版高考物理通用版二轮复习讲义第二部分 第一板块 第5讲 三定则两定律破解电磁感应问题Word文档格式.docx
- 文档编号:19282355
- 上传时间:2023-01-05
- 格式:DOCX
- 页数:32
- 大小:32.75KB
版高考物理通用版二轮复习讲义第二部分 第一板块 第5讲 三定则两定律破解电磁感应问题Word文档格式.docx
《版高考物理通用版二轮复习讲义第二部分 第一板块 第5讲 三定则两定律破解电磁感应问题Word文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《版高考物理通用版二轮复习讲义第二部分 第一板块 第5讲 三定则两定律破解电磁感应问题Word文档格式.docx(32页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
极朝垂直纸面向里的方向转动,故
A
正确;
同理
D
开
关闭合并保持一段时间后,直导线上没有感应电流,故小磁针的
极指北,故
B、C
错误。
2.[多选](2018·
全国卷Ⅲ)如图(a),在同一平面内固定有一长直导线
PQ
和一导线框
R,
R
在
的右侧。
导线
中通有正弦交流电
i,i
的变化如图(b)所示,规定从
Q
到
P
为电
流正方向。
导线框
中的感应电动势()
T
4
2
D.在
t=T
时最大,且沿顺时针方向
TΔΦ
ΔB
知,E=0,A
t=T和
时,图线斜率大小最大,在
时感应电动势
22
最大。
在T到T之间,电流由
向
减弱,导线在
处产生垂直纸面向里的磁场,且磁场减
42
弱,由楞次定律知,R
产生的感应电流的磁场方向也垂直纸面向里,则
中感应电动势沿
244
中感应电动势为逆时针方向,C
正确,B、D
3.[多选](2018·
湖北八校联考
)已知地磁场类似于条形磁铁产生的
磁场,地磁场
极位于地理南极附近。
如图所示,在湖北某中学实验室的水平桌面上,放
置边长为
L
的正方形闭合导体线框
abcd,线框的
ad
边沿南北方向,ab
边沿东西方向,下
列说法正确的是()
A.若使线框向东平移,则
a
点电势比
d
点电势低
B.若使线框向北平移,则
点电势等于
b
点电势
C.若以
边为轴,将线框向上翻转
90°
,则翻转过程线框中电流方向始终为
adcba
方向
D.若以
ab
AC地球北半球的磁场方向由南向北斜向下分布,可分解为水平向北和竖直
向下两个分量。
若线框向东平移,根据右手定则可知a
点电势低于
点电势,A
项正确;
若
线框向北平移,根据右手定则可知
点电势高于
点电势,B
项错误;
若以
边为轴,将
线框向上翻转
过程中,穿过线框的磁通量逐渐减小,根据楞次定律及安培定则可知,线
框中的电流方向始终为
adcba
方向,C
过程
中,穿过线框的磁通量先增大后减小,根据楞次定律及安培定则可知,线框中的电流方向为
先沿
abcda
方向再沿
方向,故
项错误。
4.[多选]如图甲所示,螺线管内有一平行于轴线的磁场,规定图中箭头所示方向为磁
感应强度
B
的正方向,螺线管与
U
形导线框
cdef
相连,导线框
内有一半径很小的金属
圆环
L,圆环面积为
S,圆环与导线框
在同一平面内。
当螺线管内的磁感应强度随时间
按图乙所示规律变化时,下列说法中正确的是()
A.在
t1
时刻,金属圆环
内的磁通量最大,最大值
Φm=B0S
B.在
t2
内的磁通量最大
C.在
t1~t2
时间内,金属圆环
有扩张的趋势
内有顺时针方向的感应电流
选在
BD当螺线管内的磁感应强度随时间按题图乙所示规律变化时,
cdef
内产生感应电动势和感应电流,在
t
时刻,螺线管内磁通量的变化率为零,感应电动势为零,
感应电流为零,金属圆环
内的磁通量为零,选项
错误;
时刻,螺线管内磁通量的
3
变化率最大,感应电动势最大,感应电流最大,金属圆环L
内的磁通量最大,选项
~t
时间内,螺线管内磁通量减小,由楞次定律及安培定则知,导线框cdef
内产生逆时
12
针方向感应电流,螺线管内磁通量的变化率逐渐增大,则感应电动势逐渐增大,感应电流逐
渐增大,金属圆环
内磁通量增大,根据楞次定律及安培定则知,金属圆环
内有顺时针
方向的感应电流,金属圆环
有收缩的趋势,选项
C
错误,D
正确。
1.三个公式的适用范围
ΔΦ
(2)E=Blv,适用于导体切割磁感线的情况。
2.几点注意
(1)公式
E=Blv
中的
l
为导体切割磁感线的有效长度。
如图所示,导体的有效长度均为
间的距离。
(2)用公式
E=nS
Δt
求感应电动势时,S
为线圈在磁场范围内的有效面积。
(3)通过回路截面的电荷量
q
仅与
n、ΔΦ
和回路电阻
有关,与时间长短无关。
推导如
nΔΦnΔΦ
1.(2018·
全国卷Ⅰ)如图,导体轨道
OPQS
固定,其中
PQS
是半圆弧,
为半圆弧的中点,O
为圆心。
轨道的电阻忽略不计。
OM
是有一定电阻、
可绕
O
转动的金属杆,M
端位于
上,OM
与轨道接触良好。
空间存在与半圆所在平面
垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为
B。
现使
从
OQ
位置以恒定的角速度逆时针转
OS
位置并固定(过程Ⅰ);
再使磁感应强度的大小以一定的变化率从
增加到
B′(过程
B′
Ⅱ)。
在过程Ⅰ、Ⅱ中,流过
的电荷量相等,则
等于()
5
B.
