202X届高考物理二轮复习专题四电磁感应与电路考点2电磁感应的规律及应用课件

1、第第2 2讲电磁感应的规律及应用讲电磁感应的规律及应用高考定位高考定位1考察内容考察内容(1)电磁感应现象、楞次定律。电磁感应现象、楞次定律。(2)法拉第电磁感应定律。法拉第电磁感应定律。(3)电磁感应中的图象问题。电磁感应中的图象问题。(4)电磁感应的电路、动力学、能量等综合问题。电磁感应的电路、动力学、能量等综合问题。锁定命题方向锁定命题方向2题型、难度题型、难度高考对本讲知识考察的题目主要是选择题和计算题。高考对本讲知识考察的题目主要是选择题和计算题。选择题在上述四种知识中均有涉及而计算题主要涉及法选择题在上述四种知识中均有涉及而计算题主要涉及法拉第电磁感应定律，电磁感应中的图象问题和综

2、合问拉第电磁感应定律，电磁感应中的图象问题和综合问题，难度中、高档。题，难度中、高档。体验高考体验高考1如图如图421所示，在方向垂直于纸面向里的匀所示，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直。金形金属导轨，导轨平面与磁场垂直。金属杆属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一，一圆环形金属框圆环形金属框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共位于回路围成的区域内，线框与导轨共面。现让金属杆面。现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开场的瞬突然向右运动，在运动开场的瞬间，关于感应电流的方向，以下说法正确的选项是间，关于感应电

3、流的方向，以下说法正确的选项是图图421APQRS中沿顺时针方向，中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向中沿逆时针方向BPQRS中沿顺时针方向，中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向中沿顺时针方向CPQRS中沿逆时针方向，中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向中沿逆时针方向DPQRS中沿逆时针方向，中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向中沿顺时针方向解析因为解析因为PQ突然向右运动，由右手定那么可知，突然向右运动，由右手定那么可知，PQRS中有沿逆时针方向的感应电流，穿过中有沿逆时针方向的感应电流，穿过T中的磁通中的磁通量减小，由楞次定律可知，量减小，由楞次定律可知，T中有沿顺时针方向的感应中有沿顺时针方向的感应电流

4、，故电流，故D正确，正确，A、B、C错误。错误。答案答案D2(多项选择多项选择)两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直。边长为感应强度方向与纸面垂直。边长为0.1 m、总电阻为、总电阻为0.005 的正方形导线框的正方形导线框abcd位于纸面内，位于纸面内，cd边与磁场边与磁场边界平行，如图边界平行，如图422(a)所示。导线框一直向右做匀所示。导线框一直向右做匀速直线运动，速直线运动，cd边于边于t0时刻进入磁场。线框中感应电时刻进入磁场。线框中感应电动势随时间变化的图线如图动势随时间变化的图线如图(b)所示所示(感应电流的方向为感应电流的方向

5、为顺时针时，感应电动势取正顺时针时，感应电动势取正)。以下说法正确的选项是。以下说法正确的选项是图图422A磁感应强度的大小为磁感应强度的大小为0.5 TB导线框运动的速度的大小为导线框运动的速度的大小为0.5 m/sC磁感应强度的方向垂直于纸面向外磁感应强度的方向垂直于纸面向外D在在t0.4 s至至t0.6 s这段时间内，导线框所受的安这段时间内，导线框所受的安培力大小为培力大小为0.1 N答案答案BC3如图如图423所示，由某种粗细均匀的总电阻为所示，由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框的金属条制成的矩形线框abcd，固定在水平面内且处，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强

6、磁场中。一接入电路电阻为于方向竖直向下的匀强磁场中。一接入电路电阻为R的的导体棒导体棒PQ，在水平拉力作用下沿，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度以速度v匀速滑匀速滑动，滑动过程动，滑动过程PQ始终与始终与ab垂直，且与线框接触良好，垂直，且与线框接触良好，不计摩擦。在不计摩擦。在PQ从靠近从靠近ad处向处向bc滑动的过程中滑动的过程中图图423APQ中电流先增大后减小中电流先增大后减小BPQ两端电压先减小后增大两端电压先减小后增大CPQ上拉力的功率先减小后增大上拉力的功率先减小后增大D线框消耗的电功率先减小后增大线框消耗的电功率先减小后增大答案答案C4如图如图424所示，水平面所示，水平面(

