【师说】2016高考物理二轮复习 专题五 电路与电磁感应 5.12 电磁感应规律及其应用课件

核心自查一、感应电流1．产生条件闭合电路的部分导体在磁场内做切割磁感线运动穿过闭合电路的发生变化2．方向判右手定则：常用于楞次定律：常用于磁通量切割类闭合电路磁通量变化类二、楞次定律中“阻碍”的表现：1．阻碍________的变化(增反减同)．2．阻碍物体间的________________(来拒去留)．3．阻碍原电流的________(自感现象中增反减同)4．消耗其他形式能量转化为电能．(耗他生电)磁通量相对运动变化三、“三定则、一定律”的应用安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律应用于不同现象：基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场__________________磁场对运动电荷、电流作用力__________________部分导体切割磁感线运动______________电磁感应闭合电路磁通量变化_____________安培定则左手定则右手定则楞次定律四、电动势大小的计算适用过程表达公式备注n匝线圈内的磁通量发生变化E＝______(1)当S不变时，E＝______；(2)当B不变时，E＝nB______导体做____________________的运动E＝Blv(1)E＝Blv的适用条件：v⊥l，v⊥B；(2)当v与B平行时：E＝0nΔΦΔtnSΔBΔtΔSΔt切割磁感线五、电磁感应问题中安培力、电荷量、热量的计算1．导体切割磁感线运动，导体棒中有感应电流，受安培力作用，根据E＝Blv，I＝ER，F＝BIl，可得F＝________.2．闭合电路中磁通量发生变化产生感应电动势．电荷量的计算方法是根据E＝ΔΦΔt，I＝ER，q＝IΔt则q＝________.若线圈匝数为n，则q＝________.3．电磁感应电路中产生的焦耳热．当电路中电流恒定时，可以用________计算，当电路中电流发生变化时，则应用功能关系或____________计算．B2l2v/RΔΦ/RnΔΦ/R焦耳定律能量守恒定律感悟高考1.2015·北京理综利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相关问题．IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路．公交车上的读卡机(刷卡时“嘀”的响一声的机器)向外发射某一特定频率的电磁波．刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输．下列说法正确的是()A．IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池B．仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作C．若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈L中不会产生感应电流D．IC卡只能接收读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息解析：刷卡时线圈L产生感应电流，为电容C充电，因此IC卡不用电池，A错；仅当读卡机向外发射某一特定频率的电磁波时，才能使电容C达到一定电压，IC卡才能有效工作，B正确；当读卡机发射的电磁波的频率偏离特定频率，线圈中也会产生感应电流，只是不能使电容C达到一定的电压，只有当电容C达到一定电压后，才能驱动卡内芯片进行数据处理和传输，C、D错误．答案：B2.2015·安徽理综如图所示，abcd为水平放置的平行“”形光滑金属导轨，间距为l，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计．已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成θ角、单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动(金属杆滑动过程中与导轨接触良好)，则()A．电路中感应电动势的大小为BlvsinθB．电路中感应电流的大小为BvsinθrC．金属杆所受安培力的大小为B2lvsinθrD．金属杆的热功率为B2lv2rsinθ解析：当杆滑动时动生电动势E＝Blv，A错误．金属棒长为lsinθ，所以金属棒的电阻R＝lrsinθ，由欧姆定律可知I＝ER＝Bvsinθr，B正确．安培力F＝BIlsinθ＝B2lvr，C错误．金属棒的热功率P＝I2R＝B2lv2sinθr，D错误．答案：B3.2015·新课标全国卷Ⅱ如图，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上．当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc.已知bc边的长度为l，下列判断正确的是()A．UaUc，金属框中无电流B．UbUc，金属框中电流方向沿a－b－c－aC．Ubc＝－12Bl2ω，金属框中无电流D．Uac＝12Bl2ω，金属框中电流方向沿a－c－b－a解析：在三角形金属框内，有两边切割磁感线，其一为bc边，根据E＝Blv可得：电动势大小为12Bl2ω；其二为ac边，ac边有效的切割长度为l，根据E＝Blv可得：电动势大小也为12Bl2ω；由右手定则可知：金属框内无电流，且UcUb＝Ua，选项A、B错误；Ubc＝Uac＝－12Bl2ω，选项C正确，选项D错误．答案：C4.2015·重庆理综音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机．如图是某音圈电机的原理示意图，它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成，线圈边长为L，匝数为n，磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为B，区域外的磁场忽略不计．线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的长度始终相等．某时刻线圈中电流从P流向Q，大小为I.(1)求此时线圈所受安培力的大小和方向．(2)若此时线圈水平向右运动的速度大小为v，求安培力的功率．解析：(1)由左手定则判定，线圈所受安培力的方向水平向右，大小为F＝nBIL.(2)安培力的功率P＝Fv＝nBILv.