電磁感應(yīng)及綜合應(yīng)用

第10講電磁感應(yīng)及綜合應(yīng)用-2-專題知識(shí)脈絡(luò)能力目標(biāo)解讀-3-專題知識(shí)脈絡(luò)能力目標(biāo)解讀-4-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三命題熱點(diǎn)一

電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流及磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)線的作用力隨時(shí)間的變化規(guī)律,可用圖象直觀地表現(xiàn)出來(lái)(如:B-t圖象、Φ-t圖象、E-t圖象、I-t圖象等),此題型可大致分為兩類:(1)由給定的電磁感應(yīng)過(guò)程選擇相應(yīng)的物理量的函數(shù)圖象,以選擇題形式為主;(2)由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過(guò)程,確定相關(guān)物理量,通常以綜合計(jì)算題形式出現(xiàn)。-5-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三

-6-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三答案解析解析關(guān)閉

答案解析關(guān)閉C-7-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三分析推理①內(nèi)圓環(huán)a端電勢(shì)高于b端時(shí),回路若閉合,內(nèi)圓環(huán)感應(yīng)電流方向如何?

②如何理解a、b間的電壓uab?

分析結(jié)論:沿逆時(shí)針?lè)较颉?/p>

分析結(jié)論:a、b間的電壓uab是內(nèi)圓圈的電壓。-8-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三以題說(shuō)法電磁感應(yīng)圖象問(wèn)題的求解方法:(1)圖象選擇問(wèn)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(duì)照法”,即按照要求畫(huà)出正確的草圖,再與選項(xiàng)對(duì)照。解決此類問(wèn)題關(guān)鍵是把握?qǐng)D象特點(diǎn)、分析相關(guān)物理量的函數(shù)關(guān)系、分析物理過(guò)程的變化或物理狀態(tài)的變化。(2)圖象分析問(wèn)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(jìn)行有關(guān)物理圖象的定量計(jì)算時(shí),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。-9-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三遷移訓(xùn)練1-1.(2015·浙江余姚三模)如圖甲所示,圓形導(dǎo)線框與電阻R串聯(lián),框內(nèi)有變化的磁場(chǎng)。取由a經(jīng)R流向b為感應(yīng)電流iR的正方向,測(cè)得iR隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示。取垂直紙面向里為磁場(chǎng)的正方向,則描述磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖象正確的是(

)-10-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三答案解析解析關(guān)閉根據(jù)題圖乙iR-t圖象可知感應(yīng)電流為方波型交變電流,據(jù)此排除選項(xiàng)A、D,再根據(jù)楞次定律可知選項(xiàng)B正確,C錯(cuò)誤。答案解析關(guān)閉B-11-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三1-2.(2015·浙江杭州地區(qū)七校第三次質(zhì)檢)如圖甲所示,兩根間距L=1.0m、電阻不計(jì)的足夠長(zhǎng)平行金屬導(dǎo)軌ab、cd水平放置,一端與阻值R=2.0Ω的電阻相連,質(zhì)量

m=0.2kg的導(dǎo)體棒ef在恒定外力F的作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。已知導(dǎo)體棒與兩根導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力均為Ff=1.0N,導(dǎo)體棒電阻為r=1.0Ω,整個(gè)裝置處于垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中,導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度a與速度v的關(guān)系如圖乙所示(g取10m/s2),求:-12-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三(1)當(dāng)導(dǎo)體棒速度為v時(shí),棒所受安培力F安的大小(用題中字母表示);(2)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小;(3)若ef棒由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)距離s=6.9m時(shí),速度已達(dá)v=3m/s,求此過(guò)程中電路上產(chǎn)生的焦耳熱Q。

-13-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三

-14-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三命題熱點(diǎn)二

涉及電磁感應(yīng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題電磁感應(yīng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的分析方法:-15-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三典例剖析【例2】

如圖甲所示,一對(duì)平行光滑軌道①放置在水平面上,兩軌道間距l(xiāng)=0.20m,電阻

R=1Ω;有一導(dǎo)體桿靜止地放在軌道上,與兩軌道垂直,桿及軌道的電阻均忽略不計(jì),整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直軌道平面向下?，F(xiàn)用一外力F沿軌道方向拉桿,使之做勻加速運(yùn)動(dòng)②,測(cè)得外力F與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示。求:(1)桿的質(zhì)量m和加速度a的大小;(2)桿開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后的時(shí)間t內(nèi),通過(guò)電阻R電荷量的表達(dá)式(用B、l、R、a、t表示)。-16-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三分析推理①不考慮桿在運(yùn)動(dòng)中受到的摩擦力。②a.勻加速直線運(yùn)動(dòng)條件是什么?

b.桿在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受幾個(gè)力?各力如何變化?關(guān)系式如何?

