高考物理大二轮专题复习 专题六 电磁感应和电路专题突破课件.ppt

专题六电磁感应和电路 高考对本部分内容的要求较高 常在选择题中考查电磁感应中的图象问题 在计算题中作为压轴题 以导体棒运动为背景 综合应用电路的相关知识 牛顿运动定律和能量守恒定律解决导体棒类问题 本专题考查的重点有以下几个方面 楞次定律的理解和应用 感应电流的图象问题 电磁感应过程中的动态分析问题 综合应用电路知识和能量观点解决电磁感应问题 直流电路的分析 专题定位 对本专题的复习应注意 抓住两个定律 运用两种观点 分析两种电路 两个定律是指楞次定律和法拉第电磁感应定律 两种观点是指动力学观点和能量观点 两种电路指直流电路和感应电路 应考策略 栏目索引 知识方法聚焦 知识回扣 知识方法聚焦 规律方法 1 解决感应电路综合问题的一般思路是 先电后力 即 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 接着进行 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 以便求解安培力 然后是 力 的分析 分析研究对象 通常是金属棒 导体 线圈等 的受力情况 尤其注意其所受的安培力 知识方法聚焦 规律方法 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 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 其能量转化和守恒的关系 知识方法聚焦 规律方法 2 直流电路动态分析方法 1 程序法 基本思路是 部分 整体 部分 即从阻值的变化入手 由串 并联规律判定r总的变化情况 再由欧姆定律判断i总和u端的变化情况 最后由部分电路欧姆定律及串联分压 并联分流等规律判断各部分的变化情况 知识方法聚焦 规律方法 2 结论法 并同串反 并同 指某一电阻增大 减小 时 与它并联或间接并联的电阻中的电流 两端电压 电功率都将增大 减小 串反 指某一电阻增大 减小 时 与它串联或间接串联的电阻中的电流 两端电压 电功率都将减小 增大 热点考向例析 考向1楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用 解析根据楞次定律可知 0到1秒内 电流从c流过r到a 在1秒到2秒内 电流从a流过r到c 因此电流为交流电 故a正确 计算知感应电流的大小恒为1 2a 电阻r两端的电压u ir 1 2 4v 4 8v 故b正确 c错误 当螺线管左端是正极时 c点的电势才为4 8v 当右端是正极时 则c点电势为 4 8v 故d错误 答案ab 以题说法 2 楞次定律中的 阻碍 有三层含义 阻碍磁通量的变化 阻碍物体间的相对运动 阻碍原电流的变化 要注意灵活应用 解析由线框的磁通量变小可以判断出感应电流的方向为 e h g f e 故a错误 答案cd 热点考向例析 考向2电磁感应图象问题的分析 解析由题图 b 可知在cd间不同时间段内产生的电压是恒定的 所以在该时间段内线圈ab中的磁场是均匀变化的 则线圈ab中的电流是均匀变化的 故选项a b d错误 选项c正确 答案c 以题说法 对于电磁感应图象问题的分析要注意以下三个方面 1 注意初始时刻的特征 如初始时刻感应电流是否为零 感应电流的方向如何 2 注意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 注意观察图象的变化趋势 看图象斜率的大小 图象的曲直是否和物理过程对应 解析设 形导轨的角度为 则经时间t 产生的感应电动势e blv b vttan v bv2ttan 可知感应电动势与时间成正比 a正确 由于匀速运动 拉力的功率等于产生焦耳热的功率 p i2r 由于i恒定不变 而r与时间成正比 因此功率p与时间成正比 是一条倾斜的直线 c正确 而产生的热量q pt 这样q与时间的平方成正比 图象为一条曲线 d错误 答案ac 热点考向例析 考向3电磁感应中的动力学问题分析 例3如图6甲所示 电流传感器 相当于一只理想电流表 能将各时刻的电流数据实时通过数据采集器传输给计算机 经计算机处理后在屏幕上同步显示出i t图象 电阻不计的足够长光滑平行金属轨道宽l 1 0m 与水平面的夹角 37 轨道上端连接阻值r 1 0 的定值电阻 金属杆mn长与轨道宽相等 其电阻r 0 50 质量m 0 02kg 在轨道区域加一垂直轨道平面向下的匀强磁场 让金属杆从图示位置 由静止开始释放 杆在整个运动过程中与轨道垂直 此后计算机屏幕上显示出如图乙所示的i t图象 重力加速度g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 试求 图6 审题突破金属杆在倾斜轨道上运动时受到几个力作用 安培力有什么特点 图象反映金属杆运动情况如何 根据哪个过程可求磁感应强度b的大小 