2018高三一輪總復(fù)習(xí)物理提高效率

·創(chuàng)造未來·鑄就輝煌熱點專題12電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的電路、圖象、動力學(xué)及能量問題第十一章電磁感應(yīng)必考部分電磁學(xué)/8-12章欄目導(dǎo)航1234抓知識點抓重難點課時跟蹤檢測抓易錯點5課時跟蹤檢測抓知識點用心研讀領(lǐng)悟細(xì)微深處1一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的電路問題1．內(nèi)電路和外電路切割磁感線運動的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的線圈都相當(dāng)于電源的

，其余部分是

．2．電源電動勢和路端電壓(1)電動勢：E＝

或E＝

.(2)路端電壓：U＝IR＝

.內(nèi)阻外電路BlvE－Ir二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的圖象問題圖象類型(1)磁感應(yīng)強度B、磁通量Φ、感應(yīng)電動勢E和感應(yīng)電流I隨

變化的圖象，即B-t圖象、Φ-t圖象、E-t圖象和I-t圖象．(2)對于切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的情況，還常涉及感應(yīng)電動勢E和感應(yīng)電流I隨

變化的圖象，即E-x圖象和I-x圖象問題類型(1)由給定的

過程判斷或畫出正確的圖象(2)由給定的有關(guān)圖象分析

過程，求解相應(yīng)的物理量(3)利用給出的圖象判斷或畫出新的圖象應(yīng)用知識左手定則、安培定則、右手定則、

、

、歐姆定律、牛頓定律、函數(shù)圖象等時間t位移x電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)楞次定律法拉第電磁感應(yīng)定律三、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量問題1．能量的轉(zhuǎn)化感應(yīng)電流在磁場中受安培力，外力克服安培力

，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為

，電流做功再將電能轉(zhuǎn)化為

．2．實質(zhì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的能量轉(zhuǎn)化，實質(zhì)是其他形式的能和

之間的轉(zhuǎn)化．3.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能量的三種計算方法(1)利用克服安培力求解：電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服

所做的功．(2)利用能量守恒求解：機械能的減少量等于產(chǎn)生的

．(3)利用電路特征來求解：通過電路中所產(chǎn)生的電熱來計算．做功電能內(nèi)能電能安培力電能抓重難點動手演練掌握提分技巧21．電磁感應(yīng)中電路知識的關(guān)系圖重難點1電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的電路問題

2．解決電磁感應(yīng)中的電路問題三部曲 (2015年廣東卷)如圖(a)所示，平行長直金屬導(dǎo)軌水平放置，間距L＝0.4m．導(dǎo)軌右端接有阻值R＝1Ω的電阻．導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上，且接觸良好，導(dǎo)體棒及導(dǎo)軌電阻均不計，導(dǎo)軌間正方形區(qū)域abcd內(nèi)有方向豎直向下的勻強磁場，bd連線與導(dǎo)軌垂直，長度也為L.從0時刻開始，磁感應(yīng)強度B的大小隨時間t變化，規(guī)律如圖(b)所示；同一時刻，棒從導(dǎo)軌左端開始向右勻速運動，1s后剛好進(jìn)入磁場，若使棒在導(dǎo)軌上始終以速度v＝1m/s做直線運動，求：例1(1)棒進(jìn)入磁場前，回路中的電動勢E；(2)棒在運動過程中受到的最大安培力F，以及棒通過三角形abd區(qū)域時電流i與時間t的關(guān)系式．【答案】

(1)0.04V

(2)0.04N

i＝(t－1)A(1s≤t≤1.2s)“三步走”分析電路為主的電磁感應(yīng)問題提分秘笈 (2015年福建卷)如圖，由某種粗細(xì)均勻的總電阻為3R的金屬條制成的矩形線框abcd，固定在水平面內(nèi)且處于方向豎直向下的勻強磁場中．一接入電路電阻為R的導(dǎo)體棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v勻速滑動，滑動過程PQ始終與ab垂直，且與線框接觸良好，不計摩擦．在PQ從靠近ad處向bc滑動的過程中(

)A．PQ中電流先增大后減小B．PQ兩端電壓先減小后增大C．PQ上拉力的功率先減小后增大D．線框消耗的電功率先減小后增大跟蹤訓(xùn)練1答案：C電磁感應(yīng)中常見的圖象問題重難點2電磁感應(yīng)中的圖象問題

