迎战2012届高考物理一轮复习课件 专题18 电磁感应中的能量问题.
2011-9-17
特别提醒 在利用能的转化和守恒定律解决电磁感应的问题 时,要注意分析安培力做功的情况,因为安培力做的 要注意分析安培力做功的情况,
功是电能和其他形式的能之间相互转化的“桥梁” 功是电能和其他形式的能之间相互转化的“桥梁”.
简单表示如下: 简单表示如下:电能
W安﹥0 W安﹤0
其他形式能. 其他形式能.
=0
解得v 解得vm=
m sinθ gR
2 B2L
θ
2 B2L v m R
题型2 题型2
电磁感应中的能量问题
如图4所示, 【例2】 如图4所示,两条足够长的平行光滑金属导 轨,与水平面的夹角均为 θ ,该空间存在着两个磁感 应强度大小均为B的匀强磁场区域Ⅰ Ⅱ,区域Ⅰ 应强度大小均为B的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ,区域Ⅰ的磁 区域 场方向垂直导轨平面向下,区域Ⅱ 场方向垂直导轨平面向下,区域Ⅱ的磁场方向垂 直导轨平面向上,两匀强磁场在斜面上的宽度均为 直导轨平面向上, L,一个质量为m、电阻为R、边长为L的正方形金属 一个质量为m 电阻为R 边长为L 线框,由静止开始沿导轨下滑,当线圈运动到ab边刚 线框,由静止开始沿导轨下滑,当线圈运动到ab边刚 ab 越过ee′即做匀速直线运动; 越过ee′即做匀速直线运动;当线框刚好有一半进入 ee 磁场区域Ⅱ时,线框又恰好做匀速直线运动.求: 磁场区域Ⅱ 线框又恰好做匀速直线运动.
这样周而复始的循环,循环结束时加速度等于零, 这样周而复始的循环,循环结束时加速度等于零,导 体达到平衡状态.在分析过程中要抓住a=0时速度v 体达到平衡状态.在分析过程中要抓住a=0时速度v达 时速度
2011-9-17
到最大这一关键. 到最大这一关键.
特别提示 1.对电学对象要画好必要的等效电路图. 1.对电学对象要画好必要的等效电路图. 对电学对象要画好必要的等效电路图 2.对力学对象要画好必要的受力分析图和过程示 2.对力学对象要画好必要的受力分析图和过程示 意图. 意图. 热点二 电路中的能量转化分析 从能量的观点着手,运用动能定理或能量守恒定律. 从能量的观点着手,运用动能定理或能量守恒定律. 基本方法是: 基本方法是: 受力分析→弄清哪些力做功,做正功还是负功→ 受力分析→弄清哪些力做功,做正功还是负功→明确 有哪些形式的能参与转化,哪些增哪些减→ 有哪些形式的能参与转化,哪些增哪些减→由动能定 理或能量守恒定律列方程求解. 理或能量守恒定律列方程求解.
2011-9-17
二、电磁感应的能量转化 1.电磁感应现象的实质是 1.电磁感应现象的实质是 其他形式的能和 电能之间 的转化. 的转化. 2.感应电流在磁场中受安培力, 2.感应电流在磁场中受安培力,外力克服安培力 感应电流在磁场中受安培力 做功 ,将 其他形式 的能转化为 电能 ,电流做功再 将电能转化为 内能 . 3.电流做功产生的热量用焦耳定律计算, 3.电流做功产生的热量用焦耳定律计算,公式为 电流做功产生的热量用焦耳定律计算 Q=I2Rt .
场中、完全进入磁场后三个阶段, 场中、完全进入磁场后三个阶段,分析每个阶段的受 力,确定运动情况. 确定运动情况.
2011-9-17
解析 Mg=FT Mg=
(1)在线框进入磁场的最初一段时间内, (1)在线框进入磁场的最初一段时间内,重物 在线框进入磁场的最初一段时间内
和线框受力平衡, 和线框受力平衡,分别有 mgsin +F FT=mgsin α+FA ab边切割磁感线产生的电动势E ab边切割磁感线产生的电动势E=Bl1v 边切割磁感线产生的电动势
2011-9-17
热点一
对导体的受力分析及运动分析
从运动和力的关系着手,运用牛顿第二定律. 从运动和力的关系着手,运用牛顿第二定律.基本方 法是:受力分析→运动分析( 法是:受力分析→运动分析(确定运动过程和最终的 稳定状态)→由牛顿第二定律列方程求解. 稳定状态)→由牛顿第二定律列方程求解. )→由牛顿第二定律列方程求解 运动的动态结构: 运动的动态结构:
kg,斜面上ef线 ef∥gh∥ab) 斜面上ef 连,重物质量M=2 kg,斜面上ef线(ef∥gh∥ab)的右 重物质量M 方有垂直斜面向上的匀强磁场,磁感应强度B T.如 方有垂直斜面向上的匀强磁场,磁感应强度B=0.5 T.如
果线框从静止开始运动, 果线框从静止开始运动,进入磁场最初一段 时间是匀速的, 线和gh线的距离s gh线的距离 m(取 时间是匀速的,ef 线和gh线的距离s=11.4 m(取
2011-9-17
名师点拨
B 2 L2 1.由 变化时, 变化, 1.由F= 知,v变化时,F变化,物体所受合外力 R
变化,物体的加速度变化, 变化,物体的加速度变化,因此可用牛顿运动定律进 行动态分析. 行动态分析. 2.在求某时刻速度时, 2.在求某时刻速度时,可先根据受力情况确定该时 在求某时刻速度时 刻的安培力,然后用上述公式进行求解. 刻的安培力,然后用上述公式进行求解.
