2020高考物理二輪復(fù)習(xí) 600分沖刺 專題四 電路和電磁感應(yīng) 第12講 電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用課件

1、專題整合突破 第一部分 專題四電路和電 磁 感應(yīng) 第12講電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用 1體 系 認(rèn) 知 感 悟 真 題 2聚 焦 熱 點(diǎn) 備 考 通 關(guān) 3復(fù) 習(xí) 練 案 課 時(shí) 跟 蹤 體系認(rèn)知 感悟真題 1(多選)(2019全國卷，20)空間存在一方向與紙面垂 直、大小隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場，其邊界如圖(a)中虛線 MN所示。一硬質(zhì)細(xì)導(dǎo)線的電阻率為、橫截面積為S，將 該導(dǎo)線做成半徑為r的圓環(huán)固定在紙面內(nèi)，圓心O在MN上 。t0時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向如圖(a)所示；磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨 時(shí)間t的變化關(guān)系如圖(b)所示。則在t0到tt1的時(shí)間間隔 內(nèi)() BC 圖(a) 圖(b) 2(多選)(2019全國卷，2

2、1)如圖，兩條光滑平行金屬 導(dǎo)軌固定，所在平面與水平面夾角為，導(dǎo)軌電阻忽略不 計(jì)。虛線ab、cd均與導(dǎo)軌垂直，在ab與cd之間的區(qū)域存 在垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場。將兩根相同的導(dǎo)體棒 PQ、MN先后自導(dǎo)軌上同一位置由靜止釋放，兩者始終與 導(dǎo)軌垂直且接觸良好。已知PQ進(jìn)入磁場時(shí)加速度恰好為 零。從PQ進(jìn)入磁場開始計(jì)時(shí)，到MN離開磁場區(qū)域?yàn)橹梗?流過PQ的電流隨時(shí)間變化的圖象可能正確的是() AD 3(2019全國卷，14)楞次定律是下列哪個(gè)定律在電磁 感應(yīng)現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)？() A電阻定律 B庫侖定律 C歐姆定律 D能量守恒定律 解析楞次定律表述了感應(yīng)電流的磁場方向，同時(shí)也體 現(xiàn)了不同能量間

3、的關(guān)系?？偰芰渴鞘睾愕?，感應(yīng)電流產(chǎn)生 電能，電能是“阻礙”的結(jié)果。 D 4(多選)(2019全國卷，19)如圖，方向豎直向下的勻 強(qiáng)磁場中有兩根位于同一水平面內(nèi)的足夠長的平行金屬導(dǎo) 軌，兩相同的光滑導(dǎo)體棒ab、cd靜止在導(dǎo)軌上。t0時(shí)， 棒ab以初速度v0向右滑動(dòng)。運(yùn)動(dòng)過程中，ab、cd始終與導(dǎo) 軌垂直并接觸良好，兩者速度分別用v1、v2表示，回路中 的電流用I表示。下列圖象中可能正確的是() AC AB CD 5. (2019北京卷，22)如圖所示，垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。紙面內(nèi)有一正方形均勻金屬線框abcd， 其邊長為L，總電阻為R，ad邊與磁場邊界平行。從ad邊 剛進(jìn)入磁場

4、直至bc邊剛要進(jìn)入的過程中，線框在向左的拉 力作用下以速度v勻速運(yùn)動(dòng)，求： (1)感應(yīng)電動(dòng)勢的大小E； (2)拉力做功的功率P； (3)ab邊產(chǎn)生的焦耳熱Q。 6如圖所示，固定在水平面上間距為l的兩條平行光滑金 屬導(dǎo)軌，垂直于導(dǎo)軌放置的兩根金屬棒MN和PQ長度也為l 、電阻均為R，兩棒與導(dǎo)軌始終接觸良好。MN兩端通過開 關(guān)S與電阻為R的單匝金屬線圈相連，線圈內(nèi)存在豎直向 下均勻增加的磁場，磁通量變化率為常量k。圖中虛線右 側(cè)有垂直于導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B。PQ的質(zhì)量為m，金屬導(dǎo)軌足夠長、電阻忽略不計(jì)。 (1)閉合S，若使PQ保持靜止，需在其上加多大的水平恒 力F，并指出其

