（A版）2019版高考物理一輪復習 考點考法 第11章 電磁感應課件 新人教版.ppt

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第11章電磁感應 考點31電磁感應現(xiàn)象楞次定律 必備知識全面把握核心方法重點突破考法1關于感應電流產(chǎn)生的判定考法2楞次定律的理解考法例析成就能力題型1對產(chǎn)生感應電流條件的理解題型2楞次定律 右手定則的應用 必備知識全面把握 1 電磁感應現(xiàn)象 1 定義 在某一閉合電路中 無電源 當有磁通量發(fā)生變化時 回路中有感應電流產(chǎn)生的現(xiàn)象就叫電磁感應現(xiàn)象 2 條件 電路閉合 磁通量發(fā)生變化 3 判斷是否有感應電流產(chǎn)生的方法根據(jù)磁通量的表達式 BSsin 產(chǎn)生感應電流的條件是穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化 引起磁通量變化一般有四種情況 磁感應強度B不變 有效面積S變化 則 t 0 B S 磁感應強度B變化 磁感線穿過的有效面積S不變 則 t 0 B S 線圈平面與磁場方向的夾角 發(fā)生變化 即線圈在垂直于磁場方向的投影面積S Ssin 發(fā)生變化 從而引起穿過線圈的磁通量發(fā)生變化 磁感應強度B和回路面積S同時發(fā)生變化 t 0 B S 2 楞次定律 1 內(nèi)容 感應電流具有這樣的方向 即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化 2 適用范圍穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時 3 阻礙 的理解 誰阻礙誰 感應電流的磁場阻礙原磁場的磁通量變化 阻礙什么 阻礙的是穿過回路的磁通量的變化 而不是磁通量本身 如何阻礙 原磁通量增加時 感應電流磁場方向與原磁場方向相反 當原磁通量減少時 感應電流磁場方向與原磁場方向相同 即 增反減同 阻礙的結果 阻礙并不是阻止 結果是增加的還增加 減少的還減少 4 用楞次定律確定感應電流方向的步驟楞次定律本身并沒有給出感應電流的方向 只是給定了感應電流的磁場與原磁場間存在 阻礙 關系 所謂 原磁場 是指閉合電路所在空間原來就存在的磁場 應用楞次定律確定感應電流的方向一般用于回路面積不變 磁感應強度的大小或方向發(fā)生變化的情況 其基本步驟如下 明確閉合電路范圍內(nèi)原磁場的方向 明確穿過閉合電路的磁通量的變化情況 即磁通量是增加還是減少的 根據(jù)感應電流的磁場與原磁場方向之間的關系 即 增反減同 的關系 確定前者的方向 根據(jù)感應電流與感應電流的磁場之間的因果關系 應用右手螺旋定則確定感應電流的方向 明確哪一部分導體相當于電源 根據(jù)在電源外部電路中電流由電源正極流向負極 電源內(nèi)部電路的電流由負極流向正極 判定感應電流的方向 如果電路未閉合 電源正 負極的判定方法同上 只是需要假設電路是閉合的就可以了 3 右手定則的應用及互感問題 1 用右手定則確定感應電流方向的步驟如果是磁感應強度不變 回路面積變化 而面積變化主要是回路中有部分導體做切割磁感線運動 或者是構成回路的線框繞某一個軸做切割磁感線轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生感應電流的情況時 除了應用楞次定律外 更方便的方法是應用右手定則確定感應電流的方向 其基本步驟如下 明確閉合電路范圍內(nèi)原磁場的方向 明確閉合電路中做切割磁感線運動的那部分導體 即相當于電源的那部分導體 及其運動方向 應用右手定則 伸開右手 使拇指跟其余四個手指垂直 并且都與手掌在同一平面內(nèi) 讓磁感線從掌心進入 并使拇指指向?qū)w運動的方向 這時四指所指的方向就是導體中感應電流的方向 2 右手定則與楞次定律的關系右手定則與楞次定律是特殊與一般的關系 一切電磁感應現(xiàn)象都符合楞次定律 