【課件】新高考二輪復(fù)習(xí)專題四第2講電磁感應(yīng)及其應(yīng)用課件（74張）

第2講電磁感應(yīng)及其應(yīng)用考向一楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用1．判定感應(yīng)電流方向(1)楞次定律：一般用于線圈面積不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化的情形。(2)右手定則：一般用于導(dǎo)體棒切割磁感線的情形。A．在0～0.4s內(nèi)，線框中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较駼．在0.4～0.8s內(nèi)，線框有擴(kuò)張的趨勢(shì)C．在0～0.8s內(nèi)，線框中的感應(yīng)電流為0.1AD．在0～0.4s內(nèi)，ab邊所受安培力保持不變[答案]

C答案：AAC答案：AD考向二電磁感應(yīng)中的圖象和動(dòng)力學(xué)問(wèn)題1．圖象問(wèn)題的“兩種技法”(1)排除法：定性地分析電磁感應(yīng)過(guò)程中物理量的變化趨勢(shì)(增大還是減小)、變化快慢(均勻變化還是非均勻變化)，特別是物理量的正負(fù)，排除錯(cuò)誤的選項(xiàng)。(2)函數(shù)法：根據(jù)題目所給條件定量地寫(xiě)出兩物理量之間的函數(shù)關(guān)系，然后由函數(shù)關(guān)系對(duì)圖象作出分析和判斷，這未必是最簡(jiǎn)單的方法，但卻是最有效的方法。2．動(dòng)力學(xué)問(wèn)題中的“兩分析、兩狀態(tài)”(1)受力和運(yùn)動(dòng)分析①導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受安培力，安培力將阻礙導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)。②安培力一般是變力，導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的加速度發(fā)生變化，當(dāng)加速度為零時(shí)，導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，最后做勻速直線運(yùn)動(dòng)。(2)平衡和非平衡狀態(tài)處理①導(dǎo)體處于平衡狀態(tài)——靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。處理方法：根據(jù)平衡狀態(tài)時(shí)導(dǎo)體所受合力等于零列式分析。②導(dǎo)體處于非平衡狀態(tài)——加速度不為零。處理方法：根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析或結(jié)合功能關(guān)系分析。[答案]

BD規(guī)律總結(jié)解決電磁感應(yīng)圖象問(wèn)題的一般步驟——————————————————————(1)明確圖象的種類，即是B-t圖還是Φ-t圖，或者E-t圖、v-t圖、I-t圖等。(2)分析電磁感應(yīng)的具體過(guò)程(如典例中線框勻加速進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程的速度的變化)。4．(多選)(2021·全國(guó)甲卷)由相同材料的導(dǎo)線繞成邊長(zhǎng)相同的甲、乙兩個(gè)正方形閉合線圈，兩線圈的質(zhì)量相等，但所用導(dǎo)線的橫截面積不同，甲線圈的匝數(shù)是乙的2倍?，F(xiàn)兩線圈在豎直平面內(nèi)從同一高度同時(shí)由靜止開(kāi)始下落，一段時(shí)間后進(jìn)入一方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)的上邊界水平，如圖所示。不計(jì)空氣阻力，已知下落過(guò)程中線圈始終平行于紙面，上、下邊保持水平。在線圈下邊進(jìn)入磁場(chǎng)后且上邊進(jìn)入磁場(chǎng)前，可能出現(xiàn)的是(

)A．甲和乙都加速運(yùn)動(dòng) B．甲和乙都減速運(yùn)動(dòng)C．甲加速運(yùn)動(dòng)，乙減速運(yùn)動(dòng) D．甲減速運(yùn)動(dòng)，乙加速運(yùn)動(dòng)AB5．(多選)(2019·全國(guó)Ⅱ卷)如圖，兩條光滑平行金屬導(dǎo)軌固定，所在平面與水平面夾角為θ，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)。虛線ab、cd均與導(dǎo)軌垂直，在ab與cd之間的區(qū)域存在垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。將兩根相同的導(dǎo)體棒PQ、MN先后自導(dǎo)軌上同一位置由靜止釋放，兩者始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。已知PQ進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)加速度恰好為零。從PQ進(jìn)入磁場(chǎng)開(kāi)始計(jì)時(shí)，到MN離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域?yàn)橹?，流過(guò)PQ的電流隨時(shí)間變化的圖象可能正確的是(

