高中物理 模块高考热点透视课件 教科版选修32.ppt

模块高考热点透视 由 考情透析 可以看出 楞次定律和右手定则的考查是近三年高考命题的热点之一 全国和许多省份都有对该知识点的考查 题型以选择题为主 该知识点的方法技巧 楞次定律和右手定则的应用 1 判断感应电流的方向要按步骤 依据楞次定律仔细分析 2 阻碍思想的运用 增反减同 来拒去留 面积变化阻碍磁通量变化 3 右手定则在部分导体切割磁感线时的运用 2012 北京高考 物理课上 老师做了一个奇妙的 跳环实验 如图1 她把一个带铁芯的线圈l 开关s和电源用导线连接起来后 将一金属套环置于线圈l上 且使铁芯穿过套环 闭合开关s的瞬间 套环立刻跳起 图1 某同学另找来器材再探究此实验 他连接好电路 经重复实验 线圈上的套环均未动 对比老师演示的实验 下列四个选项中 导致套环未动的原因可能是 a 线圈接在了直流电源上b 电源电压过高c 所选线圈的匝数过多d 所用套环的材料与老师的不同 思路点拔 解答本题时可按以下思路分析 解析 金属套环跳起的原因是开关s闭合时 套环上产生感应电流与通电螺线管上的电流相互作用而引起的 线圈接在直流电源上 s闭合时 金属套环也会跳起 电压越高 线圈匝数越多 s闭合时 金属套环跳起越剧烈 若套环是非导体材料 则套环不会跳起 故选项a b c错误 选项d正确 答案 d 1 高级轿车都安装了防抱死系统 abs系统 其作用是紧急刹车时车轮处在一种将要停止滚动又仍在滚动的临界状态 但刹车距离 以相同速度开始刹车到完全停下来行驶的距离 却比车轮抱死更小 如图2所示是这种防抱死装置的示意简图 铁齿轮p与车轮同步转动 右端有一个线圈的磁铁q m是一个电流检测器 刹车时 磁铁与齿轮相互靠近而产生感应电流 这个电流经放大后控制制动器 由于a齿轮在经过磁铁的过程中被磁化 引起m中产生感应电流 其方向 a 一直向左b 一直向右c 先向右后向左d 先向左后向右 解析 当a齿轮在经过磁铁时被磁化 引起线圈内磁通量增加 当齿轮远离时 线圈内磁通量又减少 由楞次定律和安培定则可知选项d正确 答案 d 图2 2 如图3所示 一根条形磁铁自左向右地穿过一个闭合线圈 线圈中产生感应电流的情况是 图3 a 始终有感应电流 电流自a向b流过电流表gb 始终有感应电流 电流自b向a流过电流表gc 先有自a向b流过电流表的电流 后有自b向a流过电流表的电流d 先有自b向a流过电流表的电流 后有自a向b流过电流表的电流 解析 磁铁刚开始穿过线圈时 线圈中的磁通量增大 磁铁穿过线圈时 线圈中的磁通量减小 由楞次定律判知c项正确 答案 c 由 考情透析 可以看出 电磁感应的综合问题是近三年考查频率特别高的内容 全国许多省份都有对该知识点的考查 题型有计算题和选择题 该知识点的方法技巧 电磁感应电路 力学 能量综合问题 1 电磁感应中的电路问题在电磁感应中 切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势 该导体或回路相当于电源 将它们接上电容器 便可使电容器充电 将它们接上电阻等用电器 便可对用电器供电 在回路中形成电流 因此 电磁感应问题往往与电路问题联系在一起 解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法是 1 用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和感应电流的方向 2 画出等效电路 3 运用闭合电路欧姆定律 串 并联电路性质 电功率等公式联立求解 2 电磁感应中的力学问题 1 电磁感应中通过导体的感应电流 在磁场中将受到安培力的作用 电磁感应问题往往和力学问题联系在一起 解决这类问题的基本方法是 用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向 求回路中电流 分析导体受力情况 包含安培力 用左手定则确定其方向 列出动力学方程或平衡方程并求解 2 电磁感应中力学问题 常常以导体棒在滑轨上运动的形式出现 要抓住受力情况 运动情况的动态分析 导体受力运动产生感应电动势 感应电流 通电导体受安培力 合外力变化 加速度变化 速度变化 周而复始地循环 循环结束时 加速度等于零 导体达到稳定运动状态 抓住a 0时 速度v达到最大值的特点 3 电磁感应中的能量转化问题 1 导体切割磁感线或磁通量发生变化在回路中产生感应电流 机械能或其他形式能量便转化为电能 具有感应电流的导体在磁场中受安培力作用或通过电阻发热 又可使电能转化为机械能或电阻的内能 因此 电磁感应过程总是伴随着能量转化 中学阶段用能量转化观点研究电磁感应问题常是导体的稳定运动 匀速直线运动或匀变速运动 能量转化过程常常是机械能转化为电阻的内能 解决这类问题的基本方法是 用法拉第电磁感应定律或导体切割磁感线公式确定感应电动势的大小 用楞次定律或右手定则判断感应电动势的方向 画出等效电路 