高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題整合高頻突破 專題十一 電磁感應(yīng)及綜合應(yīng)用課件.ppt

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,專題十一 電磁感應(yīng)及綜合 應(yīng)用,-2-,知識脈絡(luò)梳理,-3-,規(guī)律方法導(dǎo)引,-4-,命題一,命題二,命題三,電磁感應(yīng)中的圖象問題 常以選擇題的形式考查物理量的定量關(guān)系。 例1如圖所示,等腰直角三角形區(qū)域EFG內(nèi)有垂直紙面向里的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場,直角邊CF長度為2l?，F(xiàn)有一電阻為R的閉合直角梯形導(dǎo)線框ABCD以速度v水平向右勻速通過磁場。t=0時刻恰好位于圖示位置(即BC與EF在一條直線上,且C與E重合),規(guī)定導(dǎo)線框中感應(yīng)電流沿逆時針方向時為正,則感應(yīng)電流i與時間t的關(guān)系圖線正確的是( ),答案,解析,-5-,思維導(dǎo)引,命題一,命題二,命題三,-6-,規(guī)律方法 電磁感應(yīng)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(guān)鍵是把握圖象特點、分析相關(guān)物理量的函數(shù)關(guān)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(guān)的物理概念、公式、不變量和定律作出相應(yīng)判斷。在進行有關(guān)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(guān)系,善于挖掘圖象中的隱含條件,明確有關(guān)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。,命題一,命題二,命題三,-7-,拓展訓(xùn)練1(2015河北唐山摸底)矩形導(dǎo)線框abcd固定在變化的磁場中,產(chǎn)生了如圖所示的電流(電流方向abcda為正方向)。若規(guī)定垂直紙面向里的方向為磁場正方向,能夠產(chǎn)生如圖所示電流的磁場為( ),答案,解析,命題一,命題二,命題三,-8-,拓展訓(xùn)練2如圖所示,EOF和EOF為空間一勻強磁場的邊界,其中EO∥EO,FO∥FO,且EO⊥OF;OO為∠EOF的平分線,OO間的距離為L;磁場方向垂直于紙面向里。一邊長為L的正方形導(dǎo)線框沿OO方向勻速通過磁場,t=0時刻恰好位于圖示位置。規(guī)定導(dǎo)線框中感應(yīng)電流沿逆時針方向時為正,則感應(yīng)電流i與時間t的關(guān)系圖線可能正確的是 ( ),答案,解析,命題一,命題二,命題三,-9-,電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題 考查與牛頓第二定律、運動學(xué)知識結(jié)合的動態(tài)分析問題以及電磁感應(yīng)中的純力學(xué)問題,計算題和選擇題都有可能出現(xiàn)。 例2如圖甲所示,一個質(zhì)量m=0.1 kg的正方形金屬框總電阻R=0.5 Ω,金屬框放在表面絕緣的斜面AABB的頂端(金屬框上邊與AA重合),自靜止開始沿斜面下滑,下滑過程中穿過一段邊界與斜面底邊BB平行、寬度為d的勻強磁場后滑至斜面底端(金屬框下邊與BB重合),設(shè)金屬框在下滑過程中的速度為v,與此對應(yīng)的位移為x,那么v2-x圖象如圖乙所示,已知勻強磁場方向垂直斜面向上,金屬框與斜面間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,斜面傾角θ=53,g取10 m/s2,sin 53=0.8,cos 53=0.6。求:,命題一,命題二,命題三,-10-,(1)金屬框下滑加速度a和進入磁場的速度v1; (2)金屬框經(jīng)過磁場時受到的安培力F安大小; (3)勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小B。,命題一,命題二,命題三,答案,解析,-11-,思維導(dǎo)引,命題一,命題二,命題三,-12-,規(guī)律方法 電磁感應(yīng)與動力學(xué)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(yīng)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(dǎo)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(dǎo)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。,命題一,命題二,命題三,-13-,規(guī)律方法 電磁感應(yīng)與動力學(xué)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(yīng)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(dǎo)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(dǎo)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。,命題一,命題二,命題三,-14-,命題一,命題二,命題三,答案,解析,-15-,拓展訓(xùn)練4(2015天津理綜)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。,命題一,命題二,命題三,答案,解析,-16-,命題一,命題二,命題三,電磁感應(yīng)中的能量問題 經(jīng)常和閉合電路歐姆定律一起出題,考查電路中的能量轉(zhuǎn)換,計算題和選擇題都可能出現(xiàn)。,-17-,例3如圖所示,平行金屬導(dǎo)軌與水平面間夾角均為37,導(dǎo)軌間距為1 m,電阻不計,導(dǎo)軌足夠長。兩根金屬棒ab和ab的質(zhì)量都是0.2 kg,電阻都是1 Ω,與導(dǎo)軌垂直放置且接觸良好,金屬棒和導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為0.25,兩個導(dǎo)軌平面處均存在著垂直軌道平面向上的勻強磁場(圖中未畫出),磁感應(yīng)強度B的大小相同。