1、2020学年高中物理第6章传感器模块备考方略ppt课件新人教版选修3模块知识结构模块题型总结题型一楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用题型一楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用【考题【考题1】(多选多选)某同学在电磁炉面板上竖直放置某同学在电磁炉面板上竖直放置一纸质圆筒，圆筒上套一环形轻质铝箔，电磁炉产生的一纸质圆筒，圆筒上套一环形轻质铝箔，电磁炉产生的交变磁场的频率、强度及铝箔厚度可以调节，现给电磁交变磁场的频率、强度及铝箔厚度可以调节，现给电磁炉通电，发现铝箔悬浮了起来若只改变其中一个变炉通电，发现铝箔悬浮了起来若只改变其中一个变量，则量，则()A增强磁场，铝箔悬浮高度将不变增强磁场，铝箔悬浮
2、高度将不变B铝箔越簿，铝箔中产生的感应电流越大铝箔越簿，铝箔中产生的感应电流越大C增大频率，铝箔中产生的感应电流增大增大频率，铝箔中产生的感应电流增大D在刚接通电源产生如图磁场的瞬间，铝箔中会在刚接通电源产生如图磁场的瞬间，铝箔中会产生如图所示的电流产生如图所示的电流答案答案CD当增大频率，导致磁场的变化率变大，则感应电动当增大频率，导致磁场的变化率变大，则感应电动势增大，感应电流也增大，故选项势增大，感应电流也增大，故选项C正确；在刚接通电正确；在刚接通电源瞬间，根据楞次定律，可知铝箔中产生如图所示的电源瞬间，根据楞次定律，可知铝箔中产生如图所示的电流，故选项流，故选项D正确正确此类问题中力
3、现象和电磁现象相互联系、相互制此类问题中力现象和电磁现象相互联系、相互制约，解决问题前首先要建立约，解决问题前首先要建立“动动电电动动”的思维的思维顺序，可概括为：顺序，可概括为：题型二电磁感应电路和动力学问题题型二电磁感应电路和动力学问题(1)找准主动运动者，用法拉第电磁感应定律和楞次找准主动运动者，用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解感应电动势的大小和方向定律求解感应电动势的大小和方向(2)根据等效电路图，求解回路中电流的大小及方根据等效电路图，求解回路中电流的大小及方向向(3)分析安培力对导体棒运动速度、加速度的影响，分析安培力对导体棒运动速度、加速度的影响，从而推出对电流的影响，最后定性
4、分析导体棒的最终运从而推出对电流的影响，最后定性分析导体棒的最终运动情况动情况【考题【考题2】水平面上两根足够长的金属导轨平行水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为固定放置，间距为L，一端通过导线与阻值为，一端通过导线与阻值为R的电阻的电阻连接，导轨上放一质量为连接，导轨上放一质量为m的金属杆的金属杆(如甲图所示如甲图所示)，金，金属杆与导轨的电阻忽略不计，匀强磁场竖直向下，用与属杆与导轨的电阻忽略不计，匀强磁场竖直向下，用与导轨平行的恒定拉力导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上，杆最终将做匀作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动的速速运动当改变拉力的大
5、小时，相对应的匀速运动的速度度v也会变化，也会变化，v与与F的关系如乙图所示的关系如乙图所示(取重力加速度取重力加速度g10 m/s2)(1)金属杆在匀速运动之前做什么运动？金属杆在匀速运动之前做什么运动？(2)若若m0.5 kg，L0.5 m，R0.5，磁感应强，磁感应强度度B为多大？为多大？答案答案(1)变加速运动变加速运动(2)1 T【考题【考题3】如图所示，两条相距如图所示，两条相距l的光滑平行金属导的光滑平行金属导轨位于同一水平面轨位于同一水平面(纸面纸面)内，其左端接一阻值为内，其左端接一阻值为R的电的电阻；一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上；在电阻、导阻；一与导轨垂直的金属棒置于两
