2019版高考物理二輪復習 專題四 電路和電磁感應 第2講 電磁感應規(guī)律及綜合應用課件.ppt

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第2講電磁感應規(guī)律及綜合應用 網絡構建 要點必備 網絡構建 要點必備 1 三定則 一定律 的應用 1 安培定則 判斷運動電荷 電流產生的磁場方向 2 左手定則 判斷磁場對運動電荷 電流的作用力的方向 3 右手定則 判斷部分導體切割磁感線產生感應電流的方向 4 楞次定律 判斷閉合電路磁通量發(fā)生變化產生感應電流的方向 2 求感應電動勢的兩種方法 1 E 用來計算感應電動勢的平均值 2 E BLv 用來計算感應電動勢的瞬時值或平均值 1 2 3 4 1 多選 2018全國 卷 如圖 a 在同一平面內固定有一長直導線PQ和一導線框R R在PQ的右側 導線PQ中通有正弦式交變電流i i的變化如圖 b 所示 規(guī)定從Q到P為電流正方向 導線框R中的感應電動勢 AC 1 2 3 4 考點定位 交變電流圖象 法拉第電磁感應定律 楞次定律命題能力點 側重考查理解能力和分析綜合能力物理學科素養(yǎng)點 科學思維誤區(qū)警示 解答此題常見錯誤主要有 一是由于題目以交變電流圖象給出解題信息 導致一些同學看到題后 不知如何入手 二是不能正確運用法拉第電磁感應定律分析判斷 三是不能正確運用楞次定律分析判斷 陷入誤區(qū) 1 2 3 4 1 2 3 4 2 多選 2017全國 卷 兩條平行虛線間存在一勻強磁場 磁感應強度方向與紙面垂直 邊長為0 1m 總電阻為0 005 的正方形導線框abcd位于紙面內 cd邊與磁場邊界平行 如圖 a 所示 已知導線框一直向右做勻速直線運動 cd邊于t 0時刻進入磁場 線框中感應電動勢隨時間變化的圖線如圖 b 所示 感應電流的方向為順時針時 感應電動勢取正 下列說法正確的是 A 磁感應強度的大小為0 5TB 導線框運動速度的大小為0 5m sC 磁感應強度的方向垂直于紙面向外D 在t 0 4s至t 0 6s這段時間內 導線框所受的安培力大小為0 1N BC 1 2 3 4 考點定位 E BLv的理解和應用命題能力點 側重考查理解能力和分析綜合能力物理學科素養(yǎng)點 科學思維解題思路與方法 由于導線框一直向右做勻速直線運動 所以不管是cd邊還是ab邊切割磁感線時產生的感應電動勢大小相等 1 2 3 4 1 2 3 4 3 多選 2016全國 卷 法拉第圓盤發(fā)電機的示意圖如圖所示 銅圓盤安裝在豎直的銅軸上 兩銅片P Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸 圓盤處于方向豎直向上的勻強磁場B中 圓盤旋轉時 關于流過電阻R的電流 下列說法正確的是 A 若圓盤轉動的角速度恒定 則電流大小恒定B 若從上向下看 圓盤順時針轉動 則電流沿a到b的方向流動C 若圓盤轉動方向不變 角速度大小發(fā)生變化 則電流方向可能發(fā)生變化D 若圓盤轉動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍 則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?倍 AB 1 2 3 4 考點定位 法拉第電磁感應定律命題能力點 側重考查理解能力和分析綜合能力物理學科素養(yǎng)點 科學思維解題思路與方法 法拉第圓盤是課本上介紹的裝置 在高考中多次出現(xiàn) 解題時要會分析等效電源 相當于一條半徑旋轉切割磁感線 記住求解感應電動勢的公式E Bl2 并能搞清整個電路的結構 1 2 3 4 1 2 3 4 4 多選 2016全國 卷 如圖 M為半圓形導線框 圓心為OM N是圓心角為直角的扇形導線框 圓心為ON 兩導線框在同一豎直面 紙面 內 兩圓弧半徑相等 過直線OMON的水平面上方有一勻強磁場 磁場方向垂直于紙面 現(xiàn)使線框M N在t 0時從圖示位置開始 