届高考物理二轮复习 电磁感应定律的应用专题卷文档格式.docx

届高考物理二轮复习 电磁感应定律的应用专题卷文档格式.docx

《届高考物理二轮复习 电磁感应定律的应用专题卷文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《届高考物理二轮复习 电磁感应定律的应用专题卷文档格式.docx（29页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

从近年高考题统计分析结果来看，题型倾向于一个选择题，但综合程度、能力要求的层次都较高，仍然属于考察的重难点.

二、考点知识梳理

“电磁感应”是电磁学的核心内容之一，同时又是与电学、力学知识紧密联系的知识点，是高考试题考查综合运用知识能力的很好落脚点，所以它向来是高考关注的一个重点和热点，考察的方向主要集中在三个方面：

一、电磁感应规律，电磁感应是研究其它形式能量转化为电能的特点和规律，其核心内容是法拉第电磁感应定律和楞次定律；

二、与电路知识的综合，主要讨论电能在电路中传输、分配，并通过用电器转化为其它形式的能量的特点及规律；

三、与力学知识的综合，主要讨论产生电磁感应的导体受力、运动规律以及电磁感应过程中的能量转化关系.

三、考点知识解读

考点1.解决电磁感应现象中力学问题的基本方法与技巧

考点剖析：

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，电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起，解决这类电磁感应中的力学问题，不仅要应用电磁学中的有关规律，如楞次定律、法拉第电磁感应定律、左右手定则、安培力的计算公式等，还要应用力学中的有关规律，如牛顿运动定律、动量定理、动能定理、动量守恒定律、机械能守恒定律等。

要将电磁学和力学的知识综合起来应用。

（1）基本方法

①用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向；

②求出回路的电流强度；

③分析研究导体受力情况（包括安培力，用左手定则确定其方向）；

④列平衡方程或动力学方程求解．

（2）解决电磁感应现象中力学问题的技巧

①因电磁感应中力和运动问题所给图形大多为立体空间分布图，故在受力分析时，应把立体图转化为平面图，使物体（导体）所受的各力尽可能在同一平面图内，以便正确对力进行分解与合成，利用物体的平衡条件和牛顿运动定律列式求解．

②对于非匀变速运动最值问题的分析，注意应用加速度为零，速度达到最值的特点．

注意：

（1）电磁感应中的动态分析，是处理电磁感应问题的关键，要学会从动态分析的过程中来选择是从动力学方面，还是从能量、动量方面来解决问题。

（2）在分析运动导体的受力时，常画出平面示意图和物体受力图。

【例题1】如图10-3-1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。

解析：

（1）如图10-3-2重力mg，竖直向下；

支持力N，垂直斜面向上；

安培力F，沿斜面向上

（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

【变式训练】如图10-3-3甲所示的轮轴,它可以绕垂直于纸面的光滑固定水平轴O转动.轮上绕有轻质柔软细线,线的一端系一重物,另一端系一质量为的金属杆.在竖直平面内有间距为L的足够长的平行金属导轨PO、EF,在QF之间连接有阻值为R的电阻,其余电阻不计.磁感应强度为B的匀强磁场与导轨平面垂直.开始时金属杆置于导轨下端,将重物由静止释放,重物最终能匀速下降.运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好,忽略所有摩擦.

（1）若重物的质量为M,则重物匀速下降的速度为多大?

（2）对一定的磁感应强度B,重物的质量M取不同的值,测出相应的重物做匀速运动时的速度,可得出实验图线.图乙中画出了磁感应强度分别为和时的两条实验图线,试根据实验结果计算与的比值.

1）匀速下降时,金属杆匀速上升,回路中产生的感应电动势为:

则对、整体有：

由以上式子解得：

（2）由

（1）得:

由图象可知:

所以解得:

考点二、解决电磁感应现象中电路问题的基本方法与分析误区

在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源，将它们接上电容器，便可使电容器充电；

将它们接上用电器，便可对用电器供电，在回路中形成电流.因此，电磁感应问题往往跟电路问题联系在一起.．解决电磁感应电路问题的关键是把电磁感应的问题等效转换成稳恒直流电路．

电磁感应电路的分析与计算以其覆盖知识点多，综合性强，思维含量高，充分体现考生能力和素质等特点，成为历届高考命题的特点.

1、命题特点

对电磁感应电路的考查命题，常以学科内综合题目呈现，涉及电磁感应定律、直流电路、功、动能定理、能量转化与守恒等多个知识点，突出考查考生理解能力、分析综合能力，尤其从实际问题中抽象概括构建物理模型的创新能力.

2、求解策略

变换物理模型，是将陌生的物理模型与熟悉的物理模型相比较，分析异同并从中挖掘其内在联系，从而建立起熟悉模型与未知现象之间相互关系的一种特殊解题方法.巧妙地运用“类同”变换，“类似”变换，“类异”变换，可使复杂、陌生、抽象的问题变成简单、熟悉、具体的题型，从而使问题大为简化.

解决电磁感应电路问题的关键就是借鉴或利用相似原型来启发理解和变换物理模型，即把电磁感应的问题等效转换成稳恒直流电路，把产生感应电动势的那部分导体等效为内电路.感应电动势的大小相当于电源电动势.其余部分相当于外电路，并画出等效电路图.此时，处理问题的方法与闭合电路求解基本一致，惟一要注意的是电磁感应现象中，有时导体两端有电压，但没有电流流过，这类似电源两端有电势差但没有接入电路时，电流为零.

