《志鸿优化设计》2016高考物理二轮专题复习课件专题十一电磁感应及综合应用

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命题一
命题二
命题三
拓展训练1(2015·河北唐山摸底)矩形导线框abcd固定在变化的磁场中,产生了如
图所示的电流(电流方向abcda为正方向)。若规定垂直纸面向里的方向为磁场正 方向,能够产生如图所示电流的磁场为( )
关闭
根据法拉第电磁感应定律,只有某段时间内均匀变化的磁场才能产生恒定电流,排
(1)ab下滑的最大加速度; (2)ab下落了30 m 高度时,其下滑速度已经达到稳定, 则此过程中回路电流的发热量Q为多大? (3)如果将ab与a'b'同时由静止释放,当ab下落了30 m 高度时,其下滑速度也已经 达到稳定,则此过程中回路电流的发热量Q'为多大?(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
互匀的相强感垂磁应设设直场电线此,区动框时且域势总线处的为电框于阻所上同E1为受下,一由安边R竖法,培此界拉直力时均第平为线水电面框F平磁内1中,有感,,磁a电应bF场边流1定=方为长2律I向1为Il,有1B垂,l由③,cE直闭d1边=于合2长B线电lv为框路1①2欧所l,a姆在b与定平律c面d平,有。行开I1,=间始������������1距时②为,cd2边l。到 磁场上由边于界线的框距做匀离速为运2l,动线,其框受由力静平止衡释,有放,m从g=cdF边1④进入磁场直到ef、pq边进入磁场
命题一
命题二
命题三
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(1()1在)金m金a属属=m框框g下s开in滑始θ-加下μm滑速gc阶度os段aθ和;由进题入图磁可场得的x1速=0度.9vm1;;由牛顿第二定律可得 (2)金解属得框a=经5 过m/磁s2 场时受到的安培力F安大小;
(3)匀由强运磁动公场式的���磁���12感=2应ax强1 度大小B。 解得 v1=3 m/s。
2
sin ������
代入数据得 Q'=75 J。
关闭
在电磁感应现象中,流过线框某一横截面的电荷量与磁通量的变化量成正比,当线 框穿入和穿出磁场之后,线框内的磁通量变化量为零,流过线框某一横截面的电荷 量也必将为零。而在电流—时间图象中,图线与坐标轴围成的面积就是电荷量,所 以电流图象在时间轴上下围成的面积必然相等。观察四个选项,符合条件的只有 关闭 B和B D。利用楞次定律判断t=0时刻后一段时间的电流方向可知选项B正确。
(2)求感应电动势的两种方法。
①E=nΔΔ������������,用来计算感应电动势的平均值。 ②E=BLv,主要用来计算感应电动势的瞬时值。
2.思想方法 (1)物理思想:等效思想、守恒思想。 (2)物理方法:图象法、转换法、解析法。
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命题一
命题二
命题三
电磁感应中的图象问题
关闭
线框常C以D选边择切题割的磁形感式线的考有查效物长理度量均的匀定增量大关,初系始。时刻切割的有效长度为零,则感应电动 势感应电流为零,排除选项 D。线框 ADC 切割磁感线的有效长度均匀增大,而 AB 边切割
A.Ua>Uc,金属框中无电流 B.Ub>Uc,金属框中电流方向沿 a—b—c—a C.Ubc=-12Bl2ω,金属框中无电流 D.Uac=12Bl2ω,金属框中电流方向沿 a—c—b—a
金属框转动过程中,因穿过回路的磁通量始终为零,故金属框中无感应电流;对于 ab 边,因 关闭
不切割磁感线,Ua=Ub;对于 bc 边,由右手定则知 Ub<Uc,即
物理过程的变化或物理状态的变化。
(2)图象分析问题:定性分析物理图象,要明确图象中的横轴与纵轴所代表的物 理量,弄清图象的物理意义,借助有关的物理概念、公式、不变量和定律作出相应 判断。在进行有关物理图象的定量计算时,要弄清图象所揭示的物理规律及物理 量间的函数关系,善于挖掘图象中的隐含条件,明确有关图象所包围的面积、斜率, 以及图象的横轴、纵轴的截距所表示的物理意义。
由
P
电
=������2
2������
=
(������������������m 2������
)2 得
B=0.4
T。
根据能量守恒得
mgh=Q+1
2
������������m
2+μmgcos
θ·ℎ
sin
������
解得 Q=30 J。
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命题一
命题二
命题三
(3)由对称性可知,当 ab 下落 30 m 稳定时其速度为 v',a'b'也下落 30 m,其速度也为 v',ab 和 a'b'都切割磁感线产生电动势,总电动势等 于两者之和。
