高考物理 增分策略四 2 电路和电磁感应课件.ppt

增分策略 2016年高考物理 四 电路和电磁感应 2 电磁感应规律及其应用 1 如图 一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动 现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场 圆盘开始减速 在圆盘减速过程中 以下说法正确的是 a 处于磁场中的圆盘部分 靠近圆心处电势高b 所加磁场越强越易使圆盘停止转动c 若所加磁场反向 圆盘将加速转动d 若所加磁场穿过整个圆盘 圆盘将匀速转动 解析 把金属圆盘看成由无数条沿半径的金属棒构成 由右手定则 圆盘转动过程中 靠近圆心处电势高 a正确 由公式e blv可知 所加磁场越强 则感应电动势越大 感应电流越大 产生的电功率越大 消耗的机械能越快 则圆盘越容易停止转动 选项b正确 若加反向磁场 根据楞次定律可知安培力阻碍圆盘的转动 圆盘仍减速转动 选项c错误 若所加的磁场穿过整个圆盘 则圆盘中无感应电流 不消耗机械能 圆盘匀速转动 选项d正确 答案 abd 2 1824年 法国科学家阿拉果完成了著名的 圆盘实验 实验中将一铜圆盘水平放置 在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针 如图所示 实验中发现 当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时 磁针也随着一起转动起来 但略有滞后 下列说法正确的是 a 圆盘上产生了感应电动势b 圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动c 在圆盘转动的过程中 磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化d 圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流 此电流产生的磁场导致磁针转动 解析 小磁针产生的磁场 在圆盘的左半部进入 在圆盘的右半部穿出 穿过整体圆盘的磁通量没有发生变化 c错 但与磁针平行的圆盘直径切割磁感线产生感应电动势 在圆盘内部产生涡电流 此涡电流产生的磁场又要带动小磁针发生偏转 故a b对 d错 答案 ab 3 如图 直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中 磁感应强度大小为b 方向平行于ab边向上 当金属框绕ab边以角速度 逆时针转动时 a b c三点的电势分别为ua ub uc 已知bc边的长度为l 下列判断正确的是 4 如图甲 r0为定值电阻 两金属圆环固定在同一绝缘平面内 左端连接在一周期为t0的正弦交流电源上 经二极管整流后 通过r0的电流i始终向左 其大小按图乙所示规律变化 规定内圆环a端电势高于b端时 a b间的电压uab为正 下列uab t图象可能正确的是 解析 在第一个0 25t0时间内 通过大圆环的电流为顺时针逐渐增加 由楞次定律可判断内环内a端电势高于b端 因电流的变化率逐渐减小 故内环的电动势逐渐减小 同理在第0 25t0 0 5t0时间内 通过大圆环的电流为顺时针逐渐减小 由楞次定律可判断内环a端电势低于b端 因电流的变化率逐渐变大 故内环的电动势逐渐变大 c正确 答案 c 主要题型 选择题或计算题 知识热点 1 楞次定律的理解及应用 2 法拉第电磁感应定律的应用 3 法拉第电磁感应定律和楞次定律的综合应用 如电路问题 图象问题 动力学问题 能量问题等 物理方法 1 图象法 2 等效法 3 守恒法 4 模型法 命题趋势 1 预计2016年高考仍将以电磁感应的产生条件 感应电动势和感应电流的计算和图象表达为主 2 结合新技术 对科技类问题的建模 运用力学和电学知识解决电磁感应类的问题 复习时应予以高度关注 1 电磁感应的图象问题 典例1 如图 a 线圈ab cd绕在同一软铁芯上 在ab线圈中通以变化的电流 用示波器测得线圈cd间电压如图 b 所示 已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比 则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中 可能正确的是 第二步 审问题 明确目标要产生图 b 中ucd与t的关系图线 需穿过cd的磁通量分段均匀变化 需ab中电流分段均匀变化 得c项正确 1 解决电磁感应图象问题的 三点关注 1 关注初始时刻 如初始时刻感应电流是否为零 是正方向还是负方向 2 关注变化过程 看电磁感应发生的过程分为几个阶段 