新教材適用2024版高考物理二輪總復(fù)習(xí)第1部分核心主干復(fù)習(xí)專題專題4電路和電磁感應(yīng)第12講電磁感應(yīng)課件

第一部分核心主干復(fù)習(xí)專題專題四電路和電磁感應(yīng)第12講電磁感應(yīng)核心知識(shí)·固雙基命題熱點(diǎn)·巧突破核心知識(shí)?固雙基“必備知識(shí)”解讀

一、楞次定律中“阻礙”的理解1.阻礙原磁通量的變化“增反減同”。2.阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)“來拒去留”。3.阻礙線圈面積的變化“增縮減擴(kuò)”。4.阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)“增反減同”。二、求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的三種方法三、求電荷量的三種方法1.q＝It(式中I為回路中的恒定電流，t為時(shí)間)3.Δq＝CBlΔv(式中C為電容器的電容，B為勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，l為導(dǎo)體棒切割磁感線的長度，Δv為導(dǎo)體棒切割速度的變化量)四、求解焦耳熱Q的三種方法“關(guān)鍵能力”構(gòu)建

一、電磁感應(yīng)中電路綜合問題1.等效電源的分析(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律算出E的大小。等效電源兩端的電壓等于路端電壓，一般不等于電源電動(dòng)勢(shì)，除非切割磁感線的導(dǎo)體(或線圈)電阻為零。(2)用楞次定律或右手定則確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，從而確定電源正負(fù)極。感應(yīng)電流方向是電源內(nèi)部電流的方向，要特別注意在等效電源內(nèi)部，電流由負(fù)極流向正極。(3)明確電源內(nèi)阻r。2.電路結(jié)構(gòu)的分析(1)分析內(nèi)、外電路，以及外電路的串并聯(lián)關(guān)系，畫出等效的電路圖。(2)應(yīng)用閉合電路的歐姆定律、串并聯(lián)電路知識(shí)和電功率、焦耳定律等關(guān)系式聯(lián)立求解。二、分析線框在磁場中運(yùn)動(dòng)問題的兩大關(guān)鍵1.分析電磁感應(yīng)情況：弄清線框在運(yùn)動(dòng)過程中是否有磁通量不變的階段，線框進(jìn)入和穿出磁場的過程中，才有感應(yīng)電流產(chǎn)生，結(jié)合閉合電路的歐姆定律列方程解答。2.分析導(dǎo)線框的受力以及運(yùn)動(dòng)情況，選擇合適的力學(xué)規(guī)律處理問題：在題目中涉及電荷量、時(shí)間以及安培力為變力時(shí)應(yīng)選用動(dòng)量定理處理問題；如果題目中涉及加速度的問題時(shí)選用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題比較方便。三、解決電磁感應(yīng)綜合問題的“看到”與“想到”1.看到“磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t均勻變化”，想到“＝k為定值”。2.看到“線圈(回路)中磁通量變化”時(shí)，想到“增反減同”。3.看到“導(dǎo)體與磁體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)”時(shí)，想到“來拒去留”。4.看到“回路面積可以變化”時(shí)，想到“增縮減擴(kuò)”。但注意線圈套在磁鐵上是“增擴(kuò)減縮”。命題熱點(diǎn)?巧突破〔真題研究1〕(2023·海南高考卷)汽車測速利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，汽車可簡化為一個(gè)矩形線圈abcd，埋在地下的線圈分別為1、2，通上順時(shí)針(俯視)方向電流，當(dāng)汽車經(jīng)過線圈時(shí)(

)題型1法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律A．線圈1、2產(chǎn)生的磁場方向豎直向上B．汽車進(jìn)入線圈1過程產(chǎn)生感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcdC．汽車離開線圈1過程產(chǎn)生感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcdD．汽車進(jìn)入線圈2過程受到的安培力方向與速度方向相同C【解析】由題知，埋在地下的線圈1、2通順時(shí)針(俯視)方向的電流，則根據(jù)右手定則，可知線圈1、2產(chǎn)生的磁場方向豎直向下，A錯(cuò)誤；汽車進(jìn)入線圈1過程中，磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知產(chǎn)生感應(yīng)電流方向?yàn)閍dcb(逆時(shí)針)，B錯(cuò)誤；汽車離開線圈1過程中，磁通量減小，根據(jù)楞次定律可知產(chǎn)生感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcd(順時(shí)針)，C正確；汽車進(jìn)入線圈2過程中，磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知產(chǎn)生感應(yīng)電流方向?yàn)閍dcb(逆時(shí)針)，再根據(jù)左手定則，可知汽車受到的安培力方向與速度方向相反，D錯(cuò)誤?！矊?duì)點(diǎn)訓(xùn)練〕1.(2023·湖北高考卷)近場通信(NFC)器件應(yīng)用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行通訊，其天線類似一個(gè)壓平的線圈，線圈尺寸從內(nèi)到外逐漸變大。如圖所示，一正方形NFC線圈共3匝，其邊長分別為1.0cm、1.2cm和1.4cm，圖中線圈外線接入內(nèi)部芯片時(shí)與內(nèi)部線圈絕緣。若勻強(qiáng)磁場垂直通過此線圈，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率為103T/s，則線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最接近(

