導與練2016屆高三物理二輪復習課件限時訓練全國通用專題九電磁感應(yīng)綜合問題一

1、專題九電磁感應(yīng)綜合問題(一)展示考綱明晰考向方法歸納重點點撥鎖定考點高效突破必備模型全面解讀展示考綱明晰考向重要考點考題預(yù)測1.法拉第電磁感應(yīng)定律.()2.楞次定律.()感應(yīng)電流的產(chǎn)生和方向的判斷、楞次定律的理解、感應(yīng)電動勢的求解、法拉第電磁感應(yīng)定律與圖像結(jié)合設(shè)計問題是本專題在高考中的熱點.預(yù)計2016年高考對各種圖像的考查(如-t圖、B-t圖和I-t圖)、感應(yīng)電流產(chǎn)生條件和方向的判斷、導體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的計算是命題頻率較高的知識點,主要以選擇題的形式出現(xiàn).方法歸納重點點撥一、楞次定律的應(yīng)用及感應(yīng)電動勢的求解1.楞次定律推廣的三種表述(1)阻礙原磁通量的變化(增反減同).(2)阻礙相

2、對運動(來拒去留).(3)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象).2.楞次定律和右手定則的適用對象(1)楞次定律:一般適用于線圈面積不變,磁感應(yīng)強度發(fā)生變化的情形.(2)右手定則:一般適用于導體棒切割磁感線的情形.(4)平動切割型:E=Blv.二、電磁感應(yīng)中的圖像問題1.問題分類在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流及磁場對導線的作用力隨時間的變化規(guī)律,也可用圖像直觀地表示出來,如I-t,B-t,E-t,E-x,I-x圖像等.此問題可分為兩類:(1)由給定的電磁感應(yīng)過程選出相應(yīng)的物理量的函數(shù)圖像.(2)由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過程,確定相關(guān)的物理量.2.分析思路(1)明確圖像的種類.(2)

3、分析電磁感應(yīng)的具體過程.(3)結(jié)合相關(guān)規(guī)律寫出函數(shù)表達式.(4)根據(jù)函數(shù)關(guān)系進行圖像分析.鎖定考點高效突破考點一楞次定律的應(yīng)用備選例題 (2014山東理綜)(多選)如圖,一端接有定值電阻的平行金屬軌道固定在水平面內(nèi),通有恒定電流的長直絕緣導線垂直并緊靠軌道固定,導體棒與軌道垂直且接觸良好.在向右勻速通過M,N兩區(qū)的過程中,導體棒所受安培力分別用FM,FN表示.不計軌道電阻.以下敘述正確的是()A.FM向右 B.FN向左C.FM逐漸增大D.FN逐漸減小思路探究(1)當導體棒運動于M區(qū)時,穿過閉合回路的磁通量如何變化?磁感應(yīng)強度怎樣變化?答案:在M區(qū)時,穿過閉合回路的磁通量增加,磁感應(yīng)強度變大.(

4、2)當導體棒運動于N區(qū)時,穿過閉合回路的磁通量如何變化?磁感應(yīng)強度怎樣變化?答案:在N區(qū)時,穿過閉合回路的磁通量減少,磁感應(yīng)強度減小.解析:根據(jù)安培定則,在軌道內(nèi)的M區(qū)、N區(qū)通電長直導線產(chǎn)生的磁場分別垂直軌道平面向外和向里,當導體棒運動到M區(qū)時,根據(jù)右手定則,在導體棒內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流與長直絕緣導線中的電流方向相反,再根據(jù)左手定則可知,金屬棒在M區(qū)時受到的安培力方向向左,因此選項A錯誤;同理可以判定選項B正確;導體棒在M區(qū)勻速靠近長直絕緣導線時對應(yīng)的磁感應(yīng)強度越來越大,因此產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越來越大,根據(jù)閉合電路的歐姆定律和安培力的公式可知,導體棒所受的安培力FM也逐漸增大,故選項C正確,同理選項

5、D正確.答案:BCD通關(guān)演練1.楞次定律與感應(yīng)電動勢的綜合應(yīng)用(2015太原市一模)如圖為一種早期發(fā)電機的原理示意圖,該發(fā)電機由固定的圓形線圈和一對用鐵芯連接的圓柱形磁鐵構(gòu)成,兩磁極相對于線圈平面對稱,磁極中心在線圈平面上的投影沿圓弧XOY運動(X或Y均在線圈外側(cè),O是線圈中心),則( )A.從X到O,電流由E經(jīng)G流向F,先增大再減小B.從X到O,電流由F經(jīng)G流向E,先減小再增大C.從O到Y(jié),電流由E經(jīng)G流向F,先增大再減小D.從O到Y(jié),電流由F經(jīng)G流向E,先減小再增大C解析:在磁極繞轉(zhuǎn)軸從X到O勻速轉(zhuǎn)動時,穿過線圈平面的磁通量向上增大,根據(jù)楞次定律可知線圈中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流,電流由F

