高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題4 第2課 電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用課件.ppt

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第2課 電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用,題型一、電磁感應(yīng)的圖象問題,例1 (2014新課標(biāo)Ⅰ)如圖甲，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(cè)得線圈cd間電壓如圖乙所示．已知線圈內(nèi)部的磁場(chǎng)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(shí)間變化關(guān)系的圖中，可能正確的是( ),解析：本題考查了電磁感應(yīng)的圖象．根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，ab線圈電流的變化率與線圈cd上的波形圖一致，線圈cd上的波形圖是方波，ab線圈電流只能是線性變化的，因?yàn)橹挥芯€性變化的變化率才是常數(shù)．所以C正確． 答案：C,方法點(diǎn)撥：(1)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(shí)刻，如初始時(shí)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(gè)階段，這幾個(gè)階段是否和圖象變化相對(duì)應(yīng)． ③關(guān)注大小、方向的變化趨勢(shì)，看圖線斜率的大小、圖線的曲、直是否和物理過程對(duì)應(yīng)．,(2)解決電磁感應(yīng)圖象問題的一般步驟： ①明確圖象的種類，即是Bt圖還是Φt圖，或者Et圖、It圖等． 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(dòng)定律等規(guī)律寫出函數(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畫圖象或判斷圖象．,?變式訓(xùn)練 1．如圖甲所示，一個(gè)有矩形邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里．一個(gè)三角形閉合導(dǎo)線框，由位置1(左)沿紙面勻速運(yùn)動(dòng)到位置2(右)．取線框剛到達(dá)磁場(chǎng)邊界的時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)(t＝0)，規(guī)定逆時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较?，則圖乙中能正確反映線框中電流、時(shí)間關(guān)系的是(A),解析：進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，進(jìn)去的磁通量增大，根據(jù)右手定則，感應(yīng)電流為逆時(shí)針，均勻增大，接著均勻減小，完全在磁場(chǎng)中，沒有感應(yīng)電流．出磁場(chǎng)時(shí)，進(jìn)去的磁通量減小，根據(jù)右手定則，感應(yīng)電流為順時(shí)針，均勻增大，接著均勻減小，完全出磁場(chǎng)，沒有感應(yīng)電流．所以選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤．,題型二、 電磁感應(yīng)的電路問題,例2 如圖(a)所示，在垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)B的平面內(nèi)，半徑為r的金屬圓盤繞過圓心O的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，圓心O和邊緣K通過電刷與一個(gè)電路連接，電路中的P是加上一定正向電壓才能導(dǎo)通的電子元件．流過電流表的電流I與圓盤角速度ω的關(guān)系如圖(b)所示，其中ab段和bc段均為直線，且ab段過坐標(biāo)原點(diǎn)．ω0代表圓盤逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，已知：R＝3.0 Ω，B＝1.0 T，r＝0.2 m．忽略圓盤、電流表和導(dǎo)線的電阻．,(1)根據(jù)圖(b)寫出ab、bc段對(duì)應(yīng)的I與ω的關(guān)系式； (2)求出圖(b)中b、c兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的P兩端的電壓Ub、Uc； (3)分別求出ab、bc段流過P的電流IP與其兩端電壓UP的關(guān)系式．,方法點(diǎn)撥：本題屬于電磁感應(yīng)中的電路問題，必須弄清電路的組成，將感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等效為電源電動(dòng)勢(shì)，求電動(dòng)勢(shì)要用電磁感應(yīng)定律，其余問題為串并聯(lián)電路分析．,題型三、 電磁感應(yīng)的動(dòng)力學(xué)問題,例3 (2015廣東高考)如圖(a)所示，平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌水平放置，間距L＝0.4 m，導(dǎo)軌右端接有阻值R＝1 Ω的電阻，導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上，且接觸良好，導(dǎo)體棒及導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，導(dǎo)軌間正方形區(qū)域abcd內(nèi)有方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，bd連線與導(dǎo)軌垂直，長(zhǎng)度也為L(zhǎng)，從0時(shí)刻開始，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間t變化，規(guī)律如圖(b)所示；同一時(shí)刻，棒從導(dǎo)軌左端開始向右勻速運(yùn)動(dòng)，1 s后剛好進(jìn)入磁場(chǎng)，若使棒在導(dǎo)軌上始終以速度v＝1 m/s做直線運(yùn)動(dòng)．