（A版）2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 考點(diǎn)考法 第11章 電磁感應(yīng)課件 新人教版.ppt

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第11章電磁感應(yīng) 考點(diǎn)31電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律 必備知識(shí)全面把握核心方法重點(diǎn)突破考法1關(guān)于感應(yīng)電流產(chǎn)生的判定考法2楞次定律的理解考法例析成就能力題型1對(duì)產(chǎn)生感應(yīng)電流條件的理解題型2楞次定律 右手定則的應(yīng)用 必備知識(shí)全面把握 1 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 1 定義 在某一閉合電路中 無(wú)電源 當(dāng)有磁通量發(fā)生變化時(shí) 回路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生的現(xiàn)象就叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象 2 條件 電路閉合 磁通量發(fā)生變化 3 判斷是否有感應(yīng)電流產(chǎn)生的方法根據(jù)磁通量的表達(dá)式 BSsin 產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化 引起磁通量變化一般有四種情況 磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變 有效面積S變化 則 t 0 B S 磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化 磁感線穿過的有效面積S不變 則 t 0 B S 線圈平面與磁場(chǎng)方向的夾角 發(fā)生變化 即線圈在垂直于磁場(chǎng)方向的投影面積S Ssin 發(fā)生變化 從而引起穿過線圈的磁通量發(fā)生變化 磁感應(yīng)強(qiáng)度B和回路面積S同時(shí)發(fā)生變化 t 0 B S 2 楞次定律 1 內(nèi)容 感應(yīng)電流具有這樣的方向 即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化 2 適用范圍穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí) 3 阻礙 的理解 誰(shuí)阻礙誰(shuí) 感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙原磁場(chǎng)的磁通量變化 阻礙什么 阻礙的是穿過回路的磁通量的變化 而不是磁通量本身 如何阻礙 原磁通量增加時(shí) 感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反 當(dāng)原磁通量減少時(shí) 感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同 即 增反減同 阻礙的結(jié)果 阻礙并不是阻止 結(jié)果是增加的還增加 減少的還減少 4 用楞次定律確定感應(yīng)電流方向的步驟楞次定律本身并沒有給出感應(yīng)電流的方向 只是給定了感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)間存在 阻礙 關(guān)系 所謂 原磁場(chǎng) 是指閉合電路所在空間原來(lái)就存在的磁場(chǎng) 應(yīng)用楞次定律確定感應(yīng)電流的方向一般用于回路面積不變 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小或方向發(fā)生變化的情況 其基本步驟如下 明確閉合電路范圍內(nèi)原磁場(chǎng)的方向 明確穿過閉合電路的磁通量的變化情況 即磁通量是增加還是減少的 根據(jù)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向之間的關(guān)系 即 增反減同 的關(guān)系 確定前者的方向 根據(jù)感應(yīng)電流與感應(yīng)電流的磁場(chǎng)之間的因果關(guān)系 應(yīng)用右手螺旋定則確定感應(yīng)電流的方向 明確哪一部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源 根據(jù)在電源外部電路中電流由電源正極流向負(fù)極 電源內(nèi)部電路的電流由負(fù)極流向正極 判定感應(yīng)電流的方向 如果電路未閉合 電源正 負(fù)極的判定方法同上 只是需要假設(shè)電路是閉合的就可以了 3 右手定則的應(yīng)用及互感問題 1 用右手定則確定感應(yīng)電流方向的步驟如果是磁感應(yīng)強(qiáng)度不變 回路面積變化 而面積變化主要是回路中有部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng) 或者是構(gòu)成回路的線框繞某一個(gè)軸做切割磁感線轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況時(shí) 除了應(yīng)用楞次定律外 更方便的方法是應(yīng)用右手定則確定感應(yīng)電流的方向 其基本步驟如下 明確閉合電路范圍內(nèi)原磁場(chǎng)的方向 明確閉合電路中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的那部分導(dǎo)體 即相當(dāng)于電源的那部分導(dǎo)體 及其運(yùn)動(dòng)方向 應(yīng)用右手定則 伸開右手 使拇指跟其余四個(gè)手指垂直 并且都與手掌在同一平面內(nèi) 讓磁感線從掌心進(jìn)入 并使拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向 這時(shí)四指所指的方向就是導(dǎo)體中感應(yīng)電流的方向 2 右手定則與楞次定律的關(guān)系右手定則與楞次定律是特殊與一般的關(guān)系 