6、导轨上；在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为轨和金属棒中间有一面积为S的区域，区域中存在垂直的区域，区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场，磁感应强度大小于纸面向里的均匀磁场，磁感应强度大小B1随时间随时间t的的变化关系为变化关系为B1kt，式中，式中k为常量；在金属棒右侧还有为常量；在金属棒右侧还有一匀强磁场区域，区域左边界一匀强磁场区域，区域左边界MN(虚线虚线)与导轨垂直，与导轨垂直，磁场的磁感应强度大小为磁场的磁感应强度大小为B0，方向也垂直于纸面向里，方向也垂直于纸面向里某时刻，金属棒在一外加水平恒力的作用下从图示某时刻，金属棒在一外加水平恒力的作用下从图示静止开始向右运动，在静止开始向右
7、运动，在t0时刻恰好以速度时刻恰好以速度v0越过越过MN，此，此后向右做匀速运动金属棒与导轨始终相互垂直并接触后向右做匀速运动金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好，它们的电阻均忽略不计求：良好，它们的电阻均忽略不计求：(1)在在t0到到tt0时间间隔内，流过电阻的电荷量的时间间隔内，流过电阻的电荷量的绝对值；绝对值；(2)在时刻在时刻t(tt0)穿过回路的总磁通量和金属棒所受穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小外加水平恒力的大小(2)当当tt0时，金属棒已越过时，金属棒已越过MN.由于金属棒在由于金属棒在MN右右侧做匀速运动，有侧做匀速运动，有F0F，式中，式中，F0是外加水平恒力，
8、是外加水平恒力，F是匀强磁场施加的安是匀强磁场施加的安培力，设此时回路中的电流为培力，设此时回路中的电流为I，F的大小为的大小为FB0lI，此时金属棒与此时金属棒与MN之间的距离为之间的距离为sv0(tt0)，匀强磁场穿过回路的磁通量为匀强磁场穿过回路的磁通量为B0ls，回路的总磁通量为回路的总磁通量为t，式中，式中，仍如仍如式所示由式所示由式得，在时刻式得，在时刻t(tt0)穿过回路的总磁通量为穿过回路的总磁通量为tB0lv0(tt0)kSt，在在t到到tt的时间间隔内，总磁通量的改变的时间间隔内，总磁通量的改变t为为t(B0lv0kS)t，由法拉第电磁感应定律得，回路感应电动势的大小由法拉
9、第电磁感应定律得，回路感应电动势的大小为为1线圈绕垂直磁场的轴旋转产生的交变电流的大线圈绕垂直磁场的轴旋转产生的交变电流的大小与转轴在平面内具体位置无关，未必是线圈的对称小与转轴在平面内具体位置无关，未必是线圈的对称轴轴2交变电流的最大值与线圈的面积有关，与线圈交变电流的最大值与线圈的面积有关，与线圈的具体形状无关，若为矩形线圈，电压最大值应为两切的具体形状无关，若为矩形线圈，电压最大值应为两切割边所产生电压的和割边所产生电压的和题型三交变电流的产生及描述题型三交变电流的产生及描述3线圈转动的快慢既影响交变电流的周期和频线圈转动的快慢既影响交变电流的周期和频率，又影响交变电流的最大值率，又影响
10、交变电流的最大值4准确把握中性面的意义，不要认为磁通量最准确把握中性面的意义，不要认为磁通量最大，感应电动势就最大，实际上感应电动势为零线圈大，感应电动势就最大，实际上感应电动势为零线圈每经过中性面一次，电流方向就改变一次每经过中性面一次，电流方向就改变一次【考题【考题4】(多选多选)一台小型发电机产生的电动势随一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图甲所示电路如图乙所时间变化的正弦规律图像如图甲所示电路如图乙所示，已知发电机线圈内阻为示，已知发电机线圈内阻为5.0，外接灯泡阻值为，外接灯泡阻值为95.0，灯泡正常发光，则，灯泡正常发光，则()A电压表的示数为电压表的示数为220