2011-9-17
题型1 题型1 电磁感应中的动力学问题 【例1】 如图2所示,光滑斜面的倾角 如图2所示, α =30°,在斜面上放置一矩形线框 =30° abcd,ab边的边长l m,bc bc边的边长 abcd,ab边的边长l1=1 m,bc边的边长 ,ab边的边长 l2=0.6 m,线框的质量m=1 kg,电阻 m,线框的质量m kg,电阻 线框的质量 Ω,线框通过细线与重物相 R=0.1 Ω,线框通过细线与重物相 图2
变式练习1 变式练习1
如图3(甲 所示, 如图3(甲)所示,两根足够长的直金属 3(
θ 导轨MN、PQ平行放置在倾角为 的绝缘斜面上, 导轨MN、PQ平行放置在倾角为 的绝缘斜面上, MN
两导轨间距为L 两导轨间距为L.M、P两点间接有阻值为R的电阻. 两点间接有阻值为R的电阻. 一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上, 一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并 ab放在两导轨上 与导轨垂直.整套装置处于磁感应强度为B的匀强 与导轨垂直.整套装置处于磁感应强度为B 磁场中,磁场方向垂直斜面向下. 磁场中,磁场方向垂直斜面向下.导轨和金属杆的电 阻可忽略. ab杆沿导轨由静止开始下滑, 阻可忽略.让ab杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金 杆沿导轨由静止开始下滑 属杆接触良好,不计它们之间的摩擦. 属杆接触良好,不计它们之间的摩擦.
Mg − mg sin α 联立解得a 联立解得a= =5 m/s2 M +m v 6 该阶段运动时间为t 该阶段运动时间为t1= a = 5 s=1.2 s
在磁场中匀速运动的时间
l 2 0 .6 = 6 t 2= v
s=0.1 s
2011-9-17
完全进入磁场后线框受力情况与进入磁场前相同, 完全进入磁场后线框受力情况与进入磁场前相同, 加速度仍为5 加速度仍为5 m/s2 1 s - l 2= v t 3+ at32 2 解得t 解得t3=1.2 s 因此ab边由静止开始运动到gh线所用的时间 因此ab边由静止开始运动到gh线所用的时间 ab边由静止开始运动到gh t=t1+t2+t3=1.2 s+0.1 s+1.2 s=2.5 s
2011-9-17答案来自(1)6 m/s(2)2.5 s
规律总结 此类问题中力现象和电磁现象相互联系, 此类问题中力现象和电磁现象相互联系,相互制 解决问题首先要建立“ 约,解决问题首先要建立“动→电→动”的思维顺 序,可概括为 (1)找准主动运动者 找准主动运动者, (1)找准主动运动者,用法拉第电磁感应定律和 楞次定律求解电动势大小和方向. 楞次定律求解电动势大小和方向. (2)根据等效电路图,求解回路中电流的大小及 (2)根据等效电路图, 根据等效电路图 方向. 方向. (3)分析导体棒的受力情况及导体棒运动后对电 (3)分析导体棒的受力情况及导体棒运动后对电 路中电学参量的“反作用” 路中电学参量的“反作用”,即分析由于导体棒 受到安培力,对导体棒运动速度、加速度的影响, 受到安培力,对导体棒运动速度、加速度的影响, 从而推理得出对电路中的电流有什么影响, 从而推理得出对电路中的电流有什么影响,最后定 性分析出导体棒的最终运动情况. 性分析出导体棒的最终运动情况. 2011-9-17 (4)列出牛顿第二定律或平衡方程求解 列出牛顿第二定律或平衡方程求解. (4)列出牛顿第二定律或平衡方程求解.
2011-9-17
例如,如图1所示,金属棒ab沿导轨 例如,如图1所示,金属棒ab沿导轨 ab 由静止下滑时,重力势能减少, 由静止下滑时,重力势能减少,一 部分用来克服安培力做功转化为 感应电流的电能,最终在R 感应电流的电能,最终在R上转化 为焦耳热, 为焦耳热,另一部分转化为金属棒 图1 的动能.若导轨足够长,棒最终达到稳定状态匀速运 的动能.若导轨足够长, 动时, 动时,重力势能的减少则完全用来克服安培力做功转 化为感应电流的电能.因此,从功和能的观点入手, 化为感应电流的电能.因此,从功和能的观点入手,分 析清楚电磁感应过程中能量转化的关系, 析清楚电磁感应过程中能量转化的关系,是解决电磁 感应问题的重要途径之一. 感应问题的重要途径之一.
