2019屆高考物理二輪復習 專題四 電磁感應與電路 考點2 電磁感應的規(guī)律及應用課件.ppt

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第2講電磁感應的規(guī)律及應用 高考定位 1 考查內容 1 電磁感應現(xiàn)象 楞次定律 2 法拉第電磁感應定律 3 電磁感應中的圖象問題 4 電磁感應的電路 動力學 能量等綜合問題 2 題型 難度高考對本講知識考查的題目主要是選擇題和計算題 選擇題在上述四種知識中均有涉及而計算題主要涉及法拉第電磁感應定律 電磁感應中的圖象問題和綜合問題 難度中 高檔 體驗高考 1 如圖4 2 1所示 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)形金屬框T位于回路圍成的區(qū)域內 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 圖4 2 1 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 解析因為PQ突然向右運動 由右手定則可知 PQRS中有沿逆時針方向的感應電流 穿過T中的磁通量減小 由楞次定律可知 T中有沿順時針方向的感應電流 故D正確 A B C錯誤 答案D 2 多選 兩條平行虛線間存在一勻強磁場 磁感應強度方向與紙面垂直 邊長為0 1m 總電阻為0 005 的正方形導線框abcd位于紙面內 cd邊與磁場邊界平行 如圖4 2 2 a 所示 已知導線框一直向右做勻速直線運動 cd邊于t 0時刻進入磁場 線框中感應電動勢隨時間變化的圖線如圖 b 所示 感應電流的方向為順時針時 感應電動勢取正 下列說法正確的是 圖4 2 2 A 磁感應強度的大小為0 5TB 導線框運動的速度的大小為0 5m sC 磁感應強度的方向垂直于紙面向外D 在t 0 4s至t 0 6s這段時間內 導線框所受的安培力大小為0 1N 答案BC 3 如圖4 2 3所示 由某種粗細均勻的總電阻為3R的金屬條制成的矩形線框abcd 固定在水平面內且處于方向豎直向下的勻強磁場中 一接入電路電阻為R的導體棒PQ 在水平拉力作用下沿ab dc以速度v勻速滑動 滑動過程PQ始終與ab垂直 且與線框接觸良好 不計摩擦 在PQ從靠近ad處向bc滑動的過程中 圖4 2 3 A PQ中電流先增大后減小B PQ兩端電壓先減小后增大C PQ上拉力的功率先減小后增大D 線框消耗的電功率先減小后增大 答案C 4 如圖4 2 4所示 水平面 紙面 內間距為l的平行金屬導軌間接一電阻 質量為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 圖4 2 4 1 金屬桿在磁場中運動時產生的電動勢的大小 2 電阻的阻值 必記要點 1 對楞次定律中 阻礙 的理解 考點一楞次定律和法拉第電磁感應定律的應用 圖4 2 5 題組訓練 1 多選 電磁感應的應用實例 電吉他中電拾音器的基本結構如圖4 2 6所示 磁體附近的金屬弦被磁化 因此弦振動時 在線圈中產生感應電流 電流經電路放大后傳送到音箱發(fā)出聲音 下列說法正確的有 圖4 2 6 A 選用銅質弦 電吉他仍能正常工作B 取走磁體 電吉他將不能正常工作C 增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應電動勢D 弦振動過程中 線圈中的電流方向不斷變化 解析因銅質弦不能被磁化 所以A錯誤 若取走磁鐵 金屬弦無法被磁化 電吉他將不能正常工作 所以B正確 根據(jù)法拉第電磁感應定律知 增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應電動勢 所以C正確 弦振動過程中 線圈中的磁通量一會增大一會減小 所以電流方向不斷變化 D正確 答案BCD 2 法拉第電磁感應定律的應用 如圖4 2 7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 圖4 2 7 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 答案B 圖4 2 8 A 若圓盤轉動的角速度恒定 則電流大小恒定B 若從上向下看 圓盤順時針轉動 則電流沿a到b的方向流動C 若圓盤轉動方向不變 角速度大小發(fā)生變化 則電流方向可能發(fā)生變化D 若圓盤轉動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍 則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?