)答案：AD6．(2021·浙江省寧波市鎮(zhèn)海二模)如圖甲所示，在水平桌面上固定著兩根相距L＝20cm、相互平行的無(wú)電阻軌道P、Q，軌道一端固定一根電阻R＝0.02Ω的導(dǎo)體棒a，軌道上橫置一根質(zhì)量m＝40g、電阻可忽略不計(jì)的金屬棒b，兩棒相距也為L(zhǎng)＝20cm。該軌道平面處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可以調(diào)節(jié)的、豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。開(kāi)始時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0＝0.1T。設(shè)棒與軌道間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g取10m/s2。(1)若保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的大小不變，從t＝0時(shí)刻開(kāi)始，給b棒施加一個(gè)水平向右的拉力，使它由靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，此拉力F的大小隨時(shí)間t變化關(guān)系如圖乙所示。求b棒做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度及b棒與軌道間的滑動(dòng)摩擦力大小；答案：(1)5m/s2

0.2N

(2)若從t＝0開(kāi)始，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t按圖丙中圖象所示的規(guī)律變化，求在金屬棒b開(kāi)始運(yùn)動(dòng)前，這個(gè)裝置釋放的熱量。答案：

(2)0.036J考向三電磁感應(yīng)中的動(dòng)量和能量問(wèn)題1．分析方法(1)分析“受力”：分析研究對(duì)象的受力情況，特別關(guān)注安培力的方向。(2)分析“能量”：搞清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的能量發(fā)生了變化，根據(jù)能量守恒列方程求解。求焦耳熱Q的三種方法：①焦耳定律：Q＝I2Rt，適用于電流、電阻不變。②功能關(guān)系：Q＝W克服安培力，電流變與不變都適用。③能量轉(zhuǎn)化：Q＝ΔE(其他能的減少量)，電流變與不變都適用。2．動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用在雙金屬棒切割磁感線的系統(tǒng)中，雙金屬棒和導(dǎo)軌構(gòu)成閉合回路，安培力充當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)力，如果它們受到的安培力的合力為0時(shí)，滿足動(dòng)量守恒，運(yùn)用動(dòng)量守恒定律求解比較方便。過(guò)程中，通過(guò)桿b的平均電流為0.3A；從a下滑到水平軌道時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，a、b運(yùn)動(dòng)的速度—時(shí)間圖象如圖乙所示(以a運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，其中ma＝2kg，mb＝1kg，g取10m/s2，求：(1)桿a在弧形軌道上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；[答案]

(1)5s

(2)桿a在水平軌道上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)其截面的電荷量；(3)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中桿b產(chǎn)生的焦耳熱。7．(多選)如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)、間距為l的固定光滑平行金屬導(dǎo)軌，位于同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌上橫放著質(zhì)量分別為m和3m的導(dǎo)體棒ab和cd，構(gòu)成矩形回路，在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)存在方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，已知兩棒的電阻均為R，回路中其余部分的電阻不計(jì)。開(kāi)始時(shí)，導(dǎo)體棒cd靜止，導(dǎo)體棒ab以大小為v0的初速度從導(dǎo)軌左端開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，忽略回路中電流對(duì)磁場(chǎng)的影響，導(dǎo)體棒ab和cd在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不會(huì)發(fā)生碰撞，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，下列說(shuō)法正確的是(

)答案：BC8．如圖所示，有一間距為L(zhǎng)且與水平方向成θ角的光滑平行軌道，軌道上端接有電容器和定值電阻，S為單刀雙擲開(kāi)關(guān)，空間存在垂直軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。將單刀雙擲開(kāi)關(guān)接到a點(diǎn)，一根電阻不計(jì)、質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒在軌道底端獲得初速度v0后沿著軌道向上運(yùn)動(dòng)，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，單刀雙擲開(kāi)關(guān)接b點(diǎn)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間導(dǎo)體棒又回到軌道底端。已知定值電阻的阻值為R，電容器的電容為C，重力加速度為g，軌道足夠長(zhǎng)，軌道電阻不計(jì)，求：(1)導(dǎo)體棒上滑過(guò)程中加速度的大小；(2)若已知導(dǎo)體棒到達(dá)軌道底端的速度為v，求導(dǎo)體棒下滑過(guò)程中定值電阻產(chǎn)生的熱量和導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。(1)求該推力的功率P；(2)求兩導(dǎo)體棒通過(guò)磁場(chǎng)右邊界BB′時(shí)的速度大小v；(3)求兩導(dǎo)體棒穿越磁場(chǎng)的過(guò)程中定值電阻Z產(chǎn)生的焦耳熱Q；(4)兩導(dǎo)體棒到達(dá)CC′后原路返回，請(qǐng)通過(guò)計(jì)算判斷兩導(dǎo)體棒能否再次穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域。若不能穿過(guò)，求出兩導(dǎo)體棒停止的位置與DD′的距離x。1．【以科技應(yīng)用為背景考查楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律】(2021·北京市海淀區(qū)高三下學(xué)期5月期末)手機(jī)無(wú)線充電功能的應(yīng)用為人們提供更大的便利。圖甲為其充電原理的示意圖，充電板接交流電源，對(duì)充電板供電，充電板內(nèi)的勵(lì)磁線圈可產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，從而使手機(jī)內(nèi)的感應(yīng)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。當(dāng)充電板內(nèi)的勵(lì)磁線圈通入如圖乙所示的交變電流時(shí)(電流由a流入時(shí)的方向?yàn)檎?，不考慮感應(yīng)線圈的自感，下列說(shuō)法中正確的是(

