电磁感应及综合应用

第10讲电磁感应及综合应用-2-专题知识脉络能力目标解读-3-专题知识脉络能力目标解读-4-命题热点一命题热点二命题热点三命题热点一

电磁感应中的图象问题电磁感应现象中,回路产生的感应电动势、感应电流及磁场对导线的作用力随时间的变化规律,可用图象直观地表现出来(如:B-t图象、Φ-t图象、E-t图象、I-t图象等),此题型可大致分为两类:(1)由给定的电磁感应过程选择相应的物理量的函数图象,以选择题形式为主;(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程,确定相关物理量,通常以综合计算题形式出现。-5-命题热点一命题热点二命题热点三

-6-命题热点一命题热点二命题热点三答案解析解析关闭

答案解析关闭C-7-命题热点一命题热点二命题热点三分析推理①内圆环a端电势高于b端时,回路若闭合,内圆环感应电流方向如何?

②如何理解a、b间的电压uab?

分析结论:沿逆时针方向。

分析结论:a、b间的电压uab是内圆圈的电压。-8-命题热点一命题热点二命题热点三以题说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。-9-命题热点一命题热点二命题热点三迁移训练1-1.(2015·浙江余姚三模)如图甲所示,圆形导线框与电阻R串联,框内有变化的磁场。取由a经R流向b为感应电流iR的正方向,测得iR随时间t变化的图象如图乙所示。取垂直纸面向里为磁场的正方向,则描述磁感应强度B随时间t变化的图象正确的是(

)-10-命题热点一命题热点二命题热点三答案解析解析关闭根据题图乙iR-t图象可知感应电流为方波型交变电流,据此排除选项A、D,再根据楞次定律可知选项B正确,C错误。答案解析关闭B-11-命题热点一命题热点二命题热点三1-2.(2015·浙江杭州地区七校第三次质检)如图甲所示,两根间距L=1.0m、电阻不计的足够长平行金属导轨ab、cd水平放置,一端与阻值R=2.0Ω的电阻相连,质量

m=0.2kg的导体棒ef在恒定外力F的作用下由静止开始运动。已知导体棒与两根导轨间的最大静摩擦力和滑动摩擦力均为Ff=1.0N,导体棒电阻为r=1.0Ω,整个装置处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场B中,导体棒运动过程中加速度a与速度v的关系如图乙所示(g取10m/s2),求:-12-命题热点一命题热点二命题热点三(1)当导体棒速度为v时,棒所受安培力F安的大小(用题中字母表示);(2)磁场的磁感应强度B的大小;(3)若ef棒由静止开始运动距离s=6.9m时,速度已达v=3m/s,求此过程中电路上产生的焦耳热Q。

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涉及电磁感应的动力学问题电磁感应动力学问题的分析方法:-15-命题热点一命题热点二命题热点三典例剖析【例2】

如图甲所示,一对平行光滑轨道①放置在水平面上,两轨道间距l=0.20m,电阻

R=1Ω;有一导体杆静止地放在轨道上,与两轨道垂直,杆及轨道的电阻均忽略不计,整个装置处于磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向下。现用一外力F沿轨道方向拉杆,使之做匀加速运动②,测得外力F与时间t的关系如图乙所示。求:(1)杆的质量m和加速度a的大小;(2)杆开始运动后的时间t内,通过电阻R电荷量的表达式(用B、l、R、a、t表示)。-16-命题热点一命题热点二命题热点三分析推理①不考虑杆在运动中受到的摩擦力。②a.匀加速直线运动条件是什么?

b.杆在运动过程中受几个力?各力如何变化?关系式如何?

