2019版高考物理總復習 專題十一 電磁感應課件.ppt

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1、專題十一 電磁感應,【高考幫物理】：專題十一 電磁感應,考情精解讀,A.考點幫知識全通關(guān),目錄 CONTENTS,考綱要求,命題規(guī)律,命題分析預測,考點1 電磁感應現(xiàn)象及楞次定律的應用,考點2 法拉第電磁感應定律及其應用,考點3 電磁感應中的四大問題(電路、圖象、動力學及能量),,方法1 電磁感應現(xiàn)象的分析與判斷方法,方法2 法拉第電磁感應定律的應用方法,方法3 電磁感應中電路問題的求解方法,B.方法幫題型全突破,C.考法幫考向全掃描,考向1 考查電磁感應現(xiàn)象及楞次定律的應用,考向2 考查法拉第電磁感應定律的理解及應用,考向3 考查電磁感應與電路的結(jié)合問題,物理 專題十一 ：電磁感應,方法4

2、電磁感應中圖象問題的求解方法,方法5 電磁感應中力學問題的求解方法,方法6 利用傳感器實現(xiàn)自動控制的設(shè)計方法,考向4 考查電磁感應與圖象的結(jié)合問題,考向5 考查電磁感應與力學的結(jié)合問題,考向6 考查電磁感應中的能量問題,考向7 考查傳感器與電學實驗的結(jié)合問題,考情精解讀,考綱要求 命題規(guī)律 命題分析預測,物理 專題十一 ：電磁感應,1.電磁感應現(xiàn)象 2.磁通量 3.法拉第電磁感應定律 4.楞次定律 5.自感、渦流 6.實驗:傳感器的簡單使用,,考綱要求,,命題規(guī)律,電磁感應現(xiàn)象的分析與判斷,感應電動勢和感應電流的計算及電磁感應中的電路問題、能量問題、圖象問題、力電綜合問題是高考命題的熱點,,命

3、題分析預測,A.考點幫知識全通關(guān),考點1 電磁感應現(xiàn)象及楞次定律的應用 考點2 法拉第電磁感應定律及其應用 考點3 電磁感應中的四大問題(電路、圖象、動力學及能量),物理 專題十一 ：電磁感應,1.磁通量、磁通量的變化量及磁通量的變化率的比較,,,考點1電磁感應現(xiàn)象及楞次定律的應用,續(xù)表,,物理 專題十一 ：電磁感應,2.電磁感應現(xiàn)象,物理 專題十一 ：電磁感應,特別提醒 只要導體切割了磁感線,一定會產(chǎn)生感應電動勢,但只有磁通量發(fā)生了變化且回路閉合,才能形成感應電流.,3.感應電流方向的判斷 (1)楞次定律與右手定則,物理 專題十一 ：電磁感應,(2)楞次定律的理解及應用 楞次定律中“阻礙”的

4、四層含義,物理 專題十一 ：電磁感應,用楞次定律判斷感應電流方向的步驟,物理 專題十一 ：電磁感應,楞次定律的廣義表述及應用,物理 專題十一 ：電磁感應,,,考點2法拉第電磁感應定律及其應用,,3.感應電動勢方向的判斷 (1)用右手定則或楞次定律所判定的感應電流方向,就是電源內(nèi)部的電流方向,而產(chǎn)生感應電動勢的部分電路就是電源,所以感應電流的方向就是感應電動勢的方向.判斷出感應電動勢方向后,進而可判定電路中各部分電流的方向及各點電勢的高低. (2)電磁感應現(xiàn)象中判定電勢高低時必須把產(chǎn)生感應電動勢的導體(或線圈)看成電源,且注意在電源內(nèi)部感應電流是從電勢低處向電勢高處流動的.若電路斷路無感應電流時

5、,可想象為有感應電流,來判定電勢的高低. 4.通電自感與斷電自感的比較,物理 專題十一 ：電磁感應,物理 專題十一 ：電磁感應,,物理 專題十一 ：電磁感應,6.電磁阻尼與電磁驅(qū)動的比較,物理 專題十一 ：電磁感應,,,考點3電磁感應中的四大問題(電路、圖象、動力學及能量),1.電磁感應中電路問題 (1)電磁感應與電路知識的關(guān)系圖,,物理 專題十一 ：電磁感應,,物理 專題十一 ：電磁感應,,物理 專題十一 ：電磁感應,4.電磁感應中的能量轉(zhuǎn)化問題 (1)電磁感應中的能量轉(zhuǎn)化 閉合電路中產(chǎn)生感應電流的過程,是其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程.電磁感應現(xiàn)象中能量問題的實質(zhì)是電能的轉(zhuǎn)化問題,橋梁是安培

6、力.“外力”克服安培力做多少功,就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.同理,安培力做功的過程是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程,安培力做多少功就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能,因此電磁感應過程總是伴隨著能量的轉(zhuǎn)化.,物理 專題十一 ：電磁感應,(2)求解焦耳熱Q的三種方法,物理 專題十一 ：電磁感應,B.方法幫題型全突破,方法1 電磁感應現(xiàn)象的分析與判斷方法 方法2 法拉第電磁感應定律的應用方法 方法3 電磁感應中電路問題的求解方法 方法4 電磁感應中圖象問題的求解方法 方法5 電磁感應中力學問題的求解方法 方法6 利用傳感器實現(xiàn)自動控制的設(shè)計方法,物理 專題十一 ：電磁感應,,,方法1 電磁感應現(xiàn)象的分析

7、與判斷方法,方法解讀： 1.緊扣“條件”,判準“電流” (1)感應電流產(chǎn)生的條件: 閉合回路;磁通量發(fā)生變化. (2)磁通量變化的四種情況 B不變,S變化,則=BS; B變化,S不變,則=BS; B變化,S也變化,則=B2S2-B1S1; B不變,S不變,線圈平面與磁場方向的夾角變化,則=BS(sin 2-sin 1). 2.“三個定則”及楞次定理的區(qū)別與應用,,,方法1 電磁感應現(xiàn)象的分析與判斷方法,(1)適用于不同對象 安培定則又叫右手螺旋定則,適用于判定運動電荷或電流產(chǎn)生的磁場的方向;左手定則適用于判定磁場對運動電荷或電流的作用力的方向;右手定則適用于判定導體切割磁感線產(chǎn)生的感應電流的方

8、向;楞次定律適用于判定電磁感應中感應電動勢和感應電流的方向. (2)左手定則和右手定則的因果關(guān)系不同 左手定則的“因”是有電,“果”是受力,即“因電而動”;右手定則的“因”是受力運動,“果”是有電,即“因動而電”. (3)記憶方法 左手定則與右手定則在使用時易混淆,可采用“字形記憶法”:“力”字最后一筆向左,用左手定則判定力的方向;“電”字最后一筆向右,用右手定則判定感應電動勢或感應電流的方向.總之可簡記為“力左電右”.,,,方法1 電磁感應現(xiàn)象的分析與判斷方法,(4)應用時需要注意的問題 右手定則和楞次定律都是用來判斷電磁感應中感應電動勢和感應電流方向的.對于導體做切割磁感線運動,判斷電勢高

