2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題四 電路與電磁感應(yīng) 第2講 電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用課件.ppt

專題四電路與電磁感應(yīng) 第2講電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用 建體系 記要點(diǎn) 研考向 提能力 做真題 明考向 4 限訓(xùn)練 通高考 1 多選 2018 高考全國(guó)卷 T19 如圖 兩個(gè)線圈繞在同一根鐵芯上 其中一線圈通過(guò)開關(guān)與電源連接 另一線圈與遠(yuǎn)外沿南北方向水平放置在紙面內(nèi)的直導(dǎo)線連接成回路 將一小磁針懸掛在直導(dǎo)線正上方 開關(guān)未閉合時(shí)小磁針處于靜止?fàn)顟B(tài) 下列說(shuō)法正確的是 A 開關(guān)閉合后的瞬間 小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動(dòng)B 開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后 小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向C 開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后 小磁針的N極指向垂直紙面向外的方向D 開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間再斷開后的瞬間 小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動(dòng) 解析 根據(jù)安培定則 開關(guān)閉合時(shí)鐵芯上產(chǎn)生水平向右的磁場(chǎng) 開關(guān)閉合后的瞬間 根據(jù)楞次定律 直導(dǎo)線上將產(chǎn)生由南向北的電流 根據(jù)安培定則 直導(dǎo)線上方的磁場(chǎng)垂直紙面向里 故小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動(dòng) A對(duì) 開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后 直導(dǎo)線上沒(méi)有感應(yīng)電流 故小磁針的N極指北 B C錯(cuò) 開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間再斷開后的瞬間 根據(jù)楞次定律 直導(dǎo)線上將產(chǎn)生由北向南的電流 這時(shí)直導(dǎo)線上方的磁場(chǎng)垂直紙面向外 故小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動(dòng) D對(duì) 答案 AD 答案 B 答案 D 4 2016 高考全國(guó)卷 T24 如圖 水平面 紙面 內(nèi)間距為l的平行金屬導(dǎo)軌間接一電阻 質(zhì)量為m 長(zhǎng)度為l的金屬桿置于導(dǎo)軌上 t 0時(shí) 金屬桿在水平向右 大小為F的恒定拉力作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng) t0時(shí)刻 金屬桿進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域 且在磁場(chǎng)中恰好能保持勻速運(yùn)動(dòng) 桿與導(dǎo)軌的電阻均忽略不計(jì) 兩者始終保持垂直且接觸良好 兩者之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 重力加速度大小為g 求 1 金屬桿在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的大小 2 電阻的阻值 命題特點(diǎn)與趨勢(shì) 怎么考1 高考對(duì)本部分內(nèi)容的要求較高 常在選擇題中考查電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題 電磁感應(yīng)中的電路 法拉第電磁感應(yīng)定律 能量轉(zhuǎn)換及電荷量的計(jì)算等知識(shí)點(diǎn) 以導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)為背景 綜合應(yīng)用電路的相關(guān)知識(shí) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律和能量守恒定律以計(jì)算題形式作為壓軸題 2 電磁感應(yīng)中常涉及B t圖象 t圖象 E t圖象 I t圖象 F t圖象和v t圖象 還涉及E x圖象 I x圖象等 這類問(wèn)題既要用到電磁感應(yīng)的知識(shí) 又要結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)求解 對(duì)考生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力要求較高 解題要領(lǐng) 怎么做1 抓住兩個(gè)關(guān)鍵 一是電動(dòng)勢(shì)的大小 它取決于磁通量的變化率 二是電動(dòng)勢(shì)的方向 實(shí)際方向與規(guī)定的正方向一致時(shí)取正 反之取負(fù) 同時(shí)注意對(duì)無(wú)感應(yīng)電流區(qū)域的判斷 2 遷移力學(xué)知識(shí) 規(guī)律解決電磁感應(yīng)綜合問(wèn)題 3 常用思想方法 1 圖象法 2 等效法 3 守恒法 4 模型法 1 判定感應(yīng)電流方向的兩種方法 