（全國通用）高考物理二輪復習 專題四 電路與電磁感應 第2講 電磁感應定律及綜合應用課件

1、1第第2講電磁感應定律及綜合應用講電磁感應定律及綜合應用2知識必備知識必備1.感應電動勢的幾種表達式感應電動勢的幾種表達式32.感應電動勢方向感應電動勢方向(感應電流方向感應電流方向)的判斷的判斷(1)右手定則：適用于導體切割磁感線產(chǎn)生感應電流的方向的判右手定則：適用于導體切割磁感線產(chǎn)生感應電流的方向的判斷。斷。(2)楞次定律：感應電流具有這樣的方向，即感應電流產(chǎn)生的磁楞次定律：感應電流具有這樣的方向，即感應電流產(chǎn)生的磁場總要阻礙引起感應電流的原磁通量的變化。場總要阻礙引起感應電流的原磁通量的變化。(3)三種阻礙：三種阻礙：阻礙原磁通量的變化阻礙原磁通量的變化增反減同。增反減同。阻礙物體間的相

2、對運動阻礙物體間的相對運動來拒去留。來拒去留。阻礙自身電流的變化阻礙自身電流的變化增反減同。增反減同。4備考策略備考策略1.抓住抓住“兩個定律兩個定律”，運用，運用“兩種觀點兩種觀點”，分析，分析“一種電路一種電路”“兩個定律兩個定律”是指楞次定律和法拉第電磁感應定律；是指楞次定律和法拉第電磁感應定律；“兩種觀兩種觀點點”是指動力學觀點和能量觀點；是指動力學觀點和能量觀點；“一種電路一種電路”是指電磁感應是指電磁感應電路。電路。2.必須領會的必須領會的“6種方法和種方法和2種物理思想種物理思想”(1)假設法、圖象法、轉換法、微元法、類比法、逆向思維法；假設法、圖象法、轉換法、微元法、類比法、逆

3、向思維法；(2)等效思想、守恒思想。等效思想、守恒思想。53.必須辨明的必須辨明的“3個易錯易混點個易錯易混點”(1)楞次定律中的楞次定律中的“阻礙阻礙”不是不是“阻止阻止”，也不是，也不是“相反相反”；(2)注意區(qū)別楞次定律和右手定則；注意區(qū)別楞次定律和右手定則；(3)發(fā)生電磁感應的電路中，產(chǎn)生感應電動勢的部分為發(fā)生電磁感應的電路中，產(chǎn)生感應電動勢的部分為“電源電源”，其余部分為其余部分為“外電路外電路”。6【真題示例【真題示例1】 (2017全國卷全國卷，15)如圖如圖1，在方向垂直于紙面向里的勻強磁場，在方向垂直于紙面向里的勻強磁場中有一中有一U形金屬導軌，導軌平面與磁場形金屬導軌，導軌

4、平面與磁場垂直，金屬桿垂直，金屬桿PQ置于導軌上并與導軌置于導軌上并與導軌形成閉合回路形成閉合回路PQRS，一圓環(huán)形金屬線，一圓環(huán)形金屬線框框T位于回路圍成的區(qū)域內，線框與導位于回路圍成的區(qū)域內，線框與導軌共面?，F(xiàn)讓金屬桿軌共面?，F(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運動，突然向右運動，在運動開始的瞬間，關于感應電流的方在運動開始的瞬間，關于感應電流的方向，下列說法正確的是向，下列說法正確的是()楞次定律和法拉第電磁感應定律的應用楞次定律和法拉第電磁感應定律的應用圖圖17A.PQRS中沿順時針方向，中沿順時針方向，T中沿逆時針方向中沿逆時針方向B.PQRS中沿順時針方向，中沿順時針方向，T中沿順時針方向中沿順

5、時針方向C.PQRS中沿逆時針方向，中沿逆時針方向，T中沿逆時針方向中沿逆時針方向D.PQRS中沿逆時針方向，中沿逆時針方向，T中沿順時針方向中沿順時針方向解析解析金屬桿金屬桿PQ突然向右運動，由右手定則可知，突然向右運動，由右手定則可知，PQRS中有中有沿逆時針方向的感應電流，穿過圓環(huán)形金屬線框沿逆時針方向的感應電流，穿過圓環(huán)形金屬線框T中的磁通量中的磁通量減小，由楞次定律可知，減小，由楞次定律可知，T中有沿順時針方向的感應電流，故中有沿順時針方向的感應電流，故選項選項D正確，正確，A、B、C錯誤。錯誤。答案答案D8【真題示例【真題示例2】 (2017全國卷全國卷，18)掃描隧道顯微鏡掃描隧