11、 VB电路中的电流方向每秒改变电路中的电流方向每秒改变50次次C灯泡消耗的功率为灯泡消耗的功率为509 WD发电机线圈内阻每秒产生的焦耳热为发电机线圈内阻每秒产生的焦耳热为24.2 J答案答案D交流电的周期为交流电的周期为0.02 s，一个周期内电流的方向改，一个周期内电流的方向改变变2次，则每秒电流方向改变次，则每秒电流方向改变100次，选项次，选项B错误灯泡错误灯泡消耗的功率消耗的功率PUI2092.2 W459.8 W，选项，选项C错错误发电机线圈内阻每秒产生的焦耳热误发电机线圈内阻每秒产生的焦耳热QI2rt2.225 1 J24.2 J，选项，选项D正确正确模块核心素养1问题特点问题特
12、点楞次定律、左手定则、右手定则、安培定则由于都楞次定律、左手定则、右手定则、安培定则由于都涉及磁场方向和电流方向，在应用过程中很容易发生混涉及磁场方向和电流方向，在应用过程中很容易发生混淆，尤其是同一个题目同时用到多个定则的时候，更要淆，尤其是同一个题目同时用到多个定则的时候，更要注意它们的区别注意它们的区别素养一楞次定律、左手定则、右手定则、安培定素养一楞次定律、左手定则、右手定则、安培定,则的综合应用则的综合应用2规律比较规律比较(1)“三个定则与一个定律三个定则与一个定律”的比较的比较(2)应用区别应用区别关键是抓住因果关系关键是抓住因果关系因电而生磁因电而生磁(IB)安培定则；安培定则
13、；因动而生电因动而生电(v，BI)右手定则；右手定则；因电而受力因电而受力(I、BF)左手定则左手定则3解题思路解题思路(1)分析题干条件，找出闭合电路或切割磁感线的导分析题干条件，找出闭合电路或切割磁感线的导体棒体棒(2)结合题中的已知条件和待求量的关系选择恰当的结合题中的已知条件和待求量的关系选择恰当的规律规律(3)正确利用所选择的规律进行分析和判断正确利用所选择的规律进行分析和判断【典例【典例1】(多选多选)法拉第圆盘发电机的示意图如图法拉第圆盘发电机的示意图如图所示铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片所示铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别分别与圆盘的边缘和铜轴接触圆盘处于方向竖直向
14、上的匀与圆盘的边缘和铜轴接触圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场强磁场B中圆盘旋转时，关于流过电阻中圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下的电流，下列说法正确的是列说法正确的是()A若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定B若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到到b的方向流动的方向流动C若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化则电流方向可能发生变化D若圆盘转动的角速度变为原来的若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在倍，则电流在R上的热功率也变为原来的上的热功率
15、也变为原来的2倍倍答案答案AB1问题特点问题特点自感电路的分析是电磁感应学习中的难点，主要表自感电路的分析是电磁感应学习中的难点，主要表现在对自感现象产生机理的理解以及自感电路的分析容现在对自感现象产生机理的理解以及自感电路的分析容易出现辨析不清、自感电流方向和强弱分析不准等问易出现辨析不清、自感电流方向和强弱分析不准等问题题素养二用素养二用“等效法等效法”处理自感问题处理自感问题2规律分析规律分析自感现象本质上属于法拉第电磁感应定律的应用，自感现象本质上属于法拉第电磁感应定律的应用，但又有别于基本电磁感应问题，应特别注意通电自感和但又有别于基本电磁感应问题，应特别注意通电自感和断电自感中出现