5、方向； (2)斷開S，PQ在上述恒力作用下，由靜止開始到速度大 小為v的加速過程中流過PQ的電荷量為q，求該過程安培 力做的功W。 7(2019江蘇，14)如圖所示，勻強(qiáng)磁場中有一個(gè)用軟導(dǎo) 線制成的單匝閉合線圈，線圈平面與磁場垂直。已知線圈 的面積S0.3 m2、電阻R0.6 ，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B 0.2 T?，F(xiàn)同時(shí)向兩側(cè)拉動(dòng)線圈，線圈的兩邊在t0.5 s時(shí)間內(nèi)合到一起。求線圈在上述過程中 (1)感應(yīng)電動(dòng)勢的平均值E； (2)感應(yīng)電流的平均值I，并在圖中標(biāo)出電流方向； (3)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q。 答案(1)0.12 V(2)0.2 A(電流方向見圖)(3)0.1 C 聚焦熱點(diǎn) 備考通關(guān)

6、楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 1楞次定律中“阻礙”的表現(xiàn) (1)阻礙磁通量的變化(增反減同)。 (2)阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(來拒去留) (3)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象) 2楞次定律和右手定則的適用對(duì)象 (1)楞次定律：一般適用于線圈面積不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生 變化的情形。 (2)右手定則：一般適用于導(dǎo)體棒切割磁感線的情形。 核核 心心 知知 識(shí)識(shí) 【典例1】(2019安徽省十校聯(lián)盟模擬)如圖所示，兩光 滑平行平直導(dǎo)軌傾斜放置，導(dǎo)致平面的傾角為，垂直于 導(dǎo)軌的虛線上方區(qū)域內(nèi)有垂直于導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁 場，區(qū)域內(nèi)有垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場，兩磁場 的磁

7、感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，在兩個(gè)區(qū)域內(nèi)分別有ab、cd兩 個(gè)金屬棒放置在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直并與導(dǎo)軌接觸良好， 兩金屬棒的質(zhì)量相同，電阻不同，不計(jì)其他電阻，導(dǎo)軌足 夠長。固定金屬棒ab，釋放金屬棒cd，則下列說法正確的 是() 典典 例例 探探 究究 A當(dāng)cd棒的加速度大小為a時(shí)釋放ab棒，釋放的一瞬間 ab棒的加速度為0 B當(dāng)cd棒的加速度大小為a時(shí)釋放ab棒，釋放的一瞬間 ab棒的加速度大于a C當(dāng)cd棒速度達(dá)到最大時(shí)釋放ab棒，釋放的一瞬間ab棒 有最大加速度 D當(dāng)cd棒速度達(dá)到最大時(shí)釋放ab棒，釋放后ab棒會(huì)處于 靜止?fàn)顟B(tài) 答案 D 解析當(dāng)cd棒的加速度大小為a時(shí)，這時(shí)cd棒mgsinF 安m

8、a，加速度方向沿斜面向下，此時(shí)，對(duì)ab棒，受到的 安培力大小也為F安，方向沿斜面向上，因此ab棒的加速 度也為amgsinF安，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)錯(cuò)誤； 當(dāng)cd棒速 度達(dá)到最大時(shí)，mgsinF安，釋放ab棒后，ab棒受到的 合力為零，會(huì)處于靜止?fàn)顟B(tài)，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。 對(duì)電磁感應(yīng)定律的理解 (1)EBlv的“三性” 正交性：本公式是在一定條件下得出的，除磁場為勻強(qiáng) 磁場外，還需B、l、v三者互相垂直。 瞬時(shí)性：若v為瞬時(shí)速度，則E為相應(yīng)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢 。 有效性：公式中的l為導(dǎo)體切割磁感線的有效長度。 1(2019陜西模擬)有人根據(jù)條形磁鐵的磁場分布情況制 作了一個(gè)用塑料制成的模具，模具的側(cè)邊

9、界剛好與該條形 磁鐵的磁感線重合，如圖所示。另取一個(gè)柔軟的彈性導(dǎo)體 線圈套在模具上方某位置，線圈貼著模具上下移動(dòng)的過程 中，下列說法中正確的是(地磁場很弱，可以忽略)() 類類 題題 演演 練練 B A線圈切割磁感線，線圈中出現(xiàn)感應(yīng)電流線圈切割磁感線，線圈中出現(xiàn)感應(yīng)電流 B線圈緊密套在模具上移動(dòng)過程中不出現(xiàn)感應(yīng)電流線圈緊密套在模具上移動(dòng)過程中不出現(xiàn)感應(yīng)電流 C由于線圈所在處的磁場是不均勻的，故而不能判由于線圈所在處的磁場是不均勻的，故而不能判 斷線圈中是否有電流產(chǎn)生斷線圈中是否有電流產(chǎn)生 D若線圈平面放置不水平，則移動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生感若線圈平面放置不水平，則移動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生感 應(yīng)電流應(yīng)電流 解析

