内容正文:
押广东卷选择题8
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。
常考考点
真题举例
由B-t图像计算感生电动势的大小
2023·广东·高考真题
磁通量的变化率 感应电流产生条件的总结
2022·广东·高考真题
导体棒转动切割磁感线产生的动生电动势
2021·广东·高考真题
考点1:电磁感应
1、磁通量
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利用公式Φ=BSsin θ(θ是B与S的夹角)来确定磁通量的变化。
2、楞次定律
感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
感应电流沿着楞次定律所述的方向,是能量守恒定律的必然结果,当磁极插入线圈或从线圈内抽出时,推力或拉力做功,使机械能转化为感应电流的电能。
楞次定律可简化如下表所示:
内容
图例
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(伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导线运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向)。
电磁感应可分为两种:①闭合回路磁通量变化;②导体做切割磁感线运动。前者是因磁生电,可用楞次定律进行分析;后者是因动生电,可用右手定则。
3、感应电动势的求解方法
不同情景的分析方法如下:
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)
4、自感
一个线圈中的电流变化时,它所产生的变化的磁场在它本身激发出感应电动势的现象。
常见自感现象的分析如下:
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。
5、电磁感应中的图像问题
电磁感应中的图像类型为两种:①随时间t变化(B-t图像、Φ-t图像、E-t图像和I-t图像);②随位移x变化(E-x图像和I-x图像)。
问题类型分为两种:①给定的电磁感应过程判断或画出正确的图像;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(用图像)。
求解方法:应用左手定则、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。
6、电磁感应电路问题的分析思路
电荷量的计算公式:q=Δt=Δt=Δt=.即q=n。
考点2:电磁感应的动力学问题
1、力学和电学的联系
2、单杆模型分析如下表:
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