2020高考物理二轮复习 600分冲刺 专题四 电路和电磁感应 第12讲 电磁感应规律及其应用课件

1、专题整合突破 第一部分 专题四电路和电 磁 感应 第12讲电磁感应规律及其应用 1体 系 认 知 感 悟 真 题 2聚 焦 热 点 备 考 通 关 3复 习 练 案 课 时 跟 踪 体系认知 感悟真题 1(多选)(2019全国卷，20)空间存在一方向与纸面垂 直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图(a)中虚线 MN所示。一硬质细导线的电阻率为、横截面积为S，将 该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上 。t0时磁感应强度的方向如图(a)所示；磁感应强度B随 时间t的变化关系如图(b)所示。则在t0到tt1的时间间隔 内() BC 图(a) 图(b) 2(多选)(2019全国卷，2

2、1)如图，两条光滑平行金属 导轨固定，所在平面与水平面夹角为，导轨电阻忽略不 计。虚线ab、cd均与导轨垂直，在ab与cd之间的区域存 在垂直于导轨所在平面的匀强磁场。将两根相同的导体棒 PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与 导轨垂直且接触良好。已知PQ进入磁场时加速度恰好为 零。从PQ进入磁场开始计时，到MN离开磁场区域为止， 流过PQ的电流随时间变化的图象可能正确的是() AD 3(2019全国卷，14)楞次定律是下列哪个定律在电磁 感应现象中的具体体现？() A电阻定律 B库仑定律 C欧姆定律 D能量守恒定律 解析楞次定律表述了感应电流的磁场方向，同时也体 现了不同能量间

3、的关系。总能量是守恒的，感应电流产生 电能，电能是“阻碍”的结果。 D 4(多选)(2019全国卷，19)如图，方向竖直向下的匀 强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导 轨，两相同的光滑导体棒ab、cd静止在导轨上。t0时， 棒ab以初速度v0向右滑动。运动过程中，ab、cd始终与导 轨垂直并接触良好，两者速度分别用v1、v2表示，回路中 的电流用I表示。下列图象中可能正确的是() AC AB CD 5. (2019北京卷，22)如图所示，垂直于纸面的匀强磁场 磁感应强度为B。纸面内有一正方形均匀金属线框abcd， 其边长为L，总电阻为R，ad边与磁场边界平行。从ad边 刚进入磁场

4、直至bc边刚要进入的过程中，线框在向左的拉 力作用下以速度v匀速运动，求： (1)感应电动势的大小E； (2)拉力做功的功率P； (3)ab边产生的焦耳热Q。 6如图所示，固定在水平面上间距为l的两条平行光滑金 属导轨，垂直于导轨放置的两根金属棒MN和PQ长度也为l 、电阻均为R，两棒与导轨始终接触良好。MN两端通过开 关S与电阻为R的单匝金属线圈相连，线圈内存在竖直向 下均匀增加的磁场，磁通量变化率为常量k。图中虚线右 侧有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为 B。PQ的质量为m，金属导轨足够长、电阻忽略不计。 (1)闭合S，若使PQ保持静止，需在其上加多大的水平恒 力F，并指出其

5、方向； (2)断开S，PQ在上述恒力作用下，由静止开始到速度大 小为v的加速过程中流过PQ的电荷量为q，求该过程安培 力做的功W。 7(2019江苏，14)如图所示，匀强磁场中有一个用软导 线制成的单匝闭合线圈，线圈平面与磁场垂直。已知线圈 的面积S0.3 m2、电阻R0.6 ，磁场的磁感应强度B 0.2 T。现同时向两侧拉动线圈，线圈的两边在t0.5 s时间内合到一起。求线圈在上述过程中 (1)感应电动势的平均值E； (2)感应电流的平均值I，并在图中标出电流方向； (3)通过导线横截面的电荷量q。 答案(1)0.12 V(2)0.2 A(电流方向见图)(3)0.1 C 聚焦热点 备考通关

6、楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用 1楞次定律中“阻碍”的表现 (1)阻碍磁通量的变化(增反减同)。 (2)阻碍物体间的相对运动(来拒去留) (3)阻碍原电流的变化(自感现象) 2楞次定律和右手定则的适用对象 (1)楞次定律：一般适用于线圈面积不变，磁感应强度发生 变化的情形。 (2)右手定则：一般适用于导体棒切割磁感线的情形。 核核 心心 知知 识识 【典例1】(2019安徽省十校联盟模拟)如图所示，两光 滑平行平直导轨倾斜放置，导致平面的倾角为，垂直于 导轨的虚线上方区域内有垂直于导轨平面向下的匀强磁 场，区域内有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，两磁场 的磁

