《2020届高考物理二轮复习专题复习课件：专题四电路与电磁感应第9课时电磁感应的综合应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020届高考物理二轮复习专题复习课件：专题四电路与电磁感应第9课时电磁感应的综合应用（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第9课时电磁感应的综合应用 1 求感应电动势的两种方法 瞬时 平均 2 判断感应电流方向的两种方法 1 利用 定则 即根据导体在磁场中做切割磁感线运动的情况进行判断 2 利用 定律 即根据穿过闭合回路的磁通量的变化情况进行判断 3 楞次定律中 阻碍 的四种表现形式 1 阻碍磁通量的变化 增反减同 2 阻碍相对运动 来拒去留 3 使线圈面积有扩大或缩小的趋势 增缩减扩 4 阻碍电流的变化 自感现象 增反减同 右手 楞次 例1 多选 2019 全国卷 20 空间存在一方向与纸面垂直 大小随时间变化的匀强磁场 其边界如图1 a 中虚线MN所示 一硬质细导线的电阻率为 横截面积为S 将该导线做成半径为
2、r的圆环固定在纸面内 圆心O在MN上 t 0时磁感应强度的方向如图 a 所示 磁感应强度B随时间t的变化关系如图 b 所示 则在t 0到t t1的时间间隔内A 圆环所受安培力的方向始终不变B 圆环中的感应电流始终沿顺时针方向 图1 解析在0 t0时间内 磁感应强度减小 根据楞次定律可知感应电流的方向为顺时针 圆环所受安培力水平向左 在t0 t1时间内 磁感应强度反向增大 感应电流的方向为顺时针 圆环所受安培力水平向右 所以选项A错误 B正确 1 多选 2019 山东聊城市模拟 如图2甲 螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场 图中箭头所示方向为其正方向 螺线管与导线框abcd相连 导线框内有一小金
3、属圆环L 圆环与导线框在同一平面内 当螺线管内的磁感应强度B随时间按图乙所示规律变化时A 在t1 t2时间内 L有收缩趋势B 在t2 t3时间内 L有扩张趋势C 在t2 t3时间内 L内有逆时针方向的感应电流D 在t3 t4时间内 L内有顺时针方向的感应电流 图2 在t2 t3时间内 外加磁场均匀变化 在导线框中产生恒定电流 该电流激发出稳定磁场 该磁场通过圆环时 圆环中没有感应电流 故选项B C错误 在t3 t4时间内 外加磁场向下减小 且减小得越来越慢 在导线框中产生沿顺时针方向逐渐减小的电流 该电流激发出垂直于纸面向内逐渐减弱的磁场 故圆环内产生顺时针方向的感应电流 选项D正确 解析据题
4、意 在t1 t2时间内 外加磁场磁感应强度增加且增加得越来越快 则在导线框中产生沿顺时针方向逐渐增大的电流 该电流激发出逐渐增大的磁场 该磁场通过圆环 在圆环内产生感应电流 根据结论 增缩减扩 可知圆环有收缩趋势 故选项A正确 例2 多选 2019 山东枣庄市上学期期末 如图3所示 水平放置的半径为2r的单匝圆形裸金属线圈A 其内部有半径为r的圆形匀强磁场区域 磁场的磁感应强度大小为B 方向竖直向下 线圈A的圆心和磁场区域的圆心重合 线圈A的电阻为R 过圆心的两条虚线ab和cd相互垂直 一根电阻不计的直导体棒垂直于ab放置 使导体棒沿ab从左向右以速度v匀速通过磁场区域 导体棒与线圈始终接触良
5、好 线圈A中会有感应电流通过 撤去导体棒 使磁场的磁感应强度均匀变化 线圈A中也会有感应电流 如果使cd左侧的线圈中感应电流大小和方向与导体棒经过cd位置时的相同 则 图3 A 磁场一定增强B 磁场一定减弱 解析根据右手定则 导体棒切割磁感线产生的感应电流通过cd左侧的线圈时的方向是逆时针的 根据楞次定律 使磁场的磁感应强度均匀变化 产生同样方向的感应电流 磁场一定增强 故A正确 B错误 导体棒切割磁感线时 根据法拉第电磁感应定律 导体棒经过cd位置时产生的感应电动势E 2Brv 磁场的磁感应强度均匀变化时 根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律 2 2019 山东济南市3月模拟 在如图4甲所示的电