这几个阶段是否和图象变化相对应 3 关注大小 方向的变化趋势 看图象斜率的大小 图象的曲 直是否和物理过程对应 2 解决电磁感应图象问题的一般步骤 1 明确图象的种类 即是b t图还是 t图 或者e t图 i t图等 2 分析电磁感应的具体过程 3 用右手定则或楞次定律确定方向对应关系 4 结合法拉第电磁感应定律 欧姆定律 牛顿运动定律等规律写出函数关系式 5 根据函数关系式 进行数学分析 如分析斜率的变化 截距等 6 画图象或判断图象 1 如图乙所示的四个选项中 虚线上方空间都存在方向垂直纸面向里的匀强磁场 a b中的导线框为正方形 c d中的导线框为直角扇形 各导线框均绕垂直纸面的轴o在纸面内匀速转动 转动方向如箭头所示 转动周期均为t 从线框处于图示位置时开始计时 以在op边上从p点指向o点的方向为感应电流i的正方向 则在如图乙所示的四个情景中 产生的感应电流i随时间t的变化规律如图甲所示的是 乙 甲 答案 c 解析 线框速度v at 产生的感应电动势随时间均匀增大 感应电流均匀增大 a错误 安培力随时间均匀增大 外力f随时间变化关系是一次函数 但不是成正比 功率p ei随时间变化关系是二次函数 其图象是抛物线 所以c正确 b错误 通过导体横截面的电荷量q it 随时间变化关系是二次函数 其图象是抛物线 选项d错误 答案 c 2 电磁感应电路和动力学问题 应用动力学观点解决电磁感应现象问题的思路和方法1 思路 明确电源 画出等效电路 判断电流方向或电势高低 2 受力分析和运动过程分析 导体棒和磁场中切割磁感线运动时 动力学特征是 3 牛顿第二定律 通过分析导体棒的受力情况和运动情况 建立力和运动量之间的联系 计算稳定态的物理量或者对运动过程进行动态分析 典例2 如图所示 在水平桌面上放置两条相距为l的平行光滑导轨ab与cd 阻值为r的电阻与导轨的a c端相连 质量为m 电阻也为r的导体棒垂直于导轨放置并可沿导轨自由滑动 整个装置放于匀强磁场中 磁场的方向竖直向上 磁感应强度的大小为b 导体棒的中点系一个不可伸长的轻绳 绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后 与一个质量也为m的物块相连 绳处于拉直状态 现若从静止开始释放物块 用h表示物块下落的高度 物块不会触地 g表示重力加速度 其他电阻不计 则 1 电磁感应中的动力学问题应抓住的 两个对象 2 电磁感应中动力学问题的解题策略 此类问题中力现象和电磁现象相互联系 相互制约 解决问题前首先要建立 动 电 动 的思维顺序 可概括为 1 找准主动运动者 用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解感应电动势的大小和方向 2 根据等效电路图 求解回路中电流的大小及方向 3 分析安培力对导体棒运动速度 加速度的影响 从而推理得出对电路中的电流有什么影响 最后定性分析导体棒的最终运动情况 4 列牛顿第二定律或平衡方程求解 1 试判断金属杆ab在匀强磁场中做何种运动 请写出推理过程 2 求电阻r的阻值 3 求金属杆ab自静止开始下滑通过位移x 1m所需的时间t 3 电磁感应中的能量问题 1 解决电磁感应综合问题的一般思路 1 先作 源 的分析 分析电路中由电磁感应所产生的电源 求出电源参数e和r 2 再进行 路 的分析 分析电路结构 弄清串并联关系 求出相关部分的电流大小 以便安培力的求解 3 然后是 力 的分析 分析研究对象 通常是金属杆 导体 线圈等 的受力情况 尤其注意其所受的安培力 4 接着进行 运动 状态的分析 根据力和运动的关系 判断出正确的运动模型 5 最后是 能量 的分析 寻找电磁感应过程和研究对象的运动过程中其能量转化的守恒的关系 2 求解焦耳热q的几种方法 典例3 如图所示 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 2 三种求解电能的思路 1 电阻r消耗的功率 2 水平外力的大小 1 该圈肌肉组织的电阻r 2 该圈肌肉组织中的感应电动势e 3 0 3s内该圈肌肉组织中产生的热量q 电磁感应与电路的综合应用 易误警示 电磁感应与电路综合问题 通常的情境是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路产生感应电动势 该导体或回路就相当于电源 本题型往往涉及楞次定律 法拉第电磁感应定律 右手定则 闭合电路或部分电路的欧姆定律 串并联知识 电功率的计算公式等 电路的分析计算是考查的重点 本题型内容的知识综合性较强 涉及物理的主干知识多 是近几年高考命题的热点之一 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