2013届高考物理二轮复习专题课件：专题六 第1课时 电磁感应问题的综合分析

本 课 时 栏 1.判断电磁感应中闭合电路相对运动问题的分析方法 目 楞次定律 开 (1)常规法： 根据原磁场(B 原方向及 ΔΦ 情况)――――→确定感应 关
安培定则 左手定则 磁场(B 感方向)――――→判断感应电流(I 感方向)――――→导体 受力及运动趋势. (2)效果法：由楞次定律可知,感应电流的“效果”总是阻碍引起 感应电流的“原因”,即由阻碍物体间的 相对运动 来做出判断.
答案
AC
热点题型例析
题型 3 电磁感应过程的动力学分析
第1课时
【例 3】 (18 分)如图 6 甲所示,MN、PQ 是固定于同一水平面内 相互平行的粗糙长直导轨,间距 L＝2.0 m,R 是连在导轨一端的 电阻,质量 m＝1.0 kg 的导体棒 ab 垂直跨在导轨上,电压传感器 与这部分装置相连.导轨所在空间有一磁感应强度 B＝0.50 T、 方向竖直向下的匀强磁场.从 t＝0 开始对导体棒 ab 施加一个水 平向左的拉力,使其由静止开始沿导轨向左运动,电压传感器测 出 R 两端的电压随时间变化的图线如图乙所示,其中 OA、BC 段是直线,AB 段是曲线.假设在 1.2 s 以后拉力的功率 P＝4.5 W 保持不变.导轨和导体棒 ab 的电阻均可忽略不计,导体棒 ab 在 运动过程中始终与导轨垂直,且接触良好.不计电压传感器对电 路的影响.g 取 10 m/s2.求：
第1课时
第1课时
【专题定位】 本专题解决的是综合应用动力学和能量观
点、分析和解决电磁感应过程中的运动和能量转化问题. 高考对本部分内容的要求较高,常在选择题中考查电磁感应中的 图象问题、变压器和交流电的描述问题,在计算题中作为压轴题,
本 课 以导体棒运动为背景,综合应用电路的相关知识、牛顿运动定律 时 栏 和能的转化与守恒定律解决导体棒类问题. 目 开 本专题考查的重点有以下几个方面：①楞次定律的理解和应用； 关
本 课 时 栏 目 开 关
热点题型例析
第1课时
本 课 时 栏 目 开 关
图6 (1)导体棒 ab 最大速度 vm 的大小； (2)在 1.2 s～2.4 s 的时间内,该装置总共产生的热量 Q； (3)导体棒 ab 与导轨间的动摩擦因数 μ 和电阻 R 的值.
热点题型例析
第1课时
【审题突破】 1.R 两端的电压和导体棒中产生的电动势有什么 关系？ 2.在 1.2 s～2.4 s 的时间内,能量是如何转化的？ 3.0～1.2 s 和 2.4 s 后导体棒分别做什么运动？受力情况如何？
本 课 位于两个磁场中,两侧产生感应电动势方向相同,沿顺时针方 时 栏 向,E2＝Bv· 2L＝2BLv＝2E1,通过线框的电荷量 q2＝2q1,拉力 F2 目 2B· 2BLv 4B2L2v E2 开 L＝ R ＝4F1,且方向仍向右,选项 C 错； 关 ＝2B· L＝ R R
由分析知选项 B 正确.
知识方法聚焦
第1课时
阻碍磁通量的变化增反减同 (3)“阻碍”的表现阻碍物体间的 相对运动 来拒去留 阻碍 原电流 的变化自感现象 2.感应电动势的计算
ΔB ΔΦ n Δt S ； (1)法拉第电磁感应定律： E＝n Δt .若 B 变,而 S 不变,则 E＝ ΔS nB 若 S 变,而 B 不变,则 E＝ Δt .常用于计算 平均 电动势.
图2
热点题型例析
A.穿过线圈 a 的磁通量变大 B.线圈 a 有收缩的趋势 C.线圈 a 中将产生俯视顺时针方向的感应电流 D.线圈 a 对水平桌面的压力 N 将增大
第1课时
本 课 解析 P 向上滑动,回路电阻增大,电流减小,磁场减弱,穿过线圈 a 时 栏 的磁通量变小,根据楞次定律,a 环面积应增大,A、B 错；由于 a 目 开 环中磁通量减小,根据楞次定律知 a 环中感应电流应为顺时针方 关
本 课 方向以水平向左为正.则下面关于感应电流 i 和 cd 边所受安培力 时 栏 F 随时间 t 变化的图象正确的是 ( ) 目 开 关
图5
热点题型例析
第1课时
本 课 时 栏 目 开 关
热点题型例析
解析
第1课时
E 1 ΔB 由 i＝ ＝ · · 得知,0～3 s 内,i 大小不变,3～6 s 内 i S Δt R总 R总
②感应电流的图象问题；③电磁感应过程中的动态分析问题； ④综合应用电路知识和能量观点解决电磁感应问题；⑤直流电 路的分析；⑥变压器原理及三个关系；⑦交流电的产生及描述 问题.