而右手定則只適用于單純由于部分導體做切割磁感線運動所產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象 右手定則和左手定則的對比 3 互感互不相連的并相互靠近的兩個線圈 當一個線圈的電流變化時 它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應電動勢 這種現(xiàn)象叫互感 互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫互感電動勢 考點31 核心方法重點突破 考法1關于感應電流產(chǎn)生的判定如圖所示 閉合矩形銅框的兩條長邊與一閉合銅圓環(huán)相切 環(huán)可沿矩形框的長邊滑動 整個裝置處于勻強磁場中 若環(huán)沿框的長邊向右勻速運動 則 A 因銅框所圍面積內(nèi)的磁通量不變化 銅環(huán)上無電流B 因銅環(huán)所圍面積內(nèi)的磁通量不變化 銅環(huán)上無電流C 銅框和銅環(huán)各部分均有電流D 銅框和銅環(huán)各部分均無電流 例1 解析 這里的閉合回路應該看EFAB和EFDC 而不是銅框ABCD和銅環(huán)EF 很顯然 當環(huán)沿框的長邊向右勻速運動時 EFAB回路中磁通量增加 EFDC回路中磁通量減少 所以銅框和銅環(huán)各部分均有電流 選項C正確 答案 C 例1 考法2楞次定律的理解 北京2018摸底調(diào)研 多選 如圖所示 在一空心螺線管內(nèi)部中點處懸掛一銅環(huán) 閉合開關瞬間 下列說法正確的是 A 從左往右看 銅環(huán)中有逆時針方向的感應電流B 從左往右看 銅環(huán)中有順時針方向的感應電流C 銅環(huán)有收縮趨勢D 銅環(huán)有擴張趨勢 例2 解析 根據(jù)楞次定律 閉合開關瞬間 穿過銅環(huán)的磁通量向左增大 則銅環(huán)中產(chǎn)生的感應電流的磁場方向向右 從左往右看 銅環(huán)中感應電流沿順時針方向 故A錯誤 B正確 穿過銅環(huán)的磁通量增大 根據(jù)楞次定律可知 銅環(huán)有收縮的趨勢 故C正確 D錯誤 答案 B C 例2 考點31 考法例析成就能力 題型1對產(chǎn)生感應電流條件的理解 課標全國 2014 14 6分 在法拉第時代 下列驗證 由磁產(chǎn)生電 的設想實驗中 能觀察到感應電流的是 A 將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路 然后觀察電流表的變化B 在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈 然后觀察電流表的變化C 將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接 往線圈中插入條形磁鐵后 再到相鄰房間去觀察電流表的變化D 繞在同一鐵環(huán)上的兩個線圈 分別接電源和電流表 在給線圈通電或斷電的瞬間 觀察電流表的變化 例1 解析 繞在磁鐵上的線圈磁通量不變 不會產(chǎn)生感應電流 A錯誤 通電線圈周圍某一位置的磁場是恒定的 穿過線圈的磁通量不變 也不會產(chǎn)生感應電流 B錯誤 將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接 往線圈中插入條形磁鐵的過程會產(chǎn)生感應電流 磁鐵放入線圈中后感應電流就消失了 所以再到相鄰房間觀察電流表時 回路中已經(jīng)沒有磁通量的變化 此時觀察到的電流表沒有變化 C錯誤 繞在同一鐵環(huán)上的兩個線圈 分別接電源和電流表 在給線圈通電或斷電的瞬間 線圈電流發(fā)生變化 線圈內(nèi)磁場發(fā)生變化 另一線圈的磁通量發(fā)生變化 會產(chǎn)生感應電流 D正確 答案 D 例1 題型2楞次定律 右手定則的應用1 增反減同 海南物理2014 1 3分 如圖在一水平 固定的閉合導體圓環(huán)上方 