2020年高考物理一輪復習考點歸納專題10-電磁感應附答案

1、2020年高考物理一輪復習考點歸納專題10電磁感應目錄第一節(jié)電磁感應現(xiàn)象楞次定律.1【基本概念、規(guī)律】.1【重要考點歸納】.2考點一電磁感應現(xiàn)象的判斷.2考點二楞次定律的理解及應用.2考點三“一定律三定則”的綜合應用.3【思想方法與技巧】.3楞次定律推論的應用.3第二節(jié)法拉第電磁感應定律自感渦流.4【基本概念、規(guī)律】.4【重要考點歸納】.4考點一公式En/t的應用.4考點二公式EBlv的應用.5考點三自感現(xiàn)象的分析.6第三節(jié)電磁感應中的電路和圖象問題.6【基本概念、規(guī)律】.6【重要考點歸納】.7考點一電磁感應中的電路問題.7考點二電磁感應中的圖象問題.7【思想方法與技巧】.8電磁感應電路與圖象

2、的綜合問題.8第四節(jié)電磁感應中的動力學和能量問題.8【基本概念、規(guī)律】.8【重要考點歸納】.9考點一電磁感應中的動力學問題分析.9考點二電磁感應中的能量問題.9【思想方法與技巧】.10電磁感應中的“雙桿”模型.10電磁感應中的含容電路分析.10第一節(jié)電磁感應現(xiàn)象楞次定律【基本概念、規(guī)律】一、磁通量1定義：在磁感應強度為B的勻強磁場中，與磁場方向垂直的面積S和B的乘積2公式：BS.3單位：1Wb1_Tm2.4標矢性：磁通量是標量，但有正、負二、電磁感應1電磁感應現(xiàn)象當穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時，電路中有電流產(chǎn)生，這種現(xiàn)象稱為電磁感應現(xiàn)象2產(chǎn)生感應電流的條件(1)電路閉合；(2)磁通量變化3能

3、量轉(zhuǎn)化發(fā)生電磁感應現(xiàn)象時，機械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能特別提醒：無論回路是否閉合，只要穿過線圈平面的磁通量發(fā)生變化，線圈中就有感應電動勢產(chǎn)生三、感應電流方向的判斷1楞次定律(1)內(nèi)容：感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化(2)適用情況：所有的電磁感應現(xiàn)象2右手定則(1)內(nèi)容：伸開右手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)，讓磁感線從掌心進入，并使拇指指向?qū)w運動的方向，這時四指所指的方向就是感應電流的方向(2)適用情況：導體切割磁感線產(chǎn)生感應電流【重要考點歸納】考點一電磁感應現(xiàn)象的判斷1.判斷電路中能否產(chǎn)生感應電流的一般流程：2.判斷能否產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象，關(guān)鍵是看

4、回路的磁通量是否發(fā)生了變化磁通量的變化量21有多種形式，主要有：(1)S、不變，B改變，這時BSsin；(2)B、不變，S改變，這時SBsin；(3)B、S不變，改變，這時BS(sin2sin1)考點二楞次定律的理解及應用1楞次定律中“阻礙”的含義2應用楞次定律判斷感應電流方向的步驟考點三“一定律三定則”的綜合應用1“三個定則與一個定律”的比較名稱電流的磁效應磁場對電流的作用電磁感應基本現(xiàn)象運動電荷、電流產(chǎn)生磁場磁場對運動電荷、電流有作用力部分導體做切割磁感線運動閉合回路磁通量變化應用的定則或定律安培定則左手定則右手定則楞次定律2.應用技巧無論是“安培力”還是“洛倫茲力”，只要是涉及磁力都用左

5、手判斷“電生磁”或“磁生電”均用右手判斷【思想方法與技巧】楞次定律推論的應用楞次定律中“阻礙”的含義可以理解為感應電流的效果總是阻礙產(chǎn)生感應電流的原因，推論如下：(1)阻礙原磁通量的變化“增反減同”；(2)阻礙相對運動“來拒去留”；(3)使線圈面積有擴大或縮小的趨勢“增縮減擴”；(2)公式：En(2)表達式：EL.(2)感應電流與感應電動勢的關(guān)系：遵循閉合電路歐姆定律，即I.(4)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)“增反減同”第二節(jié)法拉第電磁感應定律自感渦流【基本概念、規(guī)律】一、法拉第電磁感應定律1感應電動勢(1)感應電動勢：在電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢產(chǎn)生感應電動勢的那部分導體就相當于電源，導體的

