最新-2018届高考物理二轮复习 专题18 电磁感应课件 大纲 精品

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专题十二 电磁感应
专题十二 电磁感应
专题十二 │ 主干知识整合
主干知识整合
一、法拉第电磁感应定律及其多种对应形式 法拉第电磁感应定律的内容是感应电动势的大小与穿过回路 的磁通量的变化率成正比.在具体问题的分析中,针对不同形式 的电磁感应过程,法拉第电磁感应定律也相应有不同的表达式或 计算式.
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专题十二 │ 要点热点探究
例3 [2011·四川卷] 如图3-12-6所示,间距l=0.3 m的 平行金属导轨a1b1c1和a2b2c2分别固定在两个竖直面内.在水平面 a1b1b2a2区域内和倾角θ=37°的斜面c1b1b2c2区域内分别有磁感应 强度B1=0.4 T、方向竖直向上和B2=1 T、方向垂直于斜面向上 的匀强磁场.电阻R=0.3 Ω、质量m1=0.1 kg、长为l 的相同导 体杆K、S、Q分别放置在导轨上,S杆的两端固定在b1、b2点,K、 Q杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好.一端系于K杆中点的 轻绳平行于导轨绕过轻质定滑轮自然下垂,绳上穿有质量m2= 0.05 kg的小环.
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【点拨】 (1)对导体杆进行准确的受力分析和动力学分析; (2)确定好电磁感应回路.
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例3 (1)0.2 N (2)2 W 【解析】 (1)设小环受到力的 摩擦力大小为f,由牛顿第二定律,有
m2g-f=m2a① 代入数据,得 f=0.2 N② (2)设通地K杆的电流为I1,K杆受力平衡,有 f=B1I1l③ 设回路总电流为I,总电阻为R总,有 I=2I1④ R总= R⑤
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例2 如图3-12-4所示,等离子气流(由高温高压的等电 量的正、负离子组成)由左方连续不断地以速度v0射入P1和P2 两极间的匀强磁场中,ab和cd的作用情况为:0~2 s内互相排 斥,2~4 s内互相吸引.规定向左为磁感应强度B的正方向, 线圈A内磁感应强度B随时间t变化的图象可能是图3-12-5中 的( )
理想变压器 U1=E1=n1
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二、电磁感应与电路的综合 电磁感应与电路的综合是高考的一个热点内容,两者的核心 内容与联系主线如图3-12-1所示:
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1.产生电磁感应现象的电路通常是一个全电路,产生电动势 的那一部分电路相当于___电__源___,产生的感应电动势就是电源的
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要点热点探究 ► 探究点一 电磁感应中的图象问题
在电磁感应问题中出现的图象主要有B-t图象、Φ-t图象、 E-t图象和I-t图象,有时还可能出现感应电动势E或感应电 流I随线圈位移s变化的图象,即E-s图象或I-s图象.我们可 以把图象问题分为这样两类:(1)由给定的电磁感应过程选出或 画出正确的图象;(2)由题目给定的图象分析电磁感应过程,求 解相应的物理量.
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适用过程
表达公式
备注
自感现象 E自=__________ 其中,L为线圈的自感系数
转轴垂直于磁 场的线圈在磁 场中匀速转动
E= (从中 时)
__________ 性面开始计
(1)当线圈处于中性面位置时: E= __________ (2)当线圈处于垂直中性面位置 时:有最大值E=__________
显然,线圈的下边刚通过磁场的下边界时的速度v3比v2略 大,因而线圈的下边刚通过磁场下边界时产生的感应电动势 E2>E1,此时线圈中的感应电流也大于线圈下边刚通过磁场下 边界b时的情况,所以此时线圈受的磁场力Fd大于线圈下边刚 通过磁场边界b时的磁场力Fb.
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【点评】 涉及图象的电磁感应问题应注意以下几点:(1) 注意横、纵坐标表达的物理量以及各物理量的单位;(2)定性 或定量地表示出所研究问题的函数关系;(3)注意在图象中I、 B等物理量的方向是通过正负值来反映,故分析这些物理量大 小变化的同时,还应注意确定其方向的变化情况;(4)对于电 磁感应现象中安培力的定量分析,要根据其决定式(F安=BIL) 全面考虑,不能想当然地认为“只要导线中有感应电流则一 定受安培力”,例如本题中,在t=1 s时虽然感应电流不为零, 但该时刻磁感应强度为零,所以此刻线框的ab边不受安培力, 据此可排除选项BD(排除法是解决电磁感应图象问题的首选方 法).
