《高考物理二輪復習 專題10 電磁感應課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高考物理二輪復習 專題10 電磁感應課件.ppt（37頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1 專題10電磁感應 考點42電磁感應現(xiàn)象楞次定律 考點43法拉第電磁感應定律自感 渦流 考點44電磁感應中的圖像問題 考點45電磁感應與力的綜合應用 2 考點42電磁感應現(xiàn)象楞次定律 1 磁通量 磁感應強度B與垂直磁場方向的面積S的乘積叫做穿過這個面的磁通量 定義式 BS 2 產(chǎn)生感應電流的條件 穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化 即 0 3 3 楞次定律 感應電流的磁場總是要阻礙引起感應電流的磁通量的變化 右手定則 伸開右手讓拇指跟其余四指在同一平面內(nèi) 并跟四指垂直 讓磁感線垂直從手心進入 拇指指向?qū)w運動方向 四指所指的方向就是感應電流的方向 考點42電磁感應現(xiàn)象楞次定律 4 考法1電磁感應探究實驗的考查 磁生電現(xiàn)象是物理學中的劃時代發(fā)現(xiàn) 意義重大 特別是電磁感應探究實驗既考查考生對這個著名事件的了解 又考查考生對實驗的認識以及對電磁感應知識的理解 是高考愛出題的點 1 電磁感應實驗的標志連有電流計的螺線管 注意未通電 它們組成了一個閉合電路 如圖 另一個重要裝置提供變化的磁場 可以是條形磁鐵 也可以是電流能調(diào)節(jié)的通電螺線管 考點42電磁感應現(xiàn)象楞次定律 5 2 考題通常如下考查產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象的條件 條形磁體一極須靠近或遠離接有電流計的螺線管 或者插入大螺線管的通電小螺線管電流發(fā)生變化或是通 斷電瞬間 較復雜的考查是 已知通電螺線管的電流方向與變化情況 判斷電流計指針的偏轉(zhuǎn)情況 這個時候需要仔細判斷原磁通量的方向 磁通量的變化 應用楞次定律判斷阻礙變化的感應電流方向 再判斷電流計指針的偏轉(zhuǎn) 考點42電磁感應現(xiàn)象楞次定律 6 考法2楞次定律的應用 1 對產(chǎn)生感應電流的條件的理解 1 應用楞次定律判斷感應電流方向要遵從以下三個步驟 明確引起感應電流的磁場方向和磁感線分布特點以及磁通量的變化 是增大還是減小 根據(jù)楞次定律確定感應電流的磁場方向 由安培定則根據(jù)感應電流的磁場方向確定感應電流的方向 2 熟悉磁通量發(fā)生變化的常見情況 磁通量的變化 可能是磁場發(fā)生變化引起 磁感應強度大小變化 或者是磁場與線框相對位置變化 空間中的磁場變化了 如圖甲 條形磁體向下運動時 穿過線圈的磁通量先增大后減小 考點42電磁感應現(xiàn)象楞次定律 7 也可能是由閉合電路有效面積變化引起 面積大小變化或者是線框與磁場的夾角變化 如圖乙 線框abcd左右移動或繞O1O2軸轉(zhuǎn)動 都會出現(xiàn)磁通量的變化 注意兩個特別情況 如圖所示 矩形線圈沿a b c在條形磁鐵附近移動 試判斷穿過線圈的磁通量如何變化 考點42電磁感應現(xiàn)象楞次定律 8 穿過上邊線圈的磁通量由方向向上減小到零 再變?yōu)榉较蛳蛳略龃?如圖所示 環(huán)形導線a中有順時針方向的電流 a環(huán)外有兩個同心導線圈b c 與環(huán)形導線a在同一平面內(nèi) 當a中的電流增大時 穿過線圈b c的磁通量各如何變化 在相同時間內(nèi)哪一個變化更大 b c線圈所圍面積內(nèi)的磁感線有向里的也有向外的 但向里的更多 所以總磁通量向里 a中的電流增大時 總磁通量也向里增大 由于穿過b線圈向外的磁感線比穿過c線圈的少 所以穿過b線圈的磁通量更大 變化也更大 注意此種情況下 外圍面積越大 磁通量越小 考點42電磁感應現(xiàn)象楞次定律 9 3 楞次定律可廣義地描述為 感應電流的效果總是反抗 或阻礙 引起感應電流的 原因 常見的有三種 從磁通量變化的角度看 感應電流的磁場總是阻礙原磁通量的變化 即阻礙同方向的減小和反方向的增大 簡記為 增反減同 從相對運動的角度看 感應電流的效果總是阻礙導體間的相對運動 簡記為 來拒去留 從面積變化的角度來看 