1 楞次定律 一般用于線圈面積不變 磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化的情形 2 右手定則 一般用于導(dǎo)體棒切割磁感線的情形 1 2018 貴州貴陽(yáng)期末 如圖甲所示 在同一平面內(nèi)有兩個(gè)絕緣金屬細(xì)圓環(huán)A B 兩環(huán)重疊部分的面積為圓環(huán)A面積的一半 圓環(huán)B中電流i隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示 以甲圖圓環(huán)B中所示的電流方向?yàn)樨?fù)方向 則A環(huán)中 A 沒(méi)有感應(yīng)電流B 有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流C 有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流D 感應(yīng)電流先沿順時(shí)針?lè)较?后沿逆時(shí)針?lè)较蚪馕?由于A環(huán)中磁通量變化 所以A環(huán)中有感應(yīng)電流 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 根據(jù)楞次定律 A環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 選項(xiàng)B正確 C D錯(cuò)誤 答案 B 2 多選 2018 江西贛州中學(xué)高三模擬 1831年10月28日 法拉第展示了他發(fā)明的圓盤發(fā)電機(jī) 其示意圖如圖所示 水平銅盤可繞豎直銅軸轉(zhuǎn)動(dòng) 兩銅片M N分別與銅盤邊緣和銅軸連接 使整個(gè)銅盤處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 M和N之間連接阻值為R的導(dǎo)體和滑動(dòng)變阻器RP 若從上往下看 銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?已知銅盤的半徑為L(zhǎng) 銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為 銅盤連同兩銅片對(duì)電流的等效電阻值為r 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 下列說(shuō)法正確的是 答案 BD 3 如圖甲所示 絕緣的水平桌面上放置一金屬圓環(huán) 在圓環(huán)的正上方放置一個(gè)螺線管 在螺線管中通入如圖乙所示的電流 電流從螺線管a端流入為正 以下說(shuō)法正確的是 A 從上往下看 0 1s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较駼 0 1s內(nèi)圓環(huán)面積有擴(kuò)張的趨勢(shì)C 3s末圓環(huán)對(duì)桌面的壓力小于圓環(huán)的重力D 1 2s內(nèi)和2 3s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向相反 解析 由圖乙知 0 1s內(nèi)螺線管中電流逐漸增大 穿過(guò)圓環(huán)向上的磁通量增大 由楞次定律知圓環(huán)中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)向下 圓環(huán)面積有縮小的趨勢(shì) 從上往下看 0 1s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较?選項(xiàng)A正確 B錯(cuò)誤 同理可得1 2s內(nèi)和2 3s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向相同 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 3s末電流的變化率為0 螺線管中磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率為0 在圓環(huán)中不產(chǎn)生感應(yīng)電流 圓環(huán)對(duì)桌面的壓力等于圓環(huán)的重力 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 答案 A 典例展示1 多選 2018 高考全國(guó)卷 如圖 a 在同一平面內(nèi)固定有一長(zhǎng)直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R R在PQ的右側(cè) 導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電i i的變化如圖 b 所示 規(guī)定從Q到P為電流正方向 導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 答案 AC 方法技巧 解決電磁感應(yīng)圖象問(wèn)題的一般步驟 1 明確圖象的種類 即是B t圖象還是 t圖象 或者是E t圖象 I t圖象等 如例題中考查了i t圖象 2 分析電磁感應(yīng)的具體過(guò)程 如例題中電流變化引起導(dǎo)線框R內(nèi)磁通量變化 要分段研究 3 用右手定則或楞次定律確定方向?qū)?yīng)關(guān)系 4 結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律 歐姆定律 牛頓運(yùn)動(dòng)定律等寫出函數(shù)關(guān)系式 5 根據(jù)函數(shù)關(guān)系式 進(jìn)行數(shù)學(xué)分析 如分析斜率的變化 截距等 6 應(yīng)用圖象信息畫圖象 判斷圖象或討論各物理量的變化 如例題中是根據(jù)i t圖象信息討論導(dǎo)線框R的電動(dòng)勢(shì)變化 4 多選 如圖甲所示 面積為S的n匝圓形閉合線圈內(nèi)存在方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間周期性變化 如圖乙所示 已知線圈的電阻為R 則下列說(shuō)法正確的是 答案 CD 5 如圖甲所示 勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直紙面向里 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B 磁場(chǎng)在y軸方向足夠?qū)?