類型一據(jù)電磁感應(yīng)過程選擇圖象問題類型由給定的電磁感應(yīng)過程選出正確的圖象解題關(guān)鍵根據(jù)題意分析相關(guān)物理量的函數(shù)關(guān)系、分析物理過程中的轉(zhuǎn)折點、明確“＋、－”號的含義，結(jié)合數(shù)學(xué)知識做正確的判斷 (2016屆長春外國語學(xué)校月考)一個圓形閉合線圈固定在垂直紙面的勻強磁場中，線圈平面與磁場方面垂直，如圖甲所示．設(shè)垂直于紙面向內(nèi)的磁感應(yīng)強度方向為正，垂直于紙面向外的磁感應(yīng)強度方向為負(fù)．線圈中順時針方向的感應(yīng)電流為正，逆時針方向的感應(yīng)電流為負(fù)．已知圓形線圈中感應(yīng)電流I隨時間變化的圖象如圖乙所示，則線圈所在處的磁場的磁感應(yīng)強度隨時間變化的圖象可能是圖中的(

)例2【解析】根據(jù)題設(shè)，垂直紙面向里的磁感應(yīng)強度方向為正，線圈中順時針方向的感應(yīng)電流為正，則由圖乙可知，線圈中在前0.5s內(nèi)產(chǎn)生了逆時針方向的感應(yīng)電流，由楞次定律可得：當(dāng)磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反；當(dāng)磁通量減小時，感應(yīng)磁場方向與原磁場方向相同．在前0.5s內(nèi)，若磁場方向垂直紙面向里(正方向)時，必須是磁場增強的；若磁場方向垂直紙面向外(負(fù)方向)時，必須是磁場減弱的．而在0.5～1.5s，由感應(yīng)電流方向，結(jié)合楞次定律可得：若磁場方向垂直紙面向里(正方向)時，必須是磁場減弱的；若磁場方向垂直紙面向外(負(fù)方向)時，必須是磁場增加的．故A、B錯誤，C正確；同理，D錯誤．【答案】

C

如下圖甲所示，光滑導(dǎo)軌水平放置在斜向下且與水平方向夾角為60°的勻強磁場中，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定斜向下為B的正方向)，導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置且與導(dǎo)軌接觸良好，除電阻R的阻值外，其余電阻不計，導(dǎo)體棒ab在水平外力作用下始終處于靜止?fàn)顟B(tài)．規(guī)定a→b的方向為電流的正方向，水平向右的方向為外力的正方向，則在0～t1時間內(nèi)，能正確反映流過導(dǎo)體棒ab的電流I和導(dǎo)體棒ab所受水平外力F隨時間t變化的圖象是(

)跟蹤訓(xùn)練2解析：由楞次定律可判定回路中的電流方向始終為b→a，由法拉第電磁感應(yīng)定律可判定回路中的電流大小恒定，故A、B兩項錯誤；由F安＝BIL可得F安隨B的變化而變化，在0～t0時間內(nèi)，F(xiàn)安方向水平向右，故外力F與F安等值反向，方向水平向左為負(fù)值；在t0～t1時間內(nèi)，F(xiàn)安方向改變，故外力F方向也改變?yōu)檎?，綜上所述，D項正確．答案：D類型二圖象的描繪問題類型由題目給出的電磁感應(yīng)現(xiàn)象畫出所求物理量的圖象解題關(guān)鍵由題目給出的電磁感應(yīng)過程結(jié)合所學(xué)物理規(guī)律求出所求物理量的函數(shù)關(guān)系式，然后在坐標(biāo)系中做出相對應(yīng)的圖象 (2014年安徽卷)如下圖1所示，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B為0.5T，其方向垂直于傾角θ為30°的斜面向上．絕緣斜面上固定有“∧”形狀的光滑金屬導(dǎo)軌MPN(電阻忽略不計)，MP和NP長度均為2.5m，MN連線水平，長為3m．以MN中點O為原點，OP為x軸建立一維坐標(biāo)系Ox.一根粗細(xì)均勻的金屬桿CD，長度d為3m、質(zhì)量m為1kg、電阻R為0.3Ω，在拉力F的作用下，從MN處以恒定速度v＝1m/s在導(dǎo)軌上沿x軸正向運動(金屬桿與導(dǎo)軌接觸良好)．g取10m/s2.例3(1)求金屬桿CD運動過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E及運動到x＝0.8m處電勢差UCD；(2)推導(dǎo)金屬桿CD從MN處運動到P點過程中拉力F與位置坐標(biāo)x的關(guān)系式，并在上圖2中畫出F-x關(guān)系圖象；(3)求金屬桿CD從MN處運動到P點的全過程產(chǎn)生的焦耳熱．

