2022年高考物理专题复习专题七电磁感应.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载专题七 电磁感应一 教案一专题要点1.感应电流: 产生条件: 闭合电路的磁通量发生变化;方向判定: 楞次定律和右手定就;“ 阻碍” 的表现:阻碍磁通量的变化(增反减同),阻碍物体间的相对运动(来斥去吸),阻碍原电流的变化(自感现象);2.感应电动势的产生:感生电场: 英国物理学家麦克斯韦的电磁场理论认为,变化的磁场四周产生电场,这种电场叫感生电场;感生电场是产生感生电动势的缘由;动生电动势: 由于导体的运动而产生的感应电动势为动生电动势;分导体相当于电源3.感应电动势的分类、运算二考纲要求产生动生电动势的那部名师归纳总结 考
2、点要求考点解读第 1 页,共 32 页电磁感应现象本专题有对单一学问点的考查,也有对其它学问的综合考查考磁通量查的主要内容有楞次定律和法拉第电磁感应定律特别是电磁法拉第电磁感应定律感应与动力学、电路、能量守恒定律、图像相互结合的题目楞次定律自感、涡流- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 三教法指引学习好资料欢迎下载此专题复习时, 可以先让同学完成相应的习题,在细心批阅之后以题目带动学问点,进行适当提炼讲解;这一专题的学问点较为综合,高考要求普遍较高,属于必考学问点 由于这部分的综合题较多, 二轮复习时仍是要稳扎稳打,四学问网络五典例精析从基本规律, 基本解
3、题步骤动身再进行提升;名师归纳总结 题型 1.(楞次定律的应用和图像)如图甲所示, 存在有界匀强磁场,磁感应强度大小均为B,第 2 页,共 32 页方向分别垂直纸面对里和向外,磁场宽度均为L,在磁场区域的左侧相距为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,规定电流逆时针方向时的电流和电动势方向为正,B垂直纸面对里时为正,就以下关于线框中的感应电动势、磁通量、 感应电流、 和电功率的四个图象描述不正确选项()- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下
4、载解析:在第一段时间内,磁通量等于零,感应电动势为零,感应电流为零,电功率为零;在其次段时间内,BSBLvt,EBLv,I,EBLv,PBLv2;RRR在第三段时间内,BS2 BLvt,E2 BLvIE2BLv,P2BLv2;RRR在第四段时间内,BSBLvt,EBLv,IE,PBLv2;此题选 B;RR规律总结:对应线圈穿过磁场产生感应电流的图像问题,应当留意以下几点:要划分每个不同的阶段,对每一过程采纳楞次定律和法拉第电磁感应定律进行分析;要依据有关物理规律找到物理量间的函数关系式,以便确定图像的外形 线圈穿越方向相反的两磁场时,要留意有两条边都切割磁感线产生感应电动势;题型 2.(电磁感
5、应中的动力学分析)如下列图,固定在绝缘水平面上的的金属框架 cdef 处于竖直向下的匀强磁场中,金属棒ab 电阻为 r,跨在框架上,可以无摩擦地滑动,其余电阻不计在 t=0 时刻,磁感应强度为 B0,adeb 恰好构成一个边长为 L 的正方形如从 t=0时刻起, 磁感应强度匀称增加,增加率为 kT/s,用一个水平拉力让金属棒保持静止在 t=t1时刻,所施加的对金属棒的水平拉力大小是多大?如从当金属棒以速度 v 向右匀速运动时, 可以使金属棒中恰好不产生感应电流就磁感应强度 B 应怎样随时间 t 变化?写出 B 与 t 间的函数关系式解析:t=0 时刻起,磁感应强度逐步减小,名师归纳总结 - -
6、 - - - - -第 3 页,共 32 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载规律总结:题型 3.(电磁感应中的能量问题)如图甲所示,相距为L 的光滑平行金属导轨水平放置,导轨一部分处在以 OO 为右边界匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度大小为 B,方向垂直导轨平面对下, 导轨右侧接有定值电阻 R,导轨电阻忽视不计 . 在距边界 OO 也为 L 处垂直导轨放置一质量为 m、电阻 r 的金属杆 ab.(1)如 ab 杆在恒力作用下由静止开头向右运动3L 距离,其速度一位移的关系图象如图乙所示(图中所示量为已知量). 求此过程中电阻 R上产生的焦耳 QR及 ab
