2021届人教版高三物理课件：电磁感应专题解题高手28张PPT

2019高考物理电磁感应专题
解题高手
近年来高考和各类模拟冲刺物理试卷中对电磁感应重点考察，分值不菲，高频考点：1. 电磁感应中的能量问题2. 电磁感应中的力学问题3. 电磁感应中的电路问题4. 电磁感应中的图象问题
感应电流在磁场中受到安培力的作用,因此电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起.解决这类问题需要综合应用电磁感应规律(法拉第电磁感应定律、楞次定律）及力学中的有关规律（牛顿定律、动量守恒、动量定理、动能定理等）
解决这类问题的方法是：
1、选择研究对象。即是哪一根导体棒或几根导体棒组成的系统。
2、分析其受力情况。安培力既跟电流垂直又跟磁场垂直。
3、分析研究对象所受的各力做功情况和合外力情况选定所要应用的物理规律
4、运用物理规律列方程，求解。
1. 电磁感应中的能量问题
2. 电磁感应中的力学问题
3. 电磁感应中的电路问题
4. 电磁感应中的图象问题
电磁感应的过程实质上是能量的转化过程
电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用,因此,要维持感应电流的存在,必须有“外力”克服安培力做功。此过程中,其他形式的能量转化为电能。 “外力”克服安培力做了多少功,就有多少其他形式的能转化为电能。 当感应电流通过用电器时,电能又转化为其他形式的能量。安培力做功的过程,是电能转化为其它形式能的过程。安培力做了多少功,就有多少电能转化为其它形式的能。
实验:将条形磁铁分别插入闭合的和不闭 合的铝环.
实验现象:
闭合铝环: 插入时,铝环被排斥
抽出时,铝环被吸引
不闭合铝环:铝环不动
试用楞次定律和能量守恒分别解释
例1、如图所示，用力将矩形线圈从磁场中匀速地拉出有界的匀强磁场，下列说法正确的是
A。速度越大,拉力做功越多
B.速度相同时,线框电阻越大,所用拉力越小
C.无论快拉还是慢拉,通过线圈的电量相同
D.无论快拉还是慢拉,外力做功的功率一样大
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a
b
c
d
F
[ ABC ]
例2、如图所示，矩形线圈一边长为d，另一边长为a，电阻为R，当它以速度v匀速穿过宽度为L,磁感应强度为B的匀强磁场过程中；若
Ld，产生
的电能为__________.
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a
d
B
L
例3、有一边长为L=0.1m的正方形导线框abcd，质量m=10g，由高度h=0.2m处自由下落，如图所示，其下边ab进入匀强磁场区域后，线圈开始做匀速运动，直到其上边cd刚刚开始穿出匀强磁场为止，此匀强磁场区域的宽度也为L。求线框在穿越匀强磁场过程
中发出的焦耳热.g取10m/s2
a
d
B
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L
c
b
L
h
根据能量守恒,减小的机械能等于增加的电能,电流通过线圈,电能又转化为内能,所以产生的焦耳热为
Q=2mgL=0.02J
例4、如图所示,两根光滑的金属导轨,平行放置在倾角为θ斜角上,导轨的左端接有电阻R, 斜面处在方向垂直于斜面向上的匀强磁场中 。质量为m的金属棒ab,在沿着斜面与棒垂直的恒力作用下沿导轨匀速上滑,并上升h高度，导轨和金属棒的电阻忽路不计。在这过程中
A.作用于金属捧上的各个力的合力所作的功等于零
B.作用于金属捧上的各个力的合力所作的功等于mgh与电阻R上发出的焦耳热之和
C.恒力F与安培力的合力所作
的功等于零
D.恒力F与重力的合力所作的
功等于电阻R上发出的焦耳热
[ AD ]
感应电流在磁场中受到安培力的作用,因此电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起.解决这类问题需要综合应用电磁感应规律(法拉第电磁感应定律、楞次定律）及力学中的有关规律（牛顿定律、动量守恒、动量定理、动能定理等）
解决这类问题的方法是：
1、选择研究对象。即是哪一根导体棒或几根导体棒组成的系统。
2、分析其受力情况。安培力既跟电流垂直又跟磁场垂直。
3、分析研究对象所受的各力做功情况和合外力情况选定所要应用的物理规律
4、运用物理规律列方程，求解。
1、如图所示,弹簧上端固定,下端挂一条形磁铁,使磁铁上下振动,若在振动过程中把线圈L靠近磁铁,观察磁铁的振幅,会发现
A.S闭合时振幅逐渐变小,S断开时振幅不变
B.S闭合时振幅逐渐增大,S断开时振幅不变
C.S闭合或断开时振幅变化相同
D.S闭合或断开时振幅不会改变
√
2.矩形闭合线框abcd在空中自由落下,经过如图方框范围内的匀强磁场,磁场的方向垂直纸面向里.线框bc边刚刚进入磁场内时,线框的加速度恰为零,则
A.线框进入磁场的过程中做匀速运动
B.线框完全进入磁场以后,做匀加速运动
C.bc边刚刚越出磁场边界以后,
线框改做匀减速运动
D. bc边刚刚越出磁场边界
以后,线框做加速度改变
的减速运动
√
√
√
3、如图所示，导线框abcd固定在竖直平面内，bc段的电阻为R，其它电阻均可忽略，ef是一电阻可忽略的水平放置的导体杆，杆长为l，质量为m，杆的两端分别与ab和cd保持良好接触，又能沿它们无摩擦地滑动．整个装置放在磁感强度为B的匀强磁场中，磁场方向与框面垂直，现用一恒力F竖直向上拉ef，
当ef匀速上升时，其速度的
大小为多少？
4、如图所示，MN、PQ为水平面上足够长的平行光滑的导电导轨，匀强磁场方向如图所示．导体棒ab、cd的质量均为m，ab初速为零，cd初速为v0，则ab最终的速度是_______，整个过程中感应电流产生的热量为________．
v/2
mv02/4
1.用绝缘导线绕一圆环，环内有一只用同样绝缘导线折成的内接正四边形线框(如图)，把它们放到磁感强度为B的匀强磁场中．匀强磁场方向垂直线框平面向里．当匀强磁场均匀减弱时，两线框中感应电流的方向是_______________;
大小之比是____________.　
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顺时针方向
2.如图所示在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中,让长0.2m的导线AB在金属框上以5m/s的速度向右滑动,R1=3Ω,R2=1Ω,导线电阻为1/4Ω,求:
(1)通过R1的电流;
(2)导线中的电流与两端的电压.
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R1
R2
A
B
v
(1)0.125A
(2)0.5A;0.375V
3.如图所示，OACO为置于水平面内的光滑闭合金属导轨，O、C处分别接有短电阻丝（图中粗线表法），R1= 4Ω、R2=8Ω（导轨其它部分电阻不计）.导轨OAC的形状满足方程 （单位：m）.磁感强度
B=0.2T的匀强磁场方向垂直于导轨平面。一足够长的金属棒在水平外力F作用下，以恒定的速率v=5.0m/s水平向右在导轨上从O点滑动到C点，棒与导轨接触良好且始终保持与OC导轨垂直，不计棒的电阻。求： （1）外力F的最大值；
（2）金属棒在导轨上运动时
电阻丝R1上消耗的最大功率；
（3）在滑动过程中通过金属
棒的电流I与时间t的关系。
y
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O
C
A
V
x
R1
R2
（1）金属棒匀速运动 F外=F安
E=BLV I=E/R总
F外=BIL=B2L2v/R总