16、的规律及其应用断电自感中出现的规律及其应用3对电感线圈的等效化处理对电感线圈的等效化处理(1)通电时线圈中产生的自感电动势阻碍电流的增通电时线圈中产生的自感电动势阻碍电流的增大，感应电流与原电流方向相反，此时线圈大，感应电流与原电流方向相反，此时线圈L可等效成可等效成一个阻值无穷大的电阻然后逐渐减小到零一个阻值无穷大的电阻然后逐渐减小到零(2)断电时线圈中产生的自感电动势阻碍线圈中电流断电时线圈中产生的自感电动势阻碍线圈中电流的减小，感应电流与原电流方向相同，在与线圈串联的的减小，感应电流与原电流方向相同，在与线圈串联的回路中，线圈等效成一个瞬时电源，但它提供的电流从回路中，线圈等效成一个瞬时
17、电源，但它提供的电流从原来的原来的IL逐渐变小逐渐变小(3)线圈的自感系数越大，现象越明显自感电动势线圈的自感系数越大，现象越明显自感电动势只是延缓了变化过程的进行，但它不能使变化过程停只是延缓了变化过程的进行，但它不能使变化过程停止，更不能使变化过程反向止，更不能使变化过程反向【典例【典例2】如图所示，如图所示，A、B、C是三个完全相同的是三个完全相同的灯泡，灯泡，L是一个自感系数较大的线圈是一个自感系数较大的线圈(直流电阻可忽略不直流电阻可忽略不计计)则则()AS闭合时，闭合时，A灯立即亮，然后逐渐熄灭灯立即亮，然后逐渐熄灭BS闭合时，闭合时，B灯立即亮，然后逐渐熄灭灯立即亮，然后逐渐熄灭
18、C电路接通稳定后，三个灯亮度相同电路接通稳定后，三个灯亮度相同D电路接通稳定后，电路接通稳定后，S断开时，断开时，C灯立即熄灭灯立即熄灭答案答案A解析解析自感线圈在通电瞬间相当于由阻值极大逐渐自感线圈在通电瞬间相当于由阻值极大逐渐减为零的电阻元件，所以减为零的电阻元件，所以S闭合时，闭合时，A灯立即亮，然后灯立即亮，然后逐渐熄灭，选项逐渐熄灭，选项A正确；正确；S闭合时，闭合时，B灯不太亮，然后逐灯不太亮，然后逐渐变亮，选项渐变亮，选项B错误；电路接通稳定后，错误；电路接通稳定后，B、C灯亮度相灯亮度相同，同，A灯不亮，选项灯不亮，选项C错误；电路接通稳定后，错误；电路接通稳定后，S断开断开时
19、，自感线圈在断电后瞬间相当于一个电动势逐渐减为时，自感线圈在断电后瞬间相当于一个电动势逐渐减为零的电源，三盏灯都逐渐熄灭，选项零的电源，三盏灯都逐渐熄灭，选项D错误错误1模型概述模型概述(1)模型特点模型特点在外力作用下做切割磁感线运动的导体均可看作发在外力作用下做切割磁感线运动的导体均可看作发电机模型电机模型素养三发电机模型素养三发电机模型(2)规律分析规律分析“发电机发电机”模型是高考题中时常出现的物理模型，模型是高考题中时常出现的物理模型，此模型综合考查了电磁感应、恒定电流、交变电流、能此模型综合考查了电磁感应、恒定电流、交变电流、能量转化与守恒等知识量转化与守恒等知识“发电机发电机”工
20、作原理是闭合线圈工作原理是闭合线圈在磁场中受外力而转动，产生感应电动势，其能量转化在磁场中受外力而转动，产生感应电动势，其能量转化方式为机械能转化成电能方式为机械能转化成电能2解题思路解题思路(1)审题建模审题建模闭合线圈在磁场中受外力而转动，线圈是电源，其闭合线圈在磁场中受外力而转动，线圈是电源，其他为负载其能量的来源是外力做的功他为负载其能量的来源是外力做的功(2)建立方程建立方程根据法拉第电磁感应定律计算感应电动势的大小，根据法拉第电磁感应定律计算感应电动势的大小，用右手定则判断感应电动势的方向，结合电路和能量守用右手定则判断感应电动势的方向，结合电路和能量守恒定律正确运用最大值、瞬时值