有一條形磁鐵 N極朝上 S極朝下 由靜止開始下落 磁鐵從圓環(huán)中穿過且不與圓環(huán)接觸 關于圓環(huán)中感應電流的方向 從上向下看 下列說法正確的是 A 總是順時針B 總是逆時針C 先順時針后逆時針D 先逆時針后順時針 例2 解析 磁鐵從圓環(huán)中穿過且不與圓環(huán)接觸 則導體環(huán)中 先是向上的磁通量增加 磁鐵中點到達圓環(huán)所在平面后 向上的磁通量減少 根據(jù)楞次定律可知 產(chǎn)生的感應電流方向先順時針后逆時針 選項C正確 答案 C 例2 2 來拒去留 大綱全國2014 20 6分 很多相同的絕緣銅圓環(huán)沿豎直方向疊放 形成一很長的豎直圓筒 一條形磁鐵沿圓筒的中心軸豎直放置 其下端與圓筒上端開口平齊 讓條形磁鐵從靜止開始下落 條形磁鐵在圓筒中的運動速率 A 均勻增大B 先增大 后減小C 逐漸增大 趨于不變D 先增大 再減小 最后不變 例3 解析 豎直圓筒相當于閉合電路 磁鐵穿過閉合電路 產(chǎn)生感應電流 根據(jù)楞次定律 來拒去留 的規(guī)律 磁鐵受到向上的阻礙磁鐵運動的安培力 開始時磁鐵的速度小 產(chǎn)生的感應電流也小 安培力也小 磁鐵加速運動 隨著速度的增大 產(chǎn)生的感應電流增大 安培力也增大 直到安培力大小等于重力 磁鐵勻速運動 選項C正確 答案 C 例3 3 增縮減擴 上海物理2014 17 4分 多選 如圖 勻強磁場垂直于軟導線回路平面 由于磁場發(fā)生變化 回路變?yōu)閳A形 則磁場可能 A 逐漸增強 方向向外B 逐漸增強 方向向里C 逐漸減弱 方向向外D 逐漸減弱 方向向里 例4 解析 根據(jù)楞次定律 感應電流的磁場方向總是阻礙引起閉合回路中磁通量的變化 體現(xiàn)在面積上是 增縮減擴 而回路變?yōu)閳A形 面積增加了 說明磁場逐漸減弱 因不知回路中感應電流的方向 故無法判定磁場方向 故C D都有可能 答案 CD 例4 課標全國 2017 15 6分 如圖 在方向垂直于紙面向里的勻強磁場中有一U形金屬導軌 導軌平面與磁場垂直 金屬桿PQ置于導軌上并與導軌形成閉合回路PQRS 一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi) 線框與導軌共面 現(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運動 在運動開始的瞬間 關于感應電流的方向 下列說法正確的是 A PQRS中沿順時針方向 T中沿逆時針方向B PQRS中沿順時針方向 T中沿順時針方向C PQRS中沿逆時針方向 T中沿逆時針方向D PQRS中沿逆時針方向 T中沿順時針方向 例5 解析 由于金屬桿PQ突然向右運動 導致金屬導軌與金屬桿PQ所圍的面積增大 磁通量增大 由楞次定律知 感應電流產(chǎn)生的磁場阻礙原磁場的變化 故感應電流產(chǎn)生的磁場方向應垂直于紙面向外 PQRS中的感應電流沿逆時針方向 對于圓環(huán)形金屬線框T 金屬桿由于運動產(chǎn)生的感應電流所產(chǎn)生的磁場使得T內(nèi)的磁場的磁感應強度變小 磁通量減小 故線框T中感應電流產(chǎn)生的磁場方向應垂直于紙面向里 故T中的感應電流沿順時針方向 故選項D正確 答案 D 例5 第11章 考點32法拉第電磁感應定律自感渦流 必備知識全面把握核心方法重點突破考法3感應電動勢大小的計算考法4電磁感應的綜合問題考法例析成就能力題型3感應電動勢大小的計算題型4感應電荷量的計算題型5感應電流與安培力的綜合應用題型6對電磁阻尼 渦流 自感的理解 必備知識全面把握 1 法拉第電磁感應定律 1 法拉第電磁感應定律 內(nèi)容 閉合電路中感應電動勢的大小 跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比 公式 2 磁通量 磁通量的變化量 磁通量的變化率 t的區(qū)別 磁通量 是指穿過某面積的磁感線的條數(shù) 計算式為 BSsin 其中 