2011-9-17
).求 g=10 m/s2).求:
(1)线框进入磁场时匀速运动的速度v (1)线框进入磁场时匀速运动的速度v. 线框进入磁场时匀速运动的速度 (2)ab边由静止开始运动到gh线所用的时间t (2)ab边由静止开始运动到gh线所用的时间t. ab边由静止开始运动到gh线所用的时间 思路点拨 线框的运动可分为进入磁场前、 线框的运动可分为进入磁场前、进入磁
2011-9-17
图3
2011-9-17
(1)由 (1)由b向a方向看到的装置如图3(乙)所示,请在此图 方向看到的装置如图3(乙 所示, 3( 中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图. 中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图. ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图 (2)在加速下滑过程中, ab杆的速度大小为v (2)在加速下滑过程中,当ab杆的速度大小为v时,求 在加速下滑过程中 杆的速度大小为 此时ab杆中的电流及其加速度的大小. 此时ab杆中的电流及其加速度的大小. ab杆中的电流及其加速度的大小 (3)求在下滑过程中,ab杆可以达到的速度最大值. (3)求在下滑过程中,ab杆可以达到的速度最大值. 求在下滑过程中 杆可以达到的速度最大值 解析 (1)如右图所示 (1)如右图所示 重力mg,竖直向下 重力mg, mg 支持力F 支持力FN,垂直斜面向上 安培力F 安培力F,平行斜面向上
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高考物理一轮复习 第十章 第67课时 电磁感应中的能量问题(题型研究课)课件
PQ 间匀强电场的电场强度 E＝UdPQ 解得12/9/E202＝1 B5ωdl2。
第二十二页，共二十六页。
(3)设细线的长度为 L，小球到达 N 点时速度为 v，由动能定理 可得
mgL－EqL＝12mv2
又 F′－mg＝mLv2
解得 F′＝3mg－2B5qdωl2。
由 牛 顿 第 三 定 律 可 知 小 球 对 细 线 的 拉 力 F ＝ F′ ＝ 3mg －
答案：C 12/9/2021
第十九页，共二十六页。
2．匀强磁场的方向垂直于铜环所在的平面向里，导体棒 a 的 一端固定在铜环的圆心 O 处，另一端紧贴铜环，可绕 O 匀 速转动。通过电刷把铜环、环心与两块竖直平行金属板 P、
Q 连接成如图所示的电路，R1、R2 是定值电阻。带正电的 小球通过绝缘细线挂在两板间的中点 M 处，被拉起到水平 位置；闭合开关 S，无初速度释放小球，小球沿圆弧经过 M 点正下方的 N 点到另一侧，小球在另一侧不能到达与释放 点等高处。已知磁感应强度为 B，a 的角速度为 ω，长度为
l，电阻为 r，R1＝R2＝2r，铜环的电阻不计，P、Q 两板的 间距为 d，小球的质量为 m、带电荷量为 q，重力加速度为 g。求：
12/9/2021
第二十页，共二十六页。
(1)a 匀速转动的方向； (2)P、Q 间电场强度 E 的大小； (3)小球通过 N 点时对细线的拉力 F 的大小。
12/9/2021
的金属棒由静止开始沿导轨下滑，t＝T
时，金属棒的速度恰好达到最大值 vm，整个装置处于垂直 斜面向下、磁感应强度为 B 的匀强磁场中，已知金属棒与导
轨间的动摩擦因数为 μ，金属棒在运动过程中始终与导轨垂
直且接触良好，金属棒及导轨的电阻不计，下列说法正确的
第二十二页，共二十六页。
(3)设细线的长度为 L，小球到达 N 点时速度为 v，由动能定理 可得
mgL－EqL＝12mv2
又 F′－mg＝mLv2
解得 F′＝3mg－2B5qdωl2。
由 牛 顿 第 三 定 律 可 知 小 球 对 细 线 的 拉 力 F ＝ F′ ＝ 3mg －
答案：C 12/9/2021
第十九页，共二十六页。
2．匀强磁场的方向垂直于铜环所在的平面向里，导体棒 a 的 一端固定在铜环的圆心 O 处，另一端紧贴铜环，可绕 O 匀 速转动。通过电刷把铜环、环心与两块竖直平行金属板 P、
Q 连接成如图所示的电路，R1、R2 是定值电阻。带正电的 小球通过绝缘细线挂在两板间的中点 M 处，被拉起到水平 位置；闭合开关 S，无初速度释放小球，小球沿圆弧经过 M 点正下方的 N 点到另一侧，小球在另一侧不能到达与释放 点等高处。已知磁感应强度为 B，a 的角速度为 ω，长度为
l，电阻为 r，R1＝R2＝2r，铜环的电阻不计，P、Q 两板的 间距为 d，小球的质量为 m、带电荷量为 q，重力加速度为 g。求：
12/9/2021
第二十页，共二十六页。
(1)a 匀速转动的方向； (2)P、Q 间电场强度 E 的大小； (3)小球通过 N 点时对细线的拉力 F 的大小。
12/9/2021
的金属棒由静止开始沿导轨下滑，t＝T
时，金属棒的速度恰好达到最大值 vm，整个装置处于垂直 斜面向下、磁感应强度为 B 的匀强磁场中，已知金属棒与导
轨间的动摩擦因数为 μ，金属棒在运动过程中始终与导轨垂
直且接触良好，金属棒及导轨的电阻不计，下列说法正确的
高考物理一轮复习课件电磁感应
洛伦兹力
运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力，其方向可用左手定则判断。
霍尔效应
当电流垂直于外磁场通过半导体时，载流子发生偏转，垂直于电流和磁场的方向会产生一 附加电场，从而在半导体的两端产生电势差，这一现象称为霍尔效应。