電磁感應使回路面積有變化趨勢時 面積收縮或擴張總是為了阻礙回路磁通量的變化 簡記為 增縮減擴 楞次定律中的 阻礙 作用 正是能量守恒定律的反映 在克服這種 阻礙 的過程中 其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 考點42電磁感應現(xiàn)象楞次定律 10 考法3右手定則的綜合應用及互感問題 右手定則用來判斷閉合電路部分導體做切割磁感線運動時產(chǎn)生感應電流的方向 高考對于此點的考法 主要有兩類 考點42電磁感應現(xiàn)象楞次定律 11 1 與地磁場等非勻強磁場結(jié)合的生活實際應用問題 1 注意分析清磁場的分布 2 注意將實際問題轉(zhuǎn)化為物理模型 導體切割磁感線的運動 如圖甲中金屬圓盤半徑在做切割磁感線運動 3 當導體切割磁感線運動時 一定會產(chǎn)生感應電動勢 只有導體連接成閉合回路時 才有感應電流 注意 在切割磁感線運動的導體內(nèi)部 電流從電勢低處流向電勢高處 如圖乙所示 在勻強磁場中 MN PQ是兩根平行的金屬導軌 而ab cd為串有電壓表和電流表的兩根金屬棒 它們同時以相同的速度向右運動時 電流表無讀數(shù) 電壓表有讀數(shù) 且Ua Ub 考點42電磁感應現(xiàn)象楞次定律 12 2 互感問題這類問題的一般標志是 存在兩個互不相連并相互靠近的線圈 當一個線圈中的電流變化時 它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應電動勢 考點42電磁感應現(xiàn)象楞次定律 13 返回專題首頁 考點42電磁感應現(xiàn)象楞次定律 14 考點43法拉第電磁感應定律自感 渦流 15 3 自感現(xiàn)象 1 自感現(xiàn)象 由于導體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象 2 自感電動勢 在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應電動勢叫自感電動勢 自感電動勢的大小取決于線圈自感系數(shù)和本身電流變化的快慢 自感電動勢方向總是阻礙電流的變化 4 渦流 電磁阻尼和電磁驅(qū)動 1 在變化的磁場中的導體內(nèi)產(chǎn)生的感應電流 看起來像水中的漩渦 所以把它叫渦流 2 電磁阻尼 當導體在磁場中運動時 感應電流會使導體受到安培力 安培力的方向總是阻礙導體的運動 電磁驅(qū)動 如果磁場相對于導體運動 在導體中會產(chǎn)生感應電流 感應電流使導體受到安培力的作用 安培力使導體運動起來 16 考法4對法拉第電磁感應定律的考查 法拉第電磁感應定律歷來是高考的重點 高考通常會從閉合電路磁通量的變化來考查考生對平均電動勢的掌握情況 還會從導體棒在磁場中做切割磁感線運動來考查考生對瞬時電動勢的掌握情況 求解該類問題時要掌握以下幾點 1 求解感應電動勢常見情況與方法 17 2 應考注意點 1 公式的應用 與B S相關 也可能 當B kt時 2 判斷感應電流大小變化 利用有效切割長度常常更簡捷 特別是線框形狀不規(guī)則或者磁場邊界不規(guī)則時 此法比運用法拉第電磁感應定律更有效 如圖所示 金屬環(huán)以恒定的速度向右進入有界的勻強磁場 從開始進入到完全進入的過程 判斷線圈中的感應電流的方向可用楞次定律 磁通量一直增大 感應電流為逆時針方向 判斷線圈中的感應電流的大小變化情況 可根據(jù)有效切割長度的變化來判斷 進入過程 有效切割長度先增大后減小 所以感應電流先增大后減小 考點43法拉第電磁感應定律自感 渦流 18 3 磁通量最大時 磁通量變化率常常最小 如 t圖像中最高點或最低點 即感應電動勢最小 磁通量最小時 磁通量變化率常常最大 如 t圖像中零點 即感應電動勢最大 如圖所示 在 t圖像中 圖像的斜率等于磁通量的變化率 在t1 t3時刻 最大而為零 t2 t4時刻 為零 而最大 考法5電磁感應與電路問題的綜合 1 解決電磁感應中的電路問題的基本步驟 考點43法拉第電磁感應定律自感 渦流 19 1 源 的分析 用法拉第電磁感應定律算出E的大小 用楞次定律或右手定則確定感應電動勢的方向 感應電流方向是電源內(nèi)部電流的方向 從而確定電源正負極 明確內(nèi)阻r 2 路 的分析 根據(jù) 等效電源 和電路中其他各元件的連接方式畫出等效電路 