9、低時,使用右手定則方便.對于磁通量發(fā)生變化而引起的感應電動勢、感應電流的方向判斷,則需使用楞次定律.楞次定律的核心是“阻礙”,“阻礙”可以理解為阻礙磁通量的變化,阻礙導體與磁體間的相對運動,以及阻礙導體自身電流的變化(自感現(xiàn)象). 左手定則給出了磁感應強度B、電流I、安培力F的方向關(guān)系.在電磁感應的綜合應用中,若一道題目既用到右手定則,又用到左手定則,注意不要混淆這些規(guī)律的適用對象,并分清左、右手.將方向判斷正確是解決綜合題目的前提.,題型 1磁通量、磁通量變化量的理解與應用 考法示例1如圖所示,通有恒定電流的導線MN與閉合金屬框共面,第一次將金屬框由平移到,第二次將金屬框繞cd邊翻轉(zhuǎn)到,設(shè)先

10、后兩次通過金屬框的磁通量變化量大小分別為1和2,則 A.12,兩次運動中線框中均有沿adcba方向電流出現(xiàn) B.1=2,兩次運動中線框中均有沿abcda方向電流出現(xiàn) C.1<2,兩次運動中線框中均有沿adcba方向電流出現(xiàn) D.1<2,兩次運動中線框中均有沿abcda方向電流出現(xiàn),,物理 專題十一 ：電磁感應,解析設(shè)金屬框在位置的磁通量為,金屬框在位置的磁通量為,由題意可知,1=|-|,2=|--|,所以金屬框的磁通量變化量大小關(guān)系為1<2,由安培定則知兩次通過金屬框的磁通量均垂直紙面向里且減小,所以由楞次定律知兩次運動中線框中均出現(xiàn)沿adcba方向的電流,C項正確. 答案C 特別提醒 直導

11、線電流周圍磁場的磁感線分布是以導線上任意點為圓心的多組同心圓.越向外磁場越弱;磁場方向可由安培定則判斷.,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,題型 2電磁感應現(xiàn)象的分析與判斷 考法示例2光滑的金屬線框abcd處在方向豎直向上的勻強磁場中.線框從圖示位置由靜止釋放,到接近水平位置的過程中 A.線框的機械能守恒 B.穿過線框的磁通量逐漸增大 C.線框有abcda方向的感應電流 D.穿過線框磁通量的變化率逐漸增大,,物理 專題十一 ：電磁感應,,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,題型 3判斷感應電流的方向 考法示例32016海南高考,4,3分如圖所示,一圓形金

12、屬環(huán)與兩固定的平行長直導線在同一豎直平面內(nèi),環(huán)的圓心與兩導線距離相等,環(huán)的直徑小于兩導線間距.兩導線中通有大小相等、方向向下的恒定電流.若 A.金屬環(huán)向上運動,則環(huán)上的感應電流方向為順時針方向 B.金屬環(huán)向下運動,則環(huán)上的感應電流方向為順時針方向 C.金屬環(huán)向左側(cè)直導線靠近,則環(huán)上的感應電流方向為逆時針 D.金屬環(huán)向右側(cè)直導線靠近,則環(huán)上的感應電流方向為逆時針,,物理 專題十一 ：電磁感應,解析根據(jù)楞次定律,當金屬環(huán)上、下移動時,穿過圓環(huán)的磁通量不發(fā)生變化,故沒有感應電流產(chǎn)生,故A、B項錯誤;當金屬環(huán)向左移動時,穿過圓環(huán)的磁通量垂直紙面向外并且增大,根據(jù)楞次定律可以知道,產(chǎn)生的感應電流方向為

13、順時針,故C項錯誤;當金屬環(huán)向右移動時,穿過圓環(huán)的磁通量垂直紙面向里并且增大,根據(jù)楞次定律可以知道,產(chǎn)生的感應電流方向為逆時針,故D項正確. 答案 D 特別提醒 解決本題的關(guān)鍵是會用安培定則判斷電流周圍磁場的方向,以及會根據(jù)楞次定律來確定感應電流的方向.,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,題型 4二次感應問題的分析與判斷 考法示例4如圖所示,金屬棒ab置于水平放置的U形光滑導軌上,在ef右側(cè)存在有界勻強磁場B,磁場方向垂直導軌平面向下,在ef左側(cè)的無磁場區(qū)域cdef內(nèi)有一半徑很小的金屬圓環(huán)L,圓環(huán)與導軌在同一平面內(nèi).當金屬棒ab在水平恒力F作用下從磁場左邊界ef處由靜止開始

14、向右運動后,下列有關(guān)圓環(huán)的說法正確的是 A.圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生變大的感應電流,圓環(huán)有收縮的趨勢 B.圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生變大的感應電流,圓環(huán)有擴張的趨勢 C.圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生變小的感應電流,圓環(huán)有收縮的趨勢 D.圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生變小的感應電流,圓環(huán)有擴張的趨勢,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,方法提煉 本題為二次感應問題,分析求解此類問題時,必須注意以下兩點. (1)由導體切割磁感線產(chǎn)生感應電流:勻速直線切割運動只能產(chǎn)生恒定電流;勻變速直線切割運動產(chǎn)生均勻變化的電流. (2)判斷問題時,一般采用逆向思維的分析方法較好,但無論是采用逆向推理(由結(jié)

15、果原因),還是正向推理(由已知所求),都應抓住兩兩之間的因果關(guān)系進行分析.,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,,,方法2 法拉第電磁感應定律的應用方法,,,,方法1 勻變速直線運動規(guī)律的應用方法,,方法2 法拉第電磁感應定律的應用方法,,,方法1 勻變速直線運動規(guī)律的應用方法,,方法2 法拉第電磁感應定律的應用方法,,,方法1 勻變速直線運動規(guī)律的應用方法,方法2 法拉第電磁感應定律的應用方法,題型 5導體切割磁感線類問題的求解 考法示例5 多選如圖所示,質(zhì)量為m=0.04 kg、邊長為l=0.4 m的正方形導體線框abcd放置在一光滑絕緣斜面上,線框用一平行斜面的細線系于

16、O點,斜面傾角為=30.線框的一半處于磁場中,磁場的磁感應強度隨時間變化關(guān)系為B=2+0.5t(T),方向垂直于斜面向上.已知線框電阻為R=0.5 ,重力加速度為g=10 m/s2.則 A.線框中的感應電流方向為abcda B.t=0時,細線的拉力大小F=0.2 N C.線框中感應電流大小為I=80 mA D.經(jīng)過一段時間t,線框可能沿斜面向上運動,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,易錯警示 解答此題常見錯誤主要是受思維定式影響,一是錯認為導體線框向上運動,由右手定則判斷出線框中感應電流方向為abcda;二是只考慮到

