高考物理增分策略四2电路和电磁感应课件

高考物理增分策略四2电路和电磁感应课件（四）电路和电磁感应（四）电路和电磁感应 2.电磁感应规律及其应用 1如如图图，一一均均匀匀金金属属圆圆盘盘绕绕通通过过其其圆圆心心且且与与盘盘面面垂垂直直的的轴轴逆逆时时针针匀匀速速转转动动现现施施加加一一垂垂直直穿穿过过圆圆盘盘的的有有界界匀匀强强磁磁场场，圆圆盘盘开开始始减减速速在在圆圆盘盘减减速速过过程程中中，以下说法正确的是以下说法正确的是()A处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高B所加磁场越强越易使圆盘停止转动所加磁场越强越易使圆盘停止转动C若所加磁场反向，圆盘将加速转动若所加磁场反向，圆盘将加速转动D若所加磁场穿过整个圆盘，圆盘将匀速转动若所加磁场穿过整个圆盘，圆盘将匀速转动解析：把金属圆盘看成由无数条沿半径的金属棒构成，由右手定则，圆盘转动过程中，靠近圆心处电势高，A正确；由公式EBlv可知，所加磁场越强，则感应电动势越大，感应电流越大，产生的电功率越大，消耗的机械能越快，则圆盘越容易停止转动，选项B正确；若加反向磁场，根据楞次定律可知安培力阻碍圆盘的转动，圆盘仍减速转动，选项C错误，若所加的磁场穿过整个圆盘，则圆盘中无感应电流，不消耗机械能，圆盘匀速转动，选项D正确答案：ABD21824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后下列说法正确的是()A圆盘上产生了感应电动势B圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动解析：小磁针产生的磁场，在圆盘的左半部进入，在圆盘的右半部穿出，穿过整体圆盘的磁通量没有发生变化，C错，但与磁针平行的圆盘直径切割磁感线产生感应电动势，在圆盘内部产生涡电流，此涡电流产生的磁场又要带动小磁针发生偏转，故A、B对，D错答案：AB3如图，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上当金属框绕ab边以角速度逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc，已知bc边的长度为l.下列判断正确的是()4如图甲，R0为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝缘平面内左端连接在一周期为T0的正弦交流电源上，经二极管整流后，通过R0的电流i始终向左，其大小按图乙所示规律变化规定内圆环a端电势高于b端时，a、b间的电压uab为正，下列uabt图象可能正确的是()解析：在第一个0.25T0时间内，通过大圆环的电流为顺时针逐渐增加，由楞次定律可判断内环内a端电势高于b端，因电流的变化率逐渐减小，故内环的电动势逐渐减小，同理在第0.25T00.5T0时间内，通过大圆环的电流为顺时针逐渐减小，由楞次定律可判断内环a端电势低于b端，因电流的变化率逐渐变大，故内环的电动势逐渐变大，C正确答案：C主要题型选择题或计算题知识热点(1)楞次定律的理解及应用(2)法拉第电磁感应定律的应用(3)法拉第电磁感应定律和楞次定律的综合应用，如电路问题、图象问题、动力学问题、能量问题等物理方法(1)图象法(2)等效法(3)守恒法(4)模型法命题趋势(1)预计2016年高考仍将以电磁感应的产生条件，感应电动势和感应电流的计算和图象表达为主(2)结合新技术，对科技类问题的建模，运用力学和电学知识解决电磁感应类的问题，复习时应予以高度关注1.电磁感应的图象问题图象图象类型类型(1)随时间变化的图象，如随时间变化的图象，如Bt图象、图象、t图象、图象、Et图象、图象、Ft图象和图象和it图象图象(2)随位移随位移x变化的图象，如变化的图象，如Ex图象和图象和ix图象图象问题问题类型类型(1)由给定的电磁感应过程判断或画出图象由给定的电磁感应过程判断或画出图象(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量理量应用应用知识知识左手定则、安培定则、右手定则、楞次定律、法拉第电磁左手定则、安培定则、右手定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律、函数图象等感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律、函数图象等典例1如图