2019屆高考物理二輪專題復習 專題六 電路和電磁感應 第2講 電磁感應規(guī)律及綜合應用課件.ppt

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第2講電磁感應規(guī)律及綜合應用 考向一楞次定律和法拉第電磁感應定律的理解與應用 典例1 2018 北京市通州區(qū)模擬 如圖 甲 所示 在垂直紙面向里的勻強磁場中 一個線圈與一個電容器相連 線圈平面與勻強磁場垂直 電容器的電容C 60 F 穿過線圈的磁通量 隨時間t的變化如圖 乙 所示 下列說法正確的是 A 電容器下極板電勢高于上極板B 線圈中磁通量的變化率為3Wb sC 電容器兩極板間電壓為2 0VD 電容器所帶電荷量為120C C 規(guī)律總結(jié) 1 三定則 一定律 的比較 2 楞次定律中 阻礙 的四種表現(xiàn)形式 1 阻礙原磁通量的變化 增反減同 2 阻礙相對運動 來拒去留 3 使線圈面積有擴大或縮小的趨勢 增縮減擴 該結(jié)論僅適用于磁感線單方向穿過的線圈 4 阻礙原電流的變化 自感現(xiàn)象 增反減同 3 感應電流方向的判斷 1 利用右手定則 即根據(jù)導體在磁場中做切割磁感線運動的情況進行判斷 2 利用楞次定律 即根據(jù)穿過回路的磁通量的變化情況進行判斷 4 感應電動勢的計算 2 平動切割 導體棒垂直切割磁感線 E Blv 主要用于求電動勢的瞬時值 C 預測練2 2018 福建龍巖模擬 如圖 甲 所示 用一根橫截面積為S 電阻率為 的硬質(zhì)導線做成一個半徑為r的圓環(huán) ab為圓環(huán)的直徑 在ab的右側(cè)存在一個足夠大的勻強磁場 t 0時刻磁場方向垂直于豎直圓環(huán)平面向里 磁場磁感應強度B隨時間t變化的關系如圖 乙 所示 則0 t1時間內(nèi) A 圓環(huán)中產(chǎn)生感應電流的方向為逆時針B 圓環(huán)中產(chǎn)生感應電流的方向先順時針后逆時針C 圓環(huán)一直具有擴張的趨勢D 圓環(huán)中感應電流的大小為 D 考向二電磁感應中的圖像問題 典例2 2018 陜西咸陽二模 如圖 甲 匝數(shù)n 2的金屬線圈 電阻不計 圍成的面積為20cm2 線圈與R 2 的電阻連接 置于豎直向上 均勻分布的磁場中 磁場與線圈平面垂直 磁感應強度為B B t關系如圖 乙 規(guī)定感應電流i從a經(jīng)過R到b的方向為正方向 忽略線圈的自感影響 則下列i t關系圖正確的是 D 規(guī)律總結(jié) 五步法分解電磁感應中的圖像問題 預測練3 2018 遼寧大連一模 如圖所示 兩個垂直于紙面的勻強磁場方向相反 磁感應強度的大小均為B 磁場區(qū)域的寬度均為a 高度為a的正三角形導線框ABC從圖示位置沿x軸正向勻速穿過兩磁場區(qū)域 以逆時針方向為電流的正方向 在下列圖形中能正確描述感應電流I與線框移動距離x關系的是 B 預測練4 2018 廣東惠州三調(diào) 如圖 甲 所示 光滑平行金屬導軌MN PQ所在平面與水平面成 角 M P兩端接一電阻R 整個裝置處于方向垂直導軌平面向上的勻強磁場中 t 0時對金屬棒施加一平行于導軌的外力F 使金屬棒由靜止開始沿導軌向上運動 金屬棒電阻為r 導軌電阻忽略不計 已知通過電阻R的感應電流I隨時間t變化的關系如圖 乙 所示 下列關于棒運動速度v 外力F 流過R的電荷量q以及閉合回路中磁通量的變化率隨時間變化的圖像正確的是 B 考向三電磁感應中的電路和動力學問題 典例3 2018 北京海淀區(qū)二模 如圖所示 MN PQ是兩根足夠長的光滑平行的金屬導軌 導軌間距離l 0 2m 導軌平面與水平面的夾角 30 導軌上端連接一個阻值R 0 4 的電阻 整個導軌平面處于垂直于導軌平面向上的勻強磁場中 磁感應強度B 0 5T 現(xiàn)有一根質(zhì)量m 0 01kg 電阻r 0 1 的金屬棒ab垂直于導軌放置 且接觸良好 金屬棒從靜止開始沿導軌下滑 且始終與導軌垂直 g 10m s2 導軌電阻不計 求 1 金屬棒從靜止釋放時的加速度大小 解析 1 