高考物理总复习热点专题12电磁感应现象中的电路图象动力学及能量问题市赛课公开课一等奖省名师获奖

热点专题12电磁感应现象中电路、图象、动力学及能量问题1/64栏目导航1234抓知识点抓重难点课时跟踪检测抓易错点5课时跟踪检测2/64抓知识点专心研读领悟细微深处13/64一、电磁感应现象中电路问题1．内电路和外电路切割磁感线运动导体或磁通量发生改变线圈都相当于电源

，其余部分是

．2．电源电动势和路端电压(1)电动势：E＝

或E＝

.(2)路端电压：U＝IR＝

.内阻外电路BlvE－Ir4/64二、电磁感应现象中图象问题图象类型(1)磁感应强度B、磁通量Φ、感应电动势E和感应电流I随改变图象，即B­t图象、Φ­t图象、E­t图象和I­t图象．(2)对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流情况，还常包括感应电动势E和感应电流I随改变图象，即E­x图象和I­x图象问题类型(1)由给定过程判断或画出正确图象(2)由给定相关图象分析过程，求解对应物理量(3)利用给出图象判断或画出新图象应用知识左手定则、安培定则、右手定则、

、

、欧姆定律、牛顿定律、函数图象等时间t位移x电磁感应电磁感应楞次定律法拉第电磁感应定律5/64三、电磁感应现象中能量问题1．能量转化感应电流在磁场中受安培力，外力克服安培力

，将其它形式能转化为

，电流做功再将电能转化为

．2．实质电磁感应现象能量转化，实质是其它形式能和

之间转化．3.电磁感应现象中能量三种计算方法(1)利用克服安培力争解：电磁感应中产生电能等于克服

所做功．(2)利用能量守恒求解：机械能降低许等于产生

．(3)利用电路特征来求解：经过电路中所产生电热来计算．做功电能内能电能安培力电能6/64抓重难点动手演练掌握提分技巧27/641．电磁感应中电路知识关系图重难点1电磁感应现象中电路问题

8/642．处理电磁感应中电路问题三部曲9/64 (年广东卷)如图(a)所表示，平行长直金属导轨水平放置，间距L＝0.4m．导轨右端接有阻值R＝1Ω电阻．导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好，导体棒及导轨电阻均不计，导轨间正方形区域abcd内有方向竖直向下匀强磁场，bd连线与导轨垂直，长度也为L.从0时刻开始，磁感应强度B大小随时间t改变，规律如图(b)所表示；同一时刻，棒从导轨左端开始向右匀速运动，1s后刚好进入磁场，若使棒在导轨上一直以速度v＝1m/s做直线运动，求：例110/64(1)棒进入磁场前，回路中电动势E；(2)棒在运动过程中受到最大安培力F，以及棒经过三角形abd区域时电流i与时间t关系式．11/64【答案】(1)0.04V(2)0.04Ni＝(t－1)A(1s≤t≤1.2s)12/64“三步走”分析电路为主电磁感应问题提分秘笈13/64 (年福建卷)如图，由某种粗细均匀总电阻为3R金属条制成矩形线框abcd，固定在水平面内且处于方向竖直向下匀强磁场中．一接入电路电阻为R导体棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动，滑动过程PQ一直与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦．在PQ从靠近ad处向bc滑动过程中()A．PQ中电流先增大后减小B．PQ两端电压先减小后增大C．PQ上拉力功率先减小后增大D．线框消耗电功率先减小后增大跟踪训练114/64答案：C15/64电磁感应中常见图象问题重难点2电磁感应中图象问题

