高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題4 第2課 電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用課件.ppt

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第2課 電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用,題型一、電磁感應(yīng)的圖象問題,例1 (2014新課標(biāo)Ⅰ)如圖甲，線圈ab、cd繞在同一軟鐵芯上．在ab線圈中通以變化的電流，用示波器測得線圈cd間電壓如圖乙所示．已知線圈內(nèi)部的磁場與流經(jīng)線圈的電流成正比，則下列描述線圈ab中電流隨時間變化關(guān)系的圖中，可能正確的是( ),解析：本題考查了電磁感應(yīng)的圖象．根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，ab線圈電流的變化率與線圈cd上的波形圖一致，線圈cd上的波形圖是方波，ab線圈電流只能是線性變化的，因為只有線性變化的變化率才是常數(shù)．所以C正確． 答案：C,方法點撥：(1)解決電磁感應(yīng)圖象問題的“三點關(guān)注”： ①關(guān)注初始時刻，如初始時刻感應(yīng)電流是否為零，是正方向還是負(fù)方向． ②關(guān)注變化過程，看電磁感應(yīng)發(fā)生的過程分為幾個階段，這幾個階段是否和圖象變化相對應(yīng)． ③關(guān)注大小、方向的變化趨勢，看圖線斜率的大小、圖線的曲、直是否和物理過程對應(yīng)．,(2)解決電磁感應(yīng)圖象問題的一般步驟： ①明確圖象的種類，即是Bt圖還是Φt圖，或者Et圖、It圖等． 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、牛頓運動定律等規(guī)律寫出函數(shù)關(guān)系式． ⑤根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進行數(shù)學(xué)分析，如分析斜率的變化、截距等． ⑥畫圖象或判斷圖象．,?變式訓(xùn)練 1．如圖甲所示，一個有矩形邊界的勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向里．一個三角形閉合導(dǎo)線框，由位置1(左)沿紙面勻速運動到位置2(右)．取線框剛到達磁場邊界的時刻為計時起點(t＝0)，規(guī)定逆時針方向為電流的正方向，則圖乙中能正確反映線框中電流、時間關(guān)系的是(A),解析：進入磁場時，進去的磁通量增大，根據(jù)右手定則，感應(yīng)電流為逆時針，均勻增大，接著均勻減小，完全在磁場中，沒有感應(yīng)電流．出磁場時，進去的磁通量減小，根據(jù)右手定則，感應(yīng)電流為順時針，均勻增大，接著均勻減小，完全出磁場，沒有感應(yīng)電流．所以選項A正確，選項B、C、D錯誤．,題型二、 電磁感應(yīng)的電路問題,例2 如圖(a)所示，在垂直于勻強磁場B的平面內(nèi)，半徑為r的金屬圓盤繞過圓心O的軸轉(zhuǎn)動，圓心O和邊緣K通過電刷與一個電路連接，電路中的P是加上一定正向電壓才能導(dǎo)通的電子元件．流過電流表的電流I與圓盤角速度ω的關(guān)系如圖(b)所示，其中ab段和bc段均為直線，且ab段過坐標(biāo)原點．ω0代表圓盤逆時針轉(zhuǎn)動，已知：R＝3.0 Ω，B＝1.0 T，r＝0.2 m．忽略圓盤、電流表和導(dǎo)線的電阻．,(1)根據(jù)圖(b)寫出ab、bc段對應(yīng)的I與ω的關(guān)系式； (2)求出圖(b)中b、c兩點對應(yīng)的P兩端的電壓Ub、Uc； (3)分別求出ab、bc段流過P的電流IP與其兩端電壓UP的關(guān)系式．,方法點撥：本題屬于電磁感應(yīng)中的電路問題，必須弄清電路的組成，將感應(yīng)電動勢等效為電源電動勢，求電動勢要用電磁感應(yīng)定律，其余問題為串并聯(lián)電路分析．,題型三、 電磁感應(yīng)的動力學(xué)問題,例3 (2015廣東高考)如圖(a)所示，平行長直金屬導(dǎo)軌水平放置，間距L＝0.4 m，導(dǎo)軌右端接有阻值R＝1 Ω的電阻，導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上，且接觸良好，導(dǎo)體棒及導(dǎo)軌的電阻均不計，導(dǎo)軌間正方形區(qū)域abcd內(nèi)有方向豎直向下的勻強磁場，bd連線與導(dǎo)軌垂直，長度也為L，從0時刻開始，磁感應(yīng)強度B的大小隨時間t變化，規(guī)律如圖(b)所示；同一時刻，棒從導(dǎo)軌左端開始向右勻速運動，1 s后剛好進入磁場，若使棒在導(dǎo)軌上始終以速度v＝1 m/s做直線運動．求：,(1)進入磁場前，回路中的電動勢E； (2)棒在運動過程中受到的最大安培力F，以及棒通過三角形abd區(qū)域時電流i與時間t的關(guān)系式．