《2014届高三物理二轮专题复习课件：电磁感应规律及其应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2014届高三物理二轮专题复习课件：电磁感应规律及其应用（80页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 电磁感应规律及其应用一、“三定则、一定律”的应用1.安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律应用于不同现象:基本现现象应应用的定则则或定律 运动电动电 荷、电电流产产生磁场场_ 磁场对场对 运动电动电 荷、电电流作用力_ 电电磁 感应应部分导导体切割磁感线线运动动_ 闭闭合电电路磁通量变变化_安培定则则左手定则则 右手定则则 楞次定律2.楞次定律中“阻碍”的表现:(1)阻碍_的变化(增反减同);(2)阻碍物体间的_(来拒去留);(3)阻碍原电流的_(自感)。磁通量相对运动变化二、感应电动势应电动势 的计计算1.法拉第电电磁感应应定律:E=_,用于计计算_。(1)若B变变而S不变变,则则E=_;
2、(2)若S变变而B不变变,则则E=_。2.导导体垂直切割磁感线线:E=_,主要用于计计算_。感应电动势应电动势 的平均值值BLv感应电动势应电动势 的瞬时值时值1.(多选选)(2013四川高考)如图图所示,边长为边长为 L、不可形变变的正方形导线导线 框内有半径为为r的圆圆形磁场场区域,其磁感应应强度B随时间时间 t的变变化关系为为B= kt(常量k0)。回路中滑动变动变 阻器R的最大阻值为值为 R0,滑动动片P位于滑动变动变 阻器中央,定值电值电 阻R1=R0、R2= 。闭闭合开关S,电压电压 表的示数为为U,不考虑虑虚线线MN右侧导侧导体的感应电动势应电动势 ,则则 ( )A.R2两端的电
3、压为电压为B.电电容器的a极板带带正电电C.滑动变动变 阻器R的热热功率为电为电 阻R2的5倍D.正方形导线导线 框中的感应电动势为应电动势为 kL2【解析】选A、C。根据楞次定律,可知电压表下端电势高,上端电势低,则电容器的a极板带负电,故选项B错误;滑动变阻器的滑动片P到右端的部分与R2并联,并联电阻R并=则R2两端的电压为U2= 故选项A正确;R1两端的电压为U1= 滑动变阻器的滑动片P到左端的部分的电压U左=U- 则滑动变阻器R的热功率P= 电阻R2的热功率为P2= 则P=5P2,故选项C正确;正方形导线框中的感应电动势E= =kr2,故选项D错误。2.(2012新课标课标 全国卷)如
4、图图,均匀磁场场中有一由半圆圆弧及其直径构成的导线导线 框,半圆圆直径与磁场边缘场边缘 重合;磁场场方向垂直于半圆圆面(纸纸面)向里,磁感应应强度大小为为B0。使该线该线 框从静止开始绕过圆绕过圆 心O、垂直于半圆圆面的轴轴以角速度匀速转动转动 半周,在线线框中产产生感应电应电 流。现现使线线框保持图图中所示位置,磁感应应强度大小随时间线时间线 性变变化。为为了产产生与线线框转动转动 半周过过程中同样样大小的电电流,磁感应应强度随时时间间的变变化率 的大小应为应为 ( )A. B. C. D.【解析】选C。导线框以角速度匀速转动产生的电流大小为:I1= 导线框中磁感应强度大小随时间线性变化时产
5、生的电流大小为:I2= 因为I1=I2,所以 故选项C正确。3.(2013新课标全国卷)如图,在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框;在导线框右侧有一宽度为d(dL)的条形匀强磁场区域,磁场的边界与导线框的一边平行,磁场方向竖直向下。导线框以某一初速度向右运动。t=0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合,随后导线框进入并通过磁场区域。下列v-t图像中,可能正确描述上述过程的是 ( )【解析】选D。导线框开始进入磁场过程,通过导线框的磁通量增大,有感应电流,进而受到与运动方向相反的安培力作用,速度减小,感应电动势减小,感应电流减小,安培力减小,导线框的加速度减小,v-t图线的斜率减小
6、;导线框全部进入磁场后,磁通量不变,无感应电流,导线框做匀速直线运动;导线框从磁场中出来过程,有感应电流,又会受到安培力阻碍作用,速度减小,加速度减小。选项A表示匀速运动,不符合题意,选项B表示先匀减速再匀速最后匀减速,也不符合题意,选项C表示加速度减小的减速运动,不符合题意,正确选项为D。热点考向1 电磁感应图像问题【典例1】(2013东营东营 二模)如图图所示,虚线线上方空间间存在方向垂直纸纸面向里的匀强磁场场。正方形导线导线 框绕绕垂直纸纸面的轴轴O在纸纸面内逆时针时针匀速转动转动 ,转动转动 周期为为T。从线线框处处于图图示位置时时开始计时计时 ,以OabcO的方向为为感应电应电 流i
7、的正方向。对产对产 生的感应电应电流i随时间时间 t变变化规规律的描述,最接近实际实际 情况的是 ( ) 【解题题探究】(1)请结请结 合题题意分析各物理量的情况时间时间 段变变化情况I感的方向无无_增加逆时针时针 或正方向不变变无减少顺时针顺时针 或负负方向(2)当线框转到如图所示位置时,请指出线框中切割磁感线的等效长度是哪一段。提示:等效切割磁感线的线段为Od。【解析】选D。 时,线框中无感应电流; 时,线框进入磁场,磁通量增加,根据楞次定律可知,线框中的感应电流方向为逆时针(即正方向),故A、C错误;在 ,线框进入磁场时,其有效切割长度逐渐增长,感应电流逐渐增大,故B错误,D正确。【拓展