6、路中 螺线管匝数n 1000匝 横截面积S 20cm2 螺线管导线电阻r 1 0 R1 4 0 R2 5 0 C 30 F 在一段时间内 垂直穿过螺线管的磁场的磁感应强度B的方向如图甲所示 大小按如图乙所示的规律变化 则下列说法中正确的是 图4 A 螺线管中产生的感应电动势为1 2VB 闭合K 电路中的电流稳定后 电容器的下极板带负电C 闭合K 电路中的电流稳定后 电阻R1的电功率为2 56 10 2WD 闭合K 电路中的电流稳定后 断开K 则K断开后 流经R2的电荷量为1 8 10 2C 解得 E 0 8V 故A错误 根据楞次定律可知 螺线管的感应电流盘旋而下 则螺线管下端相当于电源的正极
7、则电容器的下极带正电 故B错误 根据P I2R1解得 P 2 56 10 2W 故C正确 K断开后 流经R2的电荷量即为K闭合时电容器一个极板上所带的电荷量Q 电容器两端的电压为 U IR2 0 4V 流经R2的电荷量为 Q CU 1 2 10 5C 故D错误 1 电磁感应现象中的电源与电路 1 产生感应电动势的那部分导体相当于 2 在电源内部电流由 极流向 极 3 电源两端的电压为路端电压 2 解图象问题的三点关注 1 关注初始时刻 如初始时刻感应电流是否为零 是正方向还是负方向 2 关注变化过程 看电磁感应发生的过程可以分为几个阶段 这几个阶段分别与哪段图象变化相对应 3 关注大小 方向的
8、变化趋势 看图线斜率的大小 图线的曲直是否和物理过程对应 电源 负 正 3 解图象问题的两个方法 1 排除法 定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势 增大还是减小 变化快慢 均匀变化还是非均匀变化 特别是物理量的正负 排除错误的选项 2 函数法 根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系 然后由函数关系对图象作出分析和判断 这未必是最简捷的方法 但却是最有效的方法 例3 多选 2019 贵州部分重点中学教学质量评测卷 四 长为L的金属棒OP固定在顶角为2 的塑料圆锥体侧面上 ab为圆锥体底面直径 圆锥体绕其轴OO 以角速度 在磁感应强度大小为B 方向竖直向下的匀强磁场中匀速转动 转动
9、方向如图5所示 下列说法正确的是 图5 A 金属棒上O点的电势高于P点B 金属棒上O点的电势低于P点 解析由右手定则知金属棒OP在匀速转动过程中切割磁感线产生的感应电动势方向由P指向O 在电源内部由电势低处指向电势高处 则金属棒上O点的电势高于P点 故A正确 B错误 金属棒OP在匀速转动过程中切割磁感线的有效长度L O P Lsin 3 2019 安徽宣城市期末调研测试 边界MN的一侧区域内 存在着磁感应强度大小为B 方向垂直于光滑水平桌面的匀强磁场 边长为l的正三角形金属线框abc粗细均匀 三边阻值相等 a顶点刚好位于边界MN上 现使线框围绕过a点且垂直于桌面的转轴匀速转动 转动角速度为 如
10、图6所示 则在ab边开始转入磁场的瞬间ab两端的电势差Uab为 图6 解析当ab边刚进入磁场时 ab部分在切割磁感线 切割长度为两个端点间的距离 例4 多选 2019 全国卷 21 如图7 两条光滑平行金属导轨固定 所在平面与水平面夹角为 导轨电阻忽略不计 虚线ab cd均与导轨垂直 在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场 将两根相同的导体棒PQ MN先后自导轨上同一位置由静止释放 两者始终与导轨垂直且接触良好 已知PQ进入磁场时加速度恰好为零 从PQ进入磁场开始计时 到MN离开磁场区域为止 流过PQ的电流随时间变化的图像可能正确的是 图7 若释放两导体棒的时间间隔较短 在PQ
11、没有出磁场区域时MN就进入磁场区域 则两棒在磁场区域中运动时回路中磁通量不变 两棒不受安培力作用 二者在磁场中做加速运动 PQ出磁场后 MN切割磁感线产生感应电动势和感应电流 且感应电流一定大于I1 受到安培力作用 由于安培力与速度成正比 则MN所受的安培力一定大于MN的重力沿导轨平面方向的分力 所以MN一定做减速运动 回路中感应电流减小 流过PQ的电流随时间变化的图像可能是D 解析根据题述 PQ进入磁场时加速度恰好为零 两导体棒从同一位置释放 则两导体棒进入磁场时的速度相同 产生的感应电动势大小相等 若释放两导体棒的时间间隔足够长 在PQ通过磁场区域一段时间后MN进入磁场区域 根据法拉第电磁
