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1、增分策略 2016年 高 考物 理 （ 四 ） 電 路 和 電 磁 感 應(yīng) 2.電 磁 感 應(yīng) 規(guī) 律 及 其 應(yīng) 用 1如圖，一均勻金屬圓盤繞通過(guò)其圓心且與盤面垂直的軸逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)施加一垂直穿過(guò)圓盤的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圓盤開始減速在圓盤減速過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的是()A處于磁場(chǎng)中的圓盤部分，靠近圓心處電勢(shì)高B所加磁場(chǎng)越強(qiáng)越易使圓盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)C若所加磁場(chǎng)反向，圓盤將加速轉(zhuǎn)動(dòng)D若所加磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤，圓盤將勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 解 析 ：把金屬圓盤看成由無(wú)數(shù)條沿半徑的金屬棒構(gòu)成，由右手定則，圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，靠近圓心處電勢(shì)高，A正確；由公式EBlv可知，所加磁場(chǎng)越強(qiáng)，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，感應(yīng)電流越大，產(chǎn)生的電功率
2、越大，消耗的機(jī)械能越快，則圓盤越容易停止轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)B正確；若加反向磁場(chǎng)，根據(jù)楞次定律可知安培力阻礙圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤仍減速轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，若所加的磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤，則圓盤中無(wú)感應(yīng)電流，不消耗機(jī)械能，圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確 答 案 ： ABD 21824年，法國(guó)科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實(shí)驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖所示實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圓盤在磁針的磁場(chǎng)中繞過(guò)圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，但略有滯后下列說(shuō)法正確的是() A圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) B圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng) C在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，磁針的磁場(chǎng)穿
3、過(guò)整個(gè)圓盤的磁通量發(fā)生了變化 D圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng) 解 析 ：小磁針產(chǎn)生的磁場(chǎng)，在圓盤的左半部進(jìn)入，在圓盤的右半部穿出，穿過(guò)整體圓盤的磁通量沒有發(fā)生變化，C錯(cuò)，但與磁針平行的圓盤直徑切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在圓盤內(nèi)部產(chǎn)生渦電流，此渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)又要帶動(dòng)小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故A、B對(duì)，D錯(cuò) 答 案 ： AB 3如圖，直角三角形金屬框abc放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向平行于ab邊向上當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)分別為Ua、Ub、Uc，已知bc邊的長(zhǎng)度為l.下列判斷正確的是() 4如圖甲，R0為定值電阻，兩