6、道顯微鏡(STM)可可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振用來探測樣品表面原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動對動對STM的擾動，在圓底盤周邊沿其徑向對稱地安裝若干對的擾動，在圓底盤周邊沿其徑向對稱地安裝若干對紫銅薄板，并施加磁場來快速衰減其微小振動，如圖紫銅薄板，并施加磁場來快速衰減其微小振動，如圖2所示。所示。無擾動時，按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場；出現(xiàn)擾無擾動時，按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場；出現(xiàn)擾動后，對于紫銅薄板上下及其左右振動的衰減最有效的方案動后，對于紫銅薄板上下及其左右振動的衰減最有效的方案是是()圖圖29解析解析感應電流產(chǎn)生的條件是閉合回路中的磁

7、通量發(fā)生變化。在感應電流產(chǎn)生的條件是閉合回路中的磁通量發(fā)生變化。在A圖中，系統(tǒng)振動時，紫銅薄板隨之上下及左右振動，在磁場中圖中，系統(tǒng)振動時，紫銅薄板隨之上下及左右振動，在磁場中的部分有時多有時少，磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應電流，受到安的部分有時多有時少，磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應電流，受到安培力，阻礙系統(tǒng)的振動；在培力，阻礙系統(tǒng)的振動；在B、D圖中，只有紫銅薄板左右振動圖中，只有紫銅薄板左右振動才產(chǎn)生感應電流，而上下振動無電流產(chǎn)生；在才產(chǎn)生感應電流，而上下振動無電流產(chǎn)生；在C圖中，無論紫銅圖中，無論紫銅薄板上下振動還是左右振動，都不會產(chǎn)生感應電流，故選項薄板上下振動還是左右振動，都不會產(chǎn)生感應電流

8、，故選項A正正確，確，B、C、D錯誤。錯誤。答案答案A10【真題示例【真題示例3】 (多選多選)(2016全國卷全國卷，20)法拉第圓盤發(fā)電機的示意圖如圖法拉第圓盤發(fā)電機的示意圖如圖3所示。所示。銅圓盤安裝在豎直的銅軸上，兩銅片銅圓盤安裝在豎直的銅軸上，兩銅片P、Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸。圓盤分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸。圓盤處于方向豎直向上的勻強磁場處于方向豎直向上的勻強磁場B中。圓中。圓盤旋轉時，關于流過電阻盤旋轉時，關于流過電阻R的電流，下的電流，下列說法正確的是列說法正確的是()圖圖3A.若圓盤轉動的角速度恒定，則電流大小恒定若圓盤轉動的角速度恒定，則電流大小恒定B.若從上向下看，圓

9、盤順時針轉動，則電流沿若從上向下看，圓盤順時針轉動，則電流沿a到到b的方向流動的方向流動C.若圓盤轉動方向不變，角速度大小發(fā)生變化，則電流方向可若圓盤轉動方向不變，角速度大小發(fā)生變化，則電流方向可能發(fā)生變化能發(fā)生變化D.若圓盤轉動的角速度變?yōu)樵瓉淼娜魣A盤轉動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流在倍，則電流在R上的熱功率上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼囊沧優(yōu)樵瓉淼?倍倍11答案答案AB12真題感悟真題感悟1.高考考查特點高考考查特點高考在本考點的考查主要集中在新的情境考查楞次定律、法高考在本考點的考查主要集中在新的情境考查楞次定律、法拉第電磁感應定律。掌握法拉第電磁感應定律和楞次定律、拉第電磁感應定律。掌握法拉

10、第電磁感應定律和楞次定律、右手定則是突破考點的方法。右手定則是突破考點的方法。2.常見誤區(qū)及臨考提醒常見誤區(qū)及臨考提醒(1)對感應電流產(chǎn)生的條件理解不準確，認為只要切割就有感對感應電流產(chǎn)生的條件理解不準確，認為只要切割就有感應電流。應電流。(2)不能正確理解楞次定律造成電流方向判斷錯誤。不能正確理解楞次定律造成電流方向判斷錯誤。(3)左手定則和右手定則混淆出現(xiàn)電流方向的判斷錯誤。左手定則和右手定則混淆出現(xiàn)電流方向的判斷錯誤。(4)不理解轉動切割電動勢大小計算方法。不理解轉動切割電動勢大小計算方法。13預測預測1楞次定律的應用楞次定律的應用預測預測2電磁感應定律的應用電磁感應定律的應用141.(

