2013高考物理一轮复习课件(人教版选修3-2)：第十章第二单元 第4课时电磁感应中

选修3-2 第十章 电磁感应

第二单元 电磁感应综合问题研究第4课时 电磁感应中的动力学问题和能量

考点一

磁通量

基础回顾 通过导体的感应电流在________中将受到安培力作用，电磁 感应往往和力学问题结合在一起.解决这类问题需要综合应用电 磁感应规律(法拉第电磁感应定律、__________)及力学中的有关 规律(____________、动量守恒定律、动能定理等).

答案：磁场 楞次定律

牛顿运动定律

要点深化 1.明确动力与电磁间相互制约的关系求解电磁感应中的力学问题时，要抓好受力分析和运动情况 的动态分析.导体在拉力作用下运动，切割磁感线产生感应电动 势→感应电流→通电导体受安培力→合外力变化→加速度变化→ 速度变化，周而复始地循环.当循环结束时，加速度等于零，导 体达到稳定的运动状态，此时a=0,而速度v通过加速达到最大 值或通过减速达到最小值，做匀速直线运动.由此可知，“动生 电、电生力、力制动”,形成力与电磁相互制约 的局面.因此，研究电磁感应的动力学问题时不能形成不良 的定势思维，要“机动作战”.具体情况可列下表帮助理解：

2.解决电磁感应中的动力学问题的方法(1)具体步骤

(2)两种状态的处理：当导体处于平衡态——静止状态或匀 速直线运动状态时，根据合外力为零去列式解答；当导体处于非 平衡态——变速运动时，若是变加速(或变减速),要运用牛顿定 律列式，就不同时刻的状态解答瞬时值；若是匀加速(或匀减速), 要运用牛顿定律列式，求定值.

考点二

电磁感应中的能量问题

基础回顾 产生感应电流的过程，就是能量转化的过程.

电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到 ________ 的 作 用 ， 因 此 ， 要 维 持 感 应 电 流 的 存 在 ， 必 须 有 “________”克服安培力做功，此过程中，其他形式的能量转化 为 ________ , “ 外 力 ” 克 服 安 培 力 做 了 多 少 功 ， 就 有 多 少 ____________转化为________.当感应电流通过用电器时，电 能又转化为其他形式的能.安培力做功的过程，是________转 化为____________的过程，安培力做了多少功，就有多少电能 转化为其他形式的能. 答案：安培力 外力 电能 其他形式的能 电能 电能 其他形式的能

要点深化 1.安培力做功和电能变化的特定对应关系 如右图所示，已知棒的电阻为r,电阻器的电阻为R,导 轨距离为L.设棒b的重力沿斜面向下的分力使棒向下滑动，某 时刻棒的速度为v,根据E=BLv、I=E/(R+r),F安=BIL,得 B2L2v ;安培力此时做功的功率 安培力F安=R+r

B2L2v2 E2 P 安=F 安 v= = =P 电 R+r R+r

由此可知：安培力

做功的过程，是电能转化为其他形式 的能的过程，安培力做多少功就有多少电能转化为其他形式 的能.

2.解决电磁感应中的能量问题的方法(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律(包括右手定则) 确定感应电动势的大小和方向. (2)用闭合电路欧姆定律确定感应电流的大小和方 向.

(3)分析受力情况，寻找力学关系.(4)分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到机 械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程，或 者用稳定状态时受力特点及功率关系列方程，联立求 解.

题型一

电磁感应中的能量问题

如右图所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L

的两只闭合线框a和b,以相同的速度v从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，则两种情况外力对线圈做 的功之比Wa∶Wb 等于多少？拉力的功率之比Pa∶Pb 等于多

少？线圈中产生的焦耳热之比Qa∶Qb等于多少？

解析：由电阻定律知，两个线圈电阻Ra∶Rb=1∶2. a、b线圈最后一导线切割磁感线产生的感应电动势分别为 Ea =BLv和Eb =2BLv,故感应电动势之比Ea∶Eb =1∶2; 感应电流分别为Ia=Ea/Ra 和Ib =Eb/Rb ,故感应电流之比为 Ia∶Ib=1∶1. a、b线圈所受的安培力分别为Fa=BIaL和Fb=2BIbL,故安 培力之比为Fa∶Fb =1∶2;为了维持线圈匀速拉出匀强磁 场，拉力要等于安培力，故两个拉力之比为Fa′∶Fb′=1∶2, 做功之比为Wa∶Wb=(Fa′L)∶(Fb′2L)=1∶4. a、b线圈拉出磁场的时间分别为ta=L/v和tb=2L/v,故时间 之比为ta∶tb =1∶2;拉力的功率分别为Pa =Wa/ta 和Pb = Wb/tb ,故拉力的功率之比Pa∶Pb =1∶2(或Pa =Fa· v,Pb = Fb· v).

根据能量的转化和守恒可知，由于动能不变，外力做功等 于电能，而电能又全部转化为焦耳热，故线圈中产生的焦

耳热之比Qa∶Qb =1∶4.(或者能计算安培力做功也能得到；或者用焦耳定律也能得到： BLv 2 L B2Lv 2 2L Qa= · ,Qb= · ) Ra v Rb v

答案：Wa∶Wb=1∶4

Pa∶Pb=1∶2

Qa∶Qb=1∶4

点评：本题题目情景不算复杂，但考点多，注重考查考生 理解、应用基础知识解决学科内综合题的能力.

题型训练 1.在如图所示的倾角为θ的光滑斜面上，存在着一个磁感

应强度大小为B、方向垂直斜面向上的匀强磁场，磁场的宽度均为L.一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形导线框，由 静止开始沿斜面下滑，当ab边刚越过GH进入磁场区时，线框做

加速运动；当ab边滑过JP位置时，线框恰好以速度v做匀速直线运动，从ab进入GH到JP的过程中，重力 对线框做功为W1,线框克服安培

力做功为W2,从cd进入GH到JP的过程中，重力对线框做功为W3, 线框克服安培

力做功为W …… 此处隐藏：703字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……