成才之路物理32电磁感应课件与练习4章末.ppt

某处时，框架开始运动．设框架与水平面间最大静摩擦力
等于滑动摩擦力，g取10 m/s2.
第四章 电磁感应
人教 物理 选修 3-2
(1)求框架开始运动时ab速度v的大小； (2)从ab开始运动到框架开始运动的过程中，MN上产 生的热量Q＝0.1 J，求该过程ab位移x的大小．
第四章 电磁感应
解析：(1)ab对框架的压力F1＝m1g① 框架受水平面的支持力FN＝m2g＋F1② 依题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到
最小值的条件．
第四章 电磁感应
人教 物理 选修 3-2
第四章 电磁感应
如图所示，处于方向竖直向上的匀强磁场中的两根足
够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距L，导轨平面与
人教
水平面成α角，上端连接阻值为R的电阻，导轨下端为一光
物理 选修
3-2
滑圆弧，末端水平，离水平地面高h.质量为m，电阻不计
的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，
(1)通电导体在磁场中将受到安培力作用，电磁感应问
题往往和力学问题联系在一起，解决的基本方法是：
①由法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的 人教
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大小和方向．
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②求回路中的电流．
③分析导体受力情况(包括安培力在内的全面受力分
析)．
④根据平衡条件或牛顿第二定律列方程．
第四章 电磁感应
源．因此，电磁感应问题往往与电路问题联系在一起．
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(2)解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法
选修 3-2
①用法拉第电磁感应定律和楞次定律(右手定则)确定
感应电动势的大小和方向．
②确定内电路和外电路，画等效电路图．
③运用闭合电路欧姆定律，串、并联电路的性质，电
功率等公式求解．
第四章 电磁感应
第四章 电磁感应
答案：v＝4.5m/s；R2＝6.0Ω 解析：由能量守恒，有mgv＝P
代入数据解得v＝4.5m/s
又E＝BLv
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设电阻R1与R2的并联电阻为R外，ab棒的电阻为r，
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有R11＋R12＝R1外，I＝R外E＋r
P＝IE
代入数据解得 R2＝6.0Ω
第四章 电磁感应
3．电磁感应中的力学问题
第四章 电磁感应
人教 物理 选修 3-2
第四章 电磁感应
1(2010·安徽理综，20)如图所示，水平地面上方矩
形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，两个边长相等的
单匝闭合正方形线圈Ⅰ和Ⅱ，分别用相同材料、不同粗细
的导线绕制(Ⅰ为细导线)．两线圈在距磁场上界面h高处由 人教
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静止开始自由下落，再进入磁场，最后落到地面．运动过
(2)两种状态处理
①导体处于平衡态——静止或匀速直线运动状态．
处理方法：根据平衡条件合外力为零列式分析．
②导体处于非平衡态．
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处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析，或结合
选修 3-2
功能关系分析．
(3)电磁感应中的动力学临界问题
①解决这类问题的关键是通过受力分析和运动状态的
分析，寻找过程中的临界状态，如速度、加速度为最大值、
其核心思想是阻碍，楞次定律提供了判断感应电流方向的 人教
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基本方法．
选修 3-2
(2)楞次定律的扩展含义，即从磁通量变化的角度看，
感应电流的磁场表现为“增反减同”；从磁体与回路的相
对运动角度看，表现为“来拒去留”；从回路面积看，表
现为“增缩减扩”；从导体中原电流的变化(自感)看，表
现为“增反减同”．
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程中，线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁
场上边界．设线圈Ⅰ、Ⅱ落地时的速度大小分别为v1、v2，
在磁场中运动时产生的热量分别为Q1、Q2.不计空气阻力，
则
()
第四章 电磁感应
人教 物理 选修 3-2
A．v1<v2，Q1<Q2
B．v1＝v2，Q1＝Q2
C．v1<v2，Q1>Q2
Hale Waihona Puke D．v1＝v2，Q1<Q2
解析：设单匝闭合正方形线框边长为L，导线横截面
积为S0，密度为ρ，电阻率为ρ′，则其刚进入磁场时的加速 度
第四章 电磁感应
a＝mg－m FA＝g－BR2Lm2v＝g－ρ′4BSL02L·ρ2Sv0·4L＝g－16Bρ2ρv′， 其中 v 为线圈刚进入磁场时的速度，可见加速度的大小与线
得a＝gsinα②
(2)金属棒运动稳定后，速度为v，受重力，轨道的支 人教
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持力和安培力作用，
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第四章 电磁感应
如图所示，安培力 F＝B2L2Rvcosα③ 金属棒沿导轨方向受力平衡
mgsinα＝B2L2Rvcosαcosα④
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解得 v＝Bm2gLR2c·soisn2αα⑤
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人教 物理 选修 3-2
第四章 电磁感应
从近几年高考试题可以看出，新课改自主命题呈现以
下特点：
(1)高考对本章考查题型多是选择题或分值较高的计算 人教
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题，以中档题为主．
选修 3-2
(2)考查的内容集中在楞次定律的应用及法拉第电磁感
应定律与力学、能量、电路、图象的综合应用上．这些都
是本章的主干知识、重点知识．
性线圈将 A．轴向缩短，径向扩大 B．轴向伸长，径向扩大
()
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C．轴向伸长，径向缩小
D．轴向缩短，径向缩小
答案：A
解析：据楞次定律的扩展含义可判A选项正确．
第四章 电磁感应
2．电磁感应中的电路问题
(1)在电磁感应现象中，导体切割磁感线或磁通量发生
变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路相当于电
由⑤⑨两式解得 E＝mBgLRcosisn2αα
