2019届高考物理专题四电磁感应与电路考点2电磁感应的规律及应用课件ppt.pptx

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1、第第2 2讲电磁感应的规律及应用讲电磁感应的规律及应用高考定位高考定位1考查内容考查内容(1)电磁感应现象、楞次定律。电磁感应现象、楞次定律。(2)法拉第电磁感应定律。法拉第电磁感应定律。(3)电磁感应中的图象问题。电磁感应中的图象问题。(4)电磁感应的电路、动力学、能量等综合问题。电磁感应的电路、动力学、能量等综合问题。锁定命题方向锁定命题方向2题型、难度题型、难度高高考考对对本本讲讲知知识识考考查查的的题题目目主主要要是是选选择择题题和和计计算算题题。选选择择题题在在上上述述四四种种知知识识中中均均有有涉涉及及而而计计算算题题主主要要涉涉及及法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律，电电磁磁感

2、感应应中中的的图图象象问问题题和和综综合合问问题题，难度中、高档。难度中、高档。体验高考体验高考1如如图图421所所示示，在在方方向向垂垂直直于于纸纸面面向向里里的的匀匀强强磁磁场场中中有有一一U形形金金属属导导轨轨，导导轨轨平平面面与与磁磁场场垂垂直直。金金属属杆杆PQ置置于于导导轨轨上上并并与与导导轨轨形形成成闭闭合合回回路路PQRS，一一圆圆环环形形金金属属框框T位位于于回回路路围围成成的的区区域域内内，线线框框与与导导轨轨共共面面。现现让让金金属属杆杆PQ突突然然向向右右运运动动，在在运运动动开开始始的的瞬瞬间间，关关于感应电流的方向，下列说法正确的是于感应电流的方向，下列说法正确的是

3、图图421APQRS中沿顺时针方向，中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向中沿逆时针方向BPQRS中沿顺时针方向，中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向中沿顺时针方向CPQRS中沿逆时针方向，中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向中沿逆时针方向DPQRS中沿逆时针方向，中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向中沿顺时针方向解解析析因因为为PQ突突然然向向右右运运动动，由由右右手手定定则则可可知知，PQRS中中有有沿沿逆逆时时针针方方向向的的感感应应电电流流，穿穿过过T中中的的磁磁通通量量减减小小，由由楞楞次次定定律律可可知知，T中中有有沿沿顺顺时时针针方方向向的的感感应应电电流流，故故D正确，正确，A、B、C错误。错误

4、。答案答案D2(多多选选)两两条条平平行行虚虚线线间间存存在在一一匀匀强强磁磁场场，磁磁感感应应强强度度方方向向与与纸纸面面垂垂直直。边边长长为为0.1 m、总总电电阻阻为为0.005 的的正正方方形形导导线线框框abcd位位于于纸纸面面内内，cd边边与与磁磁场场边边界界平平行行，如如图图422(a)所所示示。已已知知导导线线框框一一直直向向右右做做匀匀速速直直线线运运动动，cd边边于于t0时时刻刻进进入入磁磁场场。线线框框中中感感应应电电动动势势随随时时间间变变化化的的图图线线如如图图(b)所所示示(感感应应电电流流的的方方向向为为顺顺时时针针时，感应电动势取正时，感应电动势取正)。下列说法

5、正确的是。下列说法正确的是图图422A磁感应强度的大小为磁感应强度的大小为0.5 TB导线框运动的速度的大小为导线框运动的速度的大小为0.5 m/sC磁感应强度的方向垂直于纸面向外磁感应强度的方向垂直于纸面向外D在在t0.4 s至至t0.6 s这这段段时时间间内内，导导线线框框所所受受的的安安培力大小为培力大小为0.1 N答案答案BC3如图如图423所示，由某种粗细均匀的总电阻为所示，由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框的金属条制成的矩形线框abcd，固定在水平面内且处于，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场中。一接入电路电阻为方向竖直向下的匀强磁场中。一接入电路电阻为R的

