高中物理 第四章 章末整合课件 粤教选修32.ppt

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1、2021/8/11 星期三1专题一感应电荷量的计算电磁感应现象中，感应电流一般不是稳恒电流，所以感应电荷量不能直接应用电流的定义式来计算，而是根据这一过程的平均电流来计算2021/8/11 星期三2【例 1】如图 41 所示，平行导轨置于磁感应强度为 B 的匀强磁场中(方向向里)，间距为 L，左端电阻为 R，其余电阻不计，导轨右端接一电容为 C 的电容器现有一长 2L 的金属棒ab 放在导轨上，ab 以 a 为轴以角速度顺时针转过 90的过程中，通过 R 的电量为多少？图 412021/8/11 星期三3解：(1)由 ab 棒以 a 为轴旋转到 b 端脱离导轨的过程中，产生的感应电动势一直增大

2、，对 C 不断充电，同时又与 R 构成闭合回路ab 产生感应电动势的平均值2021/8/11 星期三42021/8/11 星期三5专题二电磁感应的电路问题1基本方法(1)确定电源：先判断产生电磁感应现象的那一部分导体，该部分导体可视为等效电源(2)分析电路结构，画等效电路图(3)利用电路规律求解，主要有欧姆定律，串并联规律等2021/8/11 星期三62常见的一些分析误区(1)不能正确分析感应电动势及感应电流的方向(2)应用欧姆定律分析求解电路时，不注意等效电源的内阻对电路的影响(3)对连接在电路中电表的读数不能正确进行分析，特别是并联在等效电源两端的电压表，其示数应该是外电压，而不是等效电源

3、的电动势2021/8/11 星期三7【例2】航天飞机在地球赤道上空离地面约 3000 km 处由东向西飞行，相对地面速度大约 6.5103 m/s，从航天飞机上向地心方向发射一颗卫星，携带一根长 20 km，电阻为 800 的金属悬绳，使这根悬绳与地磁场垂直，做切割磁感线运动假定这一范围内的地磁场是均匀的磁感应强度为 4105T，且认为悬绳上各点的切割速度和航天飞机的速度相同根据理论设计，通过电离层(由等离子体组成)的作用，悬绳可以产生约 3 A 的感应电流，试求：(1)金属悬绳中产生的感应电动势；(2)悬绳两端的电压；(3)航天飞机绕地球运行一圈悬绳输出的电能(已知地球半径为6400 km)

4、2021/8/11 星期三8解：将飞机下金属悬绳切割磁感线产生感应电动势看作电源模型，当它通过电离层放电可看作直流电路模型如图 42所示.图 42(1)金属绳产生的电动势：2021/8/11 星期三92021/8/11 星期三10专题三电磁感应中的图象问题1基本方法(1)看清横、纵坐标表示的物理量(2)理解图象的物理意义(3)画出对应的物理图象(常采用分段法，数学法处理)2分析要点(1)定性或定量地表示出所研究问题的函数关系(2)注意横、纵坐标表达的物理量，以及各物理量的单位(3)注意在图象中 E、I、B 等物理量的方向是通过正负值来反映，故确定大小变化的同时，还应确定方向的变化情况2021/

5、8/11 星期三11【例 3】如图 43 甲所示区域(图中直角坐标系 xOy 的一、三象限)内有匀强磁场，磁感应强度方向垂直于图面向里，大小为 B，半径为 l，圆心角为 60的扇形导线框 OPQ 以角速度绕O 点在图面内沿逆时针方向匀速转动，导线框回路电阻为 R.图 432021/8/11 星期三12(1)求线框中感应电流的最大值 I0 和感应电流的频率 f.(2)在图乙中画出线框转一周的时间内感应电流 I 随时间 t变化的图象(规定在图甲中线框的位置相应的时刻为 t 0)2021/8/11 星期三132021/8/11 星期三14图 442021/8/11 星期三15专题四电磁感应中的力学问

6、题1基本方法(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)求出回路的电流强度；(3)分析研究导体受力情况(包括安培力，用左手定则确定其方向)；(4)列平衡方程或动力学方程求解2021/8/11 星期三162解决电磁感应现象中力学问题的技巧(1)对立体空间进行受力分析时，应把立体图转化为平面图，使物体(导体)所受的各力尽可能在同一平面图内，以便正确对力进行分解与合成，利用物体的平衡条件和牛顿运动定律列式求解(2)对于非匀变速运动最值问题的分析，注意应用加速度为零，速度达到最值的特点2021/8/11 星期三17初始条件v10 v20 ，不受其他水平外力作用光滑平行导轨v1

7、v20，杆 2 受到恒定水平外力作用光滑平行导轨示意图分析杆 1 做变减速运动，杆 2 做变加速运动，稳定时，两杆的加速度为 0，以相同速度做匀速运动开始两杆做变加速运动，稳定时，两杆以相同的加速度做匀变速运动3滑轨问题2021/8/11 星期三18【例 4】(双选)两根相距为 L 的足够长的金属直角导轨如图45 所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面质量均为 m 的金属细杆 ab、cd 与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数为，导轨电阻不计，回路总电阻为 2R.整个装置处于磁感应强度大小为 B，方向竖直向上的匀强磁场中当ab 杆在平行于水平导轨的拉力 F 作用

8、下以速度 v1 沿导轨匀速运动时，cd 杆也正好以速率v2 向下匀速运动重力加速度为 g.以下说法正确的是()图 452021/8/11 星期三192021/8/11 星期三20ab 杆、cd 杆的受力分析如图 46 所示图 462021/8/11 星期三21答案：AD2021/8/11 星期三22专题五电磁感应的能量问题1基本方法(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)画出等效电路，求出回路中电阻消耗电功率表达式(3)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，即能量守恒方程2021/8/11 星期三232利用功能关系建

