通用版2019版高考物理二轮复习第二部分第一板块第5讲“三定则两定律”破解电磁感应问题讲义含解析.pdf
《通用版2019版高考物理二轮复习第二部分第一板块第5讲“三定则两定律”破解电磁感应问题讲义含解析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《通用版2019版高考物理二轮复习第二部分第一板块第5讲“三定则两定律”破解电磁感应问题讲义含解析.pdf(20页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、“三定则、两定律”破解电磁感应问题“三定则、两定律”破解电磁感应问题 考法 学法 高考对本部分内容的要求较高,常在选择题中考查楞次定律和法拉第电磁感应定 律的应用、电磁感应中的图像问题、电磁感应中的能量问题,或者以导体棒运动 为背景,综合应用电路的相关知识、牛顿运动定律和能量守恒定律解决切割类问 题。考查的重点有以下几个方面:楞次定律的应用;法拉第电磁感应定律的 理解和应用;三个定则的应用。对该部分内容的复习应注意“抓住两个定律, 运用两种观点,分析一种电路” 。两个定律是指楞次定律和法拉第电磁感应定律; 两种观点是指动力学观点和能量观点;一种电路是指感应电路。 提能点一 “三定则、一定律”的
2、综合应用基础保分类考点 练练就能过关 知能全通 1 “三定则、一定律”的应用 安培定则判断运动电荷、电流产生的磁场方向 左手定则判断磁场对运动电荷、电流的作用力的方向 右手定则判断部分导体切割磁感线产生的感应电流的方向 楞次定律判断闭合电路磁通量发生变化产生的感应电流的方向 2判断感应电流方向的两种方法 (1)利用右手定则,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)利用楞次定律,即根据穿过闭合电路的磁通量的变化情况进行判断。 3楞次定律中“阻碍”的四种表现形式 (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
3、减扩” 。 (4)阻碍原电流的变化(自感现象)“增反减同” 。 题点全练 1 多选(2018全国卷)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 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,小磁针的 N 极朝垂直纸面向外的方向 转动
4、 解析:选 AD 根据安培定则,开关闭合时铁芯上产生水平向右的磁场。开关闭合后的 瞬间,根据楞次定律,直导线上将产生由南向北的电流,根据安培定则,直导线上方的磁场 垂直纸面向里,故小磁针的 N 极朝垂直纸面向里的方向转动,故 A 正确;同理 D 正确;开关 闭合并保持一段时间后,直导线上没有感应电流,故小磁针的 N 极指北,故 B、C 错误。 2 多选(2018全国卷)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 T 4 B在t 时改变方
5、向 T 2 C在t 时最大,且沿顺时针方向 T 2 D在tT时最大,且沿顺时针方向 解析 : 选 AC 在t 时,交流电图线斜率为 0,即磁场变化率为 0,由ES T 4 t B t 知,E0,A 正确;在t 和tT时,图线斜率大小最大,在t 和tT时感应电动势 T 2 T 2 最大。 在 到 之间, 电流由Q向P减弱, 导线在R处产生垂直纸面向里的磁场, 且磁场减弱, T 4 T 2 由楞次定律知,R产生的感应电流的磁场方向也垂直纸面向里,则R中感应电动势沿顺时针 方向,同理可判断在 到T时,R中感应电动势也为顺时针方向,在T到T时,R中感应电 T 2 3 4 3 4 动势为逆时针方向,C
6、正确,B、D 错误。 3.多选(2018湖北八校联考)已知地磁场类似于条形磁铁产生 的磁场, 地磁场 N 极位于地理南极附近。如图所示,在湖北某中学实 验室的水平桌面上,放置边长为L的正方形闭合导体线框abcd, 线框 的ad边沿南北方向,ab边沿东西方向,下列说法正确的是( ) A若使线框向东平移,则a点电势比d点电势低 B若使线框向北平移,则a点电势等于b点电势 C若以ad边为轴,将线框向上翻转 90,则翻转过程线框中电流方向始终为adcba 方向 D若以ab边为轴,将线框向上翻转 90,则翻转过程线框中电流方向始终为adcba 方向 解析:选 AC 地球北半球的磁场方向由南向北斜向下分布
