《》(浙江专用)高考物理二轮复习-专题四-第9讲-电要点.ppt
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1、第9讲电磁感应和直流电路1.(多选)(2014浙江理综,20)如图1甲所示,两根光滑平行导轨水平放置,间距为L,其间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B。垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒。从t0时刻起,棒上有如图乙所示的持续交变电流I,周期为T,最大值为Im,图甲中I所示方向为电流正方向。则金属棒()图图1A.一直向右移动一直向右移动B.速度随时间周期性变化速度随时间周期性变化C.受到的安培力随时间周期性变化受到的安培力随时间周期性变化D.受到的安培力在一个周期内做正功受到的安培力在一个周期内做正功答案答案ABC2.(2014新课标全国卷新课标全国卷,18)如图如图2甲所示,线圈甲所示,线
2、圈ab、cd绕在同一绕在同一软铁芯上,在软铁芯上,在ab线圈中通以变化的电流,用示波器测得线圈线圈中通以变化的电流,用示波器测得线圈cd间电压如图乙所示。已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成间电压如图乙所示。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,可能中电流随时间变化关系的图中,可能正确的是正确的是 ()图图2解析解析由图乙可知由图乙可知c、d间的电压大小是不变化的,根据法间的电压大小是不变化的,根据法拉第电磁感应定律可判断出线圈拉第电磁感应定律可判断出线圈cd中磁通量的变化率是不中磁通量的变化率是不变的,又因已知线圈内部的磁
3、场与流经线圈的电流成正比,变的,又因已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比,所以线圈所以线圈ab中的电流是均匀变化的,选项中的电流是均匀变化的,选项C正确,正确,A、B、D均错误。均错误。答案答案C3.(2015新课标全国卷新课标全国卷,15)如图如图3,直角三角形金,直角三角形金属框属框abc放置的匀强磁场中,磁感应强度大小为放置的匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向平行于方向平行于ab边向上。当金属框绕边向上。当金属框绕ab边以角速度边以角速度逆时针转动时,逆时针转动时,a、b、c三点的电势分别为三点的电势分别为Ua、Ub、Uc。已知。已知bc边的长度为边的长度为l。下列判断正确的是。下
4、列判断正确的是()图图3答案答案C4.(多选多选)(2015新课标全国卷新课标全国卷,19)1824年,法国科学家阿拉果完年,法国科学家阿拉果完成了著名的成了著名的“圆盘实验圆盘实验”。实验中将一铜圆盘水平放置,在其。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转的磁针,如图中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针,如图4所所示。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。下列说法正确的是正确的是()图图4
5、A.圆盘上产生了感应电动势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生的磁场导致磁针转动解析解析圆盘运动过程中,半径方向的金属条在切割磁感线,圆盘运动过程中,半径方向的金属条在切割磁感线,在圆心和边缘之间产生了感应电动势,选项在圆心和边缘之间产生了感应电动势,选项A正确;圆盘在径正确;圆盘在径向的辐
6、条切割磁感线过程中,内部距离圆心远近不同的点电向的辐条切割磁感线过程中,内部距离圆心远近不同的点电势不等而形成涡流,产生的磁场又导致磁针转动,选项势不等而形成涡流,产生的磁场又导致磁针转动,选项B正确;正确;圆盘转动过程中,圆盘位置、圆盘面积和磁场都没有发生变圆盘转动过程中,圆盘位置、圆盘面积和磁场都没有发生变化,所以没有磁通量的变化,选项化,所以没有磁通量的变化,选项C错误;圆盘中的自由电子错误;圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成的电流的磁场方向沿圆盘轴线方向,会随圆盘一起运动形成的电流的磁场方向沿圆盘轴线方向,会使磁针向轴线方向偏转,选项使磁针向轴线方向偏转,选项D错误。错误。答案答案AB
