2018高三复习-专题11电磁感应(含解析).doc

专题11 电磁感应【2018年高考考点定位】本考点从磁通量开始，以引起磁通量变化的各种原因为线索，以判断磁通量变化导致的感应电动势和感应电流大小和方向的楞次定律和法拉第电磁感应定律为重点，综合力学和电学的相关知识点，电磁感应考点主要的知识网络。【考点pk】名师考点透析考点一、磁通量 电磁感应现象和楞次定律【名师点睛】1、 磁通量：穿过平面的磁感线条数，公式，为磁场方向和平面的夹角。引起磁通量变化的原因可能是磁感应强度的变化，线圈面积的变化以及二者夹角的变化，磁通量变化量记做。2、 电磁感应现象：法拉第发现并总结出产生感应电流的五种情况：变化的电流变化的磁场运动的恒定电流运动的磁铁在磁场中运动的导体进一步总结发现：当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，电路中有感应电流产生。电磁感应的实质是产生感应电动势，如果回路闭合则产生感应电流，若回路不闭合则产生感应电动势，电路中没有感应电流。3、 楞次定律：感应电流产生的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。阻碍不是阻止，“增反减同”即若磁通量减小，感应电流产生的磁场与原磁场方向相同，若磁通量增大，感应电流产生的磁场与原磁场同向。“增缩减扩”对线圈分析，若磁通量增大，线圈与缩小的趋势，若磁通量减小，线圈有扩大的趋势。4、 右手定则：导体切割磁感线时判断感应电流方向用右手定则伸开右手，让大拇指和其他四指垂直，并且和手掌在同一个平面内，让磁感线从掌心传入，并使拇指方向指向导体棒运动的方向，此时四指所指的方向就是感应电流方向考点二、法拉第电磁感应定律 自感和涡流【名师点睛】1、 闭合电路中感应电动势的大小与磁通量变化率成正比即，其中为线圈匝数，普遍适用。2、 若导体棒垂直切割磁感线则有，若导体棒在匀强磁场张绕其中一端点做匀速圆周运动，则产生的感应电动势。若线圈面积不变，则感应电动势，即图像的斜率。磁通量发生变化产生感应电流的过程通过横截面的电荷量与时间无关。3、 互感现象：一个线圈中的磁通量发生变化时，产生变化的磁场，使得附近的另一个线圈的磁通量发生变化产生感应电动势和感应电流的现象4、 自感现象：通过导体自身的电流发生变化时产生感应电流的现象，自感现象阻碍电流的变化。自感现象中产生的电动势即自感电动势。自感电动势大小与线圈的自感系数有关，线圈匝数越多，自感电动势越大，有铁芯比没有铁芯的自感电动势大。5、 涡流：线圈中电流发生变化，会在周围产生变化的磁场，使得周围处于磁场中的导体磁通量发生变化，产生感应电流的现象叫涡流。常见的应用有电磁阻尼和电磁驱动。【试题演练】1如图所示的电路中，三个灯泡L1,L2,L3的电阻关系为 R1 R2 0）变化，C2中磁场的磁感强度恒为B2，一质量为m、电阻为r、长度为L的金属杆AB穿过区域C2的圆心C2垂直地跨放在两导轨上，且与导轨接触良好，并恰能保持静止。（轨道电阻不计，重力加速度大小为g。）则： （ ）A通过金属杆的电流方向为从A到BB通过金属杆的电流大小为C定值电阻的阻值为D整个电路中产生的热功率【答案】BD【解析】区域中磁场的磁感强度随时间按变化，可知磁感强度均匀增大，穿过整个回路的磁通量增大，由楞次定律分析知，通过金属杆的电流方向为从B到A，故A错误；对金属杆，根据平衡方程得：，解得：，故B正确；由法拉第电磁感应定律，则有：回路中产生的感应电动势；且闭合电路欧姆定律有： ，又，解得：故C错误；整个电路中产生的热功率，故D正确。【名师点睛】本题是电磁感应与力学知识的综合，掌握法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律和平衡条件的应用，要注意产生感应电动势的有效面积等于圆面积，不是整个矩形面积。9 【天津市河北区2016届高三总复习质量检测（一）理科综合试题】如图所示，在空中有一水平方向的匀强磁场区域，区域的上下边缘间距为，磁感应强度为，有一宽度为（）、长度为、回路总电阻为、质量为的矩形导体线圈紧贴磁场区域的上边缘从静止起竖直下落，线圈的下边到达磁场的下边界的时候刚好作匀速运动并一直匀速穿出磁场区域，不计空气阻力，求：线圈穿过磁场区域所经历的时间。