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.ppt

第2讲电磁感应定律及综合应用 知识必备1 感应电动势的几种表达式 2 感应电动势方向 感应电流方向 的判断 1 右手定则 适用于导体切割磁感线产生感应电流的方向的判断 2 楞次定律 感应电流具有这样的方向 即感应电流产生的磁场总要阻碍引起感应电流的原磁通量的变化 3 三种阻碍 阻碍原磁通量的变化 增反减同 阻碍物体间的相对运动 来拒去留 阻碍自身电流的变化 增反减同 备考策略1 抓住 两个定律 运用 两种观点 分析 一种电路 两个定律 是指楞次定律和法拉第电磁感应定律 两种观点 是指动力学观点和能量观点 一种电路 是指电磁感应电路 2 必须领会的 6种方法和2种物理思想 1 假设法 图象法 转换法 微元法 类比法 逆向思维法 2 等效思想 守恒思想 3 必须辨明的 3个易错易混点 1 楞次定律中的 阻碍 不是 阻止 也不是 相反 2 注意区别楞次定律和右手定则 3 发生电磁感应的电路中 产生感应电动势的部分为 电源 其余部分为 外电路 真题示例1 2017 全国卷 15 如图1 在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一u形金属导轨 导轨平面与磁场垂直 金属杆pq置于导轨上并与导轨形成闭合回路pqrs 一圆环形金属线框t位于回路围成的区域内 线框与导轨共面 现让金属杆pq突然向右运动 在运动开始的瞬间 关于感应电流的方向 下列说法正确的是 楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用 图1 a pqrs中沿顺时针方向 t中沿逆时针方向b pqrs中沿顺时针方向 t中沿顺时针方向c pqrs中沿逆时针方向 t中沿逆时针方向d pqrs中沿逆时针方向 t中沿顺时针方向解析金属杆pq突然向右运动 由右手定则可知 pqrs中有沿逆时针方向的感应电流 穿过圆环形金属线框t中的磁通量减小 由楞次定律可知 t中有沿顺时针方向的感应电流 故选项d正确 a b c错误 答案d 真题示例2 2017 全国卷 18 扫描隧道显微镜 stm 可用来探测样品表面原子尺度上的形貌 为了有效隔离外界振动对stm的扰动 在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板 并施加磁场来快速衰减其微小振动 如图2所示 无扰动时 按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场 出现扰动后 对于紫铜薄板上下及其左右振动的衰减最有效的方案是 图2 解析感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发生变化 在a图中 系统振动时 紫铜薄板随之上下及左右振动 在磁场中的部分有时多有时少 磁通量发生变化 产生感应电流 受到安培力 阻碍系统的振动 在b d图中 只有紫铜薄板左右振动才产生感应电流 而上下振动无电流产生 在c图中 无论紫铜薄板上下振动还是左右振动 都不会产生感应电流 故选项a正确 b c d错误 答案a 真题示例3 多选 2016 全国卷 20 法拉第圆盘发电机的示意图如图3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3 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 真题感悟1 高考考查特点 高考在本考点的考查主要集中在新的情境考查楞次定律 法拉第电磁感应定律 掌握法拉第电磁感应定律和楞次定律 右手定则是突破考点的方法 2 常见误区及临考提醒 1 对感应电流产生的条件理解不准确 认为只要切割就有感应电流 2 不能正确理解楞次定律造成电流方向判断错误 3 左手定则和右手定则混淆出现电流方向的判断错误 4 不理解转动切割电动势大小计算方法 1 2017 河南重点中学联考 如图4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4a 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 2 多选 如图5甲所示 一个圆形线圈匝数n 50 面积s1 0 5m2 电阻r 1 有一个r 2 的电阻 将其两端分别与图甲中的圆形线圈相连接 f端接地 在线圈中存在面积s2 0 4m2的垂直线圈平面向外的匀强磁场区域 磁感应强度b随时间t变化的关系如图乙所示 