為磁感應強度B與線圈平面的夾角 磁通量的變化量 指線圈中末狀態(tài)的磁通量 2與初狀態(tài)的磁通量 1之差 2 1 計算磁通量以及磁通量變化量時 要注意磁通量的正負 3 利用E n t求感應電動勢大小 4 動生電動勢大小的計算 一般指導體切割磁感線時的感應電動勢 導體棒與磁場方向垂直 磁場為勻強磁場 2 自感 1 自感與自感電動勢 定義 當一個線圈中的電流變化時 它產(chǎn)生的變化的磁場不僅在鄰近的電路中激發(fā)出感應電動勢 同樣也在它本身激發(fā)出感應電動勢 這種現(xiàn)象稱為自感 由于自感而產(chǎn)生的感應電動勢叫作自感電動勢 自感電動勢的作用 總是阻礙導體中原電流的變化 即總是起著推遲電流變化的作用 自感電流的方向 自感電流總是阻礙導體中原來電流的變化 當原來電流增大時 自感電流的方向與原來電流的方向相反 當原來電流減小時 自感電流的方向與原來電流方向相同 2 自感現(xiàn)象中小燈泡 閃亮 與 不閃亮 的討論 3 兩種自感類型的比較 3 渦流 1 定義在變化的磁場中的導體內(nèi)產(chǎn)生的感應電流 看起來就像水中的旋渦 所以叫渦電流 簡稱渦流 2 本質(zhì)渦流的本質(zhì)是電磁感應現(xiàn)象 與一般導體或線圈的最大區(qū)別是導體本身構成閉合回路 它同樣遵循電磁感應定律 4 電磁阻尼和電磁驅(qū)動 1 定義 電磁阻尼當導體在磁場中運動時 感應電流會使導體受到安培力 安培力的方向總是阻礙導體的運動 稱為電磁阻尼 電磁驅(qū)動磁場相對于導體運動時 在導體中會產(chǎn)生感應電流 感應電流使導體受到安培力的作用 安培力使導體運動起來 稱為電磁驅(qū)動 2 電磁阻尼和電磁驅(qū)動的比較 考點32 核心方法重點突破 考法3感應電動勢大小的計算 課標全國 2015 15 6分 如圖 直角三角形金屬框abc放置在勻強磁場中 磁感應強度大小為B 方向平行于ab邊向上 當金屬框繞ab邊以角速度 逆時針轉(zhuǎn)動時 a b c三點的電勢分別為 a b c 已知bc邊的長度為l 下列判斷正確的是 A a c 金屬框中無電流B b c 金屬框中電流方向沿a b c aC Ubc Bl2 金屬框中無電流D Ubc Bl2 金屬框中電流方向沿a c b a 例1 解析 bc邊 ac邊都在切割磁感線 通過右手定則判斷 c端電勢高 a b端電勢低 兩邊的有效切割長度都為l 則Uac Ubc Bl2 所以 a b端電勢相同 金屬框中無電流 選項C正確 答案 C 例1 考法4電磁感應的綜合問題 北京理綜2015 22 16分 如圖所示 足夠長的平行光滑金屬導軌水平放置 寬度L 0 4m 一端連接R 1 的電阻 導軌所在空間存在豎直向下的勻強磁場 磁感應強度B 1T 導體棒MN放在導軌上 其長度恰好等于導軌間距 與導軌接觸良好 導軌和導體棒的電阻均可忽略不計 在平行于導軌的拉力F作用下 導體棒沿導軌向右勻速運動 速度v 5m s 求 1 感應電動勢E和感應電流I 2 在0 1s時間內(nèi) 拉力的沖量IF的大小 3 若將MN換為電阻r 1 的導體棒 其他條件不變 求導體棒兩端的電壓U 例2 解析 答案 1 2V2A 2 0 08N s 3 1V 例2 考點32 考法例析成就能力 題型3感應電動勢大小的計算 北京理綜2016 16 6分 如圖所示 勻強磁場中有兩個導體圓環(huán)a b 磁場方向與圓環(huán)所在平面垂直 磁感應強度B隨時間均勻增大 兩圓環(huán)半徑之比為2 1 圓環(huán)中產(chǎn)生的感應電動勢分別為Ea和Eb 不考慮兩圓環(huán)間的相互影響 下列說法正確的是 A Ea Eb 4 1 感應電流均沿逆時針方向B Ea Eb 4 1 感應電流均沿順時針方向C Ea Eb 2 1 感應電流均沿逆時針方向D Ea Eb 2 1 感應電流均沿順時針方向 例1 解析 答案 B 例1 題型4感應電荷量的計算 河北冀州2016模擬 多選 如圖所示 在豎直方向上有四條間距均為L 0 5m的水平虛線L1 L2 L3 L4 在L1 