高考物理二轮复习专题四电路与电磁感应第2讲电磁感应定律及综合应用课件

第2讲 电磁感应定律及综合应用 知识识必备备 1.感应电动势应电动势 的几种表达式 2.感应电动势应电动势 方向(感应电应电 流方向)的判断 (1)右手定则则：适用于导导体切割磁感线产线产 生感应电应电 流的方向的 判断。 (2)楞次定律：感应电应电 流具有这样这样 的方向，即感应电应电 流产产生的 磁场总场总 要阻碍引起感应电应电 流的原磁通量的变变化。 (3)三种阻碍： 阻碍原磁通量的变变化增反减同。 阻碍物体间间的相对对运动动来拒去留。 阻碍自身电电流的变变化增反减同。 备备考策略 1.抓住“两个定律”，运用“两种观观点”，分析“一种电电路” “两个定律”是指楞次定律和法拉第电电磁感应应定律；“两种观观 点”是指动动力学观观点和能量观观点；“一种电电路”是指电电磁感 应电应电 路。 2.必须领须领 会的“6种方法和2种物理思想” (1)假设设法、图图象法、转换转换 法、微元法、类类比法、逆向思维维法 ； (2)等效思想、守恒思想。 3.必须须辨明的“3个易错错易混点” (1)楞次定律中的“阻碍”不是“阻止”，也不是“相反”； (2)注意区别别楞次定律和右手定则则； (3)发发生电电磁感应应的电电路中，产产生感应电动势应电动势 的部分为为“电电源” ，其余部分为为“外电电路”。 【真题题示例1】 (2017全国卷，15)如图图 1，在方向垂直于纸纸面向里的匀强磁场场 中有一U形金属导轨导轨 ，导轨导轨 平面与磁 场场垂直，金属杆PQ置于导轨导轨 上并与导导 轨轨形成闭闭合回路PQRS，一圆环圆环 形金属 线线框T位于回路围围成的区域内，线线框与 导轨导轨 共面。现让现让 金属杆PQ突然向右运 动动，在运动动开始的瞬间间，关于感应电应电 流的方向，下列说说法正确的是( ) 楞次定律和法拉第电电磁感应应定律的应应用 图图1 A.PQRS中沿顺时针顺时针 方向，T中沿逆时针时针 方向 B.PQRS中沿顺时针顺时针 方向，T中沿顺时针顺时针 方向 C.PQRS中沿逆时针时针 方向，T中沿逆时针时针 方向 D.PQRS中沿逆时针时针 方向，T中沿顺时针顺时针 方向 解析 金属杆PQ突然向右运动动，由右手定则则可知，PQRS中有 沿逆时针时针 方向的感应电应电 流，穿过圆环过圆环 形金属线线框T中的磁通 量减小，由楞次定律可知，T中有沿顺时针顺时针 方向的感应电应电 流， 故选项选项 D正确，A、B、C错误错误 。 答案 D 【真题题示例2】 (2017全国卷，18)扫扫描隧道显显微镜镜(STM)可 用来探测样测样 品表面原子尺度上的形貌。为为了有效隔离外界振 动对动对 STM的扰动扰动 ，在圆圆底盘盘周边边沿其径向对对称地安装若干 对对紫铜铜薄板，并施加磁场场来快速衰减其微小振动动，如图图2所 示。无扰动时扰动时 ，按下列四种方案对对紫铜铜薄板施加恒磁场场；出 现扰动现扰动 后，对对于紫铜铜薄板上下及其左右振动动的衰减最有效的 方案是( ) 图图2 解析 感应电应电 流产产生的条件是闭闭合回路中的磁通量发发生变变化。 在A图图中，系统统振动时动时 ，紫铜铜薄板随之上下及左右振动动，在磁 场场中的部分有时时多有时时少，磁通量发发生变变化，产产生感应电应电 流， 受到安培力，阻碍系统统的振动动；在B、D图图中，只有紫铜铜薄板左 右振动动才产产生感应电应电 流，而上下振动动无电电流产产生；在C图图中， 无论论紫铜铜薄板上下振动还动还 是左右振动动，都不会产产生感应电应电 流， 故选项选项 A正确，B、C、D错误错误 。 答案 A 【真题题示例3】 (多选选)(2016全国卷， 20)法拉第圆盘发电圆盘发电 机的示意图图如图图3 所示。铜圆盘铜圆盘 安装在竖竖直的铜轴铜轴 上， 两铜铜片P、Q分别别与圆盘圆盘 的边缘边缘 和铜轴铜轴 接触。圆盘处圆盘处 于方向竖竖直向上的匀强磁 场场B中。圆盘圆盘 旋转时转时 ，关于流过电过电 阻R 的电电流，下列说说法正确的是( ) 图图3 A.若圆盘转动圆盘转动 的角速度恒定，则电则电 流大小恒定 B.若从上向下看，圆盘顺时针转动圆盘顺时针转动 ，则电则电 流沿a到b的方向流 动动 C.若圆盘转动圆盘转动 方向不变变，角速度大小发发生变变化，则电则电 流方向 可能发发生变变化 D.