高考物理一輪復(fù)習(xí) 第1部分 專題4 第1講 電磁感應(yīng)問題的綜合分析課件

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1、專題四 電磁感應(yīng)與電路第第1 1講講 電磁感應(yīng)問題的綜合分析電磁感應(yīng)問題的綜合分析1(2011 年廣東卷)將閉合多匝線圈置于僅隨時間變化的磁場中,線圈平面與磁場方向垂直,關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流,下列表述正確的是()CA感應(yīng)電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)B穿過線圈的磁通量越大,感應(yīng)電動勢越大C穿過線圈的磁通量變化越快,感應(yīng)電動勢越大D感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同2(雙選,2011 年山東卷)如圖 411 所示,兩固定的豎直光滑金屬導(dǎo)軌足夠長且電阻不計兩質(zhì)量、長度均相同的導(dǎo)體棒 c、d,置于邊界水平的勻強(qiáng)磁場上方同一高度 h 處磁場寬為 3h,方向與導(dǎo)軌平面垂直先由靜止釋

2、放 c,c 剛進(jìn)入磁場即勻速運(yùn)動,此時再由靜止釋放d,兩導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終保持良好接觸用ac 表示 c 的加速度,Ekd 表示 d 的動能,xc、xd 分別表示 c、d 相對釋放點(diǎn)的位移則以下四個圖象中正確的是()圖 411答案:BD3(2010 年廣東卷)如圖 412 所示,平行導(dǎo)軌間有一矩形的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,細(xì)金屬棒 PQ 沿導(dǎo)軌從 MN 處勻速運(yùn)動到 MN的過程中,棒上感應(yīng)電動勢 E 隨時間 t 變化的圖示,可能正確的是()圖 412解析:導(dǎo)線做勻速直線運(yùn)動切割磁感線時,EBLv,是常數(shù)開始沒有切割,就沒有電動勢,最后一段也沒有切割答案:A4(2009 年廣東卷)如圖 413 甲所示,一個電

3、阻值為R,匝數(shù)為 n 的圓形金屬線圈與阻值為 2R 的電阻 R1 連接成閉合回路,線圈的半徑為 r1,在線圈中半徑為 r2 的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 隨時間 t 變化的關(guān)系圖線如圖乙所示,圖線與橫、縱軸的截距分別為 t0 和 B0.導(dǎo)線的電阻不計,求 0t1 時間內(nèi)圖 413(1)通過電阻 R1 上的電流大小和方向;(2)通過電阻 R1 上的電量 q 及電阻 R1 上產(chǎn)生的熱量從近三年廣東高考來看,電磁感應(yīng)不是出現(xiàn)在選擇題就是出現(xiàn)在計算題,為高考必考內(nèi)容,而近兩年只在選擇題出現(xiàn),所以明年在計算題出現(xiàn)可能性更大,我們要做好這方面準(zhǔn)備(1)如果在選擇題出現(xiàn),主要

4、考查楞次定律運(yùn)用,判斷感應(yīng)電流的大小和方向變化情況,以圖象題為主(2)如果在計算題出現(xiàn),主要考查兩種感應(yīng)電動勢:感生電動勢和動生電動勢涉及內(nèi)容可以包括運(yùn)動規(guī)律、牛頓三大定律、動量守恒定律、動能定理、機(jī)械能、能量守恒定律、圓周運(yùn)動、閉合電路歐姆定律、安培力、交變電流等等電磁感應(yīng)的圖象問題【例 1】(2011 年武漢調(diào)研)如圖 414 所示,等腰三角形內(nèi)分布有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場,它的底邊在 x 軸上且長為 2L、高為 L.紙面內(nèi)一邊長為 L 的正方形導(dǎo)框沿 x軸正方向做勻速直線運(yùn)動穿過磁場區(qū)域,在 t0 時刻恰好位于圖中所示的位置以順時針方向?yàn)閷?dǎo)線框中電流的正方向,在下面四幅圖中能夠正確表示

5、電流位移(Ix)關(guān)系的是()圖 414答案:A(1)根據(jù)“左力右電”對感應(yīng)電流方向進(jìn)行判定,電流周圍磁場分析都用右手;(2)找準(zhǔn)題目中規(guī)定的正方向,先判斷方向;(3)再根據(jù)切割長度、速度或磁通量的變化率來分析感應(yīng)電流大小的變化1(2011 年佛山二模)如圖 415 所示,一邊長為 L的正方形導(dǎo)線框,勻速穿過寬 2L 的勻強(qiáng)磁場區(qū)域取它剛進(jìn)入磁場的時刻為 t0,則下列四個圖象中,能正確反映線框感應(yīng)電流 i 隨時間 t 變化規(guī)律的是(規(guī)定線框中電流沿逆時針方向?yàn)檎?()圖 415解析:進(jìn)如磁場時由右手定則知電流為逆時針方向,與規(guī)定方向相同;完全進(jìn)入后,無磁通量的變化,故無感應(yīng)電流;離開時,左邊為切

