(浙江选考)2020版高考物理大一轮复习第十章电磁感应交变电流专题强化五动力学、动量和能量观点在电学中的
2019-2020年高考物理大一轮复习第十章电磁感应高考培优讲座9电磁感应中的力学综合问题的求解课件
• 三、听英语课要注重实践
• 英语课老师往往讲得不太多，在大部分的时间里，进行的师生之间、学生之间的大量语言实践练习。因此，要上好英语课，就应积极参加语言实践活 动，珍惜课堂上的每一个练习机会。
2019/7/19
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对 cd 棒，因为 2mgsin 37°－μ·2mgcos 37°>0，故 cd 棒安 培力必须垂直导轨平面向下，根据左手定则可知磁感应强度 B2 沿导轨平面向上，cd 棒也匀速运动，则有： 2mgsin 37°－μ(2mgcos 37°＋B2×12×B21Rdv×d)＝0 将 v＝mB21gdR2代入解得：B2＝32B1. 答案：(1)1B.51dU (2)13mgL－94mB21Ud22 (3)32B1 方向沿导轨平面向上
的动能＋棒 2 的动
的增加量＋焦耳热
能＋焦耳热
【典题例证】 如图所示，正方形单匝线框 bcde 边长 L＝0.4 m，每边电阻相同，总电阻 R＝0.16 Ω. 一根足够长的绝缘轻质细绳跨过两个轻小光 滑定滑轮，一端连接正方形线框，另一端连 接物体 P，手持物体 P 使二者在空中保持静 止，线框处在竖直面内．线框的正上方有一 有界匀强磁场，磁场区域的上、下边界水平 平行，间距也为 L＝0.4 m，磁感线方向垂直于线框所在平面
第十章 电磁感应
近几年高考中对于电磁感应中的内容已成为必 考，成为高考中的热点和重点．其中选修 3－5 纳入 必考之后，动量定理和动量守恒定律在电磁感应中的 应用会成为命题的新生点．在高三复习中应该对该部分的知 识点引起充分的重视．
【重难解读】 高考对法拉第电磁感应定律、楞次定律、左手定则及右手定 则的考查一般会结合具体情况和过程命题，主要方向：结合 函数图象，结合电路分析，联系力学过程，贯穿能量守恒．杆 ＋导轨或导线框是常见模型，属于考查热点．该题型知识跨 度大，思维综合性强，试题难度一般比较大．
高中物理高考 2020年物理高考大一轮复习高考必考题突破讲座10电磁感应与动量的综合课件
2016·全国卷Ⅱ，25 2015·全国卷Ⅰ，25 2017·天津卷Ⅱ，12
感应的综 合 (2)动量守 恒定律与
理常用的两个关系式：q＝nRΔ＋Φr，BLq
电磁感应 的综合
＝mΔv
[解题思维] 角度一 动量定理与电磁感应的综合 (1)问题情景：导体棒沿处于匀强磁场中的导轨运动，导 体棒是闭合电路的一部分，运动导体切割磁感线可等效为电 源． (2)解答方法：①分析导体棒的受力，根据题设条件列平 衡方程或动力学方程，注意安培力 F＝BIL 中的电流 I 是力、 电联系的桥梁．②一般情况下要根据闭合电路的欧姆定律并 结合电磁感应定律列电路方程．③求通过电路的电量时，可
导体棒甲静止于 CC′处，导体棒乙从 AA′处由静止释放，
沿圆弧导轨运动，与甲相碰后黏合在一起，并在到达水平导
轨左端前停下．两棒的质量均为 m，导体棒及导轨的电阻均
不计，重力加速度大小为 g.下列判断正确的是( BD ) A．两棒黏合前瞬间，乙棒速度大小为 gr
B．两棒相碰并黏合在一起后瞬间的速度大小为
【例题 5】(2017·天津卷)电磁轨道炮利用电流和磁场的 作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天 运载器．电磁轨道炮示意如图，图中直流电源电动势为 E，
电容器的电容为 C．两根固定于水平面内的光滑平行金属导
轨间距为 l，电阻不计．炮弹可视为一质量为 m、电阻为 R 的金属棒 MN，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨 良好接触．首先开关 S 接 1，使电容器完全充电．
(1)求每根导体棒与导轨间的滑动摩擦力的大小及 0.8 s 内整个回路中产生的焦耳热．
(2)若保持磁场的磁感应强度 B＝0.5 T 不变，用一个水 平向右的力 F 拉导体棒 b，使导体棒 b 由静止开始做匀加速 直线运动，力 F 的变化规律如图丙所示，则经过多长时间导 体棒 a 开始滑动？每根导体棒的质量为多少？
2020年高考物理大一轮复习讲义试题第十章 第1讲电磁感应现象 楞次定律
