您好,欢迎访问三七文档
当前位置:首页 > 行业资料 > 其它行业文档 > 2019届高考物理专题四电磁感应与电路考点2电磁感应的规律及应用课件
第2讲电磁感应的规律及应用[高考定位]1.考查内容(1)电磁感应现象、楞次定律。(2)法拉第电磁感应定律。(3)电磁感应中的图象问题。(4)电磁感应的电路、动力学、能量等综合问题。锁定命题方向2.题型、难度高考对本讲知识考查的题目主要是选择题和计算题。选择题在上述四种知识中均有涉及而计算题主要涉及法拉第电磁感应定律,电磁感应中的图象问题和综合问题,难度中、高档。[体验高考]1.如图4-2-1所示,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨,导轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS,一圆环形金属框T位于回路围成的区域内,线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向右运动,在运动开始的瞬间,关于感应电流的方向,下列说法正确的是图4-2-1A.PQRS中沿顺时针方向,T中沿逆时针方向B.PQRS中沿顺时针方向,T中沿顺时针方向C.PQRS中沿逆时针方向,T中沿逆时针方向D.PQRS中沿逆时针方向,T中沿顺时针方向解析因为PQ突然向右运动,由右手定则可知,PQRS中有沿逆时针方向的感应电流,穿过T中的磁通量减小,由楞次定律可知,T中有沿顺时针方向的感应电流,故D正确,A、B、C错误。答案D2.(多选)两条平行虚线间存在一匀强磁场,磁感应强度方向与纸面垂直。边长为0.1m、总电阻为0.005Ω的正方形导线框abcd位于纸面内,cd边与磁场边界平行,如图4-2-2(a)所示。已知导线框一直向右做匀速直线运动,cd边于t=0时刻进入磁场。线框中感应电动势随时间变化的图线如图(b)所示(感应电流的方向为顺时针时,感应电动势取正)。下列说法正确的是图4-2-2A.磁感应强度的大小为0.5TB.导线框运动的速度的大小为0.5m/sC.磁感应强度的方向垂直于纸面向外D.在t=0.4s至t=0.6s这段时间内,导线框所受的安培力大小为0.1N答案BC解析由E-t图象可知,线框经过0.2s全部进入磁场,则速度v=lt=0.10.2m/s=0.5m/s,选项B正确;E=0.01V,根据E=BLv可知,B=0.2T,选项A错误,根据楞次定律可知,磁感应强度的方向垂直于纸面向外,选项C正确;在t=0.4s至t=0.6s这段时间内,导线框中的感应电流I=ER=0.010.005A=2A,所受的安培力大小为F=BIL=0.04N,选项D错误,故选BC。3.如图4-2-3所示,由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd,固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场中。一接入电路电阻为R的导体棒PQ,在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动,滑动过程PQ始终与ab垂直,且与线框接触良好,不计摩擦。在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中图4-2-3A.PQ中电流先增大后减小B.PQ两端电压先减小后增大C.PQ上拉力的功率先减小后增大D.线框消耗的电功率先减小后增大解析由题意知,题目情形可等效为如图所示的电路问题,其中R左+R右=3R,E=BLv,r=R,当PQ向右运动时,R左增大,R右减小,两者并联的总电阻R外先增大后减小,当PQ运动到线框正中央位置时,R外最大,故流过PQ的电流先减小后增大,A项错误;PQ两端电压U=E-Ir、故U的变化为先增大后减小,B项错误;拉力的功率P=P总=EI,故拉力的功率先减小后增大,C项正确;线框消耗的电功率为电源的输出功率P出=P总-P内=EI-I2r,电流的最小值Imin=E1.75R,故由数学知识可知P出先增大后减小,D项错误。答案C4.如图4-2-4所示,水平面(纸面)内间距为l的平行金属导轨间接一电阻,质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上,t=0时,金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动,t0时刻,金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域,且在磁场中恰好能保持匀速运动。