7、感应强度大小均为B，在两个区域内分别有ab、cd两 个金属棒放置在导轨上，与导轨垂直并与导轨接触良好， 两金属棒的质量相同，电阻不同，不计其他电阻，导轨足 够长。固定金属棒ab，释放金属棒cd，则下列说法正确的 是() 典典 例例 探探 究究 A当cd棒的加速度大小为a时释放ab棒，释放的一瞬间 ab棒的加速度为0 B当cd棒的加速度大小为a时释放ab棒，释放的一瞬间 ab棒的加速度大于a C当cd棒速度达到最大时释放ab棒，释放的一瞬间ab棒 有最大加速度 D当cd棒速度达到最大时释放ab棒，释放后ab棒会处于 静止状态 答案 D 解析当cd棒的加速度大小为a时，这时cd棒mgsinF 安m

8、a，加速度方向沿斜面向下，此时，对ab棒，受到的 安培力大小也为F安，方向沿斜面向上，因此ab棒的加速 度也为amgsinF安，A项错误，B项错误； 当cd棒速 度达到最大时，mgsinF安，释放ab棒后，ab棒受到的 合力为零，会处于静止状态，C项错误，D项正确。 对电磁感应定律的理解 (1)EBlv的“三性” 正交性：本公式是在一定条件下得出的，除磁场为匀强 磁场外，还需B、l、v三者互相垂直。 瞬时性：若v为瞬时速度，则E为相应的瞬时感应电动势 。 有效性：公式中的l为导体切割磁感线的有效长度。 1(2019陕西模拟)有人根据条形磁铁的磁场分布情况制 作了一个用塑料制成的模具，模具的侧边

9、界刚好与该条形 磁铁的磁感线重合，如图所示。另取一个柔软的弹性导体 线圈套在模具上方某位置，线圈贴着模具上下移动的过程 中，下列说法中正确的是(地磁场很弱，可以忽略)() 类类 题题 演演 练练 B A线圈切割磁感线，线圈中出现感应电流线圈切割磁感线，线圈中出现感应电流 B线圈紧密套在模具上移动过程中不出现感应电流线圈紧密套在模具上移动过程中不出现感应电流 C由于线圈所在处的磁场是不均匀的，故而不能判由于线圈所在处的磁场是不均匀的，故而不能判 断线圈中是否有电流产生断线圈中是否有电流产生 D若线圈平面放置不水平，则移动过程中会产生感若线圈平面放置不水平，则移动过程中会产生感 应电流应电流 解析

10、由题意，模具的形状与磁感线的形状是相同的， 则线圈贴着模具上下移动的过程中穿过线圈的磁感线的条 数不会发生改变，即穿过线圈的磁通量不变，所以线圈紧 密套在模具上移动过程中不出现感应电流。B正确，A、C 、D错误。 1解决图象问题的一般步骤 (1)明确图象的种类，是Bt图象还是t图象，或者是E t图象、It图象等。 (2)分析电磁感应的具体过程。 (3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系。 (4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等 写出函数关系式。 (5)根据函数关系式进行数学分析，如分析斜率的变化、截 距等。 (6)画出图象或判断图象。 电磁感应的图象问题电磁感应的图象问题 核

11、核 心心 知知 识识 2电磁感应中图象类选择题的两种常见解法 (1)排除法：定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势 (增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化)， 特别是物理量的正负，排除错误的选项。 (2)函数法：根据题目所给条件定量地写出两处物理量之间 的函数关系，然后由函数关系对图象作出分析和判断，这 未必是最简的方法，但却是最有效的方法。 【典例2】(多选)(2019山东济南莱芜区联考)如图甲所 示，正六边形导线框abcdef放在匀强磁场中静止不动，磁 场方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t的变化关系 如图乙所示。t0时刻，磁感应强度B的方向垂直纸面向 里，设产生的感应电

12、流顺时针方向为正、竖直边cd所受安 培力的方向水平向左为正。则下面关于感应电流i和cd所受 安培力F随时间t变化的图象正确的是() 典典 例例 探探 究究 答案 AC 解析由图乙可知磁感应强度变化率分段为恒定值，根 据法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势恒定，由闭合 电路欧姆定律可知感应电流分段恒定，且两段时间相等， 感应电流i随时间t变化的图象A正确，B错误；由安培力公 式FBIL可知，cd所受安培力F随时间t变化的图象正确的 是图C。 解决电磁感应图象问题的“三点关注” (1)关注初始时刻，如初始时刻感应电流是否为零，是正方 向还是负方向。 (2)关注变化过程，看电磁感应发生的过程分为几个

