高考物理二轮复习 专题四 电路与电磁感应 第2讲 电磁感应规律及其应用课件1.ppt

第2讲电磁感应规律及其应用 1 多选 2016 全国卷 20 法拉第圆盘发电机的示意图如图1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1 a 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 2 多选 2016 全国卷 21 如图2 m为半圆形导线框 圆心为om n是圆心角为直角的扇形导线框 圆心为on 两导线框在同一竖直面 纸面 内 两圆弧半径相等 过直线omon的水平面上方有一匀强磁场 磁场方向垂直于纸面 现使线框m n在t 0时从图示位置开始 分别绕垂直于纸面 且过om和on的轴 以相同的周期t逆时针匀速转动 则 图2 答案bc 3 2015 全国卷 15 如图3 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 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 图3 答案c 4 2014 新课标全国卷 18 如图4 a 线圈ab cd绕在同一软铁芯上 在ab线圈中通以变化的电流 用示波器测得线圈cd间电压如图 b 所示 已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比 则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中 可能正确的是 图4 解析由图 b 可知c d间的电压大小是不变化的 根据法拉第电磁感应定律可判断出线圈cd中磁通量的变化率是不变的 又因已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比 所以线圈ab中的电流是均匀变化的 选项c正确 a b d均错误 答案c 5 2016 全国卷 24 如图5 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 重力加速度大小为g 求 图5 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 6 2016 全国卷 25 如图6 两条相距l的光滑平行金属导轨位于同一水平面 纸面 内 其左端接一阻值为r的电阻 一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上 在电阻 导轨和金属棒中间有一面积为s的区域 区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场 磁感应强度大小b1随时间t的变化关系为b1 kt 式中k为常量 在金属棒右侧还有一匀强磁场区域 区域左边界mn 虚线 与导轨垂直 磁场的磁感应强度大小为b0 方向也垂直于纸面向里 某时刻 金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动 在t0时刻恰好以速度v0越过mn 此后向右做匀速运动 金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好 它们的电阻均忽略不计 求 图6 1 在t 0到t t0时间间隔内 流过电阻的电荷量的绝对值 2 在时刻t t t0 穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小 备考指导 考情分析 电磁感应是电磁学中最为重要的内容 也是高考命题频率最高的内容之一 题型多为选择题 计算题 主要考查电磁感应现象 楞次定律 法拉第电磁感应定律 自感等知识 备考策略 1 抓住两个关键 一是电动势的大小 它取决于磁通量的变化率 二是电动势的方向 实际方向与规定的正方向一致时取正 反之取负 同时注意对无感应电流区域的判断 2 迁移力学知识 规律解决电磁感应问题 3 常用思想方法 图象法 等效法 守恒法 模型法 楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用 规律方法 1 感应电流方向的判断方法 1 右手定则 即根据导体在磁场中做切割磁感线运动的情况进行判断 2 楞次定律 即根据穿过闭合回路的磁通量的变化情况进行判断 1 2016 北京理综 16 如图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 精典题组 图7 a 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 2 多选 2016 江苏单科 6 电吉他中电拾音器的基本结构如图8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8 a 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 答案bcd 3 多选 2016 江西新余模拟 如图9甲 固定在光滑水平面上的正三角形金属线框 匝数n 20 总电阻r 2 5 边长l 0 3m 处在两个半径均为r l 3的圆形匀强磁场区域中 线框顶点与右侧磁场区域圆心重合 线框底边中点与左侧磁场区域圆心重合 磁感应强度b1垂直水平面向上 大小不变 b2垂直水平面向下 大小随时间变化 b1 b2的值和变化规律如图乙所示 则下列说法中正确的是 取3 图9a 通过线框中的感应电流方向为逆时针方向b t 0时刻穿过线框的磁通量为0 1wbc 在0 0 6s内通过线框中的电荷量为0 006cd 0 0 6s时间内线框中产生的热量为0 06j 答案ad 4 如图10甲所示 绝缘的水平桌面上放置一金属圆环 在圆环的正上方放置一个螺线管 在螺线管中通入如图乙所示的电流 电流从螺线管a端流入为正 