高考物理二輪復習 專題四 電路與電磁感應 第2講 電磁感應規(guī)律及其應用課件

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1、第2講電磁感應規(guī)律及其應用 1.(多選)(2016全國卷，20)法 拉 第 圓 盤 發(fā) 電 機 的 示 意 圖 如 圖 1所 示 。 銅 圓 盤 安 裝 在 豎 直 的 銅 軸 上 ， 兩 銅 片 P、 Q分 別 與 圓 盤的 邊 緣 和 銅 軸 接 觸 。 圓 盤 處 于 方 向 豎 直 向 上 的 勻 強 磁 場 B中 。圓 盤 旋 轉(zhuǎn) 時 ， 關 于 流 過 電 阻 R的 電 流 ， 下 列 說 法 正 確 的 是 ( )圖1 A.若 圓 盤 轉(zhuǎn) 動 的 角 速 度 恒 定 ， 則 電 流 大 小 恒 定B.若 從 上 向 下 看 ， 圓 盤 順 時 針 轉(zhuǎn) 動 ， 則 電 流 沿 a到

2、 b的 方 向流 動C.若 圓 盤 轉(zhuǎn) 動 方 向 不 變 ， 角 速 度 大 小 發(fā) 生 變 化 ， 則 電 流 方向 可 能 發(fā) 生 變 化D.若 圓 盤 轉(zhuǎn) 動 的 角 速 度 變 為 原 來 的 2倍 ， 則 電 流 在 R上 的 熱功 率 也 變 為 原 來 的 2倍 答案AB 2.(多選)(2016全國卷，21)如 圖 2， M為 半 圓 形 導 線 框 ， 圓 心 為OM； N是 圓 心 角 為 直 角 的 扇 形 導 線 框 ， 圓 心 為 ON； 兩 導 線 框 在同 一 豎 直 面 (紙 面 )內(nèi) ； 兩 圓 弧 半 徑 相 等 ； 過 直 線 OMON的 水 平 面上 方

3、 有 一 勻 強 磁 場 ， 磁 場 方 向 垂 直 于 紙 面 。 現(xiàn) 使 線 框 M、 N在 t 0時 從 圖 示 位 置 開 始 ， 分 別 繞 垂 直 于 紙 面 、 且 過 OM和 ON的 軸 ，以 相 同 的 周 期 T逆 時 針 勻 速 轉(zhuǎn) 動 ， 則 ( )圖2 答案BC 3.(2015全國卷 15)如 圖 3， 直 角 三 角 形 金 屬 框 abc放 置 在 勻 強 磁 場 中 ， 磁 感 應 強 度 大 小 為 B， 方 向 平行 于 ab邊 向 上 .當 金 屬 框 繞 ab邊 以 角 速 度 逆 時 針轉(zhuǎn) 動 時 ， a、 b、 c三 點 的 電 勢 分 別 為 Ua

4、、 Ub、 Uc.已知 bc邊 的 長 度 為 l.下 列 判 斷 正 確 的 是 ( )圖3 答案C 4.(2014新課標全國卷，18)如 圖 4(a)， 線 圈 ab、 cd繞 在 同 一 軟鐵 芯 上 ， 在 ab線 圈 中 通 以 變 化 的 電 流 ， 用 示 波 器 測 得 線 圈 cd間電 壓 如 圖 (b)所 示 。 已 知 線 圈 內(nèi) 部 的 磁 場 與 流 經(jīng) 線 圈 的 電 流 成 正比 ， 則 下 列 描 述 線 圈 ab中 電 流 隨 時 間 變 化 關 系 的 圖 中 ， 可 能 正確 的 是 ( )圖4 解析由圖(b)可知c、d間的電壓大小是不變化的，根據(jù)法拉第電

5、磁感應定律可判斷出線圈cd中磁通量的變化率是不變的，又因已知線圈內(nèi)部的磁場與流經(jīng)線圈的電流成正比，所以線圈ab中的電流是均勻變化的，選項C正確，A、B、D均錯誤。答案 C 5.(2016全國卷，24)如 圖 5， 水 平 面 (紙 面 )內(nèi) 間 距 為 l的 平 行 金屬 導 軌 間 接 一 電 阻 ， 質(zhì) 量 為 m、 長 度 為 l的 金 屬 桿 置 于 導 軌 上 ， t 0時 ， 金 屬 桿 在 水 平 向 右 、 大 小 為 F的 恒 定 拉 力 作 用 下 由 靜 止開 始 運 動 ， t0時 刻 ， 金 屬 桿 進 入 磁 感 應 強 度 大 小 為 B、 方 向 垂 直于 紙

