2019年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題四 電路和電磁感應(yīng) 第12講 電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用課件.ppt

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專題整合突破 專題四電路和電磁感應(yīng) 第12講電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用 微網(wǎng)構(gòu)建 高考真題 B 2 多選 2018 全國(guó) 19 如圖 兩個(gè)線圈繞在同一根鐵芯上 其中一線圈通過開關(guān)與電源連接 另一線圈與遠(yuǎn)處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) AD 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) A對(duì) 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) B C錯(cuò) 開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后 直導(dǎo)線上沒有感應(yīng)電流 故小磁針的N極指北 D對(duì) 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 4 多選 2018 全國(guó) 20 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) 圖 a 圖 b AC BC 6 2018 天津 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 圖1 圖2 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)要說明理由 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均在無磁場(chǎng)區(qū)域 試討論 要使列車停下來 前方至少需要多少塊這樣的有界磁場(chǎng) 熱點(diǎn)聚焦 1 楞次定律中 阻礙 的表現(xiàn) 1 阻礙磁通量的變化 增反減同 2 阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 來拒去留 3 阻礙原電流的變化 自感現(xiàn)象 2 楞次定律和右手定則的適用對(duì)象 1 楞次定律 一般適用于線圈面積不變 磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化的情形 2 右手定則 一般適用于導(dǎo)體棒切割磁感線的情形 熱點(diǎn)一楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 2018 山西省高三下學(xué)期模擬 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)過程中棒與圓環(huán)接觸良好 下列說法正確的是 典例1 D 方法總結(jié)對(duì)電磁感應(yīng)定律的理解 1 E Blv的 三性 正交性 本公式是在一定條件下得出的 除磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)外 還需B l v三者互相垂直 瞬時(shí)性 若v為瞬時(shí)速度 則E為相應(yīng)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 有效性 公式中的l為導(dǎo)體切割磁感線的有效長(zhǎng)度 A 此時(shí) 金屬環(huán)中感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向B 此后 金屬環(huán)可能沿圖示v0方向做直線運(yùn)動(dòng) 直到速度減為零C 此后 金屬環(huán)可能一直做曲線運(yùn)動(dòng)D 此后 金屬環(huán)先做曲線運(yùn)動(dòng) 再做勻速直線運(yùn)動(dòng) AD 1 解決圖象問題的一般步驟 1 明確圖象的種類 是B t圖象還是 t圖象 或者是E t圖象 I t圖象等 2 分析電磁感應(yīng)的具體過程 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 畫出圖象或判斷圖象 熱點(diǎn)二電磁感應(yīng)的圖象問題 2 電磁感應(yīng)中圖象類選擇題的兩種常見解法 1 排除法 定性地分析電磁感應(yīng)過程中物理量的變化趨勢(shì) 增大還是減小 變化快慢 均勻變化還是非均勻變化 特別是物理量的正負(fù) 排除錯(cuò)誤的選項(xiàng) 2 函數(shù)法 根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩處物理量之間的函數(shù)關(guān)系 然后由函數(shù)關(guān)系對(duì)圖象作出分析和判斷 這未必是最簡(jiǎn)的方法 但卻是最有效的方法 典例2 BC 方法總結(jié)解決電磁感應(yīng)圖象問題的 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)注變化過程 看電磁感應(yīng)發(fā)生的過程分為幾個(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) 看圖線斜率的大小 圖線的曲 直是否和物理過程相對(duì)應(yīng) 類題演練2 多選 2018 河南省鄭州市二模 鐵路運(yùn)輸中設(shè)計(jì)的多種裝置都運(yùn)用了電磁感應(yīng)原理 有一種電磁裝置可以向控制中心傳輸信號(hào)以確定火車的位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 裝置的原理是 將能產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁鐵安裝在火車首節(jié)車廂下面 如圖甲所示 俯視圖 當(dāng)它經(jīng)過安放在兩鐵軌間的矩形線圈時(shí) 線圈便產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)傳輸給控制中心 線圈長(zhǎng)為L(zhǎng)1 寬為L(zhǎng)2 匝數(shù)為n 若勻強(qiáng)磁場(chǎng)只分布在一個(gè)矩形區(qū)域內(nèi) 當(dāng)火車首節(jié)車廂通過線圈時(shí) 控制中心接收到線圈兩端電壓u與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示 