【物理】2018届一轮复习人教版九电磁感应综合运用学案

【物理】2018届一轮复习人教版九电磁感应综合运用学案

电磁感应综合运用 ‎ 力、电综合命题多以带电粒子在复合场中的运动、电磁感应中导体棒动态分析、电磁感应中能量转化等为载体考查学生理解能力、推理能力、综合分析能力及运用数学知识解决物理问题的能力.命题在能力立意下,这类综合题目往往以力和能量为主线,通过力学知识和电学知识的串接渗透作为背景,并且经常对物理情景重组翻新,巧妙变换设问 一、解答力电综合题要注意以下几点:‎ ‎1.审题、画草图.对题目的信息进行加工处理,画出示意图(包括受力分析图、运动情景图和轨迹图),借助图示建立起清晰的物理情景.‎ ‎2.选对象,建模型.通过对整个题目的情景把握,选取研究对象,通过抽象、概括或类比等效的方法建立相应的物理模型,并对其进行全面的受力分析.‎ ‎3.分析状态和过程.对物体参与的全过程层层分析,对每一个中间过程的特点规律加以研究,分析挖掘相邻过程中的临界状态和临界条件,寻找各阶段物理量的变化与联系.‎ ‎4.找规律、列方程.寻找题设条件与所求未知物理量的联系,从力的观点或能量的观点,依据物理规律(牛顿第二定律、能的转化与守恒、动量守恒定律等)列出方程求解,并对结果进行检验.‎ 二、热点一： 电磁感应中的电路问题 ‎ 在电磁感应现象中,切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路相当于电源.解决电磁感应中的电路问题的基本思路是:‎ ‎(1)明确哪部分相当于电源,由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)画出等效电路图;(3)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路的性质求解未知物理量.‎ 三、热点二：电磁感应中的动力学分析 ‎ 导体切割磁感线运动时产生感应电流,使导体受到安培力的作用,从 而直接影响到导体的进一步运动,这种情况我们可以对导体或线圈的受力情况、运动情况进行动态分析.解决这类问题的基本思路是:导体受力运动产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力→合力变化→加速度变化→速度变化→感应电动势变化→……周而复始的循环,循环结束时,加速度等于零,导体达到稳定运动状态.电磁感应过程中往往伴随着多种形式的能 量转化,其中克服安培力做功的过程就是其他 形式的能转化为电能的过程,从功能的观点入手也是解决电磁感应问题的有效途径.‎ 四、热点三： 综合运用力学方法解决带电粒子在复合场中的运动 ‎ 对于电荷在复合场(即重力场、电场、磁场并存的场)中运动的问题,其分析方法和力学问题的分析方法基本相同,不同之处就是多了电场力和磁场力,但其思路、方法与解题步骤相同,因此在利用力学的两大观点(动力学、能量)分析问题的过程 中,要特别注意几点:①弄清物理情境,即在头脑中再现客观事物的运动全过程,对问题的情境原型进行具体抽象,从而建立起正确、清晰的物理情景;②要对物理知识有全面深入的理解;③熟练掌握相关的数学知识.·华.资*源%库 ziyuanku.com 五、例题赏析：‎ ‎1. 如图，闭合的圆线圈放在匀强磁场中，t=O时磁感线垂直线圈平面向里穿过线圈，磁感应强度随时间变化的关系图线如图中所示，则在0～2s内线圈中感应电流的大小 和方向为（　　）‎ A．逐渐增大，逆时针B．逐渐减小，顺时针 C．大小不变，顺时针D．大小不变，先顺时针后逆时针 ‎2. 在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图1所示，当磁场的磁感应强度B随时间t如图2变化时，图中正确表示线圈中感应电动势E变化的是（　　）‎ A． B．‎ C． D．‎ ‎3．[多选](2015·全国新课标 Ⅰ ) 1824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$来&源：ziyuanku.com 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 ‎【命题立意】知识：本题考查了法拉第电磁感应定律和楞次定律。能力：考查对法拉第电磁感应定律、楞次定律的理解能力和推理能力。‎ ‎4．