2019年高考物理二轮复习专题11电磁感应讲含解析2.pdf
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1、电磁感应电磁感应 考点大纲 要求考纲解读 1. 电磁感应现象 2.磁通量 3. 法拉第电磁感应定律 4.楞次定律 5.自感、涡流 1.高考对本专题内容考查较多的是感应电 流的产生条件、方向 2.电磁感应现象与磁场、 电路、 力学、 能量、 动量以及热学等知识联系的综合题以及感 应电流(或感应电动势)的图象问题在近几 年高考中频繁出现 3.该部分知识与其他学科知识相互渗透也 是命题的趋势,同时将该部分知识同生产、 生活实际、 高科技等相结合, 注重考查学生 分析、解决实际问题的能力 4.试题题型全面,选择题、解答题都可能 出现,且解答题难度较大,涉及知识点多, 考查综合能力,从而增加试题的区分度
2、. 纵观近几年高考试题,预测 2019 年物理高考试题还会考: 1.高考命题频率较高的是感应电流的产生条件、方向的判定和法拉第电磁感应定律的应用,与电路、力学、 能量及动量等知识相联系的综合及图象问题(如t图象、Bt图象和it图象)等时有出现,要高度重 视,法拉第电磁感应定律、楞次定律一直是高考命题的热点。 2.本专题因难度大、涉及知识点多、综合能力强,主要的题型还是杆+导轨模型问题,线圈穿过有界磁场问 题,综合试题还会涉及力和运动、能量守恒等知识,还可能以科学技术的具体问题为背景,考查运用知识 解决实际问题的能力。 考向 01 法拉第电磁感应定律和楞次定律考向 01 法拉第电磁感应定律和楞次
3、定律 1.讲高考1.讲高考 (1)考纲要求 知道电磁感应现象产生的条件;理解磁通量及磁通量变化的含义,并能计算;掌握楞次定律和右手定则的应 用,并能判断感应电流的方向及相关导体的运动方向;能应用法拉第电磁感应定律、公式 EBlv 计算感应 电动势.2.理解自感、涡流的产生,并能分析实际应用。 考点定位】法拉第电磁感应定律、楞次定律的应用 考点定位】考查了楞次定律的应用、导体切割磁感线运动 【方法技巧】在分析导体切割磁感线运动、计算电动势时,一定要注意导体切割磁感线的有效长度,在计 算交变电流的有效值时,一定要注意三个相同:相同电阻,相同时间,相同热量。 2讲基础2讲基础 (1)电磁感应现象 产
4、生感应电流的条件:穿过闭合回路的磁通量发生变化 能量转化:发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化为电能 (2) 楞次定律 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 适用情况:所有的电磁感应现象 右手定则:适用情况:导体棒切割磁感线产生感应电流 (3)法拉第电磁感应定律 法拉第电磁感应定律的公式. t nE 导体切割磁感线的情形:则EBlvsin_.(运动速度v和磁感线方向夹角为);EBlv.(运动速度v 和磁感线方向垂直);导体棒以端点为轴,在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动产生感应电动势EBl Bl2(平均速度等于中点位置线速度l)v 1 2 1 2 3讲典例3讲典例
5、案例 1案例 1如图所示,粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈。当一竖直放置的通有恒定电流的螺线管 沿线圈中线AB正上方水平快速通过时,若线圈始终不动,则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向的运动 趋势,下列说法中正确的是( ) AFN先小于mg后大于mg,运动趋势向左 BFN先大于mg后小于mg,运动趋势先向右后向左 CFN先小于mg后大于mg,运动趋势先向左后向右 DFN先大于mg后小于mg,运动趋势向右 【 答案】 D 【解析】 【分析】 由磁铁的运动可知线圈中磁通量的变化,由楞次定律可判断线圈的支持力及运动趋势; 【详解】 【点睛】 线圈的运动是因发生了电磁感应而产生了感应电流,从
6、而受到了安培力的作用而产生的,不过由楞次定律 的描述可以直接判出,并且能更快捷。 灵活选择法拉第电磁感应定律的不同表达形式列方程求解 几点注意 (a)公式是求解回路某段时间内平均电动势的最佳选择 t nE (b)用公式求感应电动势时,S为线圈在磁场范围内的有效面积S t B nE (c)通过回路截面的电荷量 q 仅与 n、和回路总电阻 R 总有关,与时间长短无关 推导如下: (1)导体切割磁感线运动 适用范围:该公式只适用于导体切割磁感线运动的情况 对“”的理解:公式中的“”为B与v方向间的夹角,当90(即Bv)时,EBlv. 对l的理解:EBlvsin 中的l为有效切割长度,即导体在与v垂直
7、的方向上的投影长度 EBlvsin 中的v若为瞬时速度,则E为瞬时电动势;当v为平均速度,E为平均电动势 线框绕垂直于匀强磁场方向的一条轴以角速度转动,如果从中性面开始计时,EnBSsin t,n为 匝数,S为线框面积 5讲易错5讲易错 【题目】(多选)【题目】(多选)如图所示,虚线 EF 左侧区域 I 内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为 B,右 侧区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为 2B,边长为 L、粗细均匀的正方形金属线框 在区域 I,线框平面与磁场垂直,cd 边与虚线 EF 平行,线框的电阻为 R,现使线框由图示位置以速度 v 向 右匀速运动,则在线框通过 EF