3-2
第四章 电磁感应
4．电磁感应中的图象问题
电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量Φ、感应电
动势E和感应电流I随时间t变化的图象，即B－t图象、Φ－t
图象、E－t图象和I－t图象．对于切割磁感线产生感应电
人教
动势和感应电流的情况，还常涉及感应电动势E和感应电
第四章 电磁感应
(3)楞次定律体现了电磁感应现象符合能量守恒定
律．在电磁感应过程中其他形式的能与电能相互转化，但 人教
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总能量守恒，能量守恒定律丰富了我们处理电磁感应问题
选修 3-2
的思路．
第四章 电磁感应
如图所示，一个松散的弹性闭合线圈，处于沿线圈轴
向的匀强磁场中，当匀强磁场的磁感应强度突然减少，弹
求：
第四章 电磁感应
人教 物理 选修 3-2
第四章 电磁感应
(1)金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小．
(2)当金属棒下滑速度稳定时，速度的大小．
(3)金属棒脱离轨道后，做平抛运动，最后落在水平地 人教
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面上时的水平位移．
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(4)金属棒平抛过程中，产生的感应电动势是否改变？
若不变大小为多少？
(3)金属棒脱离导轨后做平抛运动，初速度为 v
由平抛运动知识得 h＝12gt2⑥ x＝vt⑦
由⑤⑥⑦得 x＝Bm2gLR2csoins2αα· 2gh⑧
第四章 电磁感应
(4)金属棒做平抛运动中，水平方向切割磁感线的速度
不变，竖直方向不切割磁感线，所以产生的感应电动势大
小不变．E＝BLv⑨
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律、功的公式以及功与能量转化的关系，要求考生具有较
选修 3-2
强的综合分析能力，本题难度较大．
第四章 电磁感应
2(2010·天津理综，11)如图所示，质量m1＝0.1 kg，电
阻R1＝0.3 Ω，长度l＝0.4 m的导体棒ab横放在U型金属框
架上．框架质量m2＝0.2 kg，放在绝缘水平面上，与水平
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1.0Ω的金属杆ab始终垂直于导轨，并与其保持光滑接
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触．导轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为3.0Ω的电阻R1.
当杆ab达到稳定状态时以速率v匀速下滑，整个电路消耗
的电功率P为0.27W，重力加速度取10m/s2，试求速率v和
滑动变阻器接入电路部分的阻值R2.
第四章 电磁感应
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最大静摩擦力F2＝μFN③
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ab中的感应电动势E＝Blv④
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MN 中电流 I＝R1＋E R2⑤
MN受到的安培力F安＝IlB⑥ 框架开始运动时F安＝F2⑦ 由上述各式代入数据解得v＝6 m/s⑧
第四章 电磁感应
(2)闭合回路中产生的总热量 Q 总＝R1＋ R2R2Q⑨
由能量守恒定律，得 Fx＝12m1v2＋Q 总⑩ 人教
(3)与上述问题相关的几个知识点：
①电源电动势 E＝nΔΔΦt 或 E＝BLv
②闭合电路欧姆定律 I＝r＋ER
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③通过导体的电荷量 q＝IΔt＝nΔRΦ
第四章 电磁感应
图中MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨，间
距l为0.4m，电阻不计，导轨所在平面与磁感应强度B为
0.50T的匀强磁场垂直．质量m为6.0×10－3kg、电阻为
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框的粗细无关，两线圈运动规律完全相同，故两线圈到达地 选修 3-2
面的速度相同，线圈产生的热量为克服安培力做功的大小， 两线圈做功位移相等，但 FA＝B2RL2v，因两线圈电阻不同，线 圈Ⅰ电阻大，其安培力小，故其做功少，产生热量也少．故 本题正确选项为 D.
第四章 电磁感应
答案：D
点评：本题考查的知识点有：电阻定律、牛顿第二定 人教
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代入数据解得 x＝1.1 m
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答案：(1)6m/s (2)1.1m 点评：本题综合考查了电磁感应定律，闭合电路欧姆 定律及能量守恒定律，主要考查学生的分析综合能力．
第四章 电磁感应
人教 物理 选修 3-2
第四章 电磁感应
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物理
章末小结
选修 3-2
第四章 电磁感应
人教 物理 选修 3-2
第四章 电磁感应
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第四章 电磁感应
人教 物理 选修 3-2
第四章 电磁感应
1．楞次定律的理解和应用
(1)楞次定律揭示了判断感应电流方向的规律，即“感
应电流的磁场”总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，
面间的动摩擦因数μ＝0.2.相距0.4 m的MM′、NN′相互平行， 人教
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电阻不计且足够长．电阻R2＝0.1 Ω的MN垂直于MM′.整个
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装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.5
T．垂直于ab施加F＝2 N的水平恒力，ab从静止开始无摩
擦地运动，始终于MM′、NN′保持良好接触．当ab运动到
物理 选修
3-2
流I随线圈位移x变化的图象，即E－x图象和I－x图象．这
些图象问题大体上可分为两类：由给定的电磁感应过程中
选出或画出正确的图象，或由给定的有关图象分析电磁感
应过程，求解相应的物理量．不管是何种类型，电磁感应
中的图象问题常需利用右手定则、楞次定律和法拉第电磁
感应定律等规律分析解决．
第四章 电磁感应
第四章 电磁感应
答案：(1)gsinα
mgRsinα (2)B2L2cos2α
mgRsinα 2h (3)B2L2cos2α· g
(4)不变
mgRsinα BLcos2α
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第四章 电磁感应
解析：(1)金属棒开始下滑的初速度为零，受重力和支
持力作用，由牛顿第二定律mgsinα＝ma①