《2019版高考物理（5年高考+3年模拟）（全国卷2地区通用版）课件：专题十一 电磁感应 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019版高考物理（5年高考+3年模拟）（全国卷2地区通用版）课件：专题十一 电磁感应 （164页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题十一 电磁感应,高考物理 (课标专用),考点一 电磁感应现象、楞次定律 1.(2018课标,19,6分)(多选)如图,两个线圈绕在同一根铁芯上,其中一线圈通过开关与电源连 接,另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在 直导线正上方,开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是 ( )A.开关闭合后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动,五年高考,A组 统一命题课标卷题组,B.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向 C.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向 D.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,小
2、磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动,答案 AD 本题考查电流的磁效应、楞次定律等知识。当开关闭合瞬间,右侧线圈中电流突 然增大,铁芯上向右的磁场增强,由楞次定律可知左侧线圈中正面感应电流向上,则远处直导线 上电流向左,由安培定则可知小磁针处直导线上电流产生的磁场方向垂直纸面向里,A项正 确。开关闭合并保持一段时间后,磁场不再变化,左侧线圈中没有感应电流,小磁针N、S极回 到原始方向,故B、C两项错误。开关断开的瞬间,右侧线圈中电流减小,左侧线圈正面感应电 流向下,远处直导线上电流向右,由安培定则知,小磁针处直导线上电流产生的磁场方向垂直纸 面向外,故D项正确。,审题指导 关键词在审题中的作用
3、关键词:同一根铁芯,意味着左右两侧线圈中磁通量变化率相同;远处,说明此处小磁针不 再受线圈中磁通量变化的影响;小磁针悬挂在直导线正上方,说明磁针的偏转受直导线上电 流产生的磁场影响。,2.(2017课标,20,6分)(多选)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t=0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
4、.5 T B.导线框运动速度的大小为0.5 m/s C.磁感应强度的方向垂直于纸面向外,D.在t=0.4 s至t=0.6 s这段时间内,导线框所受的安培力大小为0.1 N,答案 BC 本题考查电磁感应、安培力。导线框匀速进入磁场时速度v= = m/s=0.5 m/s, 选项B正确;由E=BLv,得B= = T=0.2 T,选项A错误;由右手定则可确定磁感应强度方 向垂直于纸面向外,选项C正确;导线框所受安培力F=BLI=BL =0.20.1 N=0.04 N,选项 D错误。,储备知识 根据图像和导线框匀速运动,获取信息,结合安培力、导体切割磁感线产生感应电 动势可以确定选项。,3.(2016课
5、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,答案 AB 设圆盘的半径为L,可认为圆盘由无数根辐条构成,则每根辐条切割磁感线产生的 感应电动势E= BL2,整个回路中的电源为无
6、数个电动势为E的电源并联而成,电源总内阻为 零,故回路中电流I= = ,由此可见A正确。R上的热功率P=I2R= ,由此可见,变为原 来的2倍时,P变为原来的4倍,故D错。由右手定则可判知B正确。电流方向与导体切割磁感线 的方向有关,而与切割的速度大小无关,故C错。,解题关键 将圆盘看成由无数根辐条构成,每根辐条都在切割磁感线产生感应电动势。 整个回路中的电源可以看成由无数个电源并联而成,整个回路中的电源的内阻为零 。,4.(2015课标,19,6分,0.290)(多选)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
7、转的磁针,如图 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 ( )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,答案 AB 如图所示,将铜圆盘等效为无数个长方形线圈的组合,则每个线圈绕OO轴转动时, 均有感应电流产生,这些感应电流产生的磁场对小磁针有作用力,从而使小磁针转动起来,可见 A、B均正确。由于圆盘面积不变,与磁针间的距离不变,故穿过整个圆盘的磁通
8、量没有变化,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,由安培定则可判断在中心方向 竖直向下,其他位置关于中心对称,此磁场不会导致磁针转动,D错误。,延伸拓展 本题中圆盘看成无数个其他形状的线圈的组合也可以。,解题关键 理解圆盘转动带动磁针转动是楞次定律的力学效果,即“阻碍回路磁通量变 化”。 理解圆盘可以看成无数个长方形线圈的组合。,考查点 楞次定律,考点二 法拉第电磁感应定律 5.(2018课标,17,6分)如图,导体轨道OPQS固定,其中PQS是半圆弧,Q为半圆弧的中点,O为圆 心。轨道的电阻忽略不计。OM是有一定电阻、可绕O转动的金属杆,M端位于PQS上,OM与 轨道接触
