（新课标）2020高考物理二轮总复习 第一部分 专题突破方略 专题四 电磁感应和电路 1.4.1 电

专题四电磁感应和电路第1讲电磁感应定律的综合应用高频考点1电磁感应现象、楞次定律、法拉第电磁感应定律的应用高频考点2电磁感应中的四类综合问题栏目导航专题限时训练热点聚焦备考对策1.电磁感应部分：以考查楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用为主，多涉及牛顿运动定律、电功和电热等力电综合问题．考查形式为选择题或计算题．2．恒定电流部分：以选择题的形式考查动态电路、电路故障、含容电路和含电表电路等问题的分析．3．交变电流部分：以选择题的形式考查交变电流有效值与峰值的关系、理想变压器的原理.复习时应理清各个基本概念，熟记各公式及适用条件，掌握交流电“四值”的特点及适用范围，注意训练和掌握闭合电路的动态分析问题、含容电路的分析问题、变压器电路的动态分析问题及电磁感应与电路相综合问题的分析思路与方法，强化电磁感应图象问题的训练，提高解决与实际生活、生产科技相结合的实际问题的能力.[知识体系构建]高频考点1电磁感应现象、楞次定律、法拉第电磁感应定律的应用〉〉视角一楞次定律的应用[例1](多选)(2018·全国卷Ⅰ)如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路．将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态．下列说法正确的是()A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直于纸面向里的方向转动B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直于纸面向里的方向C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直于纸面向外的方向D．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直于纸面向外的方向转动答案：AD解析：开关闭合的瞬间，穿过线圈的磁通量向右增加，由楞次定律可判断出直导线中电流方向为由南向北，由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直于纸面向里，小磁针的N极朝垂直于纸面向里的方向转动，选项A正确；开关闭合并保持一段时间后，穿过线圈的磁通量不变，直导线中感应电流为零，小磁针恢复到原来状态，选项B、C错误；开关断开后的瞬间，穿过线圈的磁通量向右减小，由楞次定律可判断出直导线中电流方向为由北向南，由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直于纸面向外，小磁针的N极朝垂直于纸面向外的方向转动，选项D正确．[规律方法]楞次定律的应用——一原、二感、三电流1．明确研究回路的原磁场——弄清研究的回路中原磁场的方向及磁通量的变化情况；2．确定感应电流的磁场——根据楞次定律中的“阻碍”原则，结合原磁场磁通量变化情况，确定感应电流的磁场的方向；3．判定电流方向——根据感应电流的磁场方向，运用安培定则判断感应电流的方向．楞次定律中“阻碍”的主要表现形式1．阻碍原磁通量的变化——“增反减同”；2．阻碍相对运动——“来拒去留”；3．使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”；4．阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”．〉〉视角二“三定则、一定律”的应用[例2](2018·辽宁葫芦岛期末)如图所示，Ⅰ和Ⅱ是一对异名磁极，ab为放在其间的金属棒．ab和cd用导线连成一个闭合回路．当ab棒向右运动时，cd金属棒受到向下的安培力．下列说法正确的是()A．由此可知d端电势高于c端电势B．由此可知Ⅰ是S极C．由此可知Ⅰ是N极D．当cd棒向下运动时，ab棒受到向左的安培力答案：C解析：根据题意可知：cd中电流的方向为c→d，c端电势高于d端电势，A错误；ab中电流的方向为b→a，对ab应用右手定则可知Ⅰ是N极，Ⅱ是S极，B错误，C正确．当cd棒向下运动时，回路中会产生d→c的电流，则ab中电流的方向为a→b，根据左手定则可知，ab棒受的安培力向右，D错误．