高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題四 電路與電磁感應(yīng) 第2講 電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用課件.ppt

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第2講電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用 1 2016 江蘇單科 6 電吉他中電拾音器的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示 磁體附近的金屬弦被磁化 因此弦振動時 在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流 電流經(jīng)電路放大后傳送到音箱發(fā)出聲音 下列說法正確的有 圖1 A 選用銅質(zhì)弦 電吉他仍能正常工作B 取走磁體 電吉他將不能正常工作C 增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應(yīng)電動勢D 弦振動過程中 線圈中的電流方向不斷變化 答案BCD 2 2014 江蘇單科 1 如圖2所示 一正方形線圈的匝數(shù)為n 邊長為a 線圈平面與勻強磁場垂直 且一半處在磁場中 在 t時間內(nèi) 磁感應(yīng)強度的方向不變 大小由B均勻地增大到2B 在此過程中 線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為 圖2 答案B 3 多選 2014 江蘇單科 7 如圖3所示 在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯 現(xiàn)接通交流電源 過了幾分鐘 杯內(nèi)的水沸騰起來 若要縮短上述加熱時間 下列措施可行的有 圖3 A 增加線圈的匝數(shù)B 提高交流電源的頻率C 將金屬杯換為瓷杯D 取走線圈中的鐵芯 解析杯內(nèi)的水之所以沸騰 是由于金屬杯處于下方線圈所產(chǎn)生的交變磁場中 產(chǎn)生渦流 從而使金屬杯溫度升高 而瓷杯內(nèi)不會產(chǎn)生渦流 故C錯 要想縮短加熱時間 則應(yīng)增大磁場的強度和變化率 因此A B正確 D錯誤 答案AB 4 2015 江蘇單科 13 做磁共振 MRI 檢查時 對人體施加的磁場發(fā)生變化時會在肌肉組織中產(chǎn)生感應(yīng)電流 某同學(xué)為了估算該感應(yīng)電流對肌肉組織的影響 將包裹在骨骼上的一圈肌肉組織等效成單匝線圈 線圈的半徑r 5 0cm 線圈導(dǎo)線的截面積A 0 80cm2 電阻率 1 5 m 如圖4所示 勻強磁場方向與線圈平面垂直 若磁感應(yīng)強度B在0 3s內(nèi)從1 5T均勻地減為零 求 計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字 圖4 1 該圈肌肉組織的電阻R 2 該圈肌肉組織中的感應(yīng)電動勢E 3 0 3s內(nèi)該圈肌肉組織中產(chǎn)生的熱量Q 答案 1 6 103 2 4 10 2V 3 8 10 8J 考情分析 電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用是高中物理中難度較大 綜合性最強的部分之一 是高考必考內(nèi)容之一 電磁感應(yīng)與力學(xué) 電路 磁場 能量等密切聯(lián)系 涉及知識面廣 綜合性強 能力要求高 題型有計算題 選擇題 楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 規(guī)律方法 1 感應(yīng)電流方向的判斷方法 1 右手定則 即根據(jù)導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動的情況進(jìn)行判斷 2 楞次定律 即根據(jù)穿過閉合回路的磁通量的變化情況進(jìn)行判斷 1 2016 北京理綜 16 如圖5所示 勻強磁場中有兩個導(dǎo)體圓環(huán)a b 磁場方向與圓環(huán)所在平面垂直 磁感應(yīng)強度B隨時間均勻增大 兩圓環(huán)半徑之比為2 1 圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分別為Ea和Eb 不考慮兩圓環(huán)間的相互影響 下列說法正確的是 精典題組 圖5 A Ea Eb 4 1 感應(yīng)電流均沿逆時針方向B Ea Eb 4 1 感應(yīng)電流均沿順時針方向C Ea Eb 2 1 感應(yīng)電流均沿逆時針方向D Ea Eb 2 1 感應(yīng)電流均沿順時針方向 答案B 2 多選 2016 全國卷 20 法拉第圓盤發(fā)電機的示意圖如圖6所示 銅圓盤安裝在豎直的銅軸上 兩銅片P Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸 圓盤處于方向豎直向上的勻強磁場B中 圓盤旋轉(zhuǎn)時 關(guān)于流過電阻R的電流 下列說法正確的是 圖6 A 若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度恒定 則電流大小恒定B 若從上向下看 圓盤順時針轉(zhuǎn)動 則電流沿a到b的方向流動C 若圓盤轉(zhuǎn)動方向不變 角速度大小發(fā)生變化 則電流方向可能發(fā)生變化D 若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍 則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?