9、良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为B。现使OM 从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定(过程);再使磁感应强度的大小以一定 的变化率从B增加到B(过程)。在过程、中,流过OM的电荷量相等,则 等于 ( )A. B. C. D.2,2.q= ,其中的求解有三种情况:(1)只有S变化,=BS;(2)只有B变化,=BS;(3)B和S 都变化,=2-1。,1.q=It。,规律总结 电磁感应中电荷量的求解方法,答案 B 本题考查法拉第电磁感应定律及电荷量公式。由公式E= ,I= ,q=It得q= ,设 半圆弧半径为r,对于过程,q1= ,对于过程,q2= ,由q1=
10、q2得, = ,故B项正 确。,6.(2018课标,20,6分)(多选)如图(a),在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R,R在PQ 的右侧。导线PQ中通有正弦交流电i,i的变化如图(b)所示,规定从Q到P为电流正方向。导线 框R中的感应电动势 ( )A.在t= 时为零 B.在t= 时改变方向 C.在t= 时最大,且沿顺时针方向,D.在t=T时最大,且沿顺时针方向,答案 AC 本题考查楞次定律的应用及法拉第电磁感应定律。由i-t图像可知,在t= 时, = 0,此时穿过导线框R的磁通量的变化率 =0,由法拉第电磁感应定律可知,此时导线框R中的 感应电动势为0,选项A正确;同理在t= 和t=
11、T时, 为最大值, 为最大值,导线框R中的感应 电动势为最大值,不改变方向,选项B错误;根据楞次定律,t= 时,导线框R中的感应电动势的方 向为顺时针方向,而t=T时,导线框R中的感应电动势的方向为逆时针方向,选项C正确,选项D错 误。,一题多解 当导线PQ中电流变大时,穿过导线框R的磁通量变大,由楞次定律可知,为阻碍磁通 量变大,R有向右的运动趋势,根据两直导线电流同向相吸,异向相斥,可判断R中的电流方向。 同理,可判断当导线PQ中电流变小时导线框R中的电流方向。,7.(2017课标,18,6分)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 有效隔离外界振动对STM的扰动
12、,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 ( ),答案 A 本题考查电磁阻尼。若要有效衰减紫铜薄板上下及左右的微小振动,则要求施加 磁场后,在紫铜薄板发生上下及左右的微小振动时,穿过紫铜薄板横截面的磁通量都能发生变 化。由选项图可知只有A满足要求,故选A。,8.(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
13、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.UaUc,金属框中无电流 B.UbUc,金属框中电流方向沿a-b-c-a C.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=UaUc,A、B、D选项错误;b、c两点的电势差Ubc=- Blv中=- Bl2,选项C正确。,思路分析 由右手定则可知,bc与ac切割磁感线,产生感应电动势,Ub=UaUc。 由楞次定律可知,穿过 回路的磁通量始终为零,金属
14、框中无感应电流。,考查点 楞次定律、右手定则,考点三 电磁感应的综合应用 9.(2018课标,18,6分)如图,在同一水平面内有两根平行长导轨,导轨间存在依次相邻的矩形 匀强磁场区域,区域宽度均为l,磁感应强度大小相等、方向交替向上向下。一边长为 l的正 方形金属线框在导轨上向左匀速运动。线框中感应电流i随时间t变化的正确图线可能是 ( ),答案 D 本题考查右手定则、E=BLv。由右手定则判定,线框向左移动0 过程,回路中电流 方向为顺时针,由E=2BLv可知,电流i为定值;线框向左移动 l过程,线框左、右两边产生的感 应电动势相抵消,回路中电流为零。线框向左移动l l过程,回路中感应电流方
15、向为逆时针。 由上述分析可见,选项D正确。,方法技巧 电磁感应中图像问题分析技巧 由方向的合理性可直接排除错误选项,如果需要,再定量分析电流大小的变化情况确定正确选 项。,10.(2014课标,18,6分,0.491)如图(a),线圈ab、cd绕在同一软铁芯上。在ab线圈中通以变化的 电流。用示波器测得线圈c、d间电压如图(b)所示。已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流 成正比,则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中,可能正确的是 ( ),答案 C A选项中只有电流方向改变的瞬间,线圈c、d间才会产生电压,其他时间c、d间电压 为零,不符合题意,故A选项错误。通电线圈中产生的磁场B=ki(
16、k为比例系数);在另一线圈中的 磁通量=BS=kiS,由法拉第电磁感应定律可知,在另一线圈中产生的感应电动势E=n ,由图 (b)可知,|Ucd|不变,则 不变,故 不变,故选项B、D错误,C正确。,思路分析 通电线圈ab中的磁场B=ki,线圈cd中的磁通量=BS=kiS,c、d两点间的电压Ucd=E= = ,因为|Ucd|不变,正负呈周期性,所以 恒定不变,斜率有正有负,据此可得出结论。,考查点 法拉第电磁感应定律,温馨提示 绕在同一铁芯上的线圈磁通量相等。,11.(2016课标,24,14分)如图,两固定的绝缘斜面倾角均为,上沿相连。两细金属棒ab(仅标出 a端)和cd(仅标出c端)长度均为L,质量分别为2m和m;用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连 成闭合回路abdca,并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上,使两金属棒 水平。右斜面上存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于斜面向上。已知两根导线刚 好不在磁场中,回路电阻为R,两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为,重力加速度大小为g。已 知金属棒ab匀速下滑。求: (1)作用在金属棒ab上的安培力的大小; (2)金属棒运动速度的大小。,