1 t 1 2s时电阻r的热功率 解析由i t图象可知 当t 1 2s时 i 0 15ap i2r 0 152 1 0w 0 0225w答案0 0225w 2 匀强磁场的磁感应强度b的大小 解析由题图乙知 当金属杆稳定运动时的电流为0 16a稳定时杆匀速运动 受力平衡 则有 mgsin bi l代入数据解得 b 0 75t答案0 75t 3 t 1 2s时金属杆的速度大小和加速度大小 解析t 1 2s时电源电动势e i r r blv代入数据得 v 0 3m smgsin bil ma 以题说法 电磁感应与动力学问题的解题策略在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 求解回路中的电流 以题说法 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的影响 最后定性分析导体棒最终的运动情况 4 列牛顿第二定律或平衡方程求解 1 此过程杆的速度最大值vm 解析当杆达到最大速度vm时 e bdvm 匀速时合力为零 2 此过程流过电阻r的电量 热点考向例析 考向4直流电路的动态分析 审题突破当r4的滑片向b端移动时 其电阻如何变化 电容器两极板间电压和哪部分电路电压相等 如何分析电源的输出功率变化情况 解析滑动变阻器r4的滑片向b端移动时 r4的阻值越来越小 故并联电路的总电阻减小 根据串联电路的分压规律可得 r3的电压减小 消耗的功率减小 故a错误 电容器电压等于r3的 故也减小 所以质点p将向下运动 所以d错误 外电路总电阻减小 所以干路电流i1增大 而r3的电流i3减小 根据i1 i3 ia 可得电流表读数ia增大 所以b错误 因r1的阻值和电源内阻r相等 故外电路电阻大于电源内阻 且逐渐减小 由输出功率与外电阻的关系可得 电源的输出功率在增大 所以c正确 答案c a 从图甲可知 该金属丝的阻值随温度的升高而减小b 图乙中电压表的指针偏转角越大 温度值越小c 选用不同阻值的r0可以改变温度计的量程 r0越大 量程越大d 温度越高 电源消耗的功率越大 解析从图甲可知 图线上的点与原点连线的斜率表示电阻的大小 故该金属丝的阻值随温度的升高而增大 所以a错误 图乙中电压表的指针偏转角越大 说明rt的阻值越大 即温度越高 所以b错误 若r0越大 电压表要偏转同样的角度 需rt的阻值更大 即温度更高 量程越大 所以c正确 温度越高 rt的阻值越大 电路电流越小 所以电源消耗的功率p ei越小 故d错误 答案c 审题破题真题演练 10 综合应用动力学观点和能量观点分析电磁感应问题 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 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 思 维 导 图 答题模板 解析 1 当ab棒刚下滑时 ab棒的加速度有最大值 a gsin gcos 4m s2 2分 2 ab棒达到最大速度时做匀速运动 有mgsin bil mgcos 2分 整个回路消耗的电功率p电 bilvm mgsin mgcos vm 8w 2分 则ab棒的最大速度为 vm 10m s 1分 答题模板 得 b 0 4t 1分 解得 q 30j 1分 答题模板 3 由对称性可知 当ab下落30m稳定时其速度为v a b 也下落30m 其速度也为v ab和a b 都切割磁感线产生电动势 总电动势等于两者之和 根据共点力平衡条件 对ab棒受力分析 得mgsin bi l mgcos 2分 答题模板 代入解得v 5m s 1分 代入数据得q 75j 1分 答案 1 4m s2 2 30j 3 75j 高考现场 限时 15分钟 满分16分 2014 安徽 23 如图11甲所示 匀强磁场的磁感应强度b为0 5t 其方向垂直于倾角 为30 的斜面向上 绝缘斜面上固定有 形状的光滑金属导轨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 一根粗细均匀的金属杆cd 长度d为3m 质量m为1kg 电阻r为0 3 在拉力f的作用下 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 图11 1 求金属杆cd运动过程中产生的感应电动势e及运动到x 0 8m处电势差ucd 解析金属杆cd在匀速运动中产生的感应电动势e blv l d e 1 5v d点电势高 当x 0 8m时 金属杆在导轨间的电势差为零 设此时杆在导轨外的长度为l外 得l外 1 2m由楞次定律判断d点电势高 故c d两端电势差ucd bl外v 0 6v 答案1 5v 0 6v 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的关系式 并在图乙中画出f x关系图像 解析杆在导轨间的