2020高考物理二輪復(fù)習(xí) 600分沖刺 專題四 電路和電磁感應(yīng) 第12講 電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用課件

專題整合突破,第一部分,專題四電路和電磁感應(yīng),第12講電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用,體系認(rèn)知感悟真題,1(多選)(2019全國卷，20)空間存在一方向與紙面垂直、大小隨時間變化的勻強(qiáng)磁場，其邊界如圖(a)中虛線mn所示。一硬質(zhì)細(xì)導(dǎo)線的電阻率為、橫截面積為s，將該導(dǎo)線做成半徑為r的圓環(huán)固定在紙面內(nèi)，圓心o在mn上。t0時磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向如圖(a)所示；磁感應(yīng)強(qiáng)度b隨時間t的變化關(guān)系如圖(b)所示。則在t0到tt1的時間間隔內(nèi)(),bc,圖(a),圖(b),2(多選)(2019全國卷，21)如圖，兩條光滑平行金屬導(dǎo)軌固定，所在平面與水平面夾角為，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)。虛線ab、cd均與導(dǎo)軌垂直，在ab與cd之間的區(qū)域存在垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場。將兩根相同的導(dǎo)體棒pq、mn先后自導(dǎo)軌上同一位置由靜止釋放，兩者始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。已知pq進(jìn)入磁場時加速度恰好為零。從pq進(jìn)入磁場開始計(jì)時，到mn離開磁場區(qū)域?yàn)橹梗鬟^pq的電流隨時間變化的圖象可能正確的是(),ad,3(2019全國卷，14)楞次定律是下列哪個定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)？()a電阻定律b庫侖定律c歐姆定律d能量守恒定律解析楞次定律表述了感應(yīng)電流的磁場方向，同時也體現(xiàn)了不同能量間的關(guān)系?？偰芰渴鞘睾愕?，感應(yīng)電流產(chǎn)生電能，電能是“阻礙”的結(jié)果。,d,4(多選)(2019全國卷，19)如圖，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中有兩根位于同一水平面內(nèi)的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌，兩相同的光滑導(dǎo)體棒ab、cd靜止在導(dǎo)軌上。t0時，棒ab以初速度v0向右滑動。運(yùn)動過程中，ab、cd始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，兩者速度分別用v1、v2表示，回路中的電流用i表示。下列圖象中可能正確的是(),ac,ab,cd,5.(2019北京卷，22)如圖所示，垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為b。紙面內(nèi)有一正方形均勻金屬線框abcd，其邊長為l，總電阻為r，ad邊與磁場邊界平行。從ad邊剛進(jìn)入磁場直至bc邊剛要進(jìn)入的過程中，線框在向左的拉力作用下以速度v勻速運(yùn)動，求：(1)感應(yīng)電動勢的大小e；(2)拉力做功的功率p；(3)ab邊產(chǎn)生的焦耳熱q。,6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)軌放置的兩根金屬棒mn和pq長度也為l、電阻均為r，兩棒與導(dǎo)軌始終接觸良好。mn兩端通過開關(guān)s與電阻為r的單匝金屬線圈相連，線圈內(nèi)存在豎直向下均勻增加的磁場，磁通量變化率為常量k。圖中虛線右側(cè)有垂直于導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b。pq的質(zhì)量為m，金屬導(dǎo)軌足夠長、電阻忽略不計(jì)。,(1)閉合s，若使pq保持靜止，需在其上加多大的水平恒力f，并指出其方向；(2)斷開s，pq在上述恒力作用下，由靜止開始到速度大小為v的加速過程中流過pq的電荷量為q，求該過程安培力做的功w。,7(2019江蘇，14)如圖所示，勻強(qiáng)磁場中有一個用軟導(dǎo)線制成的單匝閉合線圈，線圈平面與磁場垂直。已知線圈的面積s0.3m2、電阻r0.6，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度b0.2t。現(xiàn)同時向兩側(cè)拉動線圈，線圈的兩邊在t0.5s時間內(nèi)合到一起。求線圈在上述過程中(1)感應(yīng)電動勢的平均值e；(2)感應(yīng)電流的平均值i，并在圖中標(biāo)出電流方向；(3)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q。,答案(1)0.12v(2)0.2a(電流方向見圖)(3)0.1c,聚焦熱點(diǎn)備考通關(guān),楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用,1楞次定律中“阻礙”的表現(xiàn)(1)阻礙磁通量的變化(增反減同)。(2)阻礙物體間的相對運(yùn)動(來拒去留)(3)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)2楞次定律和右手定則的適用對象(1)楞次定律：一般適用于線圈面積不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化的情形。