13、阶段， 这几个阶段是否和图象变化相对应。 (3)关注大小、方向的变化趋势，看图线斜率的大小、图线 的曲、直是否和物理过程相对应。 2(2019广东广州模拟)如图甲所示，线圈ab、cd绕在同 一软铁芯上，若线圈ab中电流i与时间t的关系图线如图乙 所示，则在这段时间内，下列关于线圈cd中产生的感应电 流icd与时间t的关系图线，可能正确的是() D 电磁感应中的电路和动力学问题电磁感应中的电路和动力学问题 核核 心心 知知 识识 2动力学问题中的“两分析、两状态” (1)受力情况、运动情况的分析 导体切割磁感线运动产生感应电动势，在电路中产生感 应电流，导体在磁场中受安培力，安培力将阻碍导体运动

14、 。 安培力一般是变力，导体做切割磁感线运动的加速度发 生变化，当加速度为零时，导体达到稳定状态，最后做匀 速直线运动。 (2)两种状态处理 导体处于平衡状态静止或匀速直线运动状态。 处理方法：根据平衡状态时导体所受合力等于零列式分析 。 导体处于非平衡状态加速度不为零。 处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关 系分析。 3三种求解电能的思路 (1)利用克服安培力做的功求解：电磁感应中产生的电能等 于克服安培力所做的功。 (2)利用能量守恒求解：其他形式的能的减少量等于产生的 电能。 (3)利用公式求解：QI2Rt，其中I指电流的有效值。 【典例3】(2019天津模拟)如图所示，两

15、光滑的平行金 属导轨间距为L0.5 m，与水平面成30角。区域 ABCD、CDFE内分别有宽度为d0.2 m垂直导轨平面向 上和向下的匀强磁场，磁感应强度均为B0.6 T。细金属 棒P1、P2质量均为m0.1 kg，电阻均为r0.3 ，用长 为d的轻质绝缘细杆垂直P1、P2将其固定，并使P1、P2垂 直导轨放置在导轨平面上与其接触良好，导轨电阻不计。 用平行于导轨的拉力F将P1、P2以恒定速度v2 m/s向上 穿过两磁场区域，g取10 m/s2。求： 典典 例例 探探 究究 (1)金属棒P1在ABCD磁场中运动时，拉力F的大小； (2)从金属棒P1进入磁场到P2离开磁场的过程中，拉力F的 最大

16、功率； (3)从金属棒P1进入磁场到P2离开磁场的过程中，电路中产 生的热量。 3(2019辽宁沈阳模拟)一种测量物体质量的装置，其结 构如图甲、乙所示，磁极间存在着磁感应强度大小为B 0.5 T的匀强磁场。边长L0.1 m、匝数n100匝的正方 形线圈abcd套于中心磁极并固定在托盘骨架上，总质量 m01 kg。线圈左右两边处于磁场中，与一数字式电量表 (图上未画出)连接成一个回路，回路总电阻为R10 。 托盘下方和磁极之间固定一劲度系数为k10 N/cm的轻弹 簧。在某次测量中，一物体从轻放到托盘上到最终静止的 过程中流过电量表的净电量为q0.02 C，不计摩擦和空 气阻力，g取10 m/

17、s2。 类类 题题 演演 练练 (1)当托盘向下运动的速度为v0.1 m/s时，求此时线圈中 感应电流的大小和方向； (2)求该物体的质量； (3)测量中弹簧增加的弹性势能为Ep0.2 J，求回路产生 的焦耳热Q。 答案(1)0.1 A顺时针方向(2)2 kg(3)0.4 J 感应中的动量问题感应中的动量问题 核核 心心 知知 识识 2动量守恒定律在电磁感应现象中的应用： 在双金属棒切割磁感线的系统中，双金属棒和导轨构成闭 合回路，安培力充当系统内力，如果它们受到的安培力的 合力为0时，满足动量守恒，运用动量守恒定律求解比较 方便。 【典例4】(2019河南省许昌市模拟)如图所示，有一间 距为L且与水平方向成角的光滑平行轨道，轨道上端接有 电容器和定值电阻，S为单刀双掷开关，空间存在垂直轨 道平面向上的匀强磁场，磁感应强度为B。将单刀双掷开 关接到a点，一根电阻不计、质量为m的导体棒在轨道底 端获得初速度v0后沿着轨道向上运动，到达最高点时，单 刀双掷开关接b点，经过一段时间导体棒又回到轨道底端 ，已知定值电阻的阻值为R，电容器的电容为C，重力加 速度为g，轨道足够长，轨道电阻不计，求： 典典 例例 探探 究究 (1)导体棒上滑过程中加速度的大小； (2)若已知导体棒到达轨道底端的速度为v，求