6、面 向 里 的 勻 強 磁 場 區(qū) 域 ， 且 在 磁 場 中 恰 好 能 保 持 勻 速 運 動 。桿 與 導 軌 的 電 阻 均 忽 略 不 計 ， 兩 者 始 終 保 持 垂 直 且 接 觸 良 好 ，兩 者 之 間 的 動 摩 擦 因 數(shù) 為 。 重 力 加 速 度 大 小 為 g。 求圖5 (1)金 屬 桿 在 磁 場 中 運 動 時 產(chǎn) 生 的 電 動 勢 的 大 小 ；(2)電 阻 的 阻 值 。 6.(2016全國卷，25)如 圖 6， 兩 條 相 距 l的 光 滑 平 行 金 屬 導 軌 位于 同 一 水 平 面 (紙 面 )內(nèi) ， 其 左 端 接 一 阻 值 為 R的 電

7、阻 ； 一 與 導 軌垂 直 的 金 屬 棒 置 于 兩 導 軌 上 ； 在 電 阻 、 導 軌 和 金 屬 棒 中 間 有 一面 積 為 S的 區(qū) 域 ， 區(qū) 域 中 存 在 垂 直 于 紙 面 向 里 的 均 勻 磁 場 ， 磁 感應 強 度 大 小 B1隨 時 間 t的 變 化 關 系 為 B1 kt， 式 中 k為 常 量 ； 在 金屬 棒 右 側(cè) 還 有 一 勻 強 磁 場 區(qū) 域 ， 區(qū) 域 左 邊 界 MN(虛 線 )與 導 軌 垂直 ， 磁 場 的 磁 感 應 強 度 大 小 為 B0， 方 向 也 垂 直 于 紙 面 向 里 。 某時 刻 ， 金 屬 棒 在 一 外 加 水

8、平 恒 力 的 作 用 下 從 靜 止 開 始 向 右 運 動 ，在 t 0時 刻 恰 好 以 速 度 v0越 過 MN， 此 后 向 右 做 勻 速 運 動 。 金 屬 棒與 導 軌 始 終 相 互 垂 直 并 接 觸 良 好 ， 它 們 的 電 阻 均 忽 略 不 計 。 求 ： 圖6(1)在 t 0到 t t0時 間 間 隔 內(nèi) ， 流 過 電 阻 的 電 荷 量 的 絕 對 值 ；(2)在 時 刻 t(tt0)穿 過 回 路 的 總 磁 通 量 和 金 屬 棒 所 受 外 加 水 平 恒 力的 大 小 。 備 考 指 導 【考情分析】2014 卷 T14： 產(chǎn) 生 感 應 電 流 的

9、條 件T18： 電 磁 感 應 中 的 圖 象 問 題2015 卷 T19： 楞 次 定 律 、 法 拉 第 電 磁 感 應 定 律卷 T15： 右 手 定 則 、 法 拉 第 電 磁 感 應 定 律 的 應 用2016 卷 T 20： 圓 盤 旋 轉(zhuǎn) 切 割 產(chǎn) 生 電 動 勢T24： 導 體 切 割 磁 感 線 、 法 拉 第 電 磁 感 應 定 律 的 應 用卷 T21： 感 應 電 流 和 感 應 電 動 勢 的 產(chǎn) 生 與 計 算T25： 磁 通 量 的 計 算 ， 安 培 力 、 法 拉 第 電 磁 感 應 定 律 的 應用 電 磁 感 應 是 電 磁 學 中 最 為 重 要 的