第1讲电磁感应现象楞次定律一、磁通量1.概念：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与B的乘积.2.公式：Φ＝BS.3.适用条件：(1)匀强磁场.(2)S为垂直磁场的有效面积.4.磁通量是标量(填“标量”或“矢量”).5.物理意义：相当于穿过某一面积的磁感线的条数.如图1所示，矩形abcd、abb′a′、a′b′cd的面积分别为S1、S2、S3，匀强磁场的磁感应强度B与平面a′b′cd垂直，则：图1(1)通过矩形abcd的磁通量为BS1cos θ或BS3.(2)通过矩形a′b′cd的磁通量为BS3.(3)通过矩形abb′a′的磁通量为0.6.磁通量变化：ΔΦ＝Φ2－Φ1.二、电磁感应现象1.定义：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中有感应电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应.2.条件(1)条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化.(2)例如：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动.3.实质产生感应电动势，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.自测1(多选)下列说法正确的是()A.闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生B.穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中不一定有感应电流产生C.线框不闭合时，即使穿过线框的磁通量发生变化，线框中也没有感应电流产生D.当导体切割磁感线时，一定产生感应电动势答案CD三、感应电流方向的判定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)适用范围：一切电磁感应现象.2.右手定则(1)内容：如图2，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平面内：让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向.图2(2)适用情况：导线切割磁感线产生感应电流.自测2如图3所示的金属圆环放在有界匀强磁场中，将它从磁场中匀速拉出来，下列说法正确的是()图3A.向左拉出和向右拉出，其感应电流方向相反B.不管向什么方向拉出，金属圆环中的感应电流方向总是顺时针C.不管向什么方向拉出，环中的感应电流方向总是逆时针D.在此过程中感应电流大小不变答案 B解析金属圆环不管是向什么方向拉出磁场，金属圆环中的磁通量方向不变，且不断减小，根据楞次定律知，感应电流的方向相同，感应电流的磁场方向和原磁场的方向相同，则由右手螺旋定则知感应电流的方向是顺时针方向，A、C错误，B正确；金属圆环匀速拉出磁场过程中，磁通量的变化率在发生变化，感应电流的大小也在发生变化，D错误.命题点一电磁感应现象的理解和判断常见的产生感应电流的三种情况例1(多选)(2018·陕西省黄陵中学考前模拟)如图4甲所示，导体棒ab、cd均可在各自的导轨上无摩擦地滑动，导轨电阻不计，磁场的磁感应强度B1、B2的方向如图所示，大小随时间变化的情况如图乙所示，在0～t1时间内()图4A.若ab不动，则ab、cd中均无感应电流B.若ab不动，则ab中有恒定的感应电流，但cd中无感应电流C.若ab向右匀速运动，则ab中一定有从b到a的感应电流，cd向左运动D.若ab向左匀速运动，则ab中一定有从a到b的感应电流，cd向右运动答案BD解析若ab不动，0～t1时间内，B1逐渐增大，由法拉第电磁感应定律可知，ab产生恒定的感应电流，根据楞次定律可知cd中无感应电流，故A错误，B正确；若ab向左匀速运动，0～t1时间内，B1垂直于纸面向里且逐渐增大，穿过左侧闭合区域的磁通量增大，运用楞次定律得ab中有从a到b的感应电流，回路中产生逐渐增大的电动势，即从a到b的感应电流增大，根据楞次定律得在导体棒cd中产生d到c的感应电流，根据左手定则得导体棒cd受到向右的安培力，即cd向右运动，故D正确；若ab向右匀速运动，产生从b到a的感应电流，同时B1均匀增大，产生从a到b的感应电流，由于不确定两感应电流的大小关系，故ab中感应电流无法确定，故C错误.变式1下列各图所描述的物理情境中，没有感应电流的是()答案 A解析开关S闭合稳定后，穿过线圈N的磁通量保持不变，线圈N中不产生感应电流，故A 符合题意；磁铁向铝环A靠近，穿过铝环的磁通量在增大，铝环中产生感应电流，故B不符合题意；金属框从A向B运动，穿过金属框的磁通量时刻在变化，金属框中产生感应电流，故C不符合题意；铜盘在磁场中按题图所示方向转动，铜盘的一部分切割磁感线，产生感应电流，故D不符合题意.变式2如图5所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为θ.在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是()图5A.ab向右运动，同时使θ减小B.使磁感应强度B减小，θ角同时也减小C.ab向左运动，同时增大磁感应强度BD.ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ角(0°<θ<90°)答案 A解析设此时回路面积为S，据题意，磁通量Φ＝BS cos θ，S增大，θ减小，cos θ增大，则Φ增大，A正确；B减小，θ减小，cos θ增大，Φ可能不变，B错误；S减小，B增大，Φ可能不变，C错误；S增大，B增大，θ增大，cos θ减小，Φ可能不变，D错误.