高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題十 電磁感應(yīng)問題的綜合分析專題突破課件.ppt

專題十電磁感應(yīng)問題的綜合分析 欄目索引 知識(shí)方法聚焦 知識(shí)回扣 知識(shí)方法聚焦 規(guī)律方法 接著進(jìn)行 運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 的分析 根據(jù)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 判斷出正確的運(yùn)動(dòng)模型 最后是 能量 的分析 尋找電磁感應(yīng)過程和研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過程中 其能量轉(zhuǎn)化和守恒的關(guān)系 熱點(diǎn)考向例析 考向1楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 a 通過電阻r的電流是交變電流b 感應(yīng)電流的大小保持不變c 電阻r兩端的電壓為6vd c點(diǎn)的電勢(shì)為4 8v 解析根據(jù)楞次定律可知 0到1秒內(nèi) 電流從c流過r到a 在1秒到2秒內(nèi) 電流從a流過r到c 因此電流為交流電 故a正確 計(jì)算知感應(yīng)電流的大小恒為1 2a 電阻r兩端的電壓u ir 1 2 4v 4 8v 故b正確 c錯(cuò)誤 當(dāng)螺線管左端是正極時(shí) c點(diǎn)的電勢(shì)才為4 8v 當(dāng)右端是正極時(shí) 則c點(diǎn)電勢(shì)為 4 8v 故d錯(cuò)誤 答案ab 1 法拉第電磁感應(yīng)定律常有兩種特殊情況 即其中是b t圖象中圖線的斜率 若斜率不變則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是恒定不變的 2 楞次定律中的 阻礙 有三層含義 阻礙磁通量的變化 阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 阻礙原電流的變化 要注意靈活應(yīng)用 以題說法 針對(duì)訓(xùn)練1如圖3所示 在邊長(zhǎng)為a的正方形區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度為b 其方向垂直紙面向外 一個(gè)邊長(zhǎng)也為a的單匝正方形導(dǎo)線框架efgh正好與上述磁場(chǎng)區(qū)域的邊界重合 導(dǎo)線框的電阻為r 現(xiàn)使導(dǎo)線框以周期t繞其中心o點(diǎn)在紙面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 經(jīng)過導(dǎo)線框轉(zhuǎn)到圖中虛線位置 則在這時(shí)間內(nèi) 圖3 雙選 a 順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 感應(yīng)電流方向?yàn)閑 f g h eb 平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小等于c 平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小等于d 通過導(dǎo)線框橫截面的電荷量為 解析由線框的磁通量變小可以判斷出感應(yīng)電流的方向?yàn)?e h g f e 故a錯(cuò)誤 根據(jù)幾何關(guān)系知面積的變化 s 3 a2 平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)故b錯(cuò)誤 c正確 通過導(dǎo)線框橫截面的電荷量故d正確 答案cd 熱點(diǎn)考向例析 考向2電磁感應(yīng)圖象問題的分析 圖4 解析由題圖 b 可知在cd間不同時(shí)間段內(nèi)產(chǎn)生的電壓是恒定的 所以在該時(shí)間段內(nèi)線圈ab中的磁場(chǎng)是均勻變化的 則線圈ab中的電流是均勻變化的 故選項(xiàng)a b d錯(cuò)誤 選項(xiàng)c正確 答案c 對(duì)于電磁感應(yīng)圖象問題的分析要注意以下三個(gè)方面 1 注意初始時(shí)刻的特征 如初始時(shí)刻感應(yīng)電流是否為零 感應(yīng)電流的方向如何 以題說法 2 注意看電磁感應(yīng)發(fā)生的過程分為幾個(gè)階段 這幾個(gè)階段是否和圖象變化相對(duì)應(yīng) 3 注意觀察圖象的變化趨勢(shì) 看圖象斜率的大小 圖象的曲直是否和物理過程對(duì)應(yīng) 以題說法 針對(duì)訓(xùn)練2如圖5所示 一個(gè) 形光滑導(dǎo)軌垂直于磁場(chǎng)固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 ab是與導(dǎo)軌材料 粗細(xì)程度相同的導(dǎo)體棒 導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好 在拉力作用下 導(dǎo)體棒以恒定速度v向右運(yùn)動(dòng) 