7、纸面纸面)内间距为内间距为l的平行的平行金属导轨间接一电阻，质量为金属导轨间接一电阻，质量为m、长度为、长度为l的金属杆置于的金属杆置于导轨上，导轨上，t0时，金属杆在水平向右、大小为时，金属杆在水平向右、大小为F的恒定的恒定拉力作用下由静止开场运动，拉力作用下由静止开场运动，t0时刻，金属杆进入磁感时刻，金属杆进入磁感应强度大小为应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区、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，两者之间均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者

8、之间的动摩擦因数为的动摩擦因数为。重力加速度大小为。重力加速度大小为g。求。求图图424(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小；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。电阻的阻值。【必记要点】【必记要点】1对楞次定律中对楞次定律中“阻碍的理解阻碍的理解突破高频考点突破高频考点考点一楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用考点一楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用谁阻谁阻碍谁碍谁是感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场是感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场原磁场)的磁通量的磁通量的变化的变化阻碍阻碍什么什么阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁场本身阻碍的是磁通量的变化，而不是

9、阻碍磁场本身如何如何阻碍阻碍当磁通量增大时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当磁通量增大时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，当磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即即“增反减同增反减同”结果结果如何如何阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续进行，最终结果不受影响进行，最终结果不受影响图图425【题组训练】【题组训练】1(多项选择多项选择)(电磁感应的应用实例电磁感应的应用实例)电吉他中电拾音电吉他中电拾音器的根本构造如图器的根本构造如图426所

10、示，磁体附近的金属弦被所示，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，以下说法正确的有电路放大后传送到音箱发出声音，以下说法正确的有图图426A选用铜质弦，电吉他仍能正常工作选用铜质弦，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弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化解析因铜质弦不能被磁化，所以解析因铜质弦不能被磁化，所以A错误；假设取走错误

11、；假设取走磁铁，金属弦无法被磁化，电吉他将不能正常工作，所磁铁，金属弦无法被磁化，电吉他将不能正常工作，所以以B正确；根据法拉第电磁感应定律知，增加线圈匝数正确；根据法拉第电磁感应定律知，增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势，所以可以增大线圈中的感应电动势，所以C正确；弦振动过正确；弦振动过程中，线圈中的磁通量一会增大一会减小，所以电流方程中，线圈中的磁通量一会增大一会减小，所以电流方向不断变化，向不断变化，D正确。正确。答案答案BCD2(法拉第电磁感应定律的应用法拉第电磁感应定律的应用)如图如图427所示，所示，匀强磁场中有两个导体圆环匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在，磁

12、场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大。两圆环半径随时间均匀增大。两圆环半径之比为之比为2 1，圆环中产生的感应电动势分别为，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和和Eb，不考虑两圆环间的相互影响。以下说法正确的选，不考虑两圆环间的相互影响。以下说法正确的选项是项是图图427AEa Eb4 1，感应电流均沿逆时针方向，感应电流均沿逆时针方向BEa Eb4 1，感应电流均沿顺时针方向，感应电流均沿顺时针方向CEa Eb2 1，感应电流均沿逆时针方向，感应电流均沿逆时针方向DEa Eb2 1，感应电流均沿顺时针方向，感应电流均沿顺时针方向答案答案B图图428A假设圆盘

13、转动的角速度恒定，那么电流大小恒定假设圆盘转动的角速度恒定，那么电流大小恒定B假设从上向下看，圆盘顺时针转动，那么电流沿假设从上向下看，圆盘顺时针转动，那么电流沿a到到b的方向流动的方向流动C假设圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，假设圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，那么电流方向可能发生变化那么电流方向可能发生变化D假设圆盘转动的角速度变为原来的假设圆盘转动的角速度变为原来的2倍，那么电倍，那么电流在流在R上的热功率也变为原来的上的热功率也变为原来的2倍倍答案答案AB4(楞次定律的理解及应用楞次定律的理解及应用)如图如图429所示，粗糙所示，粗糙水平桌面上有一质量为水平桌面上有一质量为

14、m的铜质矩形线圈。当一竖直放的铜质矩形线圈。当一竖直放置的通有恒定电流的螺线管沿线圈中线置的通有恒定电流的螺线管沿线圈中线AB正上方水平正上方水平快速通过时，假设线圈始终不动，那么关于线圈受到的快速通过时，假设线圈始终不动，那么关于线圈受到的支持力支持力FN及在水平方向的运动趋势，以下说法中正确及在水平方向的运动趋势，以下说法中正确的选项是的选项是图图429AFN先小于先小于mg后大于后大于mg，运动趋势向左，运动趋势向左BFN先大于先大于mg后小于后小于mg，运动趋势先向右后向左，运动趋势先向右后向左CFN先小于先小于mg后大于后大于mg，运动趋势先向左后向右，运动趋势先向左后向右DFN先大