21、、有效值和平均值列方恒定律正确运用最大值、瞬时值、有效值和平均值列方程计算程计算(3)明确关系明确关系线圈转动产生交变电流的过程中，两个特殊位置与线圈转动产生交变电流的过程中，两个特殊位置与图象中某时刻的点对应；线圈在磁场中转动产生的电动图象中某时刻的点对应；线圈在磁场中转动产生的电动势等于每匝线圈产生的电动势之和；线圈受到的安培力势等于每匝线圈产生的电动势之和；线圈受到的安培力等于每匝线圈所受安培力之和等于每匝线圈所受安培力之和【典例【典例3】(多选多选)边长为边长为L的正方形线框在匀强磁场的正方形线框在匀强磁场B中以角速度中以角速度匀速转动，产生的感应电流的最大值为匀速转动，产生的感应电流
22、的最大值为Im，小灯泡的电阻为，小灯泡的电阻为R，其他电阻不计从如图位置开，其他电阻不计从如图位置开始计时，则始计时，则()答案答案AD1问题特点问题特点电磁感应过程本身就是能量转化守恒的过程，因此电磁感应过程本身就是能量转化守恒的过程，因此对于电磁感应综合题目的分析离不开能量观点的应用，对于电磁感应综合题目的分析离不开能量观点的应用，此类问题的基本特点是综合性强、难度较大，需要应用此类问题的基本特点是综合性强、难度较大，需要应用动能定理、功能关系综合求解动能定理、功能关系综合求解素养四电磁感应中的功能关系问题素养四电磁感应中的功能关系问题2规律分析规律分析(1)产生和维持感应电流的过程就是其
23、他形式的能量产生和维持感应电流的过程就是其他形式的能量转化为电能的过程导体在达到稳定状态之前，外力移转化为电能的过程导体在达到稳定状态之前，外力移动导体所做的功，一部分消耗于克服安培力做功，转化动导体所做的功，一部分消耗于克服安培力做功，转化为产生感应电流的电能或最后再转化为焦耳热，另一部为产生感应电流的电能或最后再转化为焦耳热，另一部分用于增加导体的机械能分用于增加导体的机械能(2)安培力做正功和克服安培力做功的区别：电磁感安培力做正功和克服安培力做功的区别：电磁感应的过程，同时总伴随着能量的转化和守恒，当外力克应的过程，同时总伴随着能量的转化和守恒，当外力克服安培力做功时，就有其他形式的能
24、转化为电能；当安服安培力做功时，就有其他形式的能转化为电能；当安培力做正功时，就有电能转化为其他形式的能培力做正功时，就有电能转化为其他形式的能(3)在较复杂的电磁感应现象中，经常涉及求解焦耳在较复杂的电磁感应现象中，经常涉及求解焦耳热的问题尤其是变化的安培力，不能直接由热的问题尤其是变化的安培力，不能直接由QI2Rt求解，用能量守恒的方法就可以不必追究变力、变电流求解，用能量守恒的方法就可以不必追究变力、变电流做功的具体细节，只需弄清能量的转化途径，注意分清做功的具体细节，只需弄清能量的转化途径，注意分清有多少种形式的能量在相互转化，用能量的转化与守恒有多少种形式的能量在相互转化，用能量的转
25、化与守恒定律就可求解定律就可求解3解题思路解题思路【典例【典例4】如图所示，两根足够长的平行金属导如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角轨固定在倾角30的斜面上，导轨电阻不计，间距的斜面上，导轨电阻不计，间距L0.4 m导轨所在空间被分成区域导轨所在空间被分成区域和和，两区域的，两区域的边界与斜面的交线为边界与斜面的交线为MN，I中的匀强磁场方向垂直斜面中的匀强磁场方向垂直斜面向下，向下，中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为感应强度大小均为B0.5 T在区域在区域中，将质量中，将质量m10.1 kg，电阻，电阻R10.1 的金属