7
D.2
⎛11⎫
1Δt1
1R1112
⎛11⎫1
=,解得
2.如图所示,在竖直平面内有一金属环,环半径为
0.5
m,金属环
总电阻为
2
Ω,在整个竖直平面内存在垂直纸面向里的匀强磁场(未画
出),磁感应强度为
B=1
T,在环的最高点上方
点用铰链连接一长度
为
1.5
m,电阻为
3
Ω
的导体棒
AB,当导体棒
AB
摆到竖直位置时,导
体棒
端的速度为
m/s。
已知导体棒下摆过程中紧贴环面且与金属环有良好接触,则导体
棒摆到竖直位置时
两端的电压大小为()
A.0.4
V
C.2.25
B.0.65
D.4.5
11
m/s=1
m/s,AC
间电压为:
UAC=EAC=BLAC·
v
V=0.25
V,CB
段产生的感
CBCB
+v
1+3
C
R0.5
r+R0.5+2
0.4
V,故
两端的电压大小为:
UAB=UAC+UCB=0.25
V+0.4
V=0.65
对。
3.[多选](2019
届高三·
鹰潭模拟)如图甲所示,一个匝数为
n
的圆形线圈(图中只画了
匝),面积为
S,线圈总电阻为
R,在线圈外接一个阻值为
的电阻和一个理想电压表,将
线圈放入垂直线圈平面向里的匀强磁场中,磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示,下
.0~t
时间内
端电势高于
端电势
1-B
0
S
t
.t
上的电流为
nB
1S
21
-t
R
AC0~t
时间内,磁通量向里增大,根据楞次定律可知,线圈中感应电流沿
逆时针方向,线圈相当于电源,P
端电势,故
0~t
时间内线圈产生
ΔΦΔB
ΔtΔtS=n
S,电压表的示数等于电阻
两端的电压
=IR=
E′
2R
,故
时间内,磁通量向里减小,根
1
据楞次定律可知,线圈中感应电流沿顺时针方向,线圈相当于电源,P
端电势低于
端电
势,故
4.图甲为手机及无线充电板。
图乙为充电原理示意图。
充电板接交流电源,对充电板
供电,充电板内的送电线圈可产生交变磁场,从而使手机内的受电线圈产生交变电流,再
经整流电路转变成直流电后对手机电池充电。
为方便研究,现将问题做如下简化:
设送电
线圈的匝数为
n1,受电线圈的匝数为
n2,面积为
S,若在
时间内,磁场(垂直于线圈
平面向上、可视为匀强磁场)的磁感应强度由
均匀增加到
2。
.受电线圈中感应电流方向由
c
.c
点的电势高于
点的电势
.c、d
之间的电势差为
6
D.c、d
D根据楞次定律可知,受电线圈内部产生的感应电流方向俯视为顺时针,受
电线圈中感应电流方向由
c
d,所以
点的电势低于
点的电势,故
A、B
根据法
拉第电磁感应定律可得
c、d
=E==,故
正
确。
⎢讲练结合过关
[研一题]————————————————————————————————
[多选](2018·
江苏高考)如图所示,竖直放置的“”形光滑导
轨宽为
L,矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的高和间距均为
d,磁感应强度为
质量为
m
的水平金属杆由静止释放,进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等。
金属杆在导轨间的电阻为
R,与导轨接触良好,其余电阻不计,重
力加速度为
g。
金属杆()
A.刚进入磁场Ⅰ时加速度方向竖直向下
B.穿过磁场Ⅰ的时间大于在两磁场之间的运动时间
C.穿过两磁场产生的总热量为
4mgd
m2gR2
2B4L4
[解析]金属杆在磁场之外的区域做加速运动,所以进入磁场Ⅰ、Ⅱ的速度大于穿出磁
场Ⅰ的速度,则金属杆刚进入磁场Ⅰ时做减速运动,加速度方向竖直向上,故
金
属杆在磁场Ⅰ中(先)做加速度减小的减速运动,在两磁场之间做加速度为
g
的匀加速直线运
动,两个过程位移相等,v-t
图像可能如图所示,故
由于金属杆进入两磁场时速度
相等,由动能定理得,W
安
1+mg·
2d=0,可知金属杆穿过磁场Ⅰ克服安培力做功为
2mgd,