第1课时
【应考策略】
对本专题的复习应注意“抓住两个定律,运
用两种观点,分析三种电路”.两个定律是指楞次定律和法拉第 电磁感应定律； 两种观点是指动力学观点和能量观点； 三种电路
本 课 时 解析 (1)从题图乙可知,t＝2.4 s 时 R 两端的电压最大,Um＝1.0 V, 栏 目 由于导体棒内阻不计,故 Um＝Em＝BLvm＝1.0 V, 开 Em ①(6 分) 关 所以 vm＝ ＝1.0 m/s
BL
(2)因为 U＝E＝BLv,而 B、 为常数,所以,在 0～1.2 s 内导体棒做 L 匀加速直线运动.设导体棒在这段时间内加速度为 a.设 t1＝1.2 s 时导体棒的速度为 v1,由乙图可知此时电压 U1＝0.90 V.
热点题型例析
第1课时
因为 U1＝E1＝BLv1 U1 所以 v1＝BL＝0.90 m/s
②
在 1.2 s～2.4 s 时间内,根据功能关系 本 1mv 2＋P·Δt＝1mv 2＋Q 1 2 m 课 2
③ (6 分)
时 栏 代入数据解得 Q≈5.3 J 目 开 (3)导体棒做匀加速运动的加速度 关 v －0
图3
热点题型例析
A.导体棒 ab 中电流的流向为由 b 到 a B.cd 两端的电压为 1 V C.de 两端的电压为 1 V D.ef 两端的电压为 1 V
第1课时
本 课 时 解析 由右手定则可判知 A 选项错；由法拉第电磁感应定律 E 栏 R 目 ＝Blv＝0.5×1×4 V＝2 V,Ucd＝ E＝1 V,B 正确；由于 de、 R＋R 开 关
知识方法聚焦
第1课时
2.电磁感应中能量问题的解题思路 (1)明确研究对象、研究过程. (2)进行正确的受力分析、运动分析、感应电路分析(E 感和 I 的大小、方向、变化)及相互制约关系. (3)明确各力的做功情况及伴随的 能量转化 情况. (4)利用动能定理、能量守恒定律或功能关系列方程求解.
感
本 课 时 栏 目 开 关
a＝
1
t
＝0.75 m/s2
P 当 t＝1.2 s 时,设拉力为 F1,则有 F1＝ ＝5.0 N v1 P 同理,设 t＝2.4 s 时拉力为 F2,则有 F2＝ ＝4.5 N vm
热点பைடு நூலகம்型例析
根据牛顿第二定律有 F1－f－F 安 1＝ma F2－f－F 安 2＝0 mg－N＝0
BLU1 又因为 F 安 1＝BI1L＝ R BLU F 安 2＝BI2L＝ R m
cf 间电阻没有电流流过,Ucf＝Ude＝0,所以 Uef＝Ucd＝1 V,C 错 误,D 正确.
答案
BD
热点题型例析
题型 2 电磁感应中的图象问题
第1课时
【例 2】 如图 4 所示的两个有界匀强磁场,磁感应强度大小均为 B,方向分别垂直纸面向里和向外,磁场宽度均为 L,距磁场区域的 左侧 L 处,有一边长为 L 的正方形导体线框,总电阻为 R,且线框平 面与磁场方向垂直.现用拉力 F 使线框以速度 v 匀速穿过磁场区 域.以初始位置为计时起点.规定电流沿逆时针方向时电动势 E 为 正,拉力 F 向右为正.则以下关于线框中 q、 感应电动势 E、 拉力 F 和产生的热量 Q 随时间 t 变化的图象正确的是 ( )
本 课 时 栏 目 开 关
热点题型例析
第1课时
如图 3 所示,两根足够长的光滑金属导轨水平放置,间 距为 l＝1 m,cd 间、 间、 间分别接着阻值为 R＝10 Ω 的电阻. de cf 一阻值为 R＝10 Ω 的导体棒 ab 以速度 v＝4 m/s 匀速向左运动,
导轨所在平面存在磁感应强度大小为 B 本 导体棒与导轨接触良好； 课 ) 时 ＝0.5 T,方向竖直向下的匀强磁场.下列说法中正确的是( 栏 目 开 关
大小不变；由楞次定律判知 i 方向先顺时针方向,后逆时针方向, 故 A 项正确,B 项错误.cd 边的受力情况：在 0～2 s 内,磁场 B 方
本 向垂直纸面向里,电流方向由 c 到 d,由左手定则得知其受安培力 课 时 向右,2～3 s 内,磁场 B 方向向外,cd 受力方向向左；大小由 F 安＝ 栏 目 BIL 知,其与 B 的大小成正比,据此分析得 C 项正确,D 项错误. 开 关
本 课 指直流电路、交流电路和感应电路. 时 栏 目 开 关
知识方法聚焦
第1课时
第 1 课时
电磁感应问题的综合分析
本 课 时 1.感应电流 栏 目 ①闭合电路的部分导体在磁场内做切割磁 开 关 (1)产生条件 感线运动
②穿过闭合电路的 磁通量 发生变化
右手定则：常用于情况① (2)方向判断 楞次定律：常用于情况②
向,C 对；由于 a 环中磁通量减小,根据楞次定律,a 环有阻碍磁通 量减小的趋势,可知 a 环对水平桌面的压力 N 减小,D 错.
