2019屆高考物理二輪專題復(fù)習(xí) 專題六 電路和電磁感應(yīng) 第2講 電磁感應(yīng)規(guī)律及綜合應(yīng)用課件.ppt

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第2講電磁感應(yīng)規(guī)律及綜合應(yīng)用 考向一楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的理解與應(yīng)用 典例1 2018 北京市通州區(qū)模擬 如圖 甲 所示 在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 一個(gè)線圈與一個(gè)電容器相連 線圈平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直 電容器的電容C 60 F 穿過(guò)線圈的磁通量 隨時(shí)間t的變化如圖 乙 所示 下列說(shuō)法正確的是 A 電容器下極板電勢(shì)高于上極板B 線圈中磁通量的變化率為3Wb sC 電容器兩極板間電壓為2 0VD 電容器所帶電荷量為120C C 規(guī)律總結(jié) 1 三定則 一定律 的比較 2 楞次定律中 阻礙 的四種表現(xiàn)形式 1 阻礙原磁通量的變化 增反減同 2 阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng) 來(lái)拒去留 3 使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì) 增縮減擴(kuò) 該結(jié)論僅適用于磁感線單方向穿過(guò)的線圈 4 阻礙原電流的變化 自感現(xiàn)象 增反減同 3 感應(yīng)電流方向的判斷 1 利用右手定則 即根據(jù)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況進(jìn)行判斷 2 利用楞次定律 即根據(jù)穿過(guò)回路的磁通量的變化情況進(jìn)行判斷 4 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算 2 平動(dòng)切割 導(dǎo)體棒垂直切割磁感線 E Blv 主要用于求電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值 C 預(yù)測(cè)練2 2018 福建龍巖模擬 如圖 甲 所示 用一根橫截面積為S 電阻率為 的硬質(zhì)導(dǎo)線做成一個(gè)半徑為r的圓環(huán) ab為圓環(huán)的直徑 在ab的右側(cè)存在一個(gè)足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng) t 0時(shí)刻磁場(chǎng)方向垂直于豎直圓環(huán)平面向里 磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖 乙 所示 則0 t1時(shí)間內(nèi) A 圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針B 圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向先順時(shí)針后逆時(shí)針C 圓環(huán)一直具有擴(kuò)張的趨勢(shì)D 圓環(huán)中感應(yīng)電流的大小為 D 考向二電磁感應(yīng)中的圖像問(wèn)題 典例2 2018 陜西咸陽(yáng)二模 如圖 甲 匝數(shù)n 2的金屬線圈 電阻不計(jì) 圍成的面積為20cm2 線圈與R 2 的電阻連接 置于豎直向上 均勻分布的磁場(chǎng)中 磁場(chǎng)與線圈平面垂直 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B t關(guān)系如圖 乙 規(guī)定感應(yīng)電流i從a經(jīng)過(guò)R到b的方向?yàn)檎较?忽略線圈的自感影響 則下列i t關(guān)系圖正確的是 D 規(guī)律總結(jié) 五步法分解電磁感應(yīng)中的圖像問(wèn)題 預(yù)測(cè)練3 2018 遼寧大連一模 如圖所示 兩個(gè)垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向相反 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B 磁場(chǎng)區(qū)域的寬度均為a 高度為a的正三角形導(dǎo)線框ABC從圖示位置沿x軸正向勻速穿過(guò)兩磁場(chǎng)區(qū)域 以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较?