命题点二感应电流方向的两种判断方法1.用楞次定律判断(1)楞次定律中“阻碍”的含义：(2)应用楞次定律的思路：2.用右手定则判断该方法只适用于导体切割磁感线产生的感应电流，注意三个要点：(1)掌心——磁感线穿入；(2)拇指——指向导体运动的方向；(3)四指——指向感应电流的方向.例2(多选)(2018·全国卷Ⅰ·19)如图6，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路.将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态.下列说法正确的是()图6A.开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动B.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向C.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向D.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动答案AD解析根据安培定则，开关闭合时铁芯上产生水平向右的磁场.开关闭合后的瞬间，根据楞次定律，直导线上将产生由南向北的电流，根据安培定则，直导线上方的磁场垂直纸面向里，故小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，A项正确；开关闭合并保持一段时间后，直导线上没有感应电流，故小磁针的N极指北，B、C项错误；开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，根据楞次定律，直导线上将产生由北向南的电流，这时直导线上方的磁场垂直纸面向外，故小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，D项正确.变式3(2017·全国卷Ⅲ·15)如图7，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直，金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面.现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是()图7A.PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向B.PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向C.PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向D.PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向答案 D解析金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，闭合回路PQRS中磁场方向垂直纸面向里，磁通量增大，由楞次定律可判断，闭合回路PQRS中感应电流产生的磁场垂直纸面向外，由安培定则可判断感应电流方向为逆时针；由于闭合回路PQRS中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外，与原磁场方向相反，则T中磁通量减小，由楞次定律可判断，T中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里，由安培定则可知T中感应电流方向为顺时针，选项D正确.例3(2018·广东省揭阳市学业水平考试)如图8所示，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内，环心与两导线距离相等，环的直径小于两导线间距离，两导线中通有图示方向相同的恒定电流I.则当环()图8A.向上运动时，环中产生顺时针方向的感应电流B.向下运动时，环中产生顺时针方向的感应电流C.向左侧靠近导线时，环中产生逆时针方向的感应电流D.向右侧靠近导线时，环中产生逆时针方向的感应电流答案 D解析直导线之间的磁场是对称的，圆环在中间时，通过圆环的磁通量为零，圆环上下运动的时候，通过圆环的磁通量不变，不会有感应电流产生，故A、B错误；圆环向左侧靠近直导线，则穿过圆环的磁场垂直纸面向外并且增强，根据楞次定律可得，环上的感应电流方向为顺时针，故C错误；圆环向右侧靠近直导线，则穿过圆环的磁场垂直纸面向里并且增强，根据楞次定律可得，环上的感应电流方向为逆时针，故D正确.变式4 (2018·湖北省武汉名校联考)如图9甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流i 随时间t 的变化关系如图乙所示.在0～T 2时间内，直导线中电流向上，则在T2～T 时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力的合力方向分别是( )图9A.