6、导的导体棒体棒PQ，在水平拉力作用下沿，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度以速度v匀速滑动，匀速滑动，滑动过程滑动过程PQ始终与始终与ab垂直，且与线框接触良好，不计垂直，且与线框接触良好，不计摩擦。在摩擦。在PQ从靠近从靠近ad处向处向bc滑动的过程中滑动的过程中图图423APQ中电流先增大后减小中电流先增大后减小BPQ两端电压先减小后增大两端电压先减小后增大CPQ上拉力的功率先减小后增大上拉力的功率先减小后增大D线框消耗的电功率先减小后增大线框消耗的电功率先减小后增大答案答案C4如图如图424所示，水平面所示，水平面(纸面纸面)内间距为内间距为l的平行的平行金属导轨间接一电阻，质量为金属导

7、轨间接一电阻，质量为m、长度为、长度为l的金属杆置于的金属杆置于导轨上，导轨上，t0时，金属杆在水平向右、大小为时，金属杆在水平向右、大小为F的恒定的恒定拉力作用下由静止开始运动，拉力作用下由静止开始运动，t0时刻，金属杆进入磁感时刻，金属杆进入磁感应强度大小为应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动。杆与导轨的电阻均忽且在磁场中恰好能保持匀速运动。杆与导轨的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为摩擦因数为。重力加速度大小为。重力加速度大小为g。

8、求。求图图424(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小；金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小；(2)电阻的阻值。电阻的阻值。【必记要点必记要点】1对楞次定律中对楞次定律中“阻碍阻碍”的理解的理解突破高频考点突破高频考点考点一楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用考点一楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用谁阻谁阻碍谁碍谁是感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场是感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场原磁场)的磁通量的磁通量的变化的变化阻碍阻碍什么什么阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁场本身阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁场本身如何如何阻碍阻碍当磁通量增大时，感应电流的磁场方向与原磁场的方

9、向相反；当磁通量增大时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，当磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即即“增反减同增反减同”结果结果如何如何阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续进行，最终结果不受影响进行，最终结果不受影响图图425【题组训练题组训练】1(多多选选)(电电磁磁感感应应的的应应用用实实例例)电电吉吉他他中中电电拾拾音音器器的的基基本本结结构构如如图图426所所示示，磁磁体体附附近近的的金金属属弦弦被被磁磁化化，因因此此弦弦振振动动时时，在在线

10、线圈圈中中产产生生感感应应电电流流，电电流流经经电电路路放放大后传送到音箱发出声音，下列说法正确的有大后传送到音箱发出声音，下列说法正确的有图图426A选用铜质弦，电吉他仍能正常工作选用铜质弦，电吉他仍能正常工作B取走磁体，电吉他将不能正常工作取走磁体，电吉他将不能正常工作C增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化解解析析因因铜铜质质弦弦不不能能被被磁磁化化，所所以以A错错误误；若若取取走走磁磁铁铁，金金属属弦弦无无法法被被磁磁化化，电电吉吉他他将将不不能能正正常常工工作作，所所以

11、以B正正确确；根根据据法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律知知，增增加加线线圈圈匝匝数数可可以以增增大大线线圈圈中中的的感感应应电电动动势势，所所以以C正正确确；弦弦振振动动过过程程中中，线线圈圈中中的的磁磁通通量量一一会会增增大大一一会会减减小小，所所以以电电流流方方向向不不断断变化，变化，D正确。正确。答案答案BCD2(法拉第电磁感应定律的应用法拉第电磁感应定律的应用)如图如图427所示，匀所示，匀强磁场中有两个导体圆环强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平，磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大。两圆环半径之随时间均匀增大。两圆环半径之比为比

12、为2 1，圆环中产生的感应电动势分别为，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和和Eb，不，不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是图图427AEa Eb4 1，感应电流均沿逆时针方向，感应电流均沿逆时针方向BEa Eb4 1，感应电流均沿顺时针方向，感应电流均沿顺时针方向CEa Eb2 1，感应电流均沿逆时针方向，感应电流均沿逆时针方向DEa Eb2 1，感应电流均沿顺时针方向，感应电流均沿顺时针方向答案答案B图图428A若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定B若若从从上上向向下下看看，圆圆盘盘顺顺时时针针转转动动，则

