人教版选修电磁感应章末复习省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第四章电磁感应章末复习第四章电磁感应章末复习第第1页页 【例例1 1】如图如图1 1所表示所表示,把总电阻为把总电阻为2 2R R均匀电阻丝焊接成均匀电阻丝焊接成二分之一径为二分之一径为a a圆环圆环,水平固定在竖直向下磁感应强度为水平固定在竖直向下磁感应强度为B B匀强磁场中匀强磁场中,一长度为一长度为2 2a a、电阻等于、电阻等于R R、粗细均匀金属棒、粗细均匀金属棒MNMN放在圆环上放在圆环上,它与圆环一直保持良好接触它与圆环一直保持良好接触.当金属棒以恒定当金属棒以恒定速度速度v v向右移动向右移动,且经过环心且经过环心O O时时,求求:(1)(1)流过棒电流大小和方向及棒两流过棒电流大小和方向及棒两端电压端电压U UMNMN.(2)(2)在圆环和金属棒上消耗总热功率在圆环和金属棒上消耗总热功率.图图1 1第第2页页解析解析 (1)(1)金属棒过环心时电动势大小为金属棒过环心时电动势大小为E E=2=2BaBav v由闭合电路欧姆定律得电流大小为由闭合电路欧姆定律得电流大小为电流方向从电流方向从N N流向流向M M.路端电压为路端电压为U UMNMN=(2)(2)全电路热功率为全电路热功率为P P=EIEI=第第3页页专题一专题一 电磁感应中电路问题电磁感应中电路问题(1)(1)明确哪部分相当于电源明确哪部分相当于电源,由法拉第电磁感应由法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势大小和方向定律和楞次定律确定感应电动势大小和方向;(2)(2)画出等效电路图画出等效电路图;(3)(3)利用闭合电路欧姆定律、利用闭合电路欧姆定律、串并联电路性质求解未知物理量串并联电路性质求解未知物理量.第第4页页 【例例2 2】如图如图2 2所表示所表示,两根无限长直金属导轨两根无限长直金属导轨MNMN、PQPQ平行放置在倾角为平行放置在倾角为 绝缘斜面上绝缘斜面上,两导轨间距为两导轨间距为L L,M M、P P两点间接有阻值为两点间接有阻值为R R电阻电阻.一根质量为一根质量为m m均匀直金属均匀直金属杆杆abab放在两导轨上放在两导轨上,并与导轨垂直并与导轨垂直,整套装置处于匀强磁整套装置处于匀强磁场中场中,磁场方向垂直于斜面向上磁场方向垂直于斜面向上,导轨和金导轨和金属杆电阻可忽略属杆电阻可忽略.让金属杆让金属杆abab沿导轨由静沿导轨由静止开始下滑止开始下滑,经过足够长时间后经过足够长时间后,金属杆金属杆到达最大速度到达最大速度v vm m,在这个过程中在这个过程中,电阻电阻R R上上产生热为产生热为Q Q.导轨和金属杆接触良好导轨和金属杆接触良好,它它们之间动摩擦因数为们之间动摩擦因数为 ,且且 tan .tan .重力加速度为重力加速度为g g.(1)(1)求磁感应强度大小求磁感应强度大小.第第5页页(2)(2)金属杆在加速下滑过程中金属杆在加速下滑过程中,当速度到达当速度到达 v vm m时时,求此求此时杆加速度大小时杆加速度大小.(3)(3)求金属杆从静止开始至到达最大速度时下降高度求金属杆从静止开始至到达最大速度时下降高度.第第6页页解析解析 (1)(1)当杆到达最大速度时受力平衡当杆到达最大速度时受力平衡,受力以下列图所受力以下列图所示示.mgmgsin =sin =BILBIL+F FN NF FN N=mgmgcos cos 电路中电流电路中电流解得解得第第7页页(2)(2)当杆速度为当杆速度为 v vm m时时,由牛顿第二定律由牛顿第二定律mgmgsin -sin -BIBIL L-F FN N=mama此时电路中电流此时电路中电流I I=解得解得a a=g g(sin -cos )(sin -cos )(3)(3)设金属杆从静止开始至到达最大速度时下降高度为设金属杆从静止开始至到达最大速度时下降高度为h h,由能量守恒由能量守恒mghmgh=又又h h=x xsinsin解得解得h h=第第8页页答案答案第第9页页 专题二专题二 电磁感应中动力学分析电磁感应中动力学分析基本思绪基本思绪:导体受力运动产生感应电动势导体受力运动产生感应电动势感应电流感应电流通通电导体受安培力电导体受安培力协力改变协力改变加速度改变加速度改变速速度改变度改变感应电动势改变感应电动势改变周而复始循环周而复始循环,循环结束时循环结束时,加速度等于零加速度等于零,导体到达稳定运动导体到达稳定运动状态状态.