電磁感應及綜合應用

第10講電磁感應及綜合應用-2-專題知識脈絡能力目標解讀-3-專題知識脈絡能力目標解讀-4-命題熱點一命題熱點二命題熱點三命題熱點一

電磁感應中的圖象問題電磁感應現(xiàn)象中,回路產(chǎn)生的感應電動勢、感應電流及磁場對導線的作用力隨時間的變化規(guī)律,可用圖象直觀地表現(xiàn)出來(如:B-t圖象、Φ-t圖象、E-t圖象、I-t圖象等),此題型可大致分為兩類:(1)由給定的電磁感應過程選擇相應的物理量的函數(shù)圖象,以選擇題形式為主;(2)由給定的有關圖象分析電磁感應過程,確定相關物理量,通常以綜合計算題形式出現(xiàn)。-5-命題熱點一命題熱點二命題熱點三

-6-命題熱點一命題熱點二命題熱點三答案解析解析關閉

答案解析關閉C-7-命題熱點一命題熱點二命題熱點三分析推理①內(nèi)圓環(huán)a端電勢高于b端時,回路若閉合,內(nèi)圓環(huán)感應電流方向如何?

②如何理解a、b間的電壓uab?

分析結論:沿逆時針方向。

分析結論:a、b間的電壓uab是內(nèi)圓圈的電壓。-8-命題熱點一命題熱點二命題熱點三以題說法電磁感應圖象問題的求解方法:(1)圖象選擇問題:求解物理圖象的選擇題可用“排除法”,即排除與題目要求相違背的圖象,留下正確圖象。也可用“對照法”,即按照要求畫出正確的草圖,再與選項對照。解決此類問題關鍵是把握圖象特點、分析相關物理量的函數(shù)關系、分析物理過程的變化或物理狀態(tài)的變化。(2)圖象分析問題:定性分析物理圖象,要明確圖象中的橫軸與縱軸所代表的物理量,弄清圖象的物理意義,借助有關的物理概念、公式、不變量和定律作出相應判斷。在進行有關物理圖象的定量計算時,要弄清圖象所揭示的物理規(guī)律及物理量間的函數(shù)關系,善于挖掘圖象中的隱含條件,明確有關圖象所包圍的面積、斜率,以及圖象的橫軸、縱軸的截距所表示的物理意義。-9-命題熱點一命題熱點二命題熱點三遷移訓練1-1.(2015·浙江余姚三模)如圖甲所示,圓形導線框與電阻R串聯(lián),框內(nèi)有變化的磁場。取由a經(jīng)R流向b為感應電流iR的正方向,測得iR隨時間t變化的圖象如圖乙所示。取垂直紙面向里為磁場的正方向,則描述磁感應強度B隨時間t變化的圖象正確的是(

)-10-命題熱點一命題熱點二命題熱點三答案解析解析關閉根據(jù)題圖乙iR-t圖象可知感應電流為方波型交變電流,據(jù)此排除選項A、D,再根據(jù)楞次定律可知選項B正確,C錯誤。答案解析關閉B-11-命題熱點一命題熱點二命題熱點三1-2.(2015·浙江杭州地區(qū)七校第三次質(zhì)檢)如圖甲所示,兩根間距L=1.0m、電阻不計的足夠長平行金屬導軌ab、cd水平放置,一端與阻值R=2.0Ω的電阻相連,質(zhì)量

m=0.2kg的導體棒ef在恒定外力F的作用下由靜止開始運動。已知導體棒與兩根導軌間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力均為Ff=1.0N,導體棒電阻為r=1.0Ω,整個裝置處于垂直于導軌平面向上的勻強磁場B中,導體棒運動過程中加速度a與速度v的關系如圖乙所示(g取10m/s2),求:-12-命題熱點一命題熱點二命題熱點三(1)當導體棒速度為v時,棒所受安培力F安的大小(用題中字母表示);(2)磁場的磁感應強度B的大小;(3)若ef棒由靜止開始運動距離s=6.9m時,速度已達v=3m/s,求此過程中電路上產(chǎn)生的焦耳熱Q。