6、電阻相當于電源內(nèi)阻ERr2法拉第電磁感應定律(1)內(nèi)容：閉合電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比t，n為線圈匝數(shù)3導體切割磁感線的情形(1)若B、l、v相互垂直，則EBlv.(2)若Bl，lv，v與B夾角為，則EBlvsin_.二、自感與渦流1自感現(xiàn)象(1)概念：由于導體本身的電流變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象稱為自感，由于自感而產(chǎn)生的感應電動勢叫做自感電動勢It(3)自感系數(shù)L的影響因素：與線圈的大小、形狀、匝數(shù)以及是否有鐵芯有關(guān)2渦流當線圈中的電流發(fā)生變化時，在它附近的任何導體中都會產(chǎn)生像水的旋渦狀的感應電流(1)電磁阻尼：當導體在磁場中運動時，感應電流會使導體受到安培力

7、，安培力的方向總是阻礙導體的運動(2)電磁驅(qū)動：如果磁場相對于導體轉(zhuǎn)動，在導體中會產(chǎn)生感應電流，使導體受到安培力作用，安培力使導體運動起來交流感應電動機就是利用電磁驅(qū)動的原理工作的【重要考點歸納】考點一公式En/t的應用1感應電動勢大小的決定因素(1)感應電動勢的大小由穿過閉合電路的磁通量的變化率(2)當僅由B引起時，則En；當僅由S引起時，則Ent.2磁通量的變化率(1)公式En(2)利用公式EnS(3)通過回路截面的電荷量q僅與n、和回路電阻R有關(guān)，與時間長短無關(guān)推導如下：qItt.t和線圈的匝數(shù)共同決定，而與磁通量、磁通量的變化量的大小沒有必然聯(lián)系SBBStt是t圖象上某點切線的斜率3.

8、應用電磁感應定律應注意的三個問題t求解的是一個回路中某段時間內(nèi)的平均電動勢，在磁通量均勻變化時，瞬時值才等于平均值Bt求感應電動勢時，S為線圈在磁場范圍內(nèi)的有效面積ntRnR考點二公式EBlv的應用1使用條件本公式是在一定條件下得出的，除了磁場是勻強磁場外，還需B、l、v三者相互垂直實際問題中當它們不相互垂直時，應取垂直的分量進行計算，公式可為EBlvsin，為B與v方向間的夾角2使用范圍導體平動切割磁感線時，若v為平均速度，則E為平均感應電動勢，即EBlv.若v為瞬時速度，則E為相應的瞬時感應電動勢3有效性公式中的l為有效切割長度，即導體與v垂直的方向上的投影長度例如，求下圖中MN兩點間的電

9、動勢時，有效長度分別為甲圖：lcdsin.乙圖：沿v1方向運動時，lMN；沿v2方向運動時，l0.丙圖：沿v1方向運動時，l2R；沿v2方向運動時，l0；沿v3方向運動時，lR.4相對性EBlv中的速度v是相對于磁場的速度，若磁場也運動，應注意速度間的相對關(guān)系5.感應電動勢兩個公式的比較公式導體適用意義Ent一個回路普遍適用常用于求平均電動勢EBlv一段導體導體切割磁感線既可求平均值也可求瞬時值聯(lián)系本質(zhì)上是統(tǒng)一的但是，當導體做切割磁感線運動時，用EBlv求E比較方便；當穿過電路的磁通量發(fā)生變化時，用Ent求E比較方便考點三自感現(xiàn)象的分析1自感現(xiàn)象“阻礙”作用的理解(1)流過線圈的電流增加時，線