L2之間和L3 L4之間存在勻強磁場 磁感應強度大小均為1T 方向垂直于紙面向里 現(xiàn)有一矩形線圈abcd 長度ad 3L 寬度cd L 質(zhì)量為0 1kg 電阻為1 將其從圖示位置由靜止釋放 cd邊與L1重合 cd邊經(jīng)過磁場邊界線L3時恰好做勻速直線運動 整個運動過程中線圈平面始終處于豎直方向 cd邊水平 g取10m s2 則 A cd邊經(jīng)過磁場邊界線L3時通過線圈的電荷量為0 5CB cd邊經(jīng)過磁場邊界線L3時的速度大小為4m sC cd邊經(jīng)過磁場邊界線L2和L4的時間間隔為0 25sD 線圈從開始運動到cd邊經(jīng)過磁場邊界線L4過程 線圈產(chǎn)生的熱量為0 7J 例2 解析 答案 BD 例2 題型5感應電流與安培力的綜合應用 山東理綜2014 16 6分 多選 如圖 一端接有定值電阻的平行金屬軌道固定在水平面內(nèi) 通有恒定電流的長直絕緣導線垂直并緊靠軌道固定 導體棒與軌道垂直且接觸良好 在向右勻速通過M N兩區(qū)的過程中 導體棒所受安培力分別用FM FN表示 不計軌道電阻 以下敘述正確的是 A FM向右B FN向左C FM逐漸增大D FN逐漸減小 例3 解析 由安培定則知 M區(qū)的磁場方向垂直紙面向外 N區(qū)的磁場方向垂直紙面向里 導體棒不管在哪一區(qū) 安培力總是阻礙導體棒的運動 即安培力的方向總是向左 選項A錯誤 B正確 在M區(qū) 導體棒越來越靠近通電導線 其磁場越來越強 感應電流越來越大 安培力越來越大 選項C正確 同理在N區(qū) 導體棒越來越遠離通電導線 安培力將越來越小 選項D正確 答案 BCD 例3 題型6對電磁阻尼 渦流 自感的理解 課標全國 2017 18 6分 掃描隧道顯微鏡 STM 可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌 為了有效隔離外界振動對STM的擾動 在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板 并施加磁場來快速衰減其微小振動 如圖所示 無擾動時 按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場 出現(xiàn)擾動后 對于紫銅薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是 例4 解析 施加磁場來衰減振動是利用電磁阻尼實現(xiàn)的 即振動過程中發(fā)生電磁感應現(xiàn)象 產(chǎn)生的感應電流在磁場中受安培力阻礙其振動 A圖中紫銅薄板無論上下振動還是左右振動都會出現(xiàn)磁通量的變化 即產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象 B圖中紫銅薄板上下振動時沒有磁通量的變化 不會產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象 C圖中紫銅薄板無論上下振動還是左右振動均不會產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象 D圖中紫銅薄板上下振動時不會產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象 故最有效的方案是A 選項A正確 答案 A 例4 第11章 專題11電磁感應中的圖像問題 必備知識全面把握核心方法重點突破考法5靜態(tài)情況下的圖像問題考法6動態(tài)情況下的圖像問題考法例析成就能力 必備知識全面把握 1 靜態(tài)情況下的圖像問題處理靜態(tài)情況下電磁感應的圖像問題時 首先依據(jù)題意求出 等物理量的大小或變化趨勢 再根據(jù)閉合電路歐姆定律求出閉合電路中的感應電流 最后寫出安培力F 電功率P 磁感應強度B 加速度a等物理量的表達式 結合圖像表示的意義 選出正確答案 2 動態(tài)情況下的圖像問題 1 