高三物理第二輪復(fù)習(xí)

專題四電路與電磁感應(yīng)第一講電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用一、“三定則、一定律”的應(yīng)用——定性判斷問題安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律基本現(xiàn)象應(yīng)用的定則或定律電流產(chǎn)生磁場_________磁場對電流作用力_________電磁感應(yīng)部分導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動_________閉合電路磁通量變化_________安培定則左手定則右手定則楞次定律高考要求：兩手都要“硬”左右手不分，經(jīng)常出錯通關(guān)秘籍：多練安培定則（右手螺旋）左手定則（安培力方向）法國學(xué)者安培英國物理學(xué)家弗萊明發(fā)明二極管、真空管右手定則（感應(yīng)電流方向）二、感應(yīng)電動勢的計算——定量計算問題1.法拉第電磁感應(yīng)定律:E=_____,用于計算____________________。(1)若B變而S不變,則E=_____（感生）(2)若S變而B不變,則E=______（動生）2.導(dǎo)體垂直切割磁感線:E=____,計算_____________感應(yīng)電動勢的平均值BLv感應(yīng)電動勢瞬時值記準(zhǔn)公式，熟練應(yīng)用

“兩條主線”求解電磁感應(yīng)綜合問題1.動力學(xué)方法——感應(yīng)電動勢E=BLv，感應(yīng)電流I=，安培力F=BIL=，牛頓定律F合=ma→速度v變化2.能量轉(zhuǎn)化與守恒克服安培力做功→其他能轉(zhuǎn)化為電能“兩條腿走路”“三電”加“一力”一條腿長一條腿短，容易跑偏習(xí)慣于動力學(xué)分析，忽視能量分析，是不少同學(xué)的共同問題——多練熱點考向1電磁感應(yīng)圖像問題

2011山東，2013山東；2012全國新Ⅰ；

2013新全國Ⅰ、Ⅱ，大綱卷；2014·新全國卷Ⅰ

熱點考向2電磁感應(yīng)電路和動力學(xué)問題

2011山東，2012山東，2013山東，2014山東

2011全國（計算題）；2014新全國Ⅱ（壓軸題）熱點考向3電磁感應(yīng)中的能量問題

2011山東，2012山東；2014新課標(biāo)Ⅱ壓軸題；

心中有考題，備考有方向1.(2011·山東卷）如圖所示，兩固定的豎直光滑金屬導(dǎo)軌足夠長且電阻不計．兩質(zhì)量、長度均相同的導(dǎo)體棒c、d，置于邊界水平的勻強(qiáng)磁場上方同一高度h處．磁場寬為3h，方向與導(dǎo)軌平面垂直．先由靜止釋放c，c剛進(jìn)入磁場即勻速運(yùn)動，此時再由靜止釋放d，兩導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終保持良好接觸．用ac表示c的加速度，Ekd表示d的動能，xc、xd分別表示c、d相對釋放點的位移．圖中正確的是(

BD

)考向1圖像問題受力分析和能量分析→加速度圖象、動能圖象難度較大2.(2012·新課標(biāo)全國卷20)如圖，一載流長直導(dǎo)線和一矩形導(dǎo)線框固定在同一平面內(nèi)，線框在長直導(dǎo)線右側(cè)，且其長邊與長直導(dǎo)線平行．已知在t＝0到t＝t1的時間間隔內(nèi)，直導(dǎo)線中電流i發(fā)生某種變化，而線框中的感應(yīng)電流總是沿順時針方向；線框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右．設(shè)電流i正方向與圖中箭頭所示方向相同，則i隨時間t變化的圖線可能是(

A

)楞次定律→i-t圖象難度適中3.(2013·新課標(biāo)全國卷Ⅱ)如圖,在光滑水平桌面上有一邊長為L、電阻為R的正方形導(dǎo)線框;在導(dǎo)線框右側(cè)有一寬度為d(d>L)的條形勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場的邊界與導(dǎo)線框的一邊平行,磁場方向豎直向下。導(dǎo)線框以某一初速度向右運(yùn)動。t=0時導(dǎo)線框的右邊恰與磁場的左邊界重合,隨后導(dǎo)線框進(jìn)入并通過磁場區(qū)域。下列v-t圖像中,可能正確描述上述過程的是(

