2015届高考物理一轮复习专题电磁感应

2015届高考物理大一轮复习专 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 专题————电磁感应 一、对楞次定律的理解和应用 (考纲要求Ⅱ级) 例1.如图所示，光滑固定导轨m、n水平放置.两根导体棒p、q平行放于导 轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从靠近导轨某一高处下落接近回路 时() A.p、q将互相靠拢 B.p、q将互相远离 C.磁铁的加速度大于g D.磁铁的加速度小于g ★方法概述: 1、楞次定律：感应电流的磁场，总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律适用于一般情况的感应电流方向的判定，而右手定则只适用于导线切割磁感线运动的情况，此种情况用右手定则判定比用楞次定律判定简便。 2、对楞次定律的理解 ①谁阻碍谁——感应电流的磁通量阻碍产生感应电流的磁通量; ②阻碍什么——阻碍的是穿过回路的磁通量的变化，而不是磁通量本身; ③如何阻碍——原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即“增反减同”; ④阻碍的结果——阻碍并不是阻止，结果是增加的还增加，减少的还减少。 3、楞次定律的另一种表述：感应电流总是阻碍产生它的那个原因，表现形式有四种: ①阻碍原磁通量的变化;(增反减同) ②阻碍物体间的相对运动(来拒去留); ③阻碍原电流的变化(自感)------“增反减同” ④使线圈面积有扩大或缩小的趋势(增缩减扩) 4、运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可归结为:“一原、二感、三电流”，即为: ①明确原磁场：弄清原磁场的方向及磁通量的变化情况; ②确定感应磁场：即根据楞次定律中的“阻碍”原则，结合原磁场磁通量变化情况，确定出感应电流产生的感应磁场的方向; ③判定电流方向：即根据感应磁场的方向，运用安培定则判断出感应电流方向。 ?变式训练1.如图所示，一矩形闭合线圈放置在固定水平薄板上，有一块蹄形磁铁如图所示 置于平板的正下方(磁极间距略大于矩形线圈的宽度) 。当磁铁匀速向右通过 线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到薄板的摩擦力方向和线圈中产生感 应电流的方向(从上向下看)是() A.摩擦力方向一直向左 B.摩擦力方向先向左、后向右 C.感应电流的方向顺时针→逆时针→逆时针→顺时针 D.感应电流的方向顺时针→逆时针 1 二、自感现象的分析与应用（考纲要求Ⅰ级） 例2.如图所示，电路中A，B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大，电阻可忽略的自感线圈，C是电容很大的电容器．当S闭合与断开时，A、B灯泡的发光情况是（） A.S刚闭合后，A亮一下又逐渐变暗直至熄灭，B逐渐变亮 B.S刚闭合后，B亮一下又逐渐变暗直至熄灭，A逐渐变亮 C.S闭合足够长时间后，A和B都一样亮 D.S闭合足够长时间后再断开，B立即熄灭，而A逐渐熄灭 ★方法概述： 涉及感抗、容抗问题的解法： 电感和电容对交变电流的阻碍作用大小不但与电感、电容本身有关，还跟交流的频率有关。 (1)电感对交变电流的阻碍作用大小用感抗来表示。线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，电感对交变电流的阻碍作用就越大，感抗也越大。电感的作用是“通直流、阻交流，通低频、阻高频”。 (2)电容对交变电流的阻碍作用大小用容抗来表示。电容器的电容越大，交变电流的频率越高，电容对交变电流的阻碍作用就越小，容抗也越小，电容的作用是“通交流、隔直流，通高频、阻低频”。 (3)在分析电流变化时，把感抗、容抗类比于导体的电阻，再用欧姆定律分析。 ?变式训练2.如图所示是研究自感通电实验的电路图，A1、A2是两个规格相同的小灯泡，闭合电键调节电阻R，使两个灯泡的亮度相同，调节可变电阻R1，使他们都正常发光，然后断开电键S．重新闭合电键S，则（） A．闭合瞬间，A1立刻变亮，A2逐渐变亮 B．闭合瞬间，A2立刻变亮，A1逐渐变亮 C．稳定后，L和R两端电势差一定相同 D．稳定后，A1和A2两端电势差不相同 三、电磁感应中的图像问题 例3.一个“∠”型导轨垂直于磁场固定在磁感应强度为B的匀强磁场中，a 是与导轨材料相同、粗细相同的导体棒，导体棒与导轨接触良好。