6、割邊,由右手定則知電流為順時針方向,故答案為 C.答案:C與感生電動勢相關(guān)的電流、焦耳熱等問題【例 2】(2011 年浙江卷)如圖 416 甲所示,在水平面上固定有長為 L2 m、寬為 d1 m 的金屬“U”型導(dǎo)軌,在“U”型導(dǎo)軌右側(cè) l0.5 m 范圍內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化規(guī)律如圖乙所示在 t0 時刻,質(zhì)量為 m0.1 kg 的導(dǎo)體棒以 v01 m/s 的初速度從導(dǎo)軌的左端開始向右運(yùn)動,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為0.1,導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長度的電阻均為0.1 /m,不計導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的接觸電阻及地球磁場的影響(取 g10 m/s2)(1)通過計算分析 4 s

7、 內(nèi)導(dǎo)體棒的運(yùn)動情況;(2)計算 4 s 內(nèi)回路中電流的大小,并判斷電流方向;(3)計算 4 s 內(nèi)回路產(chǎn)生的焦耳熱圖 416答題規(guī)范解:(1)導(dǎo)體棒先在無磁場區(qū)域做勻減速運(yùn)動,有(1) 產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的導(dǎo)體相當(dāng)于一個電源,感應(yīng)電動勢等效于電源電動勢,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的導(dǎo)體的電阻等效于電源的內(nèi)阻(2)電源內(nèi)部電流的方向是從負(fù)極流向正極,即從低電勢流向高電勢(3)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的導(dǎo)體跟用電器連接,可以對用電器供電,由閉合電路歐姆定律求解各種問題(4)解決電磁感應(yīng)中的電路問題,必須按題意畫出等效電路,其余問題為電路分析和閉合電路歐姆定律的應(yīng)用2截面積 S0.2 m2、匝數(shù) n100 匝的線圈 A,處

8、在如圖 417 甲所示的磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 隨時間按圖乙所示規(guī)律變化,方向垂直線圈平面,規(guī)定向外為正方向電路中 R14 ,R26 ,C30 F,線圈電阻不計圖 417(1)閉合 S 穩(wěn)定后,求通過 R2的電流;(2)閉合 S 一段時間后再斷開,則斷開后通過 R2的電荷量是多少?與動生電動勢相關(guān)的電流、焦耳熱等問題【例 3】(2011 年廣雅中學(xué)模擬)兩根相距為 L 的足夠長的平行金屬直角導(dǎo)軌 MNP 與 MNP 如圖 418 所示那樣放置,MN 與 MN在同一水平面內(nèi),NP 與 NP沿豎直方向水平金屬細(xì)桿 ab、cd 分別與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路,cd 桿質(zhì)量為 m、與導(dǎo)軌之間的動摩擦因

9、數(shù)為,導(dǎo)軌電阻不計,回路總電阻為 R.整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中當(dāng) ab 桿在平行于水平導(dǎo)軌的拉力作用下以某一速度沿導(dǎo)軌勻速向左運(yùn)動時,cd 桿恰好豎直向下勻速運(yùn)動重力加速度為 g.求:(1)通過 cd 桿的電流大小和方向;(2)ab 桿向左勻速運(yùn)動的速度 v 多大圖 418解:(1)cd 桿向下勻速運(yùn)動時,設(shè) cd 與導(dǎo)軌的摩擦力為fcd,安培力為 Fcbmgfcd本類題的最大的特點(diǎn)是電磁學(xué)與力學(xué)知識相結(jié)合注意:(1)受力分析,如重力、支持力、摩擦力、安培力等;找出關(guān)鍵信息,如“靜止”、“勻速”、“勻加速”等,建立方程(2)運(yùn)動過程分析,找出每個過程的物理關(guān)系

10、式(3)功能關(guān)系的熟練運(yùn)用,如重力、安培力、摩擦力等做功情況,以及與之對應(yīng)的能量變化關(guān)系3(2011 年上海卷)電阻可忽略的光滑平行金屬導(dǎo)軌長s1.15 m,兩導(dǎo)軌間距 L0.75 m,導(dǎo)軌傾角為 30,導(dǎo)軌上端 ab 接一阻值 R1.5 的電阻,磁感應(yīng)強(qiáng)度 B0.8 T 的勻強(qiáng)磁場垂直軌道平面向上阻值 r0.5 ,質(zhì)量 m0.2 kg的金屬棒與軌道垂直且接觸良好,從軌道上端 ab 處由靜止開始下滑至底端,在此過程中金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱 Qr0.1 J(取g10 m/s2)求:(1)金屬棒在此過程中克服安培力做的功 W安;(2)金屬棒下滑速度 v2 m/s 時的加速度 a;圖 419上式表明,加

11、速度隨速度增加而減小,棒做加速度減小的加速運(yùn)動無論最終是否達(dá)到勻速,當(dāng)棒到達(dá)斜面底端時速度一定為最大由動能定理可以得到棒的末速度,因此上述解法正確1圖象問題有兩種:一是給出電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確圖象;二是由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程,求解相應(yīng)的物理量其思路是:利用法拉第電磁感應(yīng)定律計算感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流的大小及利用楞次定律或右手定則判定感應(yīng)電流的方向,利用圖象法直觀、明確地表示出感應(yīng)電流的大小和方向2電磁感應(yīng)過程往往涉及多種能量形式的轉(zhuǎn)化,因此從功和能的觀點(diǎn)入手,分析清楚能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系,往往是解決電磁感應(yīng)問題的重要途徑;在運(yùn)用功能關(guān)系解決問題時,應(yīng)注意能量轉(zhuǎn)化的來龍去脈,順著受力分析、做功分析、能量分析的思路嚴(yán)格進(jìn)行,并注意功和能的對應(yīng)關(guān)系

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