在x軸方向?qū)挾葹閍 一直角三角形導(dǎo)線框ABC BC邊的長(zhǎng)度為a 從圖示位置向右勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域 以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较?在圖乙中感應(yīng)電流i BC兩端的電壓uBC與導(dǎo)線框移動(dòng)的距離x的關(guān)系圖象正確的是 答案 D 6 多選 2018 河南洛陽(yáng)一模 如圖甲所示 水平放置的平行金屬導(dǎo)軌連接一個(gè)平行板電容器C和電阻R 導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上且接觸良好 整個(gè)裝置放于垂直導(dǎo)軌平面的磁場(chǎng)中 磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化情況如圖乙所示 圖示磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)檎?MN始終保持靜止 則0 t2時(shí)間 A 電容器C的電荷量大小始終沒(méi)變B 電容器C的a板先帶正電后帶負(fù)電C MN所受安培力的大小始終沒(méi)變D MN所受安培力的方向先向右后向左 答案 AD 典例展示2 2017 高考海南卷 如圖 兩光滑平行金屬導(dǎo)軌置于水平面 紙面 內(nèi) 導(dǎo)軌間距為l 左端連有阻值為R的電阻 一金屬桿置于導(dǎo)軌上 金屬桿右側(cè)存在一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域 已知金屬桿以速度v0向右進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域 做勻變速直線運(yùn)動(dòng) 到達(dá)磁場(chǎng)區(qū)域右邊界 圖中虛線位置 時(shí)速度恰好為零 金屬桿與導(dǎo)軌始終保持垂直且接觸良好 除左端所連電阻外 其他電阻忽略不計(jì) 求金屬桿運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)區(qū)域正中間時(shí)所受安培力的大小及此時(shí)電流的功率 思路探究 1 金屬棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度是多大 2 金屬棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的位移是多少 3 金屬棒來(lái)到磁場(chǎng)區(qū)域中間時(shí)的速度是多大 方法技巧 解決電磁感應(yīng)中的電路和動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵電磁感應(yīng)與動(dòng)力學(xué)問(wèn)題聯(lián)系的橋梁是磁場(chǎng)對(duì)感應(yīng)電流的安培力 解答電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 在分析方法上 要始終抓住導(dǎo)體的受力 特別是安培力 特點(diǎn)及其變化規(guī)律 明確導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程以及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中狀態(tài)的變化 準(zhǔn)確把握運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的臨界點(diǎn) 7 如圖所示 ab cd是間距為l的光滑傾斜金屬導(dǎo)軌 與水平面的夾角為 導(dǎo)軌電阻不計(jì) ac間接有阻值為R的電阻 空間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0 方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 將一根阻值為r 長(zhǎng)度為l的金屬棒從軌道頂端由靜止釋放 金屬棒沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中始終與導(dǎo)軌接觸良好 已知當(dāng)金屬棒向下滑行距離x到達(dá)MN處時(shí)達(dá)到穩(wěn)定速度 重力加速度為g 求 1 金屬棒下滑到MN的過(guò)程中通過(guò)電阻R的電荷量 2 金屬棒的穩(wěn)定速度的大小 8 如圖所示 一與水平面夾角為 37 的傾斜平行金屬導(dǎo)軌 兩導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且相距L 0 2m 另外兩根水平金屬桿MN和PQ的質(zhì)量均為m 0 01kg 可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦地滑動(dòng) MN桿和PQ桿的電阻均為R 0 2 傾斜金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì) MN桿被兩個(gè)垂直于導(dǎo)軌的絕緣立柱擋住 