高考物理备考 艺体生百日突围系列 专题11 电磁感应(含解析)-人教版高三全册物理试题.doc
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1、专题11 电磁感应第一部分 特点描述本考点一般以选择题和计算题两种形式出现,若是选择题一般考查对磁感应强度、磁感线、安培力和洛仑兹力这些概念的理解,以及安培定则和左手定则的运用;若是计算题主要考查安培力大小的计算,以及带电粒子在磁场中受到洛伦兹力和带电粒子在磁场中的圆周运动的分析判断和计算,尤其是带电粒子在电场、磁场中的运动问题对学生的空间想象能力、分析综合能力、应用数学知识处理物理问题的能力有较高的要求,仍是本考点的重点内容,有可能成为试卷的压轴题。由于本考点知识与现代科技密切相关,在近代物理实验中有重大意义,因此考题还可能以科学技术的具体问题为背景,考查学生运用知识解决实际问题的能力和建模
2、能力。预测2016年的高考基础试题仍是重点考查法拉第电磁感应定律及楞次定律和电路等效问题综合试题还是涉及到力和运动、能量守恒、电路分析、安培力等力学和电学知识主要的类型有滑轨类问题、线圈穿越有界磁场的问题、电磁感应图象的问题等。此外日光灯原理、磁悬浮原理、电磁阻尼、超导技术这些在实际中有广泛的应用问题也要引起重视。第二部分 知识背一背一、磁通量1.定义:在磁感应强度为B的匀强磁场中,与磁场方向垂直的面积S和B的乘积.2.公式:3.单位:韦伯符号:Wb4.磁通量是标量(填“标量”或“矢量”).二、电磁感应现象1电磁感应现象:当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,电路中有感应电流产生,这种利用磁场产生
3、电流的现象叫做电磁感应2产生感应电流的条件:表述1:闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动表述2:穿过闭合电路的磁通量发生变化3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三、感应电流方向的判断1楞次定律(1)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(2)适用情况:所有的电磁感应现象2右手定则(1)内容:伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内,让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导体运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向(2)适用情况:导体棒切割磁感线产生感应电流四、法拉第电磁感应定律1感应电动势(1)感应电动势:在电磁感应现象中
4、产生的电动势产生感应电动势的那部分导体就相当于电源,导体的电阻相当于电源内阻(2)感应电流与感应电动势的关系:遵循闭合电路欧姆定律,即.2法拉第电磁感应定律(1)法拉第电磁感应定律内容:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比公式:.(2)导体切割磁感线的情形运动速度v和磁感线方向垂直,则.第三部分 技能+方法考点一 磁通量1.公式的适用条件(1)匀强磁场.(2)S为垂直磁场的有效面积.2.磁通量的物理意义(1)磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数.(2)同一平面,当它跟磁场方向垂直时,磁通量最大;当它跟磁场方向平行时,磁通量为零;当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向
5、穿过的一样多时,磁通量为零.【例1】如图所示,通电直导线旁放一个金属线框且线框和导线在同一平面内。以下哪种运动方式不能使线框abcd 中产生感应电流: ( )A线框以AB为轴旋转 B线框以ad边为轴旋转C线框向右移动 D线框以ab边为轴旋转【答案】A【解析】【名师点睛】该题将安培定则与楞次定律相结合,要先根据安培定则判断出电流周围的磁场方向与特点,然后再使用楞次定律判定感应电流的方向。考点二 电磁感应现象1.产生电磁感应现象的实质穿过电路的磁通量发生变化,电路中就会产生感应电动势.如果电路闭合,则有感应电流;如果电路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流.2.磁通量发生变化的三种常见情况(1)磁