6、經(jīng)G流向E,由線圈和磁鐵間的相對運動,根據(jù)E感=BLv,導線處的磁感應(yīng)強度先增后減,可知感應(yīng)電動勢先增大后減小,則電流先增大再減小,A,B均錯;在磁極繞轉(zhuǎn)軸從O到Y(jié)勻速轉(zhuǎn)動時,穿過線圈平面的磁通量向上減小,根據(jù)楞次定律可知線圈中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流,電流由E經(jīng)G流向F,由線圈和磁鐵間的相對運動,根據(jù)E感=BLv,導線處的磁感應(yīng)強度先增后減,可知感應(yīng)電動勢先增大后減小,則電流先增大再減小,C對,D錯.2.楞次定律的應(yīng)用(2015河南省鄭州市三模)1931年英國物理學家狄拉克就從理論上預(yù)言存在只有一個磁極的粒子,即“磁單極子”.1982年美國物理學家卡布萊利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象設(shè)計了一個尋找“磁單極

7、子”的實驗,他設(shè)想讓一個只有N極的“磁單極子”自上而下穿過電阻為零的超導線圈如圖(甲),觀察其中電流的方向和大小變化情況.和一個小條形磁鐵自上而下穿過普通導體線圈如圖(乙)相比,從上往下看( )A.普通導體線圈中將出現(xiàn)順時針方向的持續(xù)電流B.普通導體線圈中將出現(xiàn)逆時針方向的持續(xù)電流C.超導線圈中將出現(xiàn)順時針方向的持續(xù)電流D.超導線圈中將出現(xiàn)逆時針方向的持續(xù)電流D解析:N極“磁單極子”穿過超導線圈的過程中,當“磁單極子”靠近線圈時,穿過線圈的磁通量向下增加,可確定感應(yīng)電流方向沿逆時針;當“磁單極子”遠離線圈時,穿過線圈中磁通量向上減小,可確定感應(yīng)電流方向沿逆時針,在超導線圈中,電流持續(xù)不減小,選

8、項D正確,C錯誤;而條形磁鐵穿過普通導體線圈過程中,當靠近線圈時,穿過線圈的磁通量向下增加,可確定感應(yīng)電流方向沿逆時針;當遠離線圈時,穿過線圈的磁通量向下減小,可確定感應(yīng)電流方向沿順時針,選項A,B錯誤.3.右手定則及楞次定律的綜合應(yīng)用(多選)如圖所示,兩個線圈套在同一個鐵芯上,線圈的繞向在圖中已經(jīng)標出.左線圈連著平行導軌M和N,導軌電阻不計,在垂直導軌方向上放著金屬棒ab,金屬棒處在垂直于紙面向外的勻強磁場中,下列說法中正確的是( ) A.當金屬棒ab向右勻速運動時,a點電勢高于b點,c點電勢高于d點B.當金屬棒ab向右勻速運動時,b點電勢高于a點,c點與d點等電勢C.當金屬棒ab向右加速運

9、動時,b點電勢高于a點,c點電勢高于d點D.當金屬棒ab向右加速運動時,b點電勢高于a點,d點電勢高于c點BD解析:當金屬棒ab向右勻速運動時,由右手定則知ab中感應(yīng)電流為ab,可知電流恒定,穿過右邊線圈的磁通量不變,沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,c,d等電勢,B對,A錯;當金屬棒ab向右加速運動時,ab中感應(yīng)電流方向為ab,則b點電勢高于a點,穿過右邊線圈的磁通量向上,可知穿過右邊磁通量增大,由楞次定律可知產(chǎn)生的感應(yīng)電流在線圈中從cd,d點電勢高于c點電勢,D對,C錯.方法總結(jié) 用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的思維流程考點二法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用審題突破答案:BD以例說法 電磁感應(yīng)中電動勢的求解及電源極性

10、的判斷(1)導體切割磁感線的情況下,利用公式E=BLv,當導體各點速度不相等時,其中的v應(yīng)為平均速度.(3)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的導體為電源,其正電荷集聚的一端為正極.題組訓練B AD 3.法拉第電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用為了測量列車的速度及加速度,可采用下述裝置:在列車底部安裝一個正方形線圈,而在軌道上每隔40 m安裝一塊磁性很強的小磁鐵,當列車經(jīng)過磁鐵上方時,有感應(yīng)電流產(chǎn)生,記錄此電流就可換算成列車的速度及加速度.視磁鐵上方區(qū)域的磁場為勻強磁場,其區(qū)域面積與線圈面積相同,磁場方向與線圈截面垂直,磁感應(yīng)強度B=0.004 T,線圈邊長L=0.1 m,匝數(shù)n=5,包括連線總電阻R=0.4 .現(xiàn)記錄到某列

11、車駛過時的電流位移圖像如圖所示,請計算:(1)在離開O(原點)20 m處列車速度v的大小;答案:(1)4 m/s答案:(2)1.05 m/s2(2)從20 m處到60 m處列車加速度a的大小(假設(shè)列車做勻加速運動).考點三電磁感應(yīng)中的圖像問題典例 (2014全國新課標理綜)如圖(a),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(b)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()思路探究Ucd在00.5格時間內(nèi)電壓恒定,說明什么問題?答案:說明穿過線圈磁通量的變化率恒定,即磁通量均勻變