如圖所示，一寬為l＝40cm的勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直于紙面向里．一個邊長為a＝20cm的正方形導(dǎo)線框位于紙面內(nèi)，以垂直于磁場邊界的恒定速度v＝20cm/s通過該磁場區(qū)域，在運動過程中，線框有一條邊始終與磁場區(qū)域的邊界平行．取它剛進(jìn)入磁場的時刻t＝0，試畫出線框中感應(yīng)電流隨時間變化的規(guī)律．跟蹤訓(xùn)練3答案：1．兩種狀態(tài)及處理方法重難點3電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題

狀態(tài)特征處理方法平衡態(tài)加速度為零根據(jù)平衡條件列式分析非平衡態(tài)加速度不為零根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動態(tài)分析或結(jié)合功能關(guān)系進(jìn)行分析2.電學(xué)對象與力學(xué)對象的轉(zhuǎn)換及關(guān)系

如圖所示，在勻強磁場中有一足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌，與水平面間的夾角θ＝30°，間距L＝0.5m，上端接有阻值R＝0.3Ω的電阻，勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小B＝0.4T，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上．一質(zhì)量m＝0.2kg，電阻r＝0.1Ω的導(dǎo)體棒MN在平行于導(dǎo)軌的外力F作用下，由靜止開始向上做勻加速運動，運動過程中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直，且接觸良好，當(dāng)棒的位移d＝9m時電阻R上消耗的功率P＝2.7W．其他電阻不計，g取10m/s2.求：(1)此時通過電阻R上的電流；(2)這一過程通過電阻R上電荷量q；(3)此時作用于導(dǎo)體棒上的外力F的大?。?【答案】

(1)3A

(2)4.5C

(2)2N用“四步法”分析電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題解決電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題的一般思路是“先電后力”，具體思路如下：提分秘笈 (2017屆昆山月考)兩根足夠長的光滑平行直導(dǎo)軌MN、PQ與水平面成θ角放置，兩導(dǎo)軌間距為L，M、P兩點間接有阻值為R的電阻．一根質(zhì)量為m、阻值為R的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直．整套裝置處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向上，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，導(dǎo)軌的電阻不計．現(xiàn)讓ab桿由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑．(1)求ab桿下滑的最大速度vm；(2)ab桿由靜止釋放至達(dá)到最大速度的過程中，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為Q，求該過程中ab桿下滑的距離x及通過電阻R的電量q.跟蹤訓(xùn)練41．電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化重難點4電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量問題

3．解決電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量問題的一般步驟(1)在電磁感應(yīng)中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該導(dǎo)體或回路就相當(dāng)于電源．(2)分析清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化．(3)根據(jù)能量守恒列方程求解．

如圖甲所示，有一傾斜放置、電阻不計且足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、EF，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為α＝37°，兩平行導(dǎo)軌相距L＝1m，上端連接一阻值為R＝3.0Ω的電阻．一質(zhì)量為m＝0.4kg、電阻r＝1.0Ω的勻質(zhì)導(dǎo)體棒ab放在導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸．整個裝置放在一磁感應(yīng)強度方向垂直導(dǎo)軌面向上的勻強磁場中，重力加速度g取10m/s2.例5(1)當(dāng)在導(dǎo)體棒中通以方向由a到b、大小為I＝1A的電流時，為使導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上保持靜止，需在導(dǎo)體棒的中點施加一沿導(dǎo)軌平面向上的拉力F，F(xiàn)隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示．試計算當(dāng)t＝2s時，導(dǎo)體棒所處磁場的磁感應(yīng)強度B的大??；(2)6s后撤去拉力F和導(dǎo)體棒中的電流I，導(dǎo)體棒將由靜止開始下滑，當(dāng)電阻R兩端的電壓剛好穩(wěn)定時，測得此時導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌下滑了x＝2m，試計算在該過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量Q.【解析】本題主要考查了安培力、電磁感應(yīng)的基本規(guī)律以及能量守恒定律，意在考查考生的分析綜合能力和應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決問題的能力．(1)根據(jù)左手定則判斷出導(dǎo)體棒ab所受的安培力沿導(dǎo)軌平面向上，設(shè)此時磁場的磁感應(yīng)強度大小為B1，則由力的平衡條件可得F＋B1IL＝mgsinα由題圖乙可以得出，當(dāng)t＝2s時，F(xiàn)＝1.4N代入數(shù)據(jù)可得B1＝1.0T.【答案】

