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学案整理.docx
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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学案整理
(全国通用)2018年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学案
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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
(1)穿过回路的磁通量发生变化时E=n,一般用来计算Δt时间内的感应电动势的平均值。
(2)导体棒垂直切割磁感线运动时E=BLv。
(3)导体棒在磁场中以其中一端为圆心转动垂直切割磁感线时E=BL2ω。
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:
①阻碍原磁通量的变化——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”。
楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用
【真题示例1】(2017·全国卷Ⅲ,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( )
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Ⅰ,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Ⅱ,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
解析 将圆盘看成无数辐条组成,它们都在切割磁感线从而产生感应电动势和感应电流,根据右手定则可知圆盘上感应电流从边缘流向中心,则当圆盘顺时针(俯视)转动时,流过电阻的电流方向从a到b,B对;由法拉第电磁感应定律得感生电动势E=BLv=BL2ω,I=,ω恒定时,I大小恒定,ω大小变化时,I大小变化,方向不变,故A对,C错;由P=I2R=知,当ω变为2倍时,P变为原来的4倍,D错。
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。
预测1
楞次定律的应用
预测2
电磁感应定律的应用
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4
A.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=1Ω.有一个R=2Ω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=3V
B。
在0~4s时间内通过电阻R的电荷量q=6C
C.F端电势为零,E端的电势φE=2V
D.在0~4s时间内电阻R上产生的焦耳热Q=8J
解析 根据法拉第电磁感应定律,线圈产生的电动势E=n=nS2=3V,选项A正确;根据闭合电路欧姆定律,回路中电流为I==1A,在0~4s时间内通过电阻R的电荷量为q=It=1×4C=4C,选项B错误;由楞次定律可知,电流沿顺时针方向,F点电势高,E点电势低,电阻R两端电压UR=IR=1×2V=2V,又UR=φF-φE,φF=0,可得φE=-2V,选项C错误;在0~4s时间内电阻R上产生的焦耳热为Q=I2Rt=12×2×4J=8J,选项D正确。
答案 AD
3。
(多选)如图6所示,一不计电阻的导体圆环,半径为r、圆心在O点,过圆心放置一长度为2r、电阻为R的辐条,辐条与圆环接触良好,现将此装置放置于磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的有界匀强磁场中,磁场边界恰与圆环直径在同一直线上,现使辐条以角速度ω绕O点逆时针转动,右侧电路通过电刷与辐条中心和环的边缘相接触,R1=,S处于闭合状态,不计其他电阻,则下列判断正确的是( )
图6
A。
通过R1的电流方向为自下而上
B.感应电动势大小为2Br2ω
C.理想电压表的示数为Br2ω
D。
理想电流表的示数为
解析 由右手定则可知辐条中心为电源的正极、圆环边缘为电源的负极,因此通过R1的电流方向为自下而上,选项A正确;由题意可知,始终有长度为r的辐条在转动切割磁场线,因此感应电动势大小为Br2ω,选项B错误;由图可知,在磁场内部的半根辐条相当于电源,磁场外部的半根辐条与R1并联,因此理想电压表的示数为Br2ω,选项C正确;理想电流表的示数为,选项D错误。
答案 AC
电磁感应中的图象问题
【真题示例】(多选)(2017·全国卷Ⅱ,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。
005Ω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( )
图7
A.磁感应强度的大小为0.5T
B.导线框运动的速度的大小为0。
5m/s
C。
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
解析 由E-t图象可知,线框经过0.2s全部进入磁场,则速度v==m/s=0.5m/s,选项B正确;由图象可知,E=0.01V,根据E=Blv得,B==T=0.2T,选项A错误;根据右手定则及正方向的规定可知,磁感应强度的方向垂直于纸面向外,选项C正确;在t=0.4s至t=0.6s这段时间内,导线框中的感应电流I==A=2A,所受的安培力大小为F=BIl=0.2×2×0。
1N=0。
04N,选项D错误。
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、Φ-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.
预测1
图象的选择问题
预测2
图象的转换问题
预测3
利用图象分析相关问题
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
解析 由楞次定律可以判断出导体框进磁场时电流方向为逆时针,出磁场时电流方向为顺时针,由E=Blv可得i==,进、出磁场时导体框切割磁感线的有效长度l均由大变小,所以电流也是从大变小,选项A正确,B错误;进磁场时ab为电源,uab<0且uab=-Blv,出磁场时ab不是电源,电流从b到a,uab〈0
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- 高考 物理 二轮 复习 专题 电路 电磁感应 定律 综合 应用 整理
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