以導(dǎo)體棒在圖中所示位置的時(shí)刻作為計(jì)時(shí)起點(diǎn) 則回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e 感應(yīng)電流i 導(dǎo)體棒所受拉力的功率p和回路中產(chǎn)生的焦耳熱q隨時(shí)間變化的圖象中正確的是 圖5 雙選 解析設(shè) 形導(dǎo)軌的角度為 則經(jīng)時(shí)間t 產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e blv b vttan v bv2ttan 可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間成正比 a正確 設(shè)單位長(zhǎng)度的該導(dǎo)體電阻為r 則經(jīng)時(shí)間t 回路總電阻r vt vttan r 因此回路中的電流i 為常量 與時(shí)間無關(guān) 圖象為一條水平直線 b錯(cuò)誤 答案ac 由于勻速運(yùn)動(dòng) 拉力的功率等于產(chǎn)生焦耳熱的功率 p i2r 由于i恒定不變 而r與時(shí)間成正比 因此功率p與時(shí)間成正比 是一條傾斜的直線 c正確 而產(chǎn)生的熱量q pt 這樣q與時(shí)間的平方成正比 圖象為一條曲線 d錯(cuò)誤 熱點(diǎn)考向例析 考向3電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題分析 例3如圖6甲所示 電流傳感器 相當(dāng)于一只理想電流表 能將各時(shí)刻的電流數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)通過數(shù)據(jù)采集器傳輸給計(jì)算機(jī) 經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后在屏幕上同步顯示出i t圖象 電阻不計(jì)的足夠長(zhǎng)光滑平行金屬軌道寬l 1 0m 與水平面的夾角 37 軌道上端連接阻值r 1 0 的定值電阻 金屬桿mn長(zhǎng)與軌道寬相等 其電阻r 0 50 質(zhì)量m 0 02kg 在軌道區(qū)域加一垂直軌道平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 讓金屬桿從圖示位置由 靜止開始釋放 桿在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中與軌道垂直 此后計(jì)算機(jī)屏幕上顯示出如圖乙所示的i t圖象 重力加速度g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 試求 圖6 審題突破金屬桿在傾斜軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到幾個(gè)力作用 安培力有什么特點(diǎn) 圖象反映金屬桿運(yùn)動(dòng)情況如何 根據(jù)哪個(gè)過程可求磁感應(yīng)強(qiáng)度b的大小 1 t 1 2s時(shí)電阻r的熱功率 p i2r 0 152 1 0w 0 0225w 答案0 0225w 2 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b的大小 穩(wěn)定時(shí)桿勻速運(yùn)動(dòng) 受力平衡 則有 mgsin bi l 代入數(shù)據(jù)解得 b 0 75t 答案0 75t 3 t 1 2s時(shí)金屬桿的速度大小和加速度大小 代入數(shù)據(jù)得 v 0 3m s mgsin bil ma 代入數(shù)據(jù)得 a m s2 答案0 3m s 電磁感應(yīng)與動(dòng)力學(xué)問題的解題策略在此類問題中力現(xiàn)象和電磁現(xiàn)象相互聯(lián)系 相互制約 解決問題前要建立 動(dòng) 電 動(dòng) 的思維順序 可概括為 1 找準(zhǔn)主動(dòng)運(yùn)動(dòng)者 用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向 2 根據(jù)等效電路圖 求解回路中的電流 以題說法 3 分析安培力對(duì)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度 加速度的影響 從而推理得出對(duì)電路中的電流的影響 最后定性分析導(dǎo)體棒最終的運(yùn)動(dòng)情況 4 列牛頓第二定律或平衡方程求解 以題說法 針對(duì)訓(xùn)練3如圖7所示 固定在同一水平面內(nèi)的兩根平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌的間距為d 其右端接有阻值為r的電阻 整個(gè)裝置處在豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 一質(zhì)量為m 質(zhì)量分布均勻 的導(dǎo)體桿ab垂直于導(dǎo)軌放置 且與兩導(dǎo)軌保持良好接觸 桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 