26、条的金属条ab放在导轨上，放在导轨上，ab刚好刚好不下滑不下滑 然后，在区域然后，在区域中将质量中将质量m20.4 kg，电阻，电阻R20.1 的光滑导体棒的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑置于导轨上，由静止开始下滑cd在在滑动过程中始终处于区域滑动过程中始终处于区域的磁场中，的磁场中，ab、cd始终与导始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g10 m/s2.问：问：(1)cd下滑的过程中，下滑的过程中，ab中的电流方向？中的电流方向？(2)ab刚要向上滑动时，刚要向上滑动时，cd的速度的速度v多大？多大？(3)从从cd开始下滑到开始下滑到ab刚要
27、向上滑动的过程中，刚要向上滑动的过程中，cd滑滑动的距离动的距离x3.8 m，此过程中，此过程中ab上产生的热量上产生的热量Q是多是多少？少？解析解析(1)根据右手定则可知，导体棒根据右手定则可知，导体棒cd中电流由中电流由d流向流向c，则金属条，则金属条ab中电流由中电流由a流向流向b.(2)开始放置开始放置ab恰好不下滑时，恰好不下滑时，ab所受摩擦力为最大所受摩擦力为最大静摩擦力，设其为静摩擦力，设其为Fmax，有，有Fmaxm1gsin，设设ab刚好要上滑时，刚好要上滑时，cd棒的感应电动势为棒的感应电动势为E，由法，由法拉第电磁感应定律有拉第电磁感应定律有EBLv，答案答案(1)由由
28、a流向流向b(2)5 m/s(3)1.3 J1问题特点问题特点解决电磁感应电路问题的关键就是把电磁感应的问解决电磁感应电路问题的关键就是把电磁感应的问题等效转换成恒定直流电路，把产生感应电动势的那部题等效转换成恒定直流电路，把产生感应电动势的那部分导体等效为内电路感应电动势的大小相当于电源电分导体等效为内电路感应电动势的大小相当于电源电动势其余部分相当于外电路，并画出等效电路图动势其余部分相当于外电路，并画出等效电路图素养五电磁感应中的电路问题素养五电磁感应中的电路问题在图中，粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于在图中，粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面
29、，其边界与有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行现使线框以速度正方形线框的边平行现使线框以速度v向右移出磁向右移出磁场，则在移出过程中线框场，则在移出过程中线框ab边相当于电源，其电阻等效边相当于电源，其电阻等效为内电阻，其余三边的电阻相当于外电阻，等效电路如为内电阻，其余三边的电阻相当于外电阻，等效电路如图所示图所示2规律分析规律分析(1)“源源”的分析：用法拉第电磁感应定律算出的分析：用法拉第电磁感应定律算出E的的大小，用楞次定律或右手定则确定感应电动势的方向大小，用楞次定律或右手定则确定感应电动势的方向(感应电流方向是电源内部电流的方向感应电流方向是电源内部电
30、流的方向)，从而确定电源，从而确定电源正负极，明确内阻正负极，明确内阻r.3注意事项注意事项(1)外电路上的电压才是路端电压，通常情况下，路外电路上的电压才是路端电压，通常情况下，路端电压比电动势小，只有当内电阻忽略不计时，路端电端电压比电动势小，只有当内电阻忽略不计时，路端电压和电动势大小才相等压和电动势大小才相等(2)应特别注意等效电源的内阻对电源的影响应特别注意等效电源的内阻对电源的影响(1)金属条金属条ab进入进入“扇形扇形”磁场时，求感应电动势磁场时，求感应电动势E，并指出，并指出ab上的电流方向；上的电流方向；(2)金属条金属条ab进入进入“扇形扇形”磁场时，画出磁场时，画出“闪烁