一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象都符合楞次定律 而右手定則只適用于單純由于部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 右手定則和左手定則的對(duì)比 3 互感互不相連的并相互靠近的兩個(gè)線圈 當(dāng)一個(gè)線圈的電流變化時(shí) 它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 這種現(xiàn)象叫互感 互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫互感電動(dòng)勢(shì) 考點(diǎn)31 核心方法重點(diǎn)突破 考法1關(guān)于感應(yīng)電流產(chǎn)生的判定如圖所示 閉合矩形銅框的兩條長(zhǎng)邊與一閉合銅圓環(huán)相切 環(huán)可沿矩形框的長(zhǎng)邊滑動(dòng) 整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 若環(huán)沿框的長(zhǎng)邊向右勻速運(yùn)動(dòng) 則 A 因銅框所圍面積內(nèi)的磁通量不變化 銅環(huán)上無(wú)電流B 因銅環(huán)所圍面積內(nèi)的磁通量不變化 銅環(huán)上無(wú)電流C 銅框和銅環(huán)各部分均有電流D 銅框和銅環(huán)各部分均無(wú)電流 例1 解析 這里的閉合回路應(yīng)該看EFAB和EFDC 而不是銅框ABCD和銅環(huán)EF 很顯然 當(dāng)環(huán)沿框的長(zhǎng)邊向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí) EFAB回路中磁通量增加 EFDC回路中磁通量減少 所以銅框和銅環(huán)各部分均有電流 選項(xiàng)C正確 答案 C 例1 考法2楞次定律的理解 北京2018摸底調(diào)研 多選 如圖所示 在一空心螺線管內(nèi)部中點(diǎn)處懸掛一銅環(huán) 閉合開關(guān)瞬間 下列說(shuō)法正確的是 A 從左往右看 銅環(huán)中有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流B 從左往右看 銅環(huán)中有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流C 銅環(huán)有收縮趨勢(shì)D 銅環(huán)有擴(kuò)張趨勢(shì) 例2 解析 根據(jù)楞次定律 閉合開關(guān)瞬間 穿過銅環(huán)的磁通量向左增大 則銅環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向右 從左往右看 銅環(huán)中感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向 故A錯(cuò)誤 B正確 穿過銅環(huán)的磁通量增大 根據(jù)楞次定律可知 銅環(huán)有收縮的趨勢(shì) 故C正確 D錯(cuò)誤 答案 B C 例2 考點(diǎn)31 考法例析成就能力 題型1對(duì)產(chǎn)生感應(yīng)電流條件的理解 課標(biāo)全國(guó) 2014 14 6分 在法拉第時(shí)代 下列驗(yàn)證 由磁產(chǎn)生電 的設(shè)想實(shí)驗(yàn)中 能觀察到感應(yīng)電流的是 A 將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路 然后觀察電流表的變化B 在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈 然后觀察電流表的變化C 將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接 往線圈中插入條形磁鐵后 再到相鄰房間去觀察電流表的變化D 繞在同一鐵環(huán)上的兩個(gè)線圈 分別接電源和電流表 在給線圈通電或斷電的瞬間 觀察電流表的變化 例1 解析 繞在磁鐵上的線圈磁通量不變 不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 A錯(cuò)誤 通電線圈周圍某一位置的磁場(chǎng)是恒定的 穿過線圈的磁通量不變 也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 B錯(cuò)誤 將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接 往線圈中插入條形磁鐵的過程會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 磁鐵放入線圈中后感應(yīng)電流就消失了 所以再到相鄰房間觀察電流表時(shí) 回路中已經(jīng)沒有磁通量的變化 此時(shí)觀察到的電流表沒有變化 C錯(cuò)誤 繞在同一鐵環(huán)上的兩個(gè)線圈 分別接電源和電流表 在給線圈通電或斷電的瞬間 線圈電流發(fā)生變化 線圈內(nèi)磁場(chǎng)發(fā)生變化 另一線圈的磁通量發(fā)生變化 會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 D正確 答案 D 例1 題型2楞次定律 右手定則的應(yīng)用1 增反減同 海南物理2014 1 3分 如圖在一水平 固定的閉合導(dǎo)體圓環(huán)上方 有一條形磁鐵 N極朝上 S極朝下 由靜止開始下落 磁鐵從圓環(huán)中穿過且不與圓環(huán)接觸 關(guān)于圓環(huán)中感應(yīng)電流的方向 從上向下看 下列說(shuō)法正確的是 A 總是順時(shí)針B 總是逆時(shí)針C 先順時(shí)針后逆時(shí)針D 先逆時(shí)針后順時(shí)針 例2 解析 磁鐵從圓環(huán)中穿過且不與圓環(huán)接觸 則導(dǎo)體環(huán)中 先是向上的磁通量增加 磁鐵中點(diǎn)到達(dá)圓環(huán)所在平面后 向上的磁通量減少 根據(jù)楞次定律可知 產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向先順時(shí)針后逆時(shí)針 