高考物理二轮复习 专题整合高频突破 专题十一 电磁感应及综合应用课件.ppt

专题十一电磁感应及综合应用 2 知识脉络梳理 3 规律方法导引 4 命题一 命题二 命题三 电磁感应中的图象问题常以选择题的形式考查物理量的定量关系 例1如图所示 等腰直角三角形区域efg内有垂直纸面向里的磁感应强度为b的匀强磁场 直角边cf长度为2l 现有一电阻为r的闭合直角梯形导线框abcd以速度v水平向右匀速通过磁场 t 0时刻恰好位于图示位置 即bc与ef在一条直线上 且c与e重合 规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正 则感应电流i与时间t的关系图线正确的是 答案 解析 5 思维导引 命题一 命题二 命题三 6 规律方法电磁感应图象问题的求解方法 1 图象选择问题 求解物理图象的选择题可用 排除法 即排除与题目要求相违背的图象 留下正确图象 也可用 对照法 即按照要求画出正确的草图 再与选项对照 解决此类问题关键是把握图象特点 分析相关物理量的函数关系 分析物理过程的变化或物理状态的变化 2 图象分析问题 定性分析物理图象 要明确图象中的横轴与纵轴所代表的物理量 弄清图象的物理意义 借助有关的物理概念 公式 不变量和定律作出相应判断 在进行有关物理图象的定量计算时 要弄清图象所揭示的物理规律及物理量间的函数关系 善于挖掘图象中的隐含条件 明确有关图象所包围的面积 斜率 以及图象的横轴 纵轴的截距所表示的物理意义 命题一 命题二 命题三 7 拓展训练1 2015 河北唐山摸底 矩形导线框abcd固定在变化的磁场中 产生了如图所示的电流 电流方向abcda为正方向 若规定垂直纸面向里的方向为磁场正方向 能够产生如图所示电流的磁场为 答案 解析 命题一 命题二 命题三 8 拓展训练2如图所示 eof和e o f 为空间一匀强磁场的边界 其中eo e o fo f o 且eo of oo 为 eof的平分线 oo 间的距离为l 磁场方向垂直于纸面向里 一边长为l的正方形导线框沿o o方向匀速通过磁场 t 0时刻恰好位于图示位置 规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正 则感应电流i与时间t的关系图线可能正确的是 答案 解析 命题一 命题二 命题三 9 电磁感应中的动力学问题考查与牛顿第二定律 运动学知识结合的动态分析问题以及电磁感应中的纯力学问题 计算题和选择题都有可能出现 例2如图甲所示 一个质量m 0 1kg的正方形金属框总电阻r 0 5 金属框放在表面绝缘的斜面aa b b的顶端 金属框上边与aa 重合 自静止开始沿斜面下滑 下滑过程中穿过一段边界与斜面底边bb 平行 宽度为d的匀强磁场后滑至斜面底端 金属框下边与bb 重合 设金属框在下滑过程中的速度为v 与此对应的位移为x 那么v2 x图象如图乙所示 已知匀强磁场方向垂直斜面向上 金属框与斜面间的动摩擦因数 0 5 斜面倾角 53 g取10m s2 sin53 0 8 cos53 0 6 求 命题一 命题二 命题三 10 1 金属框下滑加速度a和进入磁场的速度v1 2 金属框经过磁场时受到的安培力f安大小 3 匀强磁场的磁感应强度大小b 命题一 命题二 命题三 答案 解析 11 思维导引 命题一 命题二 命题三 12 规律方法电磁感应与动力学综合题的解题策略 1 分析 源 找准主动运动者 用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解电动势的大小和方向 2 分析 路 画出等效电路图 求解回路中的电流的大小及方向 3 分析 力 分析安培力对导体棒运动速度 加速度的影响 从而推得对电流有什么影响 最后确定导体棒的最终运动情况 4 列 方程 列出牛顿第二定律或平衡方程求解 命题一 命题二 命题三 13 规律方法电磁感应与动力学综合题的解题策略 1 分析 源 找准主动运动者 用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解电动势的大小和方向 2 分析 路 画出等效电路图 求解回路中的电流的大小及方向 3 分析 力 分析安培力对导体棒运动速度 加速度的影响 从而推得对电流有什么影响 最后确定导体棒的最终运动情况 4 列 方程 列出牛顿第二定律或平衡方程求解 命题一 命题二 命题三 14 命题一 命题二 命题三 答案 解析 15 拓展训练4 2015 天津理综 如图所示 凸 字形硬质金属线框质量为m 相邻各边互相垂直 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 匀强磁场区域的上下边界均水平 磁场方向垂直于线框所在平面 开始时 cd边到磁场上边界的距离为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的热量为q 线框在下落过程中始终处于原竖直平面内 且ab cd边保持水平 重力加速度为g 