2020高考備考物理重難點(diǎn)電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用原卷版

1、重難點(diǎn)09 電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用【知識(shí)梳理】考點(diǎn)一 電磁感應(yīng)中的電路問題1 .對(duì)電磁感應(yīng)中電源的理解(1)電源的正負(fù)極、感應(yīng)電流的方向、電勢(shì)的高低、電容器極板帶電問題，可用右手定則或楞次定律判定。(2)電源的電動(dòng)勢(shì)的大小可由 £=8k或£ n 求解。 t2 .對(duì)電磁感應(yīng)電路的理解(1)在電磁感應(yīng)電路中，相當(dāng)于電源的部分把其他形式的能通過電流做功轉(zhuǎn)化為電能。(2)電源”兩端的電壓為路端電壓，而不是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。【重點(diǎn)歸納】1 .電磁感應(yīng)中電路知識(shí)的關(guān)系圖2 .電磁感應(yīng)中電路問題的題型特點(diǎn)閉合電路中磁通量發(fā)生變化或有部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，在回路中將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電 流.

2、從而考題中常涉及電流、電壓、電功等的計(jì)算，也可能涉及電磁感應(yīng)與力學(xué)、電磁感應(yīng)與能量 的綜合分析.3 .分析電磁感應(yīng)電路問題的基本思路(1)確定電源：用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律或右手定則確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向，電源內(nèi)部電流的方向是從低電勢(shì)流向高電勢(shì)；(2)分析電路結(jié)構(gòu)：根據(jù) 等效電源”和電路中其他元件的連接方式畫出等效電路.注意區(qū)別內(nèi)外電路，區(qū)別路端電壓、電動(dòng)勢(shì)；(3)利用電路規(guī)律求解：根據(jù) E=BLv或E n 結(jié)合閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路知識(shí)和電 t功率、焦耳定律等關(guān)系式聯(lián)立求解?？键c(diǎn)二 電磁感應(yīng)中的圖象問題1 .題型特點(diǎn)一般可把圖象問題分為三類：(1)由給定的電磁感應(yīng)過程選出或畫

3、出正確的圖象；(2)由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量；(3)根據(jù)圖象定量計(jì)算。2 .解題關(guān)鍵弄清初始條件，正負(fù)方向的對(duì)應(yīng)，變化范圍，所研究物理量的函數(shù)表達(dá)式，進(jìn)、出磁場的轉(zhuǎn)折點(diǎn)是解決問題的關(guān)鍵.3 .解決圖象問題的一般步驟(1)明確圖象的種類，即是 Bt圖象還是 一t圖象，或者是 Et圖象、I t圖象等；(2)分析電磁感應(yīng)的具體過程；(3)用右手定則或楞次定律確定方向?qū)?yīng)關(guān)系；(4)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等規(guī)律寫出函數(shù)關(guān)系式；(5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，如分析斜率的變化、截距等；(6)畫出圖象或判斷圖象?！局攸c(diǎn)歸納】1 .電磁感應(yīng)中圖象類選擇題

4、的兩個(gè)常見解法(1)排除法：定性地分析電磁感應(yīng)過程中物理量的變化趨勢(shì)(增大還是減小)、變化快慢(均勻變化還是非均勻變化)，特別是物理量的正負(fù)，排除錯(cuò)誤的選項(xiàng).(2)函數(shù)法：根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個(gè)物理量之間的函數(shù)關(guān)系，然后由函數(shù)關(guān)系對(duì)圖象作出分析和判斷，這未必是最簡捷的方法，但卻是最有效的方法.2 .分析物理圖象常用方法(1)定性分析物理圖象要明確圖象坐標(biāo)軸的意義；借助有關(guān)的物理概念、公式、定理和定律做出分析判斷.(2)定量計(jì)算弄清圖象所揭示的物理規(guī)律或物理量間的函數(shù)關(guān)系；挖掘圖象中的隱含條件，明確有關(guān)圖線所包圍的面積、圖線的斜率(或其絕對(duì)值)、截距所表示的物理意義.3 .電磁感應(yīng)中的圖

5、象問題(1)圖象類型電磁感應(yīng)中主要涉及的圖象有 B -t圖象、-t圖象、E -t圖象和I -t圖象.還常涉及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E和感應(yīng)電流I隨線圈位移x變化的圖象，即 E-x圖象和I-x圖象.(2)常見題型：圖象的選擇、圖象的描繪、圖象的轉(zhuǎn)換、圖象的應(yīng)用.(3)所用規(guī)律一般包括：左手定則、安培定則、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等.考點(diǎn)三 電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題分析1 .安培力的大小EB2L2v由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E=BLv,感應(yīng)電流|和安培力公式F=BIL得F 2 .安培力的方向判斷先用右手定則確定感應(yīng)電流方向，再用 左手定則確定安培力方向根搪楞次定律,安培力方向一定和導(dǎo)體 切割磁