7、图图5(1)测测U时,与时,与a点相接的是电压表的点相接的是电压表的“正极正极”还是还是“负极负极”?(2)求此时铝块的速度大小;求此时铝块的速度大小;(3)求此下落过程中铝块机械能的损失。求此下落过程中铝块机械能的损失。答案答案(1)正极正极(2)2 m/s(3)0.5 J6.(2015浙江理综浙江理综,24)小明同学设计了一个小明同学设计了一个“电磁天平电磁天平”,如图,如图6所示,等臂天平的左臂为挂盘,右臂挂有矩形线圈,两臂平所示,等臂天平的左臂为挂盘,右臂挂有矩形线圈,两臂平衡。线圈的水平边长衡。线圈的水平边长L0.1 m,竖直边长,竖直边长H0.3 m,匝数为,匝数为N1。线圈的下边
8、处于匀强磁场内,磁感应强度。线圈的下边处于匀强磁场内,磁感应强度B01.0 T,方,方向垂直线圈平面向里。线圈中通有可在向垂直线圈平面向里。线圈中通有可在02.0 A范围内调节的范围内调节的电流电流I。挂盘放上待测物体后,调节线圈中电流使天平平衡,。挂盘放上待测物体后,调节线圈中电流使天平平衡,测出电流即可测得物体的质量。测出电流即可测得物体的质量。(重力加速度取重力加速度取g10 m/s2) 图图6图图7答案答案(1)25匝匝(2)0.1 T/s主要题型:主要题型:选择题,计算题选择题,计算题知识热点知识热点(1)应用串、并联电路规律以及欧姆定律对电路进行动态分析应用串、并联电路规律以及欧姆
9、定律对电路进行动态分析及对电功率的分析与计算。及对电功率的分析与计算。(2)楞次定律的理解及应用楞次定律的理解及应用(3)法拉第电磁感应定律的应用法拉第电磁感应定律的应用(4)法拉第电磁感应定律和楞次定律的综合应用,如电路问题、法拉第电磁感应定律和楞次定律的综合应用,如电路问题、图象问题、动力学问题、能量问题等。图象问题、动力学问题、能量问题等。思想方法思想方法(1)程序法程序法(2)图象法图象法(3)等效法等效法(4)守恒法守恒法(5)模型法模型法考向一楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用考向一楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用核心知识核心知识1.“三定则、二定律三定则、二定律”的应用的应用(
10、1)安培定则:判断运动电荷、电流产生的磁场方向。安培定则:判断运动电荷、电流产生的磁场方向。(2)左手定则:判断磁场对运动电荷、电流的作用力的方向。左手定则:判断磁场对运动电荷、电流的作用力的方向。(3)右手定则:判断部分导体切割磁感线产生感应电流的方向。右手定则:判断部分导体切割磁感线产生感应电流的方向。(4)楞次定律:判断闭合电路磁通量发生变化产生感应电流的楞次定律:判断闭合电路磁通量发生变化产生感应电流的方向。方向。(5)法拉第电磁感应定律:计算电路中产生的感应电动势。法拉第电磁感应定律:计算电路中产生的感应电动势。规律方法规律方法1.感应电流方向的判断方法感应电流方向的判断方法一是利用
11、右手定则,即根据导体在磁场中做切割磁感线运动一是利用右手定则,即根据导体在磁场中做切割磁感线运动的情况进行判断;的情况进行判断;二是利用楞次定律,即根据穿过回路的磁通量的变化情况进二是利用楞次定律,即根据穿过回路的磁通量的变化情况进行判断。行判断。2.楞次定律中楞次定律中“阻碍阻碍”的主要表现形式的主要表现形式(1)阻碍原磁通量的变化阻碍原磁通量的变化“增反减同增反减同”;(2)阻碍相对运动阻碍相对运动“来拒去留来拒去留”;(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势使线圈面积有扩大或缩小的趋势“增缩减扩增缩减扩”;(4)阻碍原电流的变化阻碍原电流的变化(自感现象自感现象)“增反减同增反减同”。1.在大