霍尔元件
利用霍尔效应制成的元件称为霍尔元件，可用于测量磁场、电流等物理量。
磁流体发电机原理
变压器工作原理及功率传输关系
变压器工作原理
变压器是利用电磁感应原理来改变交流电压的装置。它由铁 芯和线圈组成，通过线圈匝数的不同来实现电压的变换。
功率传输关系
在变压器中，输入功率等于输出功率加上铁损和铜损。输入 电压与输出电压之比等于原边匝数与副边匝数之比，而输入 电流与输出电流之比则等于副边匝数与原边匝数之比。
多领域融合应用
电磁感应技术将与更多领域进行融合应用，如智能家居、 可穿戴设备、医疗设备、机器人等，推动科技的进步和生 活方式的变革。
智能化和自动化
借助人工智能和机器学习等技术，电磁感应设备有望实现 智能化和自动化运行，提高使用便捷性和安全性。
CHAPTER 06
实验设计与操作注意事项
法拉第电磁感应实验设计与操作要点
铁芯。
CHAPTER 02
恒定电流下磁场与导体关系
恒定电流产生磁场
01
奥斯特实验
揭示了电流周围存在磁场的现象，即电流的磁效应。
02
右手螺旋定则
用于判断通电直导线或通电螺线管周围磁场方向的方法，又称安培定则
。
03
磁感线分布
通电直导线周围的磁感线是围绕导线的一些闭合曲线；通电螺线管内部
的磁感线与管轴线平行，且方向由南极指向北极，外部磁感线则从北极
指向南极。
运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力，其方向可用左手定则判断。
霍尔效应
当电流垂直于外磁场通过半导体时，载流子发生偏转，垂直于电流和磁场的方向会产生一 附加电场，从而在半导体的两端产生电势差，这一现象称为霍尔效应。
霍尔元件
利用霍尔效应制成的元件称为霍尔元件，可用于测量磁场、电流等物理量。
磁流体发电机原理
变压器工作原理及功率传输关系
变压器工作原理
变压器是利用电磁感应原理来改变交流电压的装置。它由铁 芯和线圈组成，通过线圈匝数的不同来实现电压的变换。
功率传输关系
在变压器中，输入功率等于输出功率加上铁损和铜损。输入 电压与输出电压之比等于原边匝数与副边匝数之比，而输入 电流与输出电流之比则等于副边匝数与原边匝数之比。
多领域融合应用
电磁感应技术将与更多领域进行融合应用，如智能家居、 可穿戴设备、医疗设备、机器人等，推动科技的进步和生 活方式的变革。
智能化和自动化
借助人工智能和机器学习等技术，电磁感应设备有望实现 智能化和自动化运行，提高使用便捷性和安全性。
CHAPTER 06
实验设计与操作注意事项
法拉第电磁感应实验设计与操作要点
铁芯。
CHAPTER 02
恒定电流下磁场与导体关系
恒定电流产生磁场
01
奥斯特实验
揭示了电流周围存在磁场的现象，即电流的磁效应。
02
右手螺旋定则
用于判断通电直导线或通电螺线管周围磁场方向的方法，又称安培定则
。
03
磁感线分布
通电直导线周围的磁感线是围绕导线的一些闭合曲线；通电螺线管内部
的磁感线与管轴线平行，且方向由南极指向北极，外部磁感线则从北极
指向南极。
高三物理一轮复习精品课件4：专题十 电磁感应中的动力学和能量问题
同理可求出 ab 杆的速度 v2＝11.2 m/s 在 1 s～2 s 内，ab 杆做匀加速运动， 加速度为 a＝v2－t v1＝6.4 m/s2 对 ab 杆，根据牛顿第二定律有：
F－μmg－BIL＝ma ab 杆在 t 时刻的速度 v＝v1＋a(t－1) 回路中的电流 I＝B2LRv 联立可得：F＝0.8t＋0.37(N)．
(1)在0～1 s内，ab杆做什么运动？ (2)在0～1 s内，ab杆的速度为多少？ (3)已知1 s～2 s内，ab杆做匀加速直线运动，求这段 时间内拉力F随时间变化的函数方程．
[自主解答]
[总结提升]用“四步法”分析电磁感应中的动力学问题 解决电磁感应中的动力学问题的一般思路是“先电后力 ”,具体思路如下： (1)先进行“源”的分析——分离出电路中由电磁感应所 产生的电源，求出电源参数E和r； (2)再进行“路”的分析——分析电路结构，弄清串、并 联关系,求出相关部分的电流大小，以便求解安培力；
2．导体处于平衡状态的分析思路 (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的 大小和方向． (2)由闭合电路欧姆定律确定回路中的电流． (3)分析导体的受力情况． (4)由平衡条件列方程求解． 3．导体做变加速运动，最终趋于稳定状态的分析思路 (1)做好受力分析和运动状态分析 导体受力→速度变化→产生变化的感应电动势→产生变 化的感应电流→导体受变化的安培力作用→合外力变化 →加速度变化→速度变化→感应电动势变化……最终加 速度等于零,导体达到稳定运动状态．
第四节 电磁感应中的动力学和能量问题
一、电磁感应现象中的动力学问题 1．安培力的大小
BIl
B2l2v
Blv
R
2．安培力的方向 (1) 先 用 __右__手__定__则__ 判 定 感 应 电 流 方 向 ， 再 用 __左__手__定__则____判定安培力方向． (2)根据楞次定律，安培力的方向一定和导体切割磁 感线运动方向_相__反___．
F－μmg－BIL＝ma ab 杆在 t 时刻的速度 v＝v1＋a(t－1) 回路中的电流 I＝B2LRv 联立可得：F＝0.8t＋0.37(N)．
(1)在0～1 s内，ab杆做什么运动？ (2)在0～1 s内，ab杆的速度为多少？ (3)已知1 s～2 s内，ab杆做匀加速直线运动，求这段 时间内拉力F随时间变化的函数方程．