)D受力分析和運(yùn)動分析→v-t圖象難度較小4.(2013·山東)將一段導(dǎo)線繞成圖甲所示的閉合電路，并固定在水平面（紙面）內(nèi)，回路的ab邊置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場Ⅰ中。回路的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場Ⅱ，以向里為磁場Ⅱ的正方向，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的圖像如圖乙所示。用F表示ab邊受到的安培力，以水平向右為F的正方向，能正確反映F隨時間t變化的圖像是B電磁感應(yīng)圖象綜合分析，動力學(xué)分析

(

B

)由B-t圖象分析i方向→F-t圖象綜合性較強(qiáng)，難度較大5.(2014·新課標(biāo)全國Ⅰ]如圖(a)所示，線圈ab、cd繞在同一軟鐵芯上．在ab線圈中通以變化的電流，用示波器測得線圈cd間電壓如圖(b)所示．已知線圈內(nèi)部的磁場與流經(jīng)線圈的電流成正比，則下列描述線圈ab中電流隨時間變化關(guān)系的圖中，可能正確的是(

C

)

圖(a)圖(b)

A

BC

D給出U-t圖象，分析i-t圖象難度適中1.(2012·新課標(biāo)全國卷19)如圖,均勻磁場中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框,半圓直徑與磁場邊緣重合;磁場方向垂直于半圓面(紙面)向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0。使該線框從靜止開始繞過圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動半周,在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流。現(xiàn)使線框保持圖中所示位置,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間線性變化。為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動半周過程中同樣大小的電流,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化率的大小應(yīng)為(

C

)A.

B.

C.

D.兩種電動勢的計算轉(zhuǎn)動切割、磁場變化難度適中

考向2

電路和動力學(xué)問題2.(2012·山東)如圖所示，相距L的兩條足夠長光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面夾角為θ，上端接電阻R，勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.將質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒由靜止釋放，當(dāng)速度達(dá)到v時開始勻速運(yùn)動，此時對導(dǎo)體棒施加一平行于導(dǎo)軌向下的拉力，并保持拉力的功率恒為P，導(dǎo)體棒最終以2v的速度勻速運(yùn)動．導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，不計導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻，重力加速度為g.則(AC

)A．P＝2mgvsinθB．P＝3mgvsinθC．當(dāng)導(dǎo)體棒速度達(dá)到時加速度大小為sinθD．在速度達(dá)到2v以后勻速運(yùn)動的過程中，R上產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力所做的功動力學(xué)分析，能量分析。功率計算式P=Fv難度較大3.(多選)(2013·四川高考)如圖所示,邊長為L、不可形變的正方形導(dǎo)線框內(nèi)有半徑為r的圓形磁場區(qū)域,其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化關(guān)系為B=kt(常量k>0)。回路中滑動變阻器R的最大阻值為R0,滑動片P位于滑動變阻器中央,定值電阻R1=R0、R2=。閉合開關(guān)S,電壓表的示數(shù)為U,不考慮虛線MN右側(cè)導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢,則(AC)A.R2兩端的電壓為B.電容器的a極板帶正電C.滑動變阻器R的熱功率為電阻R2的5倍D.正方形導(dǎo)線框中的感應(yīng)電動勢為kL2變式題：課時作業(yè)156頁13題楞次定律，電路分析與計算（串并聯(lián)），感應(yīng)電動勢計算難度較大4.(2014·山東)如圖所示，一端接有定值電阻的平行金屬軌道固定在水平面內(nèi)，通有恒定電流的長直絕緣導(dǎo)線垂直并緊靠軌道固定，導(dǎo)體棒與軌道垂直且接觸良好，在向右勻速通過M、N兩區(qū)的過程中，導(dǎo)體棒所受安培力分別用FM、FN表示．不計軌道電阻．以下敘述正確的是A．FM向右B．FN向左C．FM逐漸增大D．FN逐漸減小(