在下列圖形中能正確描述感應(yīng)電流I與線框移動(dòng)距離x關(guān)系的是 B 預(yù)測(cè)練4 2018 廣東惠州三調(diào) 如圖 甲 所示 光滑平行金屬導(dǎo)軌MN PQ所在平面與水平面成 角 M P兩端接一電阻R 整個(gè)裝置處于方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 t 0時(shí)對(duì)金屬棒施加一平行于導(dǎo)軌的外力F 使金屬棒由靜止開始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng) 金屬棒電阻為r 導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì) 已知通過(guò)電阻R的感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖 乙 所示 下列關(guān)于棒運(yùn)動(dòng)速度v 外力F 流過(guò)R的電荷量q以及閉合回路中磁通量的變化率隨時(shí)間變化的圖像正確的是 B 考向三電磁感應(yīng)中的電路和動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 典例3 2018 北京海淀區(qū)二模 如圖所示 MN PQ是兩根足夠長(zhǎng)的光滑平行的金屬導(dǎo)軌 導(dǎo)軌間距離l 0 2m 導(dǎo)軌平面與水平面的夾角 30 導(dǎo)軌上端連接一個(gè)阻值R 0 4 的電阻 整個(gè)導(dǎo)軌平面處于垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 磁感應(yīng)強(qiáng)度B 0 5T 現(xiàn)有一根質(zhì)量m 0 01kg 電阻r 0 1 的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置 且接觸良好 金屬棒從靜止開始沿導(dǎo)軌下滑 且始終與導(dǎo)軌垂直 g 10m s2 導(dǎo)軌電阻不計(jì) 求 1 金屬棒從靜止釋放時(shí)的加速度大小 解析 1 金屬棒在釋放的瞬間沒(méi)有感應(yīng)電流 不受安培力 根據(jù)牛頓第二定律有mgsin ma得a gsin 5m s2 答案 1 5m s2 2 金屬棒沿導(dǎo)軌下滑過(guò)程中速度最大值 答案 2 2 5m s 3 金屬棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時(shí)ab兩端的電壓 答案 3 0 2V 拓展變式 在 典例3 中 若將電阻R換成電容為1F的電容器 其他條件不變 求棒由靜止釋放后2s內(nèi)沿軌道下滑的距離 答案 5m 規(guī)律總結(jié) 活學(xué)活用一個(gè)解題流程 預(yù)測(cè)練5 如圖 水平桌面上固定有一半徑為R的光滑金屬細(xì)圓環(huán) 環(huán)面水平 圓環(huán)總電阻為r 空間有一勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 方向豎直向下 一長(zhǎng)度為2R 電阻可忽略的導(dǎo)體棒AC置于圓環(huán)左側(cè)并與環(huán)相切 切點(diǎn)為棒的中點(diǎn) 一拉力作用于棒中點(diǎn)使其以恒定加速度a從靜止開始向右運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)過(guò)程中棒與圓環(huán)接觸良好 下列說(shuō)法正確的是 A 棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在棒中由A流向CB 棒通過(guò)整個(gè)圓環(huán)所用的時(shí)間為C 棒經(jīng)過(guò)環(huán)心時(shí)流過(guò)棒的電流為D 棒經(jīng)過(guò)環(huán)心時(shí)所受安培力的大小為 D 預(yù)測(cè)練6 2018 河南洛陽(yáng)二模 多選 如圖所示 相距為L(zhǎng)的兩足夠長(zhǎng)平行金屬導(dǎo)軌固定在水平面上 整個(gè)空間存在垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 導(dǎo)軌上靜止有質(zhì)量為m 電阻為R的兩根相同的金屬棒ab cd 與導(dǎo)軌構(gòu)成閉合回路 金屬棒cd左側(cè)導(dǎo)軌粗糙右側(cè)光滑 現(xiàn)用一沿導(dǎo)軌方向的恒力F水平向右拉金屬棒cd 當(dāng)金屬棒cd運(yùn)動(dòng)距離為s時(shí)速度達(dá)到最大 金屬棒ab與導(dǎo)軌間的摩擦力也剛好達(dá)最大靜摩擦力 導(dǎo)軌電阻不計(jì) 在此過(guò)程中 下列敘述正確的是 AD A 金屬棒cd的最大速度為B 金屬棒ab上的電流方向是由a向bC 整個(gè)回路中產(chǎn)生的熱量為Fs D 金屬棒ab與軌道之間的最大靜摩擦力為F 