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命题一
命题二
命题三
答案:(1)4 m/s2 (2)30 J (3)75 J
解析:(1)当 ab 棒刚下滑时,ab 棒的加速度有最大值 a=gsin θ-μgcos
θ=4 m/s2。
(2)ab 棒达到最大速度时做匀速运动,有 mgsin θ=BIL+μmgcos θ,
整个回路消耗的电功率 P 电=BILvm=(mgsin θ-μmgcos θ)vm=8 W,则 ab 棒的最大速度为 vm=10 m/s
Ua<Uc,Ubc=-Bl0+2������������=-12Bl2ω;Ubc=Uac,故选项 C 正确。
关闭
C
解析 答案
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命题一
命题二
命题三
关闭
(1拓)设展磁训场练的4(磁20感15应·天强津度理大综小)为如B图,c所d 边示刚,“进凸入”字磁形场硬时质,线金框属做线匀框速质运动量的为速m,度相为邻v各1,c边d 边上
速度v水平向右匀速通过磁场。t=0时刻恰好位于图示位置(即BC与EF在一条直线
上,且C与E重合),规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正,则感应电流i与时间
t的关系图线正确的是( )
关闭
C
解析 答案
命题一
命题二
命题三
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思维导引
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命题一
命题二
命题三
规律方法
电磁感应图象问题的求解方法
(1)图象选择问题:求解物理图象的选择题可用“排除法”,即排除与题目要求相违 背的图象,留下正确图象。也可用“对照法”,即按照要求画出正确的草图,再与选项 对照。解决此类问题关键是把握图象特点、分析相关物理量的函数关系、分析
解析 答案
命题一
命题二
命题三
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电磁感应中的动力学问题
考查与牛顿第二定律、运动学知识结合的动态分析问题以及电磁感应中的纯 力学问题,计算题和选择题都有可能出现。
例2如图甲所示,一个质量m=0.1 kg的正方形金属框总电阻R=0.5 Ω,金属框放
在表面绝缘的斜面AA'B'B的顶端(金属框上边与AA'重合),自静止开始沿斜面下滑, 下滑过程中穿过一段边界与斜面底边BB'平行、宽度为d的匀强磁场后滑至斜面 底端(金属框下边与BB'重合),设金属框在下滑过程中的速度为v,与此对应的位移 为x,那么v2-x图象如图乙所示,已知匀强磁场方向垂直斜面向上,金属框与斜面间的 动摩擦因数μ=0.5,斜面倾角θ=53°,g取10 m/s2,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6。求:
(2)由题图可知,金属框穿过磁场过程做匀速直线运动,L=d=1.92-0.9 m=0.5 m 线圈受力平衡,则 mgsin θ-umgcos θ-F 安=0
解得 F 安=5 N。
(3)由安培力公式得 F 安=BIL
由法拉第电磁感应定律得 E=BLv1
由闭合电路的欧姆定律得 I=������������
关闭
解析 答案
命题一
命题二
命题三
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电磁感应中的能量问题
经常和闭合电路欧姆定律一起出题,考查电路中的能量转换,计算题和选择题都可
能出现。
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命题一
命题二
命题三
例3如图所示,平行金属导轨与水平面间夹角均为37°,导轨间距为1 m,电阻不
计,导轨足够长。两根金属棒ab和a'b'的质量都是0.2 kg,电阻都是1 Ω,与导轨垂直 放置且接触良好,金属棒和导轨之间的动摩擦因数为0.25,两个导轨平面处均存在 着垂直轨道平面向上的匀强磁场(图中未画出),磁感应强度B的大小相同。让a'b' 固定不动,将金属棒ab由静止释放,当ab下滑速度达到稳定时,整个回路消耗的电功 率为8 W。求:
除选项A、B。当磁场方向垂直纸面向外均匀增大时,由楞次定律可判断出感应电
流方向为顺时针方向,选项D正确,C错误。
关闭
D
解析 答案
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命题一
命题二
命题三