-13-命題熱點一命題熱點二命題熱點三

-14-命題熱點一命題熱點二命題熱點三命題熱點二

涉及電磁感應的動力學問題電磁感應動力學問題的分析方法:-15-命題熱點一命題熱點二命題熱點三典例剖析【例2】

如圖甲所示,一對平行光滑軌道①放置在水平面上,兩軌道間距l(xiāng)=0.20m,電阻

R=1Ω;有一導體桿靜止地放在軌道上,與兩軌道垂直,桿及軌道的電阻均忽略不計,整個裝置處于磁感應強度B=0.50T的勻強磁場中,磁場方向垂直軌道平面向下?，F(xiàn)用一外力F沿軌道方向拉桿,使之做勻加速運動②,測得外力F與時間t的關系如圖乙所示。求:(1)桿的質(zhì)量m和加速度a的大小;(2)桿開始運動后的時間t內(nèi),通過電阻R電荷量的表達式(用B、l、R、a、t表示)。-16-命題熱點一命題熱點二命題熱點三分析推理①不考慮桿在運動中受到的摩擦力。②a.勻加速直線運動條件是什么?

b.桿在運動過程中受幾個力?各力如何變化?關系式如何?

分析結論:合外力恒定,且與物體速度方向相同。

-17-命題熱點一命題熱點二命題熱點三規(guī)范解答-18-命題熱點一命題熱點二命題熱點三-19-命題熱點一命題熱點二命題熱點三以題說法電磁感應與動力學綜合題的解題策略(1)分析“源”:找準主動運動者,用法拉第電磁感應定律和楞次定律求解電動勢的大小和方向;(2)分析“路”:畫出等效電路圖,求解回路中的電流的大小及方向;(3)分析“力”:分析安培力對導體棒運動速度、加速度的影響,從而推得對電流有什么影響,最后確定導體棒的最終運動情況;(4)列“方程”:列出牛頓第二定律或平衡方程求解。-20-命題熱點一命題熱點二命題熱點三遷移訓練2-1.(不定項)(2015·全國理綜Ⅰ,19)1824年,法國科學家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”。實驗中將一銅圓盤水平放置,在其中心正上方用柔軟細線懸掛一枚可以自由旋轉的磁針,如圖所示。實驗中發(fā)現(xiàn),當圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉時,磁針也隨著一起轉動起來,但略有滯后。下列說法正確的是(

)A.圓盤上產(chǎn)生了感應電動勢B.圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場導致磁針轉動C.在圓盤轉動的過程中,磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發(fā)生了變化D.圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流,此電流產(chǎn)生的磁場導致磁針轉動答案解析解析關閉圓盤轉動時產(chǎn)生了感應電動勢,圓盤本身構成閉合回路,形成渦電流,渦電流產(chǎn)生的磁場導致磁針轉動,選項A、B正確,D錯誤;圓盤轉動過程中磁針的磁場穿過圓盤的磁通量沒有變化,選項C錯誤。答案解析關閉AB-21-命題熱點一命題熱點二命題熱點三

答案解析解析關閉

答案解析關閉B-22-命題熱點一命題熱點二命題熱點三命題熱點三

涉及電磁感應的能量問題對于電磁感應中焦耳熱的計算,主要從以下三個途徑入手:1.當感應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安。2.感應電路中電阻產(chǎn)生的焦耳熱等于電流通過電阻做的功,即Q=I2Rt。3.感應電路中產(chǎn)生的焦耳熱可通過能量守恒定律列方程求解。4.在此類問題的分析中,要特別注意回路中某個元件的焦耳熱和回路總焦耳熱之間的關系,不能混淆。-23-命題熱點一命題熱點二命題熱點三典例剖析【例3】