整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi) 磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向上 磁感應(yīng)強(qiáng)度B 1 0T PQ桿在恒定拉力F作用下由靜止開始向上加速運(yùn)動(dòng) 拉力F垂直PQ桿沿導(dǎo)軌平面向上 當(dāng)運(yùn)動(dòng)位移x 0 1m時(shí)PQ桿達(dá)到最大速度 此時(shí)MN桿對(duì)絕緣立柱的壓力恰好為零 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 1 PQ桿的最大速度大小vm 2 當(dāng)PQ桿加速度a 2m s2時(shí) MN桿對(duì)立柱的壓力大小 2 當(dāng)PQ桿的加速度a 2m s2時(shí) 對(duì)PQ桿受力分析 根據(jù)牛頓第二定律可得F mgsin BIL ma 對(duì)MN桿受力分析 根據(jù)共點(diǎn)力的平衡可得BIL FN mgsin 0 PQ桿達(dá)到最大速度時(shí) 有F mgsin BImL 0 聯(lián)立解得FN 0 02N 根據(jù)牛頓第三定律可得MN桿對(duì)立柱的壓力大小FN 0 02N 答案 1 0 6m s 2 0 02N 典例展示3 如圖所示 豎直面內(nèi)的正方形導(dǎo)線框ABCD和abcd的邊長(zhǎng)均為l 電阻均為R 質(zhì)量分別為2m和m 它們分別系在一跨過(guò)兩個(gè)定滑輪的絕緣輕繩兩端 在兩導(dǎo)線框之間有一寬度為2l 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 開始時(shí)ABCD的下邊界與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的上邊界重合 abcd的上邊界到勻強(qiáng)磁場(chǎng)的下邊界的距離為l 現(xiàn)將兩導(dǎo)線框由靜止釋放 當(dāng)ABCD全部進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí) 兩導(dǎo)線框開始做勻速運(yùn)動(dòng) 不計(jì)摩擦和空氣阻力 重力加速度為g 求 1 兩導(dǎo)線框勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小 2 兩導(dǎo)線框在從開始運(yùn)動(dòng)至等高的過(guò)程中所產(chǎn)生的總焦耳熱 3 導(dǎo)線框abcd通過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間 思維流程 方法技巧 求解電磁感應(yīng)中能量問(wèn)題的策略 1 若回路中的電流恒定 可以利用電路結(jié)構(gòu)及W UIt或Q I2Rt直接進(jìn)行計(jì)算 2 若回路中的電流變化 則可按以下兩種情況計(jì)算 利用功能關(guān)系求解 電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功 利用能量守恒定律求解 其他形式的能的減少量等于回路中產(chǎn)生的電能 如例題 2 中焦耳熱的計(jì)算 9 2018 河南洛陽(yáng)一模 如圖所示 光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN PQ固定在豎直平面內(nèi) 兩導(dǎo)軌間的距離為L(zhǎng) 1m 導(dǎo)軌間連接的定值電阻R 3 導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m 0 1kg的金屬桿ab 金屬桿始終與導(dǎo)軌接觸良好 桿的電阻r 1 其余電阻不計(jì) 整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 磁場(chǎng)的方向垂直導(dǎo)軌平面向里 重力加速度g取10m s2 現(xiàn)讓金屬桿從AB位置由靜止釋放 忽略空氣阻力的影響 求 1 金屬桿的最大速度 2 若從金屬桿開始下落到剛好達(dá)到最大速度的過(guò)程中 電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q 0 6J 此時(shí)金屬桿下落的高度 答案 1 4m s 2 1 6m 10 如圖甲所示 斜面上存在一有理想邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁場(chǎng)方向與斜面垂直 在斜面上離磁場(chǎng)上邊界s1 0 36m處?kù)o止釋放一單匝矩形金屬線框 線框底邊和磁場(chǎng)邊界平行 金屬線框與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 5 整個(gè)線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中 機(jī)械能E和位移s之間的關(guān)系如圖乙所示 已知E0 E1 0 09J 線框的質(zhì)量為0 1kg 電阻為0 06 斜面傾角 37 磁場(chǎng)區(qū)域的寬度d 0 43m 重力加速度g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 1 線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小v1 2 線框從開始進(jìn)入磁場(chǎng)至完全進(jìn)入磁場(chǎng)所用的時(shí)間t 3 線框穿越磁場(chǎng)的整個(gè)過(guò)程中電功率的最大值 聯(lián)立解得Pmax 0 43W 答案 1 1 2m s 2 0 125s 3 0 43W