第第10页页+1+1练习练习.如图如图6 6所表示所表示,平行光滑金属导轨竖直放置平行光滑金属导轨竖直放置,宽为宽为L L,上端接有上端接有阻值为阻值为R R定值电阻定值电阻,质量为质量为m m金属杆与导轨垂直且接触良好金属杆与导轨垂直且接触良好.匀强磁匀强磁场垂直于导轨平面场垂直于导轨平面,磁感应强度为磁感应强度为B B.导轨和杆电阻不计导轨和杆电阻不计.金属杆由静止开始下落金属杆由静止开始下落,下落下落h h时速度到达最大时速度到达最大,重力加速度为重力加速度为g g.求求:(1)(1)金属杆最大速度金属杆最大速度v vm m.(2)(2)金属杆由静止开始下落至速度金属杆由静止开始下落至速度最大过程中最大过程中,电电 阻阻R R上产生热量上产生热量Q Q.图图6 6第第11页页解析解析 (1)(1)金属杆速度最大时金属杆速度最大时,安培力与重力平衡安培力与重力平衡,有有mgmg=B BILIL金属杆中电动势金属杆中电动势E E=BLBLv v由欧姆定律由欧姆定律I I=,=,则有则有v vm m=(2)(2)由功效关系得由功效关系得mghmgh=Q Q+m mv v2 2则则Q Q=mghmgh-m m =mghmgh-答案答案 (1)(2)(1)(2)第第12页页本章能力要求：本章能力要求：1 1、能够从空间想象角度了解法拉第电磁感应定律；、能够从空间想象角度了解法拉第电磁感应定律；2 2、用画图方法将题目中所叙述电磁感应现象表示出来；、用画图方法将题目中所叙述电磁感应现象表示出来；3 3、能够将电磁感应现象实际问题抽象成直流电路问题；、能够将电磁感应现象实际问题抽象成直流电路问题；4 4、能够用能量转化和守恒观点分析处理电磁感应问题；、能够用能量转化和守恒观点分析处理电磁感应问题；会用图象表示电磁感应物理过程会用图象表示电磁感应物理过程,5 5、也能够识别电磁感应问题图象、也能够识别电磁感应问题图象.第第13页页第第14页页 在本章知识应用过程中在本章知识应用过程中,试卷中常犯错误主要试卷中常犯错误主要表现在：概念了解不准确；空间想象出现错误；利用楞表现在：概念了解不准确；空间想象出现错误；利用楞次定律和法拉第电磁感应定律时次定律和法拉第电磁感应定律时,操作步骤不规范；不操作步骤不规范；不会利用图象法来研究处理会利用图象法来研究处理,综合利用电路知识时将等效综合利用电路知识时将等效电路图画错电路图画错.第第15页页易错点实例分析易错点实例分析29.29.不能准确判断图象改变产生错误不能准确判断图象改变产生错误【试题回放试题回放】如图如图1(a)1(a)所表示所表示,面积为面积为0.01 m0.01 m2 2、电阻为、电阻为0.1 0.1 正方形正方形 导线框放在匀强磁场中导线框放在匀强磁场中,磁场方向与线框平面垂直磁场方向与线框平面垂直.磁磁 感应强度感应强度B B随时间随时间t t改变图线如图改变图线如图(b).(b).t t=0=0时刻时刻,磁感应磁感应 强度方向垂直于纸面向里强度方向垂直于纸面向里.在在1 s1 s末线框中感应电流末线框中感应电流 大小为大小为 A.A.若要求水平向左为正方向若要求水平向左为正方向,请在请在 图图(c)(c)中定性画出前中定性画出前4 s4 s内内abab边所受安培力边所受安培力F F随时间随时间t t 改变图线改变图线.第第16页页【错解分析错解分析】本题出现错误主要原因本题出现错误主要原因是画图象时没有考虑到磁感应是画图象时没有考虑到磁感应强度改变强度改变,误认为安培力为恒误认为安培力为恒力力.错解以下：依据法拉第电磁感应定律错解以下：依据法拉第电磁感应定律E E=n nI I=0.2 A,=0.2 A,则则F F=ILBILB=0.20.12 N=0.4 N,=0.20.12 N=0.4 N,得犯错误图得犯错误图象如图所表示象如图所表示.图图1 1第第17页页【正确答案正确答案】线圈中磁通量发生改变线圈中磁通量发生改变,磁通量改变率不变磁通量改变率不变,产产生感应电动势不变生感应电动势不变,依据法拉第电磁感应定律依据法拉第电磁感应定律E E=n n 得得E E=0.02 V,=0.02 V,I I=0.2 A.=0.2 A.线圈中产生感应电流线圈中产生感应电流,abab受到安培力作用受到安培力作用,但因为但因为磁感应强度是改变磁感应强度是改变,所以所以abab边受到安培力是改变边受到安培力是改变.