在外力作 用下，导体棒以恒定速度v向右运动，以导体棒在如图所示位置的时刻作为 时间的零点，下列物理量随时间变化的图像可能正确的是（） A . B. C. D. ★方法概述： 电磁感应中图像问题 (1)电磁感应现象中图像问题的分析，要抓住磁通量的变化是否均匀，从而推知感应电动势（电流）大小是否恒定。用楞次定律判断出感应电动势（或电流）的方向，从而确定其正负，以及在坐标中的范围。 (2)要正确解决图像问题，必须能根据图像的意义把图像反映的规律对应到实际过程中去，又能根据实际过程的抽象规律对应到图像中去，最终根据实际过程的物理规律进行判断。 ?变式训练3.如图所示，闭合金属线圈abcd从一定高度自由下落进入一有界匀强磁 场．bc边刚一进入磁场时，线圈受到的安培力恰好等于其重力．已知磁场宽度和ab 边长度相等．能反映bc边开始进入磁场到ad边刚出磁场的过程中，线圈中感应电 流随时间变化规律的图象是（以逆时针方向为电流的正方向）（） A.B. C.D. ▲知识迁移: 电磁感应中电路问题的解法： 电磁感应规律与闭合电路欧姆定律相结合的问题，主要涉及电路的分析与计算。解此类问题的基本思路是： (1)找电源：哪部分电路产生了电磁感应现象，则这部分电路就是电源。 (2)由法拉第电磁感应定律求出感应电动势的大小，根据楞次定律或右手定则确定出电源的正负极。 ①在外电路，电流从正极流向负极；在内电路，电流从负极流向正极。 ②存在双感应电动势的问题中，要求出总的电动势。 (3)正确分析电路的结构，画出等效电路图。 ①内电路：“切割”磁感线的导体和磁通量发生变化的线圈都相当于“电源”，该部分导体的电阻相当于内电阻。 ②外电路：除“电源”以外的电路即外电路。 (4)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率等列方程求解。 能力提升：如图所示，顶角θ=45°的金属导轨MON固定在水平面内， 导轨处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中．一根与ON垂直 的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿导轨MON向右滑动，导 体棒的质量为m，导轨与导体棒单位长度的电阻均匀为r．导体棒与 导轨接触点为a和b，导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接 触．t=0时，导体棒位于顶角O处则流过导体棒的电流强度I，导体 棒内产生的焦耳热Q，导体棒作匀速直线运动时水平外力F，导体棒 的电功率P各量大小随时间变化的关系正确的是（） A． B. C. D. 四、涉及电磁感应的动态分析 例4. 如图1所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L0，M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略。让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦。 （1）由b向a方向看到的装置如图2所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图； （2）在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小； （3）求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值。 ★方法概述： 电磁感应现象中的力学问题 （1）通过导体的感应电流在磁场中将受到安培力作用，电磁感应问题往往和力学问题联系在一起，基本方法是： ①用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向； ②求回路中电流强度； ③分析研究导体受力情况（包含安培力，用左手定则确定其方向）； ④列动力学方程或平衡方程求解。 （2）电磁感应力学问题中，要抓好受力情况，运动情况的动态分析，导体受力运动产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化→周而复始地循环，循环结束时，加速度等于零，导体达稳定运动状态，抓住a=0时，速度v达最大值的特点。 ?变式训练4如图所示，有一足够长的光滑平行金属导轨，电阻不 计，间距L=0.5m，导轨沿与水平方向成θ=30°倾斜放置，底部连 接有一个阻值为R=3Ω的电阻．现将一根长也为L=0.5m质量为 m=0.2kg、电阻r=2Ω的均匀金属棒，自轨道顶部静止释放后沿轨道 自由滑下，下滑中均保持与轨道垂直并接触良好，经一段距离后进 入一垂直轨道平面的匀强磁场中，如图所示．