求解电路中各相关参量 分析电路中能量转化关系 研究导体机械能的转化 利用能量转化和守恒关系 列出机械功率变化与电路中电功率变化的守恒关系式 2 电磁感应中能量转化类型 机械能 电能 机械能 内能 化学能 电能 机械能 内能 非电能 电能 内能 2012 天津高考 如图4所示 一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内 导轨间距l 0 5m 左端接有阻值r 0 3 的电阻 一质量m 0 1kg 电阻r 0 1 的金属棒mn放置在导轨上 整个装置置于竖直向上的匀强磁场中 磁场的磁感应强度b 0 4t 棒在水平向右的外力作用下 由静止开始以a 2m s2的加速度做匀加速运动 当棒的位移x 9m时撤去外力 棒继续运动一段距离后停下来 已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比q1 q2 2 1 导轨足够长且电阻不计 棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触 求 1 棒在匀加速运动过程中 通过电阻r的电荷量q 2 撤去外力后回路中产生的焦耳热q2 3 外力做的功wf 图4 思路点拨 解答本题时要注意以下几点 1 线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动时 感应电动势的瞬时值表达式与开始计时的时刻有关 2 线圈的总电动势等于每段导线切割磁感线产生的感应电动势的和 且回路符合欧姆定律 3 计算焦耳热时要用到电流的有效值 2 设撤去外力时棒的速度为v 对棒的匀加速运动过程 由运动学公式得v2 2ax 设棒在撤去外力后的运动过程中安培力所做的功为w 由动能定理得撤去外力后回路中产生的焦耳热q2 w 联立 式 代入数据得q2 1 8j 3 由题意知 撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比q1 q2 2 1 可得q1 3 6j 在棒运动的整个过程中 由功能关系可知wf q1 q2 由 式得wf 5 4j 答案 1 4 5c 2 1 8j 3 5 4j 3 如图5所示 两足够长平行光滑的金属导轨mn pq相距为l 导轨平面与水平面夹角 30 导轨上端跨接一定值电阻r 导轨电阻不计 整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中 长为l的金属棒cd垂直于mn pq放置在导轨上 且与导轨保持良好接触 金属棒的质量为m 电阻为r 重力加速度为g 现将金属棒由静止释放 当金属棒沿导轨下滑距离为s时 速度达到最大值vm 求 1 金属棒开始运动时的加速度大小 2 匀强磁场的磁感应强度大小 3 金属棒沿导轨下滑距离为s的过程中 电阻r上产生的电热 图5 4 磁流体动力发电机的原理图如图6所示 一个水平放置的上下前后均封闭的横截面为矩形的塑料管 宽度为l 高度为h 管内充满电阻率为 的某种导电流体 如电解质 矩形塑料管的两端接有涡轮机 由涡轮机提供动力使流体通过管道时具有恒定的水平向右的流速v0 管道的前后两个侧面上各有长为d的相互平行且正对的铜板m和n 实际上流体的运动非常复杂 为简化起见作如下假设 在垂直于流动方向的横截面上各处流体的速度相同 流体不可压缩 图6 1 若在两个铜板m n之间的区域内加有方向竖直向上 磁感应强度为b的匀强磁场 则当流体以稳定的速度v0流过时 两铜板m n之间将产生电势差 求此电势差的大小 并判断m n两板中哪个板的电势较高 2 用电阻不计的导线将铜板m n外侧相连接 由于此时磁场对流体有阻力的作用 使流体的稳定速度变为v v v0 求磁场对流体的作用力 解析 1 由法拉第电磁感应定律得两铜板间的电势差e blv0由左手定则可判断出m板的电势高 由 考情透析 可以看出 交变电流的产生 图像 表达式和有效值是近三年高考命题热点 并且全国和许多省份都有对该知识点的考查 该知识点应用的方法技巧 1 关于交流电的产生和瞬时值表达式问题 主要理解中性面 最大值 周期和频率等 2 交于交流电图像的应用 要会通过图像获得最大值 周期 初始时刻情况等 交变电流的产生及描述 3 关于交流电的有效值要理解其物理意义 计算方法以及在交流电路中的应用等 2012 安徽高考 图7 a 是交流发电机模型示意图 在磁感应强度为b的匀强磁场中 有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴oo 转动 由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕oo 转动的金属圆环相连接 金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触 这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻r形成闭合电路 