杆与导轨的电阻均忽略不计,两者始终保持垂直且接触良好,两者之间的动摩擦因数为μ。重力加速度大小为g。求图4-2-4(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小;(2)电阻的阻值。解析(1)设金属杆进入磁场前的加速度大小为a,由牛顿第二定律得F-μmg=ma①设金属杆到达磁场左边界时的速度为v,由运动学公式有v=at0②当金属杆以速度v在磁场中运动时,由法拉第电磁感应定律知产生的电动势为E=Blv③联立①②③式可得E=Blt0Fm-μg④(2)设金属杆在磁场区域中匀速运动时,金属杆中的电流为I,根据欧姆定律I=ER⑤式中R为电阻的阻值。金属杆所受的安培力为F安=BlI⑥因金属杆做匀速运动,有F-μmg-F安=0⑦联立④⑤⑥⑦式得R=B2l2t0m。答案(1)Blt0Fm-μg(2)B2l2t0m【必记要点】1.对楞次定律中“阻碍”的理解突破高频考点考点一楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用谁阻碍谁是感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化阻碍什么阻碍的是磁通量的变化,而不是阻碍磁场本身如何阻碍当磁通量增大时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反;当磁通量减小时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同,即“增反减同”结果如何阻碍并不是阻止,只是延缓了磁通量的变化,这种变化将继续进行,最终结果不受影响2.感应电动势的计算(1)法拉第电磁感应定律:E=nΔΦΔt,常用于计算平均感应电动势。①若B变,而S不变,则E=nΔBΔtS;②若S变,而B不变,则E=nBΔSΔt。(2)导体棒垂直切割磁感线:E=Blv,主要用于求电动势的瞬时值。(3)如图4-2-5所示,导体棒Oa围绕棒的一端O在垂直磁场的平面内做匀速圆周运动而切割磁感线,产生的电动势E=12Bl2ω。图4-2-5【题组训练】1.(多选)(电磁感应的应用实例)电吉他中电拾音器的基本结构如图4-2-6所示,磁体附近的金属弦被磁化,因此弦振动时,在线圈中产生感应电流,电流经电路放大后传送到音箱发出声音,下列说法正确的有图4-2-6A.选用铜质弦,电吉他仍能正常工作B.取走磁体,电吉他将不能正常工作C.增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D.弦振动过程中,线圈中的电流方向不断变化解析因铜质弦不能被磁化,所以A错误;若取走磁铁,金属弦无法被磁化,电吉他将不能正常工作,所以B正确;根据法拉第电磁感应定律知,增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势,所以C正确;弦振动过程中,线圈中的磁通量一会增大一会减小,所以电流方向不断变化,D正确。答案BCD2.(法拉第电磁感应定律的应用)如图4-2-7所示,匀强磁场中有两个导体圆环a、b,磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大。两圆环半径之比为2∶1,圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb,不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是图4-2-7A.Ea∶Eb=4∶1,感应电流均沿逆时针方向B.Ea∶Eb=4∶1,感应电流均沿顺时针方向C.Ea∶Eb=2∶1,感应电流均沿逆时针方向D.Ea∶Eb=2∶1,感应电流均沿顺时针方向答案B解析由法拉第电磁感应定律可知E=nΔΦΔt,则E=nΔBΔtπR2。由于Ra∶Rb=2∶1,则Ea∶Eb=4∶1。由楞次定律和安培定则可以判断产生顺时针方向的电流。选项B正确。3.(多选)(E=12BL2ω的应用)(2016·全国卷Ⅱ)法拉第圆盘发电机的示意图如图4-2-8所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中,圆盘旋转时,关于流过电阻R的电流,下列说法正确的是图4-2-8A.若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定B.若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流沿a到b的方向流动C.