【答案】【名师点睛】本题考查了电磁感应与力学的综合，难度中等，电磁感应是高考的重点和热点问题，需加强训练。10【福建省厦门市2016届高三第二次质量检查理科综合试题】如图甲所示，与水平面成角的两根足够长的平行绝缘导轨，间距为L，导轨间有垂直导轨平面方向、等距离间隔的匀强磁场B1和B2，B1和B2的方向相反，大小相等，即B1=B2=B；导轨上有一质量为m的矩形金属框abcd，其总电阻为R，框的宽度ab与磁场间隔相同，框与导轨间动摩擦因数为；开始时，金属框静止不动，重力加速度为g；（1）若磁场以某一速度沿直导轨向上匀速运动时，金属框恰好不上滑，求金属框中电流大小；（2）若磁场以速度v0沿直导轨向上匀速运动，金属框也会沿直导轨向上匀速运动，为了维持金属框的匀速运动，求磁场提供的最小功率；（3）若t=0时磁场沿直导轨向上做匀加速直线运动；金属框经一段时间也由静止开始沿直导轨向上运动，其v-t关系如图乙所示（CD段为直线，t、 v1为已知）；求磁场的加速度大小。【答案】(1) (2) （3）解法二:由功能关系可得, 磁场提供的最小功率等于磁场克服安培力做功的功率,对金属框由平衡条件:解得: 【名师点睛】本题的解题关键有两点：一是根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律，求解感应电流二是推导安培力，再由平衡条件求解外力。 【一年原创】 2017年原创试题及其解析1如图，固定在水平桌面上的光滑金属导轨cd、eg处于方向竖直向下的匀强磁场中，金属杆ab与导轨接触良好，在两根导轨的端点d、e之间连接一电阻，其他部分电阻忽略不计，现用一水平向右的恒力F作用在金属杆ab上，使金属杆由静止开始向右沿导轨滑动，滑动中杆ab始终垂直于导轨，金属杆受到的安培力用F安表示，则下列说法正确的是： （ ）A金属杆ab做匀加速直线运动B金属杆ab运动过程回路中有顺时针方向的电流C金属杆ab所受到的F安先不断增大，后保持不变D金属杆ab克服安培力做功的功率与时间的平方成正比【答案】C 2如图所示，由均匀导线制成的半径为R的圆环，以速度v匀速进入一磁感应强度大小为B的匀强磁场当圆环运动到图示位置（aOb=90）时，a、b两点的电势差为： （ ）A. B. C. D. 【答案】D【解析】当圆环运动到图示位置，圆环切割磁感线的有效长度为R；线框刚进入磁场时ab边产生的感应电动势为：E=BRv； 线框进入磁场的过程中a、b两点的电势差由欧姆定律得： ；故选D3如图所示，在匀强磁场的上方有一质量为m、半径为R的细导线做成的圆环，圆环的圆心与匀强磁场的上边界的距离为h。将圆环由静止释放，圆环刚进入磁场的瞬间和完全进入磁场的瞬间，速度均为。已知匀强磁场的磁感应强度为B，导体圆环的电阻为r，重力加速度为g，则下列说法不正确的是： （ ）A. 圆环刚进入磁场的瞬间，速度B. 圆环进入磁场的过程中，电阻产生的热量为C. 圆环进入磁场的过程中，通过导体横截面的电荷量为D. 圆环进入磁场的过程做的是匀速直线运动【答案】D 4如图所示，abcd为水平放置的平行“”形光滑金属导轨，导轨间距为l，电阻不计。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。金属杆放置在导轨上，与导轨的接触点为M、N，并与导轨成角。金属杆以 的角速度绕N点由图示位置匀速转动到与导轨ab垂直，转动过程金属杆与导轨始终良好接触，金属杆单位长度的电阻为r。则在金属杆转动过程中： （ ）A. M、N两点电势相等B. 金属杆中感应电流的方向是由N流向MC. 电路中感应电流的大小始终为D. 电路中通过的电量为【答案】A【解析】A、根据题意可以知道，金属棒MN为电源，轨道为外电路，由于导轨电阻不计，故外电路短路，故M、N两点电势相等，故选项A正确；B、根据右手定则可以知道金属杆中感应电流的方向是由M流向N，故选项B错误；C、由于切割磁场的导线长度逐渐变短，故电动势逐渐变小，故回路中的电流逐渐变小，故选项C错误；D、根据法拉第电磁感应定律：，故选项D错误。