磁场上部有边界OP， 下部无边界，磁感应强度B=2T．金属棒进入磁场后又运动了一段距 离便开始做匀速直线运动，在做匀速直线运动之前这段时间内，金 属棒上产生了Qr=2.4J的热量，且通过电阻R上的电荷量为q=0.6C， 取g=10m/s2．求： （1）金属棒匀速运动时的速v0； （2）金属棒进入磁场后，当速度v=6m/s时，其加速度a的大小及方向； （3）磁场的上部边界OP距导轨顶部的距离S． 五、涉及电磁感应的电路与能量问题 例5. 如图所示，足够长的金属导轨MN、PQ平行放置， 间距为L，与水平面成θ角，导轨与定值电阻R1和R2 相连，且R1=R2=R，R1支路串联开关S，原来S闭合．匀 强磁场垂直导轨平面向上，有一质量为m、有效电阻也 为R的导体棒ab与导轨垂直放置，它与导轨的接触粗糙 且始终接触良好，现让导体棒ab从静止开始释放，沿导 轨下滑，当导体棒运动达到稳定状态时速率为V，此时整个电路消耗的电功率为重力功率的0.75倍．已知重力加速度为g，导轨电阻不计，求： （1）匀强磁场的磁感应强度B的大小和达到稳定状态后导体棒ab中的电流强度I； （2）如果导体棒ab从静止释放沿导轨下滑x距离后运动达到稳定状态，在这一过程中回路中产生的电热是多少？ （3）导体棒ab达到稳定状态后，断开开关S，从这时开始导体棒ab下滑一段距离后，通过导体棒ab横截面的电量为q，求这段距离是多少？ ★方法概述： 有关能量问题的处理方法： （1）闭合电路的一部分导体因切割磁感线而在电路中产生电流的过程，是一个能量转化的过程。安培力做多少负功，就有多少其他形式的能转化为电能。 （2）在解决有些复杂的涉及电磁感应的电路与能量问题时，还需要画出等效电路图，以理清各个部分电路之间的连接关系，进而明确电能在各个部分电路中的消耗情况。 ?变式训练5 如图所示，相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面 的夹角为θ，上端连接定值电阻R，导轨上水平虚线MNPQ区域内， 存在着垂直于轨道平面向下的匀强磁场，磁感应强度为B．将质量 为m、电阻为r的导体棒在距磁场上边界d处由静止释放，导体棒 进入磁场运动距离s到达CD位置，速度增加到v1，此时对导体棒 施加一平行于导轨的拉力，使导体棒以速度v1匀速运动时间t后 离开磁场．导体棒始终与导轨垂直且电接触良好，不计导轨的电 阻，重力加速度为g．求： （1）导体棒刚进入磁场时产生的感应电动势E； （2）导体棒到达CD位置时，电阻R上的电功率P； （3）整个过程中回路产生的焦耳热Q． 温馨推荐 您可前往百度文库小程序 享受更优阅读体验 不去了 立即体验 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 及解析： 例1：AD 变式1：AC 例2：A 变式2：BC 例3：D 变式3：B 能力提升：AC 例4： （1）杆受力图如图所示： 重力mg，竖直向下，支撑力N，垂直斜面向上，安培力F，沿斜面向上． 故ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图如上所示． （2）当ab杆速度为v时，感应电动势E=BLv 此时电路电流 ab杆受到安培力 根据牛顿运动定律，有 （3）当时，ab杆达到最大速度vm 变式4：（1）金属棒匀速运动时的速v0为5m/s； （2）金属棒进入磁场后，当速度v=6m/s时，加速度大小为1m/s2，方向沿斜面向上； = = ， ?x= mgsin ，这一过程回路中的平均感应电动势为 应电流为，导体棒 ==，= △ （1）设导体棒刚进入磁场时的速度为v，由动能定理有mgdsinθ= 1 2 mv2 导体棒切割磁感线产生的感应电动势 E=BLv 解得 E=BL （2）导体棒到达CD位置时的感应电动势E′=BLv1 此时R上的电功率P=( E′ R+r )2R 解得 P= B2L2 v 21 R (R+r)2 （3）导体棒从MN运动到CD，由能量守恒定律有mgssinθ= 1 2 m v 21 - 1 2 mv2+Q1 以v1的速度匀速运动时间t，产生的热量 Q2= (BLv1)2 R+r t 整个过程中回路产生的热量 Q=Q1+Q2 解得 Q=mg(d+s)sinθ- 1 2 m v 21 + B2L2 v 21 R+r t 答：（1）导体棒刚进入磁场时产生的感应电动势E=BL 2gdsinθ ； （2）导体棒到达CD位置时，电阻R上的电功率P= B2L2 v 21 R ； （3）整个过程中回路产生的焦耳热Q=mg(d+s)sinθ- 1 2 m v 21 + B2L2 v 21 R+r t．