4、金屬圓環(huán)固定在同一絕緣平面內(nèi)左端連接在一周期為T0的正弦交流電源上，經(jīng)二極管整流后，通過(guò)R0的電流i始終向左，其大小按圖乙所示規(guī)律變化規(guī)定內(nèi)圓環(huán)a端電勢(shì)高于b端時(shí)，a、b間的電壓uab為正，下列uabt圖象可能正確的是() 解 析 ：在第一個(gè)0.25 T0時(shí)間內(nèi)，通過(guò)大圓環(huán)的電流為順時(shí)針逐漸增加，由楞次定律可判斷內(nèi)環(huán)內(nèi)a端電勢(shì)高于b端，因電流的變化率逐漸減小，故內(nèi)環(huán)的電動(dòng)勢(shì)逐漸減小，同理在第0.25 T00.5 T0時(shí)間內(nèi)，通過(guò)大圓環(huán)的電流為順時(shí)針逐漸減小，由楞次定律可判斷內(nèi)環(huán)a端電勢(shì)低于b端，因電流的變化率逐漸變大，故內(nèi)環(huán)的電動(dòng)勢(shì)逐漸變大，C正確 答 案 ： C 主 要 題 型 選 擇 題
5、或 計(jì) 算 題 知 識(shí) 熱 點(diǎn) (1)楞 次 定 律 的 理 解 及 應(yīng) 用 (2)法 拉 第 電 磁 感 應(yīng) 定 律 的 應(yīng) 用 (3)法 拉 第 電 磁 感 應(yīng) 定 律 和 楞 次 定 律 的 綜 合 應(yīng) 用 ， 如 電 路 問(wèn) 題 、 圖 象 問(wèn) 題 、動(dòng) 力 學(xué) 問(wèn) 題 、 能 量 問(wèn) 題 等 物 理 方 法 (1)圖 象 法 (2)等 效 法 (3)守 恒 法 (4)模 型 法 命 題 趨 勢(shì) (1)預(yù) 計(jì) 2016年 高 考 仍 將 以 電 磁 感 應(yīng) 的 產(chǎn) 生 條 件 ， 感 應(yīng) 電 動(dòng) 勢(shì) 和 感 應(yīng) 電 流 的計(jì) 算 和 圖 象 表 達(dá) 為 主 (2)結(jié) 合 新 技 術(shù) ，
6、 對(duì) 科 技 類 問(wèn) 題 的 建 模 ， 運(yùn) 用 力 學(xué) 和 電 學(xué) 知 識(shí) 解 決 電 磁 感 應(yīng)類 的 問(wèn) 題 ， 復(fù) 習(xí) 時(shí) 應(yīng) 予 以 高 度 關(guān) 注 1.電 磁 感 應(yīng) 的 圖 象 問(wèn) 題圖象類型(1)隨時(shí)間變化的圖象，如Bt圖象、t圖象、Et圖象、Ft圖象和it圖象(2)隨位移x變化的圖象，如Ex圖象和ix圖象問(wèn)題類型(1)由給定的電磁感應(yīng)過(guò)程判斷或畫出圖象(2)由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過(guò)程，求解相應(yīng)的物理量應(yīng)用知識(shí)左手定則、安培定則、右手定則、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、函數(shù)圖象等 典 例 1 如圖(a)，線圈ab、cd繞在同一軟鐵芯上，在ab線圈中
7、通以變化的電流，用示波器測(cè)得線圈cd間電壓如圖(b)所示已知線圈內(nèi)部的磁場(chǎng)與流經(jīng)線圈的電流成正比，則下列描述線圈ab中電流隨時(shí)間變化關(guān)系的圖中可能正確的是() 第 二 步 ： 審 問(wèn) 題 明 確 目 標(biāo)要產(chǎn)生圖(b)中Ucd與t的關(guān)系圖線需穿過(guò)cd的磁通量分段均勻變化需ab中電流分段均勻變化得C項(xiàng)正確 1 解 決 電 磁 感 應(yīng) 圖 象 問(wèn) 題 的 “三 點(diǎn) 關(guān) 注 ”： (1)關(guān)注初始時(shí)刻，如初始時(shí)刻感應(yīng)電流是否為零，是正方向還是負(fù)方向(2)關(guān)注變化過(guò)程，看電磁感應(yīng)發(fā)生的過(guò)程分為幾個(gè)階段，這幾個(gè)階段是否和圖象變化相對(duì)應(yīng)(3)關(guān)注大小、方向的變化趨勢(shì)，看圖象斜率的大小、圖象的曲、直是否和物理過(guò)
8、程對(duì)應(yīng) 2 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圖還是-t圖，或者E-t圖、I-t圖等 (2)分析電磁感應(yīng)的具體過(guò)程 (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)定律等規(guī)律寫出函數(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)畫圖象或判斷圖象 1如圖乙所示的四個(gè)選項(xiàng)中，虛線上方空間都存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)A、B中的導(dǎo)線框?yàn)檎叫危珻、D中的導(dǎo)線框?yàn)橹苯巧刃胃鲗?dǎo)線框均繞垂直紙面的軸O在紙面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向如箭頭所示，轉(zhuǎn)動(dòng)周期均為T.從線框處于圖示位
