江苏省2020版高考物理二轮复习 专题四 电路 电磁感应规律及其应用课件

专题四电路电磁感应规律及其应用,一、交变电流、变压器综合问题1.交变电流的“四值”,2.理想变压器原理及其动态分析(1)根据题意分清变量和不变量,以及变压器电路的原、副线圈的功率、电流、电压的关系。(2)弄清“谁决定谁”的制约关系。对电压而言,输入决定输出;对电流、电功(率)而言,输出决定输入。,例1(多选)(2019江苏泰州中学、宜兴中学等校三模联考)在如图甲所示的电路中,变压器为理想变压器,定值电阻r1=5、r2=10、r3=2.5,流过副线圈的电流随时间的变化关系如图乙所示,已知电阻r2和r3消耗的功率相等,则(ac)a.变压器原、副线圈的匝数比为21b.流过变压器原线圈的电流有效值为1ac.流过电阻r1的电流有效值为ad.电阻r1消耗的功率为5w,甲,乙,答案ac设r2、r3两端电压分别为u2、u3,由=得=,而=,故a正确。由题乙图可知,流过副线圈的电流有效值为i3=a,由=得i原=a,故b错误。u3=i3r3=v,则u2=5v,流过r2的电流有效值为i2=a,流过r1的电流有效值为i1=i2+i原=a,故c正确。r1消耗的动率p1=r1=10w,故d错误。,变式(2019江苏单科,1,3分)某理想变压器原、副线圈的匝数之比为110,当输入电压增加20v时,输出电压(d)a.降低2vb.增加2vc.降低200vd.增加200v,答案d依据理想变压器原、副线圈的电压比与匝数比关系公式可知,=,则u2=u1,得u2=200v,故选项d正确。,二、电磁感应与图像的综合1.图像问题的求解类型,2.解题关键弄清初始条件、正负方向的对应变化范围、所研究物理量的函数表达式、进出磁场的转折点等是解决此类问题的关键。3.解决图像问题的一般步骤(1)明确图像的种类,即看图像是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、楞次定律等确定方向的对应关系。(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等知识写出函数关系式。(5)根据函数关系式,进行分析,如分析斜率的变化、截距等。(6)画图像或判断图像。,4.电磁感应中图像类选择题的两个常用方法,例2(2019江苏南通、泰州、扬州等七市二模联考)如图所示,光滑水平杆上套一导体圆环,条形磁铁平行于水平杆固定放置,t=0时刻,导体环在磁铁左侧o点获得一个向右的初速度,经过t0时间停在磁铁右侧o1点,o、o1两点间距离为x0,且两点关于磁铁左右对称。上述过程中,下列描述穿过导体环的磁通量、导体环所受安培力f随位移x变化的关系图线,以及速度v、电流i随时间t变化的关系图线可能正确的是(),答案d整个过程穿过导体环的磁通量方向不变,故a错误;根据楞次定律可知,导体环受到的安培力一直与速度方向相反,不存在力反向的情况,故b错误;导体环经过磁铁中点时,穿过导体环的磁通量变化率为0,导体环不受安培力f,没有加速度,在v-t图像中该点图线斜率应为0,故c错误;开始导体环靠近磁极,磁通量增加,磁通量变化率可能会变大,故电流增大,之后磁通量变化率会变小,故电流会减小;过了oo1中点磁通量减小,因此产生反向电流,磁通量变化率可能会继续变大,故电流反向增大,靠近o1时随着速度减小磁通量变化率逐渐减至0,电流也逐渐减小到0,故d正确。,变式(2018江苏南通如皋质量调研)将一段导线绕成如图甲所示的闭合回路,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变化的图像如图乙所示。用f表示ab边受到的安培力,以水平向右为f的正方向,能正确反映f随时间t变化的图像是(),答案b在0时间内,磁感应强度均匀变化,由法拉第电磁感应定律可知,圆形线圈中产生恒定的感应电动势,则感应电流恒定不变,ab边在磁场中所受的安培力也恒定不变,故c、d错误。