图7 b 是线圈的主视图 导线ab和cd分别用它们的横截面来表示 已知ab长度为l1 bc长度为l2 线圈以恒定角速度 逆时针转动 只考虑单匝线圈 a b c 图7 1 线圈平面处于中性面位置时开始计时 试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式 2 线圈平面处于与中性面成 0夹角位置时开始计时 如图7 c 所示 试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式 3 若线圈电阻为r 求线圈每转动一周电阻r上产生的焦耳热 其他电阻均不计 思路点拨 解答本题时要注意以下几点 1 线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动时 感应电动势的瞬时值表达式与开始计时的时刻有关 2 线圈的总电动势等于每段导线切割磁感线产生的感应电动势的和 且回路符合欧姆定律 3 计算焦耳热时要用到电流的有效值 所以 整个线圈中的感应电动势e1 2bl1vsin t bl1l2 sin t 2 当t 0时 线圈平面与中性面的夹角为 0 则某时刻t时 线圈平面与中性面的夹角为 t 0 故此时感应电动势的瞬时值e2 2bl1vsin t 0 bl1l2 sin t 0 5 如图8甲所示 一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中 并绕过ab cd中点的轴oo 以角速度 逆时针匀速转动 若以线圈平面与磁场夹角 45 时 如图8乙 为计时起点 并规定当电流自a流向b时电流方程为正 则下列四幅图中正确的是 图8 解析 由楞次定律可知初始时刻线圈中交变电流的方程为adcba 是负值 电流的瞬时值表达式为i imcos t 4 由此可知选项d正确 答案 d 6 如图9所示 一个小型旋转电枢式交流发电机 其矩形线圈的长度为a 宽度为b 共有n匝 总电阻为r 与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为r的定值电阻 线圈以角速度 在磁感应强度为b的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴oo 匀速转动 沿转轴oo 方向看去 线圈转动沿逆时针方向 t 0时刻线圈平面与磁感线垂直 图9 1 表示出线圈经过图示位置时 通过电阻r的感应电流的方向 2 写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式 3 求线圈从t 0位置开始到转过90 的过程中的平均电动势 4 求线圈从t 0位置开始到转过60 时的瞬时电流 解析 1 根据右手定则或楞次定律判断可知 线圈中电流方向是badcb 故流过r的电流是自下而上 2 从中性面开始计时 感应电动势随时间按正弦规律变化 且最大感应电动势em nbab 所以感应电动势的瞬时值表达式为e nbab sin t 由前面 考情透析 可以看出变压器和交变电流电路问题是近三年命题频率很高的热点 并且全国和许多省份对该考点都进行了考查 题型一般为选择题 该知识点的应用方法技巧 1 针对变压器原理的问题 要理解变压器的电压关系 电流关系 功率关系 2 针对变压器和交流电路的动态分析问题 可以通过电路状态的变化 负载电阻的变化 变压器原 副线圈匝数的变化等分析交流电路中电压 电流 功率的变化 变压器和交变电流电路问题 3 远距离输电的求解思路 1 无论是要减小电压损失 还是要减小功率损失 都要求减小输电线路中的电阻大小 提高输送电压 2 远距离输电的解题模式大致有三种 已知输送电路的功率损失向电厂和用户方向求解 已知电厂方面信息 沿能量流向求解 已知用户方面信息 逆能量流向求解 2012 山东高考 图10 甲 是某燃气炉点火装置的原理图 转换器将直流电压转换为图10 乙 所示的正弦交变电压 并加在一理想变压器的原线圈上 变压器原 副线圈的匝数分别为n1 n2 v为交流电压表 当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000v时 就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体 以下判断正确的是 图10 思路点拨 解答本题应把握以下三点 1 理解正弦交变电流u t图像的物理含义 2 知道电压表的示数是电压的有效值 3 利用变压器电压与线圈匝数的关系求点火条件 答案 bc 7 如图11 甲 所示 理想变压器原 副线圈的匝数比为10 1 b是原线圈的中心抽头 图中电表均为理想的交流电表 定值电阻r 10 其余电阻均不计 从某时刻开始在原线圈c d两端加上如图11 乙 所示的交变电压 则下列说法中正确的是 甲 乙 图11 a 当单刀双掷开关与a