7、杆在刚要离开磁场时的加速度大小 a. (2)如 ab 杆固定在导轨上的初始位置,使匀强磁场保持大小不变,绕 OO 轴匀速转动 . 如从磁场方向由图示位置开头转过 的过程中,电路中产生的焦耳热为 Q2. 就磁场转动的角2速度 大小是多少?名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 32 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载解析:(1)ab 杆离起起始位置的位移从L 到 3L 的过程中,由动能定理可得F 3 LL1m 2 v 22 v 1(2 分)F 做的功等于ab 杆2ab 杆在磁场中由起始位置发生位移L 的过程,依据功能关系,恒力杆增加的动能与回
8、路产生的焦耳热之和,就FL12 mv 1Q 总(2 分)32 v 1(1 分)2联立解得Q总m v242 3 v 1,(1 分)R上产生热量QRRm v2224 Rrab 杆刚要离开磁场时,水平向上受安培力F总和恒力 F 作用,安培力为:F 安B2L2v1(2 分)Rr由牛顿其次定律可得:FF安ma( 1 分)解得av242 v 1B2L2v 1(1 分)2Lm Rr所以闭合电路(1 分)(2)磁场旋转时, 可等效为矩形闭合电路在匀强磁场中反方向匀速转动,中产生正弦式电流,感应电动势的峰值E mBSBL2( 2 分)有效值EEm( 2 分)Q2E2rT(1 分) 而T22R4题型 4.(电磁感
9、应中的电路问题)如下列图,匀强磁场的磁感应强度B0 1.T,金属棒 AD长 0.4m,与框架宽度相同, 电阻 R 13,框架电阻不计,电阻 R1=2,R2=1当金属棒以 5ms 速度匀速向右运动时,求:名师归纳总结 1流过金属棒的感应电流为多大. .第 5 页,共 32 页2如图中电容器C为 0.3F,就电容器中储存多少电荷量- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载所题型 5.(电磁感应定律)穿过闭合回路的磁通量 随时间 t 变化的图像分别如下图示;以下关于回路中产生的感应电动势的论述中正确选项:A 图中回路产生的感应电动势恒定不变B 图中
10、回路产生的感应电动势始终在变大C图中回路0t 1时间内产生的感应电动势小于在t1t2 时间内产生的感应电动势D 图中回路产生的感应电动势先变小再变大t t o t 1t2t t o o o 解析:乙图:Entt为图像斜率是定值EEnt丙图: 0t0 斜率(不变)大于 D选项对;t02t0 的斜率(不变)丁图:斜领先减小后增大题型 6.(流过截面的电量问题)如图 7-1,在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻 R 的直角形金属导轨 aob在纸面内 ,磁场方向垂直于纸面朝里,另有两根金属导轨 c、 d 分别平行于oa、ob 放置;保持导轨之间接触良好,金属导轨的电阻不计;现经受以下四个过程:以速名师归
11、纳总结 度 v 移动 d,使它与 ob 的距离增大一倍;再以速率v 移动 c,使它与 oa 的距离减小一半;然第 6 页,共 32 页后,再以速率 2v 移动 c,使它回到原处; 最终以速率2v 移动 d,使它b d 也回到原处; 设上述四个过程中通过电阻R 的电量的大小依次为Q1、c Q2、 Q3和 Q4,就()B、Q1=Q2=2Q3=2Q4 O R a A、Q1=Q2=Q3=Q4C、2Q1=2Q2=Q3=Q4D、Q1 Q2=Q3 Q4解析:设开头导轨d 与 Ob 的距离为x1,导轨 c 与 Oa 的距离为 x2,由法拉第电磁感应定律知- - - - - - -精选学习资料 - - - -
12、- - - - - 学习好资料BS欢迎下载E tBS;移动 c 或 d 时产生的感应电动势:Et,通过 R 的电量为: Q ItRR可见通过 R 的电量与导体 d 或 c 移动的速度无关,由于 B 与 R 为定值,其电量取决于所围成面积的变化;如导轨 d 与 Ob 距离增大一倍,即由 x1 变 2x1,就所围成的面积增大了 S1x1x2;如导轨 c 再与 Oa 距离减小一半,即由 x2 变为 x2/2,就所围成的面积又减小了 S22x1x2/2x1x2;如导轨 c 再回到原处,此过程面积的变化为 S3 S22x1x2/2x1x2;最终导轨 d 又回到原处,此过程面积的变化为 S4x1x2;由于
13、 S1 S2 S3 S4,就通过电阻 R 的电量是相等的,即 Q1Q2Q3 Q4;选 A;规律总结:运算感应电量的两条思路:思路一:当闭合电路中的磁通量发生变化时,依据法拉第电磁感应定律,平均感应电动势 E=N / t ,平均感应电流 I E/R N /R t ,就通过导体横截面的电量 q=I t N /R;思路二:当导体棒在安培力 变力 作用下做变速运动,磁通量的变化难以确定时,常用动量定理通过求安培力的冲量求通过导体横截面积的电量;要快速求得通过导体横截面的电量 Q,关键是正确求得穿过某一回路变化的磁通量 ;题型 7. (自感现象的应用)如图 1所示电路中 , D1和D2是两个相同的小灯泡
