2020屆高考物理一輪復習 第五講 電磁感應考題應試策略課件

1、第五講　電磁感應考題應試策略,本專題綜合性比較強,復習中要注意:1.要熟練掌握感應電流的產(chǎn)生條件、感應電流方向的判斷、感應電動勢的計算。2.法拉第電磁感應定律及楞次定律與電路結合問題、電磁感應與力和運動結合問題、電磁感應與動量守恒、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、電磁阻尼等在實際中有廣泛的應用問題要引起重視。5.交變

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

3、縮小的趨勢——“增縮減擴”;(4)自感現(xiàn)象中,感應電動勢阻礙原電流的變化——“增反減同”。,二、感應電動勢大小、電荷量的判定及計算方法1.感應電動勢大小計算感應電動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強度B變化、導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)感應電動勢產(chǎn)生原因的求解差異,感應電動勢產(chǎn)生的類型可分為:①磁感應強度變化或面積變化產(chǎn)生電動勢;②導體平動切割

4、磁感線產(chǎn)生電動勢;③導體轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生電動勢;④磁感應強度、面積同時變化產(chǎn)生電動勢。(2)感應電動勢大小用法拉第電磁感應定律 或E=Blv公式求解。,2.電荷量的計算方法,三、解決電磁感應中的動力學問題的一般思路解決電磁感應中的動力學問題的一般思路是“先電后力”,具體思路如下:,四、解決電磁感應現(xiàn)象中的能量問題的一般步驟1.在電磁感應中,切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應電動勢,該

5、導體或回路就相當于電源。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.理解掌握電磁感應現(xiàn)象中電能的三種計算方法,五、電磁感應與動量的結合問題基本處理方法1.與動量定理結合。例如在光滑水平軌道上運動的單桿(不受其他力作用),由于在磁場中運動的單桿為變速運動,則運動過程所受2.與動量守恒定律的結合:在相互平行的水平軌道間的雙棒做切割磁感線運動問題中,由于這兩根導體棒所受

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

7、含電容模型問題電容器對學生來說本身就是一個容易忽視的知識點,對于電容器充放電過程的電流計算,學生更是無從下手。對于“電磁感應+電容器”問題的處理要注意微元法和動量定理的應用。見下面典例分析。,【典例1】輕質(zhì)細線吊著一質(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,大小隨時間變化如圖乙所示,從t=0開始

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

9、金屬棒ab放在導軌上,ab以a為軸順時針轉(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,磁感應強度為B的勻強磁場垂直穿過圓環(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順時針轉(zhuǎn)動。阻值為R的電阻一端用導線和環(huán)上的A點連接,另一端和金屬桿的轉(zhuǎn)軸O處的端點相連接。下列判斷正確的是(　　),【分析】根據(jù)導體轉(zhuǎn)動切割磁感線感應電動勢公式

10、 計算感應電動勢大小。當M端位于最上端時,電路中電阻最大,電流最小。當M位于最下端時電流最大,根據(jù)右手定則可得電流方向,外電阻最大時,O、M兩點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定律聯(lián)立計算即可。,【典例4】如圖,MN和PQ是電阻不計的平行金屬導軌,其間距為L,導軌彎曲部分光滑,右端接一個阻值為R的定值電阻。平直部分導軌左邊區(qū)域有寬度為d(足夠大)、方向豎直向上、磁感應強度大小為B的勻強磁

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。金屬棒與導軌間接觸良好。求:,(1)如果金屬棒與平直部分導軌間的動摩擦因數(shù)為μ,要使棒C剛滑進磁場時,金屬棒D不動,金屬棒C的高度的范圍?這時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進入磁場后,棒D也運動,若棒D離開磁場時的速度是此刻棒C速度的一半,此

12、時棒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)的兩根平行導軌間的距離為l,導線的左端連接一個耐壓足夠大的電容器,電容器的電容為C。放在導軌上的導體桿cd與導軌接觸良好,cd桿在平行導軌平面的水平力作用下從靜止開始做加速度為a的勻加速運動。整個區(qū)域存在磁感強度為B的勻強磁場,方向垂直導軌平面豎直向下,導軌足夠長,不計導軌、導體桿和連接電容器導線的電阻,導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)從導體桿開始運動起經(jīng)過時間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軌勻加速下滑,從而得出速度隨時間均勻變化的關系,這與常見的導體棒在恒力作用下運動是不同的。,【解析及答案】(1)經(jīng)過時間t導體桿cd的速度v=at。導體桿切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢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隨時間t成正比增加,電路中