10、圈中產(chǎn)生的自感電動勢與電流方向相反，阻礙電流的增加，使其緩慢地增加(2)流過線圈的電流減小時，線圈中產(chǎn)生的自感電動勢與電流方向相同，阻礙電流的減小，使其緩慢地減小2自感現(xiàn)象的四個特點(1)自感電動勢總是阻礙導體中原電流的變化(2)通過線圈中的電流不能發(fā)生突變，只能緩慢變化(3)電流穩(wěn)定時，自感線圈就相當于普通導體(4)線圈的自感系數(shù)越大，自感現(xiàn)象越明顯，自感電動勢只是延緩了過程的進行，但它不能使過程停止，更不能使過程反向3自感現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化通電自感中，電能轉(zhuǎn)化為磁場能；斷電自感中，磁場能轉(zhuǎn)化為電能4.分析自感現(xiàn)象的兩點注意(1)通過自感線圈中的電流不能發(fā)生突變，即通電過程，線圈中電流逐漸變大

11、，斷電過程，線圈中電流逐漸變小，方向不變此時線圈可等效為“電源”，該“電源”與其他電路元件形成回路(2)斷電自感現(xiàn)象中燈泡是否“閃亮”問題的判斷，在于對電流大小的分析，若斷電后通過燈泡的電流比原來強，則燈泡先閃亮后再慢慢熄滅第三節(jié)電磁感應中的電路和圖象問題【基本概念、規(guī)律】一、電磁感應中的電路問題1內(nèi)電路和外電路(1)確定等效電源，利用En(1)電動勢：EBlv或En.(2)路端電壓：UIRR.(1)切割磁感線運動的導體或磁通量發(fā)生變化的線圈都相當于電源(2)該部分導體的電阻或線圈的電阻相當于電源的內(nèi)阻，其余部分是外電阻2電源電動勢和路端電壓tERr二、電磁感應中的圖象問題1圖象類型(1)隨時

12、間t變化的圖象如Bt圖象、t圖象、Et圖象和it圖象(2)隨位移x變化的圖象如Ex圖象和ix圖象2問題類型(1)由給定的電磁感應過程判斷或畫出正確的圖象(2)由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應過程，求解相應的物理量(3)利用給出的圖象判斷或畫出新的圖象【重要考點歸納】考點一電磁感應中的電路問題1對電源的理解：在電磁感應現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應電動勢的那部分導體就是電源，如切割磁感線的導體棒、有磁通量變化的線圈等這種電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能2對電路的理解：內(nèi)電路是切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變化的線圈，外電路由電阻、電容等電學元件組成3解決電磁感應中電路問題的一般思路：t或EBlvsin求感應電動勢的大小

13、，利用右手定則或楞次定律判斷電流方向(2)分析電路結(jié)構(gòu)(內(nèi)、外電路及外電路的串、并聯(lián)關(guān)系)，畫出等效電路圖(3)利用電路規(guī)律求解主要應用歐姆定律及串、并聯(lián)電路的基本性質(zhì)等列方程求解4.(1)對等效于電源的導體或線圈，兩端的電壓一般不等于感應電動勢，只有在其電阻不計時才相等(2)沿等效電源中感應電流的方向，電勢逐漸升高考點二電磁感應中的圖象問題1題型特點一般可把圖象問題分為三類：(1)由給定的電磁感應過程選出或畫出正確的圖象；(2)由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應過程，求解相應的物理量；(3)根據(jù)圖象定量計算2解題關(guān)鍵弄清初始條件，正負方向的對應，變化范圍，所研究物理量的函數(shù)表達式，進、出磁場的轉(zhuǎn)折

14、點是解決問題的關(guān)鍵3解決圖象問題的一般步驟(1)明確圖象的種類，即是Bt圖象還是t圖象，或者是Et圖象、It圖象等；(2)分析電磁感應的具體過程；(3)用右手定則或楞次定律確定方向?qū)P(guān)系；(4)結(jié)合法拉第電磁感應定律、歐姆定律、牛頓運動定律等規(guī)律寫出函數(shù)關(guān)系式；(5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進行數(shù)學分析，如分析斜率的變化、截距等；(6)畫出圖象或判斷圖象4.解決圖象類選擇題的最簡方法分類排除法首先對題中給出的四個圖象根據(jù)大小或方向變化特點分類，然后定性地分析電磁感應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)，特別是用物理量的方向，排除錯誤選項，此法最簡捷、最有效【思想