[规律方法]“三定则、一定律”的应用技巧1．2个条件：感应电流产生的条件闭合回路磁通量变化2．2种方法：判断感应电流方向楞次定律右手定则3．2个原则：(1)无论是“安培力”还是“洛伦兹力”，只要是“力”都用左手判断；(2)“电生磁”或“磁生电”均用右手判断．“三定则、一定律”的要点总结1．规律比较基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生的磁场安培定则磁场对运动电荷、电流的作用力左手定则电磁感应导体切割磁感线运动右手定则闭合回路磁通量变化楞次定律2.应用区别(1)因电而生磁(I→B)→安培定则；(2)因动而生电(v、B→E)→右手定则；(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则．3．相互联系(1)应用楞次定律，一般要用到安培定则；(2)研究感应电流受到的安培力，一般先用右手定则确定电流方向，再用左手定则确定安培力的方向，有时也可以直接应用楞次定律的推论(“来拒去留”或“增缩减扩”)确定．〉〉视角三法拉第电磁感应定律的应用[例3](多选)(2019·大连市二模)近年来，手机无线充电功能的广泛应用为人们提供了很大便利．如图甲为充电原理示意图．充电板接交流电源，对充电板供电，充电板内的励磁线圈可产生交变磁场，从而使手机内的感应线圈产生感应电流．当充电板内的励磁线圈通入如图乙所示的交变电流时(电流由a流入时方向为正)，下列说法正确的是()A．感应线圈中产生的是恒定电流B．感应线圈中电流的方向总是与励磁线圈中电流方向相反C．t3时刻，感应线圈中电流的瞬时值为0D．t1～t2时间内，c点电势高于d点电势答案：CD解析：励磁线圈产生的磁场随电流变化，因为电流不是均匀变化，磁场也不是均匀变化，所以感应电动势E＝nΔΦΔt＝nΔBΔtS，就不是恒定的，感应电流也就不是恒定的，A错误；感应电流的磁场阻碍引起感应电流磁通量的变化，当励磁线圈电流减小时，磁感应强度减小，感应电流与励磁线圈电流方向相同，B错误；t3时刻，励磁线圈电流变化率为零，磁感应强度变化率为零，E＝nΔΦΔt＝nΔBΔtS，感应电动势为零，感应电流为零，C正确．t1～t2时间内，励磁线圈中的电流正向减小，磁感应强度向上减小，感应电流的磁场方向向上，根据安培定则可判断c点电势高于d点电势，D正确．[规律方法]求解感应电动势的几种方法1．E＝nΔΦΔt的研究对象为回路；2．E＝BLv的研究对象为平动切割磁感线的导体棒；3．E＝12BωL2的研究对象为转动切割磁感线的导体棒．注意：在应用法拉第电磁感应定律处理问题时要确认穿过回路的磁通量的变化量或切割磁感线的导体的有效长度，不可盲目代入公式进行求解．1．(2019·贵阳市二模)如图所示，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴顺时针匀速转动，现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场，圆盘开始减速．在圆盘减速过程中，以下说法正确的是()A．处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高B．所加磁场越强越不易使圆盘停止转动C．若所加磁场反向，圆盘将加速转动D．若所加磁场穿过整个圆盘，圆盘将匀速转动答案：D解析：将金属圆盘看成由无数条金属棒组成，金属圆盘顺时针匀速转动时，根据右手定则判断可知：圆盘上的感应电流由圆心流向边缘，所以靠近圆心处电势低，A错误；根据法拉第电磁感应定律可知，金属圆盘产生的感应电动势为BLv，所以所加磁场越强，产生的感应电动势越大，感应电流越大，圆盘受到的安培力越大，而安培力是阻力，所以越易使圆盘停止转动，B错误；若所加磁场反向，只是产生的感应电流反向，根据楞次定律可知，安培力仍然阻碍圆盘的转动，所以圆盘还是减速转动，C错误；若所加磁场穿过整个圆盘时，穿过圆盘的磁通量不变，则不会产生感应电流，不受安培力作用，所以圆盘将匀速转动，D正确．2．(多选)(2019·江苏省七市调研)某手持式考试金属探测器如图所示，它能检查出考生违规携带的电子通信储存设备．工作时，探测环中的发射线圈通以正弦式交变电流，附近的被测金属物中感应出电流，感应电流的磁场反过来影响探测器线圈中的电流，使探测器发出警报．则()A．被测金属物中产生的是恒定电流B．被测金属物中产生的是交变电流C．探测器与被测金属物相对静止时也能发出警报D．