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高考物理复习之电磁学:构建模型 使思路畅通无阻

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论坛元老

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发表于 2016-6-27 12:09:32 | 显示全部楼层 |阅读模式
  电磁感应是电磁学的核心内容,也是高中物理综合性最强的内容之一,高考每年必考。题型有选择、填空和计算等,难度在中档左右,也经常会以压轴题出现。
  在知识上,它既与电路的分析计算密切相关,又与力学中力的平衡、动量定理、功能关系等知识有机结合。习题设计灵活性很强,复习难度较大,学生掌握起来比较困难。对这章的复习一定要注意首先让学生理清概念,然后构建模型,灵活应用电路和力学知识解决问题。
  这章主要的问题是电磁感应与力、电的综合问题,主要有以下几个模型:单杆模型、双杆模型、线框模型等。下面就高考中最常见的单杆模型加以分析。
  (一) 从组合情况看有杆与电阻、杆与电容、杆与电感、杆与弹簧等;从导体杆所在的导轨看有“平面导轨”“斜面导轨”“竖直导轨”等。从运动形式看有单杆在磁场中“匀速运动”,单杠在磁场中“匀变速运动”,单杆在磁场中“变速运动”等。
  (二)解答单杆问题一般思路是:
  1。找电源(单杆)画等效电路,利用闭合电路欧姆定律求电流。
  [例1]如图所示,正方形线圈abcd 绕垂直于匀强磁场的过ad边的固定轴oo1匀角速转动,磁感应强度为B,角速度为,已知正方形线圈边长为L,每边电阻值为R,现将a、b两点通过阻值为R的电阻用导线连接,求通过电阻R的电流。
  分析时要注意的是不能把整个金属线圈abcd都看做是电源,这里切割磁感线的仅仅是bc边,故这个电路的等效电路如图所示。
  2。抓住力是改变物体运动状态的原因,通过分析单杆受力,结合运动过程,知道加速度和速度的关系,结合动量定理、能量守恒就能解决。
  [例2]如图所示,足够长金属导轨MN和PQ与R相连,平行地放在水平桌面上。质量为m的金属杆ab可以无摩擦地沿导轨运动。导轨与ab杆的电阻不计,导轨宽度为L,磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过整个导轨平面。现给金属杆ab一个瞬时冲量I0,使ab杆向右滑行。
  (1)回路最大电流是多少? (2)当滑行过程中电阻上产生的热量为Q时,杆ab的加速度多大?(3)杆ab从开始运动到停下共滑行了多少距离?
  (三)注意变杆问题——由于切割长度的变化造成感应电动势的变化
  [例3]如图所示,OACO为置于水平面内的光滑闭合金属导轨,O、C处分别接有短电阻丝(图中粗线表示),R1=4Ω、R2=8Ω(导轨其他部分电阻不计)。导轨OAC的形状满足方程y=2sin(■x)(单位:m)。磁感强度B=0.2T的匀强磁场方向垂直于导轨平面。一足够长的金属棒在水平外力F作用下,以恒定的速率v=5.0m/s水平向右在导轨上从O点滑动到C点,棒与导轨接触良好且始终保持与OC导轨垂直,不计棒的电阻。求:(1)外力F的最大值;(2)金属棒在导轨上运动时电阻丝R1上消耗的最大功率;(3)在滑动过程中通过金属棒的电流I与时间t的关系。
  (四)注意单杆切割与磁场改变同时发生的问题。
  [例4]如图所示,两根平行金属导轨固定在水平桌面上,每根导轨每米的电阻为r0=0.10Ω/m,导轨的端点P、Q用电阻可忽略的导线相连,两导轨间的距离l =0.20m。有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面,已知磁感强度B与时间t 的关系为B=kt,比例系数k=0.020T/s。一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动,在滑动过程中保持与导轨垂直,在t=0时,金属杆紧靠在P、Q端,在外力作用下,杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动,求在t=6.0s时金属杆所受的安培力。
  天津四中 金省
  理清概念
  构建清晰知识脉络
  (一)整体上来说对于这章内容在复习时要把握一个“变”字,对于“变”字的理解有三个层次:
  1。变与不变——电磁感应的产生条件(即产生电磁感应现象,如果电路闭合即产生感应电流)
  2。怎么变(增加、减少)——感应电动势的方向(楞次定律——增反减同)
  3。变化的快慢——感应电动势的大小(法拉第电磁感应定律——感应电动势大小与磁通量变化率呈正比)
  (二)同时复习时要注意比较法拉第电磁感应E=n■定律 及推导式E=Blv sinθ
  (三)明确电量的求法
  (四)明确自感现象中灯泡亮度的变化
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