BCD

)安培定則，左手定則，安培力大小變化難度較小但易錯5.(2011全國）(15分)如圖，兩根足夠長的金屬導(dǎo)軌ab、cd豎直放置，導(dǎo)軌間距離為L，電阻不計。在導(dǎo)軌上端并接兩個額定功率均為P、電阻均為R的小燈泡。整個系統(tǒng)置于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與導(dǎo)軌所在平面垂直。現(xiàn)將一質(zhì)量為m、電阻可以忽略的金屬棒MN從圖示位置由靜止開始釋放。金屬棒下落過程中保持水平，且與導(dǎo)軌接觸良好。已知某時刻后兩燈泡保持正常發(fā)光。重力加速度為g。求：

(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小：

(2)燈泡正常發(fā)光時導(dǎo)體棒的運(yùn)動速率。

電路和動力學(xué)分析綜合題，難度較大1.(2012·山東)如圖所示，相距L的兩條足夠長光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面夾角為θ，上端接電阻R，勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.將質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒由靜止釋放，當(dāng)速度達(dá)到v時開始勻速運(yùn)動，此時對導(dǎo)體棒施加一平行于導(dǎo)軌向下的拉力，并保持拉力的功率恒為P，導(dǎo)體棒最終以2v的速度勻速運(yùn)動．導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，不計導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻，重力加速度為g.則(AC

)A．P＝2mgvsinθB．P＝3mgvsinθC．當(dāng)導(dǎo)體棒速度達(dá)到時加速度大小為sinθD．在速度達(dá)到2v以后勻速運(yùn)動的過程中，R上產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力所做的功

考向3

能量問題2.(2014·新課標(biāo)全國Ⅱ)半徑分別為r和2r的同心圓形導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，一長為r、質(zhì)量為m且質(zhì)量分布均勻的直導(dǎo)體棒AB置于圓導(dǎo)軌上面，BA的延長線通過圓導(dǎo)軌中心O，裝置的俯視圖如圖所示．整個裝置位于一勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，方向豎直向下．在內(nèi)圓導(dǎo)軌的C點和外圓導(dǎo)軌的D點之間接有一阻值為R的電阻(圖中未畫出)．直導(dǎo)體棒在水平外力作用下以角速度ω繞O逆時針勻速轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸．設(shè)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為μ，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻均可忽略．重力加速度大小g.求(1)通過電阻R的感應(yīng)電流的方向和大小(2)外力的功率．動力學(xué)分析，能量分析。功率計算壓軸題，難度非常大溫馨建議----舍棄熱點考向1電磁感應(yīng)圖像問題【典例1】(2014·東營二模)如圖所示,虛線上方空間存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場。正方形導(dǎo)線框繞垂直紙面的軸O在紙面內(nèi)逆時針勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動周期為T。從線框處于圖示位置時開始計時,以逆時針方向為感應(yīng)電流i的正方向。對產(chǎn)生的感應(yīng)電流i隨時間t變化規(guī)律的描述,最接近實際情況的是(

)

Di變大，逆時針?biāo)伎迹寒?dāng)線框轉(zhuǎn)到如圖所示位置時,切割磁感線的等效長度是哪一段？怎樣變化？感應(yīng)電流方向？等效切割磁感線的線段為Od，變長，i變大，逆時針【拓展延伸】若將正方形線框變?yōu)樗姆种粓A,

則四個選項中可能正確的是?BOb進(jìn)入時，i大小不變，逆時針【總結(jié)提升】1.解答電磁感應(yīng)問題，“三個關(guān)注”