)A．0.30V B．0.44VC．0.59V D．4.3VB2.(2023·江蘇高考卷)如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，OC導(dǎo)體棒的O端位于圓心，棒的中點(diǎn)A位于磁場區(qū)域的邊緣?，F(xiàn)使導(dǎo)體棒繞O點(diǎn)在紙面內(nèi)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。O、A、C點(diǎn)電勢(shì)分別為φO、φA、φC，則(

)A．φO>φC B．φC>φAC．φO＝φA D．φO－φA＝φA－φCA【解析】棒的OA部分切割磁感線，根據(jù)右手定則，在電源內(nèi)部，電流方向由低電勢(shì)指向高電勢(shì)，故φO>φA＝φC，選項(xiàng)A正確。1.電磁感應(yīng)中常見的圖像常見的有磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流、速度、安培力等隨時(shí)間或位移的變化圖像。

題型2電磁感應(yīng)中的圖像問題2.解答此類問題的兩個(gè)常用方法(1)排除法：定性分析電磁感應(yīng)過程中某個(gè)物理量的變化情況，把握三個(gè)關(guān)注，快速排除錯(cuò)誤的選項(xiàng)。這種方法能快速解決問題，但不一定對(duì)所有問題都適用。(2)函數(shù)關(guān)系法：根據(jù)題目所給的條件寫出物理量之間的函數(shù)關(guān)系，再對(duì)圖像作出判斷，這種方法得到的結(jié)果準(zhǔn)確、詳細(xì)，但不夠簡捷?！舱骖}研究2〕(多選)(2022·河北卷，8,6分)如圖所示，兩光滑導(dǎo)軌水平放置在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，一根導(dǎo)軌位于x軸上，另一根由ab、bc、cd三段直導(dǎo)軌組成，其中bc段與x軸平行，導(dǎo)軌左端接入一電阻R。導(dǎo)軌上一金屬棒MN沿x軸正向以速度v0保持勻速運(yùn)動(dòng)，t＝0時(shí)刻通過坐標(biāo)原點(diǎn)O，金屬棒始終與x軸垂直。設(shè)運(yùn)動(dòng)過程中通過電阻的電流為i，金屬棒受到安培力的大小為F，金屬棒克服安培力做功的功率為P，電阻兩端的電壓為U，導(dǎo)軌與金屬棒接觸良好，忽略導(dǎo)軌與金屬棒的電阻。下列圖像可能正確的是(

)AC【審題指導(dǎo)】

關(guān)鍵表述物理關(guān)系導(dǎo)軌上一金屬棒MN沿x軸正向以速度v0保持勻速運(yùn)動(dòng)有效切割長度L＝l0＋v0ttanθ(θ為ab與ad的夾角，l0為t＝0時(shí)刻的有效切割長度)電阻兩端的電壓為U，忽略導(dǎo)軌與金屬棒的電阻U＝E(金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì))〔對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練〕1.(2023·遼寧高考卷)如圖，空間中存在水平向右的勻強(qiáng)磁場，一導(dǎo)體棒繞固定的豎直軸OP在磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且始終平行于OP。導(dǎo)體棒兩端的電勢(shì)差u隨時(shí)間t變化的圖像可能正確的是(

)C【解析】如圖所示，導(dǎo)體棒勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)速度為v，設(shè)導(dǎo)體棒從A到B過程，棒穿過的角度為θ，則導(dǎo)體棒垂直磁感線方向的分速度為v⊥＝vcosθ可知導(dǎo)體棒垂直磁感線的分速度為余弦變化，根據(jù)左手定則可知，導(dǎo)體棒經(jīng)過B點(diǎn)和B點(diǎn)關(guān)于P點(diǎn)的對(duì)稱點(diǎn)時(shí)，電流方向發(fā)生變化，根據(jù)u＝BLv⊥可知導(dǎo)體棒兩端的電勢(shì)差u隨時(shí)間t變化的圖像為余弦圖像。故選C。2.(多選)(2023·全國甲卷)一有機(jī)玻璃管豎直放在水平地面上，管上有漆包線繞成的線圈，線圈的兩端與電流傳感器相連，線圈在玻璃管上部的5匝均勻分布，下部的3匝也均勻分布，下部相鄰兩匝間的距離大于上部相鄰兩匝間的距離，如圖甲所示?，F(xiàn)讓一個(gè)很小的強(qiáng)磁體在玻璃管內(nèi)沿軸線從上端口由靜止下落，電流傳感器測得線圈中電流I隨時(shí)間t的變化如圖乙所示。則()ADA．小磁體在玻璃管內(nèi)下降速度越來越快B．下落過程中，小磁體的N極、S極上下顛倒了8次C．下落過程中，小磁體受到的電磁阻力始終保持不變D．與上部相比，小磁體通過線圈下部的過程中，磁通量變化率的最大值更大【解析】由題圖乙可得，感應(yīng)電流的峰值越來越大，說明感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越來越大，小磁體在玻璃管內(nèi)下降的速度越來越快，選項(xiàng)A正確；下落過程中，小磁體在接近、遠(yuǎn)離線圈的時(shí)候，電流的方向不斷變化，并不是小磁體的N極、S極上下顛倒，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；感應(yīng)電流的峰值越來越大，小磁體受到的電磁阻力不斷變化，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；與線圈上部相比，小磁體通過線圈下部的過程中，感應(yīng)電流的峰值更大，說明磁通量變化率的最大值更大，選項(xiàng)D正確。題型3電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)、能量問題間，導(dǎo)體框的EF邊正好進(jìn)入磁場，并在勻速運(yùn)動(dòng)一段距離后開始加速。已知金屬棒與導(dǎo)體框之間始終接觸良好，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝1T，重力加速度大小取g＝10m/s2，sinα＝0.6。求：(1)金屬棒在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受安培力的大??；(2)金屬棒的質(zhì)量以及金屬棒與導(dǎo)體框之間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(3)導(dǎo)體框勻速運(yùn)動(dòng)的距離?！緦忣}指導(dǎo)】