)A．感應(yīng)線圈中產(chǎn)生的是恒定電流B．感應(yīng)線圈中電流的方向總是與勵(lì)磁線圈中電流方向相反C．t1～t3時(shí)間內(nèi)，c點(diǎn)電勢(shì)始終高于d點(diǎn)電勢(shì)D．t3時(shí)刻，感應(yīng)線圈中電流的瞬時(shí)值最大解析：由圖象可知?jiǎng)?lì)磁線圈中通有變化的交變電流時(shí)，感應(yīng)線圈中產(chǎn)生電流也在變化，不是恒定電流，故A錯(cuò)誤；當(dāng)勵(lì)磁線圈中的電流減小時(shí)，故磁感應(yīng)強(qiáng)度減小，則通過(guò)感應(yīng)線圈的磁通量減小，根據(jù)楞次定律，可知感應(yīng)線圈中磁場(chǎng)方向與勵(lì)磁線圈中磁場(chǎng)方向相同，可知感應(yīng)線圈中電流的方向與勵(lì)磁線圈中電流的方向相同，同理，當(dāng)勵(lì)磁線圈中的電流增加時(shí)，故磁感應(yīng)強(qiáng)度增加，則通過(guò)感應(yīng)線圈的磁通量增加，根據(jù)楞次定律，可知感應(yīng)線圈中磁場(chǎng)方向與勵(lì)磁線圈中磁場(chǎng)方向相反，可知感應(yīng)線圈中電流的方向與勵(lì)磁線圈中電流的方向相反，故B錯(cuò)誤；

由圖可知，在t1～t3時(shí)間內(nèi)分兩段時(shí)間分析，根據(jù)楞次定律可知，在t1～t2時(shí)間內(nèi)，勵(lì)磁線圈中的電流從a流入，根據(jù)安培定則可知，磁場(chǎng)方向向上，由于此時(shí)電流的大小不斷減小，故磁感應(yīng)強(qiáng)度減小，則通過(guò)感應(yīng)線圈磁通量減小，根據(jù)楞次定律，可知感應(yīng)線圈中磁場(chǎng)方向與勵(lì)磁線圈中磁場(chǎng)方向相同，也向上，則線圈中的電流從d流向c，在t2～t3時(shí)間內(nèi)，勵(lì)磁線圈中的電流從b流入，根據(jù)安培定則可知，磁場(chǎng)方向向下，由于此時(shí)電流的大小不斷增大，故磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，則通過(guò)感應(yīng)線圈磁通量增大，根據(jù)楞次定律，可知感應(yīng)線圈中磁場(chǎng)方向與勵(lì)磁線圈中磁場(chǎng)方向相反，向上，則線圈中的電流從d流向c，綜上分析可知c點(diǎn)電勢(shì)高于d點(diǎn)電勢(shì)，故C正確；由圖可知，t3時(shí)刻，勵(lì)磁線圈中電流最大，電流的變化率為零，所以感應(yīng)線圈中電流瞬時(shí)值也為0，故D錯(cuò)誤。答案：C2．【以發(fā)光竹蜻蜓為背景考查電磁感應(yīng)綜合問(wèn)題】如圖甲所示，發(fā)光竹蜻蜓是一種常見(jiàn)的兒童玩具，它在飛起時(shí)能夠持續(xù)閃爍發(fā)光。某同學(xué)對(duì)竹蜻蜓的電路做如下簡(jiǎn)化，如圖乙所示，半徑為L(zhǎng)的導(dǎo)電圓環(huán)繞垂直于圓環(huán)平面、通過(guò)圓心O的金屬軸O1O2以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，圓環(huán)上接有電阻均為r的三根金屬輻條OP、OQ、O