江苏专用2020版高考物理新增分大一轮复习第九章电磁感应第1讲电磁感应讲义含解析.pdf
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1、电磁感应电磁感应 考试内容范围及要求高考统计高考命题解读 内容要求说明2015201620172018 41.电磁感 应现象 42.感应电 流的产生 条件 43.法拉第 电磁感应 定律 楞 次定律 限于导线方 向与磁场方 向、运动方向 垂直的情况 T13 T6、 T13 T13T9 44.自感 涡流 1.考查方式 高考对本章内容考 查命题频率较高,以 选择题和计算题形 式出题,难度一般在 中档或中档以下. 2.命题趋势 (1)楞次定律、右手 定则、左手定则的应 用. (2)与图象结合考查 电磁感应现象. (3)通过“杆导轨” 模型,“线圈穿过有 界磁场”模型,考查 电磁感应与力学、电 路、能量
2、等知识的综 合应用. 第 1 讲 电磁感应现象 楞次定律第 1 讲 电磁感应现象 楞次定律 一、磁通量 1.概念:在磁感应强度为B的匀强磁场中,与磁场方向垂直的面积S与B的乘积. 2.公式:BS. 3.适用条件: (1)匀强磁场. (2)S为垂直磁场的有效面积. 4.磁通量是标量(填“标量”或“矢量”). 5.物理意义: 相当于穿过某一面积的磁感线的条数.如图 1 所示,矩形abcd、abba、abcd的面积 分别为S1、S2、S3,匀强磁场的磁感应强度B与平面abcd垂直,则 图 1 (1)通过矩形abcd的磁通量为BS1cos或BS3. (2)通过矩形abcd的磁通量为BS3. (3)通过
3、矩形abba的磁通量为 0. 6.磁通量变化量:21. 二、电磁感应现象 1.定义:当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,闭合导体回路中有感应电流产生,这种 利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应. 2.条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化. 例如:闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动. 3.实质 产生感应电动势,如果电路闭合,则有感应电流.如果电路不闭合,则只有感应电动势而无感 应电流. 自测 1 (多选)下列说法正确的是( ) A.闭合电路内只要有磁通量,就有感应电流产生 B.穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中不一定有感应电流产生 C.线框不闭合时,即使穿过线框的磁通量发生变化,线框
4、中也没有感应电流产生 D.当导体切割磁感线时,一定产生感应电动势 答案 CD 三、感应电流方向的判定 1.楞次定律 (1)内容:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化. (2)适用范围:一切电磁感应现象. 2.右手定则 (1)内容:如图 2,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平面内:让磁 感线从掌心进入,并使拇指指向导线运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向. 图 2 (2)适用情况:导线切割磁感线产生感应电流. 自测 2 如图 3 所示,一圆形金属线圈放置在水平桌面上,匀强磁场垂直桌面向下,过线圈 上A点作切线OO,OO与线圈在同一平面上.在线圈以OO为
5、轴翻转 180的过程中,线 圈中电流方向( ) 图 3 A.始终为ABCA B.始终为ACBA C.先为ACBA,再为ABCA D.先为ABCA,再为ACBA 答案 A 解析 在线圈以OO为轴翻转 90的过程中, 穿过线圈正面向里的磁通量逐渐减小, 则感应 电流产生的磁场垂直桌面向下,由右手螺旋定则可知感应电流方向为ABCA;线圈以 OO为轴由 90翻转到 180的过程中,穿过线圈反面向里的磁通量逐渐增加,则感应电流 产生的磁场垂直桌面向上,由右手螺旋定则可知感应电流方向仍然为ABCA,A 正确. 命题点一 对磁通量的理解命题点一 对磁通量的理解 例 1 (2017江苏单科1)如图 4 所示,
6、两个单匝线圈a、b的半径分别为r和 2r.圆形匀 强磁场B的边缘恰好与a线圈重合,则穿过a、b两线圈的磁通量之比为( ) 图 4 A.11B.12C.14D.41 答案 A 变式 1 如图 5 所示,正方形线圈abcd位于纸面内,边长为L,匝数为N,过ab中点和cd 中点的连线OO恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上,磁感应强度为B,此时穿过 线圈的磁通量为,若线圈绕OO轴逆时针(从下向上看)转过 60的过程中,磁通量的变 化量为 ,则和 的大小是( ) 图 5 A.,B., BL2 2 BL2 4 NBL2 2 NBL2 4 C.BL2,D.NBL2, BL2 2 NBL2 2 答案 A