3 根據(jù)E BLv或 結(jié)合閉合電路歐姆定律 串并聯(lián)電路知識 電功率 焦耳定律等相關關系式聯(lián)立求解 2 電磁感應電路的等效問題解決電磁感應電路問題的關鍵就是把電磁感應的問題等效轉(zhuǎn)換成恒定直流電路 把產(chǎn)生感應電動勢的那部分導體等效為內(nèi)電路 考點43法拉第電磁感應定律自感 渦流 20 感應電動勢的大小相當于電源電動勢 其余部分相當于外電路 并畫出等效電路圖 在圖中 粗細均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強磁場中 磁場方向垂直于線框平面 其邊界與正方形線框的邊平行 現(xiàn)使線框以速度v向右移出磁場 則在移出過程中線框ab邊相當于電源 其電阻等效為內(nèi)電阻 其余三邊的電阻相當于外電阻 等效電路如圖所示 3 感應電流與電荷量在電磁感應現(xiàn)象中 只要穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化 閉合回路中就會產(chǎn)生感應電流 設在時間 t內(nèi)通過導線截面的電荷量為q 則根據(jù)電流定義式及法拉第電磁感應定律 得q I t 考點43法拉第電磁感應定律自感 渦流 21 式中I為平均值 因而E也為平均值 即閉合回路產(chǎn)生感應電流時 通過導線橫截面的電荷量 n為線圈的匝數(shù) 為磁通量的變化量 R為閉合回路的總電阻 考法6自感的兩個基本問題 在處理通電 斷電瞬間燈泡亮度變化的問題時 不能一味套用結(jié)論 要具體問題具體分析 關鍵要搞清楚電路的連接情況 考點43法拉第電磁感應定律自感 渦流 22 返回專題首頁 考點43法拉第電磁感應定律自感 渦流 23 考點44電磁感應中的圖像問題 1 圖像種類 電磁感應中常涉及磁感應強度 磁通量 感應電動勢 和感應電流I隨時間t的變化圖像 即 t圖像 t圖像 t圖像和I t圖像 對于切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢和感應電流的情況 還常涉及感應電動勢 和感應電流I隨線圈位移x變化的圖像 即 x圖像和I x圖像 2 三條規(guī)律 楞次定律 右手定則 法拉第電磁感應定律 3 常利用的五個公式磁通量 BS 平均電動勢 平動切割電動勢E BLv 轉(zhuǎn)動切割電動勢 閉合電路歐姆定律 24 電磁感應中經(jīng)常涉及圖像問題 借助圖像考查電磁感應的規(guī)律 一直是高考的熱點 這些圖像問題大體上是由給定的電磁感應過程選出或畫出正確的圖像 考法7電流 或磁場 變化與感應電流的變化關系 依據(jù)楞次定律和法拉第電磁感應定律 變化的電流或磁場 如B t圖像 和感應電流 如i感 t圖像 可以互相推知 高考中常見的是已知感應電流 或磁場 的情況 或是電磁感應現(xiàn)象中發(fā)生的力學現(xiàn)象 推知變化的電流或磁場的情況 本考法的應對方法如下 考點44電磁感應中的圖像問題 25 解題基本依據(jù)是楞次定律和法拉第電磁感應定律 楞次定律用來判斷變化的趨勢和方向的關系 即感應電流產(chǎn)生的磁場的方向總是阻礙原磁場的變化 同方向的減小 或反方向的增大 法拉第電磁感應定律 說明了感應電流i感 電動勢E 與變化的電流或磁場的量的關系 變化的磁場或電流 B t或i t 圖像上的曲線斜率的變化就是感應電流i感的值的變化情況 考點44電磁感應中的圖像問題 26 應考解題時注意 1 應用楞次定律或右手定則判斷電流方向 2 注意R隨導體的變化 考法8線框進入磁場中的圖像問題 線框垂直進入勻強磁場 發(fā)生電磁感應現(xiàn)象 產(chǎn)生感應電流 受到安培力 與之相應會引起一系列受力和運動的變化 這個變化又與線框進入磁場的初始條件有關 問題綜合復雜 是高考重點考查的考法 其基本模型如下 1 線框進入磁場問題的一般模型 考點44電磁感應中的圖像問題 27 考點44電磁感應中的圖像問題 28 2 線框進入磁場問題的注意點與拓展 1 一般來說 線框中電流 大小與導體運動速度成正比 與此相同性質(zhì)的物理量還有感應電動勢 Blv 安培力F 等 但要注意 線框穿出磁場時 電流方向的突變 2 以上模型 矩形線框可能變形為不規(guī)則的線框 要注意應用 等效 原則 將它轉(zhuǎn)化為矩形線框 3 第一個模型中 線框完全進入磁場時 電流為零 這段時間與線框?qū)挾萪和磁場寬度l有關 d l時 不會出現(xiàn)電流為零的情況 電流方向會突變 d l時 會出現(xiàn)線框橫跨磁場的情況 電流會為零 這種變形是高考中?？