考向四電磁感應(yīng)中的動(dòng)量和能量問(wèn)題 典例4 2018 河北唐山模擬 如圖 金屬平行導(dǎo)軌MN M N 和金屬平行導(dǎo)軌PQR P Q R 分別固定在高度差為h 數(shù)值未知 的水平臺(tái)面上 導(dǎo)軌MN M N 左端接有電源 MN與M N 的間距為L(zhǎng) 0 10m 線框空間存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度B1 0 20T 平行導(dǎo)軌PQR與P Q R 的間距為L(zhǎng) 0 10m 其中PQ與P Q 是圓心角為60 半徑為r 0 50m的圓弧導(dǎo)軌 QR與Q R 是水平長(zhǎng)直導(dǎo)軌 QQ 右側(cè)有方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度B2 0 40T 導(dǎo)體棒a質(zhì)量m1 0 02kg 電阻R1 2 0 放置在導(dǎo)軌MN M N 右側(cè)N N邊緣處 導(dǎo)體棒b質(zhì)量m2 0 04kg 電阻R2 4 0 放置在水平導(dǎo)軌某處 閉合開關(guān)K后 導(dǎo)體棒a從NN 水平拋出 恰能無(wú)碰撞地從PP 處以速度v1 2m s滑入平行導(dǎo)軌 且始終沒(méi)有與棒b相碰 重力加速度g 10m s2 不計(jì)一切摩擦及空氣阻力和導(dǎo)軌電阻 求 1 導(dǎo)體棒b的最大加速度 2 導(dǎo)體棒a在磁場(chǎng)B2中產(chǎn)生的焦耳熱 3 閉合開關(guān)K后 通過(guò)電源的電荷量q 審題突破 3 設(shè)接通K后 a棒以速度v0水平拋出 則有v0 v1cos60 1m s對(duì)a棒沖出過(guò)程 由動(dòng)量定理得 B1IL t m1v0 0即B1Lq m1v0解得q 1C 答案 1 0 02m s2 2 0 02J 3 1C 規(guī)律總結(jié) 1 能量轉(zhuǎn)化及焦耳熱的求法 1 能量轉(zhuǎn)化 2 求解焦耳熱的三種方法 2 在電磁感應(yīng)中用動(dòng)量定理求變力的時(shí)間 速度 位移和電荷量 一般應(yīng)用于單桿切割磁感線運(yùn)動(dòng) 3 電磁感應(yīng)中的動(dòng)量和能量問(wèn)題 一般應(yīng)用于雙桿切割磁感線運(yùn)動(dòng) 1 如果雙桿運(yùn)動(dòng)過(guò)程 雙桿系統(tǒng)所受合外力為零 首先用動(dòng)量守恒定律求速度 再用能量守恒定律求電能 2 如果雙桿運(yùn)動(dòng)過(guò)程 雙桿系統(tǒng)不符合動(dòng)量守恒 應(yīng)用好電路問(wèn)題的兩個(gè)分析 電源 的分析和 運(yùn)動(dòng) 的分析 預(yù)測(cè)練7 如圖所示 間距L 1m 電阻不計(jì)的足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌水平放置 導(dǎo)軌右側(cè)接入R 2 的定值電阻 長(zhǎng)L 1m 電阻r 1 質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒垂直導(dǎo)軌放置 整個(gè)裝置處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 磁感應(yīng)強(qiáng)度B 1T 現(xiàn)在導(dǎo)體棒上施加水平向左的拉力F 拉力F隨時(shí)間變化的關(guān)系為F t N 導(dǎo)體棒從靜止開始以大小為a的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持與導(dǎo)軌垂直并接觸良好 下列說(shuō)法正確的是 A 導(dǎo)體棒克服安培力做的功等于導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的焦耳熱B 質(zhì)量m 0 2kg 加速度a 1 5m s2C 前4s內(nèi)拉力F的沖量大小為9 2N sD 若4s末撤去拉力F 則拉力F撤去后定值電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為3 6J B 預(yù)測(cè)練8 2018 河北衡水一模 如圖所示 水平面上有兩根足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ 兩導(dǎo)軌間距為l 電阻均可忽略不計(jì) 在M和Q之間接有一阻值為R的電阻 導(dǎo)體桿ab質(zhì)量為m 電阻為r 并與導(dǎo)軌接觸良好 整個(gè)裝置處于方向豎直向上 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 現(xiàn)給ab桿一個(gè)初速度v0 使桿向右運(yùn)動(dòng) ab桿最后停在導(dǎo)軌上 