《高考物理考前三个月配套课件专题9 电磁感应》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理考前三个月配套课件专题9 电磁感应（118页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 专题9电磁感应 1 多选 2015 新课标全国 19 1824年 法国科学家阿拉果完成了著名的 圆盘实验 实验中将一铜圆盘水平放置 在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针 如图1所示 实验中发现 当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时 磁针也随着一起转动起来 但略有滞后 下列说法正确的是 真题示例 图1 A 圆盘上产生了感应电动势B 圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C 在圆盘转动的过程中 磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D 圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流 此电流产生的磁场导致磁针转动 解析当圆盘转动时 圆盘的半径切割磁针产生的磁场的磁感线 产生感应电动
2、势 选项A正确 如题图所示 铜圆盘上存在许多小的闭合回路 当圆盘转动时 穿过小的闭合回路的磁通量发生变化 回路中产生感应电流 根据楞次定律 感应电流阻碍其相对运动 但抗拒不了相对运动 故磁针会随圆盘一起转动 但略有滞后 选项B正确 在圆盘转动过程中 磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量始终为零 选项C错误 圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成的电流的磁场方向沿圆盘轴线方向 会使磁针沿轴线方向偏转 选项D错误 答案AB 2 2015 安徽理综 19 如图2所示 abcd为水平放置的平行 形光滑金属导轨 间距为l 导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场 磁感应强度大小为B 导轨电阻不计 已知金属杆MN倾斜放置
3、与导轨成 角 单位长度的电阻为r 保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动 金属杆滑动过程中与导轨接触良好 则 图2 A 电路中感应电动势的大小为Blvsin B 电路中感应电流的大小为Bvsin rC 金属杆所受安培力的大小为B2lvsin rD 金属杆的发热功率为B2lv2rsin 答案B 3 2015 山东理综 19 如图3甲 R0为定值电阻 两金属圆环固定在同一绝缘平面内 左端连接在一周期为T0的正弦交流电源上 经二极管整流后 通过R0的电流i始终向左 其大小按图乙所示规律变化 规定内圆环a端电势高于b端时 a b间的电压uab为正 下列uab t图象可能正确的是 图3 同理可知0 2
4、5T0 t 0 5T0时 uab 0 且 uab 逐渐增大 0 5T0 T0内重复0 0 5T0的变化规律 故选项C正确 答案C 4 2014 新课标全国 25 半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内 一长为r 质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面 BA的延长线通过圆导轨中心O 装置的俯视图如图4所示 整个装置位于一匀强磁场中 磁感应强度的大小为B 方向竖直向下 在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻 图中未画出 直导体棒在水平外力作用下以角速度 绕O逆时针 图4 匀速转动 在转动过程中始终与导轨保持良好接触 设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为 导体棒
5、和导轨的电阻均可忽略 重力加速度大小为g 求 1 通过电阻R的感应电流的方向和大小 解析根据右手定则 得导体棒AB上的电流方向为B A 故电阻R上的电流方向为C D 设导体棒AB中点的速度为v 则v vA vB2 而vA r vB 2 r 根据法拉第电磁感应定律 导体棒AB上产生的感应电动势E Brv 2 外力的功率 解析根据能量守恒定律 外力的功率P等于安培力与摩擦力的功率之和 即P BIrv fv 而f mg 1 题型特点 1 考查楞次定律的应用问题 2 考查电磁感应中的图象问题 3 考查法拉第电磁感应定律和楞次定律的综合应用问题 如电路问题 图象问题 动力学问题 能量问题等 考纲解读 2