求 1 线框ab边将离开磁场时做匀速运动的速度大小是cd边刚进入磁场时的几倍 2 磁场上下边界间的距离h 命题一 命题二 命题三 答案 解析 16 命题一 命题二 命题三 电磁感应中的能量问题经常和闭合电路欧姆定律一起出题 考查电路中的能量转换 计算题和选择题都可能出现 17 例3如图所示 平行金属导轨与水平面间夹角均为37 导轨间距为1m 电阻不计 导轨足够长 两根金属棒ab和a b 的质量都是0 2kg 电阻都是1 与导轨垂直放置且接触良好 金属棒和导轨之间的动摩擦因数为0 25 两个导轨平面处均存在着垂直轨道平面向上的匀强磁场 图中未画出 磁感应强度b的大小相同 让a b 固定不动 将金属棒ab由静止释放 当ab下滑速度达到稳定时 整个回路消耗的电功率为8w 求 1 ab下滑的最大加速度 2 ab下落了30m高度时 其下滑速度已经达到稳定 则此过程中回路电流的发热量q为多大 3 如果将ab与a b 同时由静止释放 当ab下落了30m高度时 其下滑速度也已经达到稳定 则此过程中回路电流的发热量q 为多大 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 命题一 命题二 命题三 18 命题一 命题二 命题三 19 命题一 命题二 命题三 20 思维导引 命题一 命题二 命题三 21 规律方法对于电磁感应问题中焦耳热的计算 主要从以下三个角度入手 1 感应电路为纯电阻电路时 产生的焦耳热等于克服安培力做的功 即q w安 2 感应电路中电阻产生的焦耳热等于电流通过电阻做的功 即q i2rt 3 感应电路中产生的焦耳热可通过能量守恒定律列方程求解 4 要特别注意回路中某个元件的焦耳热和回路总焦耳热之间的关系 不能混淆 命题一 命题二 命题三 22 命题一 命题二 命题三 23 命题一 命题二 命题三 答案 解析 24 1 将一段导线绕成图甲所示的闭合电路 并固定在水平面 纸面 内 回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场 中 回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场 以向里为磁场 的正方向 其磁感应强度b随时间t变化的图象如图乙所示 用f表示ab边受到的安培力 以水平向左为f的正方向 能正确反映f随时间t变化的图象是 1 2 3 4 答案 解析 25 2 多选 2015 浙江温州联考 匀强磁场方向垂直纸面 规定向里的方向为正 磁感应强度b随时间t变化规律如图甲所示 在磁场中有一细金属圆环 圆环平面位于纸面内 如图乙所示 令i1 i2 i3分别表示oa ab bc段的感应电流 f1 f2 f3分别表示很小一段金属环对应i1 i2 i3时受到的安培力 则 a i1沿逆时针方向 i2沿顺时针方向b i2沿顺时针方向 i3沿顺时针方向c f1方向指向圆心 f2方向指向圆心d f2方向背离圆心向外 f3方向指向圆心 答案 解析 1 2 3 4 26 3 2015 安徽合肥质检 如图所示 区域是宽度l均为0 5m的匀强磁场 磁感应强度大小均为b 1t 方向相反 一边长l 0 5m 质量m 0 1kg 电阻r 0 5 的正方形金属线框abcd的ab边紧靠磁场边缘 在外力f的作用下向右匀速运动穿过磁场区域 速度v0 10m s 在线框穿过磁场区的过程中 外力f所做的功为 a 5jb 7 5jc 10jd 15j 1 2 3 4 答案 解析 27 4 如图所示 竖直平面内有一宽l 1m 足够长的光滑矩形金属导轨 电阻不计 在导轨的上 下边分别接有电阻r1 3 和r2 6 在mn上方及cd下方有垂直纸面向里的匀强磁场 和 磁感应强度大小均为b 1t 现有质量m 0 2kg 电阻r 1 的导体棒ab 在金属导轨上从mn上方某处由静止下落 下落过程中导体棒始终保持水平 与金属导轨接触良好 当导体棒ab下落到快要接近mn时的速度大小为v1 3m s 不计空气阻力 g取10m s2 1 2 3 4 1 求导体棒ab快要接近mn时的加速度大小 2 若导体棒ab进入磁场 后 棒中的电流大小始终保持不变 求磁场 和 之间的距离h 3 若将磁场 的cd边界略微下移 使导体棒ab刚进入磁场 时速度大小变为v2 9m s 要使棒在外力f作用下做a 3m s2的匀加速直线运动 求所加外力f随时间t变化的关系式 28 1 2 3 4 29 1 2 3 4 30 1 2 3 4 31 电磁感应中的电路 能量问题 典例示范 如图甲所示 俯视图 相距为2l的光滑平行金属导轨水平放置 导轨一部分处在以oo 为右边界的匀强磁场中 匀强磁场的磁感应强度大小为b 方向垂直导轨平面向下 导轨右侧接有定值电阻r 导轨电阻忽略不计 在距边界oo 为l处垂直导轨放置一质量为m 电阻不计的金属杆ab 1 若金属杆ab固定在导轨上的初始位置 磁场的磁感应强度在时间t内由b均匀减小到零 求此过程中电阻r上产生的焦耳热q1 2 若磁场的磁感应强度不变 金属杆ab在恒力作用下在初始位置