【金牌学案 风向标】高考物理大二轮总复习 第一部分 专题四 第1讲 电磁感应问题的综合分析课件.ppt

专题四电磁感应与电路 第1讲 电磁感应问题的综合分析 1 2011年广东卷 将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中 线圈平面与磁场方向垂直 关于线圈中产生的感应 电动势和感应电流 下列表述正确的是 c a 感应电动势的大小与线圈的匝数无关b 穿过线圈的磁通量越大 感应电动势越大c 穿过线圈的磁通量变化越快 感应电动势越大d 感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同 2 双选 2011年山东卷 如图4 1 1所示 两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计 两质量 长度均相同的导体棒c d 置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处 磁场宽为3h 方向与导轨平面垂直 先由静止释放c c刚进入磁场即匀速运动 此时再由静止释放d 两导体棒与导轨始终保持良好接触 用ac表示c的加速度 ekd表示d的动能 xc xd分别表示c d相对释放点的位移 则以 下四个图象中正确的是 图4 1 1 答案 bd 3 2010年广东卷 如图4 1 2所示 平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域 细金属棒pq沿导轨从mn处匀速运动到m n 的过程中 棒上感应电动势e随时间t变化的 图示 可能正确的是 图4 1 2 解析 导线做匀速直线运动切割磁感线时 e blv 是 常数 开始没有切割 就没有电动势 最后一段也没有切割 答案 a 4 2009年广东卷 如图4 1 3甲所示 一个电阻值为r 匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2r的电阻r1连接成闭合回路 线圈的半径为r1 在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场 磁感应强度b随时间t变化的关系图线如图乙所示 图线与横 纵轴的截距分别为t0和b0 导线的电阻不计 求0 t1时间内 图4 1 3 1 通过电阻r1上的电流大小和方向 2 通过电阻r1上的电量q及电阻r1上产生的热量 从近三年广东高考来看 电磁感应不是出现在选择题就是出现在计算题 为高考必考内容 而近两年只在选择题出现 所以明年在计算题出现可能性更大 我们要做好这方面准备 1 如果在选择题出现 主要考查楞次定律运用 判断感应 电流的大小和方向变化情况 以图象题为主 2 如果在计算题出现 主要考查两种感应电动势 感生电动势和动生电动势 涉及内容可以包括运动规律 牛顿三大定律 动量守恒定律 动能定理 机械能 能量守恒定律 圆周运动 闭合电路欧姆定律 安培力 交变电流等等 电磁感应的图象问题 例1 2011年武汉调研 如图4 1 4所示 等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场 它的底边在x轴上且长为2l 高为l 纸面内一边长为l的正方形导框沿x轴正方向做匀速直线运动穿过磁场区域 在t 0时刻恰好位于图中所示的位置 以顺时针方向为导线框中电流的正方向 在下面四幅图中能够正确表示电流 位移 i x 关系的是 图4 1 4 答案 a 1 根据 左力右电 对感应电流方向进行 判定 电流周围磁场分析都用右手 2 找准题目中规定的正方向 先判断方向 3 再根据切割长度 速度或磁通量的变化率来分析感应 电流大小的变化 1 2011年佛山二模 如图4 1 5所示 一边长为l的正方形导线框 匀速穿过宽2l的匀强磁场区域 取它刚进入磁场的时刻为t 0 则下列四个图象中 能正确反映线框感应电流i随时间t变化规律的是 规定线框中电流沿逆时 针方向为正 图4 1 5 解析 进如磁场时由右手定则知电流为逆时针方向 与规定方向相同 