物理届高考骄子之路一轮复习打包老师热点专题

2018高三一轮总复习物理提高效率

·创造未来·铸就辉煌热点专题12电磁感应现象中的电路、图象、动力学及能量问题第十一章电磁感应必考部分电磁学/8-12章栏目导航1234抓知识点抓重难点课时跟踪检测抓易错点5课时跟踪检测抓知识点用心研读领悟细微深处1一、电磁感应现象中的电路问题1．内电路和外电路切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于电源的

，其余部分是

．2．电源电动势和路端电压(1)电动势：E＝

或E＝

.(2)路端电压：U＝IR＝

.内阻外电路BlvE－Ir二、电磁感应现象中的图象问题图象类型(1)磁感应强度B、磁通量Φ、感应电动势E和感应电流I随

变化的图象，即B­t图象、Φ­t图象、E­t图象和I­t图象．(2)对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常涉及感应电动势E和感应电流I随

变化的图象，即E­x图象和I­x图象问题类型(1)由给定的

过程判断或画出正确的图象(2)由给定的有关图象分析

过程，求解相应的物理量(3)利用给出的图象判断或画出新的图象应用知识左手定则、安培定则、右手定则、

、

、欧姆定律、牛顿定律、函数图象等时间t位移x电磁感应电磁感应楞次定律法拉第电磁感应定律三、电磁感应现象中的能量问题1．能量的转化感应电流在磁场中受安培力，外力克服安培力

，将其他形式的能转化为

，电流做功再将电能转化为

．2．实质电磁感应现象的能量转化，实质是其他形式的能和

之间的转化．3.电磁感应现象中能量的三种计算方法(1)利用克服安培力求解：电磁感应中产生的电能等于克服

所做的功．(2)利用能量守恒求解：机械能的减少量等于产生的

．(3)利用电路特征来求解：通过电路中所产生的电热来计算．做功电能内能电能安培力电能抓重难点动手演练掌握提分技巧21．电磁感应中电路知识的关系图重难点1电磁感应现象中的电路问题

2．解决电磁感应中的电路问题三部曲 (2015年广东卷)如图(a)所示，平行长直金属导轨水平放置，间距L＝0.4m．导轨右端接有阻值R＝1Ω的电阻．导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好，导体棒及导轨电阻均不计，导轨间正方形区域abcd内有方向竖直向下的匀强磁场，bd连线与导轨垂直，长度也为L.从0时刻开始，磁感应强度B的大小随时间t变化，规律如图(b)所示；同一时刻，棒从导轨左端开始向右匀速运动，1s后刚好进入磁场，若使棒在导轨上始终以速度v＝1m/s做直线运动，求：例1(1)棒进入磁场前，回路中的电动势E；(2)棒在运动过程中受到的最大安培力F，以及棒通过三角形abd区域时电流i与时间t的关系式．【答案】

(1)0.04V

(2)0.04N

i＝(t－1)A(1s≤t≤1.2s)“三步走”分析电路为主的电磁感应问题提分秘笈 (2015年福建卷)如图，由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场中．一接入电路电阻为R的导体棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动，滑动过程PQ始终与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦．在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中(

)A．PQ中电流先增大后减小B．PQ两端电压先减小后增大C．PQ上拉力的功率先减小后增大D．线框消耗的电功率先减小后增大跟踪训练1答案：C电磁感应中常见的图象问题重难点2电磁感应中的图象问题

类型一据电磁感应过程选择图象问题类型由给定的电磁感应过程选出正确的图象解题关键根据题意分析相关物理量的函数关系、分析物理过程中的转折点、明确“＋、－”号的含义，结合数学知识做正确的判断 (2016届长春外国语学校月考)一个圆形闭合线圈固定在垂直纸面的匀强磁场中，线圈平面与磁场方面垂直，如图甲所示．设垂直于纸面向内的磁感应强度方向为正，垂直于纸面向外的磁感应强度方向为负．线圈中顺时针方向的感应电流为正，逆时针方向的感应电流为负．已知圆形线圈中感应电流I随时间变化的图象如图乙所示，则线圈所在处的磁场的磁感应强度随时间变化的图象可能是图中的(

)例2【解析】根据题设，垂直纸面向里的磁感应强度方向为正，线圈中顺时针方向的感应电流为正，则由图乙可知，线圈中在前0.5s内产生了逆时针方向的感应电流，由楞次定律可得：当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当磁通量减小时，感应磁场方向与原磁场方向相同．在前0.5s内，若磁场方向垂直纸面向里(正方向)时，必须是磁场增强的；若磁场方向垂直纸面向外(负方向)时，必须是磁场减弱的．而在0.5～1.5s，由感应电流方向，结合楞次定律可得：若磁场方向垂直纸面向里(正方向)时，必须是磁场减弱的；若磁场方向垂直纸面向外(负方向)时，必须是磁场增加的．故A、B错误，C正确；同理，D错误．【答案】