若圆盘转动圆盘转动 的角速度变为变为 原来的2倍，则电则电 流在R上的热热功 率也变为变为 原来的2倍 答案 AB 真题题感悟 1.高考考查查特点 高考在本考点的考查查主要集中在新的情境考查查楞次定律、法 拉第电电磁感应应定律。掌握法拉第电电磁感应应定律和楞次定律、 右手定则则是突破考点的方法。 2.常见误见误 区及临临考提醒 (1)对对感应电应电 流产产生的条件理解不准确，认为认为 只要切割就有 感应电应电 流。 (2)不能正确理解楞次定律造成电电流方向判断错误错误 。 (3)左手定则则和右手定则则混淆出现电现电 流方向的判断错误错误 。 (4)不理解转动转动 切割电动势电动势 大小计计算方法。 预测1楞次定律的应用 预测2电磁感应定律的应用 1.(2017河南重点中学联联考)如图图4甲所示，绝缘绝缘 的水平桌面上放 置一金属圆环圆环 ，在圆环圆环 的正上方放置一个螺线线管，在螺线线管 中通入如图图乙所示的电电流，电电流从螺线线管a端流入为为正，以下 说说法正确的是( ) 图图4 A.从上往下看，01 s内圆环圆环 中的感应电应电 流沿顺时针顺时针 方向 B.01 s内圆环圆环 面积积有扩张扩张 的趋势趋势 C.3 s末圆环对圆环对 桌面的压压力小于圆环圆环 的重力 D.12 s内和23 s内圆环圆环 中的感应电应电 流方向相反 解析 由图图乙知，01 s内螺线线管中电电流逐渐渐增大，穿过圆环过圆环 向上的磁通量增大，由楞次定律知圆环圆环 中感应电应电 流的磁场场向下 ，圆环圆环 面积积有缩缩小的趋势趋势 ，从上往下看，01 s内圆环圆环 中的感 应电应电 流沿顺时针顺时针 方向，选项选项 A正确，B错误错误 ；同理可得12 s内 和23 s内圆环圆环 中的感应电应电 流方向相同，选项选项 D错误错误 ；3 s末电电 流的变变化率为为0，螺线线管中磁感应应强度的变变化率为为0，在圆环圆环 中 不产产生感应电应电 流，圆环对圆环对 桌面的压压力等于圆环圆环 的重力，选项选项 C 错误错误 。 答案 A 2.(多选选)如图图5甲所示，一个圆圆形线线圈匝数n50、面积积S10.5 m2、电电阻r1 。有一个R2 的电电阻，将其两端分别别与图图 甲中的圆圆形线线圈相连连接，F端接地。在线线圈中存在面积积S20.4 m2的垂直线线圈平面向外的匀强磁场场区域，磁感应应强度B随时间时间 t变变化的关系如图图乙所示，则则下列说说法正确的是( ) 图图5 A.圆圆形线线圈中产产生的感应电动势应电动势 E3 V B.在04 s时间时间 内通过电过电 阻R的电电荷量q6 C C.F端电势为电势为 零，E端的电势电势 E2 V D.在04 s时间时间 内电电阻R上产产生的焦耳热热Q8 J 答案 AD 答案 AC 【真题题示例】 (多选选)(2017全国卷，20)两条平行虚线间线间 存在 一匀强磁场场，磁感应应强度方向与纸纸面垂直。边长为边长为 0.1 m、 总电总电 阻为为0.005 的正方形导线导线 框abcd位于纸纸面内，cd边边与磁 场边场边 界平行，如图图7(a)所示。已知导线导线 框一直向右做匀速直 线线运动动，cd边边于t0时时刻进进入磁场场。线线框中感应电动势应电动势 随 时间变时间变 化的图线图线 如图图(b)所示(感应电应电 流的方向为顺时针时为顺时针时 ， 感应电动势应电动势 取正)。下列说说法正确的是( ) 电电磁感应应中的图图象问题问题 图图7 A.磁感应应强度的大小为为0.5 T B.导线导线 框运动动的速度的大小为为0.5 m/s C.磁感应应强度的方向垂直于纸纸面向外 D.在t0.4 s至t0.6 s这这段时间时间 内，导线导线 框所受的安培力大小为为 0.1 N 答案 BC 真题题感悟 1.高考考查查特点 本考点的命题题主要涉及Et图图、it图图、Bt图图、t图图，还还 有vt图图、Ft图图等。突破本考点的关键键是灵活应应用楞次定律 、法拉第电电磁感应应定律判断电电流方向及计计算电动势电动势 的大小。 2.常见误见误 区及临临考提醒 (1)不能正确的将磁场变场变 化和电电流变变化相互转换转换 。 (2)不能正确判断感应电应电 流是正方向还还是负负方向。 (3)不理解图图象斜率、曲直的意义义。 (4)多阶阶段过过程中不能将各阶阶段的运动动和图图象变变化相对应对应 。 