17、重力沿斜面向下的分力而忽視了安培力;三是錯認為線框受到沿斜面向上的拉力,線框所受安培力方向沿斜面向下.,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,題型 7自感類問題的分析與求解 考法示例7 如圖所示,燈泡A、B與定值電阻的阻值均為R,L是帶鐵芯的理想線圈,電源的內(nèi)阻不計.開關(guān)S1、S2均閉合后電路達到穩(wěn)定.已知電路中的各種元件均在安全范圍之內(nèi).下列判斷中正確的是 A.燈泡A中有電流通過,方向為ab B.將S1斷開的瞬間,燈泡A、B同時熄滅 C.將S1斷開的瞬間,通過燈泡

18、A的電流最大值要比原來通過燈泡B的電流大 D.將S2斷開,電路達到穩(wěn)定,燈泡A、B的亮度相同,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,解析開關(guān)S1、S2均閉合且電路達到穩(wěn)定,線圈L把燈泡A短路,燈泡A中沒有電流通過,A錯誤.將S1斷開的瞬間,燈泡A閃亮一下再熄滅,B錯誤.流過L的電流等于通過燈泡B和電阻R兩支路的電流之和,所以將S1斷開的瞬間,通過燈泡A的電流最大值要比原來通過燈泡B的電流大,C正確.將S2斷開,電路達到穩(wěn)定,燈泡A所在支路電阻大,電流小,所以亮度要比燈泡B暗,D錯誤. 答案C 方法提煉 分析處理自感類問題時,注意把握如下幾點. 1.通電自感:線圈相當于一個變化的

19、電阻阻值由無窮大逐漸減小,通電瞬間自感線圈處相當于斷路. 2.斷電自感:斷電時自感線圈處相當于電源,電動勢由某值逐漸減小到零. 3.電流穩(wěn)定時,自感線圈就是導體.,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,4.電場方向及判斷方法不同 靜電場方向與正電荷所受電場力方向一致,沿電場線的切線方向;感生電場方向是根據(jù)磁場的變化情況由楞次定律判斷的. 如圖所示,磁感應強度B增強,假定在磁場周圍有一個閉合回路,由楞次定律可知回路中感應電流產(chǎn)生的磁場方向向下,由安培定則可判斷出電流方向

20、沿順時針方向(俯視),則感生電場方向也為順時針方向.,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,題型 9“感生”和“動生”兩類電動勢的綜合應用 考法示例9 2015廣東高考,35,18分如圖(a)所示,平行長直金屬導軌水平放置,間距L=0.4 m.導軌右端接有阻值R=1 的電阻.導體棒垂直放置在導軌上,且接觸良好.導體棒及導軌的電阻均不計.導軌間正方形區(qū)域abcd內(nèi)有方向豎直向下的勻強磁場,bd連線與導軌垂直,長度也為L.從0時刻開始,磁感應強度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.若使棒在導軌上始終以速度v=1

21、m/s做直線運動,求: (1)棒進入磁場前,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.,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,易錯警示 初看起來,本題既有磁場變化引起的感生電動勢,又有導體切割磁感線產(chǎn)生的動生電動勢,問題應該較復雜,仔細分析過程可知,這兩種電動勢并不是同時產(chǎn)生的,因此求解問題時一定要注重過程分析,另外在確定電流i與時間t的關(guān)系式時,要注意時間的取值范圍,即確定1.0 st1.2 s.,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應

22、,,,方法3 電磁感應中電路問題的求解方法,,,,方法3 電磁感應中電路問題的求解方法,,題型 10電磁感應中電路問題的分析與判斷 考法示例102015福建高考,18,6分如圖,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垂直,且與線框接觸良好,不計摩擦.在PQ從靠近ad處向bc滑動的過程中 A.PQ中電流先增大后減小 B.PQ兩端電壓先減小后增大 C.PQ上拉力的功率先減小后增大 D.線框消耗的電功率先減小后增大,,物理 專題十

23、一 ：電磁感應,,,物理 專題十一 ：電磁感應,答案C 特別提醒 1.某段導體作為外電路時,它兩端的電壓就是通過該段導體的電流與其電阻的乘積. 2.某段導體作為電源時,它兩端的電壓就是路端電壓,等于電流與外電阻的乘積,或等于電動勢減內(nèi)電壓.當導體電阻不計時,路端電壓等于電源電動勢. 3.對電路分析判斷時,注意首先畫出等效電路圖,再運用電路相關(guān)知識進行分析和求解.,,物理 專題十一 ：電磁感應,題型 11電磁感應中含容電路問題的求解 考法示例112013全國卷,25,19分如圖,兩條平行導軌所在平面與水平地面的夾角為,間距為L.導軌上端接有一平行板電容器,電容為C.導軌處于勻強磁場中,磁感應強度

24、大小為B,方向垂直于導軌平面.在導軌上放置一質(zhì)量為m的金屬棒,棒可沿導軌下滑,且在下滑過程中保持與導軌垂直并良好接觸.已知金屬棒與導軌之間的動摩擦因數(shù)為,重力加速度大小為g.忽略所有電阻.讓金屬棒從導軌上端由靜止開始下滑,求: (1)電容器極板上積累的電荷量與金屬棒速度大小的關(guān)系; (2)金屬棒的速度大小隨時間變化的關(guān)系.,,物理 專題十一 ：電磁感應,,,物理 專題十一 ：電磁感應,,,物理 專題十一 ：電磁感應,,,方法4 電磁感應中圖象問題的求解方法,,,,方法4 電磁感應中圖象問題的求解方法,2.電磁感應中圖象問題的解題思路 (1)明確圖象的種類,是B-t圖象、-t圖象、E-t圖象還

25、是i-t圖象.對于切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢和感應電流的情況,還常涉及E-x圖象和i-x圖象. (2)分析電磁感應的具體過程. (3)用右手定則或楞次定律確定方向?qū)P(guān)系. (4)結(jié)合法拉第電磁感應定律、歐姆定律和牛頓運動定律等寫出函數(shù)關(guān)系式. (5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式進行數(shù)學分析,如分析斜率的變化、截距等. (6)判斷圖象(或描繪圖象、應用圖象分析解決問題). 3.求解圖象類選擇題的兩種常用方法 (1)排除法:定性分析電磁感應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,特別是分析物理量的正負,以排除錯誤的選項. (2)函數(shù)法:根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個物理量之間的

26、函數(shù)關(guān)系,然后由函數(shù)關(guān)系對圖象進行分析和判斷.,題型 12圖象的選擇 考法示例122014全國卷,18,6分如圖甲所示,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 圖甲圖乙 AB C D,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,解析由圖乙可知,線圈cd每個時間段內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢的大小不變,即線圈cd間產(chǎn)生穩(wěn)定的周期性變化的感應電動勢,則產(chǎn)生感應電動勢的原磁場在每個時間段內(nèi)的變化是均勻的,根據(jù)題目所給信息知道,線