11、2017河南重點中學聯(lián)考河南重點中學聯(lián)考)如圖如圖4甲所示，絕緣的水平桌面上放甲所示，絕緣的水平桌面上放置一金屬圓環(huán)，在圓環(huán)的正上方放置一個螺線管，在螺線管中置一金屬圓環(huán)，在圓環(huán)的正上方放置一個螺線管，在螺線管中通入如圖乙所示的電流，電流從螺線管通入如圖乙所示的電流，電流從螺線管a端流入為正，以下說端流入為正，以下說法正確的是法正確的是()圖圖4A.從上往下看，從上往下看，01 s內圓環(huán)中的感應電流沿順時針方向內圓環(huán)中的感應電流沿順時針方向B.01 s內圓環(huán)面積有擴張的趨勢內圓環(huán)面積有擴張的趨勢C.3 s末圓環(huán)對桌面的壓力小于圓環(huán)的重力末圓環(huán)對桌面的壓力小于圓環(huán)的重力D.12 s內和內和23

12、s內圓環(huán)中的感應電流方向相反內圓環(huán)中的感應電流方向相反15解析解析由圖乙知，由圖乙知，01 s內螺線管中電流逐漸增大，穿過圓環(huán)向內螺線管中電流逐漸增大，穿過圓環(huán)向上的磁通量增大，由楞次定律知圓環(huán)中感應電流的磁場向下，圓上的磁通量增大，由楞次定律知圓環(huán)中感應電流的磁場向下，圓環(huán)面積有縮小的趨勢，從上往下看，環(huán)面積有縮小的趨勢，從上往下看，01 s內圓環(huán)中的感應電流內圓環(huán)中的感應電流沿順時針方向，選項沿順時針方向，選項A正確，正確，B錯誤；同理可得錯誤；同理可得12 s內和內和23 s內圓環(huán)中的感應電流方向相同，選項內圓環(huán)中的感應電流方向相同，選項D錯誤；錯誤；3 s末電流的變化率末電流的變化率為

13、為0，螺線管中磁感應強度的變化率為，螺線管中磁感應強度的變化率為0，在圓環(huán)中不產(chǎn)生感應電，在圓環(huán)中不產(chǎn)生感應電流，圓環(huán)對桌面的壓力等于圓環(huán)的重力，選項流，圓環(huán)對桌面的壓力等于圓環(huán)的重力，選項C錯誤。錯誤。答案答案A162.(多選多選)如圖如圖5甲所示，一個圓形線圈匝數(shù)甲所示，一個圓形線圈匝數(shù)n50、面積、面積S10.5 m2、電阻電阻r1 。有一個。有一個R2 的電阻，將其兩端分別與圖甲中的的電阻，將其兩端分別與圖甲中的圓形線圈相連接，圓形線圈相連接，F(xiàn)端接地。在線圈中存在面積端接地。在線圈中存在面積S20.4 m2的垂的垂直線圈平面向外的勻強磁場區(qū)域，磁感應強度直線圈平面向外的勻強磁場區(qū)域，

14、磁感應強度B隨時間隨時間t變化的變化的關系如圖乙所示，則下列說法正確的是關系如圖乙所示，則下列說法正確的是()圖圖517A.圓形線圈中產(chǎn)生的感應電動勢圓形線圈中產(chǎn)生的感應電動勢E3 VB.在在04 s時間內通過電阻時間內通過電阻R的電荷量的電荷量q6 CC.F端電勢為零，端電勢為零，E端的電勢端的電勢E2 VD.在在04 s時間內電阻時間內電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱上產(chǎn)生的焦耳熱Q8 J18答案答案AD192021答案答案AC22【真題示例】【真題示例】 (多選多選)(2017全國卷全國卷，20)兩條平行虛線間存在一兩條平行虛線間存在一勻強磁場，磁感應強度方向與紙面垂直。邊長為勻強磁場，磁感應強度方