16/6417/64类型一据电磁感应过程选择图象问题类型由给定电磁感应过程选出正确图象解题关键依据题意分析相关物理量函数关系、分析物理过程中转折点、明确“＋、－”号含义，结合数学知识做正确判断18/64 (届长春外国语学校月考)一个圆形闭合线圈固定在垂直纸面匀强磁场中，线圈平面与磁场方面垂直，如图甲所表示．设垂直于纸面向内磁感应强度方向为正，垂直于纸面向外磁感应强度方向为负．线圈中顺时针方向感应电流为正，逆时针方向感应电流为负．已知圆形线圈中感应电流I随时间改变图象如图乙所表示，则线圈所在处磁场磁感应强度随时间改变图象可能是图中()例219/6420/64【解析】依据题设，垂直纸面向里磁感应强度方向为正，线圈中顺时针方向感应电流为正，则由图乙可知，线圈中在前0.5s内产生了逆时针方向感应电流，由楞次定律可得：当磁通量增加时，感应电流磁场方向与原磁场方向相反；当磁通量减小时，感应磁场方向与原磁场方向相同．在前0.5s内，若磁场方向垂直纸面向里(正方向)时，必须是磁场增强；若磁场方向垂直纸面向外(负方向)时，必须是磁场减弱．而在0.5～1.5s，由感应电流方向，结合楞次定律可得：若磁场方向垂直纸面向里(正方向)时，必须是磁场减弱；若磁场方向垂直纸面向外(负方向)时，必须是磁场增加．故A、B错误，C正确；同理，D错误．【答案】C21/64 以下列图甲所表示，光滑导轨水平放置在斜向下且与水平方向夹角为60°匀强磁场中，匀强磁场磁感应强度B随时间t改变规律如图乙所表示(要求斜向下为B正方向)，导体棒ab垂直导轨放置且与导轨接触良好，除电阻R阻值外，其余电阻不计，导体棒ab在水平外力作用下一直处于静止状态．要求a→b方向为电流正方向，水平向右方向为外力正方向，则在0～t1时间内，能正确反应流过导体棒ab电流I和导体棒ab所受水平外力F随时间t改变图象是()跟踪训练222/6423/64解析：由楞次定律可判定回路中电流方向一直为b→a，由法拉第电磁感应定律可判定回路中电流大小恒定，故A、B两项错误；由F安＝BIL可得F安随B改变而改变，在0～t0时间内，F安方向水平向右，故外力F与F安等值反向，方向水平向左为负值；在t0～t1时间内，F安方向改变，故外力F方向也改变为正值，总而言之，D项正确．答案：D24/64类型二图象描绘问题类型由题目给出电磁感应现象画出所求物理量图象解题关键由题目给出电磁感应过程结合所学物理规律求出所求物理量函数关系式，然后在坐标系中做出相对应图象25/64 (年安徽卷)以下列图1所表示，匀强磁场磁感应强度B为0.5T，其方向垂直于倾角θ为30°斜面向上．绝缘斜面上固定有“∧”形状光滑金属导轨MPN(电阻忽略不计)，MP和NP长度均为2.5m，MN连线水平，长为3m．以MN中点O为原点，OP为x轴建立一维坐标系Ox.一根粗细均匀金属杆CD，长度d为3m、质量m为1kg、电阻R为0.3Ω，在拉力F作用下，从MN处以恒定速度v＝1m/s在导轨上沿x轴正向运动(金属杆与导轨接触良好)．g取10m/s2.例326/64(1)求金属杆CD运动过程中产生感应电动势E及运动到x＝0.8m处电势差UCD；(2)推导金属杆CD从MN处运动到P点过程中拉力F与位置坐标x关系式，并在上图2中画出F­x关系图象；(3)求金属杆CD从MN处运动到P点全过程产生焦耳热．27/6428/6429/6430/64 如图所表示，一宽为l＝40cm匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里．一个边长为a＝20cm正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界恒定速度v＝20cm/s经过该磁场区域，在运动过程中，线框有一条边一直与磁场区域边界平行．取它刚进入磁场时刻t＝0，试画出线框中感应电流随时间改变规律．跟踪训练331/64答案：32/641．两种状态及处理方法重难点3电磁感应中动力学问题

状态特征处理方法平衡态加速度为零依据平衡条件列式分析非平衡态加速度不为零依据牛顿第二定律进行动态分析或结合功效关系进行分析33/642.电学对象与力学对象转换及关系34/64 如图所表示，在匀强磁场中有一足够长光滑平行金属导轨，与水平面间夹角θ＝30°，间距L＝0.5m，上端接有阻值R＝0.3Ω电阻，匀强磁场磁感应强度大小B＝0.4T，磁场方向垂直导轨平面向上．一质量m＝0.2kg，电阻r＝0.1Ω导体棒MN在平行于导轨外力F作用下，由静止开始向上做匀加速运动，运动过程中导体棒一直与导轨垂直，且接触良好，当棒位移d＝9m时电阻R上消耗功率P＝2.7W．其它电阻不计，g取10m/s2.求：(1)此时经过电阻R上电流；(2)这一过程经过电阻R上电荷量q；(3)此时作用于导体棒上外力F大小．例435/6436/64【答案】

(1)3A

(2)4.5C

(2)2N37/64用“四步法”分析电磁感应中动力学问题处理电磁感应中动力学问题普通思绪是“先电后力”，详细思绪以下：提分秘笈38/64 (届昆山月考)两根足够长光滑平行直导轨MN、PQ与水平面成θ角放置，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R电阻．一根质量为m、阻值为R均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于磁感应强度为B匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上，导轨和金属杆接触良好，导轨电阻不计．现让ab杆由静止开始沿导轨下滑．(1)求ab杆下滑最大速度vm；(2)ab杆由静止释放至到达最大速度过程中，电阻R产生焦耳热为Q，求该过程中ab杆下滑距离x及经过电阻R电量q.跟踪训练439/6440/6441/641．电磁感应现象中能量转化重难点4电磁感应现象中能量问题