答案
C
热点题型例析
第1课时
【以题说法】 1.应用“感应电流的磁场总是阻碍原磁场的磁 通量的变化”分析问题时,首先要明确原磁场的方向和磁通量 的变化. 2.楞次定律中的“阻碍”有三层含义：阻碍磁通量的变化；阻 碍相对运动；阻碍电流的变化.要注意灵活应用.
本 课 时 栏 目 开 关
热点题型例析
第1课时
题型 1 楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用
本 【例 1】 如图 2 所示,圆环形导体线 课 圈 a 平放在水平桌面上,在 a 的正上 时 栏 方固定一竖直螺线管 b,二者轴线重 目 开 合,螺线管与电源和滑动变阻器连接 关
成如图所示的电路.若将滑动变阻器 的滑片 P 向上滑动,下面说法中正确 的是 ( )
知识方法聚焦
第1课时
3.解决感应电路综合问题的一般思路是“先电后力”,即： 先作“源”的分析——分析电路中由电磁感应所产生的电源, 求出电源参数 E 和 r； 接着进行“路”的分析——分析电路结构,弄清串、并联关系, 求出相关部分的电流大小,以便求解安培力； 然后是“力”的分析——分析研究对象(通常是金属杆、 导体、 线圈等)的受力情况,尤其注意其所受的安培力； 接着进行“运动状态”的分析——根据力和运动的关系,判断 出正确的运动模型； 最后是“能量”的分析——寻找电磁感应过程和研究对象的 运动过程中,其能量转化和守恒的关系.
本 课 时 栏 目 开 关
(2)导体垂直切割磁感线：E＝BLv, 主要用于求电动势的 瞬时 值. (3)如图 1 所示,导体棒 Oa 围绕棒 的一端 O 在垂直磁场的平面内做 匀速圆周运动而切割磁感线,产生 1 2 的电动势 E＝ 2BL ω .
图1
知识方法聚焦
(4)感应电荷量的计算
第1课时
回路中发生磁通量变化时,在 Δt 内迁移的电荷量(感应电荷量)为 E ΔΦ ΔΦ q＝I·Δt＝R·Δt＝nRΔt·Δt＝n R .可见,q 仅由回路电阻 R 和磁通量 的变化量 ΔΦ 决定,与发生磁通量变化的时间 Δt 无关.
本 课 时 栏 目 开 关
图4
热点题型例析
第1课时
本 课 时 栏 目 开 关
热点题型例析
解析
第1课时
此类问题可划分几个不同的运动过程：0～L 过程,线框在
磁场外,E＝0,F＝0,q＝0,Q＝0； L～2L 过程,线框在磁场中匀速运 动,E1＝BLv,E1 恒定,方向沿逆时针方向,感应电流大小恒定,q1＝ I1t1,q1 恒定,Q＝I2Rt,Q 不恒定,选项 A、D 错；2L～3L 过程,线框
答案
B
热点题型例析
第1课时
【以题说法】 段研究.
对于电磁感应中的图象问题,分析的基本思路是
划分几个不同的运动过程,然后应用楞次定律和电磁感应定律分
本 课 时 栏 目 开 关
热点题型例析
第1课时
如图 5 甲所示,正六边形导线框 abcdef 放在匀强磁场中 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 的变 化关系如图乙所示.t＝0 时刻,磁感应强度 B 的方向垂直纸面向里, 设产生的感应电流以顺时针方向为正、竖直边 cd 所受安培力的