15、向與紙面垂直。邊長為0.1 m、總電、總電阻為阻為0.005 的正方形導線框的正方形導線框abcd位于紙面內，位于紙面內，cd邊與磁場邊邊與磁場邊界平行，如圖界平行，如圖7(a)所示。已知導線框一直向右做勻速直線運動，所示。已知導線框一直向右做勻速直線運動，cd邊于邊于t0時刻進入磁場。線框中感應電動勢隨時間變化的圖時刻進入磁場。線框中感應電動勢隨時間變化的圖線如圖線如圖(b)所示所示(感應電流的方向為順時針時，感應電動勢取感應電流的方向為順時針時，感應電動勢取正正)。下列說法正確的是。下列說法正確的是()電磁感應中的圖象問題電磁感應中的圖象問題23圖圖7A.磁感應強度的大小為磁感應強度的大小

16、為0.5 TB.導線框運動的速度的大小為導線框運動的速度的大小為0.5 m/sC.磁感應強度的方向垂直于紙面向外磁感應強度的方向垂直于紙面向外D.在在t0.4 s至至t0.6 s這段時間內，導線框所受的安培力大小為這段時間內，導線框所受的安培力大小為0.1 N24答案答案BC25真題感悟真題感悟1.高考考查特點高考考查特點本考點的命題主要涉及本考點的命題主要涉及Et圖、圖、it圖、圖、Bt圖、圖、t圖，還圖，還有有vt圖、圖、Ft圖等。突破本考點的關鍵是靈活應用楞次定律、圖等。突破本考點的關鍵是靈活應用楞次定律、法拉第電磁感應定律判斷電流方向及計算電動勢的大小。法拉第電磁感應定律判斷電流方向及

17、計算電動勢的大小。2.常見誤區(qū)及臨考提醒常見誤區(qū)及臨考提醒(1)不能正確的將磁場變化和電流變化相互轉換。不能正確的將磁場變化和電流變化相互轉換。(2)不能正確判斷感應電流是正方向還是負方向。不能正確判斷感應電流是正方向還是負方向。(3)不理解圖象斜率、曲直的意義。不理解圖象斜率、曲直的意義。(4)多階段過程中不能將各階段的運動和圖象變化相對應。多階段過程中不能將各階段的運動和圖象變化相對應。26預測預測1圖象的選擇問題圖象的選擇問題預測預測2圖象的轉換問題圖象的轉換問題預測預測3利用圖象分析相關問題利用圖象分析相關問題271. (多選多選)空間內存在一垂直紙面向里的勻強磁場，磁場區(qū)域的橫空間內

18、存在一垂直紙面向里的勻強磁場，磁場區(qū)域的橫截面為等腰直角三角形，底邊水平，其斜邊長度為截面為等腰直角三角形，底邊水平，其斜邊長度為L。一正方。一正方形導體框邊長也為形導體框邊長也為L，開始時正方形導體框的，開始時正方形導體框的ab邊與磁場區(qū)域邊與磁場區(qū)域橫截面的斜邊剛好重合，如圖橫截面的斜邊剛好重合，如圖8所示。從圖示位置開始計時，所示。從圖示位置開始計時，正方形導體框以平行于正方形導體框以平行于bc邊的速度邊的速度v勻速穿越磁場。若導體框勻速穿越磁場。若導體框中的感應電流為中的感應電流為i，a、b兩點間的電壓為兩點間的電壓為ua b，感應電流取逆時，感應電流取逆時針方向為正，則在導體框穿越磁

19、場的過程中，下列針方向為正，則在導體框穿越磁場的過程中，下列i、ua b隨時隨時間的變化規(guī)律正確的是間的變化規(guī)律正確的是()28圖圖829答案答案AD302.(2017洛陽市高三統(tǒng)一考試洛陽市高三統(tǒng)一考試)如圖如圖9甲所示，一根電阻甲所示，一根電阻R4 的的導線繞成半徑導線繞成半徑d2 m的圓，在圓內部分區(qū)域存在變化的勻強磁的圓，在圓內部分區(qū)域存在變化的勻強磁場，中間場，中間S形虛線是兩個直徑均為形虛線是兩個直徑均為d的半圓的半圓,磁感應強度隨時間變磁感應強度隨時間變化如圖乙所示化如圖乙所示(磁場垂直于紙面向外為正磁場垂直于紙面向外為正,電流逆時針方向為正電流逆時針方向為正),關于圓環(huán)中的感應