[自主解答]
[总结提升]用“四步法”分析电磁感应中的动力学问题 解决电磁感应中的动力学问题的一般思路是“先电后力 ”,具体思路如下： (1)先进行“源”的分析——分离出电路中由电磁感应所 产生的电源，求出电源参数E和r； (2)再进行“路”的分析——分析电路结构，弄清串、并 联关系,求出相关部分的电流大小，以便求解安培力；
2．导体处于平衡状态的分析思路 (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的 大小和方向． (2)由闭合电路欧姆定律确定回路中的电流． (3)分析导体的受力情况． (4)由平衡条件列方程求解． 3．导体做变加速运动，最终趋于稳定状态的分析思路 (1)做好受力分析和运动状态分析 导体受力→速度变化→产生变化的感应电动势→产生变 化的感应电流→导体受变化的安培力作用→合外力变化 →加速度变化→速度变化→感应电动势变化……最终加 速度等于零,导体达到稳定运动状态．
第四节 电磁感应中的动力学和能量问题
一、电磁感应现象中的动力学问题 1．安培力的大小
BIl
B2l2v
Blv
R
2．安培力的方向 (1) 先 用 __右__手__定__则__ 判 定 感 应 电 流 方 向 ， 再 用 __左__手__定__则____判定安培力方向． (2)根据楞次定律，安培力的方向一定和导体切割磁 感线运动方向_相__反___．
电磁感应中的能量及动量问题课件
答案与解析
答案1
感应电动势E = BLv，其中B是磁场强度，L是导线在磁场中的有效长度，v是导线在磁场中的速 度。
解析1
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势E与磁通量变化率成正比，即E = ΔΦ/Δt。当导线在均匀 磁场中运动时，磁通量Φ = BLx，其中x是导线在磁场中的位置。由于导线以速度v向右运动，磁
通量随时间变化，即ΔΦ/Δt = BLv。因此，感应电动势E = BLv。
答案2
感应电动势E = 2ωBS，其中B是磁场强度，S是线圈在磁场中的面积，ω是线圈旋转的角速度。
答案与解析
解析2
当矩形线圈在均匀磁场中旋转时，线圈中的磁通量随时间变化，产生感应电动势。线圈 在磁场中的面积S和线圈的匝数N决定了感应电动势的大小。因此，感应电动势E = N × 2ωBS。
械能向电能的转换。
变压器
总结词
变压器是利用电磁感应原理实现电压变 换的关键设备，广泛应用于输配电和工 业自动化等领域。
VS
详细描述
变压器由初级线圈、次级线圈和铁芯组成 。当交流电通过初级线圈时，产生变化的 磁场，该磁场在次级线圈中产生感应电动 势。通过调整初级和次级线圈的匝数比， 可以实现电压的升高或降低，满足不同用 电设备和输电线路的需求。
军事应用
电磁炮作为一种新型武器系统，具有高精度、高速度和高破 坏力的特点，在军事领域具有广泛的应用前景。
04
电磁感应的实际应用
交流发电机
总结词
交流发电机利用电磁感应原理，将机械能转换为电能，为现代电力系统提供源源不断的 电力。
详细描述
交流发电机由转子（磁场）和定子（线圈）组成，当转子旋转时，磁场与线圈之间发生 相对运动，从而在线圈中产生感应电动势。通过外部电路闭合，电流得以输出，实现机
高三物理一轮复习精品课件1：专题十 电磁感应中的动力学和能量问题
图9－3－5
(1)调节Rx＝R，释放导体棒，当棒沿导轨匀 速下滑时，求通过棒的电流I及棒的速率v；
(2)改变Rx，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将 质量为m、带电荷量为＋q的微粒水平射入金 属板间，若它能匀速通过，求此时的Rx.
[审题指导] (1)导体棒匀速下滑，导体棒所 受重力、支持力、安培力的合力为零．
联立③⑥⑦式，解得 Rx＝MqmsBinldθ.
⊙规律总结
解决电磁感应中的动力学问题的一般思路是 “先电后力”，即：先做“源”的分析—— 分离出电路中由电磁感应所产生的电源，求出 电源参数E和r； 再进行“路”的分析——分析电路结构，弄清 串、并联关系，求出相应部分的电流大小，以 便求解安培力； 然后是“力”的分析——分析研究对象(常是 金属杆、导体线圈等)的受力情况，尤其注意其 所受的安培力； 最后进行“运动”状态的分析——根据力和运 动的关系，判断出正确的运动模型．
所以 I＝2ER⑤联立③④⑤式，解得 v＝2MgBR2sli2n θ
(2)由题意知，其等效电路图如右 图所示． 由图知，平行金属板两板间的电 压等于 Rx 两端的电压． 设两板间的电压为 U，由欧姆定律知 U＝IRx，⑥
要使带电的微粒匀速通过，则 mg＝qUd ，⑦ 因为导体棒匀速下滑时的电流仍为 I，所以
解析 (1)由表格中数据可知：金属棒先做加
速度减小的加速运动，最后以 7 m/s 匀速下落
PG＝mgv 代入数据得 PG＝0.7 W
(2)根据动能定理：WG＋W 安＝12mv2t －12mv20
W
安
＝
1 2
mv
2 t
－
1 2
mv
2 0
－
mgh
＝
1 2
×
(1)调节Rx＝R，释放导体棒，当棒沿导轨匀 速下滑时，求通过棒的电流I及棒的速率v；
(2)改变Rx，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将 质量为m、带电荷量为＋q的微粒水平射入金 属板间，若它能匀速通过，求此时的Rx.
[审题指导] (1)导体棒匀速下滑，导体棒所 受重力、支持力、安培力的合力为零．
联立③⑥⑦式，解得 Rx＝MqmsBinldθ.
