2019高考物理二輪復習 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

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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 研考向 提能力 做真題 明考向 4 限訓練 通高考 1 多選 2018 高考全國卷 T19 如圖 兩個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 另一線圈與遠外沿南北方向水平放置在紙面內(nèi)的直導線連接成回路 將一小磁針懸掛在直導線正上方 開關(guān)未閉合時小磁針處于靜止狀態(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B 開關(guān)閉合并保持一段時間后 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 解析 根據(jù)安培定則 開關(guān)閉合時鐵芯上產(chǎn)生水平向右的磁場 開關(guān)閉合后的瞬間 根據(jù)楞次定律 直導線上將產(chǎn)生由南向北的電流 根據(jù)安培定則 直導線上方的磁場垂直紙面向里 故小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動 A對 開關(guān)閉合并保持一段時間后 直導線上沒有感應(yīng)電流 故小磁針的N極指北 B C錯 開關(guān)閉合并保持一段時間再斷開后的瞬間 根據(jù)楞次定律 直導線上將產(chǎn)生由北向南的電流 這時直導線上方的磁場垂直紙面向外 故小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動 D對 答案 AD 答案 B 答案 D 4 2016 高考全國卷 T24 如圖 水平面 紙面 內(nèi)間距為l的平行金屬導軌間接一電阻 質(zhì)量為m 長度為l的金屬桿置于導軌上 t 0時 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動 t0時刻 金屬桿進入磁感應(yīng)強度大小為B 方向垂直于紙面向里的勻強磁場區(qū)域 且在磁場中恰好能保持勻速運動 桿與導軌的電阻均忽略不計 兩者始終保持垂直且接觸良好 兩者之間的動摩擦因數(shù)為 重力加速度大小為g 求 1 金屬桿在磁場中運動時產(chǎn)生的電動勢的大小 2 電阻的阻值 命題特點與趨勢 怎么考1 高考對本部分內(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)換及電荷量的計算等知識點 以導體棒運動為背景 綜合應(yīng)用電路的相關(guān)知識 牛頓運動定律和能量守恒定律以計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 這類問題既要用到電磁感應(yīng)的知識 又要結(jié)合數(shù)學知識求解 對考生運用數(shù)學知識解決物理問題的能力要求較高 解題要領(lǐng) 怎么做1 抓住兩個關(guān)鍵 一是電動勢的大小 它取決于磁通量的變化率 二是電動勢的方向 實際方向與規(guī)定的正方向一致時取正 反之取負 同時注意對無感應(yīng)電流區(qū)域的判斷 2 遷移力學知識 規(guī)律解決電磁感應(yīng)綜合問題 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)強度發(fā)生變化的情形 2 右手定則 一般用于導體棒切割磁感線的情形 1 2018 貴州貴陽期末 如圖甲所示 在同一平面內(nèi)有兩個絕緣金屬細圓環(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中所示的電流方向為負方向 則A環(huán)中 A 沒有感應(yīng)電流B 有逆時針方向的感應(yīng)電流C 有順時針方向的感應(yīng)電流D 感應(yīng)電流先沿順時針方向 后沿逆時針方向解析 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A錯誤 根據(jù)楞次定律 A環(huán)中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流 選項B正確 C D錯誤 答案 B 2 多選 2018 江西贛州中學高三模擬 1831年10月28日 法拉第展示了他發(fā)明的圓盤發(fā)電機 其示意圖如圖所示 水平銅盤可繞豎直銅軸轉(zhuǎn)動 兩銅片M N分別與銅盤邊緣和銅軸連接 使整個銅盤處于豎直向上的勻強磁場中 M和N之間連接阻值為R的導體和滑動變阻器RP 若從上往下看 銅盤轉(zhuǎn)動的方向為順時針方向 已知銅盤的半徑為L 銅盤轉(zhuǎn)動的角速度為 銅盤連同兩銅片對電流的等效電阻值為r 磁感應(yīng)強度為B 下列說法正確的是 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)電流沿順時針方向B 0 1s內(nèi)圓環(huán)面積有擴張的趨勢C 3s末圓環(huán)對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)電流的磁場向下 圓環(huán)面積有縮小的趨勢 從上往下看 0 1s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流沿順時針方向 選項A正確 B錯誤 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D錯誤 3s末電流的變化率為0 螺線管中磁感應(yīng)強度的變化率為0 在圓環(huán)中不產(chǎn)生感應(yīng)電流 圓環(huán)對桌面的壓力等于圓環(huán)的重力 選項C錯誤 答案 A 典例展示1 多選 2018 高考全國卷 如圖 a 在同一平面內(nèi)固定有一長直導線PQ和一導線框R R在PQ的右側(cè) 導線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 導線框R中的感應(yīng)電動勢 答案 AC 方法技巧 解決電磁感應(yīng)圖象問題的一般步驟 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)的具體過程 如例題中電流變化引起導線框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 牛頓運動定律等寫出函數(shù)關(guān)系式 5 根據(jù)函數(shù)關(guān)系式 進行數(shù)學分析 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圖象信息討論導線框R的電動勢變化 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磁場 磁感應(yīng)強度大小隨時間周期性變化 如圖乙所示 已知線圈的電阻為R 則下列說法正確的是 答案 CD 5 如圖甲所示 勻強磁場垂直紙面向里 磁感應(yīng)強度的大小為B 磁場在y軸方向足夠?qū)?