9、置時(shí)開始計(jì)時(shí)，以在OP邊上從P點(diǎn)指向O點(diǎn)的方向?yàn)楦袘?yīng)電流i的正方向則在如圖乙所示的四個(gè)情景中，產(chǎn)生的感應(yīng)電流i隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖甲所示的是() 乙 甲答 案 ： C 解 析 ：線框速度vat，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間均勻增大，感應(yīng)電流均勻增大，A錯(cuò)誤；安培力隨時(shí)間均勻增大，外力F隨時(shí)間變化關(guān)系是一次函數(shù)，但不是成正比，功率PEI隨時(shí)間變化關(guān)系是二次函數(shù)，其圖象是拋物線，所以C正確、B錯(cuò)誤；通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量qIt，隨時(shí)間變化關(guān)系是二次函數(shù)，其圖象是拋物線，選項(xiàng)D錯(cuò)誤 答 案 ： C 2.電 磁 感 應(yīng) 電 路 和 動(dòng) 力 學(xué) 問(wèn) 題 應(yīng) 用 動(dòng) 力 學(xué) 觀 點(diǎn) 解 決 電 磁 感 應(yīng) 現(xiàn)
10、 象 問(wèn) 題 的 思 路 和 方 法1 思 路 ： 明 確 電 源 ， 畫 出 等 效 電 路 ， 判 斷 電 流 方 向 或 電 勢(shì) 高低 2 受 力 分 析 和 運(yùn) 動(dòng) 過(guò) 程 分 析 ： 導(dǎo) 體 棒 和 磁 場(chǎng) 中 切 割 磁 感 線 運(yùn) 動(dòng)時(shí) ， 動(dòng) 力 學(xué) 特 征 是 3牛 頓 第 二 定 律 ： 通過(guò)分析導(dǎo)體棒的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，建立力和運(yùn)動(dòng)量之間的聯(lián)系，計(jì)算穩(wěn)定態(tài)的物理量或者對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析 典 例 2如圖所示，在水平桌面上放置兩條相距為l的平行光滑導(dǎo)軌ab與cd，阻值為R的電阻與導(dǎo)軌的a、c端相連質(zhì)量為m、電阻也為R的導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌放置并可沿導(dǎo)軌自由滑動(dòng)整個(gè)裝置放于勻
11、強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B.導(dǎo)體棒的中點(diǎn)系一個(gè)不可伸長(zhǎng)的輕繩，繩繞過(guò)固定在桌邊的光滑輕滑輪后，與一個(gè)質(zhì)量也為m的物塊相連，繩處于拉直狀態(tài)現(xiàn)若從靜止開始釋放物塊，用h表示物塊下落的高度(物塊不會(huì)觸地)，g表示重力加速度，其他電阻不計(jì)，則() 1 電 磁 感 應(yīng) 中 的 動(dòng) 力 學(xué) 問(wèn) 題 應(yīng) 抓 住 的 “兩 個(gè) 對(duì) 象 ”： 2 電 磁 感 應(yīng) 中 動(dòng) 力 學(xué) 問(wèn) 題 的 解 題 策 略 ： 此類問(wèn)題中力現(xiàn)象和電磁現(xiàn)象相互聯(lián)系、相互制約，解決問(wèn)題前首先要建立“動(dòng)電動(dòng)”的思維順序，可概括為： (1)找準(zhǔn)主動(dòng)運(yùn)動(dòng)者，用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向
12、(2)根據(jù)等效電路圖，求解回路中電流的大小及方向 (3)分析安培力對(duì)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度、加速度的影響，從而推理得出對(duì)電路中的電流有什么影響，最后定性分析導(dǎo)體棒的最終運(yùn)動(dòng)情況 (4)列牛頓第二定律或平衡方程求解 (1)試判斷金屬桿ab在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做何種運(yùn)動(dòng)請(qǐng)寫出推理過(guò)程 (2)求電阻R的阻值 (3)求金屬桿ab自靜止開始下滑通過(guò)位移x1 m所需的時(shí)間t. 3.電 磁 感 應(yīng) 中 的 能 量 問(wèn) 題1 解 決 電 磁 感 應(yīng) 綜 合 問(wèn) 題 的 一 般 思 路(1)先作“源”的分析分析電路中由電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的電源，求出電源參數(shù)E和r；(2)再進(jìn)行“路”的分析分析電路結(jié)構(gòu)，弄清串并聯(lián)關(guān)系，求出相關(guān)部分的
13、電流大小，以便安培力的求解；(3)然后是“力”的分析分析研究對(duì)象(通常是金屬桿、導(dǎo)體、線圈等)的受力情況，尤其注意其所受的安培力； (4)接著進(jìn)行“運(yùn)動(dòng)”狀態(tài)的分析根據(jù)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，判斷出正確的運(yùn)動(dòng)模型； (5)最后是“能量”的分析尋找電磁感應(yīng)過(guò)程和研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中其能量轉(zhuǎn)化的守恒的關(guān)系 2 求 解 焦 耳 熱 Q的 幾 種 方 法 典 例 3 如圖所示，一對(duì)光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距l(xiāng)0.5 m，左端接有阻值R0.3 的電阻一質(zhì)量m0.1 kg，電阻r0.1 的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上，整個(gè)裝置置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.4 T棒在水平向右的外力作