6、 命题趋势 1 综合考查楞次定律 法拉第电磁感应定律及电路 安培力等相关知识 2 考查学生的识图能力 由图象获取解题信息的能力 3 电流恒定时 考查焦耳定律 电功率的相关知识 4 电流变化时 考查不同能量的转化问题 5 与牛顿第二定律 运动学结合的动态分析问题 6 电磁感应中的安培力问题 涉及受力分析及功能关系的问题 内容索引 考题一楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用 考题二电磁感应的图象问题 考题三电磁感应中的电路问题 考题四电磁感应中的动力学 能量转化问题 专题综合练 考题一楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用 1 2015 新课标全国 15 如图5 直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中
7、磁感应强度大小为B 方向平行于ab边向上 当金属框绕ab边以角速度 逆时针转动时 a b c三点的电势分别为Ua Ub Uc 已知bc边的长度为l 下列判断正确的是 图5 A Ua Uc 金属框中无电流B Ub Uc 金属框中电流方向沿a b c aC Ubc 12Bl2 金属框中无电流D Ubc 12Bl2 金属框中电流方向沿a c b a 解析金属框abc平面与磁场平行 转动过程中磁通量始终为零 所以无感应电流产生 选项B D错误 转动过程中bc边和ac边均切割磁感线 产生感应电动势 由右手定则判断Ua Uc Ub Uc 选项A错误 由转动切割产生感应电动势的公式得Ubc 12Bl2 选项
8、C正确 答案C 2 半径为r的带缺口刚性金属圆环在纸面上固定放置 并处在变化的磁场中 在圆环的缺口两端引出两根导线 分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接 两板间距为d 如图6甲所示 磁场的方向垂直于纸面 规定垂直纸面向里为正方向 磁感应强度变化规律如图乙所示 则以下说法正确的是 图6 A 第2秒内上极板为正极B 第3秒内上极板为负极C 第2秒末两极板之间的电场强度大小为零D 第4秒末两极板之间的电场强度大小为 r25d 解析第2s内情况 由楞次定律可知 金属板上极板带正电 金属板下极板带负电 故A正确 第3s内情况 由楞次定律可知 金属板上极板带正电 金属板下极板带负电 故B错误 根据
9、法拉第电磁感应定律可知 第2s末感应电动势不变 则两极板之间的电场强度大小不为零 故C错误 答案A 3 如图7所示的圆形线圈共n匝 电阻为R 过线圈中心O垂直于线圈平面的直线上有A B两点 A B两点的距离为L A B关于O点对称 一条形磁铁开始放在A点 中心与O点重合 轴线与A B所在直线重合 此时线圈中的磁通量为 1 将条形磁铁以速度v匀速向右移动 轴线始终与直线重合 磁铁中心到O点时线圈中的磁通量为 2 下列说法正确的是 图7 A 磁铁在A点时 通过一匝线圈的磁通量为 1nB 磁铁从A到O的过程中 线圈中产生的平均感应电动势为E 2nv 1 2 LC 磁铁从A到B的过程中 线圈中磁通量的
10、变化量为2 1D 磁铁从A到B的过程中 通过线圈某一截面的电荷量不为零 解析磁铁在A点时 线圈中的磁通量为 1 故通过一匝线圈的磁通量也为 1 与匝数无关 故A错误 磁铁从A到B的过程中 磁通量先增加后减小 磁通量的变化量为零 故平均感应电动势为零 故平均感应电流为零 故通过线圈某一截面的电荷量为零 故C D错误 答案B 1 楞次定律中 阻碍 的表现 1 阻碍磁通量的变化 增反减同 2 阻碍物体间的相对运动 来拒去留 3 阻碍原电流的变化 自感现象 知识小结 2 楞次定律和右手定则的适用对象 1 楞次定律 一般适用于线圈面积不变 磁感应强度发生变化的情形 2 右手定则 一般适用于导体棒切割磁感
11、线的情形 3 求感应电动势大小的五种类型 1 磁通量变化型 E n t 2 磁感应强度变化型 E nS B t 3 面积变化型 E nB S t 4 平动切割型 E Blv 5 转动切割型 E 12Bl2 4 如图8所示 边长为L的菱形由两个等边三角形abd和bcd构成 在三角形abd内存在垂直纸面向外的磁感应强度为B的匀强磁场 在三角形bcd内存在垂直纸面向里的磁感应强度也为B的匀强磁场 一个边长为L的等边三角形导线框efg在纸面内向右匀速穿过磁场 顶点e始终在直线ab上 底边gf始终与直线dc重合 规定逆时针方向为电流的正方向 在导线框通过磁场的过程中 感应电流随位移变化的图象是 考题二电