分別繞垂直于紙面且過OM和ON的軸 以相同的周期T逆時針勻速轉動 則 A 兩導線框中均會產生正弦交式變電流B 兩導線框中感應電流的周期都等于TC 在時 兩導線框中產生的感應電動勢相等D 兩導線框的電阻相等時 兩導線框中感應電流的有效值也相等 BC 1 2 3 4 考點定位 楞次定律的應用 E BLv的理解 有效值的概念命題能力點 側重考查理解能力和分析綜合能力物理學科素養(yǎng)點 科學思維解題思路與方法 在分析導體切割磁感線運動 計算電動勢時 一定要注意導體切割磁感線的有效長度 在計算交變電流的有效值時 一定要注意三個相同 相同電阻 相同時間 相同熱量 1 2 3 4 所以選項A錯誤 選項B C正確 由有效值定義可知M N線圈中電流的有效值不相等 D項錯誤 1 2 3 4 命題規(guī)律研究及預測 分析高考試題可以看出 電磁感應問題高考試題每年都出現(xiàn) 主要考查電磁感應現(xiàn)象 楞次定律 法拉第電磁感應定律 題型一般為選擇題 在2019年的備考過程中要重視楞次定律 法拉第電磁感應定律的復習 尤其是圖象問題 考點一 考點二 考點三 楞次定律和法拉第電磁感應定律的應用 M 規(guī)律方法1 感應電流方向的判斷方法 1 右手定則 即根據導體在磁場中做切割磁感線運動的情況進行判斷 2 楞次定律 即根據穿過閉合回路的磁通量的變化情況進行判斷 2 楞次定律中 阻礙 的主要表現(xiàn)形式 1 阻礙原磁通量的變化 增反減同 2 阻礙相對運動 來拒去留 3 使線圈面積有擴大或縮小的趨勢 增縮減擴 4 阻礙原電流的變化 自感現(xiàn)象 增反減同 考點一 考點二 考點三 3 感應電動勢大小的計算 1 法拉第電磁感應定律 E 適用于普遍情況 2 E Blv 適用于導體棒平動切割磁感線的情況 3 E Bl2 適用于導體棒旋轉切割磁感線的情況 考點一 考點二 考點三 典例1 2017全國 卷 如圖 在方向垂直于紙面向里的勻強磁場中有一U形金屬導軌 導軌平面與磁場垂直 金屬桿PQ置于導軌上并與導軌形成閉合回路PQRS 一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內 線框與導軌共面 現(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運動 在運動開始的瞬間 關于感應電流的方向 下列說法正確的是 A PQRS中沿順時針方向 T中沿逆時針方向B PQRS中沿順時針方向 T中沿順時針方向C PQRS中沿逆時針方向 T中沿逆時針方向D PQRS中沿逆時針方向 T中沿順時針方向思維點撥PQ切割磁感線 根據右手定則判斷 PQRS產生電流后 會對穿過T的磁感應強度產生影響 根據楞次定律分析T中的感應電流的變化情況 D 考點一 考點二 考點三 解析金屬桿從靜止開始突然向右運動 產生感應電動勢 感應電流從無到有 根據右手定則可知 感應電流的方向由Q指向P PQRS中的電流沿逆時針方向 該感應電流在金屬線框T中產生的磁通量向外 故穿過金屬線框T向里的磁通量減小 根據楞次定律 T中感應電流沿順時針方向 D正確 考點一 考點二 考點三 1 多選 2018河南洛陽尖子生聯(lián)考 如圖甲所示 無限長通電直導線MN固定在絕緣水平面上 導線中通有圖乙所示的電流i 沿NM方向為正 與R組成閉合電路的導線框ABCD與直導線處在同一水平面內 AB邊平行于直導線 則 A 0 t0時間內 流過R的電流方向為C R DB t0 2t0時間內 流過R的電流方向為C R DC 0 t0時間內 導線框所受安培力的大小先增大后減小D t0 2t0時間與2t0 3t0時間內 導線框所受安培力的方向均向右 AC 考點一 考點二 考點三 解析0 t0時間內 導線中電流沿正方向增大 則線圈中的磁場向里增大 由楞次定律可知 流過R的電流方向為C R D 故A正確 t0 2t0時間內 電流正方向減小 則線圈中磁場向里減小 由楞次定律可知流過R的電流方向為D R C 故B錯誤 0 t0時間內 開始感應電流增大 則安培力增大 