(2)右手定則：一般適用于導(dǎo)體棒切割磁感線的情形。,核心知識,【典例1】(2019安徽省十校聯(lián)盟模擬)如圖所示，兩光滑平行平直導(dǎo)軌傾斜放置，導(dǎo)致平面的傾角為，垂直于導(dǎo)軌的虛線上方區(qū)域內(nèi)有垂直于導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場，區(qū)域內(nèi)有垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場，兩磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為b，在兩個區(qū)域內(nèi)分別有ab、cd兩個金屬棒放置在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直并與導(dǎo)軌接觸良好，兩金屬棒的質(zhì)量相同，電阻不同，不計(jì)其他電阻，導(dǎo)軌足夠長。固定金屬棒ab，釋放金屬棒cd，則下列說法正確的是(),典例探究,a當(dāng)cd棒的加速度大小為a時釋放ab棒，釋放的一瞬間ab棒的加速度為0b當(dāng)cd棒的加速度大小為a時釋放ab棒，釋放的一瞬間ab棒的加速度大于ac當(dāng)cd棒速度達(dá)到最大時釋放ab棒，釋放的一瞬間ab棒有最大加速度d當(dāng)cd棒速度達(dá)到最大時釋放ab棒，釋放后ab棒會處于靜止?fàn)顟B(tài)答案d解析當(dāng)cd棒的加速度大小為a時，這時cd棒mgsinf安ma，加速度方向沿斜面向下，此時，對ab棒，受到的安培力大小也為f安，方向沿斜面向上，因此ab棒的加速度也為amgsinf安，a項(xiàng)錯誤，b項(xiàng)錯誤；當(dāng)cd棒速度達(dá)到最大時，mgsinf安，釋放ab棒后，ab棒受到的合力為零，會處于靜止?fàn)顟B(tài)，c項(xiàng)錯誤，d項(xiàng)正確。,對電磁感應(yīng)定律的理解(1)eblv的“三性”正交性：本公式是在一定條件下得出的，除磁場為勻強(qiáng)磁場外，還需b、l、v三者互相垂直。瞬時性：若v為瞬時速度，則e為相應(yīng)的瞬時感應(yīng)電動勢。有效性：公式中的l為導(dǎo)體切割磁感線的有效長度。,1(2019陜西模擬)有人根據(jù)條形磁鐵的磁場分布情況制作了一個用塑料制成的模具，模具的側(cè)邊界剛好與該條形磁鐵的磁感線重合，如圖所示。另取一個柔軟的彈性導(dǎo)體線圈套在模具上方某位置，線圈貼著模具上下移動的過程中，下列說法中正確的是(地磁場很弱，可以忽略)(),類題演練,b,a線圈切割磁感線，線圈中出現(xiàn)感應(yīng)電流b線圈緊密套在模具上移動過程中不出現(xiàn)感應(yīng)電流c由于線圈所在處的磁場是不均勻的，故而不能判斷線圈中是否有電流產(chǎn)生d若線圈平面放置不水平，則移動過程中會產(chǎn)生感應(yīng)電流,解析由題意，模具的形狀與磁感線的形狀是相同的，則線圈貼著模具上下移動的過程中穿過線圈的磁感線的條數(shù)不會發(fā)生改變，即穿過線圈的磁通量不變，所以線圈緊密套在模具上移動過程中不出現(xiàn)感應(yīng)電流。b正確，a、c、d錯誤。,1解決圖象問題的一般步驟(1)明確圖象的種類，是bt圖象還是t圖象，或者是et圖象、it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)動定律等寫出函數(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。,電磁感應(yīng)的圖象問題,核心知識,2電磁感應(yīng)中圖象類選擇題的兩種常見解法(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(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處物理量之間的函數(shù)關(guān)系，然后由函數(shù)關(guān)系對圖象作出分析和判斷，這未必是最簡的方法，但卻是最有效的方法。,【典例2】(多選)(2019山東濟(jì)南萊蕪區(qū)聯(lián)考)如圖甲所示，正六邊形導(dǎo)線框abcdef放在勻強(qiáng)磁場中靜止不動，磁場方向與線框平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度b隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示。t0時刻，磁感應(yīng)強(qiáng)度b的方向垂直紙面向里，設(shè)產(chǎn)生的感應(yīng)電流順時針方向?yàn)檎?、豎直邊cd所受安培力的方向水平向左為正。則下面關(guān)于感應(yīng)電流i和cd所受安培力f隨時間t變化的圖象正確的是(),典例探究,答案ac解析由圖乙可知磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率分段為恒定值，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定，由閉合電路歐姆定律可知感應(yīng)電流分段恒定，且兩段時間相等，感應(yīng)電流i隨時間t變化的圖象a正確，b錯誤；由安培力公式fbil可知，cd所受安培力f隨時間t變化的圖象正確的是圖c。,解決電磁感應(yīng)圖象問題的“三點(diǎn)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、直是否和物理過程相對應(yīng)。