在x軸方向?qū)挾葹閍 一直角三角形導線框ABC BC邊的長度為a 從圖示位置向右勻速穿過磁場區(qū)域 以逆時針方向為電流的正方向 在圖乙中感應(yīng)電流i BC兩端的電壓uBC與導線框移動的距離x的關(guān)系圖象正確的是 答案 D 6 多選 2018 河南洛陽一模 如圖甲所示 水平放置的平行金屬導軌連接一個平行板電容器C和電阻R 導體棒MN放在導軌上且接觸良好 整個裝置放于垂直導軌平面的磁場中 磁感應(yīng)強度B的變化情況如圖乙所示 圖示磁感應(yīng)強度方向為正 MN始終保持靜止 則0 t2時間 A 電容器C的電荷量大小始終沒變B 電容器C的a板先帶正電后帶負電C MN所受安培力的大小始終沒變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 兩光滑平行金屬導軌置于水平面 紙面 內(nèi) 導軌間距為l 左端連有阻值為R的電阻 一金屬桿置于導軌上 金屬桿右側(cè)存在一磁感應(yīng)強度大小為B 方向豎直向下的勻強磁場區(qū)域 已知金屬桿以速度v0向右進入磁場區(qū)域 做勻變速直線運動 到達磁場區(qū)域右邊界 圖中虛線位置 時速度恰好為零 金屬桿與導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 求金屬桿運動到磁場區(qū)域正中間時所受安培力的大小及此時電流的功率 思路探究 1 金屬棒在磁場中運動的加速度是多大 2 金屬棒在磁場中運動的位移是多少 3 金屬棒來到磁場區(qū)域中間時的速度是多大 方法技巧 解決電磁感應(yīng)中的電路和動力學問題的關(guān)鍵電磁感應(yīng)與動力學問題聯(lián)系的橋梁是磁場對感應(yīng)電流的安培力 解答電磁感應(yīng)中的動力學問題 在分析方法上 要始終抓住導體的受力 特別是安培力 特點及其變化規(guī)律 明確導體的運動過程以及運動過程中狀態(tài)的變化 準確把握運動狀態(tài)的臨界點 7 如圖所示 ab cd是間距為l的光滑傾斜金屬導軌 與水平面的夾角為 導軌電阻不計 ac間接有阻值為R的電阻 空間存在磁感應(yīng)強度大小為B0 方向豎直向上的勻強磁場 將一根阻值為r 長度為l的金屬棒從軌道頂端由靜止釋放 金屬棒沿導軌向下運動的過程中始終與導軌接觸良好 已知當金屬棒向下滑行距離x到達MN處時達到穩(wěn)定速度 重力加速度為g 求 1 金屬棒下滑到MN的過程中通過電阻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 的傾斜平行金屬導軌 兩導軌足夠長且相距L 0 2m 另外兩根水平金屬桿MN和PQ的質(zhì)量均為m 0 01kg 可沿導軌無摩擦地滑動 MN桿和PQ桿的電阻均為R 0 2 傾斜金屬導軌電阻不計 MN桿被兩個垂直于導軌的絕緣立柱擋住 整個裝置處于勻強磁場內(nèi) 磁場方向垂直于導軌平面向上 磁感應(yīng)強度B 1 0T PQ桿在恒定拉力F作用下由靜止開始向上加速運動 拉力F垂直PQ桿沿導軌平面向上 當運動位移x 0 1m時PQ桿達到最大速度 此時MN桿對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PQ桿加速度a 2m s2時 MN桿對立柱的壓力大小 2 當PQ桿的加速度a 2m s2時 對PQ桿受力分析 根據(jù)牛頓第二定律可得F mgsin BIL ma 對MN桿受力分析 根據(jù)共點力的平衡可得BIL FN mgsin 0 PQ桿達到最大速度時 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)的正方形導線框ABCD和abcd的邊長均為l 電阻均為R 質(zhì)量分別為2m和m 它們分別系在一跨過兩個定滑輪的絕緣輕繩兩端 在兩導線框之間有一寬度為2l 磁感應(yīng)強度為B 方向垂直紙面向里的勻強磁場 開始時ABCD的下邊界與勻強磁場的上邊界重合 abcd的上邊界到勻強磁場的下邊界的距離為l 現(xiàn)將兩導線框由靜止釋放 當ABCD全部進入磁場時 兩導線框開始做勻速運動 不計摩擦和空氣阻力 重力加速度為g 求 1 兩導線框勻速運動的速度大小 2 兩導線框在從開始運動至等高的過程中所產(chǎn)生的總焦耳熱 3 導線框abcd通過磁場的時間 思維流程 方法技巧 求解電磁感應(yīng)中能量問題的策略 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直接進行計算 2 若回路中的電流變化 則可按以下兩種情況計算 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 中焦耳熱的計算 9 2018 河南洛陽一模 如圖所示 光滑且足夠長的平行金屬導軌MN PQ固定在豎直平面內(nèi) 兩導軌間的距離為L 1m 導軌間連接的定值電阻R 3 導軌上放一質(zhì)量為m 0 1kg的金屬桿ab 金屬桿始終與導軌接觸良好 桿的電阻r 1 其余電阻不計 整個裝置處于磁感應(yīng)強度為B 1T的勻強磁場中 磁場的方向垂直導軌平面向里 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到最大速度的過程中 電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q 0 6J 此時金屬桿下落的高度 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磁場 磁場方向與斜面垂直 在斜面上離磁場上邊界s1 0 36m處靜止釋放一單匝矩形金屬線框 線框底邊和磁場邊界平行 金屬線框與斜面間的動摩擦因數(shù) 0 5 整個線框進入磁場的過程中 機械能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 線框剛進入磁場時的速度大小v1 2 線框從開始進入磁場至完全進入磁場所用的時間t 3 線框穿越磁場的整個過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