但隨后由于電流的變化越來越慢 故感應電流越來越小 故導線所受安培力的大小先增大后減小 故C正確 t0 2t0時間內電流為減小過程 根據 來拒去留 規(guī)律可知 線圈有向左的運動趨勢 故受力向左 而2t0 3t0時間內 導線框所受安培力的方向向右 故D錯誤 故選AC 考點一 考點二 考點三 2 多選 2018全國 卷 如圖 兩個線圈繞在同一根鐵芯上 其中一線圈通過開關與電源連接 另一線圈與遠處沿南北方向水平放置在紙面內的直導線連接成回路 將一小磁針懸掛在直導線正上方 開關未閉合時小磁針處于靜止狀態(tài) 下列說法正確的是 A 開關閉合后的瞬間 小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉動B 開關閉合并保持一段時間后 小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向C 開關閉合并保持一段時間后 小磁針的N極指向垂直紙面向外的方向D 開關閉合并保持一段時間再斷開后的瞬間 小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉動 AD 考點一 考點二 考點三 解析如圖甲所示 閉合開關瞬間右邊線圈產生電流 左邊線圈磁通量增強 由楞次定律可知 增反減同 左邊線圈感應磁場方向向左 根據右手螺旋定則可得鐵芯中電流方向為從南到北 由此可得鐵芯上方磁場為垂直紙面向里 則磁針N極朝垂直紙面向里的方向轉動 故A項正確 甲 考點一 考點二 考點三 開關閉合并保持一段時間后電路穩(wěn)定 線圈中無磁通量變化 則鐵芯中無電流 小磁針恢復南北指向 故B C項錯誤 如圖乙所示 開關閉合并保持一段時間再斷開后的瞬間 左邊線圈磁通量減小 由增反減同得其感應磁場方向向右 由右手螺旋定則可得鐵芯中電流由北到南 鐵芯上方磁場為垂直紙面向外 則小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉動 故D項正確 乙 考點一 考點二 考點三 電磁感應中的圖象問題 H 規(guī)律方法解決電磁感應圖象問題的一般步驟1 明確圖象的種類 即是B t圖還是 t圖 或者E t圖 I t圖等 2 分析電磁感應的具體過程 3 用右手定則或楞次定律確定方向對應關系 4 結合法拉第電磁感應定律 歐姆定律 牛頓運動定律等規(guī)律寫出函數關系式 5 根據函數關系式 進行數學分析 如分析斜率的變化 截距等 6 畫圖象或判斷圖象 考點一 考點二 考點三 典例2 2018全國 卷 如圖 在同一水平面內有兩根平行長導軌 導軌間存在依次相鄰的矩形勻強磁場區(qū)域 區(qū)域寬度均為l 磁感應強度大小相等 方向交替向上向下 一邊長為的正方形金屬線框在導軌上向左勻速運動 線框中感應電流i隨時間t變化的正確圖線可能是 D 考點一 考點二 考點三 思維點撥找到線框在移動過程中哪一部分切割磁感線 并根據右手定則判斷電流的方向 從而判斷整個回路中總電流的方向 要分過程處理本題 解析在0 0 5l過程 前 后兩邊均切割磁感線 產生相同方向 順時針 等大不變的電動勢 產生同方向 不變的電流 在0 5l l過程 前 后兩邊均切割磁感線 產生反向 等大不變的電動勢 線框中總電動勢為零 電流為零 在l 1 5l過程 前 后兩邊均切割磁感線 產生相同方向 逆時針 等大不變的電動勢 產生同方向 不變的電流 選項D正確 方法技巧根據線圈的運動利用楞次定律找到電流的方向 并計算電流的大小從而找到符合題意的圖象 考點一 考點二 考點三 3 2018河北張家口期末 一正三角形導線框ABC 高為a 從圖示位置沿x軸正方向勻速穿過兩勻強磁場區(qū)域 兩磁場區(qū)域磁感應強度大小均為B 磁場方向相反且均垂直于平面 寬度均為a 則感應電流I與線框移動距離x的關系圖線可能是 以逆時針方向為感應電流的正方向 C 考點一 考點二 考點三 解析當線框移動距離x在a 2a范圍 線框穿過兩磁場分界線時 BC AC邊在右側磁場中切割磁感線 有效切割長度逐漸增大 