江苏专用2019版高考物理大一轮复习第10单元电磁感应学案

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1、1第第 1010 单元单元 电磁感应电磁感应2014 年2015 年2016 年2017 年 高考热点统计要求高考基础要求 及 冷点统计 电磁感应现象14182015 磁通量192518 法拉第电磁感 应定律182515242021、2 5182015楞次定律25192420252015考情分析1.高考着重考查的知识点有:电磁感应现象、产生感应电流的条件、 楞次定律、法拉第电磁感应定律. 2.从近年来高考命题趋势看,结合图像综合考查楞次定律和电磁感 应定律的应用为选择题的命题热点;以导轨+导体棒模型为载体,以 近代科技、生活实际为背景,考查电磁感应规律与力学、电路知识 的综合应用,是计算题(或

2、选择题)的命题热点.自感、涡流 ()高考对于自 感、涡流的 考查属于冷 点,一般不 单独出题. 可以与物理 学史结合考 查电磁感应 现象.如 2015 年全国 卷第 19 题.第 26 讲 电磁感应现象、楞次定律一、磁通量 1.磁通量 (1)定义:磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的 . (2)公式:= (BS);单位:韦伯(Wb). (3)矢标性:磁通量是 ,但有正负. 2.磁通量的变化量:= . 3.磁通量的变化率(磁通量变化的快慢): 与所用时间的比值,即,与线圈的匝数无关. 二、电磁感应现象 1.电磁感应现象 当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,电路中有 产生的现象. 2.产生感应电流

3、的条件 (1)闭合电路;(2) 发生变化. 三、感应电流的方向 1.楞次定律:感应电流的磁场总要 引起感应电流的 的变化.适用于一切电磁感应现象. 2.右手定则:伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使拇 指指向 的方向,这时四指所指方向就是感应电流的方向.适用于判断导线 时感应电流的方向. 【思维辨析】 (1)闭合电路内只要有磁通量,就有感应电流产生.( ) (2)穿过线圈的磁通量和线圈的匝数无关.( ) (3)线框不闭合时,即使穿过线框的磁通量发生变化,线框中也没有感应电流产生.( ) (4)当导体切割磁感线时,一定产生感应电动势.( ) (

4、5)由楞次定律知,感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反.( ) (6)磁通量变化量越大,感应电动势越大.( )(7)自感现象是电磁感应现象的应用.( )2考点一 电磁感应现象的理解与判断 1.磁通量发生变化的三种常见情况 (1)磁场强弱不变,回路面积改变. (2)回路面积不变,磁场强弱改变. (3)回路面积和磁场强弱均不变,但二者的相对位置发生改变. 2.判断是否产生感应电流的流程 (1)确定研究的回路. (2)弄清楚回路内的磁场分布,并确定穿过该回路的磁通量. (3)不变无感应电流变化1 2017全国卷 扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌.为了有效隔离外界振

5、动 对 STM 的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小振动,如图 26- 1 所示.无扰动时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰动后,对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最 有效的方案是图 26-2 中的( )图 26-1A B C D 图 26-2 式题 1 图 26-3 中能产生感应电流的是( )图 26-3 式题 2 利用所学物理知识,可以初步了解常用的公交一卡通(IC 卡)的工作原理及相关问题.IC 卡内部有一个 由电感线圈L和电容器C构成的LC振荡电路,公交卡上的读卡机(刷卡时“滴”的响一声的机器)向外发射某一 特定频率的电磁波.刷卡时,

6、IC 卡内的线圈L中产生感应电流,给电容器C充电,达到一定的电压后,驱动卡内芯 片进行数据处理和传输.下列说法正确的是( ) A.IC 卡工作所需要的能量来源于卡内的电池 B.仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时,IC 卡才能有效工作 C.若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率,则线圈L中不会产生感应电流 D.IC 卡只能接受读卡机发射的电磁波,而不能向读卡机传输自身的数据信息考点二 楞次定律的理解与应用 考向一 应用楞次定律判断感应电流方向的“四步法”32 2017全国卷 如图 26-4 所示,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

7、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( )图 26-4 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 式题 2017哈尔滨六中二模 如图 26-5 所示,一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内,环 的圆心与两导线距离相等,环的直径小于两导线间距.两导线中通有大小相等、方向均向下的恒定电流,则( )图 26-5 A.金属环向

8、上运动时,环上的感应电流方向为顺时针 B.金属环向下运动时,环上的感应电流方向为顺时针 C.金属环向左侧直导线靠近时,环上的感应电流方向为逆时针 D.金属环向右侧直导线靠近时,环上的感应电流方向为逆时针 方法技巧 楞次定律中“阻碍”的含义考向二 利用楞次定律的推论速解电磁感应问题电磁感应现象中因果相对的关系恰好反映了自然界的这种对立统一规律,对楞次定律中“阻碍”的含义可以 推广为感应电流的“效果”总是阻碍产生感应电流的原因,可由以下四种方式呈现: (1)阻碍磁通量的变化,即“增反减同”. (2)阻碍相对运动,即“来拒去留”. (3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势,即“增缩减扩”.4(4)阻碍原电

9、流的变化(自感现象),即“增反减同”. 3 如图 26-6 所示,光滑固定导轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q平行放置在导轨上,形成一个闭合回路,当 一条形磁铁从高处下落接近回路时(重力加速度为g)( )图 26-6 A.P、Q将互相靠拢B.P、Q将互相远离 C.磁铁的加速度仍为gD.磁铁的加速度大于g 式题 2017上海静安质检 如图 26-7 所示,在同一水平面内有两根光滑平行金属导轨MN和PQ,在两导轨之 间竖直放置通电螺线管,ab和cd是放在导轨上的两根金属棒,它们分别放在螺线管的左、右两侧,保持开关闭合,最 初两金属棒处于静止状态.当滑动变阻器的滑片向左滑动时,两根金属棒与导轨构成的