完全进入后 无磁通量的变化 故无感应电流 离开时 左边为切割边 由右手定则知电流为顺时针方向 故答案为c 答案 c 与感生电动势相关的电流 焦耳热等问题 例2 2011年浙江卷 如图4 1 6甲所示 在水平面上固定有长为l 2m 宽为d 1m的金属 u 型导轨 在 u 型导轨右侧l 0 5m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场 且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示 在t 0时刻 质量为m 0 1kg的导体棒以v0 1m s的初速度从导轨的左端开始向右运动 导体棒与导轨之间的动摩擦因数为 0 1 导轨与导体棒单位长度的电阻均为 0 1 m 不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响 取g 10m s2 1 通过计算分析4s内导体棒的运动情况 2 计算4s内回路中电流的大小 并判断电流方向 3 计算4s内回路产生的焦耳热 图4 1 6 答题规范 解 1 导体棒先在无磁场区域做匀减速运动 有 1 产生感应电动势的导体相当于一个电 源 感应电动势等效于电源电动势 产生感应电动势的导体的电阻等效于电源的内阻 2 电源内部电流的方向是从负极流向正极 即从低电势 流向高电势 3 产生感应电动势的导体跟用电器连接 可以对用电器 供电 由闭合电路欧姆定律求解各种问题 4 解决电磁感应中的电路问题 必须按题意画出等效电路 其余问题为电路分析和闭合电路欧姆定律的应用 2 截面积s 0 2m2 匝数n 100匝的线圈a 处在如图4 1 7甲所示的磁场中 磁感应强度b随时间按图乙所示规律变化 方向垂直线圈平面 规定向外为正方向 电路中r1 4 r2 6 c 30 f 线圈电阻不计 图4 1 7 1 闭合s稳定后 求通过r2的电流 2 闭合s一段时间后再断开 则断开后通过r2的电荷量是多少 与动生电动势相关的电流 焦耳热等问题 例3 2011年广雅中学模拟 两根相距为l的足够长的平行金属直角导轨mnp与m n p 如图4 1 8所示那样放置 mn与m n 在同一水平面内 np与n p 沿竖直方向 水平金属细杆ab cd分别与导轨垂直接触形成闭合回路 cd杆质量为m 与导轨之间的动摩擦因数为 导轨电阻不计 回路总电阻为r 整个装置处于磁感应强度大小为b 方向竖直向下的匀强磁场中 当ab杆在平行于水平导轨的拉力作用下以某一速度沿导轨匀速向左运动时 cd杆恰好竖直向下匀速运动 重力加速度为g 求 1 通过cd杆的电流大小和方向 2 ab杆向左匀速运动的速度v多大 图4 1 8 解 1 cd杆向下匀速运动时 设cd与导轨的摩擦力为 fcd 安培力为fcb mg fcd 本类题的最大的特点是电磁学与力学知 识相结合 注意 1 受力分析 如重力 支持力 摩擦力 安培力等 找出关键信息 如 静止 匀速 匀加速 等 建立方程 2 运动过程分析 找出每个过程的物理关系式 3 功能关系的熟练运用 如重力 安培力 摩擦力等做 功情况 以及与之对应的能量变化关系 3 2011年上海卷 电阻可忽略的光滑平行金属导轨长 s 1 15m 两导轨间距l 0 75m 导轨倾角为30 导轨上端ab接一阻值r 1 5 的电阻 磁感应强度b 0 8t的匀强磁场垂直轨道平面向上 阻值r 0 5 质量m 0 2kg的金属棒与轨道垂直且接触良好 从轨道上端ab处由静止开始下滑至底端 在此过程中金属棒产生的焦耳热qr 0 1j 取g 10m s2 求 1 金属棒在此过程中克服安培力做的功w安 2 金属棒下滑速度v 2m s时的加速度a 图4 1 9 上式表明 加速度随速度增加而减小 棒做加速度减小的加速运动 无论最终是否达到匀速 当棒到达斜面底端时速度一定为最大 由动能定理可以得到棒的末速度 因此上述解法正确 1 图象问题有两种 一是给出电磁感应过程选出或画出正确图象 二是由给定的有关图象分析电磁感应过程 求解相应的物理量 其思路是 利用法拉第电磁感应定律计算感应电动势 感应电流的大小及利用楞次定律或右手