6、感線的運(yùn)動(dòng)方向相反3 .導(dǎo)體兩種狀態(tài)及處理方法(1)導(dǎo)體的平衡態(tài)靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài).處理方法：根據(jù)平衡條件(合外力等于零)列式分析.(2)導(dǎo)體的非平衡態(tài)加速度不為零.處理方法：根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析或結(jié)合功能關(guān)系分析.考點(diǎn)四 電磁感應(yīng)中的能量問題分析1 .過程分析(1)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生感應(yīng)電流的過程，實(shí)質(zhì)上是能量的轉(zhuǎn)化過程.(2)電磁感應(yīng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場中必定受到安培力的作用，因此，要維持感應(yīng)電流的存在，必須有 外力”克服安培力做功，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.外力”克服安培力做了多少功,就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.(3)當(dāng)感應(yīng)電流通過用電器時(shí)，電能又轉(zhuǎn)化為其他形式

7、的能.安培力做功的過程，或通過電阻發(fā)熱的過程，是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程.安培力做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.2 .求解思路(1)若回路中電流恒定，可以利用電路結(jié)構(gòu)及W= UIt或Q = I2Rt直接進(jìn)行計(jì)算.(2)若電流變化，則：利用安培力做的功求解： 電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功；利用能量守恒求解：若只有電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，則機(jī)械能的減少量等于產(chǎn)生的電能.【重點(diǎn)歸納】3 .電磁感應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化問題的分析技巧(1)電磁感應(yīng)過程往往涉及多種能量的轉(zhuǎn)化如圖中金屬棒ab沿導(dǎo)軌由靜止下滑時(shí)，重力勢(shì)能減少，一部分用來克服安培力做功，轉(zhuǎn)化為感應(yīng) 電流的電能，最終在 R上轉(zhuǎn)化為

8、焦耳熱，另一部分轉(zhuǎn)化為金屬棒的動(dòng)能.若導(dǎo)軌足夠長，棒最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)做勻速運(yùn)動(dòng)，之后重力勢(shì)能的減小則完全用來克服安培力做功，轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的電能.分析 雙桿模型”問題時(shí)，要注意雙桿之間的制約關(guān)系，即 動(dòng)”桿與 被動(dòng)”桿之間的關(guān)系，需要注意的是，最終兩桿的收尾狀態(tài)的確定是分析該類問題的關(guān)鍵.(2)安培力做功和電能變化的特定對(duì)應(yīng)關(guān)系外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.安培力做功的過程，是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程，安培力做多少功就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.(3)解決此類問題的步驟用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律(包括右手定則)確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向.畫出等效電路圖，寫

9、出回路中電阻消耗的電功率的表達(dá)式.分析導(dǎo)體機(jī)械能的變化，用能量守恒關(guān)系得到機(jī)械功率的改變與回路中電功率的改變所滿足的方程，聯(lián)立求解4 .應(yīng)用動(dòng)力學(xué)和能量觀點(diǎn)解決電磁感應(yīng)中的導(dǎo)軌十桿”模型問題(1)模型概述導(dǎo)軌十桿”模型是電磁感應(yīng)問題在高考命題中的基本道具”，也是高考的熱點(diǎn)，考查的知識(shí)點(diǎn)多，題目的綜合性強(qiáng)，物理情景變化空間大，是我們復(fù)習(xí)中的難點(diǎn). 導(dǎo)軌十桿”模型又分為 單桿”型和雙 桿”型；導(dǎo)軌放置方式可分為水平、豎直和傾斜；桿的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可分為勻速運(yùn)動(dòng)、勻變速運(yùn)動(dòng)、非勻 變速運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)等；磁場的狀態(tài)可分為恒定不變、均勻變化和非均勻變化等等，情景復(fù)雜，形式多 變.(2)常見模型電一動(dòng)一電”型動(dòng)一電

10、一動(dòng)”型示意圖已知量棒ab長L,質(zhì)里m,電 阻R;導(dǎo)軌光滑水平，電 阻不計(jì)棒ab長L,質(zhì)里m,電 阻R;導(dǎo)軌光滑，電阻不 計(jì)過程分析S閉合，棒ab受安培力EF B - L ,此時(shí)加速度 RBLE R ，一 a ,棒ab速度mRvTt感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E'=BLv T -電流I J 安培力F = BIL JTm速度 a，當(dāng)安培力F = 0時(shí)，a=0, v 取大，取后勻速運(yùn)動(dòng)棒ab釋放后下滑，此時(shí) 加速度a= gsin a,棒ab 速度vT感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv T 流 I =E f 卡 R培力f = bil TTrn速度a J,當(dāng)女培力 F- mgsin a 時(shí)，a= 0, v最大,取后勻速運(yùn)動(dòng)能