若要求向左为正方向若要求向左为正方向,依据依据F F=ILBILB,安培力与安培力与B B成正比成正比,01 s,01 s安培力正安培力正向减小向减小,12 s,12 s安培力为反向增大安培力为反向增大,23 s23 s为正向减小为正向减小,34 s,34 s为反向增为反向增大大.F Ft t图象如图所表示图象如图所表示.第第18页页 图象类问题是高考考查热点内容图象类问题是高考考查热点内容,在历年高考在历年高考试卷中经常有所表达试卷中经常有所表达,但在考查过程中错误率也较高但在考查过程中错误率也较高,主主要表达在有些同学对坐标轴上单位没有搞清楚要表达在有些同学对坐标轴上单位没有搞清楚,对物对物理量在改变过程中大小、正负没有分析清楚理量在改变过程中大小、正负没有分析清楚.解答图解答图象问题关键是正确过程分析象问题关键是正确过程分析,只有明确各物理量随只有明确各物理量随时间时间(或位置等或位置等)改变情况改变情况,才可能选择或画出正确图才可能选择或画出正确图象象.第第19页页30.30.因为对电磁感应中电路结构分析不妥造成错误因为对电磁感应中电路结构分析不妥造成错误【试题回放试题回放】如图如图2 2甲所表示甲所表示,两根电阻不计光滑平行金属导轨水平两根电阻不计光滑平行金属导轨水平固定放置固定放置,间距为间距为d d=0.5 m,=0.5 m,左端连接一个阻值为左端连接一个阻值为R R=2=2 电阻电阻,右端连接一个阻值为右端连接一个阻值为R RL L=4=4 小灯泡小灯泡,在矩形区域在矩形区域CDEFCDEF内有竖直向上匀强磁场内有竖直向上匀强磁场,磁感应强度磁感应强度B B随时间按随时间按图乙所表示规律改变图乙所表示规律改变,CECE长为长为x x=2 m.=2 m.在在t t=0=0时刻时刻,一阻值为一阻值为r r=2=2 金属棒在恒力金属棒在恒力F F作用下由静止开始从图示作用下由静止开始从图示abab位置沿导轨向右运动位置沿导轨向右运动,金属棒从金属棒从abab运动到运动到EFEF过程中过程中,小小灯泡亮度一直没有发生改变灯泡亮度一直没有发生改变,求：求：第第20页页(1)(1)经过小灯泡电流经过小灯泡电流.(2)(2)恒力恒力F F大小大小.(3)(3)金属棒质量金属棒质量.图图2 2第第21页页【错解分析错解分析】本题出现主要错误是没有分析清楚金属棒在进本题出现主要错误是没有分析清楚金属棒在进入磁场前后电路结构改变入磁场前后电路结构改变,认为金属棒一直是认为金属棒一直是“电电源源”,电阻与灯泡并联电阻与灯泡并联,造成回路电阻计算及后续计算造成回路电阻计算及后续计算错误；其次错误；其次,还有部分学生认为金属棒一直要受到还有部分学生认为金属棒一直要受到安培力作用安培力作用,不能从图乙中准确获取相关信息不能从图乙中准确获取相关信息,给给(2)(2)(3)(3)两问计算造成障碍两问计算造成障碍.第第22页页【正确答案正确答案】(1)(1)金属棒未进入磁场时金属棒未进入磁场时,R R总总=R RL L+=5+=5 电路中电动势电路中电动势E E1 1=经过小灯泡电流经过小灯泡电流(2)(2)因为小灯泡亮度不变因为小灯泡亮度不变,故故4 s4 s末金属棒进入磁场时刚好末金属棒进入磁场时刚好匀速运动匀速运动,此时金属棒中电流此时金属棒中电流由平衡条件有由平衡条件有F F=F FA A=BIdBId=0.3 N.=0.3 N.第第23页页(3)(3)金属棒进入磁场后电路中电动势金属棒进入磁场后电路中电动势可得金属棒匀速运动速度可得金属棒匀速运动速度v v=1 m/s,=1 m/s,则则 电路结构分析是解答此题基础电路结构分析是解答此题基础,复杂一点电磁复杂一点电磁感应问题普通都会包括电路结构分析感应问题普通都会包括电路结构分析,本题电路看起来本题电路看起来简单简单,使得部分学生粗心大意使得部分学生粗心大意,不仔细审题不仔细审题,在不清楚电路在不清楚电路结构情况下贸然解答结构情况下贸然解答,造成错误造成错误.第第24页页31.31.动态电磁感应问题中常见错误动态电磁感应问题中常见错误 【试题回放试题回放】如图如图3 3所表示所表示,一个一个U U形导体框架形导体框架,其宽度其宽度 L L=1 m,=1 m,框架所在平面与水平面夹用框架所在平面与水平面夹用 =30.=30.其电阻可忽略不计其电阻可忽略不计.设匀强磁设匀强磁 场与场与U U形框架平面垂直形框架平面垂直.匀强磁场匀强磁场 磁感强度磁感强度B B0.2 T.0.2 T.