倍 答案AB 4 楞次定律的理解及應用 如圖4 2 9所示 粗糙水平桌面上有一質量為m的銅質矩形線圈 當一豎直放置的通有恒定電流的螺線管沿線圈中線AB正上方水平快速通過時 若線圈始終不動 則關于線圈受到的支持力FN及在水平方向的運動趨勢 下列說法中正確的是 圖4 2 9 A FN先小于mg后大于mg 運動趨勢向左B FN先大于mg后小于mg 運動趨勢先向右后向左C FN先小于mg后大于mg 運動趨勢先向左后向右D FN先大于mg后小于mg 運動趨勢向右 解析通電螺線管從線圈正上方快速通過時 通過線圈的磁通量先增大后減小 當通過線圈磁通量增大時 為阻礙其增大 在豎直方向上線圈有向下運動的趨勢 所以線圈受到的支持力大于其重力 在水平方向上線圈有向右運動的趨勢 當通過線圈的磁通量減小時 為阻礙其減小 在豎直方向上線圈有向上運動的趨勢 所以線圈受到的支持力小于其重力 在水平方向上線圈有向右運動的趨勢 綜上所述 線圈所受到的支持力先大于重力后小于重力 運動趨勢總是向右 D正確 答案D 例1 多選 2018 銀川一模 如圖4 2 10所示 邊長為L 總電阻為R的均勻正方形線框abcd放置在光滑水平桌面上 其cd邊右側緊鄰兩個磁感應強度為B 寬度為L 方向相反的有界勻強磁場 現(xiàn)使線框以速度v0勻速通過磁場區(qū)域 從開始進入到完全離開磁場的過程中 下列圖線能定性反映線框中的感應電流 以逆時針方向為正 和a b兩點間的電勢差隨時間變化關系的是 考點二電磁感應中的圖象問題 圖4 2 10 審題探究 怎樣求解線框在進入磁場L 2L的過程中 產生的電動勢 a和b哪一點的電勢高 由右手定則知 ab和cd產生的電動勢同向 故線框的總電動勢為E 2BLv0 ab邊電流方向由b到a 故a點電勢高 答案 AC 規(guī)律總結分析電磁感應圖象問題的注意事項1 注意初始時刻的特征 如初始時刻感應電流是否為零 感應電流的方向如何 2 注意看電磁感應發(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 注意觀察圖象的變化趨勢 看圖象斜率的大小 圖象的曲直是否和物理過程對應 題組訓練 1 磁場變化的圖象問題 如圖4 2 11所示 一根電阻為R 4 的導線繞成的半徑為d 2m的圓 在圓內部分區(qū)域存在變化的勻強磁場 中間S形虛線是兩個直徑為d的半圓 磁場隨時間變化如圖2所示 磁場垂直于紙面向外為正 電流逆時針方向為正 關于圓環(huán)中的電流 時間圖象 以下四圖中正確的是 圖4 2 11 答案B 2 多選 含電容器電路的圖象問題 2018 青島一模 如圖4 2 12所示 光滑水平面上放置一平行金屬導軌 其左端與平行板電容器C相連 一金屬棒垂直金屬導軌放置 整個裝置處于垂直導軌平面向上的勻強磁場中 現(xiàn)對金屬棒施加一水平向右的恒力F作用 使金屬棒由靜止開始運動 不計導軌及金屬棒的電阻 則下面關于金屬棒運動的速度v 加速度a 電容器兩板間的電勢差U 極板帶電荷量Q隨時間t變化關系圖象中 正確的是 圖4 2 12 答案BD 圖4 2 13 答案B 考點三電磁感應中的動力學和能量問題 操作 將金屬棒甲緊靠豎直軌道的左側 從某處由靜止釋放 運動到底端NN 過程中棒始終保持水平 且與軌道保持良好電接觸 計算機屏幕上顯示的電壓 時間關系圖象U t圖如圖乙所示 圖中U0已知 操作 將金屬棒甲緊靠豎直軌道的左側 金屬棒乙 圖中未畫出 緊靠豎直軌道的右側 在同一高度將兩棒同時由靜止釋放 多次改變高度重新由靜止釋放 運動中兩棒始終保持水平 發(fā)現(xiàn)兩棒總是同時到達桌面 sin37 0 6 cos37 0 8 1 試求操作 中甲棒到達MM 時的速度大小 2 試求操作 全過程定值電阻上產生的熱量Q熱 3 試求右邊軌道PP 以下區(qū)域勻強磁場的磁感應強度Bx的方向和大小 規(guī)律總結分析電磁感應能量問題的基本思路和焦耳熱的求解方法1 解決電磁感應能量問題的基本思路 1 確定感應電動勢的大小和方向 2 畫出等效電路圖并求出電流 3 進行受力情況分析和做功情況分析 4 明確在此過程中的能量變化情況 5 用動能定理或能量守恒定律解題 2 求解焦耳熱的三個途徑 1 電磁感應電路為純電阻電路時產生的焦耳熱等于克服安培力做的功 即Q W克安 2 當電磁感應電路中感應電流不變時 可用焦耳定律來求焦耳熱 即Q I2Rt 3 電磁感應電路中產生的焦耳熱可通過能量守恒定律列方程求解 題組訓練 1 2018 宜昌模擬 如圖4 2 15所示 在傾角為 的光滑斜面上 有三條水平虛線l1 l2 l3 它們之間的區(qū)域 寬度均為x 兩區(qū)域分別存在垂直斜面向下和垂直斜面向上的勻強磁場 磁感應強度大小均為B 一個質量為m 邊長為x 總電阻為R的正方形導線框 從l1上方一定高度處由靜止開始沿斜面下滑 當ab邊剛穿過l1進入磁場 時 恰好以速度v1做勻速直線運動 ab邊在穿過l2運動到l3之前的某個時刻 線框又開始以速度v2做勻速直線運動 重力加速度為g 在線框從釋放到穿出磁場的過程中 下列說法正確的是 圖4 2 15 答案C 2 多選 電磁感應的動力學和能量問題 2018 青島模擬 如圖4 2 16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 兩導軌間連有一電阻R 導軌平面與水平面的夾角為 在兩虛線間的導軌上涂有薄絕緣涂層 勻強磁場的磁感應強度大小為B 方向與導軌平面垂直 質量為m的導體棒從h高度處由靜止釋放 在剛要滑到涂層處時恰好勻速運動 導體棒始終與導軌垂直且僅與涂層間有摩擦 動摩擦因數(shù) tan 其他部分的電阻不計 重力加速度為g 下列說法正確的是 圖4 2 16 答案AC 模型概述 桿 導軌 模型的導軌放置方式可分為水平 豎直和傾斜 桿的運動狀態(tài)可分為勻速運動 勻變速運動 非勻變速運動或轉動等 磁場的狀態(tài)可分為恒定不變 均勻變化和非均勻變化等等 情景復雜形式多變 考點四電磁感應中的 桿 導軌 模型 1 單桿水平式