電磁感應圖像問題的種類及分析方法 2 電磁感應圖像類選擇題的常用解法 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 函數(shù)法 根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個物理量之間的函數(shù)關系 然后由函數(shù)關系對圖像進行分析和判斷 3 電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應電流i以及與此相對應的導體受到的安培力F等物理量 會因為磁場的變化規(guī)律 例如B kt 或切割磁感線運動的規(guī)律 例如勻速 以及電路的結構及組成情況而有規(guī)律地變化 反映在圖像上就呈現(xiàn)有規(guī)律的曲線 解決此類問題 主要是應用法拉第電磁感應定律和串 并聯(lián)電路規(guī)律 求出變量隨時間變化的關系式 解題思路如下 找規(guī)律 導體或磁場做什么樣的變化 變化規(guī)律如何 并列式 找關系 導體或磁場的變化 會使電阻 閉合電路面積或磁通量等發(fā)生什么變化 設出自變量 將其他變化量用這個自變量表示出來 應用公式E 或E BLv 依據(jù)電路已知條件 求出感應電流i等物理量的表達式 從而判斷圖像規(guī)律 4 線框進入磁場問題的一般模型 續(xù)表 5 線框進入磁場問題的注意點與拓展 6 解題要點 注意正方向的規(guī)定 例如i t圖像上縱軸的正負表示電流i的方向 所以 應用楞次定律判斷出某個時段原電流或感應電流的方向時 先要根據(jù)規(guī)定的正方向 確定它在坐標軸上的正負 在曲線的變化率上 原電流與感應電流在圖像上呈 相反 的關系 原電流最大 變化率最小時 感應電流最小 但是請注意 感應電流i感及其相應的磁場 電動勢的變化關系是相似的 高考題通常不會直接給出感應電流或變化的電流的情況 通常是已知兩個電流間或磁場與電流間發(fā)生吸引或排斥等電磁感應現(xiàn)象 這時可依據(jù)已知的電磁感應現(xiàn)象 應用楞次定律判定原電流的變化情況 專題11 核心方法重點突破 考法5靜態(tài)情況下的圖像問題 課標全國 2014 18 6分 如圖甲 線圈ab cd繞在同一軟鐵芯上 在ab線圈中通以變化的電流 用示波器測得線圈cd間電壓如圖乙所示 已知線圈內(nèi)部的磁場與流經(jīng)線圈的電流成正比 則下列描述線圈ab中電流隨時間變化關系的圖中 可能正確的是 例1 解析 由于在線圈cd兩端產(chǎn)生的電壓是大小不變 方向變化的交變電壓 因此在線圈ab兩端通入的電流大小應該是均勻變化的 C正確 答案 C 例1 考法6動態(tài)情況下的圖像問題1 以導體棒的形式運動 課標全國 2013 17 6分 如圖 在水平面 紙面 內(nèi)有三根相同的均勻金屬棒ab ac和MN 其中ab ac在a點接觸 構成 V 字形導軌 空間存在垂直于紙面的均勻磁場 用力使MN向右勻速運動 從圖示位置開始計時 運動中MN始終與 bac的平分線垂直且和導軌保持良好接觸 下列關于回路中電流i與時間t的關系圖線 可能正確的是 例2 解析 答案 A 例2 2 以導線框的形式運動 課標全國 2013 16 6分 如圖 在光滑水平桌面上有一邊長為L 電阻為R的正方形導線框 在導線框右側有一寬度為d d L 的條形勻強磁場區(qū)域 磁場的邊界與導線框的一邊平行 磁場方向豎直向下 導線框以某一初速度向右運動 t 0時導線框的右邊恰與磁場的左邊界重合 隨后導線框進入并通過磁場區(qū)域 下列v t圖像中 可能正確描述上述過程的是 例3 解析 答案 D 例3 第11章 專題12電磁感應的綜合問題 必備知識全面把握核心方法重點突破考法7以力學問題為主的電磁感應問題考法8以能量為主的電磁感應問題考法9以電路問題為主的電磁感應問題考法例析成就能力 必備知識全面把握 1 電磁感應中的動力學問題 1 電磁感應中的安培力閉合電路的部分導體做切割磁感線運動時 產(chǎn)生的感應電動勢E BLv 