(a)，线圈ab、cd绕在同一软铁芯上，在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图(b)所示已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中可能正确的是()第二步：审问题明确目标要产生图(b)中Ucd与t的关系图线需穿过cd的磁通量分段均匀变化需ab中电流分段均匀变化得C项正确1解决电磁感应图象问题的“三点关注”：(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)关关注注变变化化过过程程，看看电电磁磁感感应应发发生生的的过过程程分分为为几几个个阶阶段段，这这几几个个阶段是否和图象变化相对应阶段是否和图象变化相对应(3)关关注注大大小小、方方向向的的变变化化趋趋势势，看看图图象象斜斜率率的的大大小小、图图象象的的曲曲、直是否和物理过程对应直是否和物理过程对应2解决电磁感应图象问题的一般步骤：(1)明确图象的种类，即是B-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)画图象或判断图象1如图乙所示的四个选项中，虚线上方空间都存在方向垂直纸面向里的匀强磁场A、B中的导线框为正方形，C、D中的导线框为直角扇形各导线框均绕垂直纸面的轴O在纸面内匀速转动，转动方向如箭头所示，转动周期均为T.从线框处于图示位置时开始计时，以在OP边上从P点指向O点的方向为感应电流i的正方向则在如图乙所示的四个情景中，产生的感应电流i随时间t的变化规律如图甲所示的是()乙乙 甲甲答案：答案：C 解析：线框速度vat，产生的感应电动势随时间均匀增大，感应电流均匀增大，A错误；安培力随时间均匀增大，外力F随时间变化关系是一次函数，但不是成正比，功率PEI随时间变化关系是二次函数，其图象是抛物线，所以C正确、B错误；通过导体横截面的电荷量qIt，随时间变化关系是二次函数，其图象是抛物线，选项D错误答案：C2.电磁感应电路和动力学问题应用动力学观点解决电磁感应现象问题的思路和方法应用动力学观点解决电磁感应现象问题的思路和方法1思思路路：明明确确电电源源，画画出出等等效效电电路路，判判断断电电流流方方向向或或电电势势高高低低2受受力力分分析析和和运运动动过过程程分分析析：导导体体棒棒和和磁磁场场中中切切割割磁磁感感线线运运动动时，动力学特征是时，动力学特征是3牛顿第二定律：通过分析导体棒的受力情况和运动情况，建立力和运动量之间的联系，计算稳定态的物理量或者对运动过程进行动态分析典例2如图所示，在水平桌面上放置两条相距为l的平行光滑导轨ab与cd，阻值为R的电阻与导轨的a、c端相连质量为m、电阻也为R的导体棒垂直于导轨放置并可沿导轨自由滑动整个装置放于匀强磁场中，磁场的方向竖直向上，磁感应强度的大小为B.导体棒的中点系一个不可伸长的轻绳，绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后，与一个质量也为m的物块相连，绳处于拉直状态现若从静止开始释放物块，用h表示物块下落的高度(物块不会触地)，g表示重力加速度，其他电阻不计，则()1电磁感应中的动力学问题应抓住的“两个对象”：2电磁感应中动力学问题的解题策略：此类问题中力现象和电磁现象相互联系、相互制约，解决问题前首先要建立“动电动”的思维顺序，可概括为：(1)找准主动运动者，用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解感应电动势的大小和方向(2)根据等效电路图，求解回路中电流的大小及方向(3)分析安培力对导体棒运动速度、加速度的影响，从而推理得出对电路中的电流有什么影响，最后定性分析导体棒的最终运动情况(4)列牛顿第二定律或平衡方程求解(1)试判断金属杆ab在匀强磁场中做何种运动请写出推理过程(2)求电阻R的阻值(3)求金属杆ab自静止开始下滑通过位移x1m所需的时间t.3.