高三物理总复习精品课件：专题十 第3讲 电磁感应定律的综合应用.ppt

5．综合问题分析思路： (1)电磁学部分思路：产生感应电动势的部分电路等效为电 源，如果在一个电路中切割磁感线的是几部分互相联系的电路， 则可等效成电源的串并联．分析内外电路结构，应用闭合电路 欧姆定律和部分电路欧姆定律确定电学量之间的关系． (2)力学部分思路：分析通电导体的受力情况及力的效果， 应用牛顿运动定律、动量定理、动量守恒定律、动能定理等规 律确定力学量之间的关系． 6．功能问题分析方法： (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，求回路中电阻消耗电功率的表达式． (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． ⊙典例剖析 例3：(2010 年天津卷)如图 10-3-8 所示，质量m1＝0.1 kg， 电阻 R1＝0.3 Ω，长度 l＝0.4 m 的导体棒 ab 横放在 U 型金属框 架上．框架质量 m2＝0.2 kg，放在绝缘水平面上，与水平面间 的动摩擦因数μ＝0.2.相距 0.4 m 的MM′、NN′相互平行，电 阻不计且足够长．电阻R2＝0.1 Ω的MN 垂直于MM′.整个装置 处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度 B＝0.5 T．垂直于ab 施加 F＝2 N 的水平恒力，ab 从静止开始无摩擦地运动，始终 与 MM′、NN′保持良好接触．当 ab 运动到某处时，框架开 始运动．设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取 g＝10 m/s2. (1)求框架开始运动时 ab 速度 v 的大小． (2)从 ab 开始运动到框架开始运动的过程中，MN 上产生的 热量 Q＝0.1 J，求该过程 ab 位移 x 的大小． 图 10-3-8 思维点拨：框架开始运动时，受到的安培力刚好等于最大 静摩擦力，由此建立相应的力学关系式；在框架开始运动前， 只有F 做功Fx，转化成的能量为电路消耗的焦耳热和导体棒 ab 的动能，由此建立相应的功能关系式． 答题规范：(1)框架受水平面的支持力FN＝m2g＋m1g 依题意：最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到最大 静摩擦力f＝μFN ab 中的感应电动势E＝Blv MN 中电流I＝ E R1＋R2 MN 受到的安培力F安＝BIl 备考策略：在利用能量守恒解决电磁感应中的问题时，要 分析安培力的做功情况，即安培力在导体运动过程中是做正功 还是做负功.另外，参与能量转化的形式要考虑周全，要准确分 析哪些形式的能量增加，哪些形式的能量减少. 》》》模型 滑杆模型 电磁感应中的滑杆问题是综合性问题，涉及到电磁感应、 安培力、牛顿运动定律和动量定理、动量守恒定律及能量守恒 定律等，是近几年高考考查的热点．滑杆模型中的导轨一般都 是平行导轨．重点都是在临界条件下或设定的条件下对杆进行 受力分析． 单杆滑杆模型中，导轨有水平的，有倾斜的，也有竖直的， 它们都可和其他电学元件组成电路考查．导轨竖直时，受力主 要分析竖直方向的重力、摩擦力、安培力等；能量方面要注意 重力势能与滑杆动能、其他能量的关系．导轨倾斜时主要注意 杆在斜面上的受力分析． 双杆导体棒的滑动问题，由于运动特点和受力特点比较复 杂，一般只从能量转化和守恒的角度分析求解． 滑杆模型问题的物理情境变化空间大，题目综合性强，是 高考的热点和难点．在学习掌握解题时，可做一些不同类型、 不同变化点组合的题目，注意要不断地总结，并可主动变换题 设条件进行研究学习，这样不仅有利于快速深入地掌握解题技 巧，还能熟悉滑杆的各类变换，把握精髓，触类旁通，同时掌 握解决相类似模型问题的能力． 例4：如图 10-3-9 所示，在磁感应强度大小为 B，方向垂 直向上的匀强磁场中，有一上、下两层均与水平面平行的 U 型 光滑金属导轨，在导轨面上各放一根完全相同的质量为 m 的匀 质金属杆 A1 和 A2，开始时两根金属杆位于同一竖起面内且杆与 轨道垂直．设两导轨面相距为 H，导轨宽为 L，导轨足够长且 电阻不计，金属杆单位长度的电阻为 r.现有一质量为 0.5m 的不 带电小球以水平向右的速度 v0 撞击杆 A1 的中点，撞击后小球反 弹落到下层面上的 C 点．C 点与杆 A2 初始位置相距为 S.求： (1)回路内感应电流的最大值． (2)整个运动过程中感应电流最多产生了多少热量． (3)当杆 A2 与杆 A1 的速度比为 1∶3 时，A2 受到的安培力大 小． 图 10-3-9 审题突破：在碰撞中动量守恒，结合小球的平抛运动，可 求得A1 碰撞后的速度，此时感应电流最大(往后速