20、電流關于圓環(huán)中的感應電流時間圖象時間圖象,下列選項中正確的是下列選項中正確的是()圖圖93132答案答案C333.(多選多選)(2017貴州遵義模擬貴州遵義模擬)如圖如圖10甲所示，水平放置的平行金甲所示，水平放置的平行金屬導軌連接一個平行板電容器屬導軌連接一個平行板電容器C和電阻和電阻R，導體棒，導體棒MN固定在導固定在導軌上且接觸良好，整個裝置放于垂直導軌平面的磁場中，磁感軌上且接觸良好，整個裝置放于垂直導軌平面的磁場中，磁感應強度應強度B的變化情況如圖乙所示的變化情況如圖乙所示(圖甲所示磁感應強度方向為正圖甲所示磁感應強度方向為正)，MN始終保持靜止，則始終保持靜止，則0t2時間內時間內

21、()圖圖10A.電容器電容器C的電荷量大小始終沒變的電荷量大小始終沒變B.電容器電容器C的的a板先帶正電后帶負電板先帶正電后帶負電C.MN所受安培力的大小始終沒變所受安培力的大小始終沒變D.MN所受安培力的方向先向右后向左所受安培力的方向先向右后向左34解析解析由題圖乙知，磁感應強度均勻變化，根據(jù)法拉第電磁感應由題圖乙知，磁感應強度均勻變化，根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，回路中產(chǎn)生恒定電動勢，電路中電流恒定，電阻定律可知，回路中產(chǎn)生恒定電動勢，電路中電流恒定，電阻R兩兩端的電壓恒定，電容器的電壓恒定，故電容器端的電壓恒定，電容器的電壓恒定，故電容器C的電荷量大小始的電荷量大小始終沒變。根據(jù)楞次定

22、律判斷可知，通過終沒變。根據(jù)楞次定律判斷可知，通過R的電流一直向下，電容的電流一直向下，電容器的器的a板電勢較高，一直帶正電，選項板電勢較高，一直帶正電，選項A正確，正確，B錯誤；根據(jù)安培錯誤；根據(jù)安培力公式力公式FBIL，I、L不變，由于磁感應強度變化，不變，由于磁感應強度變化，MN所受安培所受安培力的大小也變化，選項力的大小也變化，選項C錯誤；由右手定則判斷可知，錯誤；由右手定則判斷可知，MN中感中感應電流方向一直從應電流方向一直從N到到M，由左手定則判斷可知，由左手定則判斷可知，MN所受安培力所受安培力的方向先向右后向左，選項的方向先向右后向左，選項D正確。正確。答案答案AD35【真題示

23、例】【真題示例】 (2016全國卷全國卷，24)如圖如圖11，水平面，水平面(紙面紙面)內間距內間距為為l的平行金屬導軌間接一電阻，質量為的平行金屬導軌間接一電阻，質量為m、長度為、長度為l的金屬桿的金屬桿置于導軌上，置于導軌上，t0時，金屬桿在水平向右、大小為時，金屬桿在水平向右、大小為F的恒定拉的恒定拉力作用下由靜止開始運動，力作用下由靜止開始運動，t0時刻，金屬桿進入磁感應強度大時刻，金屬桿進入磁感應強度大小為小為B、方向垂直于紙面向里的勻強磁場區(qū)域，且在磁場中恰、方向垂直于紙面向里的勻強磁場區(qū)域，且在磁場中恰好能保持勻速運動。桿與導軌的電阻均忽略不計，兩者始終好能保持勻速運動。桿與導軌

24、的電阻均忽略不計，兩者始終保持垂直且接觸良好，兩者之間的動摩擦因數(shù)為保持垂直且接觸良好，兩者之間的動摩擦因數(shù)為。重力加速。重力加速度大小為度大小為g。求。求電磁感應中的力、電綜合問題電磁感應中的力、電綜合問題36圖圖11(1)金屬桿在磁場中運動時產(chǎn)生的電動勢的大?。唤饘贄U在磁場中運動時產(chǎn)生的電動勢的大??；(2)電阻的阻值。電阻的阻值。373839真題感悟真題感悟1.高考考查特點高考考查特點2.常見誤區(qū)及臨考提醒常見誤區(qū)及臨考提醒本考點多以導體棒切割磁感線為背景，結合牛頓第二定律對本考點多以導體棒切割磁感線為背景，結合牛頓第二定律對導體棒進行運動分析和受力分析；結合圖象，應用法拉第電導體棒進行運動分析和受力分析；結合圖象，應用法拉第電磁感應定律、閉合電路歐姆定律、電功率、動能定理等規(guī)律磁感應定律、閉合電路歐姆定律、電功率、動能定理等規(guī)律進行電路、功能關系的計算。進行電路、功能關系的計算。(1)分析電源時電勢高低易出錯。分析電源時電勢高低易出錯