电磁感应中的能量问题1解决电磁感应综合问题的一般思路解决电磁感应综合问题的一般思路(1)先先作作“源源”的的分分析析分分析析电电路路中中由由电电磁磁感感应应所所产产生生的的电电源源，求出电源参数求出电源参数E和和r；(2)再再进进行行“路路”的的分分析析分分析析电电路路结结构构，弄弄清清串串并并联联关关系系，求求出相关部分的电流大小，以便安培力的求解；出相关部分的电流大小，以便安培力的求解；(3)然然后后是是“力力”的的分分析析分分析析研研究究对对象象(通通常常是是金金属属杆杆、导导体体、线圈等线圈等)的受力情况，尤其注意其所受的安培力；的受力情况，尤其注意其所受的安培力；(4)接着进行“运动”状态的分析根据力和运动的关系，判断出正确的运动模型；(5)最后是“能量”的分析寻找电磁感应过程和研究对象的运动过程中其能量转化的守恒的关系2求解焦耳热Q的几种方法典例3如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l0.5m，左端接有阻值R0.3的电阻一质量m0.1kg，电阻r0.1的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B0.4T棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a2m/s2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x9m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1Q221.导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触求：(1)棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q；(2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2；(3)外力做的功WF.2三种求解电能的思路利用克服安培力做的功利用克服安培力做的功求解求解电磁感应中产生的电能等于克服安培力电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功所做的功利用能量守恒求解利用能量守恒求解其他形式的能的减少量等于产生的电能其他形式的能的减少量等于产生的电能利用电路特征来求解利用电路特征来求解通过电路中所产生的电能来计算通过电路中所产生的电能来计算(1)电阻R消耗的功率；(2)水平外力的大小(1)该圈肌肉组织的电阻R；(2)该圈肌肉组织中的感应电动势E；(3)0.3s内该圈肌肉组织中产生的热量Q.电磁感应与电路的综合应用电磁感应与电路的综合应用易误警示易误警示电电磁磁感感应应与与电电路路综综合合问问题题，通通常常的的情情境境是是切切割割磁磁感感线线的的导导体体或或磁磁通通量量发发生生变变化化的的回回路路产产生生感感应应电电动动势势，该该导导体体或或回回路路就就相相当当于于电电源源本本题题型型往往往往涉涉及及楞楞次次定定律律、法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律、右右手手定定则则、闭闭合合电电路路或或部部分分电电路路的的欧欧姆姆定定律律、串串并并联联知知识识、电电功功率率的的计计算算公公式式等等，电电路路的的分分析析计计算算是是考考查查的的重重点点本本题题型型内内容容的的知知识识综综合合性性较较强强，涉涉及及物物理理的主干知识多，是近几年高考命题的热点之一的主干知识多，是近几年高考命题的热点之一(1)线框ab边将离开磁场时做匀速运动的速度大小是cd边刚进入磁场时的几倍；(2)磁场上下边界间的距离H.常见误区易错角度易错角度错因剖析错因剖析错误的利用自由落体运错误的利用自由落体运动规律求速度动规律求速度对题意理解不透彻，不能正解设出对题意理解不透彻，不能正解设出题目的未知量，不能利用平衡条件题目的未知量，不能利用平衡条件列出方程来表示出速度的表达式列出方程来表示出速度的表达式错误的认为磁场的宽度错误的认为磁场的宽度等于线框的高度等于线框的高度2l对线框下落过程中产生的热量为对线框下落过程中产生的热量为Q理理解不透，不能利用能量守恒定律到解不透，不能利用能量守恒定律到方程来求方程来求H防范措施(1)认真审题，弄清题目给出的情境和运动过程的关键点(2)明确等效电源，画出等效电路，进行电路分析并列式(3)确定研究对象进行受力分析，画出受力示意图确定研究对象进行受力分析，画出受力示意图(4)写出安培力的表达式，抓住关键状态列出表达式写出安培力的表达式，抓住关键状态列出表达式(5)确定研究过程，明确能量的转化过程，列出能量守恒方程确定研究过程，明确能量的转化过程，列出能量守恒方程(1)金属棒MN在导轨上运动时感应电流的最大值；(2)外力F的最大值；(3)金属棒MN滑块导轨OC段，整个回路产生的热量谢谢观赏谢谢观赏