C

如下图甲所示，光滑导轨水平放置在斜向下且与水平方向夹角为60°的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示(规定斜向下为B的正方向)，导体棒ab垂直导轨放置且与导轨接触良好，除电阻R的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab在水平外力作用下始终处于静止状态．规定a→b的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力的正方向，则在0～t1时间内，能正确反映流过导体棒ab的电流I和导体棒ab所受水平外力F随时间t变化的图象是(

)跟踪训练2解析：由楞次定律可判定回路中的电流方向始终为b→a，由法拉第电磁感应定律可判定回路中的电流大小恒定，故A、B两项错误；由F安＝BIL可得F安随B的变化而变化，在0～t0时间内，F安方向水平向右，故外力F与F安等值反向，方向水平向左为负值；在t0～t1时间内，F安方向改变，故外力F方向也改变为正值，综上所述，D项正确．答案：D类型二图象的描绘问题类型由题目给出的电磁感应现象画出所求物理量的图象解题关键由题目给出的电磁感应过程结合所学物理规律求出所求物理量的函数关系式，然后在坐标系中做出相对应的图象 (2014年安徽卷)如下图1所示，匀强磁场的磁感应强度B为0.5T，其方向垂直于倾角θ为30°的斜面向上．绝缘斜面上固定有“∧”形状的光滑金属导轨MPN(电阻忽略不计)，MP和NP长度均为2.5m，MN连线水平，长为3m．以MN中点O为原点，OP为x轴建立一维坐标系Ox.一根粗细均匀的金属杆CD，长度d为3m、质量m为1kg、电阻R为0.3Ω，在拉力F的作用下，从MN处以恒定速度v＝1m/s在导轨上沿x轴正向运动(金属杆与导轨接触良好)．g取10m/s2.例3(1)求金属杆CD运动过程中产生的感应电动势E及运动到x＝0.8m处电势差UCD；(2)推导金属杆CD从MN处运动到P点过程中拉力F与位置坐标x的关系式，并在上图2中画出F­x关系图象；(3)求金属杆CD从MN处运动到P点的全过程产生的焦耳热．

如图所示，一宽为l＝40cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里．一个边长为a＝20cm的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度v＝20cm/s通过该磁场区域，在运动过程中，线框有一条边始终与磁场区域的边界平行．取它刚进入磁场的时刻t＝0，试画出线框中感应电流随时间变化的规律．跟踪训练3答案：1．两种状态及处理方法重难点3电磁感应中的动力学问题

状态特征处理方法平衡态加速度为零根据平衡条件列式分析非平衡态加速度不为零根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系进行分析2.电学对象与力学对象的转换及关系

如图所示，在匀强磁场中有一足够长的光滑平行金属导轨，与水平面间的夹角θ＝30°，间距L＝0.5m，上端接有阻值R＝0.3Ω的电阻，匀强磁场的磁感应强度大小B＝0.4T，磁场方向垂直导轨平面向上．一质量m＝0.2kg，电阻r＝0.1Ω的导体棒MN在平行于导轨的外力F作用下，由静止开始向上做匀加速运动，运动过程中导体棒始终与导轨垂直，且接触良好，当棒的位移d＝9m时电阻R上消耗的功率P＝2.7W．其他电阻不计，g取10m/s2.求：(1)此时通过电阻R上的电流；(2)这一过程通过电阻R上电荷量q；(3)此时作用于导体棒上的外力F的大小．例4【答案】

(1)3A

(2)4.5C

(2)2N用“四步法”分析电磁感应中的动力学问题解决电磁感应中的动力学问题的一般思路是“先电后力”，具体思路如下：提分秘笈 (2017届昆山月考)两根足够长的光滑平行直导轨MN、PQ与水平面成θ角放置，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻．一根质量为m、阻值为R的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上，导轨和金属杆接触良好，导轨的电阻不计．现让ab杆由静止开始沿导轨下滑．(1)求ab杆下滑的最大速度vm；(2)ab杆由静止释放至达到最大速度的过程中，电阻R产生的焦耳热为Q，求该过程中ab杆下滑的距离x及通过电阻R的电量q.跟踪训练41．电磁感应现象中的能量转化重难点4电磁感应现象中的能量问题

3．解决电磁感应现象中的能量问题的一般步骤(1)在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源．(2)分析清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的能量发生了转化．(3)根据能量守恒列方程求解．

