2019年高考物理二輪復習 專題四 電路和電磁感應 第12講 電磁感應規(guī)律及其應用課件.ppt

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專題整合突破 專題四電路和電磁感應 第12講電磁感應規(guī)律及其應用 微網(wǎng)構建 高考真題 B 2 多選 2018 全國 19 如圖 兩個線圈繞在同一根鐵芯上 其中一線圈通過開關與電源連接 另一線圈與遠處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 開關閉合后的瞬間 小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉動B 開關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動 AD 解析 根據(jù)安培定則 開關閉合時鐵芯上產(chǎn)生水平向右的磁場 A對 開關閉合后的瞬間 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動 B C錯 開關閉合并保持一段時間后 直導線上沒有感應電流 故小磁針的N極指北 D對 開關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動 D 4 多選 2018 全國 20 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 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中的感應電動勢 圖 a 圖 b AC BC 6 2018 天津 12 真空管道超高速列車的動力系統(tǒng)是一種將電能直接轉換成平動動能的裝置 圖1是某種動力系統(tǒng)的簡化模型 圖中粗實線表示固定在水平面上間距為l的兩條平行光滑金屬導軌 電阻忽略不計 ab和cd是兩根與導軌垂直 長度均為l 電阻均為R的金屬棒 通過絕緣材料固定在列車底部 并與導軌良好接觸 其間距也為l 列車的總質(zhì)量為m 列車啟動前 ab cd處于磁感應強度為B的勻強磁場中 磁場方向垂直于導軌平面向下 如圖1所示 為使列車啟動 需在M N間連接電動勢為E的直流電源 電源內(nèi)阻及導線電阻忽略不計 列車啟動后電源自動關閉 圖1 圖2 1 要使列車向右運行 啟動時圖1中M N哪個接電源正極 并簡要說明理由 2 求剛接通電源時列車加速度a的大小 3 列車減速時 需在前方設置如圖2所示的一系列磁感應強度為B的勻強磁場區(qū)域 磁場寬度和相鄰磁場間距均大于l 若某時刻列車的速度為v0 此時ab cd均在無磁場區(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 熱點聚焦 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 阻礙物體間的相對運動 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象 1 楞次定律 一般適用于線圈面積不變 磁感應強度發(fā)生變化的情形 2 右手定則 一般適用于導體棒切割磁感線的情形 熱點一楞次定律和法拉第電磁感應定律的應用 2018 山西省高三下學期模擬 如圖 水平桌面上固定有一半徑為R的光滑金屬細圓環(huán) 環(huán)面水平 圓環(huán)總電阻為r 空間有一勻強磁場 磁感應強度大小為B 方向豎直向下 一長度為2R 電阻可忽略的導體棒AC置于圓環(huán)左側并與環(huán)相切 切點為棒的中點 一拉力作用于棒中點使其以恒定加速度a從靜止開始向右運動 運動過程中棒與圓環(huán)接觸良好 下列說法正確的是 典例1 D 方法總結對電磁感應定律的理解 1 E Blv的 三性 正交性 本公式是在一定條件下得出的 除磁場為勻強磁場外 還需B l v三者互相垂直 瞬時性 若v為瞬時速度 則E為相應的瞬時感應電動勢 有效性 公式中的l為導體切割磁感線的有效長度 A 此時 金屬環(huán)中感應電流沿順時針方向B 此后 金屬環(huán)可能沿圖示v0方向做直線運動 直到速度減為零C 此后 金屬環(huán)可能一直做曲線運動D 此后 金屬環(huán)先做曲線運動 再做勻速直線運動 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 分析電磁感應的具體過程 3 用右手定則或楞次定律確定方向對應關系 4 結合法拉第電磁感應定律 歐姆定律 牛頓運動定律等寫出函數(shù)關系式 5 根據(jù)函數(shù)關系式進行數(shù)學分析 如分析斜率的變化 截距等 6 畫出圖象或判斷圖象 熱點二電磁感應的圖象問題 2 電磁感應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過程中物理量的變化趨勢 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 排除錯誤的選項 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)關系 然后由函數(shù)關系對圖象作出分析和判斷 這未必是最簡的方法 