研究對(duì)象、物理狀態(tài)、物理過程物理模型光滑固定斜面；金屬棒與導(dǎo)體框同時(shí)由靜止開始下滑“板塊”一起從靜止開始沿斜面向下做勻速直線運(yùn)動(dòng)金屬棒CD的兩端置于導(dǎo)體框上，與導(dǎo)體框構(gòu)成矩形回路CDEF；金屬棒下滑距離s1后進(jìn)入一方向垂直于斜面的勻強(qiáng)磁場區(qū)域單棒切割磁感線的“發(fā)電機(jī)”模型：金屬棒CD切割磁感線相當(dāng)于電源，由于與導(dǎo)體框構(gòu)成矩形回路，所以金屬棒CD因?yàn)殡娏鞫茏璧K其相對(duì)運(yùn)動(dòng)的安培力研究對(duì)象、物理狀態(tài)、物理過程物理模型金屬棒在磁場中做勻速運(yùn)動(dòng)金屬棒處于平衡狀態(tài)，所受合外力為零當(dāng)金屬棒離開磁場的瞬間，導(dǎo)體框的EF邊正好進(jìn)入磁場，并在勻速運(yùn)動(dòng)一段距離后開始加速“板塊”模型：分別隔離受力分析、運(yùn)動(dòng)分析，建立兩者速度或位移間的關(guān)系式(2)金屬棒在磁場中運(yùn)動(dòng)過程中，導(dǎo)體框做勻加速直線運(yùn)動(dòng)設(shè)金屬棒與導(dǎo)體框間的滑動(dòng)摩擦力大小為Ff，導(dǎo)體框進(jìn)入磁場時(shí)的速度大小為v，對(duì)導(dǎo)體框，由牛頓第二定律得Mgsinα－Ff＝Ma1⑥導(dǎo)體框剛進(jìn)入磁場時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，對(duì)導(dǎo)體框，由平衡條件得Mgsinα＝F2＋Ff⑨代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得a1＝5m/s2，F(xiàn)f＝0.06N，v＝2.5m/s金屬棒在磁場中做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，由平衡條件得mgsinα＋Ff＝F1⑩代入數(shù)據(jù)解得金屬棒的質(zhì)量m＝0.02kg?由滑動(dòng)摩擦力公式得Ff＝μmgcosα，代入數(shù)據(jù)解得金屬棒與導(dǎo)體框之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.375。?磁場寬度d＝v1t1＝0.3m?金屬棒離開磁場后做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得mgsinα＋Ff＝mma2?代入數(shù)據(jù)解得a2＝9m/s2金屬棒加速到與導(dǎo)體框速度v相等，然后兩者一起做勻加速直線運(yùn)動(dòng)由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度—時(shí)間公式得v＝v0＋a2t?〔易錯(cuò)提醒〕搞混金屬棒和導(dǎo)體框各自所受摩擦力的方向，無法形成清晰的金屬棒和導(dǎo)體框多階段的運(yùn)動(dòng)情境，挖掘不出“在勻速運(yùn)動(dòng)一段距離后開始加速”的隱含意義?！矊?duì)點(diǎn)訓(xùn)練〕

(2023·6月浙江高考卷)某興趣小組設(shè)計(jì)了一種火箭落停裝置，簡化原理如圖所示，它由兩根豎直導(dǎo)軌、承載火箭裝置(簡化為與火箭絕緣的導(dǎo)電桿MN)和裝置A組成，并形成閉合回路。裝置A能自動(dòng)調(diào)節(jié)其輸出電壓確