14、 , L是一个自感系数很大的线圈 , 其电阻与 R相同 , 由于存在自感现象 , 在开关 S接通和断开瞬时 , D1和D2发亮的次序是怎样的?解析:开关接通时,由于线圈的自感作用,流过线圈的电流为零, D2与R并联再与 D1串联,所以两灯同时亮;开关断开时, D2立刻熄灭,由于线圈的自感作用,流过线圈的电流不能突变,线圈与等D1组成闭合回路,D1滞后一段时间灭;规律总结: 自感电动势仅仅是减缓了原电流的变化,变化原电流最终仍是要增加到稳固值或减小到零 流为原值,然后逐步转变;不会阻挡原电流的变化或逆转原电流的,在自感现象发生的一瞬时电路中的电名师归纳总结 题型 8. (导体棒平动切割磁感线问题
15、)如下列图,在一磁感应强度B 0.5T 的匀强磁场中,第 7 页,共 32 页垂直于磁场方向水平放置着两根相距为h0.1m 的平行金属导轨MN和 PQ,导轨电阻忽视不计,在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值R0.3 的电阻;导轨上跨放着一根长为L- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 0.2m,每米长电阻学习好资料欢迎下载c、d,当金属r 2.0 /m 的金属棒 ab,金属棒与导轨正交放置,交点为棒在水平拉力作用于以速度v4.0m/s 向左做匀速运动时,试求:(1)电阻 R中的电流强度大小和方向;(2)使金属棒做匀速运动的拉力;(3)金属棒 ab 两端点间的
16、电势差;(4)回路中的发热功率;解析:金属棒向左匀速运动时,等效电路如图、所示;在闭合回路中,金属棒cd 部分相当于电源,内阻Ircdhr ,电动势 Ecd Bhv ;(1)依据欧姆定律, R中的电流强度为EcdcdBhv0.4A,RrRhr方向从 N经 R到 Q;(2)使金属棒匀速运动的外力与安培力是一对平稳力,0.02N ;方向向左, 大小为 FF 安BIh(3)金属棒 ab 两端的电势差等于 Uac、Ucd与 Udb三者之和,由于 UcdEcdIr cd,所以 UabEabIr cd BLvIr cd0.32V ;(4)回路中的热功率 P热I 2(Rhr ) 0.08W;规律总结:不要把
17、 ab 两端的电势差与 ab 棒产生的感应电动势这两个概念混为一谈;金属棒匀速运动时,拉力和安培力平稳,拉力做正功,安培力做负功,能量守恒,外力的机械功率和回路中的热功率相等,即P 热Fv0 024 W0 08 W;题型 9. (导体棒转动切割磁感线问题)始终升飞机停在南半球某处上空设该处地磁场的名师归纳总结 方向竖直向上,磁感应强度为B直升飞机螺旋桨叶片的长度为l,螺旋桨转动的频率为f,第 8 页,共 32 页顺着地磁场的方向看螺旋桨,螺旋桨按顺时针方向转动螺旋桨叶片的近轴端为a,远轴端为 b,如下列图 假如忽视到转轴中心线的距离,用 E 表示每个叶片中的感应电动势,就()AE= fl2B,
18、且 a 点电势低于b 点电势BE= 2 fl2B,且 a 点电势低于b 点电势CE= fl2B,且 a 点电势高于b 点电势- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - DE= 2 fl学习好资料欢迎下载2B,且 a 点电势高于b 点电势解析:棒转动切割电动势E=BLV棒中 ,选 A;L 1BLL规律总结: 如转轴在0 点:EBLv棒中2如转轴不在棒上:EBLv棒中BLL 2二 学案典例精析题型 1.(楞次定律的应用和图像)如图甲所示, 存在有界匀强磁场,磁感应强度大小均为 B,方向分别垂直纸面对里和向外,磁场宽度均为 L,在磁场区域的左侧相距为 L 处,有一边长
19、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,规定电流逆时针方向时的电流和电动势方向为正,B 垂直纸面对里时为正,就以下关于线框中的感应电动势、磁通量、感应电流、和电功率的四个图象描述不正确选项()解析:在第一段时间内,磁通量等于零,感应电动势为零,感应电流为零,电功率为零;名师归纳总结 在其次段时间内,BSBLvt,EBLv,IEBLv,PBLv2;第 9 页,共 32 页RRR- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 在第三段时间内,学习好资料E2 BLv欢迎下载2BL
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- 2022 年高 物理 专题 复习 电磁感应
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