[2016全国III-21]如图，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面（纸面）内；两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面。现使线框M、N在t=0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴，以相同的周日T逆时针匀速转动，则 A.两导线框中均会产生正弦交流电 B.两导线框中感应电流的周期都等于T C.在时，两导线框中产生的感应电动势相等 D.两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等 ‎5．[2016江苏13]（15分）据报道，一法国摄影师拍到“天宫一号”空间站飞过太阳的瞬间.照片中，“天宫一号”的太阳帆板轮廓清晰可见.如图所示，假设“天宫一号”正以熟读v=‎7.7 km/s绕地球做匀速圆周运动，运动方向与太阳帆板两端M、N的连线垂直，M、N间的距离L=‎20 m，地磁场的磁感应强度垂直于v、MN所在平面的分量B=1.0×105 T，将太阳帆板视为导体.中·华.资*源%库 ziyuanku.com中·华.资*源%库 ziyuanku.com ‎ ‎ ‎（1）求M、N间感应电动势的大小E；‎ ‎（2）在太阳帆板上将一只“1.5 V、0.3 W”的小灯泡与M、N相连构成闭合电路，不计太阳帆板和导线的电阻.试判断小灯泡能否发光，并说明理由；‎ ‎（3）取地球半径R=6.4×‎103 km，地球表面的重力加速度g=‎9.8 m/s2，试估算“天宫一号”距离地球表面的高度h（计算结果保留一位有效数字）. ‎ ‎6．【题文】（物理卷·2015届江苏省盐城中学高三上学期开学考试（2014.08））17、（15分）如图所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为L，长为3d，导轨平面与水平面的夹角为θ，在导轨的中部刷有一段长为d 的薄绝缘涂层。匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直。质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在滑上涂层之前已经做匀速运动，并一直匀速滑到导轨底端。导体棒始终与导轨垂直，且仅与涂层间有摩擦，接在两导轨间的电阻为R，其他部分的电阻均不计，重力加速度为g。Ziyuanku.com 求：‎ ‎ ‎ ‎(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数μ；‎ ‎(2)导体棒匀速运动的速度大小v； 中/华-资*源%库 ‎(3)整个运动过程中，电阻产生的焦耳热Q。‎ ‎7．【题文】（物理卷·2015届江苏省盐城中学高三上学期开学考试（2014.08））12、如图所示，导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间，线圈中电流为I，线圈间产生匀强磁场，磁感应强度大小B与I成正比，方向垂直于霍尔元件的两侧面，此时通过霍尔元件的电流为IH，与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压UH满足：，式中k为霍尔系数， d为霍尔元件两侧面间的距离。电阻R远大于RL，霍尔元件的电阻可以忽略，则（　　）‎ A．霍尔元件前表面的电势低于后表面 B．若电源的正负极对调，电压表将反偏 C．IH与I成正比 D．电压表的示数与RL消耗的电功率成正比 ‎8．【题文】（物理卷·2015届安徽省黄山市屯溪一中高三上学期第二次月考（2014.10））8．如 图所示，两根足够长的光滑导轨固定竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻。将质量 为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁 感应强度为B的匀强磁场垂直。除电阻R外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧原长位置由 静止释放，则 （ ）‎ A．释放瞬间金属棒的加速度小于重力加速度g B．金属棒的速度为v时，所受的安培力大小为 C．金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为 D．