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【点拨】 根据题干图示,准确分析两个回路产生的电流 情况.
例2 B 【解析】 由左手定则可知,在两极板间正离子 向上偏转,负离子向下偏转,ab中的电流向下,0~2 s内相互 排斥,2~4 s内相互吸引,表明0~2 s内cd中的电流方向向上, 2~4 s内cd中的电流方向向下,由楞次定律可以判断,只有B 正确.
适用过程
表达公式
备注
n匝线圈内的
(1)当S不变时:E= __________
磁 通 量 发 生 变 E=_______

(2)当B不变时:E=________
导体做切割磁
感线运动
E=_______
(1)垂直切割时:E= __________ (2)当v与B平行时:E=________
导体做匀速旋 转 切 割 磁 感 线 E=_______ 运动
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A.Fd>Fc>Fb B.Fc<Fd<Fb C.Fc>Fb>Fd D.Fc<Fb<Fd
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例3 变式题 D 【解析】 线圈从a到b做自由落体运
动,在b点开始进入磁场切割磁感线,受到安培力Fb,由于线 圈的上下边的距离很短,所以经历很短的变速运动而进入磁场,
电动势,在电源内部电流的流向是从“电源”的负极流向正极,
这一部分电路两端的电压相当于路端电压,U=
感应电
路中产生的__感__应__电__动__势____是联系两大知识块的桥梁.
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2.电磁感应现象中,电路产生的电功率等于内外电路消耗的 功率之和.若为纯电阻电路,则产生的电能将全部转化为内能; 若为非纯电阻电路,则产生的电能除了转化为内能外,还有部分 能量转化为其他形式能,但整个过程满足能量守恒.运用 能__量__守__恒__分析这类问题是重要的思维方法.在回路的一部分导体 切割磁感线产生感应电流的问题中,导体棒克服安培力做的功在 数值上等于产生的电能.
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【点评】 分析电磁感应与电路的综合问题时,经常出 现以下误区,需要注意克服:(1)不能正确分析感应电动势及 感应电流的方向;(2)应用欧姆定律分析求解电路时,忘记考 虑等效电源的内阻对电路的影响;(3)对连接在电路中电表的 读数不能正确进行分析,尤其是并联在等效电源两端的电压 表,其示数反映的是路端电压(外电压),而不是等效电源的电 动势.
专题十二 │ 要点热点探究
设Q杆下滑速度大小为v,产生的感应电动势为E,有
I=

E=B2lv⑦ F+m1gsinθ=B2Il⑧ 拉力的瞬时功率为
P=Fv⑨
联立以上方程,代入数据得
P=2 W⑩
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【点评】 电磁感应过程实质是电能与其他形式的能量之 间相互转化的过程.安培力做功的过程是电能转化为其他形式 的能的过程;“外力”克服安培力做功的过程是其他形式的能 转化为电能的过程.常见命题题思路有以下三种形式:①若安 培力为恒力,则电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的 功;②若安培力为变力,则常从能量守恒角度命题,系统初态 总机械能等于系统末态总机械能与产生的电能之和;③利用电 路特征命题,这要通过电路中产生的电能来计算.掌握好常见 命题角度,有利于迅速切入正题.
以后线圈中磁通量不变,不产生感应电流,在c处不受安培力,
但线圈在重力作用下依然加速,据
可知,线圈在
d处切割磁感线时所受安培力Fd大于b处所受安培力Fb,D正 确.
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【高考命题者说】 本题考查考生的分析综合能力和推理 能力.涉及的知识点包括自由落体运动、电磁感应现象及法拉 第电磁感应定律、通电导线在磁场中受安培力的规律等内容.
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【点拨】 注意排除法的及时应用.