倍 答案AB 3 多選 2016 江西新余模擬 如圖7甲 固定在光滑水平面上的正三角形金屬線框 匝數(shù)n 20 總電阻R 2 5 邊長L 0 3m 處在兩個半徑均為r L 3的圓形勻強磁場區(qū)域中 線框頂點與右側(cè)磁場區(qū)域圓心重合 線框底邊中點與左側(cè)磁場區(qū)域圓心重合 磁感應(yīng)強度B1垂直水平面向上 大小不變 B2垂直水平面向下 大小隨時間變化 B1 B2的值和變化規(guī)律如圖乙所示 則下列說法中正確的是 取3 圖7A 通過線框中的感應(yīng)電流方向為逆時針方向B t 0時刻穿過線框的磁通量為0 1WbC 在0 0 6s內(nèi)通過線框中的電荷量為0 006CD 0 0 6s時間內(nèi)線框中產(chǎn)生的熱量為0 06J 答案AD 4 如圖8甲所示 絕緣的水平桌面上放置一金屬圓環(huán) 在圓環(huán)的正上方放置一個螺線管 在螺線管中通入如圖乙所示的電流 電流從螺線管a端流入為正 以下說法正確的是 圖8 A 從上往下看 0 1s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流沿順時針方向B 0 1s內(nèi)圓環(huán)面積有擴張的趨勢C 3s末圓環(huán)對桌面的壓力小于圓環(huán)的重力D 1 2s內(nèi)和2 3s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向相反 解析由圖乙知 0 1s內(nèi)螺線管中電流逐漸增大 穿過圓環(huán)向上的磁通量增大 由楞次定律知圓環(huán)中感應(yīng)電流的磁場向下 圓環(huán)面積有縮小的趨勢 從上往下看 0 1s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流沿順時針方向 選項A正確 B錯誤 同理可得1 2s內(nèi)和2 3s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向相同 選項D錯誤 3s末電流的變化率為0 螺線管中磁感應(yīng)強度的變化率為0 在圓環(huán)中不產(chǎn)生感應(yīng)電流 圓環(huán)對桌面的壓力等于圓環(huán)的重力 選項C錯誤 答案A 電磁感應(yīng)中的力 電綜合問題 規(guī)律方法 解決電磁感應(yīng)中的力 電問題的關(guān)鍵電磁感應(yīng)與力學(xué)問題聯(lián)系的橋梁是磁場對感應(yīng)電流的安培力 解答電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題 在分析方法上 要始終抓住導(dǎo)體的受力 特別是安培力 特點及其變化規(guī)律 明確導(dǎo)體的運動過程以及運動過程中狀態(tài)的變化 準(zhǔn)確把握運動狀態(tài)的臨界點 1 2016 襄陽模擬 如圖9 兩根相距L 1m 電阻不計的平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置 導(dǎo)軌足夠長 其一端接有一阻值為R 2 的電阻 導(dǎo)軌處在磁感應(yīng)強度為B 0 5T的勻強磁場中 磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向里 一根質(zhì)量m 0 2kg 電阻r 0 5 的金屬棒置于導(dǎo)軌左端 并與導(dǎo)軌垂直放置 有兩種情況可以讓棒在導(dǎo)軌上做勻變速直線運動 1 給棒施加一個水平向右的隨時間變化的力F 可以讓棒從靜止開始向右以加速度a1 1m s2做勻加速運動 2 將軌道左端的定值電阻換成一個隨時間變化的電阻R0 再給棒一個水平向右的初速度v0 6m s 可以使棒向右以加速度a2 1m s2勻減速運動一段時間 則上述兩種情況所描述的變力F和變化的電阻R0滿足的方程是 精典題組 圖9A F 0 1t 0 2 N R0 7 1 25t B F 0 1t 0 2 N R0 7 1 25t C F 0 125t 0 2 N R0 7 5 1 25t D F 0 125t 0 2 N R0 7 5 1 25t 答案A 2 2016 湖南益陽模擬 如圖10所示 豎直面內(nèi)的正方形導(dǎo)線框ABCD和abcd的邊長均為l 電阻均為R 質(zhì)量分別為2m和m 它們分別系在一跨過兩個定滑輪的絕緣輕繩兩端 在兩導(dǎo)線框之間有一寬度為2l 磁感應(yīng)強度為B 方向垂直紙面向里的勻強磁場 開始時ABCD的下邊界與勻強磁場的上邊界重合 abcd的上邊界到勻強磁場的下邊界的距離為l 現(xiàn)將兩導(dǎo)線框由靜止釋放 當(dāng)ABCD全部進(jìn)入磁場時 兩導(dǎo)線框開始做勻速運動 不計摩擦和空氣阻力 重力加速度為g 求 圖10 1 兩導(dǎo)線框勻速運動的速度大小 