7、 命题点二 电磁感应现象的理解和判断命题点二 电磁感应现象的理解和判断 常见的产生感应电流的三种情况 例 2 现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图 6 所示连接. 下列说法中正确的是( ) 图 6 A.开关闭合后,线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转 B.线圈A插入线圈B中后,开关闭合和断开的瞬间,电流计指针均不会偏转 C.开关闭合后,滑动变阻器的滑片P匀速滑动,会使电流计指针静止在中央零刻度 D.开关闭合后,只有滑动变阻器的滑片P加速滑动,电流计指针才能偏转 答案 A 解析 开关闭合后,线圈A插入或拔出,都将造成线圈B处磁场的变化,因此线圈B处的磁 通量发生变
8、化,产生感应电流,故 A 正确;线圈A插入线圈B中后,开关闭合和断开的瞬间 均能引起线圈B中磁通量的变化而产生感应电流,故 B 错误;开关闭合后,只要移动滑片P, 线圈B中磁通量就变化,从而产生感应电流,故 C、D 错误. 变式 2 (2018阜宁中学调研)如图 7 所示,一个 U 形金属导轨水平放置,其上放有一个金 属导体棒ab, 有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面, 且与竖直方向的夹角为. 在下列各过程中,一定能在轨道回路中产生感应电流的是( ) 图 7 A.ab向右运动,同时使减小 B.使磁感应强度B减小,角同时也减小 C.ab向左运动,同时增大磁感应强度B D.ab向右运动
9、,同时增大磁感应强度B和角(04D.34,同理,如果磁铁内部穿过环面的磁感线方向向内,也可得出结论34, 故 C 正确,D 错误. 3.如图 15 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、方向向下的恒定电流,若 ( ) 图 15 A.金属环向上运动,则环中产生顺时针方向的感应电流 B.金属环向下运动,则环中产生顺时针方向的感应电流 C.金属环向左侧直导线靠近,则环中产生逆时针方向的感应电流 D.金属环向右侧直导线靠近,则环中产生逆时针方向的感应电流 答案 D 解析 两个直导线之间的磁场是对称的,金属
10、环在中间时,通过金属环的磁通量为零,金属 环上下运动的时候,穿过金属环的磁通量不变,不会有感应电流产生,故 A、B 错误 ; 金属环 向左侧直导线靠近,则穿过金属环的磁场垂直纸面向外并且增强,根据楞次定律可得,环上 的感应电流方向为顺时针,故 C 错误;金属环向右侧直导线靠近,则穿过金属环的磁场垂直 纸面向里并且增强,根据楞次定律可得,环上的感应电流方向为逆时针,故 D 正确. 4.如图 16,ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导线框,E是电源,当滑动变阻 器R的滑片P自左向右滑行时,线框ab将( ) 图 16 A.保持静止不动 B.沿顺时针方向转动 C.沿逆时针方向转动 D.发生转
11、动,但电源极性不明,无法确定转动方向 答案 B 1.下列说法中正确的是( ) A.当穿过某个面的磁通量等于零时,该区域的磁感应强度一定为零 B.磁感应强度的方向一定与通电导线所受安培力方向、直导线方向都垂直 C.感应电流遵从楞次定律所描述的方向,这是能量守恒定律的必然结果 D.洛伦兹力不改变运动电荷的速度 答案 C 解析 当磁场与平面平行时,磁通量为零,而磁感应强度不为零,故 A 错误;根据左手定则 可知, 安培力一定与磁感应强度及电流方向垂直, 但磁场方向不一定与直导线方向垂直, 故 B 错误;感应电流遵从楞次定律所描述的方向,这是能量守恒定律的必然结果,故 C 正确;洛 伦兹力对电荷不做功
12、,因此不改变运动电荷的速度大小,但可以改变速度的方向,故 D 错误. 2.(2018海安中学段考)下列图中能产生感应电流的是( ) 答案 B 解析 根据产生感应电流的条件:A 中,电路没闭合,无感应电流;B 中,电路闭合,且垂直 磁感线的平面的面积增大,即闭合电路的磁通量增大,有感应电流;C 中,穿过闭合圆环的 磁感线相互抵消,磁通量恒为零,无感应电流;D 中,闭合回路中的磁通量不发生变化,无 感应电流. 3.(2018如东县质量检测)物理课上,老师做了一个奇妙的“跳环实验”.如图 1 所示,她把 一个带铁芯的线圈L、开关 S 和电源用导线连接起来后,将一金属套环置于线圈L上,且使 铁芯穿过套
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