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1、第二讲电磁感应及综合应用 知识建构高考调研1.考查方向：结合闭合电路的欧姆定律，利用楞次定律或右手定则判断感应电流的方向以及大小计算结合牛顿第二定律，对导体棒切割磁感线的运动进行受力分析和运动分析结合图象，应用法拉第电磁感应定律、闭合电路的欧姆定律、电功率、功能关系等规律，解决电磁感应的综合问题2.常用的思想方法：图象法微元法排除法等效法 答案(1)楞次定律与右手定则的关系楞次定律右手定则研究对象整个闭合导体回路闭合导体回路的一部分适用范围磁通量变化产生感应电流的各种情况一段导体在磁场中做切割磁感线运动关系右手定则是楞次定律的特殊情况(2)公式：Enn：线圈的匝数，：磁通量的变化量，t：对应于
2、所用的时间，：磁通量的变化率(3)解决电路问题的基本思路找电源：哪部分电路产生了电磁感应现象，则这部分电路就是电源由法拉第电磁感应定律求出感应电动势的大小，根据楞次定律或右手定则确定出电源的正负极a在外电路，电流从正极流向负极；在内电路，电流从负极流向正极b存在双感应电动势的问题中，要求出总的电动势正确分析电路的结构，画出等效电路图a内电路：“切割”磁感线的导体和磁通量发生变化的线圈都相当于“电源”，该部分导体的电阻相当于内电阻b外电路：除“电源”以外的电路即外电路运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率等列方程求解(4)动力学问题基本思路：导体受外力运动感应电动势感应电流导体受安培力合外
3、力变化加速度变化速度变化.考向一楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用归纳提炼1感应电流方向的判断方法(1)右手定则，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)楞次定律，即根据穿过闭合回路的磁通量的变化情况进行判断2楞次定律中“阻碍”的主要表现形式(1)阻碍原磁通量的变化“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)阻碍原电流的变化(自感现象)“增反减同”3感应电动势大小的计算(1)法拉第电磁感应定律：En，适用于普遍情况(2)EBlv，适用于导体棒切割磁感线的情况(3)EBl2，适用于导体棒旋转切割磁感线的情况(多选)(2017全国卷)
4、两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直边长为0.1 m、总电阻为0.005 的正方形导线框abcd位于纸面内，cd边与磁场边界平行，如图(a)所示已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd边于t0时刻进入磁场线框中感应电动势随时间变化的图线如图(b)所示(感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正)下列说法正确的是()A磁感应强度的大小为0.5 TB导线框运动速度的大小为0.5 m/sC磁感应强度的方向垂直于纸面向外D在t0.4 s至t0.6 s这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.1 N思路点拨线框进入磁场，根据右手定则或楞次定律能判断出磁场方向，结合图象分析出线框运动的速度，从
5、图象上感应电动势的大小能计算出磁感应强度与安培力解析由Et图象可知，线框经过0.2 s全部进入磁场，则速度v m/s0.5 m/s，选项B正确；E0.01 V，根据EBLv可知，B0.2 T，选项A错误；根据楞次定律可知，磁感应强度的方向垂直于纸面向外，选项C正确；在t0.4 s至t0.4 s这段时间内，导线框中的感应电流I A2 A，所受的安培力大小FBIL0.04 N，选项D错误，故选BC.答案BC用法拉第电磁感应定律求解感应电动势常见情况与方法情景图研究对象回路(不一定闭合)一段直导线(或等效成直导线)绕一端转动的一段导体棒绕与B垂直的轴转动的导线框表达式EnEBLvsinEBL2ENB
6、Ssint熟练强化1(2017全国卷)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()APQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向BPQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向CPQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向DPQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向解析金属杆PQ向右切割磁感线，根据右手定则可知PQRS中感应电流沿逆时针方向；原来T中的磁场方向垂直于纸面向里，金属杆PQ中的感应
7、电流产生的磁场方向垂直于纸面向外，使得穿过T的磁通量减小，根据楞次定律可知T中产生顺时针方向的感应电流，综上所述，可知A、B、C项错误，D项正确答案D2(2017金丽衢十二校联考)如右图所示，用一条横截面积为S的硬导线做成一个边长为L的正方形，把正方形的一半固定在均匀增大的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间的变化率k(k0)，虚线ab与正方形的一条对角线重合，导线的电阻率为.则下列说法正确的是()A线框中产生顺时针方向的感应电流B线框具有扩张的趋势C若某时刻的磁感应强度为B，则线框受到的安培力为D线框中ab两点间的电势差大小为解析根据楞次定律，线框中产生的感应电流方向沿逆时