2 兩導(dǎo)線框在從開始運動至等高的過程中所產(chǎn)生的總焦耳熱 3 導(dǎo)線框abcd通過磁場的時間 圖11 1 小燈泡正常發(fā)光時的電阻R 2 線框保持不動的時間內(nèi) 小燈泡產(chǎn)生的熱量Q 答案 1 1 25 2 3 14J 高頻考點九電磁感應(yīng)中的圖象問題 三 看 與三 找 妙解電磁感應(yīng)圖象問題 一 解決磁感應(yīng)強度變化產(chǎn)生電動勢問題的三 看 一看區(qū)間 二看大小 三看方向 典例 一矩形線圈位于一隨時間t變化的勻強磁場內(nèi) 磁場方向垂直線圈所在的平面 紙面 向里 如圖12甲所示 磁感應(yīng)強度B隨t的變化規(guī)律如圖乙所示 以I表示線圈中的感應(yīng)電流 以圖甲中線圈上箭頭所示方向為電流的正方向 則下列選項中的I t圖象正確的是 圖12 解析一看區(qū)間 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律 4 5s內(nèi)磁通量不變 感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流為0 排除C D 二看大小 0 2s內(nèi)感應(yīng)電流大小不變 A B都符合要求 三看方向 根據(jù)楞次定律 0 1s內(nèi)感應(yīng)電流方向為負(fù)方向 1 2s內(nèi)感應(yīng)電流方向為正方向 B錯誤 A正確 答案A 變式1根據(jù)感應(yīng)電流 反推磁感應(yīng)強度B的變化 多選 一個圓形閉合線圈固定在垂直紙面的勻強磁場中 線圈平面與磁場方向垂直 如圖13甲所示 設(shè)垂直于紙面向里的方向為磁感應(yīng)強度的正方向 線圈中順時針方向為感應(yīng)電流的正方向 已知圓形線圈中的感應(yīng)電流i隨時間變化的圖象如圖乙所示 則線圈處的磁場的磁感應(yīng)強度隨時間變化的圖象可能是下列選項中的 圖13 解析一看區(qū)間 在0 1s內(nèi)感應(yīng)電流方向發(fā)生了變化 因此0 1s內(nèi)B t圖象的斜率發(fā)生變化 排除B 二看大小 A C D都符合題意 三看方向 根據(jù)楞次定律 A中由于磁感應(yīng)強度變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向在0 1s內(nèi)的前一段為正方向 A錯誤 通過0 3s內(nèi)的感應(yīng)電流方向可知C D符合題意 答案CD 變式2判斷安培力隨時間的變化 2016 河南鄭州模擬 如圖14甲所示 正三角形硬導(dǎo)線框abc固定在磁場中 磁場方向與線框平面垂直 圖乙表示該磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的關(guān)系 t 0時刻磁場方向垂直紙面向里 在0 4t0時間內(nèi) 線框ab邊受到該磁場對它的安培力F隨時間t變化的關(guān)系圖為 規(guī)定垂直ab邊向左為安培力的正方向 圖14 解析利用排除法 本題四個選項中變化區(qū)間都符合要求 0 t0和3t0 3 5t0時間內(nèi) 電流方向相反 但磁場方向也相反 因此安培力的方向是相同的 選項B C D錯誤 A正確 答案A 二 解決導(dǎo)體做切割磁感線運動產(chǎn)生電動勢問題的三 找 一找有效切割長度 二找變化趨勢 三找方向 圖15 解析線框bc邊在0 L過程中不產(chǎn)生感應(yīng)電流 在L 2L過程中bc邊切割磁感線的有效長度逐漸變大 由右手定則知感應(yīng)電流沿順時針方向 逐漸變大 線框bc邊在2L 3L過程中 bc邊和ad邊都有一部分切割磁感線 產(chǎn)生的感應(yīng)電流沿逆時針方向 大小不變 線框bc邊在3L 4L過程中 ad邊切割磁感線 有效長度逐漸變小 產(chǎn)生的感應(yīng)電流沿順時針方向 逐漸減小 答案C 變式磁場區(qū)域變?yōu)檎叫?且判斷電流和安培力的變化 多選 如圖16所示 在光滑的水平桌面上有一直角邊長為l 電阻為R的等腰直角三角形ABC導(dǎo)線框 在導(dǎo)線框的右側(cè)有一邊長為l的正方形勻強磁場區(qū)域 磁場的左邊界與導(dǎo)線框的直角邊BC平行 磁場方向垂直紙面向里 現(xiàn)將導(dǎo)線框以恒定的速度v向右運動 t 0時刻 導(dǎo)線框的頂點A恰好到達(dá)磁場的左邊界 隨后導(dǎo)線框進(jìn)入并勻速通過磁場區(qū)域 規(guī)定逆時針方向為感應(yīng)電流 i 的正方向 水平向左為安培力 F 的正方向 則下列選項中的i t圖象和F t圖象可能正確的是 圖16 答案BD 反思總結(jié) 1 電磁感應(yīng)中的圖象問題的分析解決圖象問題的關(guān)鍵是分析磁通量的變化是否均勻 從而判斷感應(yīng)電動勢 感應(yīng)電流 或安培力的大小是否恒定 然后運用楞次定律或右手定則判斷其方向 從而確定其正負(fù) 2 電磁感應(yīng)中圖象類選擇題的兩個常見解法 排除法 定性地分析電磁感應(yīng)過程中物理量的變化趨勢 增大還是減小 變化快慢 均勻變化還是非均勻變化 特別是物理量的正負(fù) 排除錯誤的選項 函數(shù)法 根據(jù)題目所給條件寫出兩個物理量之間的函數(shù)關(guān)系 然后由函數(shù)關(guān)系對圖象作出分析和判斷