在閉合電路中形成的感應電流I 導體中由于有電流存在而受到所在磁場的安培力F BIL 綜合以上各式得F 2 安培力方向的判斷 由右手定則和左手定則判斷先用右手定則判斷感應電流的方向 再用左手定則判斷安培力的方向 由楞次定律判斷根據(jù)楞次定律可知 感應電流引起的效果總是阻礙引起感應電流的原因 因此安培力總是阻礙導體切割磁感線的運動 3 解答電磁感應中的動力學問題的一般思路 電路分析 等效電路圖 導體棒相當于電源 電路方程 I 受力分析 受力分析圖 安培力大小 方向 對過程分析的基本思路 依據(jù)臨界狀態(tài)特點 列方程求解 2 電磁感應中的能量轉(zhuǎn)化問題 1 電磁感應中的能量轉(zhuǎn)化閉合電路中產(chǎn)生感應電流的過程 是其他形式的能向電能轉(zhuǎn)化的過程 電磁感應現(xiàn)象中能量問題的實質(zhì)是電能的轉(zhuǎn)化問題 橋梁是安培力 外力 克服安培力做多少功 就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 同理 安培力做功的過程是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程 安培力做多少功就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 因此電磁感應過程總是伴隨著能量的轉(zhuǎn)化 2 求解焦耳熱Q的三種方法 專題12 核心方法重點突破 考法7以力學問題為主的電磁感應問題1 研究對象 一根導體棒 安徽宿州2016一模 多選 兩根足夠長的平行光滑導軌豎直固定放置 頂端接一電阻R 導軌所在平面與勻強磁場垂直 將一金屬棒與下端固定的輕彈簧的上端拴接 金屬棒和導軌接觸良好 重力加速度為g 如圖所示 現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長位置由靜止釋放 則 A 金屬棒在最低點的加速度小于gB 回路中產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢能的減少量C 當彈簧彈力等于金屬棒的重力時 金屬棒下落速度最大D 金屬棒在以后運動過程中的最大高度一定低于靜止釋放時的高度 例1 解析 金屬棒先向下做加速運動 后向下做減速運動 假設沒有磁場 金屬棒運動到最低點時 根據(jù)簡諧運動的對稱性可知 最低點的加速度等于剛釋放時的加速度g 由于金屬棒向下運動的過程中產(chǎn)生感應電流 受到安培力 而安培力是阻力 則知金屬棒下降的高度小于沒有磁場時的高度 故金屬棒在最低點的加速度小于g 故A正確 根據(jù)能量守恒定律得知 回路中產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢能的減少量與彈簧彈性勢能增加量之差 故B錯誤 金屬棒向下運動的過程中 受到重力 彈簧的彈力和安培力三個力作用 當三力平衡時 速度最大 即當彈簧彈力 安培力之和等于金屬棒的重力時 金屬棒下落速度最大 故C錯誤 由于產(chǎn)生內(nèi)能 且彈簧具有彈性勢能 由能量守恒定律可知 金屬棒在以后運動過程中的最大高度一定低于由靜止釋放時的高度 故D正確 答案 AD 例1 2 研究對象 兩根導體棒 山東棗莊2016調(diào)研 如圖所示 電阻不計的 形足夠長且平行的導軌 間距L 1m 導軌傾斜部分的傾角 53 并與定值電阻R相連 整個空間存在著B 5T 方向垂直傾斜導軌平面向上的勻強磁場 金屬棒ab cd的阻值Rab Rcd R cd棒質(zhì)量m 1kg ab棒光滑 cd與導軌間動摩擦因數(shù) 0 3 設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力 g取10m s2 sin53 0 8 cos53 0 6 求 1 ab棒由靜止釋放 當滑至某一位置時 cd棒恰好開始滑動 求這一時刻ab棒中的電流 2 若ab棒無論從多高的位置釋放 cd棒都不動 分析ab棒質(zhì)量應滿足的條件 