即产生的热量为
2mgd,故穿过两磁场产生的总热量为
4mgd,故
设金属杆刚进入
B2L2v
m2(a+g)2R2m2gR2
2B4L4g2B4L4
[答案]BC
[悟一法]————————————————————————————————
解答电磁感应中电路问题的三步骤
R0+r
[通一类]————————————————————————————————
1.[多选]如图所示,水平放置的粗糙
形框架上连接一个阻值
R0
的电阻,处于垂直框架平面向里、磁感应强度大小为
的匀强
磁场中。
一个半径为
L、质量为
的半圆形硬导体
AC
置于框架上,
在水平向右的恒定拉力
F
作用下,由静止开始运动距离
后速度达到
v,A、C
端始终与框架良好接触,半圆形硬导体
的电阻为
r,框架电阻不计。
下列说法
正确的是()
A.A
2BLd
D.此过程中通过电阻
的电荷量为
q=
AD根据右手定则可知,A
点相当于电源的正极,电势高,A
产
生的感应电动势为
E=2BLv,AC
两端的电压为
=
ER0
=,B
由功能关
AC
(R0+r)Δt
系得
Fd=1mv2+Q+Q
,C
此过程中平均感应电流为
I
2BLd
,通过电阻
f
q=
Δt=2BLd,D
2.[多选](2018·
安徽六校联考
)如图所示,光滑水平面上存在有界匀
强磁场,磁感应强度为
B,质量为
m、边长为
的正方形线框
ABCD
斜
8
向右上方穿进磁场,当
刚进入磁场时,线框的速度为
v,方向与磁场边界夹角为
45°
,
若线框的总电阻为
R,则()
A.线框穿进磁场过程中,线框中电流的方向为
DCBA
C.AC
刚进入磁场时线框所受安培力为
2B2a2v
R2
CD线框进入磁场的过程中穿过线框的磁通量增大,由楞次定律可知,感应
电流的磁场方向向外,由安培定则可知感应电流的方向为ABCD,故
刚进入磁
场时,CD
切割磁感线,AD
不切割磁感线,所以产生的感应电动势E=Bav,则线框中感应
Bav
RR
受到的安培力的方向垂直于
AD
向下,它们的大小都是
F=BIa,由几何关系可知,AD
与
CD
受到的安培力的方向相互垂直,AC
刚进入磁场时线框所受安培力为
与
受到的安
R4
3.如图所示,平行极板与单匝圆形线圈相连,极板距离为
d,
圆半径为
r,线圈的电阻为
R1,外接电阻为
R2,其他部分的电阻忽
略不计。
线圈中有垂直纸面向里的磁场,磁感应强度均匀增加,有
一个带电粒子静止在极板之间,带电粒子质量为
m、电荷量为
q。
则下列说法正确的是()
A.粒子带正电
ΔB(R1+R2)mgd
πr2qR2
C.保持开关闭合,向上移动下极板时,粒子将向下运动
D.断开开关,粒子将向下运动
B穿过线圈的磁通量垂直纸面向里增加,由楞次定律可知,线圈中感应电流
的磁场方向向外,平行板电容器的上极板电势高,下极板电势低,板间存在向下的电场,粒
子受到重力和电场力而静止,因此粒子受到的电场力方向向上,电场力方向与场强方向相反,
粒子带负电,故
对粒子,由平衡条件得:
mg=qU2,而感应电动势:
E=(R2+R1)U2,
d
9
解得:
E
=,由法拉第电磁感应定律得:
E
n=
nS,解得:
=
qR2ΔtΔtΔt
保持开关闭合,则极板间的电压不变,当向上移动下极板时,极
板间距减小,所以电场强度增大,则电场力增大,因此粒子将向上运动,故
断开
开关,电容器既不充电,也不放电,则电场强度不变,因此电场力也不变,故粒子静止不动,
故
[研一题]————————————————————————————————
(2018·
全国卷Ⅱ)如图,在同一水平面内有两根平行长导轨,导
轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域,区域宽度均为
l,磁感应
在导轨上向左匀速运动。
线框中感应电流
i
随时间
变化的正确图线可能是()
[解析]设线路中只有一边切割磁感线时产生的感应电流为
i,根据题图可得:
线框位移
l
~l
等效电路的连接
电流