拓展训练2如图所示,EOF和E'O'F'为空间一匀强磁场的边界,其中
EO∥E'O',FO∥F'O',且EO⊥OF;OO'为∠EOF的平分线,OO'间的距离为L;磁场方向 垂直于纸面向里。一边长为L的正方形导线框沿O'O方向匀速通过磁场,t=0时刻 恰好位于图示位置。规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正,则感应电流i与 时间t的关系图线可能正确的是 ( )
根据共点力平衡条件,对 ab 棒受力分析,得 mgsin θ=BI'L+μmgcos θ
又 I'=2������������������' = ������������������'
2������
������
代入解得 v'=5 m/s
由能量守恒 2mgh=1×2mv'2+2μmgcos θ ℎ +Q'
专题十一 电磁感应及综合 应用方法导引
1.知识规律 (1)“三定则、一定律”的应用。
①安培定则:判断运动电荷、电流产生的磁场方向。 ②左手定则:判断磁场对运动电荷、电流的作用力的方向。 ③右手定则:判断部分导体切割磁感线产生感应电流的方向。 ④楞次定律:判断闭合电路磁通量发生变化产生感应电流的方向。
命题一
命题二
命题三
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规律方法
电磁感应与动力学综合题的解题策略 (1)分析“源”:找准主动运动者,用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解电动势的 大小和方向; (2)分析“路”:画出等效电路图,求解回路中的电流的大小及方向; (3)分析“力”:分析安培力对导体棒运动速度、加速度的影响,从而推得对电流有 什么影响,最后确定导体棒的最终运动情况; (4)列“方程”:列出牛顿第二定律或平衡方程求解。
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命题一
命题二
命题三
拓展训练 3(2015·全国理综Ⅱ)如图,直角三角形金属框
abc 放置在匀强磁场中,磁感应强度大小为 B,方向平行于 ab 边向上。当金属框绕 ab 边以角速度 ω 逆时针转动 时,a、b、c 三点的电势分别为 Ua、Ub、Uc。已知 bc 边的 长度为 l。下列判断正确的是( )
联立解得
(1)5 m/s2 3
Bm=/s33
T。
(2)5
N
(3)
3 3
T
解析
关闭
关闭
答案
命题一
命题二
思维导引
命题三
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命题一
命题二
命题三
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规律方法
电磁感应与动力学综合题的解题策略 (1)分析“源”:找准主动运动者,用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解电动势的 大小和方向; (2)分析“路”:画出等效电路图,求解回路中的电流的大小及方向; (3)分析“力”:分析安培力对导体棒运动速度、加速度的影响,从而推得对电流有 什么影响,最后确定导体棒的最终运动情况; (4)列“方程”:列出牛顿第二定律或平衡方程求解。
直平面由内⑤,⑥且式ab得、vc2d=边4v保1。持⑦水平,重力加速度为g。求:
(1)线(2)框线a框b边自将释放离直开到磁场cd时边做进匀入磁速场运前动,的由机速械度能大守小恒是定cd律边,有刚进2m入gl=磁12场���������时���1 2的⑧几倍;
((21))4磁线m由倍g场框⑦(2上完⑧l+(2H全⑨下))���穿式=������边���������12+过得界���2���磁8���间H���l2=场2的���−的������������距���12+过���离2���程8������Hl1。中2。+,由Q⑨能量守恒定律,有
前,线框由做①②匀③速④运式动得。v在1=e4���f������、������2���������������p2⑤q边离开磁场后,ab边离开磁场之前,线框又做匀速运
动。线设框ab完边全离穿开过磁磁场场之过前程,线中框产做生匀的速热运量动为的速Q。度线为框v2在,同下理落可过得程v2=中������������始2���������������2���终⑥处于原竖
磁感例线1(产如生图与所A示D,C等切腰割直磁角感三线角方形向区相域反E的F感G内应有电动垂势直)纸的面有向效长里度的也磁增感大应,而强且度增为大B得
快选的,项匀如图强A、所磁B示场,正,,所直确以角选回边项路为C总FC长的。度感为应2电l。动现势有不一断减电小阻,为但感R的应闭电合流直方角向梯与第形一导阶线段框相AB同C,排D以除