违规携带的手机只有发出信号时才会被探测到答案：BC解析：因为探测环中的发射线圈通以正弦式电流，非均匀变化的电流产生变化的电场，所以被测金属物中产生的是交变电场，形成交变电流，A错误，B正确．探测器应用的原理是涡流，相对静止也可以产生涡流，C正确．只要是金属物品就会产生涡流现象，手机是金属制品，不发信号也会被探测到，D错误．3．(多选)(银川一中考前训练)半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为r、电阻为R的均匀金属棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨圆心O，装置的俯视图如图所示，整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下．在两环之间接阻值为R的定值电阻和电容为C的电容器．金属棒在水平外力作用下以角速度ω绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触．导轨电阻不计．下列说法正确的是()A．金属棒中电流从B流向AB．金属棒两端电压为34Bωr2C．电容器的M板带负电D．电容器所带电荷量为32CBωr2答案：AB解析：根据右手定则可知，金属棒AB逆时针切割磁感线时，产生的感应电流是从B流向A，故A正确；感应电动势E＝BLv＝Brrω＋2rω2＝32Br2ω，切割磁感线的导体相当于电源，则AB两端的电压相当于电源的路端电压，根据闭合电路欧姆定律可知：UAB＝R2RE＝34Br2ω，故B正确；切割磁感线的AB相当于电源，在AB内部电流方向由B向A，故金属棒A相当于电源正极，故与A接近的电容器M板带正电，故C错误；由B分析知，AB两端的电压为34Br2ω，电容器两端的电压也是34Br2ω，故电容器所带电荷量Q＝CU＝34CBr2ω，故D错误．4．(多选)(2019·潍坊市二模)如图甲，螺线管内有平行于轴线的外加磁场，以图中箭头所示方向为其正方向．螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一闭合小金属圆环，圆环与导线框在同一平面内．当螺线管内的磁感应强度B随时间按图乙所示规律变化时()A．在0～t1时间内，环有收缩趋势B．在t1～t2时间内，环有扩张趋势C．在t1～t2时间内，环内有逆时针方向的感应电流D．在t2～t3时间内，环内有逆时针方向的感应电流答案：BC解析：在0～t1时间内，B均匀增加，则在线圈中产生恒定不变的感生电动势，则在导线框abcd中形成稳定的电流，则此时环中无感应电流产生，环也没有收缩趋势，选项A错误；在t1～t2时间内，B的变化率逐渐减小，则螺线管中的感应电流方向为从下到上且逐渐减小，在导线框abcd中的磁通量向外减小，穿过环的磁通量向外减小，根据楞次定律可知，环内有逆时针方向的感应电流，且有扩张趋势，选项B、C正确；在t2～t3时间内，B的方向向下，且B的变化率逐渐减小，则螺线管中的感应电流方向为从上到下且逐渐减小，在导线框abcd中的磁通量向里减小，穿过环的磁通量向里减小，根据楞次定律可知，环内有顺时针方向的感应电流，选项D错误．高频考点2电磁感应中的四类综合问题〉〉视角一电磁感应中的图象问题[例4](多选)如图甲所示线圈所围的面积为0.1m2，线圈电阻为1Ω，规定线圈中感应电流I的正方向(从上往下看)是顺时针方向，磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示，则以下说法正确的是()A．在时间0～5s内，I的最大值为0.01AB．在第4s时刻，I的方向为逆时针C．前2s内，通过线圈某截面的总电荷量为0.01CD．第3s内，线圈的发热功率最大答案：ABC解析：在时间0～5s内，当时间t＝0时，磁场的变化最快，图中切线显示为变化的快慢，即ΔBΔt＝0.1T/s，故感应电流的最大值为I＝ER＝ΔB×SΔt×R＝0.01A，选项A正确；在第4s时刻，原磁场在减小，故感应电流的磁场方向向上，由楞次定律可知，I的方向为逆时针，选项B正确；前2s内，通过线圈某截面的总电荷量q＝It＝ΔB×SR＝0.1T×0.1m21Ω＝0.01C，选项C正确；第3s内，原磁场没有变化，故线圈的感应电流为0，发热功率也为0，选项D错误．[例5](多选)(2019·临沂市二模)如图所示，总电阻为R、边长为L的正方形金属线框，从t＝0时刻在外力作用下由静止开始垂直于磁场边界以