高考物理二轮复习专题11电磁感应综合问题学案

高考物理二轮复习专题11电磁感应综合问题学案

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1、专题11电磁感应综合问题构建知识网络:考情分析:楞次定律、法拉第电磁感应定律是电磁学部分的重点,也是高考的重要考点。高考常以选择题的形式考查电磁感应中的图像问题和能量转化问题,以计算题形式考查导体棒、导线框在磁场中的运动、电路知识的相关应用、牛顿运动定律和能量守恒定律在导体运动过程中的应用等。备考时我们需要重点关注,特别是导体棒的运动过程分析和能量转化分析。重点知识梳理:一、感应电流1.产生条件2.方向判断3.“阻碍”的表现二、电动势大小的计算适用过程表达公式备注n匝线圈内的磁通量发生变化E=n(1)当S不变时,E=nS;(2)当B不变时,E=nB导体做切割磁感线的运动E

2、=Blv(1)E=Blv的适用条件:v⊥l,v⊥B;(2)当v与B平行时:E=0导体棒在磁场中以其中一端为圆心转动垂直切割磁感线三、电磁感应问题中安培力、电荷量、热量的计算1.导体切割磁感线运动,导体棒中有感应电流,受安培力作用,根据E=Blv,I=,F=BIl,可得F=B2l2v/R.2.闭合电路中磁通量发生变化产生感应电动势,电荷量的计算方法是根据E=,I=,q=IΔt则q=ΔΦ/R,若线圈匝数为n,则q=nΔΦ/R.3.电磁感应电路中产生的焦耳热,当电路中电流恒定时,可以用焦耳定律计算,当电路中电流发生变化时,则应用功能关系或能量守恒定律计算.四、自感现象与涡流自感

3、电动势与导体中的电流变化率成正比,比例系数称为导体的自感系数L。线圈的自感系数L与线圈的形状、长短、匝数等因数有关系。线圈的横截面积越大,匝数越多,它的自感系数就越大。带有铁芯的线圈其自感系数比没有铁芯的大得多。【名师提醒】典型例题剖析:考点一:楞次定律和法拉第电磁感应定律【典型例题1】(2016·浙江高考)如图所示,a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成,匝数均为10匝,边长la=3lb,图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间均匀增大,不考虑线圈之间的相互影响,则(  )A.两线圈内产生顺时针方向的感应电流B.a、b线圈中感应电动势之比为9∶1C.a、

4、b线圈中感应电流之比为3∶4D.a、b线圈中电功率之比为3∶1【答案】B【变式训练1】(2015·江苏高考)做磁共振(MRI)检查时,对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流.某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响,将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织等效成单匝线圈,线圈的半径r=5.0cm,线圈导线的截面积A=0.80cm2,电阻率ρ=1.5Ω·m.如图所示,匀强磁场方向与线圈平面垂直,若磁感应强度B在0.3s内从1.5T均匀地减为零,求:(计算结果保留一位有效数字)(1)该圈肌肉组织的电阻R;(2)该圈肌肉组织中的感应电动势E;(3)0.3s内该圈肌肉组织中产生

5、的热量Q.【答案】:(1)6×103Ω (2)4×10-2V (3)8×10-8J【解析】:(1)由电阻定律R=ρ,代入数据解得R=6×103Ω(2)感应电动势E=πr2,代入数据解得E=4×10-2V(3)由焦耳定律得Q=Δt,代入数据解得Q=8×10-8J【名师提醒】1.灵活应用楞次定律中“阻碍”的推广含义:(1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”;(2)阻碍相对运动——“来拒去留”;(3)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”;(4)使线圈平面有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”。2.解答电磁感应中电路问题的三个步骤(1)确定电源:利用E=n或E=Blvsinθ

6、求感应电动势的大小,利用右手定则或楞次定律判断感应电流的方向.如果在一个电路中切割磁感线的部分有多个并相互联系,可等效成电源的串、并联.(2)分析电路结构:分析内、外电路,以及外电路的串并联关系,画出等效电路图.(3)利用电路规律求解:应用闭合电路欧姆定律及串并联电路的基本性质等列方程求解.考点二:电磁感应中的图像问题【典型例题2】如图甲所示,足够长的光滑平行导轨MN、PQ倾斜放置,两导轨间距离为L=1.0m,导轨平面与水平面间的夹角为θ=30°,磁感应强度为B=T的匀强磁场垂直于导轨平面向上,导轨的M、P两端连接阻值为R=3.0Ω的电阻,金属棒ab垂直于导轨放置并用细线

7、通过光滑定滑轮与重物M相连,金属棒ab的质量m=0.20kg,电阻r=0.50Ω.如果将金属棒和重物由静止释放,金属棒沿斜面上滑的速度与时间的关系图象如图乙所示,不计导轨电阻,在0.6s内ab上滑1.4m,g=10m/s2.求:(1)重物M的质量;(2)在0.6s内通过电阻R的电荷量.【答案】:(1)0.6kg (2)C(2)在0.6s内ab棒上滑的距离s=1.40m,ab棒与导轨构成的回路内磁通量变化ΔΦ=BLs,由电磁感应定律,产生的平均感应电动势E=,平均感应电流:I=E/(r+R)通过电阻R的电荷量q=IΔt=代入数据

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