選項(xiàng)C正確 答案 C 例2 2 來(lái)拒去留 大綱全國(guó)2014 20 6分 很多相同的絕緣銅圓環(huán)沿豎直方向疊放 形成一很長(zhǎng)的豎直圓筒 一條形磁鐵沿圓筒的中心軸豎直放置 其下端與圓筒上端開口平齊 讓條形磁鐵從靜止開始下落 條形磁鐵在圓筒中的運(yùn)動(dòng)速率 A 均勻增大B 先增大 后減小C 逐漸增大 趨于不變D 先增大 再減小 最后不變 例3 解析 豎直圓筒相當(dāng)于閉合電路 磁鐵穿過閉合電路 產(chǎn)生感應(yīng)電流 根據(jù)楞次定律 來(lái)拒去留 的規(guī)律 磁鐵受到向上的阻礙磁鐵運(yùn)動(dòng)的安培力 開始時(shí)磁鐵的速度小 產(chǎn)生的感應(yīng)電流也小 安培力也小 磁鐵加速運(yùn)動(dòng) 隨著速度的增大 產(chǎn)生的感應(yīng)電流增大 安培力也增大 直到安培力大小等于重力 磁鐵勻速運(yùn)動(dòng) 選項(xiàng)C正確 答案 C 例3 3 增縮減擴(kuò) 上海物理2014 17 4分 多選 如圖 勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于軟導(dǎo)線回路平面 由于磁場(chǎng)發(fā)生變化 回路變?yōu)閳A形 則磁場(chǎng)可能 A 逐漸增強(qiáng) 方向向外B 逐漸增強(qiáng) 方向向里C 逐漸減弱 方向向外D 逐漸減弱 方向向里 例4 解析 根據(jù)楞次定律 感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向總是阻礙引起閉合回路中磁通量的變化 體現(xiàn)在面積上是 增縮減擴(kuò) 而回路變?yōu)閳A形 面積增加了 說(shuō)明磁場(chǎng)逐漸減弱 因不知回路中感應(yīng)電流的方向 故無(wú)法判定磁場(chǎng)方向 故C D都有可能 答案 CD 例4 課標(biāo)全國(guó) 2017 15 6分 如圖 在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一U形金屬導(dǎo)軌 導(dǎo)軌平面與磁場(chǎng)垂直 金屬桿PQ置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路PQRS 一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi) 線框與導(dǎo)軌共面 現(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運(yùn)動(dòng) 在運(yùn)動(dòng)開始的瞬間 關(guān)于感應(yīng)電流的方向 下列說(shuō)法正確的是 A PQRS中沿順時(shí)針方向 T中沿逆時(shí)針方向B PQRS中沿順時(shí)針方向 T中沿順時(shí)針方向C PQRS中沿逆時(shí)針方向 T中沿逆時(shí)針方向D PQRS中沿逆時(shí)針方向 T中沿順時(shí)針方向 例5 解析 由于金屬桿PQ突然向右運(yùn)動(dòng) 導(dǎo)致金屬導(dǎo)軌與金屬桿PQ所圍的面積增大 磁通量增大 由楞次定律知 感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)阻礙原磁場(chǎng)的變化 故感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向應(yīng)垂直于紙面向外 PQRS中的感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向 對(duì)于圓環(huán)形金屬線框T 金屬桿由于運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)使得T內(nèi)的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度變小 磁通量減小 故線框T中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向應(yīng)垂直于紙面向里 故T中的感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向 故選項(xiàng)D正確 答案 D 例5 第11章 考點(diǎn)32法拉第電磁感應(yīng)定律自感渦流 必備知識(shí)全面把握核心方法重點(diǎn)突破考法3感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的計(jì)算考法4電磁感應(yīng)的綜合問題考法例析成就能力題型3感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的計(jì)算題型4感應(yīng)電荷量的計(jì)算題型5感應(yīng)電流與安培力的綜合應(yīng)用題型6對(duì)電磁阻尼 渦流 自感的理解 必備知識(shí)全面把握 1 法拉第電磁感應(yīng)定律 1 法拉第電磁感應(yīng)定律 內(nèi)容 閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比 公式 2 磁通量 磁通量的變化量 磁通量的變化率 t的區(qū)別 磁通量 是指穿過某面積的磁感線的條數(shù) 計(jì)算式為 BSsin 其中 為磁感應(yīng)強(qiáng)度B與線圈平面的夾角 磁通量的變化量 指線圈中末狀態(tài)的磁通量 2與初狀態(tài)的磁通量 1之差 2 1 計(jì)算磁通量以及磁通量變化量時(shí) 要注意磁通量的正負(fù) 3 利用E n t求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小 4 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)大小的計(jì)算 一般指導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 導(dǎo)體棒與磁場(chǎng)方向垂直 磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng) 2 自感 1 