ab cd均為直線 則在t1 t2時(shí)間內(nèi) BD 熱點(diǎn)三電磁感應(yīng)中的電路和動(dòng)力學(xué)問題 2 動(dòng)力學(xué)問題中的 兩分析 兩狀態(tài) 1 受力情況 運(yùn)動(dòng)情況的分析 導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 在電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流 導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受安培力 安培力將阻礙導(dǎo)體運(yùn)動(dòng) 安培力一般是變力 導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的加速度發(fā)生變化 當(dāng)加速度為零時(shí) 導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài) 最后做勻速直線運(yùn)動(dòng) 2 兩種狀態(tài)處理 導(dǎo)體處于平衡狀態(tài) 靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 處理方法 根據(jù)平衡狀態(tài)時(shí)導(dǎo)體所受合力等于零列式分析 導(dǎo)體處于非平衡狀態(tài) 加速度不為零 處理方法 根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析或結(jié)合功能關(guān)系分析 2018 北京高考?jí)狠S卷 在同一水平面中的光滑平行導(dǎo)軌P Q相距L 1m 導(dǎo)軌左端接有如圖所示的電路 其中水平放置的平行板電容器兩極板M N間距離d 10mm 定值電阻R1 R2 12 R3 2 金屬棒ab電阻r 2 其它電阻不計(jì) 磁感應(yīng)強(qiáng)度B 1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直穿過導(dǎo)軌平面 當(dāng)金屬棒ab沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí) 懸浮于電容器兩極板之間 質(zhì)量m 1 10 14kg 帶電量q 1 10 14C的微粒恰好靜止不動(dòng) 取g 10m s2 在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好 且運(yùn)動(dòng)速度保持恒定 試求 1 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向 2 ab兩端的路端電壓 3 金屬棒ab運(yùn)動(dòng)的速度 典例3 解析 1 懸浮于電容器兩極板之間的微粒靜止 重力與電場(chǎng)力平衡 可判斷電容器兩板帶電情況 來確定電路感應(yīng)電流方向 再由右手定則確定磁場(chǎng)方向 2 由粒子平衡 求出電容器的電壓 根據(jù)串并聯(lián)電路特點(diǎn) 求出ab兩端的路端電壓 3 由歐姆定律和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式求出速度 1 帶負(fù)電的微粒受到重力和電場(chǎng)力處于靜止?fàn)顟B(tài) 因重力豎直向下 則電場(chǎng)力豎直向上 故M板帶正電 ab棒向右切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ab棒等效于電源 感應(yīng)電流方向由b a 其a端為電源的正極 由右手定則可判斷 磁場(chǎng)方向豎直向下 1 若框架固定 求導(dǎo)體棒的最大速度vm 2 若框架固定 導(dǎo)體棒從靜止開始下滑6m時(shí)速度v1 4m s 求此過程回路中產(chǎn)生的熱量Q及流過導(dǎo)體棒的電量q 3 若框架不固定 求當(dāng)框架剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)導(dǎo)體棒的速度大小v2 解析 若框架固定 導(dǎo)體棒勻速下滑時(shí)速度最大 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律 歐姆定律 安培力公式和平衡條件結(jié)合求解最大速度vm 根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律求解熱量Q 由法拉第電磁感應(yīng)定律 歐姆定律和電流的定義式結(jié)合求解電量q 當(dāng)框架剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的靜摩擦力達(dá)到最大 由平衡條件求解回路中電流 再由法拉第電磁感應(yīng)定律 歐姆定律結(jié)合求解 熱點(diǎn)四電磁感應(yīng)與能量 動(dòng)量的綜合 2018 北京市西城區(qū)高三下學(xué)期5月模擬 近日 中國(guó)航母甲板下的阻攔核心艙被報(bào)道 細(xì)節(jié)展示了國(guó)產(chǎn)阻攔裝置的工作過程 時(shí)隔半個(gè)世紀(jì) 中國(guó)自主研制突破外界層層封鎖 閉門造車式的研發(fā)出了這套電磁阻攔系統(tǒng) 軍方專業(yè)人事預(yù)計(jì)馬偉明院士團(tuán)隊(duì)研制的國(guó)產(chǎn)電磁阻攔索已經(jīng)成功 新一代航母已準(zhǔn)備采用全新的電磁阻攔技術(shù) 它的阻攔技術(shù)原理是 飛機(jī)著艦時(shí)利用電磁作用力使它快速停止 為研究問題的方便 我們將其簡(jiǎn)化為如圖所示的模型 在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 兩根平行金屬軌道MN PQ固定在水平面內(nèi) 相距為L(zhǎng) 電阻不計(jì) 軌道端點(diǎn)MP間接有阻值為R的電阻 一個(gè)長(zhǎng)為L(zhǎng) 質(zhì)量為m 阻值為r的金屬導(dǎo)體棒ab垂直于MN PQ放在軌道上 與軌道接觸良好 質(zhì)量為M的飛機(jī)以水平速度v0迅速鉤住導(dǎo)體棒ab 鉤住之后關(guān)閉動(dòng)力系統(tǒng)并立即獲得共同的速度 假如忽略摩擦等次要因素 飛機(jī)和金屬棒系統(tǒng)僅在安培力作用下很快停下來 求 典例4 1 飛機(jī)鉤住金屬棒后它們獲得的共同速度v的大小 2 飛機(jī)在阻攔減速過程中獲得的加速度a的最大值 3 從飛機(jī)鉤住金屬棒到它們停下來的整個(gè)過程中運(yùn)動(dòng)的距離x 1 兩棒速度穩(wěn)定時(shí) 兩棒的速度分別是多少 2 兩棒落到地面后的距離是多少 3 整個(gè)過程中 兩棒產(chǎn)生的焦耳熱分別是多少