在0时间内,由楞次定律及安培定则可知,圆形线圈中产生的感应电流方向为顺时针方向,通过ab的电流方向从ba,由左手定则判断可知,ab所受的安培力方向水平向左,为负值;同理可知,在t时间内,安培力大小恒定不变,方向水平向右,故a错误,b正确。,三、电磁感应中感生类问题综合解答电磁感应中电路问题的步骤,例3(2018江苏苏、锡、常、镇四市调研)一种测量物体质量的装置,其结构如图甲、乙所示,磁极间存在着磁感应强度大小为b=0.5t的匀强磁场。边长l=0.1m、匝数n=100匝的正方形线圈abcd套于中心磁极并固定在托盘骨架上,总质量m0=1kg。线圈左右两边处于磁场中,与一数字式电量表(图上未画出)连接成一个回路,回路总电阻为r=10。托盘下方和磁极之间固定一劲度系数为k=10n/cm的轻弹簧。在某次测量中,一物体从轻放到托盘上到最终静止的过程中流过电量表的电量为q=0.02c,不计摩擦和空气阻力,g取10m/s2。,(1)当托盘向下运动的速度为v=0.1m/s时,求此时线圈中感应电流的大小和方向。(2)求该物体的质量。,(3)测量中弹簧增加的弹性势能为ep=0.2j,求回路产生的焦耳热q。,答案(1)0.1a沿顺时针方向(2)2kg(3)0.4j,解析(1)根据题意有e=blve=2nblv=1vi=0.1a方向在题图乙中沿顺时针方向(2)根据题意有q=it(或q=)q=,x=0.02mkx=mg解得m=2kg(3)根据题意有e重=(m+m0)gx根据能量守恒定律有(m+m0)gx=ep+q解得q=0.4j,变式(2019江苏通州、海门、启东联考)如图所示,磁场中有两个正方形导体环a、b,磁场方向与导体环所在平面垂直。磁感应强度b随时间均匀增大,两正方形边长之比为21,环中产生的感应电动势分别ea和eb,不考虑两环间的相互影响。下列说法正确的是(a)a.eaeb=41,感应电流均沿逆时针方向b.eaeb=41,感应电流均沿顺时针方向,c.eaeb=21,感应电流均沿逆时针方向d.eaeb=21,感应电流均沿顺时针方向,答案a根据法拉第电磁感应定律e=n=ns,题中相同,两正方形边长之比为21,则面积之比为41,所以=,故c、d错误。由于磁场向里,磁感应强度b随时间均匀增大,根据楞次定律及安培定则可知,感应电流均沿逆时针方向,故a正确,b错误。,四、电磁感应中动生类问题综合1.解决电磁感应中的动力学问题的一般思路是“先电后力”,具体思路如下:2.计算电荷量时,可以根据q=n,也可以利用q=it,还可以利用微元法等。,3.能量转化及热量求法(1)能量转化(2)求解热量q的三种方法,例4(2018江苏单科,13,15分)如图所示,两条平行的光滑金属导轨所在平面与水平面的夹角为,间距为d。导轨处于匀强磁场中,磁感应强度大小为b,方向与导轨平面垂直。质量为m的金属棒被固定在导轨上,距底端的距离为s,导轨与外接电源相连,使金属棒通有电流。金属棒被松开后,以加速度a沿导轨匀加速下滑,金属棒中的电流始终保持恒定,重力加速度为g。求下滑到底端的过程中,金属棒(1)末速度的大小v;(2)通过的电流大小i;(3)通过的电荷量q。,答案(1)(2)(3),解析(1)匀加速直线运动v2=2as解得v=(2)安培力f安=idb金属棒所受合力f=mgsin-f安由牛顿第二定律得f=ma解得i=(3)运动时间t=,电荷量q=it解得q=,变式(2018江苏南京摸底)如图所示,水平光滑的平行金属导轨左端接有电阻r,磁感应强度为b的匀强磁场竖直向下,分布在导轨所在的空间内,质量一定的金属棒pq垂直导轨放置。现使金属棒以一定的初速度v0向右运动,当其通过位置a、b时,速率分别为va、vb,到位置c时金属棒刚好静止,设导轨与金属棒的电阻均不计,a到b与b到c的间距相等,则金属棒在由a到b和由b到c的两个过程中(c),a.回路中产生的内能相等b.金属棒运动的加速度相