10、回路中感应电流方向(俯视 图)及ab、cd两棒的运动情况是( )图 26-7 A.感应电流为顺时针方向,两棒相互靠近 B.感应电流为顺时针方向,两棒相互远离 C.感应电流为逆时针方向,两棒相互靠近 D.感应电流为逆时针方向,两棒相互远离考点三 左手定则、右手定则、楞次定律、安培定则 1.规律比较名称基本现象因果关系应用的定则或定 律 电流的磁效应运动电荷、电流产生磁场 因电生磁安培定则 洛伦兹力、安培 力磁场对运动电荷、电流有 作用力因电受力左手定则部分导体做切割磁感线运 动因磁生电右手定则电磁感应 闭合回路磁通量变化因磁生电楞次定律2.相互联系 (1)应用楞次定律时,一般要用到安培定则. (

11、2)研究感应电流受到的安培力,一般先用右手定则确定电流方向,再用左手定则确定安培力的方向,有时也可以 直接应用楞次定律的推论确定. 4 (多选)如图 26-8 所示,水平放置的两条光滑的金属轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,MN的左边有一闭 合电路.当PQ在一外力的作用下运动时,MN向右运动,则PQ所做的运动可能是 ( )图 26-8 A.向右加速运动 B.向左加速运动5C.向右减速运动 D.向左减速运动 式题 (多选)如图 26-9 所示装置中,cd金属杆原来静止.当ab杆做如下哪些运动时,cd金属杆将向右移动( )图 26-9 A.向右匀速运动 B.向右加速运动 C.向左加速运动 D.

12、向左减速运动 方法技巧 左、右手定则巧区分 (1)右手定则与左手定则的区别:抓住“因果关系”才能无误,“因动而电”用右手;“因电而动”用左 手. (2)左手定则和右手定则很容易混淆,为了便于区分,可把两个定则简单地总结为“通电受力用左手,运动生电用 右手”.第 27 讲 法拉第电磁感应定律、自感和涡流一、法拉第电磁感应定律 1.感应电动势 (1)定义:在 中产生的电动势. (2)产生条件:穿过回路的 发生改变,与电路是否闭合无关. (3)方向判断:感应电动势的方向用 或 判断. 2.法拉第电磁感应定律 (1)内容:感应电动势的大小跟穿过这一回路的 成正比. (2)公式:E= . 二、自感和涡流

13、 1.自感现象 (1)由于导体本身的电流发生变化时而产生的 现象.由于自感而产生的感应电动势叫作自感电动势. (2)自感电动势E= . (3)自感系数L与线圈的大小、形状、圈数、是否有铁芯等有关,单位是 . 2.涡流:块状金属在磁场中运动,或者处在变化的磁场中,金属块内部会产生感应电流,这种电流在整块金属内部 自成闭合回路,叫作 . 【思维辨析】 (1)穿过线圈的磁通量越大,产生的感应电动势越大.( ) (2)穿过线圈的磁通量变化越大,产生的感应电动势越大.( ) (3)穿过线圈的磁通量变化越快,产生的感应电动势越大.( ) (4)线圈匝数n越多,磁通量越大,产生的感应电动势也越大.( ) (

14、5)对于同一线圈,电流变化越快,线圈中的自感电动势越大.( ) (6)自感电动势阻碍电流的变化,但不能阻止电流的变化.( )考点一 法拉第电磁感应定律的理解和应用 1.法拉第电磁感应定律的理解6(1)感应电动势的大小由线圈的匝数和穿过线圈的磁通量的变化率共同决定,而与磁通量的大小、变化量 的大小没有必然联系.(2)磁通量的变化率对应-t图线上某点切线的斜率. 2.应用法拉第电磁感应定律的三种情况(1)磁通量的变化是由面积变化引起时,=BS,则E=n;(2)磁通量的变化是由磁场变化引起时,=SB,则E=n;(3)磁通量的变化是由面积和磁场共同变化引起时,则根据定义,=|末-初|,E=n. 1 2

15、015重庆卷 图 27-1 为无线充电技术中使用的受电线圈示意图,线圈匝数为n,面积为S.若在t1到t2 时间内,匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈,其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2,则该段时间线圈两端a 和b之间的电势差a-b( ) 图 27-1A.恒为B.从 0 均匀变化到C.恒为-D.从 0 均匀变化到-式题 2017合肥一中段考 在半径为r、电阻为R的圆形导线框内,以直径为界,左、右两侧分别存在着方 向如图 27-2 甲所示的匀强磁场,以垂直于纸面向外为磁场的正方向,两部分磁场的磁感应强度B随时间t的变化 规律分别如图乙所示,则 0t0时间内,导线框中 ( )图 27-2 A.感应电流方向为顺时针 B.感应电流方向为逆时针 C.感应电流大小为 方法技巧7应用法拉第电磁感应定律应注意的三个问题(1)公式E=n求解的是一个回路中某段时间内的平均感应电动势,在磁通量均匀变化时,瞬时值才等于平均值.(2)利用公式E=nS求感应电动势时,S为线圈在磁场范围内的有效面积.考点二 导体棒切割磁感线引起的感应电动势的计算 2(多选) 2017全国卷 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