《》(浙江专用)2016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.一直向右移一直向右移动动B.速度随速度随时间时间周期性周期性变变化化C.受到的安培力随受到的安培力随时间时间周期性周期性变变化化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)如如图图2甲所示,甲所示,线线圈
2、圈ab、cd绕绕在同一在同一软软铁铁芯上,在芯上,在ab线线圈中通以圈中通以变变化的化的电电流,用示波器流,用示波器测测得得线线圈圈cd间间电压电压如如图图乙所示。已知乙所示。已知线线圈内部的磁圈内部的磁场场与流与流经线经线圈的圈的电电流成正流成正比,比,则则下列描述下列描述线线圈圈ab中中电电流随流随时间变时间变化关系的化关系的图图中,可能正中,可能正确的是确的是()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,根据法拉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第电磁感应定律可判断出线圈cd中磁通量的变化率是不变的,中磁通量的变化率是不变的,又因已知线圈内部
3、的磁场与流经线圈的电流成正比,所以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均错均错误。误。答案答案C3.(2015新课标全国卷新课标全国卷,15)如如图图3,直角三角形金,直角三角形金属框属框abc放置的匀放置的匀强强磁磁场场中,磁感中,磁感应应强强度大小度大小为为B,方向平行于,方向平行于ab边边向上。当金属框向上。当金属框绕绕ab边边以角速以角速度度逆逆时针转动时时针转动时,a、b、c三点的三点的电势电势分分别为别为Ua、Ub、Uc。已知。已知bc边边的的长长度度为为l。下列判断正确的是。下列
4、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,法国科学家阿拉果年,法国科学家阿拉果完成了著名的完成了著名的“圆盘实验圆盘实验”。实验实验中将一中将一铜圆盘铜圆盘水平放置,在其水平放置,在其中心正上方用柔中心正上方用柔软细线悬软细线悬挂一枚可以自由旋挂一枚可以自由旋转转的磁的磁针针,如,如图图4所所示。示。实验实验中中发现发现,当,当圆盘圆盘在磁在磁针针的磁的磁场场中中绕过圆盘绕过圆盘中心的中心的竖竖直直轴轴旋旋转时转时,磁,磁针针也随着一起也随着一起转动转动起来,但略有滞后。下列起来,但略有滞后。下列说说法法正确的是正确的是()图图4A.
5、圆盘圆盘上上产产生了感生了感应电动势应电动势B.圆盘圆盘内的内的涡电涡电流流产产生的磁生的磁场导场导致磁致磁针转动针转动C.在在圆圆盘盘转转动动的的过过程程中中,磁磁针针的的磁磁场场穿穿过过整整个个圆圆盘盘的的磁磁通通量量发发生了生了变变化化D.圆盘圆盘中的自由中的自由电电子随子随圆盘圆盘一起运一起运动动形成形成电电流,此流,此电电流流产产生生的磁的磁场导场导致磁致磁针转动针转动解解析析圆圆盘盘运运动动过过程程中中,半半径径方方向向的的金金属属条条在在切切割割磁磁感感线线,在在圆圆心心和和边边缘缘之之间间产产生生了了感感应应电电动动势势,选选项项A正正确确;圆圆盘盘在在径径向向的的辐辐条条切切
6、割割磁磁感感线线过过程程中中,内内部部距距离离圆圆心心远远近近不不同同的的点点电电势势不不等等而而形形成成涡涡流流,产产生生的的磁磁场场又又导导致致磁磁针针转转动动,选选项项B正正确确;圆圆盘盘转转动动过过程程中中,圆圆盘盘位位置置、圆圆盘盘面面积积和和磁磁场场都都没没有有发发生生变变化化,所所以以没没有有磁磁通通量量的的变变化化,选选项项C错错误误;圆圆盘盘中中的的自自由由电电子子随随圆圆盘盘一一起起运运动动形形成成的的电电流流的的磁磁场场方方向向沿沿圆圆盘盘轴轴线线方方向向,会会使使磁磁针针向轴线方向偏转,选项向轴线方向偏转,选项D错误。错误。答案答案AB图图5(1)测测U时时,与,与a点
7、相接的是点相接的是电压电压表的表的“正极正极”还还是是“负负极极”?(2)求此求此时铝块时铝块的速度大小;的速度大小;(3)求此下落求此下落过过程中程中铝块铝块机械能的机械能的损损失。失。答案答案(1)正极正极(2)2 m/s(3)0.5 J6.(2015浙浙江江理理综综,24)小小明明同同学学设设计计了了一一个个“电电磁磁天天平平”,如如图图6所所示示,等等臂臂天天平平的的左左臂臂为为挂挂盘盘,右右臂臂挂挂有有矩矩形形线线圈圈,两两臂臂平平衡衡。线线圈圈的的水水平平边边长长L0.1 m,竖竖直直边边长长H0.3 m,匝匝数数为为N1。线线圈圈的的下下边边处处于于匀匀强强磁磁场场内内,磁磁感感