分析结论:合外力恒定,且与物体速度方向相同。

-17-命题热点一命题热点二命题热点三规范解答-18-命题热点一命题热点二命题热点三-19-命题热点一命题热点二命题热点三以题说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。-20-命题热点一命题热点二命题热点三迁移训练2-1.(不定项)(2015·全国理综Ⅰ,19)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答案解析解析关闭圆盘转动时产生了感应电动势,圆盘本身构成闭合回路,形成涡电流,涡电流产生的磁场导致磁针转动,选项A、B正确,D错误;圆盘转动过程中磁针的磁场穿过圆盘的磁通量没有变化,选项C错误。答案解析关闭AB-21-命题热点一命题热点二命题热点三

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答案解析关闭B-22-命题热点一命题热点二命题热点三命题热点三

涉及电磁感应的能量问题对于电磁感应中焦耳热的计算,主要从以下三个途径入手:1.当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.在此类问题的分析中,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。-23-命题热点一命题热点二命题热点三典例剖析【例3】

(2015·四川理综,11)如图所示,金属导轨MNC和PQD,MN与PQ平行且间距为L,所在平面与水平面夹角为α,N、Q连线与MN垂直,M、P间接有阻值为R的电阻;光滑直导轨NC和QD在同一水平面内,与NQ的夹角都为锐角θ。均匀金属棒ab和ef质量均为m,长均为L,ab棒初始位置在水平导轨上与NQ重合;ef棒垂直放在倾斜导轨上,与导轨间的动摩擦因数为μ(μ较小),由导轨上的小立柱1和2阻挡而静止。空间有方向竖直的匀强磁场(图中未画出)。两金属棒与导轨保持良好接触。不计所有导轨和ab棒的电阻,ef棒的阻值为R,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,忽略感应电流产生的磁场,重力加速度为g。-24-命题热点一命题热点二命题热点三(1)若磁感应强度大小为B,给ab棒一个垂直于NQ、水平向右的速度v1,在水平导轨上沿运动方向滑行一段距离后停止,ef棒始终静止①,求此过程ef棒上产生的热量;(2)在(1)问过程中,ab棒滑行距离为d,求通过ab棒某横截面的电荷量;(3)若ab棒以垂直于NQ的速度v2在水平导轨上向右匀速运动,并在NQ位置时取走小立柱1和2,且运动过程中ef棒始终静止。求此状态下最强磁场的磁感应强度及此磁场下ab棒运动的最大距离②。-25-命题热点一命题热点二命题热点三分析推理①此过程能量转化关系如何?

②a.磁感应强度、ab棒运动的距离与所受安培力Fx有何关系?b.安培力Fx在何时有最大值?

分析结论:ab棒的动能转化为ef棒和电阻R在此过程产生的热量。

-26-命题热点一命题热点二命题热点三规范解答-27-命题热点一命题热点二命题热点三-28-命题热点一命题热点二命题热点三-29-命题热点一命题热点二命题热点三-30-命题热点一命题热点二命题热点三以题说法电磁感应的能量问题往往涉及法拉第电磁感应定律、楞次定律、闭合电路欧姆定律、动力学问题、能量守恒等考点,综合性很强,解答此类问题要注意从以下三方面进行突破:1.明确电学对象——将产生感应电动势的那部分电路等效为电源。如果在一个电路中切割磁感线的是几部分互相联系的电路,则可等效成电源的串并联。分析内外电路结构,应用闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律理顺电学量间的关系。2.建立过程模型——分析物体的受力情况和运动情况。对导体棒切割磁感线运动一般不是做匀变速运动,而是经历一个动态变化过程再趋于一个稳定状态,故正确进行动态分析确定最终状态是关键。3.找准功能关系——确定有哪些形式的能量发生了转化。例如,有摩擦力做功必有内能产生;有重力做功,重力势能必然发生变化;若安培力做负功,则必然有其他形式的能转化为电能。-31-命题热点一命题热点二命题热点三迁移训练3-1.(不定项)(2015·山东理综,17)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,圆盘将匀速转动答案解析解析关闭

答案解析关闭ABD-32-命题热点一命题热点二命题热点三

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答案解析关闭D-33-12345

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答案解析关闭B-34-12345

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答案解析关闭C-35-12345

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答案解析关闭C-36-123454.(2015·福建理综,18)如图,由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd,固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B中。一接入电路电阻为R的导体棒PQ,在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动,滑动过程PQ始终与ab