11、量轉(zhuǎn)化通過安培力做功，把電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能克服安培力做功，把重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能運(yùn)動(dòng)形式變加速運(yùn)動(dòng)變加速運(yùn)動(dòng)最終狀態(tài)勻速運(yùn)動(dòng)，E E%瓦瓦勻速運(yùn)動(dòng)mgRsinVmb2l2【限時(shí)檢測(cè)】(建議用時(shí)：30分鐘)1.如圖所示，平行導(dǎo)體滑軌 MM、NM放置于同一水平面上，固定在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)體棒AB、CD橫放在滑軌上且靜止，形成一個(gè)閉合電路。當(dāng) AB向右滑動(dòng)的瞬間，電路中感應(yīng)電流的方向及CD受到的安培力方向分別為CA .電流方向沿ABCD,安培力方向向右2.如圖所示的平面直角坐標(biāo)系中，平行四邊形金屬線框的兩條鄰邊長度分別為a、2a,其銳角為60。,短邊與x軸之間的夾角為 30?，F(xiàn)讓金屬線框從圖示位置

12、沿x軸正方向勻速穿過寬度為05 a的勻2強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場邊界與軸垂直，方向垂直于坐標(biāo)系平面向里。下圖中反映線框穿過磁場區(qū)域過程中的感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化關(guān)系正確的是（逆時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较颍〣.電流方向沿 ADCB,安培力方向向右C.電流方向沿 ABCD,安培力方向向左D.電流方向沿ADCB,安培力方向向左B.3.如圖所示，在水平面上有一固定的U形金屬框架，框架上置一金屬桿ab,不計(jì)摩擦.在豎直方向AD.上有勻強(qiáng)磁場，則A.若磁場方向豎直向上并增大時(shí)，桿ab將向右移動(dòng)B.若磁場方向豎直向下并增大時(shí)，桿ab將向右移動(dòng)C.若磁場方向豎直向上并減小時(shí)，桿ab將向右移動(dòng)D .若磁場方向豎直向下并減小

13、時(shí)，桿ab將向左移動(dòng)4.如圖所示，足夠長的 U形光滑金屬導(dǎo)軌平面與水平面成。角，其中MN與PQ平行且間距為L,導(dǎo)軌平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場垂直，導(dǎo)軌電阻不計(jì).金屬棒ab由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑,并與兩導(dǎo)軌始終保持垂直且接觸良好，ab棒接入電路的電阻為 R,當(dāng)流過ab棒某一橫截面的電荷量為2A .加速度為2L、一 qRB.下滑的位移為BLC.產(chǎn)生的焦耳熱為 mgqR sinBL1 2一 mv2B2I 2vD.受到的最大安培力為 E-L2R5.如圖甲所示，水平面上放置一矩形閉合線框abcd已知ab邊長li=1.0m、bc邊長l2=0.5m,電阻r=0.1。勻強(qiáng)磁場垂直于線框平面，線框恰好有一半

14、處在磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0.2s內(nèi)隨時(shí)間變化情況如圖乙所示， 取垂直紙面向里為磁場的正方向。線框在摩擦力作用下保持靜止?fàn)顟B(tài)。求:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小;(2)線框中產(chǎn)生的焦耳熱;(3)線框受到的摩擦力的表達(dá)式。u己6.如圖甲所示，一正方形線圈的匝數(shù)為240匝，邊長為a=0.5 m,對(duì)應(yīng)的總電阻為 2 R電阻R= 1并通過導(dǎo)線與線圈相連，線圈平面與勻強(qiáng)磁場垂直且固定，且一半處在磁場中，磁場方向垂直紙面向里，大小隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示，求：(1)判斷線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是順時(shí)針還是逆時(shí)針；(2) 6 s內(nèi)通過電阻R的電荷量；(3) t=4 s時(shí)線圈受到的安培力。7.(2019浙江選考)如圖所

15、示，在間距 L=0.2m的兩光滑平行水平金屬導(dǎo)軌間存在方向垂直于紙面(向內(nèi)為正)的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為分布沿y方向不變，沿x方向如下:1Tx 0.2mB 5 xT 0.2m x 0.2m1Tx 0.2m導(dǎo)軌間通過單刀雙擲開關(guān)S連接恒流源和電容 C=1F的未充電的電容器，恒流源可為電路提供恒定電流I=2A,電流方向如圖所示。有一質(zhì)量m=0.1kg的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌靜止放置于 xo=0.7m處。開關(guān)S擲向1,棒ab從靜止開始運(yùn)動(dòng)，到達(dá) x3=0.2m處時(shí)，開關(guān)S擲向2。已知棒a b在運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直。求：-0,2 -0,1 00.2UJ j/m(提示：可以用 F x圖象下的 面積”代表力F所做的功)(1)棒ab運(yùn)動(dòng)到x1=0.2m時(shí)的速度 vi；(2)棒ab運(yùn)動(dòng)到x2=0.1m時(shí)的速度V2；(3)電容器最終所帶的電荷量Q。8.(2019天津卷)如圖所示，固定在水平面上間距為l的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌，垂直于導(dǎo)軌放置的兩根金屬