专题十二 │பைடு நூலகம்要点热点探究
例1 A 【解析】 由B的变化图线可知,0~2 s内电流 恒定,方向由b到a,0~1 s内磁感应强度B向里逐渐减小,由F 安=BIL及左手定则可知,安培力的方向向左,且逐渐减小, 1~2 s内磁感应强度B向外逐渐增大,安培力的方向向右,且 逐渐增大,同理可以判断出2~4 s的受力情况,选项A正确.
在解答本题时,首先要求考生能够分阶段地对线圈下落的 过程进行定性的分析,对线圈在下落过程中的速度变化情况、 线圈中的是否有感应电流存在以及感应电流的强弱有定性的了 解,进而才能利用磁场对通电导体的作用力的规律对结论作出 判断.
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矩形金属线圈自a处开始自由下落,设其下边刚通过磁场 边界b处时的速度为v.当金属线圈下边进入磁场区域后,由于 线圈的下边开始切割磁感线产生感应电动势,设磁感应强度大 小为B、线圈切割磁感线的有效长度为L,则产生感应电动势 的大小为E1=BLv,在金属线圈内产生了感应电流.在磁场中, 感应电流受到磁场的安培力使线圈下落时的加速度变小,但线 圈仍在做向下的加速运动.在矩形金属线圈没有完全进入磁场 区域之前,由于线圈上下边的距离很短,在线圈完全进入磁场 区域之前线圈所受的安培力的大小不会超过线圈所受的重力, 金属线圈将一直做加速度逐渐减小的加速运动.
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► 探究点三 涉及电磁感应的力电综合题
以电磁感应现象为核心,综合应用力学的各种规律(如牛顿 运动定律、动量守恒定律、动能定理)等内容形成的力电综合 问题,经常以导体棒或线圈为载体,解决此类问题的关键在于 运动情况的分析,特别是最终稳定状态的确定(利用物体的平 衡条件可求收尾速度),涉及双导体棒运动的问题往往要联系 动量观点解题.
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设线圈的上边刚进入磁场区域时的速度为v1,则v1>v.线圈 整体进入磁场区域后,由于穿过线圈的磁通量保持不变,在线 圈内没有感应电流,因而线圈在c处所受的磁场力Fc为零.线 圈在磁场区域内做初速度为v1、加速度为g的匀加速运动.设 线圈的下边到达磁场的下边界时的速度为v2,则v2>v1.
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[2010·全国卷Ⅰ] 如图3-12-7所示,空间某区 域中有一匀强磁场,磁感应强度方向水平,且垂直于纸面向 里,磁场上边界b 和下边界d水平.在竖直面内有一矩形金属 线圈,线圈上下边的距离很短,下边水平.线圈从水平面a开 始下落.已知磁场上下边界之间的距离大于水平面a、b之间 的距离.若线圈下边刚通过水平面b、c(位于磁场中)和d时, 线圈所受到的磁场力的大小分别为Fb、Fc和Fd,则( )
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已知小环以a=6 m/s2的加速度沿绳下滑,K杆保持静止, Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速运动.不计 导轨电阻和滑轮摩擦,绳不可伸长.取g=10 m/s2,sin37°= 0.6,cos37°=0.8.求:
(1)小环所受摩擦力的大小; (2)Q杆所受拉力的瞬时功率.
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例1 如图3-12-2甲所示,矩形金属导线框abcd在匀强 磁场中静止不动,磁场方向与线框平面垂直,磁感应强度B随 时间t变化的图象如图乙所示.t=0时刻,磁场应强度的方向 垂直纸面向里,则在0~4 s时间内,图3-12-3中能正确表示 线框ab边所受的安培力F随时间t变化的图象是(规定ab边所受 的安培力方向向左为正)( )
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► 探究点二 电磁感应与电路的综合问题
电磁感应与电路的综合问题的解题关键在于电路结构的分 析,能正确画出等效电路图,并结合电学知识进行分析、求 解.求解过程中首先要注意电源的确定,通常将切割磁感线的 导体或磁通量发生变化的回路作为等效电源,若产生感应电动 势的部分是由几个相互联系的部分构成的,可视为电源的串联 与并联;其次是要能正确区分内、外电路,应把产生感应电动 势的那部分电路视为内电路;最后应用闭合电路欧姆定律及串 并联电路的基本规律求解.
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