7、,可分解为水平向北和竖直 向下两个分量。若线框向东平移,根据右手定则可知a点电势低于d点电势,A 项正确;若 线框向北平移,根据右手定则可知a点电势高于b点电势,B 项错误;若以ad边为轴,将 线框向上翻转 90过程中,穿过线框的磁通量逐渐减小,根据楞次定律及安培定则可知, 线框中的电流方向始终为adcba方向,C 项正确;若以ab边为轴,将线框向上翻转 90过 程中,穿过线框的磁通量先增大后减小,根据楞次定律及安培定则可知,线框中的电流方向 为先沿abcda方向再沿adcba方向,故 D 项错误。 4多选如图甲所示,螺线管内有一平行于轴线的磁场,规定图中箭头所示方向为磁 感应强度B的正方向,
8、 螺线管与 U 形导线框cdef相连, 导线框cdef内有一半径很小的金属 圆环L,圆环面积为S,圆环与导线框cdef在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度随时间 按图乙所示规律变化时,下列说法中正确的是( ) A在t1时刻,金属圆环L内的磁通量最大,最大值mB0S B在t2时刻,金属圆环L内的磁通量最大 C在t1t2时间内,金属圆环L有扩张的趋势 D在t1t2时间内,金属圆环L内有顺时针方向的感应电流 解析 : 选 BD 当螺线管内的磁感应强度随时间按题图乙所示规律变化时, 在导线框cdef 内产生感应电动势和感应电流, 在t1时刻, 螺线管内磁通量的变化率为零, 感应电动势为零, 感应电流为
9、零,金属圆环L内的磁通量为零,选项 A 错误;在t2时刻,螺线管内磁通量的 变化率最大,感应电动势最大,感应电流最大,金属圆环L内的磁通量最大,选项 B 正确; 在t1t2时间内,螺线管内磁通量减小,由楞次定律及安培定则知,导线框cdef内产生逆 时针方向感应电流,螺线管内磁通量的变化率逐渐增大,则感应电动势逐渐增大,感应电流 逐渐增大,金属圆环L内磁通量增大,根据楞次定律及安培定则知,金属圆环L内有顺时针 方向的感应电流,金属圆环L有收缩的趋势,选项 C 错误,D 正确。 提能点二 法拉第电磁感应定律的应用基础保分类考点 练练就能过关 知能全通 1三个公式的适用范围 (1)En,适用于普遍情
10、况。 t (2)EBlv,适用于导体切割磁感线的情况。 (3)EBl2,适用于导体绕一端点转动切割磁感线的情况。 1 2 2几点注意 (1)公式EBlv中的l为导体切割磁感线的有效长度。 如图所示, 导体的有效长度均为ab 间的距离。 (2)用公式EnS求感应电动势时,S为线圈在磁场范围内的有效面积。 B t (3)通过回路截面的电荷量q仅与n、和回路电阻R有关,与时间长短无关。推导 如下:q tt。I n tR n R 题点全练 1.(2018全国卷)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
11、,M端位于PQS上,OM 与轨道接触良好。 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 B B ( ) A B 5 4 3 2 C D2 7 4 解析:选 B 在过程中,根据法拉第电磁感应定律,有E1, 1 t1 B(1 2r 21 4r 2) t1 根据闭合电路欧姆定律,有I1,且q1I1t1;在过程中,有E2 E1 R 2 t2 ,I2,q2I2t2, 又q1q2, 即, BB1 2r 2 t2 E2
12、R B(1 2r 21 4r 2) R BB1 2r 2 R 解得 ,B 正确。 B B 3 2 2.如图所示, 在竖直平面内有一金属环, 环半径为 0.5 m, 金属环总 电阻为 2 , 在整个竖直平面内存在垂直纸面向里的匀强磁场(未画出), 磁感应强度为B1 T, 在环的最高点上方A点用铰链连接一长度为 1.5 m,电阻为3 的导体棒AB,当导体棒AB摆到竖直位置时, 导体棒B端的速 度为 3 m/s。已知导体棒下摆过程中紧贴环面且与金属环有良好接触,则导体棒摆到竖直位 置时AB两端的电压大小为( ) A0.4 V B0.65 V C2.25 V D4.5 V 解析:选 B 当导体棒摆到竖