10、由題意，模具的形狀與磁感線的形狀是相同的， 則線圈貼著模具上下移動(dòng)的過程中穿過線圈的磁感線的條 數(shù)不會(huì)發(fā)生改變，即穿過線圈的磁通量不變，所以線圈緊 密套在模具上移動(dòng)過程中不出現(xiàn)感應(yīng)電流。B正確，A、C 、D錯(cuò)誤。 1解決圖象問題的一般步驟 (1)明確圖象的種類，是Bt圖象還是t圖象，或者是E t圖象、It圖象等。 (2)分析電磁感應(yīng)的具體過程。 (3)用右手定則或楞次定律確定方向?qū)?yīng)關(guān)系。 (4)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等 寫出函數(shù)關(guān)系式。 (5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，如分析斜率的變化、截 距等。 (6)畫出圖象或判斷圖象。 電磁感應(yīng)的圖象問題電磁感應(yīng)的圖象問題 核

11、核 心心 知知 識(shí)識(shí) 2電磁感應(yīng)中圖象類選擇題的兩種常見解法 (1)排除法：定性地分析電磁感應(yīng)過程中物理量的變化趨勢 (增大還是減小)、變化快慢(均勻變化還是非均勻變化)， 特別是物理量的正負(fù)，排除錯(cuò)誤的選項(xiàng)。 (2)函數(shù)法：根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩處物理量之間 的函數(shù)關(guān)系，然后由函數(shù)關(guān)系對(duì)圖象作出分析和判斷，這 未必是最簡的方法，但卻是最有效的方法。 【典例2】(多選)(2019山東濟(jì)南萊蕪區(qū)聯(lián)考)如圖甲所 示，正六邊形導(dǎo)線框abcdef放在勻強(qiáng)磁場中靜止不動(dòng)，磁 場方向與線框平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系 如圖乙所示。t0時(shí)刻，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直紙面向 里，設(shè)產(chǎn)生的感應(yīng)電

12、流順時(shí)針方向?yàn)檎?、豎直邊cd所受安 培力的方向水平向左為正。則下面關(guān)于感應(yīng)電流i和cd所受 安培力F隨時(shí)間t變化的圖象正確的是() 典典 例例 探探 究究 答案 AC 解析由圖乙可知磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率分段為恒定值，根 據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢恒定，由閉合 電路歐姆定律可知感應(yīng)電流分段恒定，且兩段時(shí)間相等， 感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖象A正確，B錯(cuò)誤；由安培力公 式FBIL可知，cd所受安培力F隨時(shí)間t變化的圖象正確的 是圖C。 解決電磁感應(yīng)圖象問題的“三點(diǎn)關(guān)注” (1)關(guān)注初始時(shí)刻，如初始時(shí)刻感應(yīng)電流是否為零，是正方 向還是負(fù)方向。 (2)關(guān)注變化過程，看電磁感應(yīng)發(fā)生的過程分為幾個(gè)

13、階段， 這幾個(gè)階段是否和圖象變化相對(duì)應(yīng)。 (3)關(guān)注大小、方向的變化趨勢，看圖線斜率的大小、圖線 的曲、直是否和物理過程相對(duì)應(yīng)。 2(2019廣東廣州模擬)如圖甲所示，線圈ab、cd繞在同 一軟鐵芯上，若線圈ab中電流i與時(shí)間t的關(guān)系圖線如圖乙 所示，則在這段時(shí)間內(nèi)，下列關(guān)于線圈cd中產(chǎn)生的感應(yīng)電 流icd與時(shí)間t的關(guān)系圖線，可能正確的是() D 電磁感應(yīng)中的電路和動(dòng)力學(xué)問題電磁感應(yīng)中的電路和動(dòng)力學(xué)問題 核核 心心 知知 識(shí)識(shí) 2動(dòng)力學(xué)問題中的“兩分析、兩狀態(tài)” (1)受力情況、運(yùn)動(dòng)情況的分析 導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，在電路中產(chǎn)生感 應(yīng)電流，導(dǎo)體在磁場中受安培力，安培力將阻礙導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)