27、圈ab中電流在每個時間段內(nèi)應該是均勻變化的,只有C選項有此特點,因此C選項正確. 答案 C 特別提醒 本題通過分析感應電動勢(電壓)與時間的圖象,推斷電流隨時間變化的圖象,考查楞次定律、法拉第電磁感應定律.借助圖象考查電磁感應的規(guī)律,一直是高考的熱點,此類題目總是通過變換情境、改變條件,推陳出新.求解此類問題的關(guān)鍵是弄清楚產(chǎn)生感應電動勢的原因,熟練掌握法拉第電磁感應定律.,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,考法示例13如圖所示,一個水平放置的=45的“”形光滑導軌固定在磁感應強度為B的勻強磁場中,ab是粗細、材料與導軌完全相同的均勻?qū)w棒,導體棒與導軌接觸良好.在外力作用下

28、,導體棒以恒定速度v向右平動,以導體棒在圖中所示位置時作為計時起點,則回路中感應電動勢E、感應電流I、導體棒所受外力的功率P和回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q隨時間變化的圖象中正確的是 A B C D,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,題型 13圖象的轉(zhuǎn)換 考法示例14如圖甲所示,正三角形導線框abc固定在磁場中,磁場方向與線框平面垂直,磁感應強度B隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示.t=0時刻,磁場方向垂直紙面向里,在04 s時間內(nèi),線框ab邊所受安培力F隨時間t變化的關(guān)系(規(guī)定水平向左為力的正

29、方向)可能是下圖中的 圖甲 圖乙 A B C D,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,解析 02 s內(nèi)磁感應強度均勻變化,線框中產(chǎn)生的感應電流大小恒定,線框ab邊所受安培力大小隨磁感應強度大小正比例變化,規(guī)定水平向左為力的正方向,所以01 s內(nèi)安培力的方向為正方向,12 s內(nèi)安培力的方向為負方向.23 s內(nèi)磁感應強度不變,線框無感應電流,線框ab邊不受安培力.34 s內(nèi)磁感應強度均勻變化,線框感應電流大小恒定,線框ab邊所受安培力大小隨磁感應強度大小正比例變化,所以33.5 s內(nèi)安培力的方向為正

30、方向,3.54 s內(nèi)安培力的方向為負方向,故A符合題意. 答案 A 特別提醒 這類問題可先根據(jù)楞次定律的推論“增反減同”來判斷感應電流的磁場方向,再根據(jù)安培定則判斷感應電流方向,又F安=BIL,該題中磁場在02 s和34 s時間內(nèi)是均勻變化的.即在相應時間段內(nèi)I的大小是不變的,故在相應的時間段內(nèi)F安B,從B的變化規(guī)律就能得出F安的變化規(guī)律.,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,題型 14圖象的應用 考法示例15如圖甲所示,水平放置的兩根平行金屬導軌,間距L=0.3 m.導軌左端連接R=0.6 的電阻.區(qū)域abcd內(nèi)存在垂直于導軌平面的勻強磁場,磁感應強度B=0.6 T,磁場區(qū)

31、域?qū)扗=0.2 m.細金屬棒A1和A2用長為2D=0.4 m的輕質(zhì)絕緣桿連接,放置在導軌平面上,并與導軌垂直.每根金屬棒在導軌間的電阻均為r=0.3 ,導軌電阻不計.使金屬棒以恒定速度v=1.0 m/s沿導軌向右穿過磁場.計算從金屬棒A1進入磁場(t=0)到A2離開磁場的時間段內(nèi),不同時間段通過電阻R的電流大小,并在圖乙中畫出.,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,綜合上述計算結(jié)果,通過R的電流與時間的關(guān)系圖線如圖(c)所示. 答案 見解析 關(guān)鍵能力 本題是通過分析和求解金屬棒切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢,畫出通過電阻R的

32、I-t圖線.分析和求解問題的基本思路:先進行“源”的分析分析出電路中由電磁感應所產(chǎn)生的“電源”,求出“電源”參數(shù)E和r;再進行“路”的分析畫出必要的電路圖,分析電路結(jié)構(gòu),弄清串、并聯(lián)關(guān)系,求出相關(guān)部分的電流及其他物理量,尤其注意分清過程,確定通過R的電流在各個時間段的對應值,從而正確畫出I-t圖線.,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,,,方法5 電磁感應中力學問題的求解方法,,,,方法5 電磁感應中力學問題的求解方法,,,,方法5 電磁感應中力學問題的求解方法,依據(jù)臨界狀態(tài)特點,列方程求解. (2)從能的角度分析求解 用法拉第電磁感應定律和楞次定律(或右手定則)確定感應電動

33、勢的大小和方向. 畫出等效電路圖,寫出回路中電阻消耗的電功率的表達式. 分析導體機械能的變化,用能量守恒定律得到機械功率的改變與回路中電功率的改變所滿足的方程,聯(lián)立求解. 說明:在利用能量的轉(zhuǎn)化和守恒解決電磁感應問題時,第一要準確把握參與轉(zhuǎn)化的能量的形式和種類,第二要確定哪種能量增加,哪種能量減少. 3.幾種典型模型 (1)單桿模型(光滑平行導軌),,,方法5 電磁感應中力學問題的求解方法,,,方法5 電磁感應中力學問題的求解方法,注:在以上模型中,受到的外力F可以是拉力或重力,也可以是它們的合力或分力,例如導軌為光滑平行傾斜導軌,重力的分力將成為合外力. 另有一種接有電源的模型,單桿運動時產(chǎn)

34、生反電動勢,高考不做要求. (2)雙桿模型(光滑平行導軌),,,方法5 電磁感應中力學問題的求解方法,注:依據(jù)以上模型,可能拓展為不等距導軌或者不光滑導軌,分析方法類似. (3)線框模型(以初速度v0,在恒定外力F作用下進入磁場) 閉合線框在勻強磁場中運動,本質(zhì)上還是單導體桿(單邊切割磁感線)問題,故分析處理的方法基本和單導體桿類似.當閉合線框完全進入勻強磁場后,因為穿過線框的磁通量不變,故回路中沒有感應電流,線框不受安培力. 當線框剛進入磁場時,受到安培力阻礙,若F安=F,則線框勻速進入.若FF安,則線框加速進入,v,F安,F合,a,直至F合=0時,v達到最大;若F安F,則線框減速進入,v,