13、直位置时,由vr可得,C点的速度为:vCvB 1 3 1 3 3 m/s1 m/s,AC间电压为 :UACEACBLAC10.5 V0.25 V,CB段产生的感应电 vC 2 1 2 动势为:ECBBLCB11 V2 V,环两侧并联,电阻为:R vCvB 2 13 2 1 2 0.5 ,导体棒CB段的电阻为:r2 ,则CB间电压为:UCBECB2 V R rR 0.5 0.52 0.4 V,故AB两端的电压大小为:UABUACUCB0.25 V0.4 V0.65 V,故 B 对。 3多选(2019 届高三鹰潭模拟)如图甲所示,一个匝数为n的圆形线圈(图中只画 了 2 匝),面积为S,线圈总电阻
14、为R,在线圈外接一个阻值为R的电阻和一个理想电压表, 将线圈放入垂直线圈平面向里的匀强磁场中, 磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示, 下 列说法正确的是( ) A0t1时间内P端电势高于Q端电势 B0t1时间内电压表的读数为nB 1B0S t1 Ct1t2时间内R上的电流为 nB1S 2t2t1R Dt1t2时间内P端电势高于Q端电势 解析:选 AC 0t1时间内,磁通量向里增大,根据楞次定律可知,线圈中感应电流沿 逆时针方向,线圈相当于电源,P端电势高于Q端电势,故 A 正确;0t1时间内线圈产生 的感应电动势EnnSnS, 电压表的示数等于电阻R两端的电压UIR t B t B1B0 t
15、1 E 2R R,故 B 错误;t1t2时间内线圈产生的感应电动势EnS,根据 nB1B0S 2t1 B1 t2t1 闭合电路的欧姆定律得I,故 C 正确;t1t2时间内,磁通量向里减 E 2R nB1S 2t2t1R 小,根据楞次定律可知,线圈中感应电流沿顺时针方向,线圈相当于电源,P端电势低于Q 端电势,故 D 错误。 4图甲为手机及无线充电板。图乙为充电原理示意图。充电板接交流电源,对充电板 供电,充电板内的送电线圈可产生交变磁场,从而使手机内的受电线圈产生交变电流,再经 整流电路转变成直流电后对手机电池充电。为方便研究,现将问题做如下简化 : 设送电线圈 的匝数为n1,受电线圈的匝数为
16、n2,面积为S,若在t1到t2时间内,磁场(垂直于线圈平面 向上、可视为匀强磁场)的磁感应强度由B1均匀增加到B2。下列说法正确的是( ) A受电线圈中感应电流方向由d到c Bc点的电势高于d点的电势 Cc、d之间的电势差为n 1B2B1S t2t1 Dc、d之间的电势差为n 2B2B1S t2t1 解析:选 D 根据楞次定律可知,受电线圈内部产生的感应电流方向俯视为顺时针,受 电线圈中感应电流方向由c到d,所以c点的电势低于d点的电势,故 A、B 错误;根据法 拉第电磁感应定律可得c、d之间的电势差为UcdE,故 C 错误,D t n2B2B1S t2t1 正确。 提能点三 电磁感应中的电路
17、问题重难增分类考点 讲练结合过关 研一题 多选(2018江苏高考)如图所示,竖直放置的“”形光滑 导轨宽为L, 矩形匀强磁场、的高和间距均为d, 磁感应强度为B。 质量为m的水平金属杆由静止释放,进入磁场和时的速度相等。 金属杆在导轨间的电阻为R, 与导轨接触良好, 其余电阻不计, 重力加 速度为g。金属杆 ( ) A刚进入磁场时加速度方向竖直向下 B穿过磁场的时间大于在两磁场之间的运动时间 C穿过两磁场产生的总热量为 4mgd D释放时距磁场上边界的高度h可能小于m 2gR2 2B4L4 解析 金属杆在磁场之外的区域做加速运动, 所以进入磁场、 的速度大于穿出磁 场的速度,则金属杆刚进入磁场
18、时做减速运动,加速度方向竖直向上,故 A 错误 ; 金属 杆在磁场中(先)做加速度减小的减速运动, 在两磁场之间做加速度为g的匀加速直线运动, 两个过程位移相等,vt图像可能如图所示,故 B 正确 ; 由于金属杆进入两磁场时速度相等, 由动能定理得,W安 1mg2d0,可知金属杆穿过磁场克服安培力做功为 2mgd,即产生 的热量为 2mgd,故穿过两磁场产生的总热量为 4mgd,故 C 正确;设金属杆刚进入磁场时 速度为v,则由机械能守恒定律知mghmv2,由牛顿第二定律得mgma,解得h 1 2 B2L2v R ,故 D 错误。 m2ag2R2 2B4L4g m2gR2 2B4L4 答案 B
