2020届高考物理二轮复习 专题冲刺 专题复习篇六 电磁感应与电路课件

要点提炼1.电磁问题方向判断“三定则、一定律”的应用(1)安培定则：判断运动电荷、电流产生的磁场方向。(2)左手定则：判断磁场对运动电荷、电流的作用力的方向。(3)楞次定律：判断闭合电路磁通量发生变化产生的感应电流的磁场方向。(4)右手定则：判断闭合电路中部分导体切割磁感线产生的感应电流的方向。2．楞次定律推论的应用技巧(1)“增反减同”；(2)“来拒去留”；(3)“增缩减扩”。3．四种求电动势的方法(1)平均电动势E＝nΔΦΔt。(2)垂直切割E＝BLv。(3)导体棒绕与磁场平行的轴匀速转动E＝12Bl2ω。(4)线圈绕与磁场垂直的轴匀速转动e＝nBSωsinωt。4．感应电荷量的两种求法(1)当回路中的磁通量发生变化时，由于感应电场的作用使电荷发生定向移动而形成感应电流。通过的电荷量表达式为q＝IΔt＝nΔΦΔtR总·Δt＝nΔΦR总。(2)导体切割磁感线运动通过的电荷量q满足的关系式：－BIlΔt＝－Blq＝mΔv。5．解决电磁感应图象问题的两种常用方法(1)排除法：定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化)，特别是分析物理量的正负以及是否过某些特殊点，以排除错误的选项。(2)函数法：根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系对图象进行分析和判断。6．三步解决电磁感应中电路问题(1)确定电源：E＝nΔΦΔt或E＝Blv。(2)分析电路结构：分析内、外电路，以及外电路的串并联关系，画出等效电路图。(3)应用闭合电路欧姆定律及串并联电路的基本规律等列方程求解。7．电磁感应中力、能量和动量综合问题的分析方法(1)分析“受力”：分析研究对象的受力情况，特别关注安培力的方向。(2)分析“能量”：搞清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的能量发生了变化，根据动能定理或能量守恒定律等列方程求解。(3)分析“动量”：在电磁感应中可用动量定理求变力的作用时间、速度、位移和电荷量(一般应用于单杆切割磁感线运动)。①求速度或电荷量：－BIlΔt＝mv2－mv1，q＝IΔt。②求时间：FΔt＋IA＝mv2－mv1，IA＝－BIlΔt＝－BlΔΦR总。③求位移：－BIlΔt＝－B2l2vΔtR总＝mv2－mv1，即－B2l2R总x＝m(v2－v1)。8．直流电路动态分析方法(1)程序法：基本思路是“部分→整体→部分”。即从阻值的变化入手，由串、并联规律判定R总的变化情况，再由闭合电路欧姆定律判断I总和U端的变化情况，最后由部分电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律判断各部分的变化情况。(2)结论法——“串反并同”“串反”：指某一电阻增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(增大)。“并同”：指某一电阻增大(减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(减小)。(3)极限分析法：因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片滑到两端、中间等特殊位置，对特殊位置进行分析讨论，从而得到所研究物理量的变化规律。9．变压器和远距离输电的分析技巧(1)变压器的副线圈的电流和功率决定原线圈的电流和功率。(2)远距离输电问题分析的关键是求中间回路的电流强度的大小。高考考向高考考向1两类电磁感应问题命题角度1动生感应电动势例1(2019·北京高考)如图所示，垂直于纸面的匀强磁场磁感应强度为B。纸面内有一正方形均匀金属线框abcd，其边长为L，总电阻为R，ad边与磁场边界平行。从ad边刚进入磁场直至bc边刚要进入的过程中，线框在向左的拉力作用下以速度v匀速运动，求：(1)感应电动势的大小E；(2)拉力做功的功率P；(3)ab边产生的焦耳热Q。解析(1)由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势E＝BLv。