顺时针，向左B.逆时针，向右C.顺时针，向右D.逆时针，向左答案 B解析 在0～T 2时间内，直导线中电流向上，由题图乙知，在T2～T 时间内，直导线电流方向也向上，根据安培定则知，导线右侧磁场的方向垂直纸面向里，电流逐渐增大，则磁场逐渐增强，根据楞次定律，金属线框中产生逆时针方向的感应电流.根据左手定则，金属线框左边受到的安培力方向向右，右边受到的安培力方向向左，离导线越近，磁场越强，则左边受到的安培力大于右边受到的安培力，所以金属线框所受安培力的合力方向向右，故B 正确，A 、C 、D 错误.命题点三 楞次定律推论的应用楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为：感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因，列表说明如下：例4(多选)(2018·陕西省宝鸡市一模)如图10所示，两个条形磁铁的N极和S极相向水平放置，一竖直放置的矩形线框从两个磁铁之间正上方由静止落下，并从两磁铁中间穿过.下列关于线框受到的安培力及从右向左看感应电流的方向说法正确的是()图10A.感应电流方向先沿逆时针方向，后沿顺时针方向B.感应电流方向先沿顺时针方向，后沿逆时针方向C.安培力方向一直竖直向上D.安培力方向先竖直向上，后竖直向下答案BC解析由题图可知，中间磁感应强度最大，而向上或向下磁感应强度均越来越小，故在线框从高处下落过程中，穿过线框的磁通量一直向右，且先增大后减小，则由楞次定律可知，感应电流方向先沿顺时针方向后沿逆时针方向，故A错误，B正确；产生的感应电流一直阻碍物体间的相对运动，故安培力一定一直竖直向上，故C正确，D错误.变式5如图11所示，光滑平行导轨M、N固定在同一水平面上，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时()图11A.P、Q将互相靠拢B.P、Q将互相远离C.磁铁的加速度仍为gD.磁铁的加速度大于g答案 A解析解法一根据楞次定律的另一表述“感应电流的效果总是要阻碍产生感应电流的原因”，本题中“原因”是回路中磁通量的增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近.所以，P、Q将互相靠拢且磁铁的加速度小于g，选项A正确. 解法二设磁铁下端为N极，根据楞次定律可判断出P、Q中的感应电流方向，如图所示，根据左手定则可判断P、Q所受安培力的方向，可见，P、Q将相互靠拢.由于回路所受安培力的合力向下，由牛顿第三定律知，磁铁将受到向上的反作用力，从而加速度小于g.当磁铁下端为S极时，根据类似的分析可得到相同的结论，选项A正确.变式6(2019·湖北省宜昌市质检)如图12所示，一个N极朝下的条形磁铁竖直下落，恰能穿过水平放置的固定矩形导线框，则()图12A.磁铁经过位置①时，线框中感应电流沿abcd方向；经过位置②时，线框中感应电流沿adcb 方向B.磁铁经过位置①时，线框中感应电流沿adcb方向；经过位置②时，线圈中感应电流沿abcd 方向C.磁铁经过位置①和②时，线框中的感应电流都沿abcd方向D.磁铁经过位置①和②时，线框中感应电流都沿adcb方向答案 A解析当磁铁经过位置①时，穿过线框的磁通量向下且不断增加，由楞次定律可确定感应电流的磁场方向向上，阻碍磁通量的增加，根据右手螺旋定则可判定感应电流应沿abcd方向.同理可判断当磁铁经过位置②时，感应电流沿adcb方向，故选A.命题点四三定则一定律的应用安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的应用对比：例5(多选)如图13所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一如图所示的闭合电路，当PQ在一外力的作用下运动时，MN向右运动，则PQ所做的运动可能是()图13A.向右加速运动B.向左加速运动C.向右减速运动D.向左减速运动 答案 BC解析 MN 向右运动，说明MN 受到向右的安培力，因为ab 在MN 处的磁场垂直纸面向里―――→左手定则MN 中的感应电流方向为M →N ―――→安培定则L 1中感应电流的磁场方向向上―――→楞次定律⎩⎪⎨⎪⎧L 2中磁场方向向上减弱L 2中磁场方向向下增强.若L 2中磁场方向向上减弱―――→安培定则PQ 中电流方向为Q →P 且减小―――→右手定则向右减速运动；若L 2中磁场方向向下增强―――→安培定则PQ 中电流方向为P →Q 且增大―――→右手定则向左加速运动.变式7(多选)如图14所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引()图14A.向右做匀速运动B.向左做减速运动C.向右做减速运动D.向右做加速运动答案BC解析当导体棒向右匀速运动时产生恒定的电流，线圈中的磁通量恒定，无感应电流出现，A错误；当导体棒向左做减速运动时，由右手定则可判定回路中产生了b→a的感应电流且减小，由安培定则知螺线管中感应电流的磁场向左在减弱，由楞次定律知c中产生顺时针方向的感应电流(从右向左看)且被螺线管吸引，B正确；同理可判定C正确，D错误.