產生的感應電動勢E1增大 AB邊在左側磁場中切割磁感線 產生的感應電動勢E2不變 兩個電動勢串聯(lián) 總電動勢E E1 E2增大 為負值 故A D錯誤 當線框移動距離x在0 a范圍 線框穿過左側磁場時 根據楞次定律 感應電流方向為逆時針 為正值 故B錯誤 所以C正確 考點一 考點二 考點三 4 多選 2018安徽安慶二模 如圖甲所示 光滑平行金屬導軌MN PQ所在平面與水平面成 角 M P兩端接一電阻R 整個裝置處于方向垂直導軌平面向上的勻強磁場中 t 0時對金屬棒施加一平行于導軌的外力F 使金屬棒由靜止開始沿導軌向上運動 金屬棒電阻為r 導軌電阻忽略不計 已知通過電阻R的感應電流I隨時間t變化的關系如圖乙所示 下列關于棒運動速度v 外力F 流過R的電荷量q以及閉合回路中磁通量的變化率隨時間變化的圖象正確的是 AB 考點一 考點二 考點三 考點一 考點二 考點三 電磁感應中的綜合問題 M 規(guī)律方法解答電磁感應中的綜合問題的 五分析 1 電路分析 確定電源 畫出等效電路 明確內 外電路 分析電路的串 并聯(lián)關系 2 受力分析 注意導體棒所受的安培力大小和方向 3 運動分析 對運動過程進行 慢進 式推理分析 應用牛頓第二定律對運動過程中各物理量進行分析 4 能量分析 分析運動過程中各力做功情況 明確能量轉化形式 5 規(guī)律分析 根據牛頓第二定律 運動學方程 動能定理 能量守恒定律合理組合優(yōu)化 考點一 考點二 考點三 典例3 2018河北張家口期末 如圖所示 兩根半徑為r的四分之一圓弧軌道間距為L 其頂端a b與圓心處等高 軌道光滑且電阻不計 在其上端連有一阻值為R的電阻 整個裝置處于輻向磁場中 磁場方向指向圓心O 圓弧軌道所在處的磁感應強度大小均為B 將一根長度稍大于L 質量為m 電阻為R0的金屬棒從軌道頂端ab處由靜止釋放 已知當金屬棒到達如圖所示的cd位置 金屬棒與軌道圓心連線和水平面夾角為 時 金屬棒的速度達到最大 當金屬棒到達軌道底端ef時 對軌道的壓力為1 5mg 求 考點一 考點二 考點三 1 當金屬棒的速度最大時 流經電阻R的電流大小和方向 2 金屬棒滑到軌道底端的整個過程中流經電阻R的電荷量 3 金屬棒滑到軌道底端的整個過程中電阻R上產生的熱量 思維點撥 1 金屬棒速度最大時 在軌道切線方向所受合力為0 由此條件列式求解流經電阻R的電流大小 由右手定則判斷電流方向 2 金屬棒下滑過程中 回路的磁通量增加 先求出磁通量的增加量 再由法拉第電磁感應定律和歐姆定律求電荷量 3 先由牛頓第二定律求出金屬棒到達最低點時的速度 再根據能量守恒定律求電阻R上產生的熱量 考點一 考點二 考點三 考點一 考點二 考點三 考點一 考點二 考點三 5 多選 2018四川樂山二調 如圖所示 相距為L的兩條足夠長的光滑平行金屬導軌與水平面的夾角為 上端接有定值電阻R 勻強磁場垂直于導軌平面 磁感應強度為B 將質量為m的導體棒由靜止釋放 當速度達到v時開始勻速運動 此時對導體棒施加一平行于導軌向下的拉力 并保持拉力的功率恒為P 導體棒最終以2v的速度勻速運動 導體棒始終與導軌垂直且接觸良好 不計導軌和導體棒的電阻 重力加速度為g 下列選項正確的是 A 拉力的功率P 2mgvsin B 拉力的功率P 3mgvsin C 當導體棒速度達到時加速度大小為sin D 在速度達到2v以后勻速運動的過程中 R上產生的焦耳熱等于拉力所做的功 AC 考點一 考點二 考點三 考點一 考點二 考點三 6 多選 2018遼寧葫蘆島一模 如圖所示 兩間距為d的平行光滑導軌由固定在同一水平面上的導軌CD C D 和豎直平面內半徑為r的圓弧導軌AC A C 組成 水平導軌與圓弧導軌相切 左端接阻值為R的電阻 水平導軌處于磁感應強度大小為B 方向豎直向上的勻強磁場中 導體棒甲靜止于CC 處 導體棒乙從AA 處由靜止釋放 沿圓弧導軌運動 與甲相碰后粘合在一起 并在到達水平導軌左端前停止 兩棒的質量均為m 導體棒及導軌的電阻均不計 重力加速度大小為g 下列判斷正確的是 BD 考點一 考點二 考點三