8、延伸】典例中,若正方形的线线框为图为图 中所示的圆圆的四分之一扇形的形状,则则四个选项选项 中的哪一个符合线线框中产产生的感应电应电 流随时间变时间变 化的规规律?提示:在 ,线框进入磁场时,只有Ob边转动切割磁感线,其感应电动势大小不变,故选项B正确。【总结提升】1.解答电磁感应问题的“三个关注”:(1)关注初始时刻,如初始时刻感应电流是否为零,是正方向还是负方向。(2)关注变化过程,看电磁感应发生的过程分为几个阶段,这几个阶段是否和图像变化相对应。(3)关注大小、方向的变化趋势,看图线斜率的大小、图线的曲、直是否和物理过程对应。2.解答电磁感应问题的一般步骤:(1)明确图像的种类,即是B-
9、t图还是-t图,或者E-t图、I-t图等。(2)分析电磁感应的具体过程。(3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系。(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数关系式。(5)根据函数关系式,进行数学分析,如分析斜率的变化、截距等。(6)画图像或判断图像。【变变式训练训练 】(2013新课标课标 全国卷)如图图,在水平面(纸纸面)内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和MN,其中ab、ac在a点接触,构成“V”字型导轨导轨 。空间间存在垂直于纸纸面的均匀磁场场。用力使MN向右匀速运动动,从图图示位置开始计时计时 ,运动动中MN始终终与bac的平分线线垂直且和导轨导轨 保持良好接
10、触。下列关于回路中电电流i与时间时间 t的关系图线图线 ,可能正确的是 ( )【解析】选A。金属棒MN匀速向右切割磁感线产生的感应电动势为E=BLv,设bac=2,金属棒单位长度的电阻为r,则整个回路的电阻为R= 再根据欧姆定律可得回路中的电流为:i= 定值,故图A正确。热点考向2 电电磁感应电应电 路和动动力学问题问题 【典例2】(18分)(2013珠海一模)如图图所示,竖竖直平面内有一宽宽L=1m、足够长够长 的光滑矩形金属导轨导轨 ,电电阻不计计。在导轨导轨 的上、下边边分别别接有电电阻R1=3和R2=6。在MN上方及CD下方有垂直纸纸面向里的匀强磁场场和,磁感应应强度大小均为为B=1T
11、。现现有质质量m=0.2kg、电电阻r=1的导导体棒ab,在金属导轨导轨 上从MN上方某处处由静止下落,下落过过程中导导体棒始终终保持水平,与金属导轨导轨 接触良好。当导导体棒ab下落到快要接近MN时时的速度大小为为v1=3m/s。不计计空气阻力,g取10m/s2。(1)求导导体棒ab快要接近MN时时的加速度大小。(2)若导导体棒ab进进入磁场场后,棒中的电电流大小始终终保持不变变,求磁场场和之间间的距离h。(3)若将磁场场的CD边边界略微下移,使导导体棒ab刚进刚进 入磁场场时时速度大小变为变为 v2=9m/s,要使棒在外力F作用下做a=3m/s2的匀加速直线线运动动,求所加外力F随时间时间
12、 t变变化的关系式。【解题题探究】(1)请请画出导导体棒ab在磁场场中下落时时的等效电电路图图。提示: (2)h的求解思路:先求导导体棒进进入磁场场时时的速度v。a.物理规规律:_;b.方程式:_。求导导体棒下落的距离h。a.物理规规律:_;b.方程式:_。导导体棒受力平衡mg=BIL运动动学公式(3)在第(3)问问中,导导体棒ab在磁场场中受到哪几个力?请请列出牛顿顿运动动定律的关系式。提示:导体棒ab受到向下的重力、外力F和向上的安培力F安,该过程中牛顿运动定律的表达式为F+mg-F安=ma【解析】(1)以导体棒为研究对象,棒在磁场中切割磁感线运动,棒中产生感应电动势E,棒在重力和安培力作
13、用下做加速运动。由牛顿第二定律得:mg-BIL=ma1, (2分)E=BLv1 (1分)R= (1分)I= (1分)由以上四式可得:a1=5m/s2 (1分)(2)导体棒进入磁场后,安培力等于重力,导体棒做匀速运动,导体棒中电流大小始终保持不变。mg=BIL (2分)I= (1分) E=BLv (1分)联立式解得:v=6m/s (1分)导体棒从MN到CD做加速度为g的匀加速直线运动,v2- =2gh (1分)解得:h=1.35m (1分)(3)导体棒进入磁场后经过时间t的速度大小v=v2+at (1分)F+mg-F安=ma (2分)F安= (1分)由式解得:F=(t+1.6)N (1分)答案:(1)5m/s2 (2)1.35 m (3)F=(t+1.6)N【拓展延伸】结结合典例2回答下列问题问题 :(1)当导导体棒进进入磁场场且电电流恒定不变时变时 ,a、b两点间间的电电势势差大小是多少?提示:根据题意,棒进入磁场中有mg=BIL则a、b两点间电势差为U=BLv-Ir代入数据解得:U=4V(2)在第(3)问问中试试画出01.6s内外力F与时间时间 t的关系图图像。提示:由于F=(t+1.6)N其图像为【总