9、立议程(1)重力做的正功等于重力势能的减少，克服重力做的功等于重力势能的增加(2)安培力做功的绝对值，等于电能转化的量值安培力做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能；在动生电动势的情况下，克服安培力做了多少功，就有多少机械能转化为电能(3)合外力的功等于物体动能的变化，即动能定理(4)其他力(除重力与弹力)的功等于物体机械能的变化，即功能原理2021/8/11 星期三24【例 5】(双选)在如图 47 所示的倾角为的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小为 B 的匀强磁场，区域的磁场方向垂直斜面向上，区域的磁场方向垂直斜面向下，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

10、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，恰好以速度 v1 做匀速直线运动；当 ab 边下滑到 JP 与 MN 的中间位置时，线框又恰好以速度 v2 做匀速直线运动，从 ab 进入 GH 到 MN 与 JP 的中间位置的过程中，线框的动能变化量为Ek，重力对线框做功大小为 W1，安培力对线框做功大小为 W2，下列说法中正确的有()图 472021/8/11 星期三25A在下滑过程中，由于重力做正功，所以有 v2v1B从 ab 进入 GH 到 MN 与 JP 的中间位置的过程中，机械能守恒C从 ab 进入 GH 到 MN 与 JP 的中间位置的过程，有(W1Ek)

11、机械能转化为电能D从 ab 进入 GH 到 MN 与 JP 的中间位置的过程中，线框动能的变化量大小为Ek W1W22021/8/11 星期三26解析：当线框的 ab 边进入 GH 后匀速运动到进入 JP 为止，ab 进入 JP 后回路感应电动势增大，感应电流增大，因此所受安培力增大，安培力阻碍线框下滑，因此 ab 进入 JP 后开始做减速运动，使感应电动势和感应电流均减小，安培力又减小，当安培力减小到与重力沿斜面向下的分力 mgsin 相等时，以速度v2 做匀速运动，因此 v2v1，A 错；由于有安培力做功，机械能不守恒，B 错；线框克服安培力做功，将机械能转化为电能，克服安培力做了多少功，

12、就有多少机械能转化为电能，由动能定理得 W1W2Ek，W2W1Ek，故 C、D 正确.答案：CD2021/8/11 星期三271(2011 年广东卷)将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是()CA感应电动势的大小与线圈的匝数无关B穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同2021/8/11 星期三282(双选，2011 年山东卷)如图 48 所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计两质量、长度均相同的导体棒 c、d，置于边界水平的

13、匀强磁场上方同一高度 h 处磁场宽为 3h，方向与导轨平面垂直先由静止释放 c，c 刚进入磁场即匀速运动，此时再由静止释放 d，两导体棒与导轨始终保持良好接触用 ac 表示 c 的加速度，Ekd 表示 d 的动能，xc、xd 分别)表示 c、d 相对释放点的位移则以下四个图象中正确的是(图 482021/8/11 星期三292021/8/11 星期三30答案：BD2021/8/11 星期三313(2010 年广东卷)如图 49 所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域，细金属棒 PQ 沿导轨从 MN 处匀速运动到MN的过程中，棒上感应电动势 E 随时间 t 变化的图示，可能正确的是()图 492

14、021/8/11 星期三32解析：导线做匀速直线运动切割磁感线时，EBLv，是常数开始没有切割，就没有电动势，最后一段也没有切割答案：A2021/8/11 星期三334(2010 年海南卷)一金属圆环水平固定放置现将一竖直的条形磁铁，在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放，在条形磁铁穿过圆环的过程中，条形磁铁与圆环()DA始终互相吸引B始终互相排斥C先相互吸引，后相互排斥D先相互排斥，后相互吸引解析：由楞次定律可知，当条形磁铁靠近圆环时，感应电流阻碍其靠近，是排斥力；当磁铁穿过圆环远离时，感应电流阻碍其远离，是引力2021/8/11 星期三345(2010 年江苏卷)一矩形线框置于匀强磁场中，线框

15、平面与磁场方向垂直，先保持线框的面积不变，将磁感应强度在 1 s时间内均匀地增大到原来的两倍，接着保持增大后的磁感应强度不变，在 1 s 时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半，先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为()A.12B1C2D4B2021/8/11 星期三356(双选，2010 全国卷 I)某地的地磁场感应强度的竖直分量方向向下，大小为 4.510-5T.一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽 100 m，该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)流过设落潮时，海水自西向东流，流速为 2 m/s.下列说法正确的是()BDA电压表记录的电压为 5 mVB电压表记录的电压为 9

16、mVC河南岸的电势较高D河北岸的电势较高2021/8/11 星期三367(2009 年广东卷)如图 410 甲所示，一个电阻值为 R，匝数为 n 的圆形金属线与阻值为 2R 的电阻 R1 连接成闭合回路线圈的半径为 r1.在线圈中半径为 r2 的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度 B 随时间 t 变化的关系图线如图 410 乙所示图线与横、纵轴的截距分别为 t0 和 B0.导线的电阻不计求 0 至 t1 时间内：图 4102021/8/11 星期三37(1)通过电阻 R1 上的电流大小和方向；(2)通过电阻 R1 上的电量 q 及电阻 R1 上产生的热量2021/8/11 星期三382021/8/11 星期三392021/8/11 星期三40