内容正文:
押云南,安徽,黑龙江,山西,吉林五省卷第8题
电磁感应
解决电磁感应问题,涉及牛顿运动定律、能量守恒、动量等知识,该模块命题特点为知识点多、概念繁琐、规律复杂,对分析能力、建模能力有较高要求,主要考点如下:
考点
细分
电磁感应
楞次定律
法拉第电磁感应定律
电磁感应中的动力学问题
电磁感应中的能量转化
一、楞次定律 法拉第电磁感应定律
1.感应电流方向的判断
(1)楞次定律:线圈面积不变,磁感应强度发生变化的情形,往往用楞次定律.
(2)右手定则:导体棒切割磁感线的情形往往用右手定则.
2.楞次定律中“阻碍”的主要表现形式
(1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”;
(2)阻碍物体间的相对运动——“来拒去留”;
(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势(在单向磁场中)——“增缩减扩”;
(4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”.
3.求感应电动势的方法
(1)法拉第电磁感应定律:E=n
①S不变时E=nS(感生电动势)
②B不变时E=nB(动生电动势)
(2)导体棒垂直切割磁感线
①平动切割:E=Blv
②以导体棒一端为圆心,在垂直匀强磁场平面内转动切割:E=Bl2ω
4.电磁感应中电荷量的求解方法
q=t=n(n:匝数,ΔΦ:磁通量变化量,R总:闭合电路的总电阻)
二、电磁感应中的图像问题
1.解决电磁感应图像问题的“三点关注”
(1)关注初始时刻,如初始时刻感应电流是否为零,是正方向还是负方向.
(2)关注变化过程,看电磁感应发生的过程分为几个阶段,这几个阶段是否和图像变化相对应.
(3)关注大小、方向的变化趋势,看图线斜率的大小、图线的曲直是否和物理过程对应.
2.解决电磁感应图像问题的一般步骤
(1)明确图像的种类,是B-t图还是Φ-t图,或者E-t图、v-t图、I-t图等.
(2)分析电磁感应的具体过程.
(3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系.
(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数关系式.
(5)根据函数关系式,进行数学分析,如分析斜率的变化、截距等.
(6)画图像或判断图像正误.
三、电磁感应中的电路问题
1.电磁感应中电路问题的一般解题流程
2.注意事项
电源两端的电压不是电动势,也不是内电压,而是外电压.
四、电磁感应中的动力学和能量问题
1.电磁感应中动力学问题的分析方法
(1)分析导体棒的受力,画出受力示意图(注意将立体图转化为平面图).
(2)注意动态变化过程分析
2.能量转化及焦耳热的求法
(1)能量转化关系
(2)焦耳热的三种求法
①焦耳定律:Q=I2Rt,适用于电流、电阻不变的情况.
②功能关系:Q=W克安,W克安表示克服安培力做的功,电流变或不变都适用.
③能量转化:Q=ΔE其他,ΔE其他表示其他能的减少量,电流变或不变都适用.
五、动量定理、动量守恒定律在电磁感应中的应用
导体棒在磁场中做变速运动,所受安培力是变力,可用动量定理求速度、位移、电荷量、时间等.对于双杆问题,若双杆所受外力为零,可用动量守恒定律分析.
1.单杆运动问题
已知量(其中B、L、m已知)
待求量
关系式(以棒减速为例)
v1、v2
q
-BLΔt=mv2-mv1,q=Δt
v1、v2、R总
x
-=mv2-mv1,x=Δt
F其他为恒力,v1、v2、q
Δt
-BLΔt+F其他Δt=mv2-mv1,q=Δt
F其他为恒力,v1、v2、R总、x(或Δt)
Δt(或x)
-+F其他·Δt=mv2-mv1,x=Δt
2.双杆运动问题
(1)等间距轨道上的双杆问题
①双杆所受外力的合力为零时,若只需求末速度,可用动量守恒定律分析.
②若需求电荷量、位移、时间等,则需要利用动量定理分析.
(2)不等距导轨上的双杆问题
由于合外力不为零,不等距导轨上的双杆问题需用动量定理分析.
常见的双杆模型:
题型一(等距、初速度、光滑、平行)
题型二(不等距、初速度、光滑、平行)
题型三(等距、恒力、光滑、平行)
示意图
导体棒长度L1=L2
导体棒长度L1=2L2,两棒只在各自的轨道上运动
导体棒长度L1=L2
图像观点
力学观点
棒1做加速度减小的减速运动,棒2做加速度减小的加速运动;稳定时,两棒以相等的速度匀速运动
棒1做加速度减小的减速运动,棒2做加速度减小的加速运动;稳定时,两棒的加速度均为零,速度之比为1∶2
开始时,两棒做变加速运动;稳定时,两棒以相同的加速度做匀加速运动
动量观点
两棒组成的系统动量守恒
两棒组成的系统动量不守恒
对单棒可以用动量定理
两棒组成的系统动量不守恒
对单棒可以用动量定理
能量观点
系统动能的减少量等于产生的焦耳热
系统动能的减少量等于产生