10、內(nèi) 容 ， 也 是 高 考 命 題 頻 率 最 高 的內(nèi) 容 之 一 ， 題 型 多 為 選 擇 題 、 計 算 題 。 主 要 考 查 電 磁 感 應 現(xiàn) 象 、楞 次 定 律 、 法 拉 第 電 磁 感 應 定 律 、 自 感 等 知 識 ?！緜淇疾呗浴?1)抓 住 兩 個 關 鍵 ： 一 是 電 動 勢 的 大 小 ， 它 取 決 于 磁 通 量 的 變 化 率 ；二 是 電 動 勢 的 方 向 ， 實 際 方 向 與 規(guī) 定 的 正 方 向 一 致 時 取 正 ， 反 之取 負 。 同 時 注 意 對 無 感 應 電 流 區(qū) 域 的 判 斷 。(2)遷 移 力 學 知 識 、 規(guī) 律

11、解 決 電 磁 感 應 問 題 。(3)常 用 思 想 方 法 ： 圖 象 法 等 效 法 守 恒 法 模 型 法 楞次定律和法拉第電磁感應定律的應用規(guī) 律 方 法 1.感應電流方向的判斷方法(1)右 手 定 則 ， 即 根 據(jù) 導 體 在 磁 場 中 做 切 割 磁 感 線 運 動 的 情 況 進 行判 斷 ；(2)楞 次 定 律 ， 即 根 據(jù) 穿 過 閉 合 回 路 的 磁 通 量 的 變 化 情 況 進 行 判 斷 。 1.(2016北京理綜，16)如 圖 7所 示 ， 勻 強 磁 場 中 有 兩 個 導 體 圓 環(huán) a、b， 磁 場 方 向 與 圓 環(huán) 所 在 平 面 垂 直 。 磁

12、 感 應 強 度 B隨 時 間 均 勻 增大 。 兩 圓 環(huán) 半 徑 之 比 為 2 1， 圓 環(huán) 中 產(chǎn) 生 的 感 應 電 動 勢 分 別 為Ea和 Eb， 不 考 慮 兩 圓 環(huán) 間 的 相 互 影 響 。 下 列 說 法 正 確 的 是 ( )精 典 題 組 圖7 A.Ea Eb 4 1， 感 應 電 流 均 沿 逆 時 針 方 向B.Ea Eb 4 1， 感 應 電 流 均 沿 順 時 針 方 向C.Ea Eb 2 1， 感 應 電 流 均 沿 逆 時 針 方 向D.Ea Eb 2 1， 感 應 電 流 均 沿 順 時 針 方 向答案B 2.(多選)(2016江蘇單科，6)電 吉 他

13、 中 電 拾 音 器 的 基 本 結(jié) 構 如 圖 8所 示 ， 磁 體 附 近 的 金 屬 弦 被 磁 化 ， 因 此 弦 振 動 時 ， 在 線 圈 中 產(chǎn)生 感 應 電 流 ， 電 流 經(jīng) 電 路 放 大 后 傳 送 到 音 箱 發(fā) 出 聲 音 ， 下 列 說法 正 確 的 有 ( )圖8 A.選 用 銅 質(zhì) 弦 ， 電 吉 他 仍 能 正 常 工 作B.取 走 磁 體 ， 電 吉 他 將 不 能 正 常 工 作C.增 加 線 圈 匝 數(shù) 可 以 增 大 線 圈 中 的 感 應 電 動 勢D.弦 振 動 過 程 中 ， 線 圈 中 的 電 流 方 向 不 斷 變 化 答案BCD 3.(多選

14、)(2016江西新余模擬)如 圖 9甲 ， 固 定 在 光 滑 水 平 面 上 的 正三 角 形 金 屬 線 框 ， 匝 數(shù) n 20， 總 電 阻 R 2.5 ， 邊 長 L 0.3 m，處 在 兩 個 半 徑 均 為 r L/3的 圓 形 勻 強 磁 場 區(qū) 域 中 。 線 框 頂 點 與右 側(cè) 磁 場 區(qū) 域 圓 心 重 合 ， 線 框 底 邊 中 點 與 左 側(cè) 磁 場 區(qū) 域 圓 心 重合 。 磁 感 應 強 度 B1垂 直 水 平 面 向 上 ， 大 小 不 變 ； B2垂 直 水 平 面向 下 ， 大 小 隨 時 間 變 化 ， B1、 B2的 值 和 變 化 規(guī) 律 如 圖 乙