6、场强弱不变,回路面积改变;(2)回路面积不变,磁场强弱改变;(3)回路面积和磁场强弱均不变,但二者的相对位置发生改变.注意:判断流程:(1)确定研究的闭合电路(2)弄清楚回路内的磁场分布,并确定该回路的磁通量.(3)【例2】下面属于电磁感应现象的是: ( )A通电导体周围产生磁场B磁场对感应电流发生作用,阻碍导体运动C由于导体自身电流发生变化,而导体中产生自感电动势D电荷在磁场中定向移动形成电流【答案】C【解析】电磁感应现象指的是由磁生电的现象;通电导体周围产生磁场是由电生磁,不是电磁感应现象,现象A错误;磁场对感应电流发生作用,阻碍导体运动不是电磁感应现象,现象B错误;由于导体自身电流发生变
7、化,从而引起磁场的变化,导体中产生自感电动势是属于电磁感应现象,选项C正确;电荷在磁场中定向移动形成电流,不是电磁感应现象,选项D错误;故选C.【名师点睛】此题考查对电磁感应现象的判断;要知道电磁感应现象指的是由磁生电的现象,即当穿过闭合回路的磁通量发生变化时,电路中产生感应电流的现象。考点三 楞次定律 右手定则1.楞次定律中“阻碍”的理解2.楞次定律的推广推广表述:感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因.其具体方式为:(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“增缩减扩”.(4)阻碍原电流的变化(自感现象)“增反减同”.3.安培
8、定则、左手定则、右手定则、楞次定律综合应用的比较基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流有作用力左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动右手定则闭合回路磁通量变化楞次定律【例3】(多选)如图所示,在水平面上有一固定的U形金属框架,框架上置一金属杆ab在垂直纸面方向有一匀强磁场,下面情况可能的是: ( )A若磁场方向垂直纸面向外,并且磁感应强度增大时,杆ab将向右移动B若磁场方向垂直纸面向外,并且磁感应强度减小时,杆ab将向右移动C若磁场方向垂直纸面向里,并且磁感应强度增大时,杆ab将向右移动D若磁场方向垂直纸面向里,并且磁感应强度减小时,杆ab将向右移动【答案
9、】BD【解析】【名师点睛】此题是对楞次定律的考查;可以根据楞次定律的表述:感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化来判断,也可以根据“增反减同”或“来拒去留”来判断导体的运动情况.考点四 法拉第电磁感应定律的应用1.决定感应电动势大小的因素感应电动势E的大小决定于穿过电路的磁通量的变化率和线圈的匝数n.而与磁通量的大小、磁通量变化量的大小无必然联系.2.磁通量变化通常有两种方式(1)磁感应强度B不变,垂直于磁场的回路面积发生变化,此时;(2)垂直于磁场的回路面积不变,磁感应强度发生变化,此时,其中是B-t图象的斜率.【例4】如图所示,足够长的光滑导轨ab、cd固定在竖直平面内,导轨间距为L,b、c两
10、点间接一阻值为R的电阻ef是一水平放置的导体杆,其质量为m、有效电阻值为R,杆与ab、cd保持良好接触整个装置放在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直现用一竖直向上的力拉导体杆,使导体杆从静止开始做加速度为的匀加速运动,上升了h高度,这一过程中bc间电阻R产生的焦耳热为Q,g为重力加速度,不计导轨电阻及感应电流间的相互作用求:(1)导体杆上升到h过程中通过杆的电量;(2)导体杆上升到h时所受拉力F的大小;(3)导体杆上升到h过程中拉力做的功【答案】(1)(2)(3)【解析】(1)电量根据闭合电路的欧姆定律根据电磁感应定律,得,导体杆上升到h过程中通过杆的电量:【名师点睛】电磁