（2）P1=E2/R1=1(w)
（3）金属棒与导轨接触点间的长度随时间变化


一、线圈在均匀磁场中运动时的i-t图象
二、线圈在均匀磁场中运动时的i-x图象
三、线圈在非均匀磁场中运动时的i-t图象
四、图象的应用
1.如图所示，一宽40cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里．一边长为20cm的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度v＝20cm/s通过磁场区域，在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行．取它刚进入磁场的时刻t＝0. 在下列图线中，正确反映感应电流随时间变化规律的是
d
c
b
a
思考:你能作出ad间电压与时间的关系图象吗?
[ c ]
2、如图所示，边长为L正方形导线圈，其电阻为R，现使线圈以恒定速度v沿x轴正方向运动，并穿过匀强磁场区域B，如果以x轴的正方向作为力的正方向，线圈从图示位置开始运动，则
（1）穿过线圈的磁通量随x变化的图线为哪个图？
（2）线圈中产生的感应电流随x变化的图线为哪个图？
（3）磁场对线圈的作用力F随x变化的图线为哪个图？
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L
L
3L
X
B
0
1 2 3 4 5 6
x/L
0
1 2 3 4 5 6
x/L
0
1 2 3 4 5 6
x/L
0
1 2 3 4 5 6
x/L
A
B
C
D
[ A ]
[ C ]
[ B ]
3、磁棒自远处匀速沿圆形线圈的轴线运动，并穿过线圈向远处而去，如图所示，则下列图中正确反映线圈中电流与时间关系的是（线圈中电流以图示箭头为正方向）
0
t
i
0
t
i
0
t
i
0
t
i
A
B
C
D
[ B ]
N
S
4、一金属圆环位于纸面内，磁场垂直纸面，规定向里为正，如图所示。现今磁场B随时间变化是先按oa图线变化，又按图线bc和cd变化，令E1、E2、E3分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小，I1、I2、I3分别表示对应的感应电流，则E1、E2、E3的大小关系是___________;电流I1的方向是___________;I2的方向是___________;I3的方向是____________.
顺时针
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
B
t
a
b
c
d
E2=E3>E1
逆时针方向
顺时针方向
顺时针方向
5、如图所示竖直放置的螺线管和导线abcd构成回路，螺线管下方水平桌面上有一导体环。当导线abcd所围区域内的磁场按下列哪一图示方式变化时，导体环将受到向上的磁场力作用？
a
d
c
b
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B
0
t
B
0
t
B
0
t
B
0
t
B
A
B
C
D
[ A ]