35、F安,F合,a,直至F合 =0,v達到最小,當 v=v0時,v最大.,,,方法5 電磁感應中力學問題的求解方法,,題型 15電磁感應中的動力學問題 考法示例162016天津高考,12,20分電磁緩速器是應用于車輛上以提高運行安全性的輔助制動裝置,其工作原理是利用電磁阻尼作用減緩車輛的速度.電磁阻尼作用可以借助如下模型討論:如圖所示,將形狀相同的兩根平行且足夠長的鋁條固定在光滑斜面上,斜面與水平方向夾角為.一質(zhì)量為m的條形磁鐵滑入兩鋁條間,恰好勻速穿過,穿過時磁鐵兩端面與兩鋁條的間距始終保持恒定,其引起電磁感應的效果與磁鐵不動、鋁條相對磁鐵運動相同.磁鐵端面是邊長為d的正方形,由于磁鐵距離鋁條很

36、近,磁鐵端面正對兩鋁條區(qū)域的磁場均可視為勻強磁場,磁感應強度為B,鋁條的高度大于d,電阻率為.為研究問題方便,鋁條中只考慮與磁鐵正對部分的電阻和磁場,其他部分電阻和磁場可忽略不計,假設(shè)磁鐵進入鋁條間以后,減少的機械能完全轉(zhuǎn)化為鋁條的內(nèi)能,重力加速度為g.,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,題型 16電磁感應中的功能關(guān)系問題 考法示例172014全國卷,25,19分半徑分別為r和2r的同心圓形導軌固定在同一水平

37、面內(nèi),一長為r、質(zhì)量為m且質(zhì)量分布均勻的直導體棒AB置于圓導軌上面,BA的延長線通過圓導軌中心O,裝置的俯視圖如圖所示.整個裝 置位于一勻強磁場中,磁感應強度的大小為B,方向豎直向下.在內(nèi)圓導軌的C點和外圓導軌的D點之間接有一阻值為R的電阻(圖中未畫出).直導體棒在水平外力作用下以角速度繞O逆時針勻速轉(zhuǎn)動,在轉(zhuǎn)動過程中始終與導軌保持良好接觸.設(shè)導體棒與導軌之間的動摩擦因數(shù)為,導體棒和導軌的電阻均可忽略.重力加速度大小為g.求: (1)通過電阻R的感應電流的方向和大小; (2)外力的功率.,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁

38、感應,,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,方法提煉 電磁感應中的功能關(guān)系問題的求解方法 (1)求解電能的三種主要思路 利用克服安培力做功求解:電磁感應中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功. 利用能量守恒定律求解:機械能的減少量等于產(chǎn)生的電能. 利用電路特征求解:通過電路中產(chǎn)生的電熱來計算. (2)能量轉(zhuǎn)化問題的分析過程:先電后力再能量.,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,,,方法6 利用傳感器實現(xiàn)自動控制的設(shè)計方法,方法解讀： 1.設(shè)計實驗原理 傳感器將它感受到的物理量(如力、熱、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測量的物理量(一般是電學量).其工作過程是通過對某一物理

39、量敏感的元件將感受到的信號按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于利用的信號的過程.例如,光電傳感器是利用光敏電阻將光信號轉(zhuǎn)換成電信號,熱電傳感器是利用熱敏電阻或金屬熱電阻將溫度信號轉(zhuǎn)換成電信號,轉(zhuǎn)換后的信號經(jīng)過電子電路的處理就可以達到方便檢測、自動控制、遙控等目的. 2.傳感器的基本應用方法 在對溫度有特殊要求的場合,利用熱敏元件對溫度的敏感性,可以設(shè)計出自動控制電路或報警電路.在對光照有特殊要求的場合,利用光敏元件對光照強度的敏感性,可以設(shè)計出自動控制電路或報警電路.,,,方法6 利用傳感器實現(xiàn)自動控制的設(shè)計方法,當溫度變化時,熱敏元件的電阻會發(fā)生變化,導致電路中電流變化,可利用熱敏元件的電阻與溫度的函數(shù)關(guān)系

40、來研究溫度的高低;當光照強度變化時,光敏元件的電阻會發(fā)生變化,導致電路中電流變化,可利用光敏元件的電阻與光照強度的函數(shù)關(guān)系來研究光照強度的大小;當壓力變化時,壓敏元件的電阻會發(fā)生變化,導致電路中電流變化,可利用壓敏元件的電阻與壓力的函數(shù)關(guān)系來研究壓力的大小. 3.設(shè)計自動控制電路的一般思路 (1)根據(jù)題目給出的儀器和要求畫出控制電路和工作電路 控制電路由電源、開關(guān)、光敏電阻(或熱敏電阻等其他敏感元件)、電磁繼電器和導線等組成;工作電路由電源、用電器(燈泡、電熱絲或其他用電器)、導線組成.這兩個電路相互獨立,又通過繼電器相關(guān)聯(lián),繼電器實際上是工作電路的開關(guān).,,,方法6 利用傳感器實現(xiàn)自動控制的

41、設(shè)計方法,(2)分析自動控制電路的合理性 電路設(shè)計完成后,要對它的合理性進行分析,用光照射光敏電阻或?qū)崦綦娮杓訜?檢查工作電路的接通和斷開是否符合實際要求.比如,自控路燈電路的設(shè)計要求是白天切斷工作電路,使路燈熄滅,晚上接通工作電路,使路燈發(fā)光.,題型 17傳感器與電路的結(jié)合 考法示例18在輸液時,藥液有時會從針口流出體外,為了及時發(fā)現(xiàn),設(shè)計了一種報警裝置,電路如圖所示.M是貼在針口處的傳感器,接觸到藥液時其電阻RM發(fā)生變化,導致S兩端電壓U增大,裝置發(fā)出警報,此時 A.RM變大,且R越大,U增大越明顯 B.RM變大,且R越小,U增大越明顯 C.RM變小,且R越大,U增大越明顯 D.RM變

42、小,且R越小,U增大越明顯,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,題型 18傳感器實驗電路的設(shè)計與應用 考法示例19為了節(jié)能和環(huán)保,一些公共場所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng).光控開關(guān)可采用光敏電阻來控制,光敏電阻是阻值隨著光的照度變化而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強弱,光越強,照度越大,照度的單位為lx).某光敏電阻RG在不同照度下的阻值如表所示: (1)請根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖甲所示的坐標系中描繪出光敏電阻的阻值隨照度變化的曲線,并說明阻值隨照度變化的特點. (2)如圖乙所示,當1、2兩端所加電壓上升至2 V時,控制開關(guān)自動

43、啟動照明系統(tǒng).請利用下列器材按要求設(shè)計一個簡單電路:給1、2兩端提供電壓,要求天色漸暗照度降低至1.0 lx時啟動照明系統(tǒng).在虛線框內(nèi)完成電路原理圖.(不考慮控制開關(guān)對所設(shè)計電路的影響),,物理 專題十一 ：電磁感應,提供的器材如下: 光敏電阻RG(符號 ,阻值見表); 直流電源E(電動勢3 V,內(nèi)阻不計); 定值電阻:R1=10 k,R2=20 k,R3=40 k(限選其中之一并在圖中標出); 開關(guān)S及導線若干. 解析(1)根據(jù)題表中的數(shù)據(jù),在坐標系上描點連線,得到如圖(a)所示的變化曲線. 圖(a) 阻值隨照度變化的特點:光敏電阻的阻值大小隨照度的增大非線性減小.