3、解题方法

①确定电源：

先判断产生电磁感应现象的那一部分导体，该部分导体可视为等效电源．

②分析电路结构，画等效电路图．

③利用电路规律求解，主要有欧姆定律，串并联规律等．

（2）、图象问题

1、定性或定量地表示出所研究问题的函数关系

2、在图象中E、I、B等物理量的方向是通过正负值来反映

3、画图象时要注意横、纵坐标的单位长度定义或表达

（3）常见的一些分析误区

①不能正确分析感应电动势及感应电流的方向．因产生感应电动势那部分电路为电源部分，故该部分电路中的电流应为电源内部的电流，而外电路中的电流方向仍是从高电势到低电势．

②应用欧姆定律分析求解电路时，不注意等效电源的内阻对电路的影响．

③对联接在电路中电表的读数不能正确进行分析，特别是并联在等效电源两端的电压表，其示数应该是外电压，而不是等效电源的电动势．

【例题1】如图10-3-4所示，光滑的平行长直金属导轨置于水平面内，间距为L、导轨左端接有阻值为R的电阻，质量为m的导体棒垂直跨接在导轨上。

导轨和导体棒的电阻均不计，且接触良好。

在导轨平面上有一矩形区域内存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。

开始时，导体棒静止于磁场区域的右端，当磁场以速度v1匀速向右移动时，导体棒随之开始运动，同时受到水平向左、大小为f的恒定阻力，并很快达到恒定速度，此时导体棒仍处于磁场区域内。

（1）求导体棒所达到的恒定速度v2；

（2）为使导体棒能随磁场运动，阻力最大不能超过多少？

（3）导体棒以恒定速度运动时，单位时间内克服阻力所做的功和电路中消耗的电功率各为多大？

（4）若t＝0时磁场由静止开始水平向右做匀加速直线运动，经过较短时间后，导体棒也做匀加速直线运动，其v-t关系如图（b）所示，已知在时刻t导体棒瞬时速度大小为vt，求导体棒做匀加速直线运动时的加速度大小。

考点分析：

本题考查了物体的平衡、安培力、感应电动势、电功率。

解题思路：

（1）导体棒运动时，切割磁感线，产生感应电动势，E＝BL（v1－v2），根据闭合电路欧姆定律有I＝E/R，导体棒受到的安培力F＝BIL＝，速度恒定时有：

＝f，可得：

。

（2）假设导体棒不随磁场运动，产生的感应电动势为，此时阻力与安培力平衡，所以有。

（3）P导体棒＝Fv2＝f，P电路＝E2/R＝＝，

（4）因为－f＝ma，导体棒要做匀加速运动，必有v1－v2为常数，设为v，a＝，则－f＝ma，可解得：

a＝。

【例题2】如图所示，平行导轨置于磁感应强度为B的匀强磁场中（方向向里），间距为L，左端电阻为R，其余电阻不计，导轨右端接一电容为C的电容器。

现有一长2L的金属棒ab放在导轨上，ab以a为轴顺时针转过90°

的过程中，通过R的电量为多少？

（1）由ab棒以a为轴旋转到b端脱离导轨的过程中，产生的感应电动势一直增大，对C不断充电，同时又与R构成闭合回路。

ab产生感应电动势的平均值

①

表示ab扫过的三角形的面积，即②

通过R的电量③

由以上三式解得④

在这一过程中电容器充电的总电量Q=CUm⑤

Um为ab棒在转动过程中产生的感应电动势的最大值。

即

⑥

联立⑤⑥得：

（2）当ab棒脱离导轨后（对R放电，通过R的电量为Q2，所以整个过程中通过R的总电量为：

Q=Q1＋Q2=

【变式训练】半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感强度为B=0.2T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a=0.4m，b=0.6m，金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R=2Ω，一金属棒MN与金属环接触良好，棒上单位长度的电阻为1Ω，环的电阻忽略不计

（1）若棒以v0=5m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO′的瞬时（如图10－3－5所示）MN中的电动势和流过灯L1的电流.

（2）撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环OL2O′以OO′为轴向上翻转90º

，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为ΔB/Δt=4T/s，求L1的功率.

（1）棒滑过圆环直径OO′的瞬时，MN中的电动势

E1=B2av=0.2×

0.8×

5=0.8V①

等效电路如图

（1）所示，流过灯L1的电流

I1=E1/R=0.8/2=0.4A②

，半圆环OL1O′中产生感应电动势，相当于电源，灯L2为外电路，等效电路如图

（2）所示，感应电动势

E2=ΔФ/Δt=0.5×

πa2×

ΔB/Δt=0.32V③

L1的功率P1=（E2/2）2/R=1.28×

10-2W

考点3.解决电磁感应现象中能量转化问题的基本方法与要点

在物理学研究的问题中,能量是一个非常重要的课题,能量守恒是自然界的一个普遍的、重要的规律。

在电磁感应现象中，由磁生电并不是创造了电能，而只是机械能转化为电能而已。

在力学中就已经知道：

功是能量转化的量度。

那么在机械能转化为电能的电磁感应现象中，是什么力在做功呢？

是安培力在做功，在电学中，安培力做正功，是将电能转化为机械能（电动机），安培力做负功，是将机械能转化为电能（发电机），必须明确发生电磁感应现象中，是安培力做功