,方法點撥：(1)電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題應(yīng)抓住的“兩個對象”：,(2)電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題的解題策略： 此類問題中力現(xiàn)象和電磁現(xiàn)象相互聯(lián)系、相互制約，解決問題前首先要建立“動→電→動”的思維順序，可概括為： ①找準(zhǔn)主動運動者，用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求解感應(yīng)電動勢的大小和方向． ②根據(jù)等效電路圖，求解回路中電流的大小及方向． ③分析安培力對導(dǎo)體棒運動速度、加速度的影響，從而推理得出對電路中的電流有什么影響，最后定性分析導(dǎo)體棒的最終運動情況． ④列牛頓第二定律或平衡方程求解．,?變式訓(xùn)練 3．(2015海南高考)如圖，兩平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面上，相距l(xiāng)，左端與一電阻R相連；整個系統(tǒng)置于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小為B，方向豎直向下．一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒置于導(dǎo)軌上，在水平外力作用下沿導(dǎo)軌以速度v勻速向右滑動，滑動過程中始終保持與導(dǎo)軌垂直并接觸良好．已知導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度大小為g，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略．求： (1)電阻R消耗的功率； (2)水平外力的大?。?題型四、 電磁感應(yīng)的能量問題,例4 (2015四川高考)如圖所示，金屬導(dǎo)軌MNC和PQD，MN與PQ平行且間距為L，所在平面與水平面夾角為α，N、Q連線與MN垂直，M、P間接有阻值為R的電阻；光滑直導(dǎo)軌NC和QD在同一水平面內(nèi)，與NQ的夾角都為銳角θ.均勻金屬棒ab和ef質(zhì)量均為m，長均為L，ab棒初始位置在水平導(dǎo)軌上與NQ重合；ef棒垂直放在傾斜導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ(μ較小)，由導(dǎo)軌上的小立柱1和2阻擋而靜止．空間有方向豎直的勻強磁場(圖中未畫出)．兩金屬棒與導(dǎo)軌保持良好接觸．不計所有導(dǎo)軌和ab棒的電阻，ef棒的阻值為R，最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等，忽略感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場，重力加速度為g.,(1)若磁感應(yīng)強度大小為B，給ab棒一個垂直于NQ、水平向右的速度v1，在水平導(dǎo)軌上沿運動方向滑行一段距離后停止，ef棒始終靜止，求此過程ef棒上產(chǎn)生的熱量． (2)在(1)問過程中，ab棒滑行距離為d，求通過ab棒某橫截面的電量． (3)若ab棒以垂直于NQ的速度v2在水平導(dǎo)軌上向右勻速運動，并在NQ位置時取走小立柱1和2，且運動過程中ef棒始終靜止．求此狀態(tài)下最強磁場的磁感應(yīng)強度及此磁場下ab棒運動的最大距離．,方法點撥：(1)求解焦耳熱的三個途徑： ①電磁感應(yīng)電路為純電阻電路時產(chǎn)生的焦耳熱等于克服安培力做的功，即Q＝W克安． ②當(dāng)電磁感應(yīng)電路中感應(yīng)電流不變時，可用焦耳定律來求焦耳熱，即Q＝I2Rt. ③電磁感應(yīng)電路中產(chǎn)生的焦耳熱可通過能量守恒定律列方程求解．,(2)解決電磁感應(yīng)能量問題的基本思路： ①確定感應(yīng)電動勢的大小和方向． ②畫出等效電路圖并求出電流． ③進行受力情況分析和做功情況分析． ④明確在此過程中的能量變化情況． ⑤用動能定理或能量守恒定律解題．,?變式訓(xùn)練 4．如圖所示，豎直放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距L，在M點和P點之間接有一個阻值為R的電阻，在兩導(dǎo)軌間的矩形區(qū)域OO1O1′O′內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面向里、寬為d的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B.一質(zhì)量為m、電阻為r的導(dǎo)體棒ab垂直地擱在導(dǎo)軌上，與磁場的上邊界相距d0，現(xiàn)使ab棒由靜止開始釋放，棒ab在離開磁場前已經(jīng)做勻速直線運動(棒ab與導(dǎo)軌始終保持良好接觸且下落過程中始終保持水平，導(dǎo)軌的電阻不計)． (1)求棒ab離開磁場的下邊界時的速度大?。?(2)求棒ab在通過磁場區(qū)的過程中產(chǎn)生的電熱； (3)試分析討論棒ab在磁場中可能出現(xiàn)的運動情況．,