15、 所 示 。則 下 列 說 法 中 正 確 的 是 (取 3)( ) 圖9A.通 過 線 框 中 的 感 應 電 流 方 向 為 逆 時 針 方 向B.t 0時 刻 穿 過 線 框 的 磁 通 量 為 0.1 WbC.在 0 0.6 s內(nèi) 通 過 線 框 中 的 電 荷 量 為 0.006 CD.0 0.6 s時 間 內(nèi) 線 框 中 產(chǎn) 生 的 熱 量 為 0.06 J 答案 AD 4.如 圖 10甲 所 示 ， 絕 緣 的 水 平 桌 面 上 放 置 一 金 屬 圓 環(huán) ， 在 圓 環(huán) 的正 上 方 放 置 一 個 螺 線 管 ， 在 螺 線 管 中 通 入 如 圖 乙 所 示 的 電 流

16、，電 流 從 螺 線 管 a端 流 入 為 正 ， 以 下 說 法 正 確 的 是 ( )圖10A.從 上 往 下 看 ， 0 1 s內(nèi) 圓 環(huán) 中 的 感 應 電 流 沿 順 時 針 方 向B.0 1 s內(nèi) 圓 環(huán) 面 積 有 擴 張 的 趨 勢C.3 s末 圓 環(huán) 對 桌 面 的 壓 力 小 于 圓 環(huán) 的 重 力 D.1 2 s內(nèi) 和 2 3 s內(nèi) 圓 環(huán) 中 的 感 應 電 流 方 向 相 反 解析由圖乙知，01 s內(nèi)螺線管中電流逐漸增大，穿過圓環(huán)向上的磁通量增大，由楞次定律知圓環(huán)中感應電流的磁場向下，圓環(huán)面積有縮小的趨勢，從上往下看，01 s內(nèi)圓環(huán)中的感應電流沿順時針方向，選項A正確

17、，B錯誤；同理可得12 s內(nèi)和23 s內(nèi)圓環(huán)中的感應電流方向相同，選項D錯誤；3 s末電流的變化率為0，螺線管中磁感應強度的變化率為0，在圓環(huán)中不產(chǎn)生感應電流，圓環(huán)對桌面的壓力等于圓環(huán)的重力，選項C錯誤。答案 A 電磁感應中的力、電綜合問題規(guī) 律 方 法 解決電磁感應中的力、電問題的關鍵電 磁 感 應 與 力 學 問 題 聯(lián) 系 的 橋 梁 是 磁 場 對 感 應 電 流 的 安 培 力 。 解答 電 磁 感 應 中 的 力 學 問 題 ， 在 分 析 方 法 上 ， 要 始 終 抓 住 導 體 的 受力 (特 別 是 安 培 力 )特 點 及 其 變 化 規(guī) 律 ， 明 確 導 體 的 運

18、動 過 程 以 及運 動 過 程 中 狀 態(tài) 的 變 化 ， 準 確 把 握 運 動 狀 態(tài) 的 臨 界 點 。 1.(2016襄陽模擬)如 圖 11， 兩 根 相 距 L 1 m、 電 阻 不 計 的 平 行 光滑 金 屬 導 軌 水 平 放 置 ， 導 軌 足 夠 長 ,其 一 端 接 有 一 阻 值 為 R 2 的 電 阻 ， 導 軌 處 在 磁 感 應 強 度 為 B 0.5 T的 勻 強 磁 場 中 ， 磁 場 方向 垂 直 導 軌 平 面 向 里 。 一 根 質(zhì) 量 m 0.2 kg、 電 阻 r 0.5 的 金 屬棒 置 于 導 軌 左 端 ， 并 與 導 軌 垂 直 放 置 。

19、 有 兩 種 情 況 可 以 讓 棒 在 導軌 上 做 勻 變 速 直 線 運 動 ： (1)給 棒 施 加 一 個 水 平 向 右 的 隨 時 間 變化 的 力 F， 可 以 讓 棒 從 靜 止 開 始 向 右 以 加 速 度 a1 1 m/s2做 勻 加 速運 動 ； (2)將 軌 道 左 端 的 定 值 電 阻 換 成 一 個 隨 時 間 變 化 的 電 阻 R 0，再 給 棒 一 個 水 平 向 右 的 初 速 度 v0 6 m/s， 可 以 使 棒 向 右 以 加 速度 a2 1 m/s2勻 減 速 運 動 一 段 時 間 。 則 上 述 兩 種 情 況 所 描 述 的變 力 F和