自感與自感電動(dòng)勢(shì) 定義 當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí) 它產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)不僅在鄰近的電路中激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 同樣也在它本身激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 這種現(xiàn)象稱為自感 由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫作自感電動(dòng)勢(shì) 自感電動(dòng)勢(shì)的作用 總是阻礙導(dǎo)體中原電流的變化 即總是起著推遲電流變化的作用 自感電流的方向 自感電流總是阻礙導(dǎo)體中原來(lái)電流的變化 當(dāng)原來(lái)電流增大時(shí) 自感電流的方向與原來(lái)電流的方向相反 當(dāng)原來(lái)電流減小時(shí) 自感電流的方向與原來(lái)電流方向相同 2 自感現(xiàn)象中小燈泡 閃亮 與 不閃亮 的討論 3 兩種自感類型的比較 3 渦流 1 定義在變化的磁場(chǎng)中的導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流 看起來(lái)就像水中的旋渦 所以叫渦電流 簡(jiǎn)稱渦流 2 本質(zhì)渦流的本質(zhì)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象 與一般導(dǎo)體或線圈的最大區(qū)別是導(dǎo)體本身構(gòu)成閉合回路 它同樣遵循電磁感應(yīng)定律 4 電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng) 1 定義 電磁阻尼當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí) 感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力 安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng) 稱為電磁阻尼 電磁驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)時(shí) 在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用 安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來(lái) 稱為電磁驅(qū)動(dòng) 2 電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的比較 考點(diǎn)32 核心方法重點(diǎn)突破 考法3感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的計(jì)算 課標(biāo)全國(guó) 2015 15 6分 如圖 直角三角形金屬框abc放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 方向平行于ab邊向上 當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) a b c三點(diǎn)的電勢(shì)分別為 a b c 已知bc邊的長(zhǎng)度為l 下列判斷正確的是 A a c 金屬框中無(wú)電流B b c 金屬框中電流方向沿a b c aC Ubc Bl2 金屬框中無(wú)電流D Ubc Bl2 金屬框中電流方向沿a c b a 例1 解析 bc邊 ac邊都在切割磁感線 通過右手定則判斷 c端電勢(shì)高 a b端電勢(shì)低 兩邊的有效切割長(zhǎng)度都為l 則Uac Ubc Bl2 所以 a b端電勢(shì)相同 金屬框中無(wú)電流 選項(xiàng)C正確 答案 C 例1 考法4電磁感應(yīng)的綜合問題 北京理綜2015 22 16分 如圖所示 足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置 寬度L 0 4m 一端連接R 1 的電阻 導(dǎo)軌所在空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度B 1T 導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上 其長(zhǎng)度恰好等于導(dǎo)軌間距 與導(dǎo)軌接觸良好 導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計(jì) 在平行于導(dǎo)軌的拉力F作用下 導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動(dòng) 速度v 5m s 求 1 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和感應(yīng)電流I 2 在0 1s時(shí)間內(nèi) 拉力的沖量IF的大小 3 若將MN換為電阻r 1 的導(dǎo)體棒 其他條件不變 求導(dǎo)體棒兩端的電壓U 例2 解析 答案 1 2V2A 2 0 08N s 3 1V 例2 考點(diǎn)32 考法例析成就能力 題型3感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的計(jì)算 北京理綜2016 16 6分 如圖所示 勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩個(gè)導(dǎo)體圓環(huán)a b 磁場(chǎng)方向與圓環(huán)所在平面垂直 磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)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(dòng)勢(shì)分別為Ea和Eb 不考慮兩圓環(huán)間的相互影響 下列說(shuō)法正確的是 A Ea Eb 4 1 