12、感应定律和闭合电路欧姆定律可知流过PQ的电流随时间变化的图像可能是A 4 2019 安徽合肥市第一次质量检测 如图8所示 一有界匀强磁场区域的磁感应强度大小为B 方向垂直纸面向里 磁场宽度为L 正方形导线框abcd的边长也为L 当bc边位于磁场左边缘时 线框从静止开始沿x轴正方向匀加速通过磁场区域 若规定逆时针方向为电流的正方向 则反映线框中感应电流变化规律的图象是 图8 解析设导线框运动的加速度为a 则某时刻其速度v at 所以在0 t1时间内 即当bc边位于磁场左边缘时开始计时 到bc边位于磁场右边缘结束 根据法拉第电磁感应定律得 E BLv BLat 电动势为逆时针方向 其中R为线框的总
13、电阻 所以在0 t1时间内 I t 故A C错误 从t1时刻开始 ad边开始切割磁感线 电动势大小E BLat 其中t1 t t2 电流为顺时针方向 为负 故B正确 D错误 1 电荷量的求解电荷量q I t 其中I必须是电流的 值 由q I t联立可得q 此式不涉及时间 平均 2 求解焦耳热Q的三种方法 1 焦耳定律 Q 适用于电流 电阻不变 2 功能关系 Q W克服安培力 电流变或不变都适用 3 能量转化 Q E其他能的减少量 电流变或不变都适用 3 电磁感应综合题的解题策略 1 电路分析 明确电源与外电路 可画等效 图 2 受力分析 把握安培力的特点 安培力大小与导体棒速度有关 一般在牛顿
14、第二定律方程里讨论 v的变化影响安培力大小 进而影响加速度大小 加速度的变化又会影响v的变化 3 过程分析 注意导体棒进入磁场或离开磁场时的速度是否达到 收尾速度 4 能量分析 克服安培力做的功 等于把其他形式的能转化为电能的多少 I2Rt 电路 例5 2019 湖北稳派教育上学期第二次联考 如图9所示 倾角为 的光滑绝缘斜面上平行于底边的虚线ef下方有垂直于斜面向下的匀强磁场 磁场的磁感应强度大小为B 边长为L的正方形导线框abcd放在斜面上 线框的电阻为R 线框的cd边刚好与ef重合 无初速度释放线框 当ab边刚好要进入磁场时 线框的加速度刚好为零 线框的质量为m 重力加速度为g 求 图9
15、 1 ab边刚好要进入磁场时线框的速度大小 解析ab边刚好要进入磁场时 2 从释放线框到ab边进入磁场时 通过线框横截面的电荷量 5 多选 2019 辽宁葫芦岛市第一次模拟 如图10甲所示 在MN OP间存在一匀强磁场 t 0时 一正方形光滑金属线框在水平向右的外力F作用下紧贴MN从静止开始做匀加速运动 外力F随时间t变化的图线如图乙所示 已知线框质量m 1kg 电阻R 2 则 图10 A 线框的加速度大小为2m s2B 磁场宽度为6m 由题图可知 从线框右边刚进入磁场到右边刚离开磁场 运动的时间为2s 线框进入磁场过程中 通过线框横截面的电荷量为 解析整个线框在磁场中运动时只受外力F作用 例
16、6 2019 浙南名校联盟期末 如图11甲所示 在竖直方向上有4条间距相等的水平虚线L1 L2 L3 L4 在L1L2之间 L3L4之间存在匀强磁场 大小均为1T 方向垂直于虚线所在平面 现有一根电阻为2 的均匀金属丝 首尾相连制成单匝矩形线圈abcd 连接处接触电阻忽略 宽度cd L 0 5m 线圈质量为0 1kg 将其从图示位置由静止释放 cd边与L1重合 速度随时间变化的关系如图乙所示 其中0 t1时间内图线是曲线 其他时间内都是直线 并且t1时刻cd边与L2重合 t2时刻ab边与L3重合 t3时刻ab边与L4重合 已知t1 t2的时间间隔为0 6s 整个运动过程中线圈平面始终处于竖直方向 重力加速度g取10m s2 求 图11 1 线圈匀速运动的速度大小 答案8m s 解析t2 t3时间ab边在L3L4内做匀速直线运动 2 线圈的长度ad 答案2m 解析从cd边出L2到ab边刚进入L3线圈一直做匀加速直线运动 ab刚进上方磁场时 cd也应刚进下方磁场 设磁场宽度是d 由v2 v1 gt得 v1 2m s 3 在0 t1时间内通过线圈的电荷量 答案0 25C 4 0 t3时间内