,2(2019廣東廣州模擬)如圖甲所示，線圈ab、cd繞在同一軟鐵芯上，若線圈ab中電流i與時間t的關(guān)系圖線如圖乙所示，則在這段時間內(nèi)，下列關(guān)于線圈cd中產(chǎn)生的感應(yīng)電流icd與時間t的關(guān)系圖線，可能正確的是(),d,電磁感應(yīng)中的電路和動力學(xué)問題,核心知識,2動力學(xué)問題中的“兩分析、兩狀態(tài)”(1)受力情況、運(yùn)動情況的分析導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，在電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，導(dǎo)體在磁場中受安培力，安培力將阻礙導(dǎo)體運(yùn)動。安培力一般是變力，導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動的加速度發(fā)生變化，當(dāng)加速度為零時，導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，最后做勻速直線運(yùn)動。(2)兩種狀態(tài)處理導(dǎo)體處于平衡狀態(tài)靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。處理方法：根據(jù)平衡狀態(tài)時導(dǎo)體所受合力等于零列式分析。導(dǎo)體處于非平衡狀態(tài)加速度不為零。處理方法：根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動態(tài)分析或結(jié)合功能關(guān)系分析。,3三種求解電能的思路(1)利用克服安培力做的功求解：電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功。(2)利用能量守恒求解：其他形式的能的減少量等于產(chǎn)生的電能。(3)利用公式求解：qi2rt，其中i指電流的有效值。,【典例3】(2019天津模擬)如圖所示，兩光滑的平行金屬導(dǎo)軌間距為l0.5m，與水平面成30角。區(qū)域abcd、cdfe內(nèi)分別有寬度為d0.2m垂直導(dǎo)軌平面向上和向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為b0.6t。細(xì)金屬棒p1、p2質(zhì)量均為m0.1kg，電阻均為r0.3，用長為d的輕質(zhì)絕緣細(xì)桿垂直p1、p2將其固定，并使p1、p2垂直導(dǎo)軌放置在導(dǎo)軌平面上與其接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。用平行于導(dǎo)軌的拉力f將p1、p2以恒定速度v2m/s向上穿過兩磁場區(qū)域，g取10m/s2。求：,典例探究,(1)金屬棒p1在abcd磁場中運(yùn)動時，拉力f的大小；(2)從金屬棒p1進(jìn)入磁場到p2離開磁場的過程中，拉力f的最大功率；(3)從金屬棒p1進(jìn)入磁場到p2離開磁場的過程中，電路中產(chǎn)生的熱量。,3(2019遼寧沈陽模擬)一種測量物體質(zhì)量的裝置，其結(jié)構(gòu)如圖甲、乙所示，磁極間存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b0.5t的勻強(qiáng)磁場。邊長l0.1m、匝數(shù)n100匝的正方形線圈abcd套于中心磁極并固定在托盤骨架上，總質(zhì)量m01kg。線圈左右兩邊處于磁場中，與一數(shù)字式電量表(圖上未畫出)連接成一個回路，回路總電阻為r10。托盤下方和磁極之間固定一勁度系數(shù)為k10n/cm的輕彈簧。在某次測量中，一物體從輕放到托盤上到最終靜止的過程中流過電量表的凈電量為q0.02c，不計(jì)摩擦和空氣阻力，g取10m/s2。,類題演練,(1)當(dāng)托盤向下運(yùn)動的速度為v0.1m/s時，求此時線圈中感應(yīng)電流的大小和方向；(2)求該物體的質(zhì)量；(3)測量中彈簧增加的彈性勢能為ep0.2j，求回路產(chǎn)生的焦耳熱q。,答案(1)0.1a順時針方向(2)2kg(3)0.4j,感應(yīng)中的動量問題,核心知識,2動量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的應(yīng)用：在雙金屬棒切割磁感線的系統(tǒng)中，雙金屬棒和導(dǎo)軌構(gòu)成閉合回路，安培力充當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)力，如果它們受到的安培力的合力為0時，滿足動量守恒，運(yùn)用動量守恒定律求解比較方便。,【典例4】(2019河南省許昌市模擬)如圖所示，有一間距為l且與水平方向成角的光滑平行軌道，軌道上端接有電容器和定值電阻，s為單刀雙擲開關(guān)，空間存在垂直軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b。將單刀雙擲開關(guān)接到a點(diǎn)，一根電阻不計(jì)、質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒在軌道底端獲得初速度v0后沿著軌道向上運(yùn)動，到達(dá)最高點(diǎn)時，單刀雙擲開關(guān)接b點(diǎn)，經(jīng)過一段時間導(dǎo)體棒又回到軌道底端，已知定值電阻的阻值為r，電容器的電容為c，重力加速度為g，軌道足夠長，軌道電阻不計(jì)，求：,典例探究,(1)導(dǎo)體棒上滑過程中加速度的大小；(2)若已知導(dǎo)體棒到達(dá)軌道底端的速度為v，求導(dǎo)體棒下滑過程中定