嫉?考點44電磁感應中的圖像問題 29 3 解題時注意 1 注意正方向的規(guī)定 例如i t圖像上縱軸的正負表示電流i的方向 所以 應用楞次定律判斷出某個時段原電流或感應電流的方向時 先要根據(jù)規(guī)定的正方向 確定它在坐標上的正負 2 在曲線的變化率上 原磁場或電流與感應電流在圖像上呈 相反 的關系 原電流最大 變化率最小時 感應電流最小 但是請注意 感應電流i感及其相應的磁場 電動勢的變化關系是相似的 3 高考題通常不會直接給出感應電流或變化的電流的情況 通常是已知兩個電流或磁場與電流間發(fā)生吸引或排斥等電磁感應現(xiàn)象 這時可依據(jù)已知的電磁感應現(xiàn)象 應用楞次定律判定原電流或磁場的變化情況 考點44電磁感應中的圖像問題 30 返回專題首頁 考點44電磁感應中的圖像問題 31 考點45電磁感應與力的綜合應用 考法10電磁感應與動力學問題的綜合 導體棒在磁場中運動切割磁感線產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象 構(gòu)成電磁感應中的綜合問題 這一問題是歷年高考的一個熱點 它將力和運動 功和能量綜合到一起 能很好地考查學生的綜合分析能力和邏輯思維能力 1 電磁感應綜合問題兩種基本模型 1 單桿模型 光滑平行導軌 32 注 在以上模型中 受到的外力F可以是拉力或重力等或者是它們的合力與分力 例如導軌形成斜面 重力的分力將成為合外力 另有一種接有電源的模型 單桿運動時產(chǎn)生反電動勢 高考不做要求 考點45電磁感應與力的綜合應用 33 2 雙桿模型 光滑平行導軌 注 依據(jù)以上模型 可能拓展為不等距導軌或者不光滑導軌 分析方法類似 考點45電磁感應與力的綜合應用 34 2 線框模型 以初速度v0 在恒定合外力F作用下進入磁場 閉合線框在勻強磁場中運動 本質(zhì)上還是單導體桿 當單邊切割磁感線時 問題 故分析處理的方法基本和導體桿類似 當閉合線框完全進入勻強磁場中運動時 因為穿過線框的磁通量不變 故回路沒有感應電流 線框不受安培力 當線框剛進入磁場時 受到安培力阻礙 若F安 則線框勻速進入 若 F安 F合 a v 直至F合 0 vm最大 考點45電磁感應與力的綜合應用 35 若線框未完全進入磁場 v達到最大 則F F安 可得vm 若線框在完全進入磁場時 v還未達到最大 則此時 滿足W W安 W安轉(zhuǎn)化為內(nèi)能Q 線框剛進入磁場時 若F安 F 讀者自行分析 2 解電磁感應與動力學綜合問題的一般思路 先 電 后 力 1 電路分析 等效電路圖 導體棒相當于電源 電路方程 2 受力分析 受力分析圖 安培力大小 方向 動力學方程 F安 BIL F合 ma 牛頓第二定律 其中 注意這個公式是連接電學與力學問題的關鍵 考點45電磁感應與力的綜合應用 36 3 過程分析的基本思路是 4 依據(jù)臨界狀態(tài)特點 列方程求解 考法11電磁感應與功能問題的綜合 1 電磁感應中的能量轉(zhuǎn)化電磁感應過程的實質(zhì)是不同形式的能量之間轉(zhuǎn)化的過程 而能量的轉(zhuǎn)化是通過安培力做功的形式實現(xiàn)的 安培力做功 則電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 外力克服安培力做功 則其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 能量轉(zhuǎn)化過程表示如下 考點45電磁感應與力的綜合應用 37 2 能量的求解電磁感應發(fā)生過程中 涉及能量包括外部能量 運動導體的動能 焦耳熱 外力做功和安培力做功實現(xiàn)這些能量的轉(zhuǎn)化 它們關系如下 焦耳定律 Q I2Rt 功能關系 Q W克安 功能關系 3 解決此類問題的步驟 1 用法拉第電磁感應定律和楞次定律 右手定則 確定感應電動勢的大小和方向 2 畫出等效電路圖 寫出回路中電阻消耗的電功率的表達式 3 分析導體機械能的變化 根據(jù)能量守恒定律得到機械功率的改變與回路中電功率的改變所滿足的方程 聯(lián)立求解 考點45電磁感應與力的綜合應用