8、应应强强度度B01.0 T,方方向向垂垂直直线线圈圈平平面面向向里里。线线圈圈中中通通有有可可在在02.0 A范范围围内内调调节节的的电电流流I。挂挂盘盘放放上上待待测测物物体体后后,调调节节线线圈圈中中电电流流使使天天平平平平衡衡,测测出出电电流即可流即可测测得物体的得物体的质质量。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:选择题选择题,计计算算题题知识热点知识热点(1)应应用用串串、并并联联电电路路规规律律以以及及欧欧姆姆定定律律对对电电路路进进行行动动态态分分析及析及对电对电功率的分析与功率的分析与计计算。算
9、。(2)楞次定律的理解及楞次定律的理解及应应用用(3)法拉第法拉第电电磁感磁感应应定律的定律的应应用用(4)法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律和和楞楞次次定定律律的的综综合合应应用用,如如电电路路问问题题、图图象象问题问题、动动力学力学问题问题、能量、能量问题问题等。等。思想方法思想方法(1)程序法程序法(2)图图象法象法(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(1)安培定安培定则则:判断运:判断运动电动电荷、荷、电电流流产产生的磁生的
10、磁场场方向。方向。(2)左手定左手定则则:判断磁:判断磁场对场对运运动电动电荷、荷、电电流的作用力的方向。流的作用力的方向。(3)右手定右手定则则:判断部分:判断部分导导体切割磁感体切割磁感线产线产生感生感应电应电流的方向。流的方向。(4)楞楞次次定定律律:判判断断闭闭合合电电路路磁磁通通量量发发生生变变化化产产生生感感应应电电流流的的方向。方向。(5)法拉第法拉第电电磁感磁感应应定律:定律:计计算算电电路中路中产产生的感生的感应电动势应电动势。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一一是是利利用用右右手手定定则则,即即根根据据导导体体在在磁磁场场中中做做切切割割磁磁
11、感感线线运运动动的情况的情况进进行判断;行判断;二二是是利利用用楞楞次次定定律律,即即根根据据穿穿过过回回路路的的磁磁通通量量的的变变化化情情况况进进行判断。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)阻碍原磁通量的阻碍原磁通量的变变化化“增反减同增反减同”;(2)阻碍相阻碍相对对运运动动“来拒去留来拒去留”;(3)使使线线圈面圈面积积有有扩扩大或大或缩缩小的小的趋势趋势“增增缩缩减减扩扩”;(4)阻碍原阻碍原电电流的流的变变化化(自感自感现现象象)“增反减同增反减同”。1.在大在大连连某中学某中学实验实验室的水平桌面上,放置一矩形室的水平桌面上,放置一矩形闭
12、闭合合导导体体线线圈,圈,如如图图8所示,所示,线线圈的圈的ab边边沿南北方向,沿南北方向,ad边边沿沿东东西方向。西方向。仅仅考考虑虑地磁地磁场场的影响,下列的影响,下列说说法中正确的是法中正确的是()图图8A.若使若使线线圈向圈向东东平平动动,则则a点的点的电势电势比比b点的点的电势电势高高B.若使若使线线圈向圈向东东平平动动,则则a点的点的电势电势比比b点的点的电势电势低低C.若以若以bc为轴为轴将将线线圈向上翻圈向上翻转转90,则线则线圈中感圈中感应电应电流方向流方向为为abcdaD.若以若以bc为轴为轴将将线线圈向上翻圈向上翻转转90,则线则线圈中感圈中感应电应电流方向流方向为为ad
13、cba解解析析若若使使线线圈圈向向东东平平动动,由由于于地地磁磁场场的的磁磁感感线线是是从从地地理理南南极极指指向向地地理理北北极极,则则穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量不不变变,因因此此线线圈圈中中没没有有感感应应电电流流,故故选选项项A、B错错误误;若若以以bc为为轴轴将将线线圈圈向向上上翻翻转转90,则则穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量增增加加,且且地地磁磁场场方方向向由由南南指指北北,根根据据楞楞次次定定律律可可知知,线线圈圈中中感应电流方向为感应电流方向为abcda,选项,选项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
14、如图图10,一均匀金属,一均匀金属圆盘绕圆盘绕通通过过其其圆圆心且与心且与盘盘面垂直的面垂直的轴轴逆逆时针时针匀速匀速转动转动。现现施加一垂直穿施加一垂直穿过圆过圆盘盘的有界匀的有界匀强强磁磁场场,圆盘圆盘开始减速。在开始减速。在圆盘圆盘减速减速过过程中,以下程中,以下说说法正确的是法正确的是()图图10A.处处于磁于磁场场中的中的圆盘圆盘部分,靠近部分,靠近圆圆心心处电势处电势高高B.所加磁所加磁场场越越强强越易使越易使圆盘圆盘停止停止转动转动C.若所加磁若所加磁场场反向,反向,圆盘圆盘将加速将加速转动转动D.若所加磁若所加磁场场穿穿过过整个整个圆盘圆盘,圆盘圆盘将匀速将匀速转动转动解解析析