15、方法與技巧】電磁感應電路與圖象的綜合問題解決電路與圖象綜合問題的思路(1)電路分析弄清電路結(jié)構(gòu)，畫出等效電路圖，明確計算電動勢的公式(2)圖象分析弄清圖象所揭示的物理規(guī)律或物理量間的函數(shù)關(guān)系；挖掘圖象中的隱含條件，明確有關(guān)圖線所包圍的面積、圖線的斜率(或其絕對值)、截距所表示的物理意義(3)定量計算運用有關(guān)物理概念、公式、定理和定律列式計算感應電動勢：EBlvFE第四節(jié)電磁感應中的動力學和能量問題【基本概念、規(guī)律】一、電磁感應現(xiàn)象中的動力學問題1安培力的大小安培力公式：FBIlB2l2vR感應電流：IR2安培力的方向(1)先用右手定則判定感應電流方向，再用左手定則判定安培力方向(2)根據(jù)楞次定

16、律，安培力的方向一定和導體切割磁感線運動方向相反二、電磁感應中的能量轉(zhuǎn)化1過程分析(1)電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生感應電流的過程，實質(zhì)上是能量的轉(zhuǎn)化過程(2)感應電流在磁場中受安培力，若安培力做負功，則其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能；若安培力做正功，則電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能(3)當感應電流通過用電器時，電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能2安培力做功和電能變化的對應關(guān)系“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能；安培力做多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能【重要考點歸納】考點一電磁感應中的動力學問題分析1導體的平衡態(tài)靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)處理方法：根據(jù)平衡條件(合外力等于零)列式分析2導體的非平衡態(tài)加

17、速度不為零處理方法：根據(jù)牛頓第二定律進行動態(tài)分析或結(jié)合功能關(guān)系分析3.分析電磁感應中的動力學問題的一般思路(1)先進行“源”的分析分離出電路中由電磁感應所產(chǎn)生的電源，求出電源參數(shù)E和r；(2)再進行“路”的分析分析電路結(jié)構(gòu)，弄清串、并聯(lián)關(guān)系，求出相關(guān)部分的電流大小，以便求解安培力；(3)然后是“力”的分析分析研究對象(常是金屬桿、導體線圈等)的受力情況，尤其注意其所受的安培力；(4)最后進行“運動”狀態(tài)的分析根據(jù)力和運動的關(guān)系，判斷出正確的運動模型考點二電磁感應中的能量問題1電磁感應過程的實質(zhì)是不同形式的能量轉(zhuǎn)化的過程，而能量的轉(zhuǎn)化是通過安培力做功的形式實現(xiàn)的，安培力做功的過程，是電能轉(zhuǎn)化為其

18、他形式能的過程，外力克服安培力做功，則是其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程2能量轉(zhuǎn)化及焦耳熱的求法(1)能量轉(zhuǎn)化(2)求解焦耳熱Q的三種方法2.(1)電容器的充電電流用IQCU3.在解決電磁感應中的能量問題時，首先進行受力分析，判斷各力做功和能量轉(zhuǎn)化情況，再利用功能關(guān)系或能量守恒定律列式求解【思想方法與技巧】電磁感應中的“雙桿”模型1模型分類“雙桿”模型分為兩類：一類是“一動一靜”，甲桿靜止不動，乙桿運動，其實質(zhì)是單桿問題，不過要注意問題包含著一個條件：甲桿靜止、受力平衡另一種情況是兩桿都在運動，對于這種情況，要注意兩桿切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢是相加還是相減2分析方法通過受力分析，確定運動狀態(tài)，一般會有收尾狀態(tài)對于收尾狀態(tài)則有恒定的速度或者加速度等，再結(jié)合運動學規(guī)律、牛頓運動定律和能量觀點分析求解3.分析“雙桿”模型問題時，要注意雙桿之間的制約關(guān)系