高考新课标三维物理 通用版 二轮专题复习 电磁感应规律及应用

高考新课标三维物理 通用版 二轮专题复习 电磁感应规律及应用内容摘要：

1、第 2 讲 电磁感应规律及应用楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用(解读命题角度 )【典 题 感 知 】例 1(2012四川高考 )半径为 a 右端开小口的导体圆环和长为2a 的导体直杆，单位长度电阻均为 环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为 B。 杆在圆环上以速度 v 平行于直径 右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心 O 开始，杆的位置由 确定，如图 421 所示。 则( )A 0 时，杆产生的电动势为 2 图 421B 时，杆产生的电动势为 C0 时，杆受的安培力大小为2 2 时，杆受的安培力大小为3 3 3路点拨(1)寻找杆切割磁感线的有效长度 2、与 的关系。 (2)画出等效电路图。 解析 根据法拉第电磁感应定律可得 E其中 l 为有效长度)，当 0 时，l2a，则 E2 时，la，则 E A 选项正确，B 选项错误；根据通3电直导线在磁场中所受安培力的大小的计算公式可得 F根据闭合电路欧姆定律可得 I ，当 0 时，l 2a，E 2rR(2)，解得 F ；当 R 4 2l a，EBa v，r R ( 1) 得 F ，故 C 选项错误，D 选项正确。 3 53 3 3案 (掌握类题通法 )【理 论 升 华 】一、基础知识要记牢1感应电流(1)产生条件：闭合电路的部分导体在磁场内做切割磁感线运动；穿过闭合电路的磁通量发生变化。 (2)方向判断：右 3、手定则：常用于情况；楞次定律：常用于情况。 2感应电动势的计算(1)法拉第电磁感应定律：En。 若 B 变，而 S 不变，则 En S；若 S 变而 B 不t E常用于计算平均电动势。 )导体垂直切割磁感线运动：EBl v，主要用于求电动势的瞬时值。 二、方法技巧要用好1楞次定律推广的三种表述(1)阻碍原磁通量的变化(增反减同 )。 (2)阻碍相对运动(来拒去留)。 (3)阻碍原电流的变化(自感现象 )。 2解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律( 右手定则)确定感应电动势的大小和方向。 (2)画出等效电路，对整个回路进行分析，确定哪一部分是电源，哪一部分为负载以及负载 4、间的连接关系。 (3)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路的性质、电功率等公式求解。 电磁感应的图象问题(解读命题角度 )【典 题 感 知 】例 2如图 422 所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计。 两质量、长度均相同的导体棒 c、d，置于边界水平的匀强磁场上方同一高度 h 处。 磁场宽为 3h，方向与导轨平面垂直。 先由静止释放 c，c 刚进入磁场即匀速运动，此时再由静止释放 d，两导体棒与导轨始终保持良好接触。 用 示 c 的加速度，示 d 的动能，x c、x d 分别表示 c、d 相对释放点的位移。 图 423 中正确 图 422的是()图 423思路点拨(1)在哪个过程中回路中产生感应电流。 5、(2)c、d 两棒在不同过程中所受安培力的大小与棒重力的大小关系。 (3)从力的角度分析两棒的速度、加速度及动能变化情况。 解析 c 棒在未进入磁场前做自由落体运动，加速度为重力加速度；进入磁场后， d 棒进入磁场前的这段时间内，c 棒运动了 2h，此过程 c 棒做匀速运动，加速度为零；d 棒进入磁场后，c、d 棒均以相同速度切割磁感线，回路中没有感应电流，它们均只受重力直至 c 棒出磁场；而且 c 棒出磁场后不再受安培力，也只受重力。 故 B 正确，A 错。 d 棒自开始下落到 2h 的过程中，只受重力，机械能守恒，动能与位移的关系是线性的；在 c 棒出磁场后，d 棒切割磁感线且受到比重力大的安培力 6、，完成在磁场余下的 2h 的位移，动能减小，安培力也减小，合力也减小，在 x d 棒出磁场后，只受重力，机械能守恒，E x 斜率与最初相同，均等于重力。 故 D 正确，答案 (掌握类题通法 )【理 论 升 华 】一、基础知识要记牢1电磁感应的图象问题分类在电磁感应现象中，回路产生的感应电动势、感应电流及磁场对导线的作用力随时间的变化规律，也可用图象直观地表示出来。 如 It、Bt 、Et、Ex、Ix 图象等。 此问题可分为两类：(1)由给定的电磁感应过程选出或画出相应的物理量的函数图象。 (2)由给定的有关图象分析电磁感应过程，确定相关的物理量。 2分析思路(1)明确图象的种类。 (2)分析电磁感应的具体 7、过程。 (3)结合相关规律写出函数表达式。 (4)根据函数关系进行图象分析。 二、方法技巧要用好1图象选择问题求解物理图象的选择类问题可用“排除法” ，即排除与题目要求相违背的图象，留下正确图象；也可用“对照法” ，即按照题目要求画出正确的草图，再与选项对照，选出正确选择。 解决此类问题的关键就是把握图象特点、分析相关物理量的函数关系、分析物理过程的变化规律或关键物理状态。 2图象分析问题在定性分析物理图象时，要明确图象中的横轴与纵轴所代表的物理量， 要弄清图象的物理意义，借助有关的物理概念、公式、定理和定律作出分析判断；而对物理图象定量计算时，要搞清图象所揭示的物理规律或物理量间的函数关系，并要注意物 8、理量的单位换算问题，要善于挖掘图象中的隐含条件，明确有关图线所包围的面积、图象在某位置的斜率(或其绝对值) 、图线在纵轴和横轴上的截距所表示的物理意义。 电磁感应中的力学问题(解读命题角度 )【典 题 感 知 】例 3(2012天津高考 )如图 424 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 l0.5 m，左端接有阻值 R 的电阻，一质量 m0.1 阻 r 的金属棒 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 B。 棒在 图 424水平向右的外力作用下，由静止开始以 a2 m/加速度做匀加速运动，当棒的位移x9 m 时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知 9、撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比 221。 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 3)外力做的功 思路点拨(1)求感应电荷量 q 应使用平均电流。 (2)因电流是变量，外力也是变力，求回路中的焦耳热、外力做的功 解析 (1)设棒匀加速运动的时间为 t，回路的磁通量变化量为 ，回路中的平均感应电动势为 ，由法拉第电磁感应定律得 E 设回路中的平均电流为 ，由闭合电路的欧姆定律得I 的电荷量为 q t 式，代入数据得 q (2)设撤去外力时棒的速度为 v，对棒的匀加速 10、运动过程，由运动学公式得 棒在撤去外力后的运动过程中安培力做功为 W，由动能定理得 W0 2撤去外力后回路中产生的焦耳热 W 联立式，代入数据得 (3)由题意知，撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比 22 1，可得 10 在棒运动的整个过程中，由功能关系可知 2 由式得 答案 (1)(2) (3)(掌握类题通法 )【理 论 升 华 】一、基础知识要记牢1动力学问题电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力的作用，因此，电磁感应问题往往与力学问题联系在一起，解决这类电磁感应中的力学问题，要重视动态分析。 电磁感应现象中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感应电动势变化周而 11、复始地循环，循环结束时，加速度等于零，导体达到稳定状态。 2能量问题(1)安培力做的功是电能和其他形式的能之间相互转化的“ 桥梁” ，用框图表示如下：电 能 0 0其 他 形 式 的 能安培力做的功是电能与其他形式的能转化的量度。 安培力做多少正功，就有多少电能转化为其他形式的能；安培力做多少负功，就有多少其他形式的能转化为电能。 (2)明确功能关系，确定有哪些形式的能发生了转化。 如有摩擦力做功，必有内能产生；有重力做功，重力势能必然发生变化；安培力做负功，必然有其他形式的能转化为电能等。 二、方法技巧要用好1解决电磁感应中的力学问题的具体步骤为(1)明确哪一部分电路产生感应电动势，则这部分电路就是等效电源；(2)正确分析电路的结构，画出等效电路图；(3)分析所研究的导体的受力情况( 包括安培力、用左手定则确定其方向)；(4)列出动力学方程或平衡方程或功能关系并求解。 2弄清两种状态(1)导体处于平衡状态静止或匀速直线运动( 根据平衡条件，合外力为零列式分析)。 (2)导体处于非平衡状态加速度不为零( 根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析)。 三、易错易混要明了安培力是变力时，安培力的功不能用功的定义式求解，而应用功能关系求解。