31、闪烁”装装置的电路图；置的电路图；(3)从金属条从金属条ab进入进入“扇形扇形”磁场时开始，经计算画磁场时开始，经计算画出轮子转一圈过程中，内圈与外圈之间的电势差出轮子转一圈过程中，内圈与外圈之间的电势差Uab随随时间时间t变化的变化的Uab t图象图象1问题特点问题特点此类问题常涉及导体棒在磁场中做切割磁感线运此类问题常涉及导体棒在磁场中做切割磁感线运动，通常对其运动状态的分析，寻找过程中的临界状动，通常对其运动状态的分析，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态，如速度、加速度为最大值或最小值的条件素养六电磁感应中的动力学临界问题素养六电磁感应中的动力学临界问题2基本思
32、路基本思路【典例【典例6】如图甲所示光滑的定滑轮上绕有轻质柔如图甲所示光滑的定滑轮上绕有轻质柔软细线，线的一端系一质量为软细线，线的一端系一质量为M3 kg的重物，另一端的重物，另一端系一质量为系一质量为m1 kg、电阻为、电阻为r0.1 的金属杆在竖的金属杆在竖直平面内有间距为直平面内有间距为L2.0 m的足够长的平行金属导轨的足够长的平行金属导轨PQ、EF，在，在QF之间连接有阻值为之间连接有阻值为R0.9 的电阻，其的电阻，其余电阻不计磁感应强度为余电阻不计磁感应强度为B1.0 T的匀强磁场与导轨的匀强磁场与导轨平面垂直，开始时金属杆置于导轨下端平面垂直，开始时金属杆置于导轨下端QF处，
33、处，将重物由静止释放，重物速度与下降高度的将重物由静止释放，重物速度与下降高度的vh图图象如图乙所示运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接象如图乙所示运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好触良好(忽略所有摩擦，重力加速度忽略所有摩擦，重力加速度g10 m/s2)，求：，求：(1)电阻电阻R中的感应电流方向；中的感应电流方向；(2)重物匀速下降的速度重物匀速下降的速度v；(3)重物从释放到刚开始匀速的过程中，电阻重物从释放到刚开始匀速的过程中，电阻R中产中产生的焦耳热生的焦耳热QR.解析解析(1)释放重物后，金属杆向上运动，由右手定释放重物后，金属杆向上运动，由右手定则可知，电阻则可知，电阻R中的
34、感应电流方向为中的感应电流方向为QRF.(2)重物匀速下降时，金属棒匀速上升，处于平衡状重物匀速下降时，金属棒匀速上升，处于平衡状态，对金属杆，由平衡条件得态，对金属杆，由平衡条件得FTmgF，答案答案(1)QRF(2)5 m/s(3)45 Je1问题特点问题特点交流电的平均值是指一段时间内交流电瞬时值的平交流电的平均值是指一段时间内交流电瞬时值的平均值它表现为交流图象中波形图与横轴均值它表现为交流图象中波形图与横轴(t轴轴)所围的所围的“面积面积”与时间的比值，其值大小与所取时间间隔有与时间的比值，其值大小与所取时间间隔有关关素养七交变电流的平均值素养七交变电流的平均值不同时间内平均值一般不
35、同，平均值大小还和电流不同时间内平均值一般不同，平均值大小还和电流的方向有关，若一段时间内电流的方向发生改变，则流的方向有关，若一段时间内电流的方向发生改变，则流过导线横截面的电荷量为两个方向上的电荷量之差；平过导线横截面的电荷量为两个方向上的电荷量之差；平均值是和电荷量相关联的，所以凡涉及计算一段时间内均值是和电荷量相关联的，所以凡涉及计算一段时间内通过导线横截面电荷量的问题，应利用平均值处理通过导线横截面电荷量的问题，应利用平均值处理注意：正弦交流电在一个周期内平均值为零注意：正弦交流电在一个周期内平均值为零【典例【典例7】发电机转子是匝数发电机转子是匝数n100、边长、边长L20 cm的正方形线圈，其置于磁感应强度的正方形线圈，其置于磁感应强度B0.5 T的匀强磁的匀强磁场中，绕着垂直磁场方向的轴以场中，绕着垂直磁场方向的轴以100 rad/s的角速度的角速度转动，当转到线圈平面与磁场方向垂直时开始计时线转动，当转到线圈平面与磁场方向垂直时开始计时线圈的电阻圈的电阻r1，外电路电阻，外电路电阻R99.试求：试求：答案答案(1)i6.28 sin100t(A)(2)1.95103 W(3)1102 C答案答案BCD