(2)线框中的感应电流I＝ER拉力大小等于安培力大小F＝BIL拉力的功率P＝Fv＝B2L2v2R。(3)线框ab边电阻Rab＝R4时间t＝Lvab边产生的焦耳热Q＝I2Rabt＝B2L3v4R。答案(1)BLv(2)B2L2v2R(3)B2L3v4R求解焦耳热Q的三种方法(1)焦耳定律：Q＝I2Rt；(2)功能关系：Q＝W克服安培力；(3)能量转化：Q＝ΔE其他能的减少量。备课记录：1．(2019·河北省唐山一中检测)如图所示，竖直平面内有一金属环，半径为a，总电阻为R(指拉直时两端的电阻)，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，在环的最高点上方A点用铰链连接长度为3a、电阻为3R2的导体棒AB，AB由水平位置摆下，下摆过程中紧贴环面，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v且刚好交圆环的最低点，则这时AB两端的电压大小为()A.Bav5B.4Bav15C.Bav3D.2Bav5答案B解析设导体棒到达竖直位置时，导体棒上C点交金属环最高点，根据v＝ωr可知，因为B点的线速度为v，则C点的线速度为13v，则BC产生的电动势E＝B·2a·13v＋v2＝43Bav，则BC两端的电压为UBC＝ER4＋R·R4＝15·43Bav＝415Bav，因UAC＝0，故UBA＝UBC＝415Bav，B正确。命题角度2感生感应电动势例2(2019·全国卷Ⅰ)(多选)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图a中虚线MN所示。一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上。t＝0时磁感应强度的方向如图a所示；磁感应强度B随时间t的变化关系如图b所示。则在t＝0到t＝t1的时间间隔内()A．圆环所受安培力的方向始终不变B．圆环中的感应电流始终沿顺时针方向C．圆环中的感应电流大小为B0rS4t0ρD．圆环中的感应电动势大小为B0πr24t0解析由于通过圆环的磁通量均匀变化，故圆环中产生的感应电动势、感应电流的大小和方向不变，但t0时刻磁场方向发生变化，故安培力方向发生变化，A错误；根据楞次定律，圆环中感应电流的方向始终沿顺时针方向，B正确；根据法拉第电磁感应定律，感应电动势大小E＝ΔBΔt·S′＝B0t0·πr22＝πB0r22t0，根据闭合电路欧姆定律知，感应电流大小I＝ER＝πB0r22t0ρ2πrS＝B0rS4t0ρ，C正确，D错误。答案BC解答本题应注意以下四点(1)根据楞次定律判断圆环中的感应电流的方向。(2)根据左手定则判断圆环所受安培力的方向。(3)根据法拉第电磁感应定律计算圆环中的感应电动势的大小。(4)根据闭合电路欧姆定律计算圆环中的感应电流的大小。备课记录：2．(2019·河北省承德二中测试)如图所示，用相同导线绕成的两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r，圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，若磁场的磁感应强度均匀增大，开始时的磁感应强度不为0，则()A．任意时刻，穿过a、b两线圈的磁通量之比为1∶4B．a、b两线圈中产生的感应电动势之比为1∶2C．a、b两线圈中产生的感应电流之比为4∶1D．相同时间内a、b两线圈产生的热量之比为2∶1答案D解析任意时刻，穿过a、b两线圈的磁感线条数相等，磁通量相等，故穿过a、b两线圈的磁通量之比为1∶1，A错误；根据法拉第电磁感应定律得E＝ΔBΔtS，S＝πr2，因为有效面积S相等，ΔBΔt也相等，所以a、b两线圈中产生的感应电动势相等，感应电动势之比为1∶1，B错误；线圈a、b的半径分别为r和2r，周长之比为1∶2，电阻之比为1∶2，根据欧姆定律知I＝ER，得a、b两线圈中产生的感应电流之比为2∶1，C错误；根据焦耳定律得Q＝I2Rt，相同时间内a、b两线圈产生的热量之比为2∶1，D正确。高考考向2电磁感应综合问题命题角度1电磁感应中的图象问题例3(2019·全国卷Ⅱ)(多选)如图，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为θ，导轨电阻忽略不计。