《（北京专版）2019版高考物理一轮复习 专题十二 电磁感应课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（北京专版）2019版高考物理一轮复习 专题十二 电磁感应课件（164页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题十二电磁感应 高考物理 北京市专用 A组自主命题 北京卷题组1 2017北京理综 19 6分 图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图 L1和L2为电感线圈 实验时 断开开关S1瞬间 灯A1突然闪亮 随后逐渐变暗 闭合开关S2 灯A2逐渐变亮 而另一个相同的灯A3立即变亮 最终A2与A3的亮度相同 下列说法正确的是 A 图1中 A1与L1的电阻值相同B 图1中 闭合S1 电路稳定后 A1中电流大于L1中电流C 图2中 变阻器R与L2的电阻值相同D 图2中 闭合S2瞬间 L2中电流与变阻器R中电流相等 五年高考 答案C本题考查自感现象判断 在图1中断开S1瞬间 灯A1突然闪亮 说明断开S1
2、前 L1中的电流大于A1中的电流 故L1的阻值小于A1的阻值 A B选项均错误 在图2中 闭合S2瞬间 由于L2的自感作用 通过L2的电流很小 D错误 闭合S2后 最终A2与A3亮度相同 说明两支路电流相等 故R与L2的阻值相同 C项正确 知识拓展断电自感现象深入分析图1实验为断电自感实验 当S1断开后 L1与A1构成一个闭合回路 L1的自感电动势使回路中的电流保持一段时间 故A1会逐渐变暗 2 2016北京理综 16 6分 0 79 如图所示 匀强磁场中有两个导体圆环a b 磁场方向与圆环所在平面垂直 磁感应强度B随时间均匀增大 两圆环半径之比为2 1 圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb
3、 不考虑两圆环间的相互影响 下列说法正确的是 A Ea Eb 4 1 感应电流均沿逆时针方向B Ea Eb 4 1 感应电流均沿顺时针方向C Ea Eb 2 1 感应电流均沿逆时针方向D Ea Eb 2 1 感应电流均沿顺时针方向 答案B由题意可知 k 导体圆环中产生的感应电动势E S r2 因ra rb 2 1 故Ea Eb 4 1 由楞次定律知感应电流的方向均沿顺时针方向 选项B正确 3 2013北京理综 17 6分 0 85 如图 在磁感应强度为B 方向垂直纸面向里的匀强磁场中 金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动 MN中产生的感应电动势为E1 若磁感应强度增为2B 其他条件不
4、变 MN中产生的感应电动势变为E2 则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比E1 E2分别为 A c a 2 1B a c 2 1C a c 1 2D c a 1 2 答案C杆MN向右匀速滑动 由右手定则判知 通过R的电流方向为a c 又因为E BLv 所以E1 E2 1 2 故选项C正确 4 2017北京理综 24 20分 发电机和电动机具有装置上的类似性 源于它们机理上的类似性 直流发电机和直流电动机的工作原理可以简化为如图1 图2所示的情景 在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中 两根光滑平行金属轨道MN PQ固定在水平面内 相距为L 电阻不计 电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN PQ放在
5、轨道上 与轨道接触良好 以速度v v平行于MN 向右做匀速运动 图1轨道端点M P间接有阻值为r的电阻 导体棒ab受到水平向右的外力作用 图2轨道端点M P间接有直流电源 导体棒ab通过滑轮匀速提升重物 电路中的电流为I 1 求在 t时间内 图1 发电机 产生的电能和图2 电动机 输出的机械能 2 从微观角度看 导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹力在上述能量转化中起着重要作用 为了 方便 可认为导体棒中的自由电荷为正电荷 a 请在图3 图1的导体棒ab 图4 图2的导体棒ab 中 分别画出自由电荷所受洛伦兹力的示意图 b 我们知道 洛伦兹力对运动电荷不做功 那么 导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹
6、力是如何在能量转化过程中起到作用的呢 请以图2 电动机 为例 通过计算分析说明 答案见解析 解析本题考查发电机和电动机的机理分析 洛伦兹力的方向及其在能量转化中的作用 1 图1中 电路中的电流I1 棒ab受到的安培力F1 BI1L在 t时间内 发电机 产生的电能等于棒ab克服安培力做的功E电 F1 v t 图2中 棒ab受到的安培力F2 BIL在 t时间内 电动机 输出的机械能等于安培力对棒ab做的功E机 F2 v t BILv t 2 a 如图甲 图乙所示 b 设自由电荷的电荷量为q 沿导体棒定向移动的速率为u 如图乙所示 沿棒方向的洛伦兹力f1 qvB 做负功W1 f1 u t qvBu
7、t垂直棒方向的洛伦兹力f2 quB 做正功W2 f2 v t quBv t 所以W1 W2 即导体棒中一个自由电荷所受的洛伦兹力做功为零 f1 做负功 阻碍自由电荷的定向移动 宏观上表现为 反电动势 消耗电源的电能 f2 做正功 宏观上表现为安培力做正功 使机械能增加 大量自由电荷所受洛伦兹力做功的宏观表现是将电能转化为等量的机械能 在此过程中洛伦兹力通过两个分力做功起到 传递 能量的作用 疑难突破洛伦兹力做功及其作用在 发电机 模型中 外力促使导体棒做切割磁感线运动时 棒中自由电荷随棒运动 从而会受到沿棒方向的洛伦兹力 表现为 电源中的非静电力 这一力做正功 起到了使其他形式能量向电能转化的
8、作用 在 电动机 模型中 外电源使导体棒中产生电场 在电场力作用下 导体棒中的自由电荷沿棒运动 从而受到垂直于棒方向的洛伦兹力 宏观上表现为 导体棒受到的安培力 这一力做正功 起到了使电能向其他形式能量转化的作用 5 2015北京理综 22 16分 0 87 如图所示 足够长的平行光滑金属导轨水平放置 宽度L 0 4m 一端连接R 1 的电阻 导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场 磁感应强度B 1T 导体棒MN放在导轨上 其长度恰好等于导轨间距 与导轨接触良好 导轨和导体棒的电阻均可忽略不计 在平行于导轨的拉力F作用下 导体棒沿导轨向右匀速运动 速度v 5m s 求 1 感应电动势E和感应电流I
9、 2 在0 1s时间内 拉力的冲量IF的大小 3 若将MN换为电阻r 1 的导体棒 其他条件不变 求导体棒两端的电压U 答案 1 2V2A 2 0 08N s 3 1V 解析 1 由法拉第电磁感应定律可得 感应电动势E BLv 1 0 4 5V 2V感应电流I A 2A 2 拉力大小等于安培力大小F BIL 1 2 0 4N 0 8N冲量大小IF F t 0 8 0 1N s 0 08N s 3 由闭合电路欧姆定律可得 电路中电流I A 1A由欧姆定律可得 导体棒两端电压U I R 1V 6 2014北京理综 24 1 0 20 导体切割磁感线的运动可以从宏观和微观两个角度来认识 如图所示 固
10、定于水平面的U形导线框处于竖直向下的匀强磁场中 金属直导线MN在与其垂直的水平恒力F作用下 在导线框上以速度v做匀速运动 速度v与恒力F方向相同 导线MN始终与导线框形成闭合电路 已知导线MN电阻为R 其长度L恰好等于平行轨道间距 磁场的磁感应强度为B 忽略摩擦阻力和导线框的电阻 通过公式推导验证 在 t时间内 F对导线MN所做的功W等于电路获得的电能W电 也等于导线MN中产生的焦耳热Q 答案见解析 解析电动势E BLv导线匀速运动 受力平衡F F安 BIL在 t时间内 外力F对导线做功W Fv t F安v t BILv t电路获得的电能W电 qE IE t BILv t可见 F对导线MN所做
11、的功等于电路获得的电能W电 导线MN中产生的焦耳热Q I2R t I t IR qE W电可见 电路获得的电能W电等于导线MN中产生的焦耳热Q 考查点电磁感应中的能量转化 思路点拨导线匀速运动 受力平衡 在 t时间内 外力做功等于安培力做功等于F安v t 电路获得的总电能等于IE t 而焦耳热等于I2R t 只要证明三者相等即可 反思总结题目给出的是一个动态平衡过程 在这个过程中外力克服安培力做功 与做功等量的外部能量转化为等量的电能输送到电路 又由于电阻的存在 电能又转化为焦耳热 这道题体现了电磁感应中典型的能量转化关系 B组统一命题 省 区 市 卷题组考点一电磁感应现象楞次定律 1 201