12、化,線圈ab中電流變化率恒定.解析:由題可知線圈cd上的電壓波形為方波,則選取0.5格時間內(nèi)進行研究,其電壓恒定,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,可知線圈ab內(nèi)、cd內(nèi)及鐵芯中的磁場在均勻變化,由于線圈內(nèi)部的磁場與流經(jīng)線圈的電流成正比,表明該時間內(nèi)線圈ab中的電流也在均勻變化,即變化率一定,這說明電流與時間應(yīng)是線性變化關(guān)系,觀察四個選項,只有選項C正確.答案:C以例說法 解答電磁感應(yīng)圖像問題的“三個關(guān)注”題組訓練1.導體切割磁感線中的圖像問題(2015山西大同三模)如圖(甲)所示,兩個勻強磁場區(qū)域的寬度均為a,中間無磁場區(qū)域的寬度也為a,勻強磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強度大小相等,方向相反.現(xiàn)有斜邊長為2a的等

13、腰直角三角形導線框,從圖示位置開始以水平向右的恒定速度穿越該場區(qū),若以線框中逆時針方向為電流正方向,則圖(乙)中能正確描述該過程線框中感應(yīng)電流i與時間t關(guān)系的是( )A2.磁場變化中的圖像問題(2015錦州市質(zhì)檢)閉合矩形導線框abcd固定在勻強磁場中,磁場的方向與導線框所在平面垂直,磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖(甲)所示.規(guī)定垂直紙面向里為磁場的正方向,abcda方向為導線框中感應(yīng)電流的正方向,水平向右為安培力的正方向.關(guān)于導線框中的電流i與ad邊所受的安培力F隨時間t變化的圖像,圖(乙)中正確的是( )D3.由I-t圖像確定磁場的變化(多選)一個閉合線圈固定在垂直紙面的勻強磁場中,設(shè)

14、磁場方向向里為磁感應(yīng)強度B的正方向,線圈中的箭頭所指方向為電流I的正方向.線圈及線圈中感應(yīng)電流I隨時間變化的圖線如圖(甲)所示,則磁感應(yīng)強度B隨時間變化的圖線可能是圖(乙)中的( )CD必備模型全面解讀“電磁感應(yīng)中的單桿”模型 模型解讀1.模型概述“桿+導軌”模型是電磁感應(yīng)問題高考命題的“基本道具”,也是高考的熱點,考查的知識點多,題目的綜合性強,物理情景變化空間大,是復習中的難點.“桿+導軌”模型又分為“單桿”型和“雙桿”型;導軌放置方式可分為水平、豎直和傾斜;桿的運動狀態(tài)可分為勻速運動、勻變速運動、非勻變速運動或轉(zhuǎn)動等;磁場的狀態(tài)可分為恒定不變、均勻變化和非均勻變化等,情景復雜形式多變.典

15、例 兩足夠長的平行金屬導軌間的距離為L,導軌光滑且電阻不計,導軌所在的平面與水平面夾角為,在導軌所在平面內(nèi),分布著磁感應(yīng)強度為B、方向垂直于導軌所在平面的勻強磁場.把一個質(zhì)量為m的導體棒ab放在金屬導軌上,在外力作用下保持靜止,導體棒與金屬導軌垂直且接觸良好,導體棒與金屬導軌接觸的兩點間的電阻為R1.完成下列問題:(1)如圖(甲),金屬導軌的一端接一個內(nèi)阻為r的直流電源.撤去外力后導體棒仍能靜止,求直流電源電動勢.思路探究(1)撤去外力后,導體棒靜止在導軌上的條件是什么?答案:安培力與重力的下滑分力大小相等.(2)如圖(乙),金屬導軌的一端接一個阻值為R2的定值電阻,撤去外力讓導體棒由靜止開始

16、下滑.在加速下滑的過程中,當導體棒的速度達到v時,求此時導體棒的加速度.思路探究 (2)導體棒速度為v時受幾個力?合力為多少?答案:重力、安培力、支持力.合力沿導軌平面向下,大小等于ma.(3)求(2)問中導體棒所能達到的最大速度.思路探究 (3)導體棒達到最大速度的條件是什么?答案:合力為零.以例說法 導體切割磁感線動態(tài)問題分析的思路導體受力運動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢感應(yīng)電流通電導體受安培力合外力變化加速度變化速度變化感應(yīng)電動勢變化,周而復始地循環(huán),直至最終達到穩(wěn)定狀態(tài),此時加速度為零,而速度v通過加速達到最大值,做勻速直線運動或通過減速達到穩(wěn)定值做勻速直線運動.如圖所示,兩根相距為d的足夠長的、光滑的平行金屬導軌位于水平的xOy平面內(nèi),左端接有阻值為R的電阻,其他部分的電阻均忽略不計.