求：,(1)進(jìn)入磁場(chǎng)前，回路中的電動(dòng)勢(shì)E； (2)棒在運(yùn)動(dòng)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(shí)電流i與時(shí)間t的關(guān)系式．,方法點(diǎn)撥：(1)電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題應(yīng)抓住的“兩個(gè)對(duì)象”：,(2)電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題的解題策略： 此類問題中力現(xiàn)象和電磁現(xiàn)象相互聯(lián)系、相互制約，解決問題前首先要建立“動(dòng)→電→動(dòng)”的思維順序，可概括為： ①找準(zhǔn)主動(dòng)運(yùn)動(dòng)者，用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向． ②根據(jù)等效電路圖，求解回路中電流的大小及方向． ③分析安培力對(duì)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度、加速度的影響，從而推理得出對(duì)電路中的電流有什么影響，最后定性分析導(dǎo)體棒的最終運(yùn)動(dòng)情況． ④列牛頓第二定律或平衡方程求解．,?變式訓(xùn)練 3．(2015海南高考)如圖，兩平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面上，相距l(xiāng)，左端與一電阻R相連；整個(gè)系統(tǒng)置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向豎直向下．一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒置于導(dǎo)軌上，在水平外力作用下沿導(dǎo)軌以速度v勻速向右滑動(dòng)，滑動(dòng)過程中始終保持與導(dǎo)軌垂直并接觸良好．已知導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度大小為g，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略．求： (1)電阻R消耗的功率； (2)水平外力的大?。?題型四、 電磁感應(yīng)的能量問題,例4 (2015四川高考)如圖所示，金屬導(dǎo)軌MNC和PQD，MN與PQ平行且間距為L(zhǎng)，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(dǎo)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(zhǎng)均為L(zhǎng)，ab棒初始位置在水平導(dǎo)軌上與NQ重合；ef棒垂直放在傾斜導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ(μ較小)，由導(dǎo)軌上的小立柱1和2阻擋而靜止．空間有方向豎直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫出)．兩金屬棒與導(dǎo)軌保持良好接觸．不計(jì)所有導(dǎo)軌和ab棒的電阻，ef棒的阻值為R，最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等，忽略感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，重力加速度為g.,(1)若磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，給ab棒一個(gè)垂直于NQ、水平向右的速度v1，在水平導(dǎo)軌上沿運(yùn)動(dòng)方向滑行一段距離后停止，ef棒始終靜止，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棒某橫截面的電量． (3)若ab棒以垂直于NQ的速度v2在水平導(dǎo)軌上向右勻速運(yùn)動(dòng)，并在NQ位置時(shí)取走小立柱1和2，且運(yùn)動(dòng)過程中ef棒始終靜止．求此狀態(tài)下最強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度及此磁場(chǎng)下ab棒運(yùn)動(dòng)的最大距離．,方法點(diǎn)撥：(1)求解焦耳熱的三個(gè)途徑： ①電磁感應(yīng)電路為純電阻電路時(shí)產(chǎn)生的焦耳熱等于克服安培力做的功，即Q＝W克安． ②當(dāng)電磁感應(yīng)電路中感應(yīng)電流不變時(shí)，可用焦耳定律來求焦耳熱，即Q＝I2Rt. ③電磁感應(yīng)電路中產(chǎn)生的焦耳熱可通過能量守恒定律列方程求解．,(2)解決電磁感應(yīng)能量問題的基本思路： ①確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向． ②畫出等效電路圖并求出電流． ③進(jìn)行受力情況分析和做功情況分析． ④明確在此過程中的能量變化情況． ⑤用動(dòng)能定理或能量守恒定律解題．,?變式訓(xùn)練 4．如圖所示，豎直放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距L，在M點(diǎn)和P點(diǎn)之間接有一個(gè)阻值為R的電阻，在兩導(dǎo)軌間的矩形區(qū)域OO1O1′O′內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面向里、寬為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一質(zhì)量為m、電阻為r的導(dǎo)體棒ab垂直地?cái)R在導(dǎo)軌上，與磁場(chǎng)的上邊界相距d0，現(xiàn)使ab棒由靜止開始釋放，棒ab在離開磁場(chǎng)前已經(jīng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)(棒ab與導(dǎo)軌始終保持良好接觸且下落過程中始終保持水平，導(dǎo)軌的電阻不計(jì))． (1)求棒ab離開磁場(chǎng)的下邊界時(shí)的速度大?。?(2)求棒ab在通過磁場(chǎng)區(qū)的過程中產(chǎn)生的電熱； (3)試分析討論棒ab在磁場(chǎng)中可能出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)情況．,