12、7课标 15 6分 如图 在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨 导轨平面与磁场垂直 金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS 一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内 线框与导轨共面 现让金属杆PQ突然向右运动 在运动开始的瞬间 关于感应电流的方向 下列说法正确的是 A PQRS中沿顺时针方向 T中沿逆时针方向B PQRS中沿顺时针方向 T中沿顺时针方向C PQRS中沿逆时针方向 T中沿逆时针方向 D PQRS中沿逆时针方向 T中沿顺时针方向 答案D金属杆PQ向右运动 穿过PQRS的磁通量增加 由楞次定律可知 PQRS中产生逆时针方向的电流 这时因为PQRS中感应电流的作用
13、依据楞次定律可知 T中产生顺时针方向的感应电流 故只有D项正确 易错点拨对楞次定律的深度理解线框与导轨共面且与磁场垂直 当金属杆PQ向右运动时 PQRS中向里的磁通量增加 从而产生逆时针方向的感应电流 T中原有向里的磁通量不变 而增加了因PQRS中感应电流产生的向外的磁通量 导致T中合磁通量减小 从而产生顺时针方向的感应电流 2 2015课标 15 6分 0 337 如图 直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中 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 A Ua Uc 金
14、属框中无电流B Ub Uc 金属框中电流方向沿a b c aC Ubc Bl2 金属框中无电流D Uac Bl2 金属框中电流方向沿a c b a 答案C闭合金属框在匀强磁场中以角速度 逆时针转动时 穿过金属框的磁通量始终为零 金属框中无电流 由右手定则可知Ub Ua Uc A B D选项错误 b c两点的电势差Ubc Blv中 Bl2 选项C正确 3 2014大纲全国 20 6分 很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放 形成一很长的竖直圆筒 一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置 其下端与圆筒上端开口平齐 让条形磁铁从静止开始下落 条形磁铁在圆筒中的运动速率 A 均匀增大B 先增大 后减小C 逐渐增大
15、 趋于不变D 先增大 再减小 最后不变 答案C对磁铁受力分析可知 磁铁重力不变 磁场力随速率的增大而增大 当重力等于磁场力时 磁铁匀速下落 所以选C 4 2014重庆理综 8 16分 某电子天平原理如图所示 E形磁铁的两侧为N极 中心为S极 两极间的磁感应强度大小均为B 磁极宽度均为L 忽略边缘效应 一正方形线圈套于中心磁极 其骨架与秤盘连为一体 线圈两端C D与外电路连接 当质量为m的重物放在秤盘上时 弹簧被压缩 秤盘和线圈一起向下运动 骨架与磁极不接触 随后外电路对线圈供电 秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止 由此时对应的供电电流I可确定重物的质量 已知线圈匝数为n 线圈电阻为R 重力
16、加速度为g 问 1 线圈向下运动过程中 线圈中感应电流是从C端还是从D端流出 2 供电电流I是从C端还是从D端流入 求重物质量与电流的关系 3 若线圈消耗的最大功率为P 该电子天平能称量的最大质量是多少 答案 1 感应电流从C端流出 2 外加电流从D端流入m I 3 解析 1 由右手定则知 感应电流从C端流出 2 设线圈受到的安培力为FA外加电流从D端流入由FA mg和FA 2nBIL得m I 3 设称量最大质量为m0由m I和P I2R得m0 5 2016课标 20 6分 多选 法拉第圆盘发电机的示意图如图所示 铜圆盘安装在竖直的铜轴上 两铜片P Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触 圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中 圆盘旋转时 关于流过电阻R的电流 下列说法正确的是 A 若圆盘转动的角速度恒定 则电流大小恒定B 若从上向下看 圆盘顺时针转动 则电流沿a到b的方向流动C 若圆盘转动方向不变 角速度大小发生变化 则电流方向可能发生变化D 若圆盘转动的角速度变为原来的2倍 则电流在R上的热功率也变为原来的2倍 考点二法拉第电磁感应定律自感互感 答案AB设圆盘的半径为L 可认为圆盘由无数根辐条构
