2014年高三物理一轮复习电磁感应定律的综合应用概述.doc

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1、电磁感应定律的综合应用（二）（动力学和能量）1．安培力的大小⇒F＝2．安培力的方向(1)先用右手定则确定感应电流方向，再用左手定则确定安培力方向。(2)根据楞次定律，安培力方向一定和导体切割磁感线运动方向相反。1．电磁感应中动力学问题的动态分析联系电磁感应与力学问题的桥梁是磁场对电流的安培力，由于感应电流与导体切割磁感线运动的加速度有着相互制约关系，因此导体一般不是匀变速直线运动，而是经历一个动态变化过程再趋于一个稳定状态，分析这一动态过程的基本思路是：导体受力运动感应电动势感应电流通电导体受安培力→合外力变化

2、加速度变化→速度变化→周而复始地循环，循环结束时，加速度等于零，导体达到稳定的临界状态。2．解题步骤(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)应用闭合电路欧姆定律求出电路中的感应电流的大小。(3)分析研究导体受力情况，特别要注意安培力方向的确定。(4)列出动力学方程或平衡方程求解。3．两种状态处理(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——合外力等于零，列式分析。(2)导体处于非平衡态——加速度不为零。处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结

3、合功能关系分析。4．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、加速度为最大值或最小值的条件。(2)基本思路是：1．如图9－4－1所示，金属棒AB垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上，棒与导轨接触良好，棒AB和导轨的电阻均忽略不计，导轨左端接有电阻R，垂直于导轨平面的匀强磁场向下穿过平面，现以水平向右的恒力F拉着棒AB向右移动，t秒末棒AB的速度为v，移动距离为x，且在t秒内速度大小一直在变化，则下列判断正确的是(　　)图9－4－1A．t秒内A

4、B棒所受安培力方向水平向左且逐渐增大B．t秒内AB棒做加速度逐渐减小的加速运动C．t秒内AB棒做匀加速直线运动D．t秒末外力F做功的功率为解析：选AB　AB棒所受安培力F安＝v，方向向左随v增大而增大，A项正确；由牛顿第二定律知a＝随v增大而减小，B项正确，C项错；t秒末外力F做功的功率P＝Fv，D项错误。电磁感应中的能量问题1．能量的转化闭合电路的部分导体做切割磁感线运动产生感应电流，感应电流在磁场中受安培力。外力克服安培力做功，将其它形式的能转化为电能，电流做功再将电能转化为其它形式的能。2．实质电磁感应现

5、象的能量转化，实质是其它形式的能和电能之间的转化。1．能量转化分析(1)电磁感应现象中产生感应电流的过程，实质上是能量的转化过程。(2)当磁场不动、导体做切割磁感线的运动时，导体所受安培力与导体运动方向相反，此即电磁阻尼。在这种情况下，安培力对导体做负功，即导体克服安培力做功，将机械能转化为电能，当感应电流通过用电器时，电能又转化为其它形式的能，如通过电阻转化为内能(焦耳热)。即：(3)当导体开始时静止、磁场(磁体)运动时，由于导体相对磁场向相反方向做切割磁感线运动而产生感应电流，进而受到安培力作用，这时安培力

6、成为导体运动的动力，此即电磁驱动。在这种情况下，安培力做正功，电能转化为导体的机械能。综上所述，安培力做功是电能和其他形式的能之间相互转化的桥梁，表示如下：电能其他形式的能。2．求解焦耳热Q的三种方法(1)直接法：Q＝I2Rt(2)功能关系法：Q＝W克服安培力(3)能量转化法：Q＝ΔE其他能的减少量2.如图9－4－2所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒

7、力F作用下加速上升的一段时间内，力F做的功与安培力做的功的代数和等于(　　)图9－4－2A．棒的机械能增加量　　　B．棒的动能增加量C．棒的重力势能增加量D．电阻R上放出的热量解析：选A　棒加速上升时受到重力、拉力F及安培力。根据功能原理可知力F与安培力做的功的代数和等于棒的机械能的增加量，A正确。电磁感应中的动力学问题[命题分析]　本考点为高考热点，主要考查导体棒在磁场中受力与运动的关系，以选择或计算题呈现。[例1]　(2012·广东高考)如图9－4－3所示，质量为M的导体棒ab，垂直放在相距为l的平行光滑金

8、属导轨上，导轨平面与水平面的夹角为θ，并处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，左侧是水平放置、间距为d的平行金属板，R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻。图9－4－3(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