今有一条形导体今有一条形导体abab,其质量为其质量为m m0.5 0.5 kg,kg,有效电阻有效电阻R R=0.1,=0.1,跨接在跨接在U U形框架上形框架上,而且能无摩擦地滑而且能无摩擦地滑 动动,求求:(1)(1)由静止释放导体由静止释放导体,导体导体abab下滑最大速度下滑最大速度v vm m.(2)(2)在最大速度在最大速度v vm m时时,在在abab上释放电功率上释放电功率.(.(g g=10 m/s=10 m/s2 2)图图3 3第第25页页【错解分析错解分析】错解一：错解一：(1)(1)abab导体下滑过程中受到重力导体下滑过程中受到重力G G和框和框 架支持力架支持力F FN N,如图所表示如图所表示.依据牛顿第二定律依据牛顿第二定律 F F=mama mgmgsin =sin =mama a a=g gsinsin 导体初速度为导体初速度为v v0 0=0,=0,导体做匀加速直线运动导体做匀加速直线运动,由运动学由运动学 公式公式v v=v v0 0+atat=5=5t t第第26页页伴随伴随t t增大增大,导体速度导体速度v v增大增大v vm m由由=BLBLv v可知可知当当v vm m,电功率电功率p p错解二：当导体所受协力为零时错解二：当导体所受协力为零时,导体速度到达最大值导体速度到达最大值.(1)(1)导体导体abab受受G G和框架支持力和框架支持力F FN N,而做加速运动而做加速运动由牛顿第二定律由牛顿第二定律mgmgsin 30=sin 30=mamaa a=g gsin 30sin 30第第27页页不过导体从静止开始运动后不过导体从静止开始运动后,就会产生感应电动势就会产生感应电动势,回回路中就会有感应电流路中就会有感应电流,感应电流使得导体受到磁场感应电流使得导体受到磁场安培力作用安培力作用.设安培力为设安培力为F FA A.伴随速度伴随速度v v增加增加,加速度加速度a a逐步减小逐步减小.当当a a=0=0时时,速度速度v v有最大值有最大值第第28页页分析导体分析导体abab下滑过程中物理量改变因果关系是求下滑过程中物理量改变因果关系是求abab导体下滑最大速度关键导体下滑最大速度关键.错解一：正是因为对电磁现象规律和力与运动关系错解一：正是因为对电磁现象规律和力与运动关系了解不够了解不够,错误地分析出错误地分析出abab导体在下滑过程中做匀加速导体在下滑过程中做匀加速运动运动.实际上实际上,导体导体abab只要有速度只要有速度,就会产生感应电动势就会产生感应电动势,感应电流在磁场中受到安培力作用感应电流在磁场中受到安培力作用.安培力随速度安培力随速度增加而增大增加而增大,且安培力方向与速度方向相反且安培力方向与速度方向相反,导体做加导体做加速度逐步减小变加速直线运动速度逐步减小变加速直线运动.错解二：分析过程是正确错解二：分析过程是正确,不过把导体下滑时产生不过把导体下滑时产生电动势写错了公式电动势写错了公式,=,=BLBLv vsin 30sin 30中中3030是错误是错误.=BLBLv vsin sin 中中 角应为磁感强度角应为磁感强度B B与速度与速度v v夹角夹角.本题中本题中 =90.=90.第第29页页【正确答案正确答案】(1)(1)导体导体abab受受G G和框架支持力和框架支持力F FN N,而做加速运动由牛顿而做加速运动由牛顿第二定律第二定律mgmgsin 30=sin 30=mamaa a=g gsin 30=5 m/ssin 30=5 m/s2 2不过导体从静止开始运动后不过导体从静止开始运动后,就会产生感应电动势就会产生感应电动势,回路回路中就会有感应电流中就会有感应电流,感应电流使得导体受到磁场安培感应电流使得导体受到磁场安培力作用力作用.设安培力为设安培力为F FA A第第30页页伴随速度伴随速度v v增加增加,加速度加速度a a逐步减小逐步减小.当当a a=0=0时时,速度速度v v有最大值有最大值(2)(2)在导体在导体abab速度到达最大值时速度到达最大值时,电阻上释放电功率电阻上释放电功率返回返回 第第31页页http:/www.99dyw.co/九九电影网九九电影网 http:/www.99dyw.tv/九九电影网九九电影网 http:/九九电影网九九电影网 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网 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