讓ab固定不動,將金屬棒ab由靜止釋放,當(dāng)ab下滑速度達到穩(wěn)定時,整個回路消耗的電功率為8 W。求: (1)ab下滑的最大加速度; (2)ab下落了30 m 高度時,其下滑速度已經(jīng)達到穩(wěn)定, 則此過程中回路電流的發(fā)熱量Q為多大? (3)如果將ab與ab同時由靜止釋放,當(dāng)ab下落了30 m 高度時,其下滑速度也已經(jīng)達到穩(wěn)定,則此過程中回路電流的發(fā)熱量Q為多大?(g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8),命題一,命題二,命題三,-18-,命題一,命題二,命題三,,-19-,命題一,命題二,命題三,-20-,思維導(dǎo)引,命題一,命題二,命題三,-21-,規(guī)律方法 對于電磁感應(yīng)問題中焦耳熱的計算,主要從以下三個角度入手 (1)感應(yīng)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(yīng)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(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。 (4)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(guān)系,不能混淆。,命題一,命題二,命題三,-22-,命題一,命題二,命題三,-23-,命題一,命題二,命題三,答案,解析,-24-,,1.將一段導(dǎo)線繞成圖甲所示的閉合電路,并固定在水平面(紙面)內(nèi),回路的ab邊置于垂直紙面向里的勻強磁場Ⅰ中。回路的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場Ⅱ,以向里為磁場Ⅱ的正方向,其磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的圖象如圖乙所示。用F表示ab邊受到的安培力,以水平向左為F的正方向,能正確反映F隨時間t變化的圖象是( ),1,2,3,4,答案,解析,-25-,2.(多選)(2015浙江溫州聯(lián)考)勻強磁場方向垂直紙面,規(guī)定向里的方向為正,磁感應(yīng)強度B隨時間t變化規(guī)律如圖甲所示。在磁場中有一細金屬圓環(huán),圓環(huán)平面位于紙面內(nèi),如圖乙所示。令I(lǐng)1、I2、I3分別表示Oa、ab、bc段的感應(yīng)電流,F1、F2、F3分別表示很小一段金屬環(huán)對應(yīng)I1、I2、I3時受到的安培力。則( ) A.I1沿逆時針方向,I2沿順時針方向 B.I2沿順時針方向,I3沿順時針方向 C.F1方向指向圓心,F2方向指向圓心 D.F2方向背離圓心向外,F3方向指向圓心,答案,解析,1,2,3,4,-26-,3.(2015安徽合肥質(zhì)檢)如圖所示,Ⅰ、Ⅱ區(qū)域是寬度L均為0.5 m的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小均為B=1 T,方向相反,一邊長L=0.5 m、質(zhì)量m=0.1 kg、電阻R=0.5 Ω的正方形金屬線框abcd的ab邊緊靠磁場邊緣,在外力F的作用下向右勻速運動穿過磁場區(qū)域,速度v0=10 m/s。在線框穿過磁場區(qū)的過程中,外力F所做的功為( ) A.5 J B.7.5 J C.10 J D.15 J,1,2,3,4,答案,解析,-27-,4.如圖所示,豎直平面內(nèi)有一寬L=1 m、足夠長的光滑矩形金屬導(dǎo)軌,電阻不計。在導(dǎo)軌的上、下邊分別接有電阻R1=3 Ω和R2=6 Ω。在MN上方及CD下方有垂直紙面向里的勻強磁場Ⅰ和Ⅱ,磁感應(yīng)強度大小均為B=1 T?，F(xiàn)有質(zhì)量m=0.2 kg、電阻r=1 Ω的導(dǎo)體棒ab,在金屬導(dǎo)軌上從MN上方某處由靜止下落,下落過程中導(dǎo)體棒始終保持水平,與金屬導(dǎo)軌接觸良好。當(dāng)導(dǎo)體棒ab下落到快要接近MN時的速度大小為v1=3 m/s。不計空氣阻力,g取10 m/s2。,1,2,3,4,(1)求導(dǎo)體棒ab快要接近MN時的加速度大小。 (2)若導(dǎo)體棒ab進入磁場Ⅱ后,棒中的電流大小始終保持不變,求磁場Ⅰ和Ⅱ之間的距離h。 (3)若將磁場Ⅱ的CD邊界略微下移,使導(dǎo)體棒ab剛進入磁場Ⅱ時速度大小變?yōu)関2=9 m/s,要使棒在外力F作用下做a=3 m/s2的勻加速直線運動,求所加外力F隨時間t變化的關(guān)系式。,-28-,1,2,3,4,,-29-,1,2,3,4,-30-,1,2,3,4,-31-,電磁感應(yīng)中的電路、能量問題 【典例示范】 如圖甲所示(俯視圖),相距為2l的光滑平行金屬導(dǎo)軌水平放置,導(dǎo)軌一部分處在以O(shè)O為右邊界的勻強磁場中,勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B,方向垂直導(dǎo)軌平面向下,導(dǎo)軌右側(cè)接有定值電阻R,導(dǎo)軌電阻忽略不計。在距邊界OO為l處垂直導(dǎo)軌放置一質(zhì)量為m、電阻不計的金屬桿ab。 (1)若金屬桿ab固定在導(dǎo)軌上的初始位置,磁場的磁感應(yīng)強度在時間t內(nèi)由B均勻減小到零,求此過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q1。 (2)若磁場的磁感應(yīng)強度不變,金屬桿ab在恒力作用下在初始位置由靜止開始向右運動3l距離,其v-x的關(guān)系如圖乙所示。求: (Ⅰ)金屬桿ab在剛要離開磁場時的加速度大小; (Ⅱ)此過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q2。,怎樣得高分,解析,-32-,思維流程,怎樣得高分,-33-,怎樣得高分,-34-,怎樣得高分,-35-,(3)找準功能關(guān)系——確定有哪些形式的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)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,必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。,怎樣得高分,-36-,怎樣得高分,答案,解析,