如图甲所示，有一倾斜放置、电阻不计且足够长的光滑平行金属导轨MN、EF，导轨平面与水平面的夹角为α＝37°，两平行导轨相距L＝1m，上端连接一阻值为R＝3.0Ω的电阻．一质量为m＝0.4kg、电阻r＝1.0Ω的匀质导体棒ab放在导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触．整个装置放在一磁感应强度方向垂直导轨面向上的匀强磁场中，重力加速度g取10m/s2.例5(1)当在导体棒中通以方向由a到b、大小为I＝1A的电流时，为使导体棒在导轨上保持静止，需在导体棒的中点施加一沿导轨平面向上的拉力F，F随时间t的变化关系如图乙所示．试计算当t＝2s时，导体棒所处磁场的磁感应强度B的大小；(2)6s后撤去拉力F和导体棒中的电流I，导体棒将由静止开始下滑，当电阻R两端的电压刚好稳定时，测得此时导体棒沿导轨下滑了x＝2m，试计算在该过程中电阻R上产生的热量Q.【解析】本题主要考查了安培力、电磁感应的基本规律以及能量守恒定律，意在考查考生的分析综合能力和应用数学知识解决问题的能力．(1)根据左手定则判断出导体棒ab所受的安培力沿导轨平面向上，设此时磁场的磁感应强度大小为B1，则由力的平衡条件可得F＋B1IL＝mgsinα由题图乙可以得出，当t＝2s时，F＝1.4N代入数据可得B1＝1.0T.【答案】

(1)1.0T

(2)2.736J电磁感应现象中电能的求解方法1．若回路中电流恒定，可以利用电路结构及W＝UIt或Q＝I2Rt直接进行计算．2．若电流变化，则①利用安培力做的功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功；②利用能量守恒求解：若只有电能与机械能的转化，则机械能的减少量等于产生的电能．提分秘笈 (2015年天津卷)如右图所示，“凸”字形硬质金属线框质量为m，相邻各边互相垂直，且处于同一竖直平面内，ab边长为l，cd边长为2l，ab与cd平行，间距为2l.匀强磁场区域的上下边界均水平，磁场方向垂直于线框所在平面．开始时，cd边到磁场上边界的距离为2l，线框由静止释放，从cd边进入磁场直到ef、pq边进入磁场前，线框做匀速运动，在ef、pq边离开磁场后，ab边离开磁场之前，线框又做匀速运动．线框完全穿过磁场过程中产生的热量为Q.线框在下落过程中始终处于原竖直平面内，且ab、cd边保持水平，重力加速度为g.求：跟踪训练5(1)线框ab边将离开磁场时做匀速运动的速度大小是cd边刚进入磁场时的几倍；(2)磁场上下边界间的距离H.抓易错点亲身体会击破薄弱环节3 (多选)如图所示，在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，沿水平面固定一个V字型金属框架CAD，已知∠A＝θ，导体棒EF在框架上从A点开始在外力作用下，沿垂直EF方向以速度v匀速向右平移，使导体棒和框架始终构成等腰三角形回路．已知框架和导体棒的材料和横截面积均相同，其单位长度的电阻均为R，框架和导体棒均足够长，导体棒运动中始终与磁场方向垂直，且与框架接触良好，关于回路中的电流I和消耗的电功率P随时间t的变化关系，下列四个图象中可能正确的是(

)例1易错点1电磁感应电路中，切割导体棒长度逐渐增大，误认为感应电流逐渐增大

【答案】

AD【错后感悟】导体棒向右运动，切割磁感线的导体棒长度逐渐增大，误以为感应电流越来越大，造成错选B项．实际上，导体棒向右运动的过程中，电路中的阻值也将增大，造成错选的原因是忽视了阻值的变化.如图所示是磁动力电梯示意图，即在竖直平面内有两根很长的平行竖直轨道，轨道间有垂直轨道平面交替排列的匀强磁场B1和B2，B1＝B2＝1.0T，B1和B2的方向相反，两磁场始终竖直向上做匀速运动，电梯轿厢固定在图示的金属框abcd内，并且与之绝缘．已知电梯载人时的总质量为4.95×103kg，所受阻力Ff＝500N，金属框垂直轨道的边长ab＝2.0m，两磁场的宽度均与金属框的边长ad相同，金属框整个回路的电阻R＝8.0×10－4Ω，g取10m/s2.已知电梯正以v1＝10m/s的速度匀速上升，求：例2易错点2不能准确地求解双杆切割磁感线时的电动势

(1)金属框中感应电流的大小及图示时刻感应电流的方向；(2)磁场向上运动速度v0的大小；(3)该电梯的工作效率．【