虚线ab、cd均与导轨垂直，在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场。将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好。已知PQ进入磁场时加速度恰好为零。从PQ进入磁场开始计时，到MN离开磁场区域为止，流过PQ的电流随时间变化的图象可能正确的是()解析PQ刚进入磁场时，加速度为零，则mgsinθ＝BI1L，又I1＝BLvR总，故PQ做匀速运动，电流恒定；由题意知，MN刚进入磁场时与PQ刚进入磁场时速度相同。情形1：若MN刚进入磁场时，PQ已离开磁场区域，则对MN，由mgsinθ＝BI1L、I1＝BLvR总及右手定则知，通过PQ的电流大小不变，方向相反，故I­t图象如图A所示。情形2：若MN刚进入磁场时，PQ未离开磁场区域，由于两导体棒速度相等，产生的电动势等大、反向，故电流为0，两棒在重力沿导轨方向的分力作用下均加速直至PQ离开磁场。当PQ离开磁场时，MN在磁场中的速度大于匀速运动时的速度，MN为电源，由右手定则知PQ中的电流方向与MN未进入磁场时相反，设此时PQ中电流大小为I2，由E＝BLv′，I2＝ER总，BI2L－mgsinθ＝ma0知，MN减速，且随v′减小，I2减小，a减小，I2与v′成正比，故I2随t减小得越来越慢，直至匀速，这时I2＝I1，I­t图象如图D所示。答案AD对于电磁感应图象问题的分析要注意以下三个方面(1)注意初始时刻的特征，如初始时刻感应电流是否为零，感应电流的方向如何。(2)注意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象变化相对应。(3)注意观察图象的变化趋势，看图象斜率的大小、图象的曲直是否和物理过程对应。备课记录：3－1(2019·全国卷Ⅲ)(多选)如图，方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨，两相同的光滑导体棒ab、cd静止在导轨上。t＝0时，棒ab以初速度v0向右滑动。运动过程中，ab、cd始终与导轨垂直并接触良好，两者速度分别用v1、v2表示，回路中的电流用I表示。下列图象中可能正确的是()答案AC解析导体棒ab运动，切割磁感线，产生感应电流，导体棒ab受安培力F作用，速度减小，导体棒cd受安培力F′作用，速度变大，如图所示，感应电流I＝ER总＝Blv1－v2R总，安培力F＝F′＝BIl＝B2l2v1－v2R总＝ma，随着v1减小，v2增大，则F＝F′减小，两棒的加速度大小a减小，直到v1＝v2＝v共，a＝0，两棒做匀速运动，两棒组成的系统动量守恒，则mv0＝2mv共，v共＝v02，A正确，B错误。由前面分析知，v1－v2随时间减小得越来越慢，最后为0，则感应电流I＝Blv1－v2R总随时间减小得越来越慢，最后为0，C正确，D错误。3－2(2019·长沙二模)如图所示，线圈abcd固定于分布均匀的磁场中，磁场方向垂直线圈平面。当磁场的磁感应强度B随时间t变化时，ab边受到的安培力恒定不变。则下列磁感应强度B随时间t变化的图象中可能正确的是()答案C解析设线圈ab边、bc边的长度分别为l1、l2，当磁感应强度发生变化时，线框内产生感应电动势为：E＝ΔΦΔt＝ΔB·SΔt＝ΔB·l1l2Δt，感应电流为：I＝ER，ab边所受安培力为：F＝BIl1，得：F＝B·ΔB·l21l2Δt·R。由公式可知，若磁场B增大，则ΔBΔt减小；若B减小，则ΔBΔt增大。所以四个图象中只有C正确。3－3(2019·广西南宁二中最后一模)(多选)如图，平行光滑金属导轨M、N固定在水平面上，处于竖直向下的匀强磁场中，完全相同的两金属棒P、Q搭放在导轨上，开始时P、Q均处于静止状态。给P施加一个与导轨平行的恒定拉力，运动中两金属棒始终与导轨垂直并与导轨接触良好。设导轨足够长，除两棒的电阻外其余电阻均不计，则两棒的速度及棒中的感应电流随时间变化的图象可能是()答案AD解析P向右做切割磁感线运动，由右手定则判断可知，回路中产生逆时针的感应电流，由左手定则判断可知，Q棒所受的安培力方向向右，故Q向右做加速运动；Q向右运动后，开始阶段，P的加速度大于Q，两棒的速度差增大，回路中产生的感应电动势增大，感应电流增大，两棒所受的安培力都增大，则P的加