(2015·四川理綜,11)如圖所示,金屬導軌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軌上與NQ重合;ef棒垂直放在傾斜導軌上,與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ(μ較小),由導軌上的小立柱1和2阻擋而靜止?？臻g有方向豎直的勻強磁場(圖中未畫出)。兩金屬棒與導軌保持良好接觸。不計所有導軌和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,忽略感應電流產(chǎn)生的磁場,重力加速度為g。-24-命題熱點一命題熱點二命題熱點三(1)若磁感應強度大小為B,給ab棒一個垂直于NQ、水平向右的速度v1,在水平導軌上沿運動方向滑行一段距離后停止,ef棒始終靜止①,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棒某橫截面的電荷量;(3)若ab棒以垂直于NQ的速度v2在水平導軌上向右勻速運動,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強度及此磁場下ab棒運動的最大距離②。-25-命題熱點一命題熱點二命題熱點三分析推理①此過程能量轉化關系如何?

②a.磁感應強度、ab棒運動的距離與所受安培力Fx有何關系?b.安培力Fx在何時有最大值?

分析結論:ab棒的動能轉化為ef棒和電阻R在此過程產(chǎn)生的熱量。

-26-命題熱點一命題熱點二命題熱點三規(guī)范解答-27-命題熱點一命題熱點二命題熱點三-28-命題熱點一命題熱點二命題熱點三-29-命題熱點一命題熱點二命題熱點三-30-命題熱點一命題熱點二命題熱點三以題說法電磁感應的能量問題往往涉及法拉第電磁感應定律、楞次定律、閉合電路歐姆定律、動力學問題、能量守恒等考點,綜合性很強,解答此類問題要注意從以下三方面進行突破:1.明確電學對象——將產(chǎn)生感應電動勢的那部分電路等效為電源。如果在一個電路中切割磁感線的是幾部分互相聯(lián)系的電路,則可等效成電源的串并聯(lián)。分析內(nèi)外電路結構,應用閉合電路歐姆定律和部分電路歐姆定律理順電學量間的關系。2.建立過程模型——分析物體的受力情況和運動情況。對導體棒切割磁感線運動一般不是做勻變速運動,而是經(jīng)歷一個動態(tài)變化過程再趨于一個穩(wěn)定狀態(tài),故正確進行動態(tài)分析確定最終狀態(tài)是關鍵。3.找準功能關系——確定有哪些形式的能量發(fā)生了轉化。例如,有摩擦力做功必有內(nèi)能產(chǎn)生;有重力做功,重力勢能必然發(fā)生變化;若安培力做負功,則必然有其他形式的能轉化為電能。-31-命題熱點一命題熱點二命題熱點三遷移訓練3-1.(不定項)(2015·山東理綜,17)如圖,一均勻金屬圓盤繞通過其圓心且與盤面垂直的軸逆時針勻速轉動?，F(xiàn)施加一垂直穿過圓盤的有界勻強磁場,圓盤開始減速。在圓盤減速過程中,以下說法正確的是(

)A.處于磁場中的圓盤部分,靠近圓心處電勢高B.所加磁場越強越易使圓盤停止轉動C.若所加磁場反向,圓盤將加速轉動D.若所加磁場穿過整個圓盤,圓盤將勻速轉動答案解析解析關閉

答案解析關閉ABD-32-命題熱點一命題熱點二命題熱點三

答案解析解析關閉

答案解析關閉D-33-12345

答案解析解析關閉

答案解析關閉B-34-12345

答案解析解析關閉

答案解析關閉C-35-12345

答案解析解析關閉

答案解析關閉C-36-123454.(2015·福建理綜,18)如圖,由某種粗細均勻的總電阻為3R的金屬條制成的矩形線框abcd,固定在水平面內(nèi)且處于方向豎直向下的勻強磁場B中。一接入電路電阻為R的導體棒PQ,在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v勻速滑動,滑動過程PQ始終與ab