感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向B Ea Eb 4 1 感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向C Ea Eb 2 1 感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向D Ea Eb 2 1 感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向 例1 解析 答案 B 例1 題型4感應(yīng)電荷量的計(jì)算 河北冀州2016模擬 多選 如圖所示 在豎直方向上有四條間距均為L(zhǎng) 0 5m的水平虛線L1 L2 L3 L4 在L1 L2之間和L3 L4之間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為1T 方向垂直于紙面向里 現(xiàn)有一矩形線圈abcd 長(zhǎng)度ad 3L 寬度cd L 質(zhì)量為0 1kg 電阻為1 將其從圖示位置由靜止釋放 cd邊與L1重合 cd邊經(jīng)過磁場(chǎng)邊界線L3時(shí)恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng) 整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中線圈平面始終處于豎直方向 cd邊水平 g取10m s2 則 A cd邊經(jīng)過磁場(chǎng)邊界線L3時(shí)通過線圈的電荷量為0 5CB cd邊經(jīng)過磁場(chǎng)邊界線L3時(shí)的速度大小為4m sC cd邊經(jīng)過磁場(chǎng)邊界線L2和L4的時(shí)間間隔為0 25sD 線圈從開始運(yùn)動(dòng)到cd邊經(jīng)過磁場(chǎng)邊界線L4過程 線圈產(chǎn)生的熱量為0 7J 例2 解析 答案 BD 例2 題型5感應(yīng)電流與安培力的綜合應(yīng)用 山東理綜2014 16 6分 多選 如圖 一端接有定值電阻的平行金屬軌道固定在水平面內(nèi) 通有恒定電流的長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線垂直并緊靠軌道固定 導(dǎo)體棒與軌道垂直且接觸良好 在向右勻速通過M N兩區(qū)的過程中 導(dǎo)體棒所受安培力分別用FM FN表示 不計(jì)軌道電阻 以下敘述正確的是 A FM向右B FN向左C FM逐漸增大D FN逐漸減小 例3 解析 由安培定則知 M區(qū)的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外 N區(qū)的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里 導(dǎo)體棒不管在哪一區(qū) 安培力總是阻礙導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng) 即安培力的方向總是向左 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 B正確 在M區(qū) 導(dǎo)體棒越來(lái)越靠近通電導(dǎo)線 其磁場(chǎng)越來(lái)越強(qiáng) 感應(yīng)電流越來(lái)越大 安培力越來(lái)越大 選項(xiàng)C正確 同理在N區(qū) 導(dǎo)體棒越來(lái)越遠(yuǎn)離通電導(dǎo)線 安培力將越來(lái)越小 選項(xiàng)D正確 答案 BCD 例3 題型6對(duì)電磁阻尼 渦流 自感的理解 課標(biāo)全國(guó) 2017 18 6分 掃描隧道顯微鏡 STM 可用來(lái)探測(cè)樣品表面原子尺度上的形貌 為了有效隔離外界振動(dòng)對(duì)STM的擾動(dòng) 在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對(duì)紫銅薄板 并施加磁場(chǎng)來(lái)快速衰減其微小振動(dòng) 如圖所示 無(wú)擾動(dòng)時(shí) 按下列四種方案對(duì)紫銅薄板施加恒磁場(chǎng) 出現(xiàn)擾動(dòng)后 對(duì)于紫銅薄板上下及左右振動(dòng)的衰減最有效的方案是 例4 解析 施加磁場(chǎng)來(lái)衰減振動(dòng)是利用電磁阻尼實(shí)現(xiàn)的 即振動(dòng)過程中發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象 產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中受安培力阻礙其振動(dòng) A圖中紫銅薄板無(wú)論上下振動(dòng)還是左右振動(dòng)都會(huì)出現(xiàn)磁通量的變化 即產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象 B圖中紫銅薄板上下振動(dòng)時(shí)沒有磁通量的變化 不會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象 C圖中紫銅薄板無(wú)論上下振動(dòng)還是左右振動(dòng)均不會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象 D圖中紫銅薄板上下振動(dòng)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象 故最有效的方案是A 選項(xiàng)A正確 答案 A 例4 第11章 專題11電磁感應(yīng)中的圖像問題 必備知識(shí)全面把握核心方法重點(diǎn)突破考法5靜態(tài)情況下的圖像問題考法6動(dòng)態(tài)情況下的圖像問題考法例析成就能力 必備知識(shí)全面把握 1 靜態(tài)情況下的圖像問題處理靜態(tài)情況下電磁感應(yīng)的圖像問題時(shí) 首先依據(jù)題意求出 等物理量的大小或變化趨勢(shì) 再根據(jù)閉合電路歐姆定律求出閉合電路中的感應(yīng)電流 最后寫出安培力F 電功率P 磁感應(yīng)強(qiáng)度B 加速度a等物理量的表達(dá)式 結(jié)合圖像表示的意義 