(1)關(guān)注初始時刻,是否為零？正方向還是負(fù)方向？(2)關(guān)注變化過程,分為幾個階段？變大還是變小？

是否和圖像對應(yīng)？(3)關(guān)注大小、方向的變化趨勢,看圖線斜率的大小、

圖線的曲、直是否和物理過程對應(yīng)。2.解答電磁感應(yīng)問題的一般步驟:(1)明確圖像的種類,即是B-t圖還是Φ-t圖,或者E-t圖、I-t圖等。(2)分析電磁感應(yīng)的具體過程。(3)用右手定則或楞次定律確定方向?qū)?yīng)關(guān)系。(4)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動定律等規(guī)律寫出函數(shù)關(guān)系式。(5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式,進(jìn)行數(shù)學(xué)分析,如分析斜率的變化、截距等。(6)畫圖像或判斷圖像。【變式訓(xùn)練】(2014·新課標(biāo)全國卷Ⅰ)如圖,在水平面(紙面)內(nèi)有三根相同的均勻金屬棒ab、ac和MN,其中ab、ac在a點接觸,構(gòu)成“V”字型導(dǎo)軌。空間存在垂直于紙面的均勻磁場。用力使MN向右勻速運(yùn)動,從圖示位置開始計時,運(yùn)動中MN始終與∠bac的平分線垂直且和導(dǎo)軌保持良好接觸。下列關(guān)于回路中電流i與時間t的關(guān)系圖線,可能正確的是(

)有效長度均勻變大→E均勻變大，電阻均勻變大→I恒定A熱點考向2電磁感應(yīng)電路和動力學(xué)問題

【典例2】(18分)(2014·珠海一模)如圖所示,豎直平面內(nèi)有一寬L=1m、足夠長的光滑矩形金屬導(dǎo)軌,電阻不計。在導(dǎo)軌的上、下邊分別接有電阻R1=3Ω和R2=6Ω。在MN上方及CD下方有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場Ⅰ和Ⅱ,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B=1T。質(zhì)量m=0.2kg、電阻r=1Ω的導(dǎo)體棒ab,在金屬導(dǎo)軌上從MN上方某處由靜止下落,下落過程中導(dǎo)體棒始終保持水平,與金屬導(dǎo)軌接觸良好。當(dāng)導(dǎo)體棒ab下落到快要接近MN時的速度大小為v1=3m/s。不計空氣阻力,g取10m/s2。(1)求ab快要接近MN時的加速度大小。(2)ab進(jìn)入磁場Ⅱ后,棒中電流大小始終不變,求磁場Ⅰ和Ⅱ間的距離h。熱點考向1電磁感應(yīng)圖像問題R1R2并聯(lián)是外電路，棒是電源。切割→E→I→安培力→牛頓定律→a【解題探究】畫出等效電路圖。

【解】(1)電動勢E=BLv1(1分)外電阻R=(2分)棒中電流I=(1分)牛頓定律:mg-BIL=ma1(3分)得:a1=5m/s2

(2分)(2)進(jìn)入Ⅱ后,棒勻速mg=BI′L

(3分)I′=(1分)E′=BLv′(1分)得:v′=6m/s(1分)棒從MN到CD勻加速,v′2-=2gh

(2分)得:h=1.35m(1分)向規(guī)范解答要分?jǐn)?shù)！“三電”加“一力”【拓展延伸，一題多問】典例2中：(1)當(dāng)導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場Ⅱ且電流不變時,棒ab哪端電勢高？電勢差為多大？提示:考“右手定則”和“路端電壓”b端電勢高；U=BLv′-I′r=4V(2)若導(dǎo)體棒從釋放到MN的過程中，通過R1的電荷量為0.16C，能否求出釋放處到MN的高度差？提示:考“電荷量q”的計算方法。通過R10.16C，則通過R20.08C，通過棒ab0.24C，下落距離x=0.72m當(dāng)心！易錯【拓展延伸，一題多問】典例2中：(3)求出釋放處到MN的高度差后，能否求出該過程中

R1產(chǎn)生的熱量？注意:

“R1產(chǎn)生的熱量”(4)若導(dǎo)體棒從釋放到MN的過程中，運(yùn)動時間為0.4s，能否求出感應(yīng)電動勢的有效值？提示:“有效值”的意義。當(dāng)心！易錯稍后討論，交流！【總結(jié)提升】1.電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題應(yīng)抓住的“兩個對象”:2.電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題的解題策略:此類問題中力現(xiàn)象和電磁現(xiàn)象相互聯(lián)系、相互制約,解決問題前首先要建立“動→電→動”的思維順序,可概括為:(1)找準(zhǔn)主動運(yùn)動者,用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求解感應(yīng)電動勢的大小和方向。(2)根據(jù)等效電路圖,求解回路中電流的大小及方向。(3)分析安培力對導(dǎo)體棒運(yùn)動速度、加速度的影響,從而推理得出對電路中的電流有什么影響,最后定性分析導(dǎo)體棒的最終運(yùn)動情況。(4)列牛頓第二定律或平衡方程求解。“三電”加“一力”形成物理模型熱點考向3電磁感應(yīng)中的能量問題

【典例3】(2014·信陽一模)如圖所示,質(zhì)量為m的金屬線框A豎直靜置于光滑水平桌面上,通過細(xì)繩跨過定滑輪與質(zhì)量為m的物體B相連,圖中虛線內(nèi)為一水平勻強(qiáng)磁場,d表示A與磁場左邊界的距離,不計滑輪摩擦及空氣阻力,設(shè)B下降h(h>d)高度時的速度為v,線框A始終保持豎直。則(

)A.v2=ghB.v2=2ghC.A產(chǎn)生的熱量Q=mgh-mv2D.A產(chǎn)生的熱量Q=mgh-mv2AB項關(guān)系式不確定，錯;對系統(tǒng)，能量守恒，mgh=2×mv2+Q,C正確。對系統(tǒng)分析——易錯！C【總結(jié)提升】電磁感應(yīng)中的能量問題，解題策略1、明確“什么力做功”，什么形式的能量轉(zhuǎn)化為電能注意：是哪個物體的機(jī)械能（動能或重力勢能）→電能，還是系統(tǒng)的機(jī)械能→電能2、明確電路結(jié)構(gòu)，分清是“哪個元件”產(chǎn)生的電熱。如：……求R1產(chǎn)生的電熱；求回路中產(chǎn)生的電熱？求回路中產(chǎn)生的總熱量（可能包括摩擦產(chǎn)生的熱量）看不清題目條件，“閉著眼睛作答”這是“會而丟分”的主要原因！【拓展延伸，一題多問】典例2中：(3)求出釋放處到MN的高度差后，能否求出該過程中

R1產(chǎn)生的熱量？注意:

“R1產(chǎn)生的熱量”(4)若導(dǎo)體棒從釋放到MN的過程中，運(yùn)動時間為0.4s，能否求出感應(yīng)電動勢的有效值？提示:“有效值”的意義。當(dāng)心！易錯R1上0.24JR2上0.18Jr上0.12J按總熱量0.54J計算E有=2V1.(2013·海南高考)如圖,在水平光滑桌面上,兩相同的矩形剛性小線圈分別疊放在固定的絕緣矩形金屬框的左右兩邊上,且每個小線圈都各有一半面積在金屬框內(nèi)。在金屬框接通逆時針方向電流的瞬間(

)A.兩小線圈會有相互靠攏的趨勢B.兩小線圈會有相互遠(yuǎn)離的趨勢C.兩小線圈中感應(yīng)電流都沿順時針方向D.左邊小線圈中感應(yīng)電流沿順時針方向,右邊小線圈中感應(yīng)電流沿逆時針方向BC好題！“三定則、一定律”——安培定則、左手定則、楞次定律。有一定難度！2.(2014·汕頭一模)如圖,圓環(huán)形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一豎直螺線管b,二者軸線重合,螺線管與電源和滑動變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動變阻器的滑片P向下滑動,下列表述正確的是(

)A.線圈a中將產(chǎn)生俯視順時針方向的感應(yīng)電流B.穿過線圈a的磁通量變小C.線圈a有擴(kuò)張的趨勢D.線圈a對水平桌面的壓力FN將增大D“三定則、一定律”——安培定則、楞次定律3.(2014·內(nèi)江二模改編)圖甲,足夠長的平行光滑導(dǎo)軌ab、cd傾斜放置,導(dǎo)軌間距L=0.5m,導(dǎo)軌平面與水平面夾角θ=30°,a、c之間接R1=6Ω的電阻,b、d之間接R2=6Ω