2020屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五講 電磁感應(yīng)考題應(yīng)試策略課件

1、第五講　電磁感應(yīng)考題應(yīng)試策略,本專題綜合性比較強(qiáng),復(fù)習(xí)中要注意:1.要熟練掌握感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件、感應(yīng)電流方向的判斷、感應(yīng)電動(dòng)勢的計(jì)算。2.法拉第電磁感應(yīng)定律及楞次定律與電路結(jié)合問題、電磁感應(yīng)與力和運(yùn)動(dòng)結(jié)合問題、電磁感應(yīng)與動(dòng)量守恒、能量守恒的綜合問題的分析求解方法。3.對一些典型模型如滑軌類問題、線框穿越有界磁場的問題、電磁感應(yīng)圖象的問題等要分析理解透徹。4.對磁懸浮原理、電磁阻尼等在實(shí)際中有廣泛的應(yīng)用問題要引起重視。5.交變

2、電流的四值問題、變壓器原理等。,一、如何判斷感應(yīng)電流的方向判斷感應(yīng)電流方向的方法主要有兩種,一是應(yīng)用楞次定律,二是應(yīng)用右手定則。而利用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向要明確:1.“四步”法,2.楞次定律推論的應(yīng)用技巧(1)線圈(回路)中磁通量變化時(shí),感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場阻礙原磁通量的變化——“增反減同”;(2)導(dǎo)體與磁體間有相對運(yùn)動(dòng)時(shí),感應(yīng)電流產(chǎn)生的效果阻礙相對運(yùn)動(dòng)——“來拒去留”;(3)當(dāng)回路可以形變時(shí),感應(yīng)電流可使線圈面積有擴(kuò)大或

3、縮小的趨勢——“增縮減擴(kuò)”;(4)自感現(xiàn)象中,感應(yīng)電動(dòng)勢阻礙原電流的變化——“增反減同”。,二、感應(yīng)電動(dòng)勢大小、電荷量的判定及計(jì)算方法1.感應(yīng)電動(dòng)勢大小計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢是由于穿過電路的磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生的,而引起磁通量變化的因素有磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化、導(dǎo)體切割磁感線引起的面積S變化、B與電路平面間的夾角θ變化。(1)根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢產(chǎn)生原因的求解差異,感應(yīng)電動(dòng)勢產(chǎn)生的類型可分為:①磁感應(yīng)強(qiáng)度變化或面積變化產(chǎn)生電動(dòng)勢;②導(dǎo)體平動(dòng)切割

4、磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢;③導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢;④磁感應(yīng)強(qiáng)度、面積同時(shí)變化產(chǎn)生電動(dòng)勢。(2)感應(yīng)電動(dòng)勢大小用法拉第電磁感應(yīng)定律 或E=Blv公式求解。,2.電荷量的計(jì)算方法,三、解決電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題的一般思路解決電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題的一般思路是“先電后力”,具體思路如下:,四、解決電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量問題的一般步驟1.在電磁感應(yīng)中,切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,該

5、導(dǎo)體或回路就相當(dāng)于電源。2.分析清楚有哪些力做功,就可以知道有哪些形式的能量發(fā)生了相互轉(zhuǎn)化。3.根據(jù)能量守恒列方程求解。4.理解掌握電磁感應(yīng)現(xiàn)象中電能的三種計(jì)算方法,五、電磁感應(yīng)與動(dòng)量的結(jié)合問題基本處理方法1.與動(dòng)量定理結(jié)合。例如在光滑水平軌道上運(yùn)動(dòng)的單桿(不受其他力作用),由于在磁場中運(yùn)動(dòng)的單桿為變速運(yùn)動(dòng),則運(yùn)動(dòng)過程所受2.與動(dòng)量守恒定律的結(jié)合:在相互平行的水平軌道間的雙棒做切割磁感線運(yùn)動(dòng)問題中,由于這兩根導(dǎo)體棒所受

6、的安培力等大反向,合外力為零,若不受其他外力,兩導(dǎo)體棒的總動(dòng)量守恒,解決此類問題往往要應(yīng)用動(dòng)量守恒定律。,六、“桿+導(dǎo)軌”與模型問題1.“桿+導(dǎo)軌”模型問題的物理情境變化空間大,題目綜合性強(qiáng),但萬變不離其宗,抓好解題的切入點(diǎn):受力分析,運(yùn)動(dòng)分析,過程分析,能量分析;做一些不同類型、不同變化點(diǎn)組合的題目,注意不斷地總結(jié),可起到觸類旁通的效果。2.對于“桿+導(dǎo)軌”模型類命題的“基本元素”有:導(dǎo)軌、金屬棒、磁場,具有如下的變化特點(diǎn):,七、