15、由由右右手手定定则则可可知知,处处于于磁磁场场中中的的圆圆盘盘部部分分,靠靠近近圆圆心心处处电电势势高高,选选项项A正正确确;根根据据EBLv可可知知所所加加磁磁场场越越强强,则则感感应应电电动动势势越越大大,感感应应电电流流越越大大,产产生生的的阻阻碍碍圆圆盘盘转转动动的的安安培培力力越越大大,则则圆圆盘盘越越容容易易停停止止转转动动,选选项项B正正确确;若若加加反反向向磁磁场场,安安培培力力仍仍阻阻碍碍圆圆盘盘的的转转动动,故故圆圆盘盘仍仍减减速速转转动动,选选项项C错错误误;若若所所加加磁磁场场穿穿过过整整个个圆圆盘盘,穿穿过过圆圆盘盘的的磁磁通通量量没没有有变变化化,则则圆圆盘盘中无感
16、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)如如图图12甲所示,在甲所示,在竖竖直方向分布均匀的磁直方向分布均匀的磁场场中水平放置中水平放置一个金属一个金属圆环圆环,圆环圆环所所围围面面积为积为0.1 m2,圆环电圆环电阻阻为为0.2。在。在第第1 s内感内感应电应电流流I沿沿顺时针顺时针方向。磁方向。磁场场的磁感的磁感应应强强度度B随随时间时间t的的变变化化规规律如律如图图乙所示乙所示(其中其中45 s内内图线为图线为直直线线)。则则()图图12A.在在05 s内,感内,感应电应电流先减小
17、后增大流先减小后增大B.感感应电应电流的方向,在流的方向,在02 s内内为顺时针为顺时针,在,在25 s内内为为逆逆时针时针C.感感应电应电流的方向,在流的方向,在04 s内内为顺时针为顺时针,在,在45 s内内为为逆逆时针时针D.在在05 s内,内,线线圈的圈的发热发热功率最大功率最大为为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)检查时检查时,对对人体施加的磁人体施加的磁场场发发生生变变化化时时会在肌肉会在肌肉组织组织中中产产生感生感应电应电流。某同学流。某同学为为了估算了估算该该感感应电应电流流对对肌肉肌肉组织组织的影响,将包裹在骨骼上的一
18、圈肌肉的影响,将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织组织等效成等效成单单匝匝线线圈,圈,线线圈的半径圈的半径r5.0 cm,线线圈圈导线导线的截面的截面积积A0.80 cm2,电电阻率阻率1.5 m。如。如图图13所示,匀所示,匀强强磁磁场场方向与方向与线线圈平面垂直,若磁感圈平面垂直,若磁感应应强强度度B在在0.3 s内从内从1.5 T均匀地减均匀地减为为零,零,求:求:(计计算算结结果保留一位有效数字果保留一位有效数字)图图13(1)该该圈肌肉圈肌肉组织组织的的电电阻阻R;(2)该该圈肌肉圈肌肉组织组织中的感中的感应电动势应电动势E;(3)0.3 s内内该该圈肌肉圈肌肉组织组织中中产产生的生的热热量
19、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.线线圈中的感圈中的感应电应电流方向流方向为顺时针为顺时针方向方向B.电电阻阻R两端的两端的电压电压随随时间时间均匀增大均匀增大C.线线圈圈电电阻阻r消耗的功率消耗的功率为为4104 WD.前前4 s内通内通过过R的的电电荷量荷量为为4
20、104 C答案答案C2.(多选多选)如如图图15甲所示,水平面上两根足甲所示,水平面上两根足够长够长的金属的金属导轨导轨平行固定平行固定放置,放置,间间距距为为L,一端通,一端通过导线过导线与阻与阻值为值为R的的电电阻阻连连接。接。导轨导轨上上放一放一质质量量为为m的金属杆,金属杆、的金属杆,金属杆、导轨导轨的的电电阻均忽略不阻均忽略不计计,匀,匀强强磁磁场场垂直垂直导轨导轨平面向下。用与平面向下。用与导轨导轨平行的恒定拉力平行的恒定拉力F作用在金作用在金属杆上,杆最属杆上,杆最终终将做匀速运将做匀速运动动。当改。当改变变拉力的大小拉力的大小时时,金属杆,金属杆做匀速运做匀速运动时动时的速度的
21、速度v也会也会变变化,化,v和和F的关系如的关系如图图乙所示。下乙所示。下列列说说法正确的是法正确的是()图图15答案答案BD3.(2015广东汕头模拟广东汕头模拟)如如图图16所示,所示,质质量量为为M的的导导体棒体棒ab的的电电阻阻为为r,水平放在相距,水平放在相距为为l的的竖竖直光滑金属直光滑金属导轨导轨上。上。导轨导轨平面平面处处于磁感于磁感应应强强度大小度大小为为B、方向垂直于、方向垂直于导轨导轨平面向外的匀平面向外的匀强强磁磁场场中。左中。左侧侧是水平放置、是水平放置、间间距距为为d的平行金属板,的平行金属板,导轨导轨上方与一可上方与一可变电变电阻阻R连连接,接,导轨电导轨电阻不阻
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