(1)1.0T

(2)2.736J電磁感應(yīng)現(xiàn)象中電能的求解方法1．若回路中電流恒定，可以利用電路結(jié)構(gòu)及W＝UIt或Q＝I2Rt直接進(jìn)行計算．2．若電流變化，則①利用安培力做的功求解：電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功；②利用能量守恒求解：若只有電能與機械能的轉(zhuǎn)化，則機械能的減少量等于產(chǎn)生的電能．提分秘笈 (2015年天津卷)如右圖所示，“凸”字形硬質(zhì)金屬線框質(zhì)量為m，相鄰各邊互相垂直，且處于同一豎直平面內(nèi)，ab邊長為l，cd邊長為2l，ab與cd平行，間距為2l.勻強磁場區(qū)域的上下邊界均水平，磁場方向垂直于線框所在平面．開始時，cd邊到磁場上邊界的距離為2l，線框由靜止釋放，從cd邊進(jìn)入磁場直到ef、pq邊進(jìn)入磁場前，線框做勻速運動，在ef、pq邊離開磁場后，ab邊離開磁場之前，線框又做勻速運動．線框完全穿過磁場過程中產(chǎn)生的熱量為Q.線框在下落過程中始終處于原豎直平面內(nèi)，且ab、cd邊保持水平，重力加速度為g.求：跟蹤訓(xùn)練5(1)線框ab邊將離開磁場時做勻速運動的速度大小是cd邊剛進(jìn)入磁場時的幾倍；(2)磁場上下邊界間的距離H.抓易錯點親身體會擊破薄弱環(huán)節(jié)3 (多選)如圖所示，在方向豎直向下、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，沿水平面固定一個V字型金屬框架CAD，已知∠A＝θ，導(dǎo)體棒EF在框架上從A點開始在外力作用下，沿垂直EF方向以速度v勻速向右平移，使導(dǎo)體棒和框架始終構(gòu)成等腰三角形回路．已知框架和導(dǎo)體棒的材料和橫截面積均相同，其單位長度的電阻均為R，框架和導(dǎo)體棒均足夠長，導(dǎo)體棒運動中始終與磁場方向垂直，且與框架接觸良好，關(guān)于回路中的電流I和消耗的電功率P隨時間t的變化關(guān)系，下列四個圖象中可能正確的是(

)例1易錯點1電磁感應(yīng)電路中，切割導(dǎo)體棒長度逐漸增大，誤認(rèn)為感應(yīng)電流逐漸增大

【答案】

AD【錯后感悟】導(dǎo)體棒向右運動，切割磁感線的導(dǎo)體棒長度逐漸增大，誤以為感應(yīng)電流越來越大，造成錯選B項．實際上，導(dǎo)體棒向右運動的過程中，電路中的阻值也將增大，造成錯選的原因是忽視了阻值的變化.如圖所示是磁動力電梯示意圖，即在豎直平面內(nèi)有兩根很長的平行豎直軌道，軌道間有垂直軌道平面交替排列的勻強磁場B1和B2，B1＝B2＝1.0T，B1和B2的方向相反，兩磁場始終豎直向上做勻速運動，電梯轎廂固定在圖示的金屬框abcd內(nèi)，并且與之絕緣．已知電梯載人時的總質(zhì)量為4.95×103kg，所受阻力Ff＝500N，金屬框垂直軌道的邊長ab＝2.0m，兩磁場的寬度均與金屬框的邊長ad相同，金屬框整個回路的電阻R＝8.0×10－4Ω，g取10m/s2.已知電梯正以v1＝10m/s的速度勻速上升，求：例2易錯點2不能準(zhǔn)確地求解雙桿切割磁感線時的電動勢

(1)金屬框中感應(yīng)電流的大小及圖示時刻感應(yīng)電流的方向；(2)磁場向上運動速度v0的大??；(3)該電梯的工作效率．【