7、含電容模型問題電容器對學(xué)生來說本身就是一個(gè)容易忽視的知識(shí)點(diǎn),對于電容器充放電過程的電流計(jì)算,學(xué)生更是無從下手。對于“電磁感應(yīng)+電容器”問題的處理要注意微元法和動(dòng)量定理的應(yīng)用。見下面典例分析。,【典例1】輕質(zhì)細(xì)線吊著一質(zhì)量為m=0.32 kg,邊長為L=0.8 m、匝數(shù)n=10的正方形線圈,總電阻為r=1 Ω,邊長為 的正方形磁場區(qū)域?qū)ΨQ分布在線圈下邊的兩側(cè),如圖甲所示,磁場方向垂直紙面向里,大小隨時(shí)間變化如圖乙所示,從t=0開始

8、經(jīng)t0時(shí)間細(xì)線開始松弛,g取10 m/s2。則下列判斷正確的是(　　)A.從t=0到t0時(shí),正方形線圈中電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向B.在前t0時(shí)間內(nèi)線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢大小為0.4 VC.在前t0時(shí)間內(nèi)線圈的電功率為0.32 WD.從t=0開始到細(xì)線開始松弛所用時(shí)間為2 s,【典例2】如圖所示,平行導(dǎo)軌置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中(方向向里),間距為L,左端電阻為R,其余電阻不計(jì),導(dǎo)軌右端接一電容為C的電容器。現(xiàn)有一長2L的

9、金屬棒ab放在導(dǎo)軌上,ab以a為軸順時(shí)針轉(zhuǎn)過90°的過程中,通過R的電荷量為多少?,【典例3】(多選)如圖所示,均勻金屬圓環(huán)的總電阻為4R,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直穿過圓環(huán)。金屬桿OM的長為l,阻值為R,M端與環(huán)接觸良好,繞過圓心O的轉(zhuǎn)軸以恒定的角速度ω順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。阻值為R的電阻一端用導(dǎo)線和環(huán)上的A點(diǎn)連接,另一端和金屬桿的轉(zhuǎn)軸O處的端點(diǎn)相連接。下列判斷正確的是(　　),【分析】根據(jù)導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線感應(yīng)電動(dòng)勢公式

10、 計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢大小。當(dāng)M端位于最上端時(shí),電路中電阻最大,電流最小。當(dāng)M位于最下端時(shí)電流最大,根據(jù)右手定則可得電流方向,外電阻最大時(shí),O、M兩點(diǎn)間電勢差的絕對值最大,根據(jù)閉合電路的歐姆定律和法拉第電磁感應(yīng)定律聯(lián)立計(jì)算即可。,【典例4】如圖,MN和PQ是電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌,其間距為L,導(dǎo)軌彎曲部分光滑,右端接一個(gè)阻值為R的定值電阻。平直部分導(dǎo)軌左邊區(qū)域有寬度為d(足夠大)、方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁

11、場。質(zhì)量為m,電阻也為R的金屬棒C從某高度處靜止釋放,另一電阻也為R,質(zhì)量為2m金屬棒D放在磁場區(qū)域中間。金屬棒與導(dǎo)軌間接觸良好。求:,(1)如果金屬棒與平直部分導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,要使棒C剛滑進(jìn)磁場時(shí),金屬棒D不動(dòng),金屬棒C的高度的范圍?這時(shí)流過金屬棒的最大電流為多少?(2)如果金屬棒與平直部分導(dǎo)軌間沒有摩擦,并將電阻R斷開,金屬棒C從高度h0處靜止釋放,棒C進(jìn)入磁場后,棒D也運(yùn)動(dòng),若棒D離開磁場時(shí)的速度是此刻棒C速度的一半,此

12、時(shí)棒C受到的安培力大小為多少?,【典例5】如圖所示,位于同一水平面內(nèi)的兩根平行導(dǎo)軌間的距離為l,導(dǎo)線的左端連接一個(gè)耐壓足夠大的電容器,電容器的電容為C。放在導(dǎo)軌上的導(dǎo)體桿cd與導(dǎo)軌接觸良好,cd桿在平行導(dǎo)軌平面的水平力作用下從靜止開始做加速度為a的勻加速運(yùn)動(dòng)。整個(gè)區(qū)域存在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,方向垂直導(dǎo)軌平面豎直向下,導(dǎo)軌足夠長,不計(jì)導(dǎo)軌、導(dǎo)體桿和連接電容器導(dǎo)線的電阻,導(dǎo)體桿的摩擦也可忽略。求:(1)金屬桿所受安培力F的大小;

13、(2)從導(dǎo)體桿開始運(yùn)動(dòng)起經(jīng)過時(shí)間t,電容器吸收的能量E。【分析】該題類似于2013年全國一卷第25題。本題用微元法可判斷金屬桿沿導(dǎo)軌勻加速下滑,從而得出速度隨時(shí)間均勻變化的關(guān)系,這與常見的導(dǎo)體棒在恒力作用下運(yùn)動(dòng)是不同的。,【解析及答案】(1)經(jīng)過時(shí)間t導(dǎo)體桿cd的速度v=at。導(dǎo)體桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E=Blv=Blat。電容器上電壓U=E=Blat,電容器帶的電荷量Q=CU=CBlat,即電荷量Q隨時(shí)間t成正比增加,電路中