42/643．处理电磁感应现象中能量问题普通步骤(1)在电磁感应中，切割磁感线导体或磁通量发生改变回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源．(2)分析清楚有哪些力做功，就能够知道有哪些形式能量发生了转化．(3)依据能量守恒列方程求解．43/64 如图甲所表示，有一倾斜放置、电阻不计且足够长光滑平行金属导轨MN、EF，导轨平面与水平面夹角为α＝37°，两平行导轨相距L＝1m，上端连接一阻值为R＝3.0Ω电阻．一质量为m＝0.4kg、电阻r＝1.0Ω匀质导体棒ab放在导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触．整个装置放在一磁感应强度方向垂直导轨面向上匀强磁场中，重力加速度g取10m/s2.例544/64(1)当在导体棒中通以方向由a到b、大小为I＝1A电流时，为使导体棒在导轨上保持静止，需在导体棒中点施加一沿导轨平面向上拉力F，F随时间t改变关系如图乙所表示．试计算当t＝2s时，导体棒所处磁场磁感应强度B大小；(2)6s后撤去拉力F和导体棒中电流I，导体棒将由静止开始下滑，当电阻R两端电压刚好稳定时，测得此时导体棒沿导轨下滑了x＝2m，试计算在该过程中电阻R上产生热量Q.45/64【解析】本题主要考查了安培力、电磁感应基本规律以及能量守恒定律，意在考查考生分析综合能力和应用数学知识处理问题能力．(1)依据左手定则判断出导体棒ab所受安培力沿导轨平面向上，设此时磁场磁感应强度大小为B1，则由力平衡条件可得F＋B1IL＝mgsinα由题图乙能够得出，当t＝2s时，F＝1.4N代入数据可得B1＝1.0T.46/6447/64【答案】(1)1.0T(2)2.736J48/64电磁感应现象中电能求解方法1．若回路中电流恒定，能够利用电路结构及W＝UIt或Q＝I2Rt直接进行计算．2．若电流改变，则①利用安培力做功求解：电磁感应中产生电能等于克服安培力所做功；②利用能量守恒求解：若只有电能与机械能转化，则机械能降低许等于产生电能．提分秘笈49/64 (年天津卷)如右图所表示，“凸”字形硬质金属线框质量为m，相邻各边相互垂直，且处于同一竖直平面内，ab边长为l，cd边长为2l，ab与cd平行，间距为2l.匀强磁场区域上下边界均水平，磁场方向垂直于线框所在平面．开始时，cd边到磁场上边界距离为2l，线框由静止释放，从cd边进入磁场直到ef、pq边进入磁场前，线框做匀速运动，在ef、pq边离开磁场后，ab边离开磁场之前，线框又做匀速运动．线框完全穿过磁场过程中产生热量为Q.线框在下落过程中一直处于原竖直平面内，且ab、cd边保持水平，重力加速度为g.求：跟踪训练5(1)线框ab边将离开磁场时做匀速运动速度大小是cd边刚进入磁场时几倍；(2)磁场上下边界间距离H.50/6451/6452/64抓易错点亲身体会击破微弱步骤353/64 (多项选择)如图所表示，在方向竖直向下、磁感应强度为B匀强磁场中，沿水平面固定一个V字型金属框架CAD，已知∠A＝θ，导体棒EF在框架上从A点开始在外力作用下，沿垂直EF方向以速度v匀速向右平移，使导体棒和框架一直组成等腰三角形回路．已知框架和导体棒材料和横截面积均相同，其单位长度电阻均为R，框架和导体棒均足够长，导体棒运动中一直与磁场方向垂直，且与框架接触良好，关于回路中电流I和消耗电功率P随时间t改变关系，以下四个图象中可能正确是()例1易错点1电磁感应电路中，切割导体棒长度逐步增大，误认为感应电流逐步增大

54/6455/64【答案】AD【错后感悟】导体棒向右运动，切割磁感线导体棒长度逐步增大，误认为感应电流越来越大，造成错选B项．实际上，导体棒向右运动过程中，电路中阻值也将增大，造成错选原因是忽略了阻值改变.56/64如图所表示是磁动力电梯示意图，即在竖直平面内有两根很长平行竖直轨道，轨道间有垂直轨道平面交替排列匀强磁场B1和B2，B1＝B2＝1.0T，B1和B2方向相反，两磁场一直竖直向上做匀速运动，电梯轿厢固定在图示金属框abcd内，而且与之绝缘．已知电梯载人时总质量为4.95×103kg，所受阻力Ff＝500N，金属框垂直轨道边长ab＝2.0m，两磁场宽度均与金属框边长ad相同，金属框整个回路电阻R＝8.0×10－4Ω，g取10m/s2.已知电梯正以v1＝10m/s速度匀速上升，求：例2易错点2不能准确地求解双杆切割磁感线时电动势

57/64(1)金属框中感应电流大小及图示时刻感应电流方向；(2)磁场向上运动速度v0大小；