但卻是最有效的方法 典例2 BC 方法總結解決電磁感應圖象問題的 三點關注 1 關注初始時刻 如初始時刻感應電流是否為零 是正方向還是負方向 2 關注變化過程 看電磁感應發(fā)生的過程分為幾個階段 這幾個階段是否和圖象變化相對應 3 關注大小 方向的變化趨勢 看圖線斜率的大小 圖線的曲 直是否和物理過程相對應 類題演練2 多選 2018 河南省鄭州市二模 鐵路運輸中設計的多種裝置都運用了電磁感應原理 有一種電磁裝置可以向控制中心傳輸信號以確定火車的位置和運動狀態(tài) 裝置的原理是 將能產(chǎn)生勻強磁場的磁鐵安裝在火車首節(jié)車廂下面 如圖甲所示 俯視圖 當它經(jīng)過安放在兩鐵軌間的矩形線圈時 線圈便產(chǎn)生一個電信號傳輸給控制中心 線圈長為L1 寬為L2 匝數(shù)為n 若勻強磁場只分布在一個矩形區(qū)域內(nèi) 當火車首節(jié)車廂通過線圈時 控制中心接收到線圈兩端電壓u與時間t的關系如圖乙所示 ab cd均為直線 則在t1 t2時間內(nèi) BD 熱點三電磁感應中的電路和動力學問題 2 動力學問題中的 兩分析 兩狀態(tài) 1 受力情況 運動情況的分析 導體切割磁感線運動產(chǎn)生感應電動勢 在電路中產(chǎn)生感應電流 導體在磁場中受安培力 安培力將阻礙導體運動 安培力一般是變力 導體做切割磁感線運動的加速度發(fā)生變化 當加速度為零時 導體達到穩(wěn)定狀態(tài) 最后做勻速直線運動 2 兩種狀態(tài)處理 導體處于平衡狀態(tài) 靜止或勻速直線運動狀態(tài) 處理方法 根據(jù)平衡狀態(tài)時導體所受合力等于零列式分析 導體處于非平衡狀態(tài) 加速度不為零 處理方法 根據(jù)牛頓第二定律進行動態(tài)分析或結合功能關系分析 2018 北京高考壓軸卷 在同一水平面中的光滑平行導軌P Q相距L 1m 導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 磁感應強度B 1T的勻強磁場豎直穿過導軌平面 當金屬棒ab沿導軌向右勻速運動時 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 取g 10m s2 在整個運動過程中金屬棒與導軌接觸良好 且運動速度保持恒定 試求 1 勻強磁場的方向 2 ab兩端的路端電壓 3 金屬棒ab運動的速度 典例3 解析 1 懸浮于電容器兩極板之間的微粒靜止 重力與電場力平衡 可判斷電容器兩板帶電情況 來確定電路感應電流方向 再由右手定則確定磁場方向 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 求出ab兩端的路端電壓 3 由歐姆定律和感應電動勢公式求出速度 1 帶負電的微粒受到重力和電場力處于靜止狀態(tài) 因重力豎直向下 則電場力豎直向上 故M板帶正電 ab棒向右切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢 ab棒等效于電源 感應電流方向由b a 其a端為電源的正極 由右手定則可判斷 磁場方向豎直向下 1 若框架固定 求導體棒的最大速度vm 2 若框架固定 導體棒從靜止開始下滑6m時速度v1 4m s 求此過程回路中產(chǎn)生的熱量Q及流過導體棒的電量q 3 若框架不固定 求當框架剛開始運動時導體棒的速度大小v2 解析 若框架固定 導體棒勻速下滑時速度最大 根據(jù)法拉第電磁感應定律 歐姆定律 安培力公式和平衡條件結合求解最大速度vm 根據(jù)能量轉化和守恒定律求解熱量Q 由法拉第電磁感應定律 歐姆定律和電流的定義式結合求解電量q 當框架剛開始運動時所受的靜摩擦力達到最大 由平衡條件求解回路中電流 再由法拉第電磁感應定律 歐姆定律結合求解 熱點四電磁感應與能量 動量的綜合 2018 北京市西城區(qū)高三下學期5月模擬 近日 中國航母甲板下的阻攔核心艙被報道 細節(jié)展示了國產(chǎn)阻攔裝置的工作過程 時隔半個世紀 中國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)人事預計馬偉明院士團隊研制的國產(chǎn)電磁阻攔索已經(jīng)成功 新一代航母已準備采用全新的電磁阻攔技術 它的阻攔技術原理是 飛機著艦時利用電磁作用力使它快速停止 為研究問題的方便 我們將其簡化為如圖所示的模型 在磁感應強度為B 方向如圖所示的勻強磁場中 兩根平行金屬軌道MN PQ固定在水平面內(nèi) 相距為L 電阻不計 軌道端點MP間接有阻值為R的電阻 一個長為L 質(zhì)量為m 阻值為r的金屬導體棒ab垂直于MN PQ放在軌道上 與軌道接觸良好 質(zhì)量為M的飛機以水平速度v0迅速鉤住導體棒ab 鉤住之后關閉動力系統(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 飛機鉤住金屬棒后它們獲得的共同速度v的大小 2 飛機在阻攔減速過程中獲得的加速度a的最大值 3 從飛機鉤住金屬棒到它們停下來的整個過程中運動的距離x 1 兩棒速度穩(wěn)定時 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 整個過程中 兩棒產(chǎn)生的焦耳熱分別是多少