第十二章应用拓展11 电磁感应中的STSE-【创新教程】2026年高考物理总复习大一轮课件PPT

2025-09-15

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应用拓展11　电磁感应中的STSE 第十二章电磁感应下一页上一页返回导航第十二章电磁感应高考总复习物理下一页上一页返回导航第十二章电磁感应高考总复习物理下一页上一页返回导航第十二章电磁感应高考总复习物理下一页上一页返回导航第十二章电磁感应高考总复习物理下一页上一页返回导航第十二章电磁感应高考总复习物理下一页上一页返回导航第十二章电磁感应高考总复习物理下一页上一页返回导航第十二章电磁感应高考总复习物理下一页上一页返回导航第十二章电磁感应高考总复习物理下一页上一页返回导航第十二章电磁感应高考总复习物理下一页上一页返回导航第十二章电磁感应高考总复习物理下一页上一页返回导航第十二章电磁感应高考总复习物理下一页上一页返回导航第十二章电磁感应高考总复习物理下一页上一页返回导航第十二章电磁感应高考总复习物理下一页上一页返回导航第十二章电磁感应高考总复习物理下一页上一页返回导航第十二章电磁感应高考总复习物理下一页上一页返回导航第十二章电磁感应高考总复习物理联系生产、生活、科技实际，强调学以致用，既是新课标的教学理念，也是新高考命题的重要形式．重视设置问题情景，将实际问题抽象为物理模型，提炼有用信息，运用相关物理规律求解问题等能有效促使考生核心素养的提升． [典例1]　现代科学研究中常用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场加速电子的设备．电子感应加速器主要由上、下电磁铁磁极和环形真空室组成．当电磁铁绕组通以变化的电流时，产生变化的磁场，穿过真空室所包围的区域内的磁通量也随时间变化，这时真空室空间内就产生涡旋电场，电子将在涡旋电场作用下得到加速．如图所示(上部分为侧视图、下部分为真空室的俯视图)．若电子被“约束”在半径为R的圆周上运动，当电磁铁绕组通有图中所示的电流时(　　) A．若电子沿逆时针运动，保持电流的方向不变，当电流增大时，电子将加速 B．若电子沿顺时针运动，保持电流的方向不变，当电流增大时，电子将加速 C．若电子沿逆时针运动，保持电流的方向不变，当电流减小时，电子将加速 D．被加速时电子做圆周运动的周期不变 [解析]　A　[当电磁铁绕组通有图中所示的电流时，由安培定则知，将产生向上的磁场，当电磁铁绕组中电流增大时，根据楞次定律和安培定则可知，这时真空室空间内将产生顺时针方向的涡旋电场，电子沿逆时针方向运动，电子将加速，选项A正确，同理，知B、C错误．由于电子被“约束”在半径为R的圆周上运动，由T＝eq \f(2πR,v)知，电子加速后，电子做圆周运动的周期减小，选项D错误．] [典例2]　(多选)安检门是一种用于安全检查的“门”，如图所示，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生交变磁场，金属物品通过“门”时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警．以下关于这个安检门的说法正确的是(　　) A．这个安检门也能检查出毒品携带者 B．这个安检门只能检查出金属物品携带者 C．如果这个“门框”内的线圈中通上恒定电流，也能检查出金属物品携带者 D．这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应 [解析]　BD　[这个安检门是利用涡流工作的，因而只能检查出金属物品携带者，A错误，B正确；若“门框”内的线圈中通上恒定电流，只能产生恒定磁场，它不能使金属物品内产生涡流，因而不能检查出金属物品携带者，C错误；安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应，D正确．] [典例3]　某研学小组设计了一个辅助列车进站时快速刹车的方案．如图所示，在站台轨道下方埋一励磁线圈，通电后形成竖直方向的磁场(可视为匀强磁场)．在车身下方固定一矩形线框，利用线框进入磁场时所受的安培力，辅助列车快速刹车．已知列车的总质量为m，车身长为s，线框的短边ab和cd分别安装在车头和车尾，长度均为L(L小于匀强磁场的宽度)，整个线框的电阻为R。站台轨道上匀强磁场区域足够长(大于车身长s)，车头进入磁场瞬间的速度为v0，假设列车停止前所受铁轨及空气阻力的合力恒为f。已知磁感应强度的大小为B，车尾进入磁场瞬间，列车恰好停止． (1)求列车车头刚进入磁场瞬间线框中的电流大小I和列车的加速度大小a； (2)求列车从车头进入磁场到停止所用的时间t； (3)请你评价该设计方案的优点和缺点。(优、缺点至少一种) [解析]　(1)车头进入磁场时线框ab边切割磁感线，有E＝BLv0，线框中的电流为I＝eq \f(E,R)＝eq \f(BLv0,R)，线框所受的安培力为F安＝BIL，由牛顿第二定律可得F安＋f＝ma，联立解得：a＝eq \f(B2L2v0＋fR,mR)； (2)设列车前进速度方向为正方向，由动量定理可得－F安iΔti－ft＝0－mv0，其中F安i＝eq \f(B2L2vi,R)，代入上式得－eq \f(B2L2vi,R)Δti－ft＝0－mv0，其中viΔti＝s，解得：t＝eq \f(mv0R－B2L2s,fR)； (3)该方案的优点：利用电磁阻尼现象辅助刹车，可以使列车的加速度平稳减小；可以减小常规刹车的机械磨损等。该方案的缺点：没有考虑列车车厢和内部线路等也是金属材质，进入磁场时会产生涡流对设备产生不良影响；励磁线圈也需要耗能；线框固定在列车上增加负载且容易出现故障；列车出站时也会受到电磁阻尼等． [答案]　(1)eq \f(BLv0,R)　eq \f(B2L2v0＋fR,mR) (2)eq \f(mv0R－B2L2s,fR)　(3)见解析 $$

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