44、,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,特別提醒 設(shè)計自動控制電路時,首先根據(jù)題目給出的器材和要求畫出控制電路和工作電路,控制電路由電源、開關(guān)、光敏電阻(或熱敏電阻等其他敏感元件)、電磁繼電器和導線等組成,工作電路由電源、用電器(燈泡、電熱絲或其他用電器)、導線等組成;然后分析自動控制電路的合理性,如用光照射光敏電阻或?qū)崦綦娮杓訜?檢查工作電路的接通和斷開是否符合實際要求.,,數(shù)學 第四章：三角函數(shù),物理 專題十一 ：電磁感應,C.考法幫考向全掃描,考向1 考查電磁感應現(xiàn)象及楞次定律的應用 考向2 考查法拉第電磁感應定律

45、的理解及應用 考向3 考查電磁感應與電路的結(jié)合問題 考向4 考查電磁感應與圖象的結(jié)合問題 考向5 考查電磁感應與力學的結(jié)合問題 考向6 考查電磁感應中的能量問題 考向7 考查傳感器與電學實驗的結(jié)合問題,物理 專題十一 ：電磁感應,電磁感應是電磁學部分主干知識,也是高考命題的重點和熱點之一,試題重點考查以楞次定律、法拉第電磁感應定律為核心的相關(guān)問題,主要涉及電磁感應現(xiàn)象的分析和判斷、楞次定律和法拉第電磁感應定律的應用、電磁感應中的電路問題、圖象問題以及與力學和能量等聯(lián)系的綜合問題,試題區(qū)分度較高,難度也較大,命題靈活,綜合性強,必須在復習備考中予以高度重視.,,,考情揭秘,命題透視:與電磁感應相

46、關(guān)的物理學史、探究產(chǎn)生感應電流條件的實驗及應用楞次定律判斷感應電流的方向等是?？嫉膬?nèi)容.試題多為選擇題,難度中等偏易.值得注意的是在近幾年的高考中,對物理學史的考查偏向于以下兩種,一是引經(jīng)據(jù)典說“常識”,重實際應用;二是經(jīng)典實驗道“方法”,重解釋應用.通過這類試題的考查,能較好地展示過程與方法,能展示科學中“失敗、失敗、直至成功”的經(jīng)歷,以培養(yǎng)學生的情感、態(tài)度和價值觀,這是新高考核心素養(yǎng)的必然要求.,,,考向1 考查電磁感應現(xiàn)象及楞次定律的應用,示例20 考查感應電流產(chǎn)生的條件2014全國卷,14,6分在法拉第時代,下列驗證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實驗中,能觀察到感應電流的是 A.將繞在磁鐵上的線

47、圈與電流表組成一閉合回路,然后觀察電流表的變化 B.在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈,然后觀察電流表的變化 C.將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接,往線圈中插入條形磁鐵后,再到相鄰房間去觀察電流表的變化 D.繞在同一鐵環(huán)上的兩個線圈,分別接電源和電流表,在給線圈通電或斷電的瞬間,觀察電流表的變化,,,考向1 考查電磁感應現(xiàn)象及楞次定律的應用,命題立意本題以科學家研究電磁感應現(xiàn)象時的實驗為背景命題,考查了產(chǎn)生感應電流的條件,只要穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化,回路中就會產(chǎn)生感應電流.特別突出了對物理學史及實驗過程和方法的考查. 解析繞在磁鐵上的線圈與電流表組成的閉合回路中的磁通量不

48、變,不會產(chǎn)生感應電流,A錯誤;通電線圈周圍的磁場是恒定的,穿過線圈的磁通量不變,也不會產(chǎn)生感應電流,B錯誤;將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接,往線圈中插入條形磁鐵的過程會產(chǎn)生感應電流,磁鐵放入線圈中后感應電流就消失了,所以再到相鄰房間觀察電流表時,感應電流已為零,C錯誤;給線圈通電或斷電的瞬間,線圈中電流發(fā)生變化,導致另一個線圈中的磁通量發(fā)生變化,會產(chǎn)生感應電流,D正確. 答案D,,,考向1 考查電磁感應現(xiàn)象及楞次定律的應用,示例21考查楞次定律的理解及應用2017全國卷,15,6分如圖所示,在方向垂直于紙面向里的勻強磁場中有一U形金屬導軌,導軌平面與磁場垂直.金屬桿PQ置于導軌上并

49、與導軌形成閉合回路PQRS,一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi),線框與導軌共面.現(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運動,在運動開始的瞬間,關(guān)于感應電流的方向,下列說法正確的是 A.PQRS中沿順時針方向,T中沿逆時針方向 B.PQRS中沿順時針方向,T中沿順時針方向 C.PQRS中沿逆時針方向,T中沿逆時針方向 D.PQRS中沿逆時針方向,T中沿順時針方向,,,考向1 考查電磁感應現(xiàn)象及楞次定律的應用,命題立意本題考查感應電流方向的判斷,意在考查學生對楞次定律和右手定則的掌握情況 解析金屬桿PQ向右切割磁感線,根據(jù)右手定則可知PQRS中感應電流沿逆時針方向.原來T中的磁場方向垂直于紙面向里,PQRS

50、中的感應電流產(chǎn)生的磁場方向垂直于紙面向外,使得穿過T的磁通量減小,根據(jù)楞次定律可知T中產(chǎn)生順時針方向的感應電流,綜上所述,可知A、B、C項錯誤,D項正確. 答案 D,,,考向1 考查電磁感應現(xiàn)象及楞次定律的應用,示例22 對“二次感應”問題的考查2016上海高考,19,4分多選如圖甲所示,螺線管內(nèi)有平行于軸線的外加勻強磁場,以圖中箭頭所示方向為其正方向.螺線管與導線框abcd相連,導線框內(nèi)有一小金屬圓環(huán)L,圓環(huán)與導線框在同一平面內(nèi).當螺線管內(nèi)的磁感應強度B隨時間按圖乙所示規(guī)律變化時 A.在t1t2時間內(nèi),L有收縮趨勢 B.在t2t3時間內(nèi),L有擴張趨勢 C.在t2t3時間內(nèi),L內(nèi)有逆時針方