分析結(jié)論:合外力恒定,且與物體速度方向相同。

-17-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三規(guī)范解答-18-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三-19-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三以題說(shuō)法電磁感應(yīng)與動(dòng)力學(xué)綜合題的解題策略(1)分析“源”: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電動(dòng)勢(shì)的大小和方向;(2)分析“路”:畫(huà)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(duì)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度、加速度的影響,從而推得對(duì)電流有什么影響,最后確定導(dǎo)體棒的最終運(yùn)動(dòng)情況;(4)列“方程”:列出牛頓第二定律或平衡方程求解。-20-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三遷移訓(xùn)練2-1.(不定項(xiàng))(2015·全國(guó)理綜Ⅰ,19)1824年,法國(guó)科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤(pán)實(shí)驗(yàn)”。實(shí)驗(yàn)中將一銅圓盤(pán)水平放置,在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針,如圖所示。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),當(dāng)圓盤(pán)在磁針的磁場(chǎng)中繞過(guò)圓盤(pán)中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí),磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái),但略有滯后。下列說(shuō)法正確的是(

)A.圓盤(pán)上產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B.圓盤(pán)內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)C.在圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中,磁針的磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤(pán)的磁通量發(fā)生了變化D.圓盤(pán)中的自由電子隨圓盤(pán)一起運(yùn)動(dòng)形成電流,此電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)答案解析解析關(guān)閉圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),圓盤(pán)本身構(gòu)成閉合回路,形成渦電流,渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng),選項(xiàng)A、B正確,D錯(cuò)誤;圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中磁針的磁場(chǎng)穿過(guò)圓盤(pán)的磁通量沒(méi)有變化,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。答案解析關(guān)閉AB-21-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三

答案解析解析關(guān)閉

答案解析關(guān)閉B-22-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三命題熱點(diǎn)三

涉及電磁感應(yīng)的能量問(wèn)題對(duì)于電磁感應(yīng)中焦耳熱的計(jì)算,主要從以下三個(gè)途徑入手:1.當(dāng)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安。2.感應(yīng)電路中電阻產(chǎn)生的焦耳熱等于電流通過(guò)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(guò)能量守恒定律列方程求解。4.在此類問(wèn)題的分析中,要特別注意回路中某個(gè)元件的焦耳熱和回路總焦耳熱之間的關(guān)系,不能混淆。-23-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三典例剖析【例3】

(2015·四川理綜,11)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?？臻g有方向豎直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫(huà)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。-24-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三(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①,求此過(guò)程ef棒上產(chǎn)生的熱量;(2)在(1)問(wèn)過(guò)程中,ab棒滑行距離為d,求通過(guò)ab棒某橫截面的電荷量;(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(guò)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②。-25-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三分析推理①此過(guò)程能量轉(zhuǎn)化關(guān)系如何?

②a.磁感應(yīng)強(qiáng)度、ab棒運(yùn)動(dòng)的距離與所受安培力Fx有何關(guān)系?b.安培力Fx在何時(shí)有最大值?

分析結(jié)論:ab棒的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為ef棒和電阻R在此過(guò)程產(chǎn)生的熱量。

-26-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三規(guī)范解答-27-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三-28-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三-29-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三-30-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三以題說(shuō)法電磁感應(yīng)的能量問(wèn)題往往涉及法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律、閉合電路歐姆定律、動(dòng)力學(xué)問(wèn)題、能量守恒等考點(diǎn),綜合性很強(qiáng),解答此類問(wèn)題要注意從以下三方面進(jìn)行突破:1.明確電學(xué)對(duì)象——將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分電路等效為電源。如果在一個(gè)電路中切割磁感線的是幾部分互相聯(lián)系的電路,則可等效成電源的串并聯(lián)。分析內(nèi)外電路結(jié)構(gòu),應(yīng)用閉合電路歐姆定律和部分電路歐姆定律理順電學(xué)量間的關(guān)系。2.建立過(guò)程模型——分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況。對(duì)導(dǎo)體棒切割磁感線運(yùn)動(dòng)一般不是做勻變速運(yùn)動(dòng),而是經(jīng)歷一個(gè)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程再趨于一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài),故正確進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析確定最終狀態(tài)是關(guān)鍵。3.找準(zhǔn)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(shì)能必然發(fā)生變化;若安培力做負(fù)功,則必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。-31-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三遷移訓(xùn)練3-1.(不定項(xiàng))(2015·山東理綜,17)如圖,一均勻金屬圓盤(pán)繞通過(guò)其圓心且與盤(pán)面垂直的軸逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)施加一垂直穿過(guò)圓盤(pán)的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),圓盤(pán)開(kāi)始減速。在圓盤(pán)減速過(guò)程中,以下說(shuō)法正確的是(

)A.處于磁場(chǎng)中的圓盤(pán)部分,靠近圓心處電勢(shì)高B.所加磁場(chǎng)越強(qiáng)越易使圓盤(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng)C.若所加磁場(chǎng)反向,圓盤(pán)將加速轉(zhuǎn)動(dòng)D.若所加磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤(pán),圓盤(pán)將勻速轉(zhuǎn)動(dòng)答案解析解析關(guān)閉

答案解析關(guān)閉ABD-32-命題熱點(diǎn)一命題熱點(diǎn)二命題熱點(diǎn)三

答案解析解析關(guān)閉

答案解析關(guān)閉D-33-12345

答案解析解析關(guān)閉

答案解析關(guān)閉B-34-12345

答案解析解析關(guān)閉

答案解析關(guān)閉C-35-12345

答案解析解析關(guān)閉

答案解析關(guān)閉C-36-123454.(2015·福建理綜,18)如圖,由某種粗細(xì)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(qiáng)磁場(chǎng)B中。一接入電路電阻為R的導(dǎo)體棒PQ,在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v勻速滑動(dòng),滑動(dòng)過(guò)程PQ始終與ab