15、于先大于mg后小于后小于mg，运动趋势向右，运动趋势向右解析解析通电螺线管从线圈正上方快速通过时，通过线通电螺线管从线圈正上方快速通过时，通过线圈的磁通量先增大后减小。当通过线圈磁通量增大时，圈的磁通量先增大后减小。当通过线圈磁通量增大时，为阻碍其增大，在竖直方向上线圈有向下运动的趋势，为阻碍其增大，在竖直方向上线圈有向下运动的趋势，所以线圈受到的支持力大于其重力，在水平方向上线圈所以线圈受到的支持力大于其重力，在水平方向上线圈有向右运动的趋势；当通过线圈的磁通量减小时，为阻有向右运动的趋势；当通过线圈的磁通量减小时，为阻碍其减小，在竖直方向上线圈有向上运动的趋势，所以碍其减小，在竖直方向上线

16、圈有向上运动的趋势，所以线圈受到的支持力小于其重力，在水平方向上线圈有向线圈受到的支持力小于其重力，在水平方向上线圈有向右运动的趋势。综上所述，线圈所受到的支持力先大于右运动的趋势。综上所述，线圈所受到的支持力先大于重力后小于重力，运动趋势总是向右，重力后小于重力，运动趋势总是向右，D正确。正确。答案答案D例例1(多项选择多项选择)(2021银川一模银川一模)如图如图4210所示，边长为所示，边长为L、总电阻为、总电阻为R的均匀正方形线框的均匀正方形线框abcd放置在光滑水平桌面上，其放置在光滑水平桌面上，其cd边右侧紧邻两个磁边右侧紧邻两个磁感应强度为感应强度为B、宽度为、宽度为L、方向相反

17、的有界匀强磁场。、方向相反的有界匀强磁场。现使线框以速度现使线框以速度v0匀速通过磁场区域，从开场进入到匀速通过磁场区域，从开场进入到完全离开磁场的过程中，以下图线能定性反映线框中的完全离开磁场的过程中，以下图线能定性反映线框中的感应电流感应电流(以逆时针方向为正以逆时针方向为正)和和a、b两点间的电势差随两点间的电势差随时间变化关系的是时间变化关系的是考点二电磁感应中的图象问题考点二电磁感应中的图象问题图图4210审题探究审题探究怎样求解线框在进入磁场怎样求解线框在进入磁场L2L的过程中，产生的电的过程中，产生的电动势？动势？a和和b哪一点的电势高？哪一点的电势高？由右手定那么知，由右手定那

18、么知，ab和和cd产生的电动势同向，故线产生的电动势同向，故线框的总电动势为框的总电动势为E2BLv0，ab边电流方向由边电流方向由b到到a，故故a点电势高。点电势高。答案答案AC规律总结规律总结分析电磁感应图象问题的本卷须知分析电磁感应图象问题的本卷须知1注意初始时刻的特征，如初始时刻感应电流是否注意初始时刻的特征，如初始时刻感应电流是否为零，感应电流的方向如何。为零，感应电流的方向如何。2注意看电磁感应发生的过程分为几个阶段，这几注意看电磁感应发生的过程分为几个阶段，这几个阶段是否和图象变化相对应。个阶段是否和图象变化相对应。3注意观察图象的变化趋势，看图象斜率的大小、注意观察图象的变化趋

19、势，看图象斜率的大小、图象的曲直是否和物理过程对应。图象的曲直是否和物理过程对应。【题组训练】【题组训练】1(磁场变化的图象问题磁场变化的图象问题)如图如图4211所示，一根电所示，一根电阻为阻为R4 的导线绕成的半径为的导线绕成的半径为d2 m的圆，在圆内的圆，在圆内局部区域存在变化的匀强磁场，中间局部区域存在变化的匀强磁场，中间S形虚线是两个直形虚线是两个直径为径为d的半圆，磁场随时间变化如图的半圆，磁场随时间变化如图2所示所示(磁场垂直于磁场垂直于纸面向外为正，电流逆时针方向为正纸面向外为正，电流逆时针方向为正)，关于圆环中的，关于圆环中的电流电流时间图象，以下四图中正确的选项是时间图象