51、向的感應電流 D.在t3t4時間內(nèi),L內(nèi)有順時針方向的感應電流,,,考向1 考查電磁感應現(xiàn)象及楞次定律的應用,命題立意本題結(jié)合B-t圖象,考查“二次感應”問題,要求在分析判斷問題時明確螺線管內(nèi)通有非均勻變化的磁場,導線框內(nèi)產(chǎn)生變化的電流,該電流激發(fā)出變化的磁場,才可以使圓環(huán)產(chǎn)生感應電流;螺線管內(nèi)通有均勻變化的磁場,導線框內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定的電流,該電流激發(fā)出的是穩(wěn)定的磁場,不會使圓環(huán)產(chǎn)生感應電流.本題對理解能力及分析推理能力有較高要求. 解析根據(jù)題意可知,在t1t2時間內(nèi),外加磁場的磁感應強度增大且斜率增大,則在導線框中產(chǎn)生順時針方向、增大的電流,該電流激發(fā)出逐漸增強的磁場,該磁場通過圓環(huán),在圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)

52、生感應電流,根據(jù)楞次定律可以判定圓環(huán)有收縮趨勢,故A項正確;在t2t3時間內(nèi),外加磁場均勻變化,在導線框中產(chǎn)生穩(wěn)定電流,該電流激發(fā)出穩(wěn)定的磁場,該磁場通過圓環(huán)時,圓環(huán)中沒有感應電流,故B、C項錯誤;在t3t4時間內(nèi),外加磁場向下減小,且斜率也減小,在導線框中產(chǎn)生順時針方向、減小的電流,該電流激發(fā)出垂直紙面向里且逐漸減弱的磁場,故圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感應電流.D項正確. 答案 AD,,,考向1 考查電磁感應現(xiàn)象及楞次定律的應用,命題透視:法拉第電磁感應定律是高考考查的重點和難點,涉及左手定則、右手定則、楞次定律、歐姆定律及力學相關(guān)知識等,重點考查對法拉第電磁感應定律的理解、動生電動勢和感生電動

53、勢的應用、自感現(xiàn)象及渦流現(xiàn)象的分析等內(nèi)容,對理解能力、分析推理能力要求較高,多以選擇題出現(xiàn).,,,考向2 考查法拉第電磁感應定律的理解及應用,示例23法拉第電磁感應定律的理解2016浙江高考,16,6分如圖所示,a、b兩個閉合正方形線圈用同樣的導線制成,匝數(shù)均為10匝,邊長la=3lb,圖示區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場,且磁感應強度隨時間均勻增大,不考慮線圈之間的相互影響,則 A.兩線圈內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感應電流 B.a、b線圈中感應電動勢之比為91 C.a、b線圈中感應電流之比為34 D.a、b線圈中電功率之比為31,,,考向2 考查法拉第電磁感應定律的理解及應用,,,,考向2 考查法拉

54、第電磁感應定律的理解及應用,示例24 動生電動勢的理解與應用2016全國卷,24,12分如圖,水平面(紙面)內(nèi)間距為l的平行金屬導軌間接一電阻,質(zhì)量為m、長度為l的金屬桿置于導軌上.t=0時,金屬桿在水平向右、大小為F的恒定拉力作用下由靜止開始運動.t0時刻,金屬桿進入磁感應強度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強磁場區(qū)域,且在磁場中恰好能保持勻速運動.桿與導軌的電阻均忽略不計,兩者始終保持垂直且接觸良好,兩者之間的動摩擦因數(shù)為.重力加速度大小為g.求: (1)金屬桿在磁場中運動時產(chǎn)生的電動勢的大小; (2)電阻的阻值.,,,考向2 考查法拉第電磁感應定律的理解及應用,,,,考向2 考查法拉第

55、電磁感應定律的理解及應用,,,,考向2 考查法拉第電磁感應定律的理解及應用,示例25感生電動勢的理解與應用2015浙江高考,24,20分小明同學設(shè)計了一個“電磁天平”,如圖甲所示,等臂天平的左臂為掛盤,右臂掛有矩形線圈,兩臂平衡.線圈的水平邊長 L=0.1 m,豎直邊長H=0.3 m,匝數(shù)為N1.線圈的下邊處于勻強磁場內(nèi),磁感應強度B0=1.0 T,方向垂直線圈平面向里.線圈中通有可在02.0 A范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的電流I.掛盤放上待測物體后,調(diào)節(jié)線圈中電流使天平平衡,測出電流即可測得物體的質(zhì)量.(重力加速度取 g=10 m/s2),,,考向2 考查法拉第電磁感應定律的理解及應用,,,,考向2 考查法

56、拉第電磁感應定律的理解及應用,,,,考向2 考查法拉第電磁感應定律的理解及應用,示例26對自感現(xiàn)象的分析與判斷2017北京高考,19,6分圖甲和乙是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個電路圖,L1和L2為電感線圈.實驗時,斷開開關(guān)S1瞬間,燈A1突然閃亮,隨后逐漸變暗;閉合開關(guān)S2,燈A2逐漸變亮,而另一個相同的燈A3立即變亮,最終A2與A3亮度相同.下列說法正確的是 A.圖甲中,A1與L1的電阻值相同 B.圖甲中,閉合S1,電路穩(wěn)定后,A1中電流大于L1中電流 C.圖乙中,變阻器R與L2的電阻值相同 D.圖乙中,閉合S2瞬間,L2中電流與變阻器R中電流相等,,,考向2 考查法拉第電磁感應定律的理解及應

57、用,命題立意本題考查斷電自感與通電自感的相關(guān)知識,意在考查學生對自感現(xiàn)象的分析能力. 解析題圖甲中,穩(wěn)定時通過A1的電流記為I1,通過L1的電流記為IL,S1斷開瞬間,A1突然變亮,可知ILI1,因此A1和L1電阻值不相同,所以A、B錯誤;題圖乙中,閉合S2時,由于自感作用,通過L2與A2的電流I2會逐漸增大,而通過R與A3的電流I3立即變大,因此閉合S2瞬間,L2中電流與變阻器R中電流不相等,所以D錯誤;由于最終A2與A3亮度相同,所以兩支路電流I相同,根據(jù)部分電路歐姆定律,兩支路電壓U與電流I均相同,所以兩支路電阻相同,由于A2、A3完全相同,故變阻器R與L2的電阻值相同,所以C正確. 答

58、案 C,,,考向2 考查法拉第電磁感應定律的理解及應用,示例27對渦流現(xiàn)象的分析與判斷2015全國卷,19,6分多選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(zhuǎn)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(zhuǎn)時,磁針也隨著一起轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動 C.在圓盤轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動,,,考向2 考查法

59、拉第電磁感應定律的理解及應用,命題立意本題考查電磁感應、渦流及其相關(guān)的知識點,意在考查學生綜合運用電磁感應知識分析解釋實驗現(xiàn)象的能力.難度中等偏難. 解析當圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時,圓盤的半徑切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢和感應電流,選項A正確;圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場對磁針施加磁場力作用,導致磁針轉(zhuǎn)動,選項B正確,D錯誤;由于圓盤中心正上方懸掛小磁針,在圓盤轉(zhuǎn)動過程中,磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量不變,選項C錯誤. 答案 AB,,,考向2 考查法拉第電磁感應定律的理解及應用,命題透視:切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應電動勢,該導體或回路相當于電源,因此高考中電