则下列说法正确的是 图5 a 圆形线圈中产生的感应电动势e 3vb 在0 4s时间内通过电阻r的电荷量q 6cc f端电势为零 e端的电势 e 2vd 在0 4s时间内电阻r上产生的焦耳热q 8j 答案ad 答案ac 真题示例 多选 2017 全国卷 20 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0 1m 总电阻为0 005 的正方形导线框abcd位于纸面内 cd边与磁场边界平行 如图7 a 所示 已知导线框一直向右做匀速直线运动 cd边于t 0时刻进入磁场 线框中感应电动势随时间变化的图线如图 b 所示 感应电流的方向为顺时针时 感应电动势取正 下列说法正确的是 电磁感应中的图象问题 图7a 磁感应强度的大小为0 5tb 导线框运动的速度的大小为0 5m sc 磁感应强度的方向垂直于纸面向外d 在t 0 4s至t 0 6s这段时间内 导线框所受的安培力大小为0 1n 答案bc 真题感悟1 高考考查特点 本考点的命题主要涉及e t图 i t图 b t图 t图 还有v t图 f t图等 突破本考点的关键是灵活应用楞次定律 法拉第电磁感应定律判断电流方向及计算电动势的大小 2 常见误区及临考提醒 1 不能正确的将磁场变化和电流变化相互转换 2 不能正确判断感应电流是正方向还是负方向 3 不理解图象斜率 曲直的意义 4 多阶段过程中不能将各阶段的运动和图象变化相对应 1 多选 空间内存在一垂直纸面向里的匀强磁场 磁场区域的横截面为等腰直角三角形 底边水平 其斜边长度为l 一正方形导体框边长也为l 开始时正方形导体框的ab边与磁场区域横截面的斜边刚好重合 如图8所示 从图示位置开始计时 正方形导体框以平行于bc边的速度v匀速穿越磁场 若导体框中的感应电流为i a b两点间的电压为uab 感应电流取逆时针方向为正 则在导体框穿越磁场的过程中 下列i uab随时间的变化规律正确的是 图8 答案ad 2 2017 洛阳市高三统一考试 如图9甲所示 一根电阻r 4 的导线绕成半径d 2m的圆 在圆内部分区域存在变化的匀强磁场 中间s形虚线是两个直径均为d的半圆 磁感应强度随时间变化如图乙所示 磁场垂直于纸面向外为正 电流逆时针方向为正 关于圆环中的感应电流 时间图象 下列选项中正确的是 图9 答案c 3 多选 2017 贵州遵义模拟 如图10甲所示 水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器c和电阻r 导体棒mn固定在导轨上且接触良好 整个装置放于垂直导轨平面的磁场中 磁感应强度b的变化情况如图乙所示 图甲所示磁感应强度方向为正 mn始终保持静止 则0 t2时间内 图10a 电容器c的电荷量大小始终没变b 电容器c的a板先带正电后带负电c mn所受安培力的大小始终没变d mn所受安培力的方向先向右后向左 解析由题图乙知 磁感应强度均匀变化 根据法拉第电磁感应定律可知 回路中产生恒定电动势 电路中电流恒定 电阻r两端的电压恒定 电容器的电压恒定 故电容器c的电荷量大小始终没变 根据楞次定律判断可知 通过r的电流一直向下 电容器的a板电势较高 一直带正电 选项a正确 b错误 根据安培力公式f bil i l不变 由于磁感应强度变化 mn所受安培力的大小也变化 选项c错误 由右手定则判断可知 mn中感应电流方向一直从n到m 由左手定则判断可知 mn所受安培力的方向先向右后向左 选项d正确 答案ad 真题示例 2016 全国卷 24 如图11 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 电磁感应中的力 电综合问题 图11 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 真题感悟1 高考考查特点2 常见误区及临考提醒 本考点多以导体棒切割磁感线为背景 结合牛顿第二定律对导体棒进行运动分析和受力分析 结合图象 应用法拉第电磁感应定律 闭合电路欧姆定律 电功率 动能定理等规律进行电路 功能关系的计算 1 分析电源时电势高低易出错 2 涉及力和运动的分析时出现漏力 多力 的现象 3 功能分析时 力做功及电热的计算易漏计算 多算 电阻生热 图12 1 导轨运动的最大加速度 2 导轨运动的最大速度 答案 1 7 0m s2 2 8 4m s 2 如图13所示 ab和cd是两条竖直固定的光滑平行金属导轨 mn和m n 是用绝缘细线连接的两根金属杆 其质量分别为m和2m 用竖直向上 大小未知的外力f作用在杆mn中点 使