13、则电电流流沿沿a到到b的的方向流动方向流动C若若圆圆盘盘转转动动方方向向不不变变，角角速速度度大大小小发发生生变变化化，则则电电流方向可能发生变化流方向可能发生变化D若若圆圆盘盘转转动动的的角角速速度度变变为为原原来来的的2倍倍，则则电电流流在在R上的热功率也变为原来的上的热功率也变为原来的2倍倍答案答案AB4(楞次定律的理解及应用楞次定律的理解及应用)如图如图429所示，粗糙水所示，粗糙水平桌面上有一质量为平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈。当一竖直放置的铜质矩形线圈。当一竖直放置的通有恒定电流的螺线管沿线圈中线的通有恒定电流的螺线管沿线圈中线AB正上方水平快正上方水平快速通过时，若线圈始终

14、不动，则关于线圈受到的支持力速通过时，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及在水平方向的运动趋势，下列说法中正确的是图图429AFN先小于先小于mg后大于后大于mg，运动趋势向左，运动趋势向左BFN先大于先大于mg后小于后小于mg，运动趋势先向右后向左，运动趋势先向右后向左CFN先小于先小于mg后大于后大于mg，运动趋势先向左后向右，运动趋势先向左后向右DFN先大于先大于mg后小于后小于mg，运动趋势向右，运动趋势向右解解析析通通电电螺螺线线管管从从线线圈圈正正上上方方快快速速通通过过时时，通通过过线线圈圈的的磁磁通通量量先先增增大大后后减减小小

15、。当当通通过过线线圈圈磁磁通通量量增增大大时时，为为阻阻碍碍其其增增大大，在在竖竖直直方方向向上上线线圈圈有有向向下下运运动动的的趋趋势势，所所以以线线圈圈受受到到的的支支持持力力大大于于其其重重力力，在在水水平平方方向向上上线线圈圈有有向向右右运运动动的的趋趋势势；当当通通过过线线圈圈的的磁磁通通量量减减小小时时，为为阻阻碍碍其其减减小小，在在竖竖直直方方向向上上线线圈圈有有向向上上运运动动的的趋趋势势，所所以以线线圈圈受受到到的的支支持持力力小小于于其其重重力力，在在水水平平方方向向上上线线圈圈有有向向右右运运动动的的趋趋势势。综综上上所所述述，线线圈圈所所受受到到的的支支持持力力先先大大

16、于于重力后小于重力，运动趋势总是向右，重力后小于重力，运动趋势总是向右，D正确。正确。答案答案D例例1(多选多选)(2018银川一模银川一模)如图如图4210所示，边所示，边长为长为L、总电阻为、总电阻为R的均匀正方形线框的均匀正方形线框abcd放置在光滑放置在光滑水平桌面上，其水平桌面上，其cd边右侧紧邻两个磁感应强度为边右侧紧邻两个磁感应强度为B、宽、宽度为度为L、方向相反的有界匀强磁场。现使线框以速度、方向相反的有界匀强磁场。现使线框以速度v0匀速通过磁场区域，从开始进入到完全离开磁场的过程匀速通过磁场区域，从开始进入到完全离开磁场的过程中，下列图线能定性反映线框中的感应电流中，下列图线

17、能定性反映线框中的感应电流(以逆时针以逆时针方向为正方向为正)和和a、b两点间的电势差随时间变化关系的是两点间的电势差随时间变化关系的是考点二电磁感应中的图象问题考点二电磁感应中的图象问题图图4210审题探究审题探究怎怎样样求求解解线线框框在在进进入入磁磁场场L2L的的过过程程中中，产产生生的的电电动势？动势？a和和b哪一点的电势高？哪一点的电势高？由由右右手手定定则则知知，ab和和cd产产生生的的电电动动势势同同向向，故故线线框框的的总总电电动动势势为为E2BLv0，ab边边电电流流方方向向由由b到到a，故故a点点电电势高。势高。答案答案AC规律总结规律总结分析电磁感应图象问题的注意事项分析