8、针方向，故A错误；B增大，穿过线框的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流的磁场为了阻碍磁通量的增加，线框有收缩的趋势，故B错误；由法拉第电磁感应定律得：ESL2kL2，因线框电阻R，那么感应电流大小为I，则线框受到的安培力为：FBIL，故C正确；由上分析，可知，ab两点间的电势差大小UEkL2，故D错误答案C3(多选)(2016全国卷)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
9、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倍解析法拉第圆盘相当于无数根辐条做切割磁感线运动，若圆盘顺时针转动，根据右手定则可知电流在圆盘上流向圆心，在外电路由a流向b，B正确圆盘转动方向不变，电流方向也不会发生改变，C错误产生的感应电动势大小EBl2，可知若不变，则E不变，A正确当变为原来的2倍时，E、I也会变为原来的2倍，根据PI2R，可知热功率变为原来的4倍，D错误答案AB考向二电磁感应中的图象问题归纳提炼电磁感应图象问题解题“5步曲”第1步：明确图象的种类是Bt图、It图、vt图、F
10、t图或是Et图等；第2步：分析电磁感应的具体过程明确运动分成几个阶段(根据磁通量的变化特征或切割特点分析)；第3步：写出函数方程结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等写出函数方程；第4步：进行数学分析根据函数方程进行数学分析，例如分析斜率的变化、截距等；第5步：得结果画图象或判断图象(2017河北唐山一模)如图所示，在水平光滑的平行金属导轨左端接一定值电阻R，导体棒ab垂直导轨放置，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中现给导体棒一向右的初速度，不考虑导体棒和导轨电阻，下列图线中，导体棒速度随时间的变化和通过电阻R的电荷量q随导体棒位移的变化描述正确的是()解析导体棒运动过程中受向左的安培
11、力F，安培力阻碍棒的运动，速度减小，由牛顿第二定律得棒的加速度大小a，则a减小，vt图线斜率的绝对值减小，故B项正确，A项错误通过R的电荷量qx，可知C、D项错误答案B图象问题的思路与方法(1)图象选择问题：求解物理图象的选择题可用“排除法”，即排除与题目要求相违背的图象，留下正确图象也可用“对照法”，即按照要求画出正确的草图，再与选择对照解决此类问题关键是把握图象特点、分析相关物理量的函数关系、分析物理过程的变化或物理状态的变化(2)图象分析问题：定性分析物理图象，要明确图象中的横轴与纵轴所代表的物理量，弄清图象的物理意义，借助有关的物理概念、公式、不变量和定律作出相应判断在有关物理图象的定
12、量计算时，要弄清图象所揭示的物理规律及物理量间的函数关系，善于挖掘图象中的隐含条件，明确有关图象所包围的面积、斜率，以及图象的横轴、纵轴的截距所表示的物理意义熟练强化1(多选)如图甲所示，光滑平行金属导轨MN、PQ所在平面与水平面成角，M、P之间接一阻值为R的定值电阻，阻值为r的金属棒bc垂直导轨放置，其他电阻不计整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上t0时对棒施加一平行于导轨向上的外力F，棒由静止开始沿导轨向上运动，通过R的感应电荷量q随t2的变化关系如图乙所示下列关于金属棒bc的加速度a、通过棒的电流I、金属棒受到的外力F、穿过回路cbPM的磁通量随时间t变化的图
13、象中正确的是()解析由题意可得qIttt2，结合图乙可知金属棒的加速度a恒定，选项A错误，B正确；由牛顿第二定律可得FmgsinBIlma，故有Fatm(gsina)，选项C正确；由Bl可知选项D错误答案BC2(2017江西南昌三校四联)如图所示，有一个矩形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里一个三角形闭合导线框，由位置1(左)沿纸面匀速运动到位置2(右)取线框刚到达磁场边界的时刻为计时起点(t0)，规定逆时针方向为电流的正方向，则图中能正确反映线框中电流与时间关系的是()解析线框进入磁场的过程，磁通量向里增加，根据楞次定律得知感应电流的磁场向外，由安培定则可知感应电流方向为逆时针，电流方
14、向应为正方向，故B、C错误；线框进入磁场的过程，线框有效的切割长度先均匀增大后均匀减小，由EBLv，可知感应电动势先均匀增大后均匀减小；线框完全进入磁场后，磁通量不变，没有感应电流产生；线框穿出磁场的过程，磁通量向里减小，根据楞次定律得知感应电流的磁场向里，由安培定则可知感应电流方向为顺时针，电流方向应为负方向，线框有效的切割长度先均匀增大后均匀减小，由EBLv，可知感应电动势先均匀增大后均匀减小；故A正确，D错误答案A3(2017江淮十校三模)宽为L的两光滑竖直裸导轨间接有固定电阻R，导轨(电阻忽略不计)间、区域中有垂直纸面向里宽为d、磁感应强度为B的匀强磁场，、区域间距为h，如图，有一质量为m、长为L电阻不计的金属杆与竖直导轨紧密接触，从距区域上端H处杆由静止释放若杆在、区域中运动情况完全相同，现以杆由静止释放为计时起点，则杆中电流随时间t变化的图象可能正确的是()解析杆在、区域中运动情况完全相同，说明产生的感应电流也应完全相同，排除A和C选项因杆在无磁场区域中做ag的匀加速运动，又杆在、区域中运动情况完全相同，则杆在、区域应做减速运动，在区域中对杆受力分析知其受竖直向下的重力和竖直向上的安培力，由牛顿第二定律得加速度a，方向竖直向上，