⊙规律总结
解决电磁感应中的动力学问题的一般思路是 “先电后力”，即：先做“源”的分析—— 分离出电路中由电磁感应所产生的电源，求出 电源参数E和r； 再进行“路”的分析——分析电路结构，弄清 串、并联关系，求出相应部分的电流大小，以 便求解安培力； 然后是“力”的分析——分析研究对象(常是 金属杆、导体线圈等)的受力情况，尤其注意其 所受的安培力； 最后进行“运动”状态的分析——根据力和运 动的关系，判断出正确的运动模型．
所以 I＝2ER⑤联立③④⑤式，解得 v＝2MgBR2sli2n θ
(2)由题意知，其等效电路图如右 图所示． 由图知，平行金属板两板间的电 压等于 Rx 两端的电压． 设两板间的电压为 U，由欧姆定律知 U＝IRx，⑥
要使带电的微粒匀速通过，则 mg＝qUd ，⑦ 因为导体棒匀速下滑时的电流仍为 I，所以
解析 (1)由表格中数据可知：金属棒先做加
速度减小的加速运动，最后以 7 m/s 匀速下落
PG＝mgv 代入数据得 PG＝0.7 W
(2)根据动能定理：WG＋W 安＝12mv2t －12mv20
W
安
＝
1 2
mv
2 t
－
1 2
mv
2 0
－
mgh
＝
1 2
×
高考物理第一轮复习 电磁感应动力学与能量问题课件 新人教版
思考：同学们有什么办法让导体棒ab沿着导 轨向右移动？
三.情景描述
光滑水平放置的金属导轨间距为L，导轨
间连接一电阻R，质量为m，电阻为r的金
属棒ab与导轨接触良好，其余部分电阻不
计。平面内有垂直纸面向里的匀强磁场，
磁感应强度为B
问题1.施加恒定外力F后ab棒速度v，加速度a如何变化？
解：当ab棒速度为v时：E=BLv且I= E R+r
对ab棒：F -BIL=ma 即F - B2L2v =ma Rr
当a=0时有：Vm
F(R r) B 2 L2
vቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ v
t
从动力学角度看电磁感应问题：
v E BLv
E
I= E Rr
I
F=BIL
F F=ma
a
问题2.ab棒速度为v时，求电路消耗 的电功率P，安培力的功率P安分别 是多少？
当ab棒速度为v时：E BLv
第9章
电磁感应
动力学及能量问题
一.知识回顾
1.导体棒平动切割磁感线会产生： 感应电动势
其大小为： E=BLv
2.回路产生感应电流的条件：闭合回路磁通量变化
3.通电导体垂直磁场放置时会受到： 安培力
其大小为： F=BIL
二.想一想
情景描述：光滑水平放置 的金属导轨间距为L，连接 一电阻R，质量为m，电阻为r的 金属棒ab与导轨接触良好，其余部分电阻不计。平面内 有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B
例2. (2011·天津理综)如图所示，两根足够长 的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为l＝0.5 m，其电阻不计， 两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角. 完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放 置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已 知两棒质量均为m＝0.02 kg，电阻均为R＝0.1 Ω，整个装置处在垂直 于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.2 T，棒ab在平行于 导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能够保持 静止，取g＝10 m/s2，问： (1)通过棒cd的电流I是多少，方向如何？ (2)棒ab受到的力F多大？ (3)棒cd每产生Q＝0.1 J的热量，力F做的功W是多少？
三.情景描述
光滑水平放置的金属导轨间距为L，导轨
间连接一电阻R，质量为m，电阻为r的金
属棒ab与导轨接触良好，其余部分电阻不
计。平面内有垂直纸面向里的匀强磁场，
磁感应强度为B
问题1.施加恒定外力F后ab棒速度v，加速度a如何变化？
解：当ab棒速度为v时：E=BLv且I= E R+r
对ab棒：F -BIL=ma 即F - B2L2v =ma Rr
当a=0时有：Vm
F(R r) B 2 L2
vቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ v
t
从动力学角度看电磁感应问题：
v E BLv
E
I= E Rr
I
F=BIL
F F=ma
a
问题2.ab棒速度为v时，求电路消耗 的电功率P，安培力的功率P安分别 是多少？
当ab棒速度为v时：E BLv
第9章
电磁感应
动力学及能量问题
一.知识回顾
1.导体棒平动切割磁感线会产生： 感应电动势
其大小为： E=BLv
2.回路产生感应电流的条件：闭合回路磁通量变化
3.通电导体垂直磁场放置时会受到： 安培力
其大小为： F=BIL
二.想一想
情景描述：光滑水平放置 的金属导轨间距为L，连接 一电阻R，质量为m，电阻为r的 金属棒ab与导轨接触良好，其余部分电阻不计。平面内 有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B
例2. (2011·天津理综)如图所示，两根足够长 的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为l＝0.5 m，其电阻不计， 两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角. 完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放 置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已 知两棒质量均为m＝0.02 kg，电阻均为R＝0.1 Ω，整个装置处在垂直 于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.2 T，棒ab在平行于 导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能够保持 静止，取g＝10 m/s2，问： (1)通过棒cd的电流I是多少，方向如何？ (2)棒ab受到的力F多大？ (3)棒cd每产生Q＝0.1 J的热量，力F做的功W是多少？
2012届高考物理电磁感应总复习课件1
2．自感系数：与线圈的________、________、________、 ________等因素有关．自感系数的单位是________，符号 H,1H＝103 mH,1H＝106 μH.
实验表明，线圈越大，越粗，匝数越多，自感系数越 大．另外，线圈有铁芯时的自感系数比没有铁芯时大得 多．
2.大小 形状 圈数 是否带有铁
芯 亨利 3.磁场 感应电动势 4.感应电流
1．如何理解法拉第电磁感应定律 (1)感应电动势的大小决定于穿过电路的磁通量的变化 率ΔΔΦt .而与Φ的大小、ΔΦ的大小没有必然联系． (2)磁通量的变化率ΔΔΦt 是Φ-t图象上某点切线的斜率． (3)用E＝nΔΔΦt 所求的感应电动势为整个闭合电路的感应 电动势，而不是回路中某部分导体的电动势．
思路点拨：求通过电荷量应根据q＝ I Δt，求平均电流 I 要用平均电动势 E ＝ΔΔΦt .
