2019高考物理大二轮实用课件:专题四 电路和电磁感应 12 .pptx
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1、第12讲 电磁感应及综合应用,-2-,知识脉络梳理,规律方法导引,-3-,知识脉络梳理,规律方法导引,1.知识规律 (1)“三定则、一定律”的应用。 安培定则:判断运动电荷、电流产生的磁场方向。 左手定则:判断磁场对运动电荷、电流的作用力的方向。 右手定则:判断部分导体切割磁感线产生感应电流的方向。 楞次定律:判断闭合电路磁通量发生变化产生感应电流的方向。 (2)求感应电动势的两种方法。 E= ,用来计算感应电动势的平均值。 E=Blv,主要用来计算感应电动势的瞬时值。 2.思想方法 (1)物理思想:等效思想、守恒思想。 (2)物理方法:图象法、转换法、解析法。,-4-,命题热点一,命题热点二
2、,命题热点三,电磁感应中的图象问题 常以选择题的形式考查物理量的定量关系。 例1如图所示,等腰直角三角形区域EFG内有垂直于纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场,直角边EF长度为2l。现有一电阻为R的闭合直角梯形导线框ABCD以速度v水平向右匀速通过磁场。t=0时刻恰好位于图示位置(即BC与EF在一条直线上,且C与E重合),规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正,则感应电流i与时间t的关系图线正确的是( ),-5-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,答案 C,-6-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,解析 线框CD边切割磁感线的有效长度均匀增大,初始时刻切割的有效长度为零,则感应电动势、感应
3、电流为零,排除选项D。线框ADC切割磁感线的有效长度均匀增大,而AB边切割磁感线(产生与ADC切割磁感线方向相反的感应电动势)的有效长度也增大,而且增大得快,如图所示,所以回路总的感应电动势不断减小,但感应电流方向与第一阶段相同,排除选项A、B,正确选项为C。,-7-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,思维导引,-8-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,规律方法电磁感应图象问题的求解方法 (1)图象选择问题:求解物理图象的选择题可用“排除法”,即排除与题目要求相违背的图象,留下正确图象。也可用“对照法”,即按照要求画出正确的草图,再与选项对照。解决此类问题关键是把握图象特点、分析相关物理量
4、的函数关系、分析物理过程的变化或物理状态的变化。 (2)图象分析问题:定性分析物理图象,要明确图象中的横轴与纵轴所代表的物理量,弄清图象的物理意义,借助有关的物理概念、公式、不变量和定律做出相应判断。在进行有关物理图象的定量计算时,要弄清图象所揭示的物理规律及物理量间的函数关系,善于挖掘图象中的隐含条件,明确图象与坐标轴所包围的面积、图象斜率,以及图象的横轴、纵轴的截距所表示的物理意义。,-9-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,拓展训练1(多选)(2017全国卷)两条平行虚线间存在一匀强磁场,磁感应强度方向与纸面垂直。边长为0.1 m、总电阻为0.005 的正方形导线框abcd位于纸面内,
5、cd边与磁场边界平行,如图甲所示。已知导线框一直向右做匀速直线运动,cd边于t=0时刻进入磁场。线框中感应电动势随时间变化的图线如图乙所示(感应电流的方向为顺时针时,感应电动势取正)。下列说法正确的是( ) A.磁感应强度的大小为0.5 T B.导线框运动速度的大小为0.5 m/s C.磁感应强度的方向垂直于纸面向外 D.在t=0.4 s至t=0.6 s这段时间内,导线框所受的安培力大小为0.1 N,BC,-10-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,解析:cd边进入磁场向右运动切割磁感线,产生的感应电流方向为顺时针,由右手定则可知,磁感应强度方向垂直纸面向外,故选项C正确;导线框在磁场中一直
6、做匀速直线运动,线框的边长l=0.1 m,由E-t,-11-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,拓展训练2(2018全国卷)如图所示,在同一水平面内有两根平行长导轨,导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域,区域宽度均为l,磁感应强度大小相等、方向交替向上向下,一边长为 l的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动。线框中感应电流i随时间t变化的正确图线可能是( ),D,-12-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,解析:在00.5l过程,前、后两边均切割磁感线,产生顺时针方向、大小不变的电流;在0.5ll过程,前、后两边均切割磁感线,磁通量恒定不变,无电流产生;在l1.5l过程,前、后两边均切割磁感