下列說(shuō)法正確的是 D 預(yù)測(cè)練9 2018 廣西二模 如圖所示 兩寬度均為a的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域相距4a 一個(gè)邊長(zhǎng)為a的正方形金屬線框從距離磁場(chǎng)上方a處由靜止自由下落 進(jìn)入上方和下方的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)都恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng) 已知下落過(guò)程中線框平面始終在豎直平面內(nèi) 則下列說(shuō)法正確的是 C 備考跨越構(gòu)網(wǎng)絡(luò)練培優(yōu) 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 培優(yōu)精練 培優(yōu)練1 2018 安徽六校一模 韋伯和紐曼總結(jié) 提出了電磁感應(yīng)定律 如圖是關(guān)于該定律的實(shí)驗(yàn) P是由閉合線圈組成的螺線管 把磁鐵從P正上方 距P上端h處由靜止釋放 磁鐵豎直穿過(guò)P后落在海綿墊上并停下 若僅增大h 重復(fù)原來(lái)的操作 磁鐵穿過(guò)P的過(guò)程與原來(lái)相比 下列說(shuō)法正確的是 A 穿過(guò)線圈的磁通量將增大B 線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將增大C 通過(guò)線圈導(dǎo)線截面的電量將增大D 線圈對(duì)磁鐵的阻礙作用將變小 B 培優(yōu)練2 2018 江蘇卷 9 多選 如圖所示 豎直放置的 形光滑導(dǎo)軌寬為L(zhǎng) 矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng) 的高和間距均為d 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 質(zhì)量為m的水平金屬桿由靜止釋放 進(jìn)入磁場(chǎng) 和 時(shí)的速度相等 金屬桿在導(dǎo)軌間的電阻為R 與導(dǎo)軌接觸良好 其余電阻不計(jì) 重力加速度為g 金屬桿 A 剛進(jìn)入磁場(chǎng) 時(shí)加速度方向豎直向下B 穿過(guò)磁場(chǎng) 的時(shí)間大于在兩磁場(chǎng)之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間C 穿過(guò)兩磁場(chǎng)產(chǎn)生的總熱量為4mgdD 釋放時(shí)距磁場(chǎng) 上邊界的高度h可能小于 BC 培優(yōu)練3 2018 天津卷 12 真空管道超高速列車的動(dòng)力系統(tǒng)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成平動(dòng)動(dòng)能的裝置 圖1是某種動(dòng)力系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型 圖中粗實(shí)線表示固定在水平面上間距為l的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌 電阻忽略不計(jì) ab和cd是兩根與導(dǎo)軌垂直 長(zhǎng)度均為l 電阻均為R的金屬棒 通過(guò)絕緣材料固定在列車底部 并與導(dǎo)軌良好接觸 其間距也為l 列車的總質(zhì)量為m 列車啟動(dòng)前 ab cd處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向下 如圖1所示 為使列車啟動(dòng) 需在M N間連接電動(dòng)勢(shì)為E的直流電源 電源內(nèi)阻及導(dǎo)線電阻忽略不計(jì) 列車啟動(dòng)后電源自動(dòng)關(guān)閉 1 要使列車向右運(yùn)行 啟動(dòng)時(shí)圖1中M N哪個(gè)接電源正極 并簡(jiǎn)要說(shuō)明理由 解析 1 列車要向右運(yùn)動(dòng) 安培力方向應(yīng)向右 根據(jù)左手定則 接通電源后 金屬棒中電流方向由a到b 由c到d 故M接電源正極 答案 1 見解析 2 求剛接通電源時(shí)列車加速度a的大小 3 列車減速時(shí) 需在前方設(shè)置如圖2所示的一系列磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域 磁場(chǎng)寬度和相鄰磁場(chǎng)間距均大于l 若某時(shí)刻列車的速度為v0 此時(shí)ab cd均在無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域 試討論 要使列車停下來(lái) 前方至少需要多少塊這樣的有界磁場(chǎng) 答案 1 見解析