5如图所示电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，L为自感系数很大的线圈，其直流电阻小于灯泡电阻C是电容器，闭合开关，电路稳定时，B灯恰能正常发光，则下列说法正确的是： （ ）A开关闭合的瞬间，A，B同时发光，亮度也相同B开关闭合的瞬间，B立即亮，A逐渐变亮C开关闭合足够长时间后再断开，A灯灯丝不可能被烧断D开关闭合足够长时间后再断开，B立即熄灭，而A逐渐熄灭【答案】C 6（多选）如图所示，光滑水平面上放置一平行金属导轨，其左端与平行板电容器C相连，一金属棒垂直金属导轨放置，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中。现对金属棒施加一水平向右的恒力F作用，使金属棒由静止开始运动，不计导轨及金属棒的电阻，则下面关于金属棒运动的速度v、加速度a、电容器两板间的电势差U、极板所带电量Q随时间t变化关系图象中，正确的是： （ ）【答案】BD 7（多选）如图所示，在光滑绝缘的水平面上方，有两个方向相反的水平方向匀强磁场，PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大，磁感应强度的大小分别为B1B、B22B。一个竖直放置的边长为a、质量为m、电阻为R的正方形金属线框，以速度v垂直磁场方向从图中实线位置开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时，线框的速度为v/2，则下列结论中正确的是： （ ）B1PQB2A此过程中通过线框截面的电量为 B此过程中回路产生的电能为C此时线框的加速度为 D此时线框中的电功率为【答案】ACD 8（多选）如图所示，MN和PQ是电阻不计的光滑平行金属导轨，间距为L，导轨弯曲部分与平直部分平滑连接，顶端接一个阻值为R的定值电阻，平直导轨左端，有宽度为d，方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场，一电阻为r，长为L的金属棒从导轨处由静止释放，经过磁场右边界继续向右运动并从桌边水平飞出，已知离桌面高度为h，桌面离地高度为H，金属棒落地点的水平位移为s，重力加速度为g，由此可求出金属棒穿过磁场区域的过程中： （ ）A、流过金属棒的最小电流B、通过金属棒的电荷量C、金属棒克服安培力所做的功D、金属棒产生的焦耳热【答案】AB【解析】当导体棒进入磁场后，穿过闭合回路的磁通量增大，产生的感应电流将产生阻碍导体棒向右运动，故导体棒向右做减速运动，在右边界速度最小，根据，可知流过金属棒的电流在右边界最小，之后导体棒做平抛运动，在水平方向上做匀速运动，即右边界的速度即为平抛运动的初速度，所以在右边界的速度为，代入可得流过金属棒的最小电流，A正确；通过金属棒的电荷量，故B正确；由于不知道导体棒的质量，无法根据动能定理解答金属棒克服安培力所做的功以及金属棒产生的焦耳热，CD错误；9如图a所示，竖直平面内两根光滑且不计电阻的长平行金属导轨，间距L，导轨间的空间内存在垂直导轨平面的匀强磁场；将一质量m、电阻R的金属杆水平靠在导轨处上下运动，与导轨接触良好（1）若磁感应强度随时间变化满足B=kt，k为已知非零常数金属杆在距离导轨顶部L处释放，则何时释放，会获得向上的加速度（2）若磁感应强度随时间变化满足，B0、c、d均为已知非零常数为使金属杆中没有感应电流产生，从t=0时刻起，金属杆应在外力作用下做何种运动？【答案】（1）在时释放金属棒，加速度向上；（2）金属棒由静止开始向下做匀加速直线运动【解析】（1）由法拉第电磁感应定律得：安培力：，设t时刻能获得向上的加速度，此时安培力：FAmg，即：，解得：； 10如图所示，两足够长且不计其电阻的光滑金属轨道,如图所示放置,间距为d=1m,在左端斜轨道部分高h=1.25m处放置一金属杆a,斜轨道与平直轨道区域以光滑圆弧连接,在平直轨道右端放置另一金属