14、 。 安培力一般是變力，導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的加速度發(fā) 生變化，當(dāng)加速度為零時(shí)，導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，最后做勻 速直線運(yùn)動(dòng)。 (2)兩種狀態(tài)處理 導(dǎo)體處于平衡狀態(tài)靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 處理方法：根據(jù)平衡狀態(tài)時(shí)導(dǎo)體所受合力等于零列式分析 。 導(dǎo)體處于非平衡狀態(tài)加速度不為零。 處理方法：根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析或結(jié)合功能關(guān) 系分析。 3三種求解電能的思路 (1)利用克服安培力做的功求解：電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等 于克服安培力所做的功。 (2)利用能量守恒求解：其他形式的能的減少量等于產(chǎn)生的 電能。 (3)利用公式求解：QI2Rt，其中I指電流的有效值。 【典例3】(2019天津模擬)如圖所示，兩

15、光滑的平行金 屬導(dǎo)軌間距為L0.5 m，與水平面成30角。區(qū)域 ABCD、CDFE內(nèi)分別有寬度為d0.2 m垂直導(dǎo)軌平面向 上和向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B0.6 T。細(xì)金屬 棒P1、P2質(zhì)量均為m0.1 kg，電阻均為r0.3 ，用長 為d的輕質(zhì)絕緣細(xì)桿垂直P1、P2將其固定，并使P1、P2垂 直導(dǎo)軌放置在導(dǎo)軌平面上與其接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。 用平行于導(dǎo)軌的拉力F將P1、P2以恒定速度v2 m/s向上 穿過兩磁場區(qū)域，g取10 m/s2。求： 典典 例例 探探 究究 (1)金屬棒P1在ABCD磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力F的大小； (2)從金屬棒P1進(jìn)入磁場到P2離開磁場的過程中，拉力F的 最大

16、功率； (3)從金屬棒P1進(jìn)入磁場到P2離開磁場的過程中，電路中產(chǎn) 生的熱量。 3(2019遼寧沈陽模擬)一種測量物體質(zhì)量的裝置，其結(jié) 構(gòu)如圖甲、乙所示，磁極間存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 0.5 T的勻強(qiáng)磁場。邊長L0.1 m、匝數(shù)n100匝的正方 形線圈abcd套于中心磁極并固定在托盤骨架上，總質(zhì)量 m01 kg。線圈左右兩邊處于磁場中，與一數(shù)字式電量表 (圖上未畫出)連接成一個(gè)回路，回路總電阻為R10 。 托盤下方和磁極之間固定一勁度系數(shù)為k10 N/cm的輕彈 簧。在某次測量中，一物體從輕放到托盤上到最終靜止的 過程中流過電量表的凈電量為q0.02 C，不計(jì)摩擦和空 氣阻力，g取10 m/

17、s2。 類類 題題 演演 練練 (1)當(dāng)托盤向下運(yùn)動(dòng)的速度為v0.1 m/s時(shí)，求此時(shí)線圈中 感應(yīng)電流的大小和方向； (2)求該物體的質(zhì)量； (3)測量中彈簧增加的彈性勢能為Ep0.2 J，求回路產(chǎn)生 的焦耳熱Q。 答案(1)0.1 A順時(shí)針方向(2)2 kg(3)0.4 J 感應(yīng)中的動(dòng)量問題感應(yīng)中的動(dòng)量問題 核核 心心 知知 識(shí)識(shí) 2動(dòng)量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的應(yīng)用： 在雙金屬棒切割磁感線的系統(tǒng)中，雙金屬棒和導(dǎo)軌構(gòu)成閉 合回路，安培力充當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)力，如果它們受到的安培力的 合力為0時(shí)，滿足動(dòng)量守恒，運(yùn)用動(dòng)量守恒定律求解比較 方便。 【典例4】(2019河南省許昌市模擬)如圖所示，有一間 距為L且與水平方向成角的光滑平行軌道，軌道上端接有 電容器和定值電阻，S為單刀雙擲開關(guān)，空間存在垂直軌 道平面向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。將單刀雙擲開 關(guān)接到a點(diǎn)，一根電阻不計(jì)、質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒在軌道底 端獲得初速度v0后沿著軌道向上運(yùn)動(dòng)，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，單 刀雙擲開關(guān)接b點(diǎn)，經(jīng)過一段時(shí)間導(dǎo)體棒又回到軌道底端 ，已知定值電阻的阻值為R，電容器的電容為C，重力加 速度為g，軌道足夠長，軌道電阻不計(jì)，求： 典典 例例 探探 究究 (1)導(dǎo)體棒上滑過程中加速度的大??； (2)若已知導(dǎo)體棒到達(dá)軌道底端的速度為v，求