预测1图象的选择问题 预测2图象的转换问题 预测3利用图象分析相关问题 1. (多选选)空间间内存在一垂直纸纸面向里的匀强磁场场，磁场场区域的横 截面为为等腰直角三角形，底边边水平，其斜边长边长 度为为L。一正方 形导导体框边长边长 也为为L，开始时时正方形导导体框的ab边边与磁场场区域 横截面的斜边刚边刚 好重合，如图图8所示。从图图示位置开始计时计时 ， 正方形导导体框以平行于bc边边的速度v匀速穿越磁场场。若导导体框 中的感应电应电 流为为i，a、b两点间间的电压为电压为 ua b，感应电应电 流取逆 时针时针 方向为为正，则则在导导体框穿越磁场场的过过程中，下列i、ua b随 时间时间 的变变化规规律正确的是( ) 图图8 答案 AD 2.(2017洛阳市高三统统一考试试)如图图9甲所示，一根电电阻R4 的 导线绕导线绕 成半径d2 m的圆圆，在圆圆内部分区域存在变变化的匀强 磁场场，中间间S形虚线线是两个直径均为为d的半圆圆,磁感应应强度随时时 间变间变 化如图图乙所示(磁场场垂直于纸纸面向外为为正,电电流逆时针时针 方向 为为正),关于圆环圆环 中的感应电应电 流时间图时间图 象,下列选项选项 中正确的 是( ) 图图9 答案 C 3.(多选选)(2017贵贵州遵义义模拟拟)如图图10甲所示，水平放置的平行金 属导轨连导轨连 接一个平行板电电容器C和电电阻R，导导体棒MN固定在 导轨导轨 上且接触良好，整个装置放于垂直导轨导轨 平面的磁场场中，磁 感应应强度B的变变化情况如图图乙所示(图图甲所示磁感应应强度方向 为为正)，MN始终终保持静止，则则0t2时间时间 内( ) 图图10 A.电电容器C的电电荷量大小始终终没变变 B.电电容器C的a板先带带正电电后带负电带负电 C.MN所受安培力的大小始终终没变变 D.MN所受安培力的方向先向右后向左 解析 由题图题图 乙知，磁感应应强度均匀变变化，根据法拉第电电磁感 应应定律可知，回路中产产生恒定电动势电动势 ，电电路中电电流恒定，电电阻 R两端的电压电压 恒定，电电容器的电压电压 恒定，故电电容器C的电电荷量大 小始终终没变变。根据楞次定律判断可知，通过过R的电电流一直向下， 电电容器的a板电势较电势较 高，一直带带正电电，选项选项 A正确，B错误错误 ；根 据安培力公式FBIL，I、L不变变，由于磁感应应强度变变化，MN所 受安培力的大小也变变化，选项选项 C错误错误 ；由右手定则则判断可知， MN中感应电应电 流方向一直从N到M，由左手定则则判断可知，MN所 受安培力的方向先向右后向左，选项选项 D正确。 答案 AD 【真题题示例】 (2016全国卷，24)如图图11，水平面(纸纸面)内间间 距为为l的平行金属导轨间导轨间 接一电电阻，质质量为为m、长长度为为l的金 属杆置于导轨导轨 上，t0时时，金属杆在水平向右、大小为为F的恒 定拉力作用下由静止开始运动动，t0时时刻，金属杆进进入磁感应应 强度大小为为B、方向垂直于纸纸面向里的匀强磁场场区域，且在 磁场场中恰好能保持匀速运动动。杆与导轨导轨 的电电阻均忽略不计计， 两者始终终保持垂直且接触良好，两者之间间的动动摩擦因数为为 。重力加速度大小为为g。求 电电磁感应应中的力、电综电综 合问题问题 图图11 (1)金属杆在磁场场中运动时产动时产 生的电动势电动势 的大小； (2)电电阻的阻值值。 真题题感悟 1.高考考查查特点 2.常见误见误 区及临临考提醒 本考点多以导导体棒切割磁感线为线为 背景，结结合牛顿顿第二定律 对导对导 体棒进进行运动动分析和受力分析；结结合图图象，应应用法拉 第电电磁感应应定律、闭闭合电电路欧姆定律、电电功率、动动能定理 等规规律进进行电电路、功能关系的计计算。 (1)分析电电源时电势时电势 高低易出错错。 (2)涉及力和运动动的分析时时出现现漏力(多力)的现现象。 (3)功能分析时时，力做功及电热电热 的计计算易漏计计算(多算)电电阻生 热热。 预测1电磁感应与动力学综合 预测2电磁感应与动量、能量综合 图图12 (1)导轨导轨 运动动的最大加速度； (2)导轨导轨 运动动的最大速度。 答案 (1)7.0 m/s2 (2)8.4 m/s 2.如图图13所示，ab和cd是两条竖竖直固定的光滑平行金属导轨导轨 ， MN和MN是用绝缘细线连绝缘细线连 接的两根金属杆，其质质量分别为别为 m 和2m，用竖竖直向上、大小未知的外力F作用在杆MN中点，使 两