選出正確答案 2 動(dòng)態(tài)情況下的圖像問題 1 電磁感應(yīng)圖像問題的種類及分析方法 2 電磁感應(yīng)圖像類選擇題的常用解法 排除法 定性地分析電磁感應(yīng)過程中物理量的變化趨勢(shì) 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(cuò)誤的選項(xiàng) 函數(shù)法 根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個(gè)物理量之間的函數(shù)關(guān)系 然后由函數(shù)關(guān)系對(duì)圖像進(jìn)行分析和判斷 3 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電流i以及與此相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)體受到的安培力F等物理量 會(huì)因?yàn)榇艌?chǎng)的變化規(guī)律 例如B kt 或切割磁感線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 例如勻速 以及電路的結(jié)構(gòu)及組成情況而有規(guī)律地變化 反映在圖像上就呈現(xiàn)有規(guī)律的曲線 解決此類問題 主要是應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律和串 并聯(lián)電路規(guī)律 求出變量隨時(shí)間變化的關(guān)系式 解題思路如下 找規(guī)律 導(dǎo)體或磁場(chǎng)做什么樣的變化 變化規(guī)律如何 并列式 找關(guān)系 導(dǎo)體或磁場(chǎng)的變化 會(huì)使電阻 閉合電路面積或磁通量等發(fā)生什么變化 設(shè)出自變量 將其他變化量用這個(gè)自變量表示出來(lái) 應(yīng)用公式E 或E BLv 依據(jù)電路已知條件 求出感應(yīng)電流i等物理量的表達(dá)式 從而判斷圖像規(guī)律 4 線框進(jìn)入磁場(chǎng)問題的一般模型 續(xù)表 5 線框進(jìn)入磁場(chǎng)問題的注意點(diǎn)與拓展 6 解題要點(diǎn) 注意正方向的規(guī)定 例如i t圖像上縱軸的正負(fù)表示電流i的方向 所以 應(yīng)用楞次定律判斷出某個(gè)時(shí)段原電流或感應(yīng)電流的方向時(shí) 先要根據(jù)規(guī)定的正方向 確定它在坐標(biāo)軸上的正負(fù) 在曲線的變化率上 原電流與感應(yīng)電流在圖像上呈 相反 的關(guān)系 原電流最大 變化率最小時(shí) 感應(yīng)電流最小 但是請(qǐng)注意 感應(yīng)電流i感及其相應(yīng)的磁場(chǎng) 電動(dòng)勢(shì)的變化關(guān)系是相似的 高考題通常不會(huì)直接給出感應(yīng)電流或變化的電流的情況 通常是已知兩個(gè)電流間或磁場(chǎng)與電流間發(fā)生吸引或排斥等電磁感應(yīng)現(xiàn)象 這時(shí)可依據(jù)已知的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 應(yīng)用楞次定律判定原電流的變化情況 專題11 核心方法重點(diǎn)突破 考法5靜態(tài)情況下的圖像問題 課標(biāo)全國(guó) 2014 18 6分 如圖甲 線圈ab cd繞在同一軟鐵芯上 在ab線圈中通以變化的電流 用示波器測(cè)得線圈cd間電壓如圖乙所示 已知線圈內(nèi)部的磁場(chǎng)與流經(jīng)線圈的電流成正比 則下列描述線圈ab中電流隨時(shí)間變化關(guān)系的圖中 可能正確的是 例1 解析 由于在線圈cd兩端產(chǎn)生的電壓是大小不變 方向變化的交變電壓 因此在線圈ab兩端通入的電流大小應(yīng)該是均勻變化的 C正確 答案 C 例1 考法6動(dòng)態(tài)情況下的圖像問題1 以導(dǎo)體棒的形式運(yùn)動(dòng) 課標(biāo)全國(guó) 2013 17 6分 如圖 在水平面 紙面 內(nèi)有三根相同的均勻金屬棒ab ac和MN 其中ab ac在a點(diǎn)接觸 構(gòu)成 V 字形導(dǎo)軌 空間存在垂直于紙面的均勻磁場(chǎng) 用力使MN向右勻速運(yùn)動(dòng) 從圖示位置開始計(jì)時(shí) 運(yùn)動(dòng)中MN始終與 bac的平分線垂直且和導(dǎo)軌保持良好接觸 下列關(guān)于回路中電流i與時(shí)間t的關(guān)系圖線 可能正確的是 例2 解析 答案 A 例2 2 以導(dǎo)線框的形式運(yùn)動(dòng) 課標(biāo)全國(guó) 2013 16 6分 如圖 在光滑水平桌面上有一邊長(zhǎng)為L(zhǎng) 電阻為R的正方形導(dǎo)線框 在導(dǎo)線框右側(cè)有一寬度為d d L 的條形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域 磁場(chǎng)的邊界與導(dǎo)線框的一邊平行 磁場(chǎng)方向豎直向下 導(dǎo)線框以某一初速度向右運(yùn)動(dòng) t 0時(shí)導(dǎo)線框的右邊恰與磁場(chǎng)的左邊界重合 隨后導(dǎo)線框進(jìn)入并通過磁場(chǎng)區(qū)域 下列v t圖像中 可能正確描述上述過程的是 例3 解析 答案 D 例3 第11章 專題12電磁感應(yīng)的綜合問題 必備知識(shí)全面把握核心方法重點(diǎn)突破考法7以力學(xué)問題為主的電磁感應(yīng)問題考法8以能量為主的電磁感應(yīng)問題考法9以電路問題為主的電磁感應(yīng)問題考法例析成就能力 必備知識(shí)全面把握 1 電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題 1 電磁感應(yīng)中的安培力閉合電路的部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí) 產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E BLv 在閉合電路中形成的感應(yīng)電流I 