12、磁感应的图象问题 图8 三角形egf向右运动 根据右手定则 开始时ef切割磁感线 产生顺时针电流 大小设为I0 0 L3过程 en切割磁感线产生向下的电流 nf产生向上的电流 em产生向下电流 切割磁感线的有效长度为L有 en nf em 随着三角形的运动L有在减小 感应电流减小 当运动L3时 L有 0 电流为零 L3 L过程 继续移动根据等边三角形的几何关系 nf em大于en L有 nf em en 逐渐变大 电流变大 当efg与bcd重合时 eg边和ef边切割磁感线 产生电流方向均为逆时针 大小变为2I0 L 2L过程中 继续移动gm切割磁感线 产生感应电动势 L有 gm 逐渐减小 直至
13、全部出磁场电流为零 故A正确 答案A 5 如图9甲所示 光滑平行金属导轨MN PQ所在平面与水平面成 角 M P两端接一电阻R 整个装置处于方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中 t 0时对金属棒施加一平行于导轨的外力F 使金属棒ab由静止开始沿导轨向上运动 导轨电阻忽略不计 已知通过电阻R的感应电流I随时间t变化的关系如图乙所示 下列关于棒的运动速度v 外力F 流过R的电荷量q以及闭合回路中磁通量的变化率 t随时间变化的图象正确的是 图9 解析E Blv ktR 所以v kRBlt v t图象是一条过原点斜率大于零的直线 说明了金属棒做的是初速度为零的匀加速直线运动 即v at 故A错误 根据题图
14、乙所示的I t图象可知I kt 其中k为比例系数 由闭合电路欧姆定律可得 可推出 E ktR 对金属棒在沿导轨方向列出动力学方程F BIl ma 可见F t图象是一条斜率大于零且与F轴正半轴有交点的直线 故C错误 答案B 6 多选 如图10甲所示 将长方形导线框abcd垂直磁场方向放入匀强磁场B中 规定垂直ab边向右为ab边所受安培力F的正方向 F随时间的变化关系如图乙所示 选取垂直纸面向里为磁感应强度B的正方向 不考虑线圈的形变 则B随时间t的变化关系可能是下列选项中的 图10 解析由题图乙可知0 1s内F 0即ab边受到向左的安培力 线框有面积扩大的趋势 所以磁场应当减弱 故C错误 同理可
15、以判断A B D正确 答案ABD 1 解决电磁感应图象问题的 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分为几个阶段 这几个阶段是否和图象变化相对应 3 关注大小 方向的变化趋势 看图线斜率的大小 图线的曲 直是否和物理过程相对应 规律小结 2 解决电磁感应图象问题的一般步骤 1 明确图象的种类 即是B t图还是 t图 或者E t图 I t图等 2 分析电磁感应的具体过程 3 用右手定则或楞次定律确定方向对应关系 4 结合法拉第电磁感应定律 欧姆定律 牛顿运动定律等规律写出函数关系式 5 根据函数关系式 进行数学分析 如分
16、析斜率的变化 截距等 6 画图象或判断图象 7 2015 福建理综 18 如图11 由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd 固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B中 一接入电路电阻为R的导体棒PQ 在水平拉力作用下沿ab dc以速度v匀速滑动 滑动过程PQ始终与ab垂直 且与线框接触良好 不计摩擦 在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中 考题三电磁感应中的电路问题 图11 A PQ中电流先增大后减小B PQ两端电压先减小后增大C PQ上拉力的功率先减小后增大D 线框消耗的电功率先减小后增大 解析设PQ左侧电路的电阻为Rx 则右侧电路的电阻为3R Rx 所以外电路的总电阻为R外 Rx 3R Rx 3R 外电路电阻先增大后减小 所以路端电压先增大后减小 所以B错误 由于导体棒做匀速运动 拉力等于安培力 即F BIL 拉力的功率P BILv 故先减小后增大 所以C正确 电路的总电阻先增大后减小 再根据闭合电路的欧姆定律可得PQ中的电流 I ER R外先减小后增大 故A错误 外电路的总电阻R外 Rx 3R Rx 3R 最大值为34R 小于导体棒的电阻R 又外电阻先增大后