以下说法正确的是 图10 a 从上往下看 0 1s内圆环中的感应电流沿顺时针方向b 0 1s内圆环面积有扩张的趋势c 3s末圆环对桌面的压力小于圆环的重力d 1 2s内和2 3s内圆环中的感应电流方向相反 解析由图乙知 0 1s内螺线管中电流逐渐增大 穿过圆环向上的磁通量增大 由楞次定律知圆环中感应电流的磁场向下 圆环面积有缩小的趋势 从上往下看 0 1s内圆环中的感应电流沿顺时针方向 选项a正确 b错误 同理可得1 2s内和2 3s内圆环中的感应电流方向相同 选项d错误 3s末电流的变化率为0 螺线管中磁感应强度的变化率为0 在圆环中不产生感应电流 圆环对桌面的压力等于圆环的重力 选项c错误 答案a 电磁感应中的力 电综合问题 规律方法 解决电磁感应中的力 电问题的关键电磁感应与力学问题联系的桥梁是磁场对感应电流的安培力 解答电磁感应中的力学问题 在分析方法上 要始终抓住导体的受力 特别是安培力 特点及其变化规律 明确导体的运动过程以及运动过程中状态的变化 准确把握运动状态的临界点 1 2016 襄阳模拟 如图11 两根相距l 1m 电阻不计的平行光滑金属导轨水平放置 导轨足够长 其一端接有一阻值为r 2 的电阻 导轨处在磁感应强度为b 0 5t的匀强磁场中 磁场方向垂直导轨平面向里 一根质量m 0 2kg 电阻r 0 5 的金属棒置于导轨左端 并与导轨垂直放置 有两种情况可以让棒在导轨上做匀变速直线运动 1 给棒施加一个水平向右的随时间变化的力f 可以让棒从静止开始向右以加速度a1 1m s2做匀加速运动 2 将轨道左端的定值电阻换成一个随时间变化的电阻r0 再给棒一个水平向右的初速度v0 6m s 可以使棒向右以加速度a2 1m s2匀减速运动一段时间 则上述两种情况所描述的变力f和变化的电阻r0满足的方程是 精典题组 图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 湖南益阳模拟 如图12所示 竖直面内的正方形导线框abcd和abcd的边长均为l 电阻均为r 质量分别为2m和m 它们分别系在一跨过两个定滑轮的绝缘轻绳两端 在两导线框之间有一宽度为2l 磁感应强度为b 方向垂直纸面向里的匀强磁场 开始时abcd的下边界与匀强磁场的上边界重合 abcd的上边界到匀强磁场的下边界的距离为l 现将两导线框由静止释放 当abcd全部进入磁场时 两导线框开始做匀速运动 不计摩擦和空气阻力 重力加速度为g 求 图12 1 两导线框匀速运动的速度大小 2 两导线框在从开始运动至等高的过程中所产生的总焦耳热 3 导线框abcd通过磁场的时间 图13 1 小灯泡正常发光时的电阻r 2 线框保持不动的时间内 小灯泡产生的热量q 答案 1 1 25 2 3 14j 高频考点十电磁感应中的图象问题 三 看 与三 找 妙解电磁感应图象问题 一 解决磁感应强度变化产生电动势问题的三 看 一看区间 二看大小 三看方向 典例 一矩形线圈位于一随时间t变化的匀强磁场内 磁场方向垂直线圈所在的平面 纸面 向里 如图14甲所示 磁感应强度b随t的变化规律如图乙所示 以i表示线圈中的感应电流 以图甲中线圈上箭头所示方向为电流的正方向 则下列选项中的i t图象正确的是 图14 解析一看区间 根据法拉第电磁感应定律 4 5s内磁通量不变 感应电动势和感应电流为0 排除c d 二看大小 0 2s内感应电流大小不变 a b都符合要求 三看方向 根据楞次定律 0 1s内感应电流方向为负方向 1 2s内感应电流方向为正方向 b错误 a正确 答案a 变式1根据感应电流 反推磁感应强度b的变化 多选 一个圆形闭合线圈固定在垂直纸面的匀强磁场中 线圈平面与磁场方向垂直 如图15甲所示 设垂直于纸面向里的方向为磁感应强度的正方向 线圈中顺时针方向为感应电流的正方向 已知圆形线圈中的感应电流i随时间变化的图象如图乙所示 则线圈处的磁场的磁感应强度随时间变化的图象可能是下列选项中的 图15 解析一看区间 在0 1s内感应电流方向发生了变化 因此0 1s内b t图象的斜率发生变化 排除b 二看大小 a c d都符合题意 三看方向 根据楞次定律 a中由于磁感应强度变化而产生的感应电流的方向在0 1s内的前一段为正方向 a错误 通过0 3s内的感应电流方向可知c d符合题意 答案cd 变式2判断安培力随时间的变化 2016 河南郑州模拟 如图16甲所示 正三角形硬导线框abc固定在磁场中 磁场方向与线框平面垂直 图乙表示该磁场的磁感应强度b随时间t变化的关系 t 0时刻磁场方向垂直纸面向里 在0 4t0时间内 线框ab边受到该磁场对它的安培力f随时间t变化的关系图为 规定垂直ab边向左为安培力的正方向 图16 解析利用排除法 本题四个选项中变化区间都符合要求 0 t0和3t0 3 5t0时间内 电流方向相反 但磁场方向也相反 因此安培力的方向是相同的 选项b c d错误 a正确 答案a 二 解决导体做切割磁感线运动产生电动势问题的三 找 一找有效切割长度 二找变化趋势 三找方向 图17 解析线框bc边在0 l过程中不产生感应电流 在l 2l过程中bc边切割磁感线的有效长度逐渐变大 由右手定则知感应电流沿顺时针方向 逐渐变大 线框bc边在2l 3l过程中 bc边和ad边都有一部分切割磁感线 产生的感应电流沿逆时针方向 大小不变 线框bc边在3l 4l过程中 ad边切割磁感线 有效长度逐渐变小 产生的感应电流沿顺时针方向 逐渐减小 答案c 变式磁场区域变为正方形 且判断电流和安培力的变化 多选 如图18所示 在光滑的水平桌面上有一直角边长为l 电阻为r的等腰直角三角形abc导线框 在导线框的右侧有一边长为l的正方形匀强磁场区域 磁场的左边界与导线框的直角边bc平行 磁场方向垂直纸面向里 现将导线框以恒定的速度v向右运动 t 0时刻 导线框的顶点a恰好到达磁场的左边界 随后导线框进入并匀速通过磁场区域 规定逆时针方向为感应电流 i 的正方向 水平向左为安培力 f 的正方向