7、线,产生逆时针方向、大小不变的电流,选项D正确。,-13-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,电磁感应中的动力学问题 考查与牛顿第二定律、运动学知识结合的动态分析问题以及电磁感应中的纯力学问题,计算题和选择题都有可能出现。 例2如图甲所示,一个质量m=0.1 kg的正方形金属框总电阻R=0.5 ,金属框放在表面绝缘的斜面AABB的顶端(金属框上边与AA重合),自静止开始沿斜面下滑,下滑过程中穿过一段边界与斜面底边BB平行、宽度为d的匀强磁场后滑至斜面底端(金属框下边与BB重合),设金属框在下滑过程中的速度为v,与此对应的位移为x,那么v2-x 图象如图乙所示,已知匀强磁场方向垂直斜面向上,金
8、属框与斜面间的动摩擦因数=0.5,斜面倾角=53,g取10 m/s2,sin 53=0.8, cos 53=0.6。求:,-14-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,(1)金属框进入磁场前的下滑加速度a和进入磁场的速度v1; (2)金属框经过磁场时受到的安培力F安大小; (3)匀强磁场的磁感应强度大小B。,-15-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,-16-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,思维导引,-17-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,规律方法电磁感应与动力学综合题的解题策略 (1)分析“源”:找准主动运动者,用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解电动势的大小和方向。 (2)分析
9、“路”:画出等效电路图,求解回路中的电流的大小及方向。 (3)分析“力”:分析安培力对导体棒运动速度、加速度的影响,从而推得对电流有什么影响,最后确定导体棒的最终运动情况。 (4)列“方程”:列出牛顿第二定律或平衡方程求解。,-18-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,拓展训练3(2017全国卷)如图所示,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨,导轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS,一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内,线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向右运动,在运动开始的瞬间,关于感应电流的方向,下列说法正确的是( ) A.PQRS中沿顺时针方
10、向,T中沿逆时针方向 B.PQRS中沿顺时针方向,T中沿顺时针方向 C.PQRS中沿逆时针方向,T中沿逆时针方向 D.PQRS中沿逆时针方向,T中沿顺时针方向,D,-19-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,解析:金属杆从静止开始突然向右运动,产生感应电动势,感应电流从无到有,根据右手定则可知,感应电流的方向由Q指向P,PQRS中的电流沿逆时针方向;该感应电流在金属线框T中产生的磁通量向外,故穿过金属线框T向里的磁通量减小,根据楞次定律,T中感应电流沿顺时针方向,D正确。,-20-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,拓展训练4如图所示,“凸”字形硬质金属线框质量为m,相邻各边互相垂直,且处
11、于同一竖直平面内,ab边长为l,cd边长为2l,ab与cd平行,间距为2l。匀强磁场区域的上下边界均水平,磁场方向垂直于线框所在平面。开始时,cd边到磁场上边界的距离为2l,线框由静止释放,从cd边进入磁场直到ef、pq边进入磁场前,线框做匀速运动。在ef、pq边离开磁场后,ab边离开磁场之前,线框又做匀速运动。线框完全穿过磁场过程中产生的热量为Q。线框在下落过程中始终处于原竖直平面内,且ab、cd边保持水平,重力加速度为g。求: (1)线框ab边将离开磁场时做匀速运动的速度大小是cd边刚进入磁场时的几倍。 (2)磁场上下边界间的距离H。,-21-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,-22-
12、,命题热点一,命题热点二,命题热点三,-23-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,电磁感应中的能量问题 经常和闭合电路欧姆定律一起出题,考查电路中的能量转换,计算题和选择题都可能出现。,-24-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,例3如图所示,平行金属导轨与水平面间夹角均为37,导轨间距为1 m,电阻不计,导轨足够长。两根金属棒ab和ab的质量都是0.2 kg,电阻都是1 ,与导轨垂直放置且接触良好,金属棒和导轨之间的动摩擦因数为0.25,两个导轨平面处均存在着垂直轨道平面向上的匀强磁场(图中未画出),磁感应强度B的大小相同。让ab固定不动,将金属棒ab由静止释放,当ab下滑速度达到稳定时
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