60、磁感應問題往往與直流電路聯(lián)系在一起進行綜合考查,題型既有選擇題也有計算題.,,,考向3 考查電磁感應與電路的結(jié)合問題,,,,考向3 考查電磁感應與電路的結(jié)合問題,,,,考向3 考查電磁感應與電路的結(jié)合問題,命題透視:電磁感應中的圖象問題是高考的熱點,它可以綜合法拉第電磁感應定律、楞次定律或右手定則、安培定則、左手定則,還有與之相關(guān)的電學知識和力學知識等,其特點是考查方式比較靈活,有時根據(jù)電磁感應現(xiàn)象發(fā)生的過程,確定圖象的正確與否,有時根據(jù)不同的圖象,進行綜合計算.,,,考向4 考查電磁感應與圖象的結(jié)合問題,示例29 2016四川高考,7,6分多選如圖所示,電阻不計、間距為l的光滑平行金屬導軌水

61、平放置于磁感應強度為B、方向豎直向下的勻強磁場中,導軌左端接一定值電阻R.質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒MN置于導軌上,受到垂直于金屬棒的水平外力F的作用由靜止開始運動,外力F與金屬棒速度v的關(guān)系是F=F0+kv(F0、k是常量),金屬棒與導軌始終垂直且接觸良好.金屬棒中感應電流為i,受到的安培力大小為FA,電阻R兩端的電壓為UR,感應電流的功率為P,它們隨時間t變化圖象可能正確的有 AB CD,,,考向4 考查電磁感應與圖象的結(jié)合問題,,,,考向4 考查電磁感應與圖象的結(jié)合問題,,,,考向4 考查電磁感應與圖象的結(jié)合問題,命題透視:電磁感應中通過導體的感應電流,在磁場中將受到安培力的作用,因

62、此,電磁感應問題常和力學問題聯(lián)系在一起.此類問題在高考中經(jīng)常出現(xiàn),并且難度較大,綜合性較強,考查的題型既有選擇題也有計算題.,,,考向5 考查電磁感應與力學的結(jié)合問題,示例302016全國卷,24,14分如圖,兩固定的絕緣斜面傾角均為,上沿相連.兩細金屬棒ab(僅標出a端)和cd(僅標出c端)長度均為L,質(zhì)量分別為2m和m;用兩根不可伸長的柔軟輕導線將它們連成閉合回路abdca,并通過固定在斜面上沿的兩光滑絕緣小定滑輪跨放在斜面上,使兩金屬棒水平.右斜面上存在勻強磁場,磁感應強度大小為B,方向垂直于斜面向上.已知兩根導線剛好不在磁場中,回路電阻為R,兩金屬棒與斜面間的動摩擦因數(shù)均為,重力加速度

63、大小為g.已知金屬棒ab勻速下滑.求: (1)作用在金屬棒ab上的安培力的大小; (2)金屬棒運動速度的大小.,,,考向5 考查電磁感應與力學的結(jié)合問題,命題立意本題主要考查平衡條件、法拉第電磁感應定律、安培力、閉合電路歐姆定律及其相關(guān)知識,意在考查學生靈活運用知識分析、解決問題的能力. 解析 (1)設(shè)兩根導線的總的張力大小為T,右斜面對ab棒的支持力的大小為N1,作用在ab棒上的安培力的大小為F,左斜面對cd棒的支持力大小為N2. 對于ab棒,由力的平衡條件得 2mgsin =N1+T+F N1=2mgcos 對于cd棒,同理有mgsin +N2=T N2=mgcos 聯(lián)立式得 F=mg(

64、sin -3cos ),,,考向5 考查電磁感應與力學的結(jié)合問題,,,,考向5 考查電磁感應與力學的結(jié)合問題,命題透視:在高考中,電磁感應常與能量轉(zhuǎn)化相結(jié)合,是高考的重點內(nèi)容,考查的題型較全,既有選擇題,又有綜合性較強的計算題.,,,考向6 考查電磁感應中的能量問題,示例312015天津高考,11,18分如圖所示,“凸”字形硬質(zhì)金屬線框質(zhì)量為m,相鄰各邊互相垂直,且處于同一豎直平面內(nèi),ab邊長為l,cd邊長為2l,ab與cd平行,間距為2l.勻強磁場區(qū)域的上下邊界均水平,磁場方向垂直于線框所在平面.開始時,cd邊到磁場上邊界的距離為2l,線框由靜止釋放,從cd邊進入磁場直到ef、pq邊進入磁場

65、前,線框做勻速運動.在ef、pq邊離開磁場后,ab邊離開磁場之前,線框又做勻速運動.線框完全穿過磁場過程中產(chǎn)生的熱量為Q.線框在下落過程中始終處于原豎直平面內(nèi),且ab、cd邊保持水平,重力加速度為g.求: (1)線框ab邊將離開磁場時做勻速運動的速度大小是cd邊剛進入磁場時的幾倍; (2)磁場上下邊界間的距離H.,,,考向6 考查電磁感應中的能量問題,,,考向6 考查電磁感應中的能量問題,,,,考向6 考查電磁感應中的能量問題,,命題透視:隨著信息技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展,傳感器技術(shù)邁入了快速發(fā)展時期.我國將傳感器技術(shù)列為重點發(fā)展的尖端技術(shù),投入大量的人力、物力,研制和開發(fā)了各種新型的傳感器.傳

66、感器技術(shù)已經(jīng)深入到日常生活、生產(chǎn)、科學研究和軍事技術(shù)等各領(lǐng)域,因此傳感器將是今后高考的熱點之一.試題考查內(nèi)容與力學及電路問題結(jié)合起來,體現(xiàn)一定的設(shè)計、創(chuàng)新能力.,,,考向7 考查傳感器與電學實驗的結(jié)合問題,示例322016全國卷,23,10分現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng),要求當熱敏電阻的溫度達到或超過60 時,系統(tǒng)報警.提供的器材有:熱敏電阻,報警器(內(nèi)阻很小,流過的電流超過Ic時就會報警),電阻箱(最大阻值為999.9 ),直流電源(輸出電壓為U,內(nèi)阻不計),滑動變阻器R1(最大阻值為 1 000 ),滑動變阻器R2(最大阻值為2 000 ),單刀雙擲開關(guān)一個,導線若干. 在室溫下對系統(tǒng)進行調(diào)節(jié).已知U約為18 V,Ic約為10 mA;流過報警器的電流超過20 mA時,報警器可能損壞;該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小,在 60 時阻值為650.0 . (1)完成待調(diào)節(jié)的報警系統(tǒng)原理電路圖的連線.,,,考向6 考查電磁感應中的能量問題,,,考向6 考查電磁感應中的能量問題,(2)電路中應選用滑動變阻器(填“R1”或“R2”). (3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報警系統(tǒng): 電路接通前,需