解析：线框右半边 abco′绕 oo′逆时针旋转 90°，
ΔΦ ＝ B× S2 cos
45°－
－B×S2sin
45°＝
BScos
45°＝
2 2
BS，
q＝It＝ΔΔtΦ·R·Δt＝ΔRΦ＝ 22RBS， 故 A 选项正确．
断开开关S时，流过线圈L的电流迅速 减小，产生自感电动势，阻碍了电 流的减小，使电流断续存在一段时 间；在S断开后，通过L的电流反向 通过电灯A，且由于RL<<RA，使得 流过A灯的电流在开关断开瞬间突 然增大，从而使A灯的发光功率突 然变大
磁场能转化为电能
(2009·安徽理综)如图甲所示，一个电阻为R，面积为
S的矩形导线框abcd，水平放置在匀强磁场中，磁场的磁感
应强度为B，方向与ad边垂直并与线框平面成45°角，o、
实验表明，线圈越大，越粗，匝数越多，自感系数越 大．另外，线圈有铁芯时的自感系数比没有铁芯时大得 多．
2.大小 形状 圈数 是否带有铁
芯 亨利 3.磁场 感应电动势 4.感应电流
1．如何理解法拉第电磁感应定律 (1)感应电动势的大小决定于穿过电路的磁通量的变化 率ΔΔΦt .而与Φ的大小、ΔΦ的大小没有必然联系． (2)磁通量的变化率ΔΔΦt 是Φ-t图象上某点切线的斜率． (3)用E＝nΔΔΦt 所求的感应电动势为整个闭合电路的感应 电动势，而不是回路中某部分导体的电动势．
思路点拨：求通过电荷量应根据q＝ I Δt，求平均电流 I 要用平均电动势 E ＝ΔΔΦt .
解析：线框右半边 abco′绕 oo′逆时针旋转 90°，
ΔΦ ＝ B× S2 cos
45°－
－B×S2sin
45°＝
BScos
45°＝
2 2
BS，
q＝It＝ΔΔtΦ·R·Δt＝ΔRΦ＝ 22RBS， 故 A 选项正确．
断开开关S时，流过线圈L的电流迅速 减小，产生自感电动势，阻碍了电 流的减小，使电流断续存在一段时 间；在S断开后，通过L的电流反向 通过电灯A，且由于RL<<RA，使得 流过A灯的电流在开关断开瞬间突 然增大，从而使A灯的发光功率突 然变大
磁场能转化为电能
(2009·安徽理综)如图甲所示，一个电阻为R，面积为
S的矩形导线框abcd，水平放置在匀强磁场中，磁场的磁感
应强度为B，方向与ad边垂直并与线框平面成45°角，o、
高考物理一轮复习：专题十 电磁感应中的动力学和能量问题精品课件
sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求：
(1)小环所受摩擦力的大小；
解析 对杆Q，根据并联电路特
点以及平衡条件得：
2IlB2＝F＋m1gsin θ
由法拉第电磁感应定律得：
E＝B2lv
电磁感应中的动力学和能量问题
【典例剖析】
已知小环以a＝6 m/s2的加速度沿绳Leabharlann 滑，K杆保持静止，【典例剖析】
已知小环以a＝6 m/s2的加速度沿绳下滑，K杆保持静止，
Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速运动。
不计导轨电阻和滑轮摩擦，绳不可伸长。取g＝10 m/s2，
sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求：
(1)小环所受摩擦力的大小；
解析
Ff
m2g
(1)以小环为研究对象，
由牛顿第二定律得：
意
图
棒ab长l、质量m、电阻
已知 R，导轨光滑水平，电
量 阻不计
棒ab长l、质量m、电
阻R，导轨光滑，电
阻不计
电磁感应中的动力学和能量问题
类型
过
程
分
析
“电—动—电”型
“动—电—动”型
S闭合，棒ab受安培力F，棒ab释放后下滑，此
v↑→ 感 应 电 动 势 E ＝ 时a＝gsin α，棒ab速
Blv↑→ 与 电 源 电 动 势 度v↑→感应电动势E
(2)Q杆所受拉力的瞬时功率。
解析 (2)设流过杆K的电流为
I，由平衡条件得
IlB1＝FT＝Ff
等效电路图
电磁感应中的动力学和能量问题
【典例剖析】
已知小环以a＝6 m/s2的加速度沿绳下滑，K杆保持静止，
Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速运动。
(1)小环所受摩擦力的大小；
解析 对杆Q，根据并联电路特
点以及平衡条件得：
2IlB2＝F＋m1gsin θ
由法拉第电磁感应定律得：
E＝B2lv
电磁感应中的动力学和能量问题
【典例剖析】
已知小环以a＝6 m/s2的加速度沿绳Leabharlann 滑，K杆保持静止，【典例剖析】
已知小环以a＝6 m/s2的加速度沿绳下滑，K杆保持静止，
Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速运动。
不计导轨电阻和滑轮摩擦，绳不可伸长。取g＝10 m/s2，
sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求：
(1)小环所受摩擦力的大小；
解析
Ff
m2g
(1)以小环为研究对象，
由牛顿第二定律得：
意
图
棒ab长l、质量m、电阻
已知 R，导轨光滑水平，电
量 阻不计
棒ab长l、质量m、电
阻R，导轨光滑，电
阻不计
电磁感应中的动力学和能量问题
类型
过
程
分
析
“电—动—电”型
“动—电—动”型
S闭合，棒ab受安培力F，棒ab释放后下滑，此
v↑→ 感 应 电 动 势 E ＝ 时a＝gsin α，棒ab速
Blv↑→ 与 电 源 电 动 势 度v↑→感应电动势E
(2)Q杆所受拉力的瞬时功率。
解析 (2)设流过杆K的电流为
I，由平衡条件得
IlB1＝FT＝Ff
等效电路图
电磁感应中的动力学和能量问题
【典例剖析】
已知小环以a＝6 m/s2的加速度沿绳下滑，K杆保持静止，
Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速运动。
2012届高三物理一轮复习 电磁感应中的能量问题导学案
2012届高三物理一轮复习导学案十、电磁感应（5）电磁感应中的能量问题【目标】1、理解电磁感应的过程实质就是能量转化的过程；2、学会从动量和能量的角度分析电磁感应问题。
【导入】导体切割磁感线或磁通量发生变化在回路中产生感应电流，机械能或其他形式能量便转化为电能，具有感应电流的导体在磁场中受安培力作用或通过电阻发热，又可使电能转化为机械能或电阻的内能。
因此，电磁感应过程总是伴随着能量转化。
中学阶段用能量转化观点研究电磁感应问题常是导体的稳定运动（匀速直线运动或匀变速运动）．对应的受力特点是合外力为零或者恒定不变，能量转化过程常常是机械能转化为电阻的内能．当外力克服安培力做功时，就有其它形式的能转化为电能（如发电机）；当安培力做正功时，就有电能转化为其它形式的能（如电动机）。