12、连某中学实验室的水平桌面上,放置一矩形闭合导体线圈,在大连某中学实验室的水平桌面上,放置一矩形闭合导体线圈,如图如图8所示,线圈的所示,线圈的ab边沿南北方向,边沿南北方向,ad边沿东西方向。仅考边沿东西方向。仅考虑地磁场的影响,下列说法中正确的是虑地磁场的影响,下列说法中正确的是()图图8A.若使线圈向东平动,则若使线圈向东平动,则a点的电势比点的电势比b点的电势高点的电势高B.若使线圈向东平动,则若使线圈向东平动,则a点的电势比点的电势比b点的电势低点的电势低C.若以若以bc为轴将线圈向上翻转为轴将线圈向上翻转90,则线圈中感应电流方向为,则线圈中感应电流方向为abcdaD.若以若以bc为
13、轴将线圈向上翻转为轴将线圈向上翻转90,则线圈中感应电流方向为,则线圈中感应电流方向为adcba解析解析若使线圈向东平动,由于地磁场的磁感线是从地理南极指向若使线圈向东平动,由于地磁场的磁感线是从地理南极指向地理北极,则穿过线圈的磁通量不变,因此线圈中没有感应电流,地理北极,则穿过线圈的磁通量不变,因此线圈中没有感应电流,故选项故选项A、B错误;若以错误;若以bc为轴将线圈向上翻转为轴将线圈向上翻转90,则穿过线圈的,则穿过线圈的磁通量增加,且地磁场方向由南指北,根据楞次定律可知,线圈中磁通量增加,且地磁场方向由南指北,根据楞次定律可知,线圈中感应电流方向为感应电流方向为abcda,选项,选项
14、C正确,正确,D错误。错误。答案答案C图图9答案答案B3.(多选多选)(2015山东理综,山东理综,17)如图如图10,一均匀金属圆盘绕通过其圆,一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动。现施加一垂直穿过圆盘心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动。现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场,圆盘开始减速。在圆盘减速过程中,以下说的有界匀强磁场,圆盘开始减速。在圆盘减速过程中,以下说法正确的是法正确的是()图图10A.处于磁场中的圆盘部分,靠近圆心处电势高处于磁场中的圆盘部分,靠近圆心处电势高B.所加磁场越强越易使圆盘停止转动所加磁场越强越易使圆盘停止转动C.若所加磁场反向,圆盘将加速转动若所
15、加磁场反向,圆盘将加速转动D.若所加磁场穿过整个圆盘,圆盘将匀速转动若所加磁场穿过整个圆盘,圆盘将匀速转动解析解析由右手定则可知,处于磁场中的圆盘部分,靠近圆心处由右手定则可知,处于磁场中的圆盘部分,靠近圆心处电势高,选项电势高,选项A正确;根据正确;根据EBLv可知所加磁场越强,则感应可知所加磁场越强,则感应电动势越大,感应电流越大,产生的阻碍圆盘转动的安培力越电动势越大,感应电流越大,产生的阻碍圆盘转动的安培力越大,则圆盘越容易停止转动,选项大,则圆盘越容易停止转动,选项B正确;若加反向磁场,安正确;若加反向磁场,安培力仍阻碍圆盘的转动,故圆盘仍减速转动,选项培力仍阻碍圆盘的转动,故圆盘仍
16、减速转动,选项C错误;若错误;若所加磁场穿过整个圆盘,穿过圆盘的磁通量没有变化,则圆盘所加磁场穿过整个圆盘,穿过圆盘的磁通量没有变化,则圆盘中无感应电流,不产生安培力,圆盘匀速转动,选项中无感应电流,不产生安培力,圆盘匀速转动,选项D正确。正确。答案答案ABD图图11答案答案D5.(多选多选)如图如图12甲所示,在竖直方向分布均匀的磁场中水平放置甲所示,在竖直方向分布均匀的磁场中水平放置一个金属圆环,圆环所围面积为一个金属圆环,圆环所围面积为0.1 m2,圆环电阻为,圆环电阻为0.2 。在。在第第1 s内感应电流内感应电流I沿顺时针方向。磁场的磁感应强度沿顺时针方向。磁场的磁感应强度B随时间随
17、时间t的变化规律如图乙所示的变化规律如图乙所示(其中其中45 s内图线为直线内图线为直线)。则。则()图图12A.在在05 s内,感应电流先减小后增大内,感应电流先减小后增大B.感应电流的方向,在感应电流的方向,在02 s内为顺时针,在内为顺时针,在25 s内为逆时针内为逆时针C.感应电流的方向,在感应电流的方向,在04 s内为顺时针,在内为顺时针,在45 s内为逆时针内为逆时针D.在在05 s内,线圈的发热功率最大为内,线圈的发热功率最大为5.0104 W答案答案BD6.(2015江苏单科江苏单科,13)做磁共振做磁共振(MRI)检查时,对人体施加的磁场检查时,对人体施加的磁场发生变化时会在