3 若cd棒與導軌間的動摩擦因數(shù) 0 3 ab棒無論質(zhì)量多大 從多高的位置釋放 cd棒始終不動 求cd棒與導軌間的動摩擦因數(shù) 應滿足的條件 例2 解析 答案 1 3 34A 2 mab 2 08kg 3 0 75 例2 考法8以能量為主的電磁感應問題1 一根導體棒平動切割磁感線的情形 江蘇物理2014 13 15分 如圖所示 在勻強磁場中有一傾斜的平行金屬導軌 導軌間距為L 長為3d 導軌平面與水平面的夾角為 在導軌的中部刷有一段長為d的薄絕緣涂層 勻強磁場的磁感應強度大小為B 方向與導軌平面垂直 質(zhì)量為m的導體棒從導軌的頂端由靜止釋放 在滑上涂層之前已經(jīng)做勻速運動 并一直勻速滑到導軌底端 導體棒始終與導軌垂直 且僅與涂層間有摩擦 接在兩導軌間的電阻為R 其他部分的電阻均不計 重力加速度為g 求 1 導體棒與涂層間的動摩擦因數(shù) 2 導體棒勻速運動的速度大小v 3 整個運動過程中 電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q 例3 解析 答案 例3 2 兩根導體棒平動切割磁感線的情形 天津理綜2014 11 18分 如圖所示 兩根足夠長的平行金屬導軌固定在傾角 30 的斜面上 導軌電阻不計 間距L 0 4m 導軌所在空間被分成區(qū)域 和 兩區(qū)域的邊界與斜面的交線為MN 中的勻強磁場方向垂直斜面向下 中的勻強磁場方向垂直斜面向上 兩磁場的磁感應強度大小均為B 0 5T 在區(qū)域 中 將質(zhì)量m1 0 1kg 電阻R1 0 1 的金屬條ab放在導軌上 ab剛好不下滑 然后 在區(qū)域 中將質(zhì)量m2 0 4kg 電阻R2 0 1 的光滑導體棒cd置于導軌上 由靜止開始下滑 cd在滑動過程中始終處于區(qū)域 的磁場中 ab cd始終與導軌垂直且兩端與軌道保持良好接觸 g取10m s2 問 1 cd下滑的過程中 ab中的電流方向 2 ab將要向上滑動時 cd的速度v為多大 3 從cd開始下滑到ab剛要向上滑動的過程中 cd滑動的距離x 3 8m 此過程中ab上產(chǎn)生的熱量Q是多少 例4 解析 答案 1 從a到b 2 5m s 3 1 3J 例4 3 一根導體棒轉(zhuǎn)動切割磁感線的情形 課標全國 2014 25 19分 半徑分別為r和2r的同心圓形導軌固定在同一水平面內(nèi) 一長為r 質(zhì)量為m且質(zhì)量分布均勻的直導體棒AB置于圓導軌上面 BA的延長線通過圓導軌中心O 裝置的俯視圖如圖所示 整個裝置位于一勻強磁場中 磁感應強度的大小為B 方向豎直向下 在內(nèi)圓導軌的C點和外圓導軌的D點之間接有一阻值為R的電阻 圖中未畫出 直導體棒在水平外力作用下以角速度 繞O逆時針勻速轉(zhuǎn)動 在轉(zhuǎn)動過程中始終與導軌保持良好接觸 設導體棒與導軌之間的動摩擦因數(shù)為 導體棒和導軌的電阻均可忽略 重力加速度大小為g 求 1 通過電阻R的感應電流的方向和大小 2 外力的功率 例5 解析 例5 答案 考法9以電路問題為主的電磁感應問題 湖北咸寧2016聯(lián)考 如圖所示 水平面上有兩根光滑金屬導軌平行固定放置 導軌的電阻不計 間距為l 0 5m 左端通過導線與阻值R 3 的電阻連接 右端通過導線與阻值為RL 6 的小燈泡L連接 在CDFE矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上 磁感應強度B 0 2T的勻強磁場 一根阻值r 0 5 質(zhì)量m 0 2kg的金屬棒在恒力F 2N的作用下由靜止開始從AB位置沿導軌向右運動 經(jīng)過t 1s剛好進入磁場區(qū)域 求金屬棒剛進入磁場時 1 金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的電動勢 2 小燈泡兩端的電壓和金屬棒受到的安培力 例6 解析 答案 1 1V 2 0 8V0 04N 方向水平向左 例6 謝謝觀賞