20、變 化 的 電 阻 R0滿 足 的 方 程 是 ( ) 精 典 題 組 圖11A.F 0.1t 0.2(N)， R0 7 1.25t()B.F 0.1t 0.2(N)， R0 7 1.25t()C.F 0.125t 0.2(N)， R0 7.5 1.25t()D.F 0.125t 0.2(N)， R0 7.5 1.25t() 答案 A 2.(2016湖南益陽模擬)如 圖 12所 示 ， 豎 直 面 內(nèi) 的 正 方 形 導 線 框ABCD和 abcd的 邊 長 均 為 l、 電 阻 均 為 R， 質(zhì) 量 分 別 為 2m和 m，它 們 分 別 系 在 一 跨 過 兩 個 定 滑 輪 的 絕 緣

21、輕 繩 兩 端 ， 在 兩 導 線 框之 間 有 一 寬 度 為 2l、 磁 感 應 強 度 為 B、 方 向 垂 直 紙 面 向 里 的 勻 強磁 場 。 開 始 時 ABCD的 下 邊 界 與 勻 強 磁 場 的 上 邊 界 重 合 ， abcd的 上 邊 界 到 勻 強 磁 場 的 下 邊 界 的 距 離 為 l。 現(xiàn) 將 兩 導 線 框 由 靜 止釋 放 ， 當 ABCD全 部 進 入 磁 場 時 ， 兩 導 線 框 開 始 做 勻 速 運 動 。不 計 摩 擦 和 空 氣 阻 力 ， 重 力 加 速 度 為 g， 求 ： 圖12(1)兩 導 線 框 勻 速 運 動 的 速 度 大 小

22、 ；(2)兩 導 線 框 在 從 開 始 運 動 至 等 高 的 過 程 中 所 產(chǎn) 生 的 總 焦 耳 熱 ；(3)導 線 框 abcd通 過 磁 場 的 時 間 。 圖13(1)小 燈 泡 正 常 發(fā) 光 時 的 電 阻 R；(2)線 框 保 持 不 動 的 時 間 內(nèi) ， 小 燈 泡 產(chǎn) 生 的 熱 量 Q。 答案 (1)1.25 (2)3.14 J 高頻考點十電磁感應中的圖象問題三“看”與三“找”妙解電磁感應圖象問題(一)解決磁感應強度變化產(chǎn)生電動勢問題的三“看”：一看區(qū)間、二看大小、三看方向?！镜淅?一 矩 形 線 圈 位 于 一 隨 時 間 t變 化 的 勻 強 磁 場 內(nèi) ，

23、磁 場 方向 垂 直 線 圈 所 在 的 平 面 (紙 面 )向 里 ， 如 圖 14甲 所 示 。 磁 感 應 強度 B隨 t的 變 化 規(guī) 律 如 圖 乙 所 示 。 以 I表 示 線 圈 中 的 感 應 電 流 ， 以圖 甲 中 線 圈 上 箭 頭 所 示 方 向 為 電 流 的 正 方 向 ， 則 下 列 選 項 中 的 I t圖 象 正 確 的 是 ( ) 圖14 解析一看區(qū)間，根據(jù)法拉第電磁感應定律，45 s內(nèi)磁通量不變，感應電動勢和感應電流為0，排除C、D；二看大小，02 s內(nèi)感應電流大小不變，A、B都符合要求；三看方向，根據(jù)楞次定律，01 s內(nèi)感應電流方向為負方向，12 s內(nèi)感

24、應電流方向為正方向，B錯誤，A正確。答案 A 變式1根據(jù)感應電流，反推磁感應強度B的變化(多選)一 個 圓 形 閉 合 線 圈 固 定 在 垂 直 紙 面 的 勻 強 磁 場 中 ， 線圈 平 面 與 磁 場 方 向 垂 直 ， 如 圖 15甲 所 示 。 設 垂 直 于 紙 面 向里 的 方 向 為 磁 感 應 強 度 的 正 方 向 ， 線 圈 中 順 時 針 方 向 為 感應 電 流 的 正 方 向 。 已 知 圓 形 線 圈 中 的 感 應 電 流 i隨 時 間 變 化的 圖 象 如 圖 乙 所 示 ， 則 線 圈 處 的 磁 場 的 磁 感 應 強 度 隨 時 間變 化 的 圖 象