11、感应现象中的能量转化问题,分安培力做正功和做负功两种情况,本题属于安培力做负功的情况,易错的是符号;记住求解电量的经验公式:。考点五 导体切割磁感线时的感应电动势理解的“四性”(1)正交性:本公式是在一定条件下得出的,除磁场为匀强磁场外,还需B、l、v三者互相垂直.(2)瞬时性:若v为瞬时速度,则E为相应的瞬时感应电动势.(3)有效性:公式中的l为导体切割磁感线的有效长度.(4)相对性:中的速度v是导体相对磁场的速度,若磁场也在运动,应注意速度间的相对关系.【例5】如图所示,倾斜角=30。的光滑倾斜导体轨道 (足够长)与光滑水平导体轨道连接。轨道宽度均为L=1m,电阻忽略不计。匀强磁场仅分布在
12、水平轨道平面所在区域,方向水平向右,大小B1=1 T,匀强磁场仅分布在倾斜轨道平面所在区域,方向垂直于倾斜轨道平面向下,大小B2=1 T。现将两质量均为m =0.2kg,电阻均为R=0.5 的相同导体棒ab和cd,垂直于轨道分别置于水平轨道上和倾斜轨道上,并同时由静止释放。取g = 10 m/s2。(1)求导体棒cd沿斜轨道下滑的最大速度的大小;(2)若已知从开始运动到cd棒达到最大速度的过程中,ab棒产生的焦耳热Q =0.45J,求该过 程中通过cd棒横截面的电荷量;【答案】(1)(2)(2)设cd棒从开始运动到达最大速度的过程中经过的时间为t,通过的距离为x,cd棒中平均感应电动势为E1,
13、平均电流为I1,通过cd棒横截面的电荷量为q,由能量守恒定律得:电动势:,电流:,电荷量:代入数据解得:【名师点睛】对电磁感应电源的理解(1)电源的正负极可用右手定则或楞次定律判定,要特别注意在内电路中电流由负极到正极。(2)电磁感应电路中的电源与恒定电流的电路中的电源不同,前者是由于导体切割磁感线产生的,公式为EBLv,其大小可能变化,变化情况可根据其运动情况判断;而后者的电源电动势在电路分析中认为是不变的。(3)在电磁感应电路中,相当于电源的导体(或线圈)两端的电压与恒定电流的电路中电源两端的电压一样,等于路端电压,而不等于电动势。(除非切割磁感线的导体或线圈电阻为零)第四部分 基础练+测
14、1、【山东省实验中学2017届高三第一次诊断性考试】(多选)匀强磁场中有一细金属圆环,圆环平面位于纸面内,如图甲所示磁场方向垂直纸面,规定向里的方向为正,磁感强度B随时间t变化规律如图乙所示用I1、I2、I3分别表示Oa、ab、bc段的感应电流,f1、f2、f3分别表示金属环产生对应感应电流时其中很小段受到的安培力则: ( )AI1沿逆时针方向,I2沿顺时针方向BI2沿顺时针方向,I3沿逆时针方向Cf1方向指向圆心,f2方向指向圆心Df2方向背离圆心向外,f3方向指向圆心【答案】AD2、【河北省沧州市第一中学2017届高三11月月考】(多选)线圈所围的面积为0.1m2,线圈电阻为1;规定线圈中
15、感应电流I的正方向从上往下看是顺时针方向,如图(1)所示,磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图(2)所示,则下列说法正确的是: ( )A在时间05s内,I的最大值为0.01AB在第4s时刻,I的方向为逆时针C前2s内,通过线圈某截面的总电荷量为0.01CD第3s内,线圈的发热功率最大【答案】ABC3、【温州中学2017届高三11月选考模拟考试】“超导量子干涉仪”可用于探测心磁(10-10T)和脑磁(10-13T)等微弱磁场,其灵敏度可达10-14T,其探测“回路”示意图如图甲。穿过ABCD “回路”的磁通量为,总电流强度I=i1+i2。I与的关系如图乙所示(0=2.0710-15 Wb),
16、下列说法正确的是: ( )A图乙中横坐标的单位是WbB穿过“回路”的磁通量越大,电流I越大C穿过“回路”的磁通量变化引发电流I周期性变化D根据电流I的大小,可以确定穿过“回路”的磁通量大小【答案】C【解析】因为,所以的单位是1,故A错误;从图中可以看出穿过“回路”的磁通量变化引发电流I周期性变化,当的比值是整数时,电流最大,故B错误,C正确;因为电流是周期性变化的,同一个电流值,对应很多个回路的磁通量,故不能根据电流的大小来确定回路中磁通量的大小,D错误;故选C.4、【黑龙江省哈尔滨市第六中学2017届高三上学期期中考试】(多选)如图所示,在光滑的水平面上方,有两个磁感应强度大小均为B、方向相
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