18、电磁感应图象问题的注意事项1注注意意初初始始时时刻刻的的特特征征，如如初初始始时时刻刻感感应应电电流流是是否否为为零，感应电流的方向如何。零，感应电流的方向如何。2注注意意看看电电磁磁感感应应发发生生的的过过程程分分为为几几个个阶阶段段，这这几几个个阶段是否和图象变化相对应。阶段是否和图象变化相对应。3注注意意观观察察图图象象的的变变化化趋趋势势，看看图图象象斜斜率率的的大大小小、图图象的曲直是否和物理过程对应。象的曲直是否和物理过程对应。【题组训练题组训练】1(磁磁场场变变化化的的图图象象问问题题)如如图图4211所所示示，一一根根电电阻阻为为R4 的的导导线线绕绕成成的的半半径径为为d2

19、m的的圆圆，在在圆圆内内部部分分区区域域存存在在变变化化的的匀匀强强磁磁场场，中中间间S形形虚虚线线是是两两个个直直径径为为d的的半半圆圆，磁磁场场随随时时间间变变化化如如图图2所所示示(磁磁场场垂垂直直于于纸纸面面向向外外为为正正，电电流流逆逆时时针针方方向向为为正正)，关关于于圆圆环环中中的的电流电流时间图象，以下四图中正确的是时间图象，以下四图中正确的是图图4211答案答案B2(多选多选)(含电容器电路的图象问题含电容器电路的图象问题)(2018青岛一模青岛一模)如图如图4212所示，光滑水平面上放置一平行金属导轨，所示，光滑水平面上放置一平行金属导轨，其左端与平行板电容器其左端与平行板

20、电容器C相连，一金属棒垂直金属导轨相连，一金属棒垂直金属导轨放置，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中。放置，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中。现对金属棒施加一水平向右的恒力现对金属棒施加一水平向右的恒力F作用，使金属棒由作用，使金属棒由静止开始运动，不计导轨及金属棒的电阻，则下面关于静止开始运动，不计导轨及金属棒的电阻，则下面关于金属棒运动的速度金属棒运动的速度v、加速度、加速度a、电容器两板间的电势差、电容器两板间的电势差U、极板带电荷量、极板带电荷量Q随时间随时间t变化关系图象中，正确的是变化关系图象中，正确的是图图4212答案答案BD图图4213答案答案B考点三电磁感应中的

21、动力学和能量问题考点三电磁感应中的动力学和能量问题操操作作：将将金金属属棒棒甲甲紧紧靠靠竖竖直直轨轨道道的的左左侧侧，从从某某处处由由静静止止释释放放，运运动动到到底底端端NN过过程程中中棒棒始始终终保保持持水水平平，且且与与轨轨道道保保持持良良好好电电接接触触，计计算算机机屏屏幕幕上上显显示示的的电电压压时时间关系图象间关系图象Ut图如图乙所示图如图乙所示(图中图中U0已知已知)。操操作作：将将金金属属棒棒甲甲紧紧靠靠竖竖直直轨轨道道的的左左侧侧、金金属属棒棒乙乙(图图中中未未画画出出)紧紧靠靠竖竖直直轨轨道道的的右右侧侧，在在同同一一高高度度将将两两棒棒同同时时由由静静止止释释放放。多多次

22、次改改变变高高度度重重新新由由静静止止释释放放，运运动动中中两两棒棒始始终终保保持持水水平平，发发现现两两棒棒总总是是同同时时到到达达桌桌面面(sin 370.6，cos 370.8)。(1)试求操作试求操作中甲棒到达中甲棒到达MM时的速度大小；时的速度大小；(2)试求操作试求操作全过程定值电阻上产生的热量全过程定值电阻上产生的热量Q热热；(3)试试求求右右边边轨轨道道PP以以下下区区域域匀匀强强磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度Bx的方向和大小。的方向和大小。规律总结规律总结分析电磁感应能量问题的基本思路和焦耳热的求解方分析电磁感应能量问题的基本思路和焦耳热的求解方法法1解决电磁感应能量问题的