答案：(1)nIBL水平向右(2)nBILv高考演练1．如图所示，A、B是两根互相平行的、固定的长直通电导线，二者电流大小和方向都相同．一个矩形闭合金属线圈abcd与A、B在同一平面内，并且ab边保持与通电导线平行，线圈从图中的位置1匀速向左移动，经过位置2，最后到位置3，其中位置2恰在A、B的正中间，则下列说法中正确的是()A．在位置2时，穿过线圈的磁通量为零B．在位置2时，穿过线圈的磁通量的变化率为零C．从位置1到位置3的整个过程中，线圈内感应电流的方向发生了变化D．从位置1到位置3的整个过程中，线圈受到的磁场力的方向先向右后向左解析：磁通量是指穿过线圈中磁感线的净条数，故在位置2，磁通量为0，但磁通量的变化率不为0，A对，B错；1→2，磁通量减小，感应电流为逆时针方向，2→3，磁通量反向增大，感应电流仍为逆时针方向，C错；由楞次定律知，线圈所受磁场力总是阻碍线圈与导线的相对运动，方向总是向右，D错．答案：A2．(多选)如图所示，矩形线框abcd通过导体杆搭接在金属导轨EF和MN上，整个装置放在方向垂直导轨平面向里的匀强磁场中，导轨左侧接有定值电阻R.当线框向右运动时，下面说法正确的是()A．R中无电流B．R中有电流，方向为E→MC．ab中无电流D．ab中有电流，方向为b→a解析：由于线框向右运动，所以ab两端和dc两端存在着相同大小的电势差，ab中有电流，方向为b→a，cd中也有电流，方向为c→d，回路内有电流，R中电流方向为E→M，B、D正确．答案：BD3．如图所示，两足够长的平行金属导轨MN和PQ置于倾角为30°的斜面上，匀强磁场的方向垂直于斜面向上，N、Q间接有定值电阻R.现将放在轨道上的细金属硬杆AB由静止释放，回路中的最大发热功率为P，要使P增大为原来的2倍(不计摩擦及R以外的电阻)，以下做法正确的是()A．将AB杆的质量增大到原来的2倍B．将定值电阻R增大到原来的2倍C．将磁感应强度B减小到原来的一半D．将斜面的倾角增大到45°解析：金属杆下滑时，电路中的感应电动势为E＝Blv(l是两平行导轨间的距离)，感应电流为I＝ER＝BlvR，金属杆受到的沿斜面向上的安培力为F＝BIl＝B2l2vR，当R上的热功率最大时，金属杆下滑的速度最大，有mgsin30°＝B2l2vmR，此时P＝E2mR＝B2l2v2mR＝m2g2Rsin230°B2l2，欲使P增大为原来的2倍，可以采用选项D的做法．答案：D4．如图所示，一半径为L的导体圆环位于纸面内，O为圆心．环内两个圆心角为90°且关于O中心对称的扇形区域内分布有匀强磁场，两磁场的磁感应强度的大小均为B，方向相反且均与纸面垂直．导体杆OM可绕O转动，M端通过滑动触点与圆环良好接触．在圆心和圆环间连有电阻R，不计圆环和导体杆的电阻，当杆OM以恒定角速度ω逆时针转动时，理想电流表A的示数为()A.2BL2ω4RB.BL2ω4RC.2BL2ω2RD.BL2ω2R解析：导体棒旋转切割匀强磁场磁感线产生的感应电动势E＝12BL2ω，因两磁场方向相反，所以得到的是交变电流，按交变电流有效值的求法有I2RT＝(ER)2R·T2⇒I＝22ER＝22·12BL2ωR＝2BL2ω4R，交流电流表显示的是有效值，所以选A.答案：A热点一电磁感应现象中的图象问题电磁感应中的图象多在选择题中出现，有时也在计算题中考查，主要考查以下内容：(1)综合考查楞次定律、法拉第电磁感应定律及电路、安培力等相关知识；(2)在计算题中考查学生的识图能力．电磁感应现象中，回路产生的感应电动势、感应电流及磁场对导线的作用力随时间的变化规律，可用图象直观地表现出来(如：B－t、Φ－t、E－t、I－t等)，此题型可大致分为两类：(1)由给定的电磁感应过程选择相应的物理量的函数图象，以选择题形式为主；(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程，确定相关物理量，以综合计算题形式出现．【例1】2015·山东理综如图甲，R0为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝缘平面内．左端连接在一周期为T0的正弦交流电源上，经二极管整流后，通过R0的电流i始终向左，其大小按图乙所示规律变化．规定内圆环a端电势高于b端时，a、b间的电压uab为正，下列uab－t图象可能正确的是()解析：圆环内磁场的变化周期为0.5T0，则产生的感应电动势的变化周期也一定是0.5T0，四个图象中，只有C的变化周期是0.5T0，根据排除法可知，C正确．答案：C[归纳方法]电磁感应现象中的图象问题1．电磁感应中的图象问题一般有两类：一类是根据导体切割磁感线情况画出E－t图象和i－t图象，另一类是根据Φ－t或B－t图象画出E－t图象和F－t图象，或反之．2．楞次定律的理解和应用(1)“阻碍”的效果表现为：①阻碍原磁通量的变化——增反减同；②阻碍物体间的相对运动——来拒去留；③阻碍自身电流的变化——自感现象；④阻碍并不阻止磁通量的变化，只是延缓了变化的速度．(2)解题步骤：①确定原磁场的方向(分析合磁场)；②确定原磁通量的变化情况(增加或减少)；③确定感应电流磁场的方向(增反减同)；④确定感应电流方向(安培定则)．变式训练1将一段导线绕成图甲所示的闭合回路，并固定在水平面(纸面)内．回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中．回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示．用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图象是()甲乙ABCD解析：根据楞次定律，在前半个周期内，圆环内产生的感应电流方向为顺时针，即通过ab边的电流方向为由b指向a，再根据左手定则判断，ab边受到的安培力为水平向左，即负方向．根据法拉第电磁感应定律，前半个周期内ab中的电流为定值，则所受安培力也为定值．结合选项可知选项B正确．答案：B热点二电磁感应中的动力学问题电磁感应中的动力学问题是高考中的热点，考查形式既有选择题，又有计算题，命题规律大致有以下两点：(1)与牛顿第二定律、运动学知识结合的动态分析；(2)电磁感应中的纯力学问题，涉及受力及功能关系问题．电磁感应动力学问题的分析方法：【例2】2015·广东理综如图(a)所示，平行长直金属导轨水平放置，间距L＝0.4m．导轨右端接有阻值R＝1Ω的电阻．导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好．导体棒及导轨的电阻均不计，导轨间正方形区域abcd内有方向竖直向下的匀强