現(xiàn)桿在水平向左 垂直于桿的恒力f作用下從靜止開始 沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)距離l時(shí) 速度恰好達(dá)到最大 運(yùn)動(dòng)過程中桿始終與導(dǎo)軌保持垂直 設(shè)桿接入電路的電阻為r 導(dǎo)軌電阻不計(jì) 重力加速度大小為g 求 圖7 1 此過程桿的速度最大值vm 勻速時(shí)合力為零 2 此過程流過電阻r的電量 審題破題真題演練 11 綜合應(yīng)用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)分析電磁感應(yīng)問題 例4 22分 如圖8所示 平行金屬導(dǎo)軌與水平面間夾角均為37 導(dǎo)軌間距為1m 電阻不計(jì) 導(dǎo)軌足夠長(zhǎng) 兩根金屬棒ab和a b 的質(zhì)量都是0 2kg 電阻都是1 與導(dǎo)軌垂直放置且接觸良好 金屬棒和導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0 25 兩個(gè)導(dǎo)軌平面處均存在著垂直軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 圖中 未畫出 磁感應(yīng)強(qiáng)度b的大小相同 讓a b 固定不動(dòng) 將金屬棒ab由靜止釋放 當(dāng)ab下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí) 整個(gè)回路消耗的電功率為8w 求 圖8 1 ab下滑的最大加速度 2 ab下落了30m高度時(shí) 其下滑速度已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定 則此過程中回路電流的發(fā)熱量q為多大 3 如果將ab與a b 同時(shí)由靜止釋放 當(dāng)ab下落了30m高度時(shí) 其下滑速度也已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定 則此過程中回路電流的發(fā)熱量q 為多大 g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 思 維 導(dǎo) 圖 答題模板 解析 1 當(dāng)ab棒剛下滑時(shí) ab棒的加速度有最大值 a gsin gcos 4m s2 2分 2 ab棒達(dá)到最大速度時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng) 有 mgsin bil mgcos 2分 整個(gè)回路消耗的電功率 p電 bilvm mgsin mgcos vm 8w 2分 答題模板 則ab棒的最大速度為 vm 10m s 1分 得 b 0 4t 1分 根據(jù)能量守恒得 答題模板 解得 q 30j 1分 3 由對(duì)稱性可知 當(dāng)ab下落30m穩(wěn)定時(shí)其速度為v a b 也下落30m 其速度也為v ab和a b 都切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì) 總電動(dòng)勢(shì)等于兩者之和 根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件 對(duì)ab棒受力分析 得mgsin bi l mgcos 2分 答題模板 代入解得v 5m s 1分 代入數(shù)據(jù)得q 75j 1分 答案 1 4m s2 2 30j 3 75j 高考現(xiàn)場(chǎng) 限時(shí) 15分鐘 滿分16分 2014 安徽 23 如圖9甲所示 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b為0 5t 其方向垂直于傾角 為30 的斜面向上 絕緣斜面上固定有 形狀的光滑金屬導(dǎo)軌mpn 電阻忽略不計(jì) mp和np長(zhǎng)度均為2 5m mn連線水平 長(zhǎng)為3m 以mn中點(diǎn)o為原點(diǎn) op為x軸建立一維坐標(biāo)系ox 一根粗細(xì)均勻的金屬桿cd 長(zhǎng)度d為3m 質(zhì)量m為1kg 電阻r為0 3 在拉力f的作用下 從mn處以恒定速度v 1m s在導(dǎo)軌上沿x軸正向運(yùn)動(dòng) 金屬桿與導(dǎo)軌接觸良好 g取10m s2 圖9 1 求金屬桿cd運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e及運(yùn)動(dòng)到x 0 8m處電勢(shì)差ucd e blv l d e 1 5v d點(diǎn)電勢(shì)高 當(dāng)x 0 8m時(shí) 金屬桿在導(dǎo)軌間的電勢(shì)差為零 設(shè)此時(shí)桿在導(dǎo)軌外的長(zhǎng)度為l外 則 得l外 1 2m 答案1 5v 0 6v 由楞次定律判斷d點(diǎn)電勢(shì)高 故c d兩端電勢(shì)差 ucd bl外v 0 6v 2 推導(dǎo)金屬桿cd從mn處運(yùn)動(dòng)到p點(diǎn)過程中拉力f與位置坐標(biāo)x的關(guān)系式