19、C 悟一法 解答电磁感应中电路问题的三步骤 通一类 1 多选如图所示, 水平放置的粗糙U形框架上连接一个阻值为R0的电阻,处于垂直框架 平面向里、 磁感应强度大小为B的匀强磁场中。 一个半径为L、 质量为m的半圆形硬导体AC置 于框架上, 在水平向右的恒定拉力F作用下, 由静止开始运动距离d后速度达到v,A、C端始终 与框架良好接触, 半圆形硬导体AC的电阻为r, 框架电阻不计。 下列说法正确的是( ) AA点的电势高于C点的电势 B此时AC两端电压为UACBLvR 0 R0r C此过程中电路产生的电热为QFdmv2 1 2 D此过程中通过电阻R0的电荷量为q 2BLd R0r 解析:选 AD
20、 根据右手定则可知,A点相当于电源的正极,电势高,A 正确;AC产生的 感应电动势为E2BLv,AC两端的电压为UAC,B 错误;由功能关系得Fd ER0 R0r 2BLvR0 R0r mv2QQf, C 错误 ; 此过程中平均感应电流为 , 通过电阻R0的电荷量为q 1 2 I 2BLd R0rt t,D 正确。I 2BLd R0r 2.多选(2018安徽六校联考)如图所示, 光滑水平面上存在有界 匀强磁场, 磁感应强度为B,质量为m、边长为a的正方形线框ABCD斜 向右上方穿进磁场, 当AC刚进入磁场时, 线框的速度为v,方向与磁场 边界夹角为 45,若线框的总电阻为R,则( ) A线框穿
21、进磁场过程中,线框中电流的方向为DCBA BAC刚进入磁场时线框中感应电流为 2Bav R CAC刚进入磁场时线框所受安培力为 2B2a2v R D此时CD两端电压为Bav 3 4 解析:选 CD 线框进入磁场的过程中穿过线框的磁通量增大,由楞次定律可知,感应 电流的磁场方向向外, 由安培定则可知感应电流的方向为ABCD, 故 A 错误 ;AC刚进入磁场时, CD切割磁感线,AD不切割磁感线, 所以产生的感应电动势EBav, 则线框中感应电流I E R ,故 B 错误;AC刚进入磁场时,CD受到的安培力与v的方向相反,AD受到的安培力的 Bav R 方向垂直于AD向下,它们的大小都是FBIa,
22、由几何关系可知,AD与CD受到的安培力的 方向相互垂直,AC刚进入磁场时线框所受安培力为AD与CD受到的安培力的矢量合,F合F2 ,故 C 正确;AC刚进入磁场时,CD两端电压UIBav,故 D 正确。 2B2a2v R 3R 4 3 4 3.如图所示,平行极板与单匝圆形线圈相连,极板距离为d, 圆半径为r,线圈的电阻 为R1, 外接电阻为R2,其他部分的电阻忽略不 计。线圈中有垂直纸面 向里的磁场,磁感应 强度均匀增加,有一个带 电粒子静止在极板之间,带电粒子质量为m、电荷量为q。则下列说 法正确的是 ( ) A粒子带正电 B磁感应强度的变化率为 B t R1R2mgd r2qR2 C保持开
23、关闭合,向上移动下极板时,粒子将向下运动 D断开开关,粒子将向下运动 解析:选 B 穿过线圈的磁通量垂直纸面向里增加,由楞次定律可知,线圈中感应电流 的磁场方向向外,平行板电容器的上极板电势高,下极板电势低,板间存在向下的电场,粒 子受到重力和电场力而静止, 因此粒子受到的电场力方向向上, 电场力方向与场强方向相反, 粒子带负电,故 A 错误 ; 对粒子,由平衡条件得 :mgq,而感应电动势 :E, U2 d R2R1U2 R2 解得:E,由法拉第电磁感应定律得:EnnS,解得: R1R2mgd qR2 t B t B t ,故 B 正确;保持开关闭合,则极板间的电压不变,当向上移动下极板时,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 通用版 2019 高考 物理 二轮 复习 第二 部分 第一 板块 定则 定律 破解 电磁感应 问题 讲义 解析
链接地址:https://www.31doc.com/p-4814647.html