电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量 ‎9．[多选](2015·江西九校联考)如图所示，空间存在一个有边界的条形匀强磁场区域，磁场方向与竖直平面(纸面)垂直，磁场的宽度为l。一个质量为m、边长也为l的正方形导线框沿竖直方向运动，线框所在的平面始终与磁场方向垂直，且线框上、下边始终与磁场的边界平行。t＝0时刻导线框的上边恰好与磁场的下边界重合(图中位置Ⅰ)，导线框的速度为v0，经历一段时间后，当导线框的下边恰好与磁场的上边界重合时(图中位置Ⅱ)，导线框的速度刚好为零，此后，导线框下落，经过一段时间回到初始位置Ⅰ(不计空气阻力)。则(　　)‎ A．上升过程中，导线框的加速度逐渐减小 B．上升过程中，导线框克服重力做功的平均功率小于下降过程中重力做功的平均功率 C．上升过程中线框产生的热量比下降过程中线框产生的热量多 D．上升过程中合力做的功与下降过程中合力做的功相等 六、例题赏析答案 ‎1．答案见2．答案见3．答案见4．答案见5．答案见 ‎6．【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；共点力平衡的条件及其应用；焦耳定律；安培力．‎ ‎【答案】 tanθ；；。‎ ‎【思路点拨】（1）研究导体棒在绝缘涂层上匀速运动过程，受力平衡，根据平衡条件即可求解动摩擦因数μ．（2）据题导体棒在滑上涂层之前已经做匀速运动，推导出安培力与速度的关系，再由平衡条件求解速度v．（3）导体棒在滑上涂层滑动时摩擦生热为QT=μmgdcosθ，再根据能量守恒定律求解电阻产生的焦耳热Q．本题实质是力学的共点力平衡与电磁感应的综合，都要求正确分析受力情况，运用平衡条件列方程，关键要正确推导出安培力与速度的关系式，分析出能量是怎样转化的．‎ ‎7．【知识点】霍尔效应及其应用；电势差．‎ ‎【答案解析】CD 解析： A、根据电流周围存在磁场，结合安培定则可知，磁场的方向，而电子移动方向与电流的方向相反，再由左手定则可得，电子偏向内侧，导致前表面的电势高于后表面，故A错误；B、当电源正负对调后，磁场虽反向，而电子运动方向也反向，由左手定则可知，洛伦兹力的方向不变，则电压表将不会反偏，故B错误；C、如图所示，霍尔元件与电阻R串联后与RL并联，根据串并联特点，则有：IHR=（I-IL）RL；因此则有IH与I成线性关系，故C错误；D、根据U=k，且磁感应强度大小B与I成正比，即为B=K′I，又IH与I成正比，结合P=UI，因此：U=，则有U与PRL成正比，故D正确；故选：D．‎ ‎【思路点拨】A、根据通电导线产生磁场，带电粒子在电场力作用下加速，而磁场力的作用下偏转，由左手定则可知，偏转方向，得出电势高低；B、由电源的正负极变化，导致电子运动方向也变化，由左手定则可知，电子的偏转方向，从而即可求解；C、根据并联电压相等，可知，电流与电阻成反比，即可求解；D、根据IH与I的关系，结合U=k ，及P=IU，即可求解．考查电流形成的条件，理解左手定则与安培定则的应用，注意串并联电路的特点，掌握理论推理的方法：紧扣提供信息，结合已有的规律．WWW.ziyuanku.com ‎8．导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的能量转化．‎ ‎【答案】B ‎【思路点拨】释放瞬间金属棒的速度为零，没有感应电流产生，不受安培力，金属棒的加速度为g．通过R的感应电流方向由右手定则判断；由于金属棒产生感应电流，受到安培力的阻碍，系统的机械能不断减少，最终金属棒停止运动．根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律求解安培力．根据能量守恒定律分析R上产生的总热量与重力势能的减少．本题考查电磁感应中的电路、受力、功能等问题，对于这类问题一定做好感应电流、安培力、运动情况、功能转化这四个方面的分析．要能熟练推导出安培力与速度的关系式．‎ ‎9．答案：AC 解析：选AC　上升过程中，导线框的加速度a1＝，随速度v的减小而减小，A正确；下降过程中，导线框的加速度a2＝，随速度v的增大而减小，平均加速度a1＞a2，由x＝at2可知上升的时间短，由P＝知，上升时重力做功的平均功率大，B错误；‎ 由于安培力做负功，导线框在下降过程的速度小于同一高度上升时的速度，对全程应用动能定理，上升过程中合力做的功大于下降过程中合力做的功，D错误；在下降过程中的安培力小于同一高度上升时的安培力，上升过程克服安培力做的功多，C正确。‎