【导研】[例1] 如图所示，矩形线圈长L，宽h，电阻为R，质量为m，在空气中竖直下落一段距离后（空气阻力不计），进入一宽度也为h，磁感强度为B的匀强磁场中，线圈进入磁场时的动能为E k1，线圈刚穿出磁场时的动能为E k2，这一过程中产生的焦耳热为Q，线圈克服磁场力做的功为W1，重力做的功为W2，线圈重力势能的减少量为△E p，则以下关系中正确的是（）A.、Q= E k1－E k2 B、Q=W2－W1C、Q＝W1D、W 2=W1+E k2－E k1[例2]（镇江市08学年第一学期高三年级适应性考试）如图所示，PQ、MN是固定的水平放置的足够长的U形金属导轨，导轨的宽度为L，整个导轨处于竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，导轨左端连接一阻值为R的电阻器，在导轨上放一质量为m的金属棒ab，导轨与金属棒电阻均不计，给ab一水平初速度v0，使其向右运动，最后ab静止在导轨上。
（1）求：当金属棒ab的速度为0.5 v0时，通过电阻R的电流强度．（2）针对导轨是光滑还是粗糙的两种情况，小明同学对安培力做功和整个回路中产生的热量进行了如下猜想，即：猜想1：安培力对金属棒所做的功相等．猜想2：整个回路产生的热量相等．你认为以上两种猜想成立吗？请通用计算或相关物理原理解释你的判断．[例3]（苏州市08届高三高三教学调研测试）如图所示，有一个倾角为θ的足够长的斜面，沿着斜面有一上下宽度为2b的匀强磁场，磁感应强度为B,方向垂直斜面向外，磁场的边界与底边平行。
高考物理一轮复习 9.4电磁感应中动力学与能量问题课件
选
修
第九章
电磁感应 －
32
完整版ppt
1
第4讲
专题：电磁感应中的动力学与能量问题
完整版ppt
2
考点
互动探究
完整版ppt
3
考向一 电磁感应中的动力学问题
1.安培力的大小
由感应电动势E＝Blv，感应电流I＝
E R
和安培力公式F＝BIl
得F＝B2Rl2v.
完整版ppt
4
2．安培力的方向判断
完整版ppt
3．解题的一般步骤 (1)确定研究对象(导体棒或回路)． (2)弄清电磁感应过程中，哪些力做功，哪些形式的能量相互 转化． (3)根据能量守恒定律列式求解．
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22
(19分)(2014·新课标全国卷Ⅱ)半径分别为r和2r的同心圆形导 轨固定在同一水平面内，一长为r、质量为m且质量分布均匀的直 导体棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨中心O，装置 的俯视图如图所示．整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的 大小为B，方向竖直向下．在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之 间接有一阻值为R的电阻(图中未画出)．直导体棒在水平外力作用 下以角速度ω绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持 良好接触．设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒和导 轨的电阻均可忽略．重力加速度大小为g.求：
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11
【解析】 (1)4 s 末的感应电流大小为 I＝UR＝02.4 A＝0.2 A. 感应电动势大小 E＝I(R＋r)＝0.2×(2＋0.5) V＝0.5 V 设两导轨间距为 l，由 E＝Blv 得 Bl＝Ev＝01.5 T·m＝0.5 T·m 故第 4 s 末 ab 受的安培力大小为 F 安＝BIl＝0.5×0.2 N＝0.10 N.
修
第九章
电磁感应 －
32
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1
第4讲
专题：电磁感应中的动力学与能量问题
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2
考点
互动探究
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3
考向一 电磁感应中的动力学问题
1.安培力的大小
由感应电动势E＝Blv，感应电流I＝
E R
和安培力公式F＝BIl
得F＝B2Rl2v.
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4
2．安培力的方向判断
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3．解题的一般步骤 (1)确定研究对象(导体棒或回路)． (2)弄清电磁感应过程中，哪些力做功，哪些形式的能量相互 转化． (3)根据能量守恒定律列式求解．
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22
(19分)(2014·新课标全国卷Ⅱ)半径分别为r和2r的同心圆形导 轨固定在同一水平面内，一长为r、质量为m且质量分布均匀的直 导体棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨中心O，装置 的俯视图如图所示．整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的 大小为B，方向竖直向下．在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之 间接有一阻值为R的电阻(图中未画出)．直导体棒在水平外力作用 下以角速度ω绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持 良好接触．设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒和导 轨的电阻均可忽略．重力加速度大小为g.求：
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11
【解析】 (1)4 s 末的感应电流大小为 I＝UR＝02.4 A＝0.2 A. 感应电动势大小 E＝I(R＋r)＝0.2×(2＋0.5) V＝0.5 V 设两导轨间距为 l，由 E＝Blv 得 Bl＝Ev＝01.5 T·m＝0.5 T·m 故第 4 s 末 ab 受的安培力大小为 F 安＝BIl＝0.5×0.2 N＝0.10 N.