I=2i(顺时针)
I=0
l~
3l
I=2i(逆时针)
3l~2l
综合分析知,只有选项
符合要求。
[答案]D
10
1.解决电磁感应图像问题的一般步骤
(1)明确图像的种类,即是
-t
图还是
Φ
图,或者
E-t
图、I-t
图等。
(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、牛顿运动定律等规律写出函数关系式。
(5)根据函数关系式,进行数学分析,如分析斜率的变化、截距的含义等。
(6)画图像或判断图像。
2.电磁感应图像问题分析的注意点
(1)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。
(2)注意电磁感应发生的过程分为几个阶段,这几个阶段是否和图像变化对应。
(3)注意观察图像的变化趋势,判断图像斜率的大小、图像的曲直是否和物理过程对应。
1.[多选](2019
届高三
·
锦州模拟
)如图甲所示为固定在匀强磁场中的正三角形导线框
abc,磁场的方向与导线框所在平面垂直,磁感应强度
变化的规律如图乙所示。
规定垂直纸面向里为磁场的正方向,逆时针方向为线框中感应电流的正方向,水平向右为
安培力的正方向,关于线框中的电流
边所受的安培力
变化的图像(图中不
考虑
s
末线框中的电流及
边的受力情况),选项图中正确的是()
AD0~1
时间内,B
垂直纸面向里均匀增大,Φ
均匀增大,由楞次定律可
知线框中的感应电流沿逆时针方向,且是恒定的正值,B
均匀增大,故安培力均匀增大,根
据左手定则可知
边所受安培力方向向右,为正值;
~2
s、
~3
穿过线框的磁通量不变,
所以无感应电流,安培力为
0;
3~4
垂直纸面向外均匀减小,Φ
均匀减小,由
楞次定律可知线框中的感应电流沿逆时针方向,且是恒定的正值,B
均匀减小,故安培力均
匀减小,根据左手定则可知
边所受安培力方向向左,为负值。
综上所述,A、D
11
黄冈质检
)如图所示,在光滑水平面内,虚线右侧
存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外,一正方形金属线框质量为
m、
电阻为
R、边长为
L,从线框右侧边进入磁场时开始计时,在外力作
用下,线框由静止开始,以垂直于磁场的恒定加速度
进入磁场区域,
时刻线框全部进入磁场,规定顺时针方向为感应电流
的正方向,外力大小为
F,线框中
电功率的瞬时值为
P,通过线框导线横截面的电荷量为
q,其中
P-t
和
q-t
图像均为抛物线,
则表示这些量随时间变化的图像正确的是()
CD线框右侧边切割磁感线,运动速度
v=at,产生的感应电动势
e=BLv,
产生的感应电流
i=
2222
为一次函数关系,图线为
轴截距大于零的倾斜直线,故
功率
P=i2R=(BLat)2,
ΔΦ2
的二次方成正比,图线为抛物线,故
3.(2018·
山西五市联考)如图所示,等腰直角三角形区域内有垂直于
纸面向里的匀强磁场,左边有一形状与磁场边界完全相同的闭合导线
框,线框斜边长为
l,线框从图示位置开始水平向右匀速穿过磁场区域,规定线框中感应电
流沿逆时针方向为正,选项图中表示其感应电流
随位移
x
变化的图像正确的是()
B线框穿过磁场的过程中,磁通量先增加后减小,根据楞次定律,感应电流
的磁场方向先垂直纸面向外后垂直纸面向内,根据安培定则,感应电流先沿逆时针方向后沿
顺时针方向,即先正后负,故A、D
线框向右运动过程中,切割磁感线的有效长度先
增大后减小,根据
[专题强训提能]
12
1.随着新能源轿车的普及,无
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 版高考物理通用版二轮复习讲义第二部分 第一板块 第5讲 三定则两定律破解电磁感应问题 高考 物理 通用版 二轮 复习 讲义 第二 部分 第一 板块 定则 定律 破解 电磁感应 问题
链接地址:https://www.bdocx.com/doc/19282355.html