内容正文:
2023年新教材新高考广东卷选择题第10题
电磁感应
高考对于这部分知识点主要以常见模型为背景,通过创新情景灵活出题,其本质与常规无异。强化对物理基本概念、基本规律的考核。在解决此类问题时要将所学物理知识与题意中的模型联系起来,抓住问题实质,具备一定的物理分析能力和数学推导能力。选择题规避了定量计算,通过定性和半定量分析即可选出正确答案。主要考查的知识点有:磁通量,感应电动势,自感,电磁感应图像,电磁感应中的电路分析,电磁感应动力学问题。
注意:近几年广东的高考题主要考点是:感应电流产生条件的总结,磁通量的变化率,双杆在不等宽导轨上运动,动生电动势。2023年备考建议是自感的应用,电磁感应的电路问题和图像问题。
必备知识点1:磁通量
1、 判断电磁感应现象发生的方法:
磁通量变化的两种判断方法:①穿过回路磁感线条数的计算;②公式Φ=BSsin θ(θ是B与S的夹角)确定磁通量。
2、楞次定律
内容
例证
增反减同(阻碍原磁通量变化)
来拒去留(阻碍相对运动)
增反减同(阻碍原电流的变化)
增缩减扩(回路面积有扩大或缩小的趋势)
B减小,线圈扩张
感应电流方向的判断方法:①楞次定律;②右手定则(掌心——磁感线垂直穿入;拇指——指向导体运动的方向;四指——指向感应电流的方向。)
电磁感应
部分导体做切割磁感线运动
因动生电
右手定则
闭合回路磁通量变化
因磁生电
楞次定律
必备知识点2:感应电动势的求解
情景图
研究对象
回路(不一定闭合)
一段直导线(或等效成直导线)
绕一端转动的一段导体棒
绕与B垂直且在导线框平面内的轴转动的导线框
表达式
E=n
E=BLvsin θ
E=BL2ω
E=NBSωsin(ωt+φ0)
必备知识点3:自感的应用
与线圈串联的灯泡
与线圈并联的灯泡
电路图
通电时
电流逐渐增大,灯泡逐渐变亮
电流突然增大,然后逐渐减小达到稳定
断电时
电流逐渐减小,灯泡逐渐变暗,电流方向不变
电路中稳态电流为I1、I2:①若I2≤I1,灯泡逐渐变暗;②若I2>I1,灯泡闪亮后逐渐变暗.两种情况灯泡中电流方向均改变.
必备知识点4:电磁感应的图像问题
图象类型
随时间t变化
B-t图象、Φ-t图象、E-t图象和I-t图象。
随位移x变化
E-x图象和I-x图象。
问题类型
①由给定的电磁感应过程判断或画出正确的图象;
②由给定的有关图象分析电磁感应过程,求解相应的物理量(用图象)。
应用知识
左手定则、安培定则、右手定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等知识。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。
必备知识点5: 电磁感应电路问题的基本分析思路
电荷量的计算公式:q=Δt=Δt=Δt=.即q=n。
必备知识点5: 电磁感应的动力学问题
1、力学和电学关系
2、单杆模型分析如下表所示:
常见情景(导轨和杆电阻不计,以水平光滑导轨为例)
过程分析
三大观点的应用
单杆阻尼式
设运动过程中某时刻的速度为v,加速度为a,a=,a、v反向,导体棒做减速运动,v↓⇒a↓,当a=0时,v=0,导体棒做加速度减小的减速运动,最终静止。
动力学观点:分析加速度
能量观点:动能转化为焦耳热
动量观点:分析导体棒的位移、通过导体棒的电荷量和时间。
单杆发电式(v0=0)
设运动过程中某时刻棒的速度为v,加速度为a=-,F恒定时,a、v同向,随v的增加,a减小,当a=0时,v最大,vm=;a恒定时,F=+ma,F与t为一次函数关系。
动力学观点:分析最大加速度、最大速度
能量观点:力F做的功等于导体棒的动能与回路中焦耳热之和
动量观点:分析导体棒的位移、通过导体棒的电荷量。
含“源”电动式(v0=0)
开关S闭合,ab棒受到的安培力F=,此时a=,速度v↑⇒E感=BLv↑⇒I↓⇒F=BIL↓⇒加速度a↓,当E感=E时,v最大,且vm=。
动力学观点:分析最大加速度、最大速度
能量观点:消耗的电能转化为动能与回路中的焦耳热
动量观点:分析导体棒的位移、通过导体棒的电荷量。
含“容”无外力充电式
充电电流减小,安培力减小,a减小,当a=0时,导体棒匀速直线运动。
能量观点:动能转化为电场能(忽略电阻)。
含“容”有外力充电式
(v0=0)
电容器持续充电F-BIL=ma,I=,ΔQ=CΔU=CBLΔv,a=,得I恒定,a恒定,导体棒做匀加速直线运动。
动力学观点:求导体棒的加速度a=。
说明:在电磁感应中,动量定理应用于单杆切割磁感线运动,可求解变力的时间、速度、