導(dǎo)體中由于有電流存在而受到所在磁場(chǎng)的安培力F BIL 綜合以上各式得F 2 安培力方向的判斷 由右手定則和左手定則判斷先用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向 再用左手定則判斷安培力的方向 由楞次定律判斷根據(jù)楞次定律可知 感應(yīng)電流引起的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因 因此安培力總是阻礙導(dǎo)體切割磁感線的運(yùn)動(dòng) 3 解答電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題的一般思路 電路分析 等效電路圖 導(dǎo)體棒相當(dāng)于電源 電路方程 I 受力分析 受力分析圖 安培力大小 方向 對(duì)過程分析的基本思路 依據(jù)臨界狀態(tài)特點(diǎn) 列方程求解 2 電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化問題 1 電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化閉合電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的過程 是其他形式的能向電能轉(zhuǎn)化的過程 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能量問題的實(shí)質(zhì)是電能的轉(zhuǎn)化問題 橋梁是安培力 外力 克服安培力做多少功 就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 同理 安培力做功的過程是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程 安培力做多少功就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 因此電磁感應(yīng)過程總是伴隨著能量的轉(zhuǎn)化 2 求解焦耳熱Q的三種方法 專題12 核心方法重點(diǎn)突破 考法7以力學(xué)問題為主的電磁感應(yīng)問題1 研究對(duì)象 一根導(dǎo)體棒 安徽宿州2016一模 多選 兩根足夠長(zhǎng)的平行光滑導(dǎo)軌豎直固定放置 頂端接一電阻R 導(dǎo)軌所在平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直 將一金屬棒與下端固定的輕彈簧的上端拴接 金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好 重力加速度為g 如圖所示 現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長(zhǎng)位置由靜止釋放 則 A 金屬棒在最低點(diǎn)的加速度小于gB 回路中產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢(shì)能的減少量C 當(dāng)彈簧彈力等于金屬棒的重力時(shí) 金屬棒下落速度最大D 金屬棒在以后運(yùn)動(dòng)過程中的最大高度一定低于靜止釋放時(shí)的高度 例1 解析 金屬棒先向下做加速運(yùn)動(dòng) 后向下做減速運(yùn)動(dòng) 假設(shè)沒有磁場(chǎng) 金屬棒運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí) 根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知 最低點(diǎn)的加速度等于剛釋放時(shí)的加速度g 由于金屬棒向下運(yùn)動(dòng)的過程中產(chǎn)生感應(yīng)電流 受到安培力 而安培力是阻力 則知金屬棒下降的高度小于沒有磁場(chǎng)時(shí)的高度 故金屬棒在最低點(diǎn)的加速度小于g 故A正確 根據(jù)能量守恒定律得知 回路中產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢(shì)能的減少量與彈簧彈性勢(shì)能增加量之差 故B錯(cuò)誤 金屬棒向下運(yùn)動(dòng)的過程中 受到重力 彈簧的彈力和安培力三個(gè)力作用 當(dāng)三力平衡時(shí) 速度最大 即當(dāng)彈簧彈力 安培力之和等于金屬棒的重力時(shí) 金屬棒下落速度最大 故C錯(cuò)誤 由于產(chǎn)生內(nèi)能 且彈簧具有彈性勢(shì)能 由能量守恒定律可知 金屬棒在以后運(yùn)動(dòng)過程中的最大高度一定低于由靜止釋放時(shí)的高度 故D正確 答案 AD 例1 2 研究對(duì)象 兩根導(dǎo)體棒 山東棗莊2016調(diào)研 如圖所示 電阻不計(jì)的 形足夠長(zhǎng)且平行的導(dǎo)軌 間距L 1m 導(dǎo)軌傾斜部分的傾角 53 并與定值電阻R相連 整個(gè)空間存在著B 5T 方向垂直傾斜導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 金屬棒ab cd的阻值Rab Rcd R cd棒質(zhì)量m 1kg ab棒光滑 cd與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù) 0 3 設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力 g取10m s2 sin53 0 8 cos53 0 6 求 1 ab棒由靜止釋放 當(dāng)滑至某一位置時(shí) cd棒恰好開始滑動(dòng) 求這一時(shí)刻ab棒中的電流 2 若ab棒無(wú)論從多高的位置釋放 cd棒都不動(dòng) 分析ab棒質(zhì)量應(yīng)滿足的條件 3 若cd棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 3 ab棒無(wú)論質(zhì)量多大 從多高的位置釋放 cd棒始終不動(dòng) 求cd棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù) 應(yīng)滿足的條件 例2 解析 答案 1 3 34A 2 mab 2 