25、可 能 是 下 列 選 項 中 的 ( ) 圖15 解析一看區(qū)間，在01 s內(nèi)感應電流方向發(fā)生了變化，因此01 s內(nèi)Bt圖象的斜率發(fā)生變化，排除B；二看大小，A、C、D都符合題意；三看方向，根據(jù)楞次定律，A中由于磁感應強度變化而產(chǎn)生的感應電流的方向在01 s內(nèi)的前一段為正方向，A錯誤，通過03 s內(nèi)的感應電流方向可知C、D符合題意。答案 CD 變式2判斷安培力隨時間的變化(2016河南鄭州模擬)如 圖 16甲 所 示 ， 正 三 角 形 硬 導 線 框 abc固 定 在 磁 場 中 ， 磁 場 方 向 與 線 框 平 面 垂 直 。 圖 乙 表 示 該 磁場 的 磁 感 應 強 度 B隨 時

26、間 t變 化 的 關 系 ， t 0時 刻 磁 場 方 向 垂直 紙 面 向 里 。 在 0 4t0時 間 內(nèi) ， 線 框 ab邊 受 到 該 磁 場 對 它 的安 培 力 F隨 時 間 t變 化 的 關 系 圖 為 (規(guī) 定 垂 直 ab邊 向 左 為 安 培力 的 正 方 向 )( ) 圖16 解析利用排除法。本題四個選項中變化區(qū)間都符合要求，0t0和3t03.5t0時間內(nèi)，電流方向相反，但磁場方向也相反，因此安培力的方向是相同的，選項B、C、D錯誤，A正確。答案 A (二)解決導體做切割磁感線運動產(chǎn)生電動勢問題的三“找”：一找有效切割長度、二找變化趨勢、三找方向。 圖17 解析線框bc邊

27、在0L過程中不產(chǎn)生感應電流，在L2L過程中bc邊切割磁感線的有效長度逐漸變大，由右手定則知感應電流沿順時針方向，逐漸變大；線框bc邊在2L3L過程中，bc邊和ad邊都有一部分切割磁感線，產(chǎn)生的感應電流沿逆時針方向，大小不變；線框bc邊在3L4L過程中，ad邊切割磁感線，有效長度逐漸變小，產(chǎn)生的感應電流沿順時針方向，逐漸減小。答案 C 變式磁場區(qū)域變?yōu)檎叫?，且判斷電流和安培力的變?多選)如 圖 18所 示 ， 在 光 滑 的 水 平 桌 面 上 有 一 直 角 邊 長 為 l、電 阻 為 R的 等 腰 直 角 三 角 形 ABC導 線 框 ； 在 導 線 框 的 右 側(cè) 有一 邊 長 為 l

28、的 正 方 形 勻 強 磁 場 區(qū) 域 ， 磁 場 的 左 邊 界 與 導 線 框的 直 角 邊 BC平 行 ， 磁 場 方 向 垂 直 紙 面 向 里 。 現(xiàn) 將 導 線 框 以恒 定 的 速 度 v向 右 運 動 ， t 0時 刻 ， 導 線 框 的 頂 點 A恰 好 到達 磁 場 的 左 邊 界 ， 隨 后 導 線 框 進 入 并 勻 速 通 過 磁 場 區(qū) 域 ，規(guī) 定 逆 時 針 方 向 為 感 應 電 流 (i)的 正 方 向 ， 水 平 向 左 為 安 培力 (F)的 正 方 向 ， 則 下 列 選 項 中 的 i t圖 象 和 F t圖 象 可 能 正確 的 是 ( ) 圖18 答案 BD 反思總結(jié)1.電磁感應中的圖象問題的分析解決圖象問題的關鍵是分析磁通量的變化是否均勻，從而判斷感應電動勢(感應電流)或安培力的大小是否恒定，然后運用楞次定律或右手定則判斷其方向，從而確定其正負。2.電磁感應中圖象類選擇題的兩個常見解法(1)排除法：定性地分析電磁感應過程中物理量的變化趨勢(增大還是減小)、變化快慢(均勻變化還是非均勻變化)，特別是物理量的正負，排除錯誤的選項。(2)函數(shù)法：根據(jù)題目所給條件寫出兩個物理量之間的函數(shù)關系，然后由函數(shù)關系對圖象作出分析和判斷。