8、 过程中,下列说法中正确的是 A通过导线横截面的电量为 B线框ab边的电流大小为 C线框受到的安培力的大小为 D线框中产生的焦耳热为 【答案】 ACD 【正解】 【错因】 本题主要是考查了法拉第电磁感应定律和安培力的计算;对于导体切割磁感应线产生的感应电动势情况有 两种:一是导体平动切割产生的感应电动势,可以根据E=BLv来计算;二是导体棒转动切割磁感应线产生 的感应电动势,可以根据来计算注意磁通量变化量的计算方法 考向 02 电磁感应现象中的电路和图象问题考向 02 电磁感应现象中的电路和图象问题 1.讲高考1.讲高考 (1)考纲要求 能认识电磁感应现象中的电路结构,并能计算电动势、电压、电
9、流、电功等;能由给定的电磁感应过程判 断或画出正确的图象或由给定的有关图象分析电磁感应过程,求解相应的物理量 故选 D 点睛:根据线圈的运动利用楞次定律找到电流的方向,并计算电流的大小从而找到符合题意的图像。 案例 2案例 2【2017新课标卷】(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
10、是: ( ) A磁感应强度的大小为 0.5 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 【 考点定位】楞次定律、安培定则 【方法技巧】线圈内通有非均匀变化的磁场,导线框内产生变化的电流,该电流激发出变化的磁场,才可 以使圆环产生感应电流;线圈内通有均匀变化的磁场,导线框内产生稳定的电流,该电流激发出的是稳定 的磁场,不会使圆环产生感应电流。 案例 2案例 2 如图甲所示, 在一正方形区域内有垂直纸面向里的均匀磁场, 在该正方形外接圆处放置一个半径为 r、 电
11、阻为 R 的 n 匝圆形线圈, 线圈的两端接一电容为 C 的平行板电容器(未画出)。 已知电容器充放电时间极短, 正方形区域内磁场的磁感应强度大小随时间按照图乙所示规律变化,则下列说法正确的是 A线圈内磁场的磁感应强度大小的表达式为,在 t=T 时刻磁通量为 4nB0r2 B在 t=T 时刻电容器两极板的电势差为 Ct=T 时刻电容器极板上所带电荷量为 D在 0T 时间内线圈中产生的焦耳热为 【答案】 C 【解析】 A、根据题中的图象,则 t 时刻,正方形区域内的磁感应强度的表达式为,当时, 线圈内的磁通量为:,A 错误; B、正方形线圈内磁通量的变化率,因此线圈在时刻产生的感应电动势为: ,
12、即电容器两极板的电势差,B 错误; 【趁热打铁】【趁热打铁】 如图所示, 一个有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(t=0),规定逆时针 方向为电流的正方向,则下图中能正确反映线框中电流与时间关系的是( ) A B C D 【答案】 A 【解析】 试题分析:先由楞次定律依据磁通量的变化可以判定感应电流的方向,再由感应电动势公式和欧姆 定律,分段分析感应电流的大小,即可选择图象 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
13、方向为逆时针,电流 i 应为正方向,故 BC 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 E=BLv,可知感应电动势先均匀增大后均匀减小;线框完全进入磁场的过程,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 i 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 ,可知感应电动势先均匀增大后均匀减小,故 A 正确,D 错误 4讲方法4讲方法 (1)电磁感应中的电路问题 电源的正负极、感应电流的方向、电势的高低、电容器极板带电问题,可用右手定则或楞次定律判定
14、电源的电动势的大小可由EBlv或求解 t nE 对电磁感应电路的理解 (a)在电磁感应电路中,相当于电源的部分把其他形式的能通过电流做功转化为电能 (b)“电源”两端的电压为路端电压,而不是感应电动势 解决电磁感应中的电路问题三步曲 (a)确定电源 切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势, 该导体或回路就相当于电源, 利用 E或EBlvsin求感应电动势的大小,利用右手定则或楞次定律判断电流方向 t nE (b)分析电路结构(内、外电路及外电路的串、并联关系),画出等效电路图 (c)利用电路规律求解主要应用欧姆定律及串、并联电路的基本性质等列方程求解 (2)电磁感应中的图象问题
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- 2019 年高 物理 二轮 复习 专题 11 电磁感应 解析
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