08kg 3 0 75 例2 考法8以能量為主的電磁感應(yīng)問題1 一根導(dǎo)體棒平動(dòng)切割磁感線的情形 江蘇物理2014 13 15分 如圖所示 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一傾斜的平行金屬導(dǎo)軌 導(dǎo)軌間距為L(zhǎng) 長(zhǎng)為3d 導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為 在導(dǎo)軌的中部刷有一段長(zhǎng)為d的薄絕緣涂層 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 方向與導(dǎo)軌平面垂直 質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒從導(dǎo)軌的頂端由靜止釋放 在滑上涂層之前已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng) 并一直勻速滑到導(dǎo)軌底端 導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直 且僅與涂層間有摩擦 接在兩導(dǎo)軌間的電阻為R 其他部分的電阻均不計(jì) 重力加速度為g 求 1 導(dǎo)體棒與涂層間的動(dòng)摩擦因數(shù) 2 導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小v 3 整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中 電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q 例3 解析 答案 例3 2 兩根導(dǎo)體棒平動(dòng)切割磁感線的情形 天津理綜2014 11 18分 如圖所示 兩根足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角 30 的斜面上 導(dǎo)軌電阻不計(jì) 間距L 0 4m 導(dǎo)軌所在空間被分成區(qū)域 和 兩區(qū)域的邊界與斜面的交線為MN 中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直斜面向下 中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直斜面向上 兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B 0 5T 在區(qū)域 中 將質(zhì)量m1 0 1kg 電阻R1 0 1 的金屬條ab放在導(dǎo)軌上 ab剛好不下滑 然后 在區(qū)域 中將質(zhì)量m2 0 4kg 電阻R2 0 1 的光滑導(dǎo)體棒cd置于導(dǎo)軌上 由靜止開始下滑 cd在滑動(dòng)過程中始終處于區(qū)域 的磁場(chǎng)中 ab cd始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與軌道保持良好接觸 g取10m s2 問 1 cd下滑的過程中 ab中的電流方向 2 ab將要向上滑動(dòng)時(shí) cd的速度v為多大 3 從cd開始下滑到ab剛要向上滑動(dòng)的過程中 cd滑動(dòng)的距離x 3 8m 此過程中ab上產(chǎn)生的熱量Q是多少 例4 解析 答案 1 從a到b 2 5m s 3 1 3J 例4 3 一根導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線的情形 課標(biāo)全國(guó) 2014 25 19分 半徑分別為r和2r的同心圓形導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi) 一長(zhǎng)為r 質(zhì)量為m且質(zhì)量分布均勻的直導(dǎo)體棒AB置于圓導(dǎo)軌上面 BA的延長(zhǎng)線通過圓導(dǎo)軌中心O 裝置的俯視圖如圖所示 整個(gè)裝置位于一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B 方向豎直向下 在內(nèi)圓導(dǎo)軌的C點(diǎn)和外圓導(dǎo)軌的D點(diǎn)之間接有一阻值為R的電阻 圖中未畫出 直導(dǎo)體棒在水平外力作用下以角速度 繞O逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸 設(shè)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻均可忽略 重力加速度大小為g 求 1 通過電阻R的感應(yīng)電流的方向和大小 2 外力的功率 例5 解析 例5 答案 考法9以電路問題為主的電磁感應(yīng)問題 湖北咸寧2016聯(lián)考 如圖所示 水平面上有兩根光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置 導(dǎo)軌的電阻不計(jì) 間距為l 0 5m 左端通過導(dǎo)線與阻值R 3 的電阻連接 右端通過導(dǎo)線與阻值為RL 6 的小燈泡L連接 在CDFE矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上 磁感應(yīng)強(qiáng)度B 0 2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 一根阻值r 0 5 質(zhì)量m 0 2kg的金屬棒在恒力F 2N的作用下由靜止開始從AB位置沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng) 經(jīng)過t 1s剛好進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域 求金屬棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí) 1 金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì) 2 小燈泡兩端的電壓和金屬棒受到的安培力 例6 解析 答案 1 1V 2 0 8V0 04N 方向水平向左 例6 謝謝觀賞