18、肌肉组织中产生感应电流。某同学为了估算该发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流。某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响,将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织感应电流对肌肉组织的影响,将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织等效成单匝线圈,线圈的半径等效成单匝线圈,线圈的半径r5.0 cm,线圈导线的截面积,线圈导线的截面积A0.80 cm2,电阻率,电阻率1.5 m。如图。如图13所示,匀强磁场方向与所示,匀强磁场方向与线圈平面垂直,若磁感应强度线圈平面垂直,若磁感应强度B在在0.3 s内从内从1.5 T均匀地减为零,均匀地减为零,求:求:(计算结果保留一位有效数字计算结果保留一位有效数字)图图13(1)该圈肌肉
19、组织的电阻该圈肌肉组织的电阻R;(2)该圈肌肉组织中的感应电动势该圈肌肉组织中的感应电动势E;(3)0.3 s内该圈肌肉组织中产生的热量内该圈肌肉组织中产生的热量Q。答案答案(1)6103 (2)4102 V(3)8108 J考向二电磁感应中的电路和动力学问题核心知识核心知识规律方法规律方法1.如图14甲所示,一个圆形线圈的匝数n100,线圈面积S200 cm2,线圈的电阻r1 ,线圈外接一个阻值R4 的电阻,把线圈放入一方向垂直于纸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。下列说法中正确的是()图图14A.线圈中的感应电流方向为顺时针方向线圈中的感应电流方向为顺时针方向B.电
20、阻电阻R两端的电压随时间均匀增大两端的电压随时间均匀增大C.线圈电阻线圈电阻r消耗的功率为消耗的功率为4104 WD.前前4 s内通过内通过R的电荷量为的电荷量为4104 C答案答案C2.(多选多选)如图如图15甲所示,水平面上两根足够长的金属导轨平行固定甲所示,水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置,间距为放置,间距为L,一端通过导线与阻值为,一端通过导线与阻值为R的电阻连接。导轨上的电阻连接。导轨上放一质量为放一质量为m的金属杆,金属杆、导轨的电阻均忽略不计,匀的金属杆,金属杆、导轨的电阻均忽略不计,匀强磁场垂直导轨平面向下。用与导轨平行的恒定拉力强磁场垂直导轨平面向下。用与导轨平行的恒
21、定拉力F作用在作用在金属杆上,杆最终将做匀速运动。当改变拉力的大小时,金属金属杆上,杆最终将做匀速运动。当改变拉力的大小时,金属杆做匀速运动时的速度杆做匀速运动时的速度v也会变化,也会变化,v和和F的关系如图乙所示。的关系如图乙所示。下列说法正确的是下列说法正确的是()图图15答案答案BD3.(2015广东汕头模拟广东汕头模拟)如图如图16所示,质量为所示,质量为M的导体棒的导体棒ab的电阻为的电阻为r,水平放在相距为,水平放在相距为l的竖直光滑金属导轨上。导轨平面处于磁感的竖直光滑金属导轨上。导轨平面处于磁感应强度大小为应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向外的匀强磁场中。左侧、方向垂直于导轨
22、平面向外的匀强磁场中。左侧是水平放置、间距为是水平放置、间距为d的平行金属板,导轨上方与一可变电阻的平行金属板,导轨上方与一可变电阻R连接,导轨电阻不计,导体棒与导轨始终接触良好。重力加速连接,导轨电阻不计,导体棒与导轨始终接触良好。重力加速度为度为g。图图16(1)调节可变电阻的阻值为调节可变电阻的阻值为R13r,释放导体棒,当棒沿导轨匀速,释放导体棒,当棒沿导轨匀速下滑时,将带电荷量为下滑时,将带电荷量为q的微粒沿金属板间的中心线水平射入金的微粒沿金属板间的中心线水平射入金属板间,恰好能匀速通过。求棒下滑的速率属板间,恰好能匀速通过。求棒下滑的速率v和带电微粒的质量和带电微粒的质量m。(2
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