若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向可能发生变化D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,则电流在R上的热功率也变为原来的2倍答案AB解析将圆盘看成由无数辐条组成,各辐条都在切割磁感线,从而产生感应电动势,出现感应电流,当圆盘顺时针转动时(从上往下看),根据右手定则可判断,圆盘上感应电流从边缘向中心,流过电阻R的电流方向从a到b,B正确;由法拉第电磁感应定律可得,感应电动势E=BLv=12BL2ω,而I=ER,故A正确,C错误;当角速度ω变为原来的2倍时,感应电动势E=12BL2ω变为原来的2倍,感应电流I变为原来的2倍,电流在R上的热动率P=I2R变为原来的4倍,D错误。4.(楞次定律的理解及应用)如图4-2-9所示,粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈。当一竖直放置的通有恒定电流的螺线管沿线圈中线AB正上方水平快速通过时,若线圈始终不动,则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向的运动趋势,下列说法中正确的是图4-2-9A.FN先小于mg后大于mg,运动趋势向左B.FN先大于mg后小于mg,运动趋势先向右后向左C.FN先小于mg后大于mg,运动趋势先向左后向右D.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向右解析通电螺线管从线圈正上方快速通过时,通过线圈的磁通量先增大后减小。当通过线圈磁通量增大时,为阻碍其增大,在竖直方向上线圈有向下运动的趋势,所以线圈受到的支持力大于其重力,在水平方向上线圈有向右运动的趋势;当通过线圈的磁通量减小时,为阻碍其减小,在竖直方向上线圈有向上运动的趋势,所以线圈受到的支持力小于其重力,在水平方向上线圈有向右运动的趋势。综上所述,线圈所受到的支持力先大于重力后小于重力,运动趋势总是向右,D正确。答案D[例1](多选)(2018·银川一模)如图4-2-10所示,边长为L、总电阻为R的均匀正方形线框abcd放置在光滑水平桌面上,其cd边右侧紧邻两个磁感应强度为B、宽度为L、方向相反的有界匀强磁场。现使线框以速度v0匀速通过磁场区域,从开始进入到完全离开磁场的过程中,下列图线能定性反映线框中的感应电流(以逆时针方向为正)和a、b两点间的电势差随时间变化关系的是考点二电磁感应中的图象问题图4-2-10[审题探究]怎样求解线框在进入磁场L~2L的过程中,产生的电动势?a和b哪一点的电势高?由右手定则知,ab和cd产生的电动势同向,故线框的总电动势为E=2BLv0,ab边电流方向由b到a,故a点电势高。[答案]AC[解析]线框在进入磁场0~L的过程中,E=BLv0,电流I=BLv0R=i0,方向为逆时针方向,为正,a点的电势比b点的电势高,a,b间的电势差Uab=E4=14Blv0=U0;在L~2L的过程中,E′=2BLv0,电流I=2BLv0R=2i0,方向为顺时针方向,为负,a的电势比b的电势高,ab间的电势差Uab=E′2=12BLv0=2U0;在2L~3L的过程上,E=BLv0,电流I=BLv0R=i0,方向为逆时针方向,为正,a点的电势比b点的电势低,ab间的电势差Uab=-3E4=-34BLv0=-3U0,故选项A,C正确,B,D错误。规律总结分析电磁感应图象问题的注意事项1.注意初始时刻的特征,如初始时刻感应电流是否为零,感应电流的方向如何。2.注意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象变化相对应。3.注意观察图象的变化趋势,看图象斜率的大小、图象的曲直是否和物理过程对应。【题组训练】1.(磁场变化的图象问题)如图4-2-11所示,一根电阻为R=4Ω的导线绕成的半径为d=2m的圆,在圆内部分区域存在变化的匀强磁场,中间S形虚线是两个直径为d的半圆,磁场随时间变化如图2所示(磁场垂直于纸面向外为正,电流逆时针方向为正),关于圆环中的电流—时间图象,以下四图中正确的是图4-2-11答案B解析由题图知,磁感应强度变化率大小为ΔBΔt=2T/s,磁场区域的面积S=12πd2=2πm2,感应电动势大小E=ΔBΔtS=4πV,感应电流大小I=ER=πA,选项C,D错误;0~1s内穿过圆环向外的磁通量增加,感应电流的磁场方向向里,感应电流沿顺时针方向,选项A错误,B正确。2.(多选)(
本文标题:2019届高考物理专题四电磁感应与电路考点2电磁感应的规律及应用课件
链接地址:https://www.777doc.com/doc-1830823 .html