14、用下，由靜止開始以a2 m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)棒的位移x9 m時(shí)撤去外力，棒繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段距離后停下來(lái)，已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1Q221.導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)，棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸求： (1)棒在勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)電阻R的電荷量q； (2)撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2； (3)外力做的功WF. 2三 種 求 解 電 能 的 思 路利用克服安培力做的功求解電磁感應(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求解其他形式的能的減少量等于產(chǎn)生的電能利用電路特征來(lái)求解通過(guò)電路中所產(chǎn)生的電能來(lái)計(jì)算 (1)電阻R消耗的功率； (2)水平外
15、力的大小 (1)該圈肌肉組織的電阻R； (2)該圈肌肉組織中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E； (3)0.3 s內(nèi)該圈肌肉組織中產(chǎn)生的熱量Q. 電 磁 感 應(yīng) 與 電 路 的 綜 合 應(yīng) 用易 誤 警 示 電 磁 感 應(yīng) 與 電 路 綜 合 問(wèn) 題 ， 通 常 的 情 境 是 切 割 磁 感 線 的 導(dǎo) 體 或 磁通 量 發(fā) 生 變 化 的 回 路 產(chǎn) 生 感 應(yīng) 電 動(dòng) 勢(shì) ， 該 導(dǎo) 體 或 回 路 就 相 當(dāng) 于 電源 本 題 型 往 往 涉 及 楞 次 定 律 、 法 拉 第 電 磁 感 應(yīng) 定 律 、 右 手 定 則 、 閉合 電 路 或 部 分 電 路 的 歐 姆 定 律 、 串 并 聯(lián) 知 識(shí) 、
16、 電 功 率 的 計(jì) 算 公 式 等 ，電 路 的 分 析 計(jì) 算 是 考 查 的 重 點(diǎn) 本 題 型 內(nèi) 容 的 知 識(shí) 綜 合 性 較 強(qiáng) ， 涉 及物 理 的 主 干 知 識(shí) 多 ， 是 近 幾 年 高 考 命 題 的 熱 點(diǎn) 之 一 (1)線框ab邊將離開磁場(chǎng)時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小是cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的幾倍； (2)磁場(chǎng)上下邊界間的距離H. 常 見 誤 區(qū) 易 錯(cuò) 角 度 錯(cuò) 因 剖 析錯(cuò)誤的利用自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律求速度對(duì)題意理解不透徹，不能正解設(shè)出題目的未知量，不能利用平衡條件列出方程來(lái)表示出速度的表達(dá)式錯(cuò)誤的認(rèn)為磁場(chǎng)的寬度等于線框的高度2l對(duì)線框下落過(guò)程中產(chǎn)生的熱量為Q理解不透，不能利用能量守恒定律到方程來(lái)求H 防 范 措 施 (1)認(rèn) 真 審 題 ， 弄 清 題 目 給 出 的 情 境 和 運(yùn) 動(dòng) 過(guò) 程 的 關(guān) 鍵 點(diǎn) (2)明 確 等 效 電 源 ， 畫 出 等 效 電 路 ， 進(jìn) 行 電 路 分 析 并 列 式 (3)確定研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，畫出受力示意圖(4)寫出安培力的表達(dá)式，抓住關(guān)鍵狀態(tài)列出表達(dá)式(5)確定研究過(guò)程，明確能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程，列出能量守恒方程 (1)金屬棒MN在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)感應(yīng)電流的最大值； (2)外力F的最大值； (3)金屬棒MN滑塊導(dǎo)軌OC段，整個(gè)回路產(chǎn)生的熱量
高考物理 增分策略四 2 電路和電磁感應(yīng)課件