金屬棒在釋放的瞬間沒有感應電流 不受安培力 根據(jù)牛頓第二定律有mgsin ma得a gsin 5m s2 答案 1 5m s2 2 金屬棒沿導軌下滑過程中速度最大值 答案 2 2 5m s 3 金屬棒沿導軌勻速下滑時ab兩端的電壓 答案 3 0 2V 拓展變式 在 典例3 中 若將電阻R換成電容為1F的電容器 其他條件不變 求棒由靜止釋放后2s內(nèi)沿軌道下滑的距離 答案 5m 規(guī)律總結(jié) 活學活用一個解題流程 預測練5 如圖 水平桌面上固定有一半徑為R的光滑金屬細圓環(huán) 環(huán)面水平 圓環(huán)總電阻為r 空間有一勻強磁場 磁感應強度大小為B 方向豎直向下 一長度為2R 電阻可忽略的導體棒AC置于圓環(huán)左側(cè)并與環(huán)相切 切點為棒的中點 一拉力作用于棒中點使其以恒定加速度a從靜止開始向右運動 運動過程中棒與圓環(huán)接觸良好 下列說法正確的是 A 棒運動過程中產(chǎn)生的感應電流在棒中由A流向CB 棒通過整個圓環(huán)所用的時間為C 棒經(jīng)過環(huán)心時流過棒的電流為D 棒經(jīng)過環(huán)心時所受安培力的大小為 D 預測練6 2018 河南洛陽二模 多選 如圖所示 相距為L的兩足夠長平行金屬導軌固定在水平面上 整個空間存在垂直導軌平面向下的勻強磁場 磁感應強度為B 導軌上靜止有質(zhì)量為m 電阻為R的兩根相同的金屬棒ab cd 與導軌構(gòu)成閉合回路 金屬棒cd左側(cè)導軌粗糙右側(cè)光滑 現(xiàn)用一沿導軌方向的恒力F水平向右拉金屬棒cd 當金屬棒cd運動距離為s時速度達到最大 金屬棒ab與導軌間的摩擦力也剛好達最大靜摩擦力 導軌電阻不計 在此過程中 下列敘述正確的是 AD A 金屬棒cd的最大速度為B 金屬棒ab上的電流方向是由a向bC 整個回路中產(chǎn)生的熱量為Fs D 金屬棒ab與軌道之間的最大靜摩擦力為F 考向四電磁感應中的動量和能量問題 典例4 2018 河北唐山模擬 如圖 金屬平行導軌MN M N 和金屬平行導軌PQR P Q R 分別固定在高度差為h 數(shù)值未知 的水平臺面上 導軌MN M N 左端接有電源 MN與M N 的間距為L 0 10m 線框空間存在豎直向上的勻強磁場 磁感應強度B1 0 20T 平行導軌PQR與P Q R 的間距為L 0 10m 其中PQ與P Q 是圓心角為60 半徑為r 0 50m的圓弧導軌 QR與Q R 是水平長直導軌 QQ 右側(cè)有方向豎直向上的勻強磁場 磁感應強度B2 0 40T 導體棒a質(zhì)量m1 0 02kg 電阻R1 2 0 放置在導軌MN M N 右側(cè)N N邊緣處 導體棒b質(zhì)量m2 0 04kg 電阻R2 4 0 放置在水平導軌某處 閉合開關K后 導體棒a從NN 水平拋出 恰能無碰撞地從PP 處以速度v1 2m s滑入平行導軌 且始終沒有與棒b相碰 重力加速度g 10m s2 不計一切摩擦及空氣阻力和導軌電阻 求 1 導體棒b的最大加速度 2 導體棒a在磁場B2中產(chǎn)生的焦耳熱 3 閉合開關K后 通過電源的電荷量q 審題突破 3 設接通K后 a棒以速度v0水平拋出 則有v0 v1cos60 1m s對a棒沖出過程 由動量定理得 B1IL t m1v0 0即B1Lq m1v0解得q 1C 答案 1 0 02m s2 2 0 02J 3 1C 規(guī)律總結(jié) 1 能量轉(zhuǎn)化及焦耳熱的求法 1 能量轉(zhuǎn)化 2 求解焦耳熱的三種方法 2 在電磁感應中用動量定理求變力的時間 速度 位移和電荷量 一般應用于單桿切割磁感線運動 3 電磁感應中的動量和能量問題 一般應用于雙桿切割磁感線運動 1 如果雙桿運動過程 雙桿系統(tǒng)所受合外力為零 首先用動量守恒定律求速度 再用能量守恒定律求電能 2 如果雙桿運動過程 雙桿系統(tǒng)不符合動量守恒 應用好電路問題的兩個分析 電源 的分析和 運動 的分析 預測練7 如圖所示 間距L 1m 電阻不計的足夠長的光滑平行金屬導軌水平放置 