20、，以下四图中正确的选项是图图4211答案答案B2(多项选择多项选择)(含电容器电路的图象问题含电容器电路的图象问题)(2021青岛青岛一模一模)如图如图4212所示，光滑水平面上放置一平行金所示，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属导轨，其左端与平行板电容器C相连，一金属棒垂直相连，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磁场中。现对金属棒施加一水平向右的恒力F作用，使作用，使金属棒由静止开场运动，不计导轨及金属棒的电阻，那金属棒由静止开场运动，不计导轨及金属棒的电阻，那

21、么下面关于金属棒运动的速度么下面关于金属棒运动的速度v、加速度、加速度a、电容器两板、电容器两板间的电势差间的电势差U、极板带电荷量、极板带电荷量Q随时间随时间t变化关系图象变化关系图象中，正确的选项是中，正确的选项是图图4212答案答案BD图图4213答案答案B考点三电磁感应中的动力学和能量问题考点三电磁感应中的动力学和能量问题操作操作：将金属棒甲紧靠竖直轨道的左侧，从某处由：将金属棒甲紧靠竖直轨道的左侧，从某处由静止释放，运动到底端静止释放，运动到底端NN过程中棒始终保持水平，且过程中棒始终保持水平，且与轨道保持良好电接触，计算机屏幕上显示的电压与轨道保持良好电接触，计算机屏幕上显示的电压

22、时时间关系图象间关系图象Ut图如图乙所示图如图乙所示(图中图中U0)。操作操作：将金属棒甲紧靠竖直轨道的左侧、金属棒乙：将金属棒甲紧靠竖直轨道的左侧、金属棒乙(图中未画出图中未画出)紧靠竖直轨道的右侧，在同一高度将两棒紧靠竖直轨道的右侧，在同一高度将两棒同时由静止释放。屡次改变高度重新由静止释放，运动同时由静止释放。屡次改变高度重新由静止释放，运动中两棒始终保持水平，发现两棒总是同时到达桌面中两棒始终保持水平，发现两棒总是同时到达桌面(sin 37，cos 370.8)。(1)试求操作试求操作中甲棒到达中甲棒到达MM时的速度大小；时的速度大小；(2)试求操作试求操作全过程定值电阻上产生的热量全

23、过程定值电阻上产生的热量Q热热；(3)试求右边轨道试求右边轨道PP以下区域匀强磁场的磁感应强度以下区域匀强磁场的磁感应强度Bx的方向和大小。的方向和大小。规律总结规律总结分析电磁感应能量问题的根本思路和焦耳热的求解方分析电磁感应能量问题的根本思路和焦耳热的求解方法法1解决电磁感应能量问题的根本思路解决电磁感应能量问题的根本思路(1)确定感应电动势的大小和方向。确定感应电动势的大小和方向。(2)画出等效电路图并求出电流。画出等效电路图并求出电流。(3)进展受力情况分析和做功情况分析。进展受力情况分析和做功情况分析。(4)明确在此过程中的能量变化情况。明确在此过程中的能量变化情况。(5)用动能定理

24、或能量守恒定律解题。用动能定理或能量守恒定律解题。2求解焦耳热的三个途径求解焦耳热的三个途径(1)电磁感应电路为纯电阻电路时产生的焦耳热等于电磁感应电路为纯电阻电路时产生的焦耳热等于抑制安培力做的功，即抑制安培力做的功，即QW克安。克安。(2)当电磁感应电路中感应电流不变时，可用焦耳定当电磁感应电路中感应电流不变时，可用焦耳定律来求焦耳热，即律来求焦耳热，即QI2Rt。(3)电磁感应电路中产生的焦耳热可通过能量守恒定电磁感应电路中产生的焦耳热可通过能量守恒定律列方程求解。律列方程求解。【题组训练】【题组训练】1(2021宜昌模拟宜昌模拟)如图如图4215所示，在倾角为所示，在倾角为的的光滑斜面上，有三条水平虚线光滑斜面上，有三条水平虚线l1、l2、l3，它们之间的，它们之间的区域区域、宽度均为宽度均为x，两区域分别存在垂直斜面向下，两区域分别存在垂直斜面向下和垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度大小均为和垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度大小均为B。一个质量为一个质量为m、边长为、边长为x、总电阻为、总电阻为R的正方形导线框，的正方形导线框，从从l1上方一定高度处由静止开场沿斜面下滑，当上方一定高度处由静止开场沿斜面下滑，当ab边刚边刚穿过穿过l1进入磁场进入磁场时，恰好以速度时，恰好以速度v1做匀速直线