23、基本思路解决电磁感应能量问题的基本思路(1)确定感应电动势的大小和方向。确定感应电动势的大小和方向。(2)画出等效电路图并求出电流。画出等效电路图并求出电流。(3)进行受力情况分析和做功情况分析。进行受力情况分析和做功情况分析。(4)明确在此过程中的能量变化情况。明确在此过程中的能量变化情况。(5)用动能定理或能量守恒定律解题。用动能定理或能量守恒定律解题。2求解焦耳热的三个途径求解焦耳热的三个途径(1)电电磁磁感感应应电电路路为为纯纯电电阻阻电电路路时时产产生生的的焦焦耳耳热热等等于于克克服安培力做的功，即服安培力做的功，即QW克安克安。(2)当当电电磁磁感感应应电电路路中中感感应应电电流流

24、不不变变时时，可可用用焦焦耳耳定定律律来求焦耳热，即来求焦耳热，即QI2Rt。(3)电电磁磁感感应应电电路路中中产产生生的的焦焦耳耳热热可可通通过过能能量量守守恒恒定定律律列方程求解。列方程求解。【题组训练题组训练】1(2018宜宜昌昌模模拟拟)如如图图4215所所示示，在在倾倾角角为为的的光光滑滑斜斜面面上上，有有三三条条水水平平虚虚线线l1、l2、l3，它它们们之之间间的的区区域域、宽宽度度均均为为x，两两区区域域分分别别存存在在垂垂直直斜斜面面向向下下和和垂垂直直斜斜面面向向上上的的匀匀强强磁磁场场，磁磁感感应应强强度度大大小小均均为为B。一一个个质质量量为为m、边边长长为为x、总总电电

25、阻阻为为R的的正正方方形形导导线线框框，从从l1上上方方一一定定高高度度处处由由静静止止开开始始沿沿斜斜面面下下滑滑，当当ab边边刚刚穿穿过过l1进进入入磁磁场场时时，恰恰好好以以速速度度v1做做匀匀速速直直线线运运动动；ab边边在在穿穿过过l2运运动动到到l3之之前前的的某某个个时时刻刻，线线框框又又开开始始以以速速度度v2做做匀匀速速直直线线运运动动，重重力力加加速速度度为为g。在在线线框框从从释释放放到到穿出磁场的过程中，下列说法正确的是穿出磁场的过程中，下列说法正确的是图图4215答案答案C2(多选多选)(电磁感应的动力学和能量问题电磁感应的动力学和能量问题)(2018青岛模青岛模拟拟

26、)如图如图4216所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为金属导轨，导轨间距为L，两导轨间连有一电阻，两导轨间连有一电阻R，导，导轨平面与水平面的夹角为轨平面与水平面的夹角为，在两虚线间的导轨上涂有，在两虚线间的导轨上涂有薄绝缘涂层。匀强磁场的磁感应强度大小为薄绝缘涂层。匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与，方向与导轨平面垂直。质量为导轨平面垂直。质量为m的导体棒从的导体棒从h高度处由静止释高度处由静止释放，在刚要滑到涂层处时恰好匀速运动。导体棒始终与放，在刚要滑到涂层处时恰好匀速运动。导体棒始终与导轨垂直且仅与涂层间有摩擦，动摩擦因数导轨垂直且仅与

27、涂层间有摩擦，动摩擦因数tan，其他部分的电阻不计，重力加速度为其他部分的电阻不计，重力加速度为g，下列说法正确，下列说法正确的是的是图图4216答案答案AC【模型概述模型概述】“杆杆导导轨轨”模模型型的的导导轨轨放放置置方方式式可可分分为为水水平平、竖竖直直和和倾倾斜斜；杆杆的的运运动动状状态态可可分分为为匀匀速速运运动动、匀匀变变速速运运动动、非非匀匀变变速速运运动动或或转转动动等等；磁磁场场的的状状态态可可分分为为恒恒定定不不变变、均匀变化和非均匀变化等等，情景复杂形式多变。均匀变化和非均匀变化等等，情景复杂形式多变。考点四电磁感应中的考点四电磁感应中的“杆杆导轨导轨”模型模型1单杆水平式单杆水平式