導軌右側(cè)接入R 2 的定值電阻 長L 1m 電阻r 1 質(zhì)量為m的導體棒垂直導軌放置 整個裝置處于方向豎直向下的勻強磁場中 磁感應強度B 1T 現(xiàn)在導體棒上施加水平向左的拉力F 拉力F隨時間變化的關系為F t N 導體棒從靜止開始以大小為a的加速度做勻加速直線運動 運動過程中始終保持與導軌垂直并接觸良好 下列說法正確的是 A 導體棒克服安培力做的功等于導體棒上產(chǎn)生的焦耳熱B 質(zhì)量m 0 2kg 加速度a 1 5m s2C 前4s內(nèi)拉力F的沖量大小為9 2N sD 若4s末撤去拉力F 則拉力F撤去后定值電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為3 6J B 預測練8 2018 河北衡水一模 如圖所示 水平面上有兩根足夠長的光滑平行金屬導軌MN和PQ 兩導軌間距為l 電阻均可忽略不計 在M和Q之間接有一阻值為R的電阻 導體桿ab質(zhì)量為m 電阻為r 并與導軌接觸良好 整個裝置處于方向豎直向上 磁感應強度為B的勻強磁場中 現(xiàn)給ab桿一個初速度v0 使桿向右運動 ab桿最后停在導軌上 下列說法正確的是 D 預測練9 2018 廣西二模 如圖所示 兩寬度均為a的水平勻強磁場區(qū)域相距4a 一個邊長為a的正方形金屬線框從距離磁場上方a處由靜止自由下落 進入上方和下方的勻強磁場時都恰好做勻速直線運動 已知下落過程中線框平面始終在豎直平面內(nèi) 則下列說法正確的是 C 備考跨越構(gòu)網(wǎng)絡練培優(yōu) 網(wǎng)絡構(gòu)建 培優(yōu)精練 培優(yōu)練1 2018 安徽六校一模 韋伯和紐曼總結(jié) 提出了電磁感應定律 如圖是關于該定律的實驗 P是由閉合線圈組成的螺線管 把磁鐵從P正上方 距P上端h處由靜止釋放 磁鐵豎直穿過P后落在海綿墊上并停下 若僅增大h 重復原來的操作 磁鐵穿過P的過程與原來相比 下列說法正確的是 A 穿過線圈的磁通量將增大B 線圈中產(chǎn)生的感應電動勢將增大C 通過線圈導線截面的電量將增大D 線圈對磁鐵的阻礙作用將變小 B 培優(yōu)練2 2018 江蘇卷 9 多選 如圖所示 豎直放置的 形光滑導軌寬為L 矩形勻強磁場 的高和間距均為d 磁感應強度為B 質(zhì)量為m的水平金屬桿由靜止釋放 進入磁場 和 時的速度相等 金屬桿在導軌間的電阻為R 與導軌接觸良好 其余電阻不計 重力加速度為g 金屬桿 A 剛進入磁場 時加速度方向豎直向下B 穿過磁場 的時間大于在兩磁場之間的運動時間C 穿過兩磁場產(chǎn)生的總熱量為4mgdD 釋放時距磁場 上邊界的高度h可能小于 BC 培優(yōu)練3 2018 天津卷 12 真空管道超高速列車的動力系統(tǒng)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成平動動能的裝置 圖1是某種動力系統(tǒng)的簡化模型 圖中粗實線表示固定在水平面上間距為l的兩條平行光滑金屬導軌 電阻忽略不計 ab和cd是兩根與導軌垂直 長度均為l 電阻均為R的金屬棒 通過絕緣材料固定在列車底部 并與導軌良好接觸 其間距也為l 列車的總質(zhì)量為m 列車啟動前 ab cd處于磁感應強度為B的勻強磁場中 磁場方向垂直于導軌平面向下 如圖1所示 為使列車啟動 需在M N間連接電動勢為E的直流電源 電源內(nèi)阻及導線電阻忽略不計 列車啟動后電源自動關閉 1 要使列車向右運行 啟動時圖1中M N哪個接電源正極 并簡要說明理由 解析 1 列車要向右運動 安培力方向應向右 根據(jù)左手定則 接通電源后 金屬棒中電流方向由a到b 由c到d 故M接電源正極 答案 1 見解析 2 求剛接通電源時列車加速度a的大小 3 列車減速時 需在前方設置如圖2所示的一系列磁感應強度為B的勻強磁場區(qū)域 磁場寬度和相鄰磁場間距均大于l 若某時刻列車的速度為v0 此時ab cd均在無磁場區(qū)域 試討論 要使列車停下來 前方至少需要多少塊這樣的有界磁場 答案 1 見解析