变式8置于匀强磁场中的金属圆盘中央和边缘各引出一根导线，与套在铁芯上部的线圈A相连.套在铁芯下部的线圈B引出两根导线接在两根水平光滑导轨上，如图15所示.导轨上有一根金属棒ab静止处在垂直于纸面向外的匀强磁场中.下列说法正确的是()图15A.圆盘顺时针加速转动时，ab棒将向右运动B.圆盘顺时针匀速转动时，ab棒将向右运动C.圆盘顺时针减速转动时，ab棒将向右运动D.圆盘逆时针加速转动时，ab棒将向左运动答案 C1.(多选)如图1所示，水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线，以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系.四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对称放置，两直导线中的电流大小与变化情况完全相同，电流方向如图所示，当两直导线中的电流都增大时，四个线圈a、b、c、d中感应电流的情况是()图1A.线圈a中有感应电流B.线圈b中有感应电流C.线圈c中无感应电流D.线圈d中无感应电流答案AD2.(多选)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”.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2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()图2A.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C.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D.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答案AB解析当圆盘转动时，圆盘的半径切割磁针产生的磁场的磁感线，产生感应电动势，选项A 正确.如图所示，铜圆盘上存在许多小的闭合回路，当圆盘转动时，穿过小的闭合回路的磁通量发生变化，回路中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流阻碍其相对运动，但阻止不了相对运动，故磁针会随圆盘一起转动，但略有滞后，选项B正确；在圆盘转动过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量始终为零，选项C错误；圆盘中的电子定向移动不会产生电流，因为圆盘本身不带电(圆盘内正负电荷代数和为零)，故圆盘转动时没有因电子随圆盘定向移动形成的电流，选项D错误.3.如图3所示，一圆形金属线圈放置在水平桌面上，匀强磁场垂直桌面竖直向下，过线圈上A 点作切线OO′，OO′与线圈在同一平面上.在线圈以OO′为轴翻转180°的过程中，线圈中电流流向()图3A.始终为A→B→C→AB.始终为A→C→B→AC.先为A→C→B→A，再为A→B→C→AD.先为A→B→C→A，再为A→C→B→A答案 A解析在线圈以OO′为轴翻转0～90°的过程中，穿过线圈正面向里的磁通量逐渐减小，则感应电流产生的磁场垂直桌面向下，由楞次定律可知感应电流方向为A→B→C→A；线圈以OO′为轴翻转90°～180°的过程中，穿过线圈反面向里的磁通量逐渐增加，则感应电流产生的磁场垂直桌面向上，由楞次定律可知感应电流方向仍然为A→B→C→A，A正确.4.(多选)(2018·河北省衡水中学模拟)如图4所示，将若干匝线圈固定在光滑绝缘杆上，另一个金属环套在杆上与线圈共轴，当合上开关时线圈中产生磁场，金属环就可被加速弹射出去.现在线圈左侧同一位置处，先后放置形状、大小相同的铜环和铝环(两环分别用横截面积相等的铜和铝导线制成)，且铝的电阻率大于铜的电阻率，闭合开关S的瞬间，下列描述正确的是()图4A.从左侧看环中感应电流沿顺时针方向B.线圈沿轴向有伸长的趋势C.铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力D.若金属环出现断裂，不会影响其向左弹射答案AC解析线圈中通电，由安培定则可知磁场方向向左，通过金属环的磁通量增加，从左侧看环中有顺时针方向的感应电流，故A项正确；同向电流互相吸引，线圈有缩短的趋势，B项错误；因铜环的电阻小，铜环中感应电流大，受到的安培力大，C项正确；若金属环出现断裂，就不能构成闭合回路，环中有感应电动势，无感应电流，不受安培力作用，故不会被向左弹出，D项错误.5.(2018·贵州省遵义航天中学模拟)如图5所示，在通电长直导线AB的一侧悬挂一可以自由摆动的闭合矩形金属线圈P，AB在线圈平面内.当发现闭合线圈向右摆动时()图5A.AB中的电流减小，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流B.AB中的电流不变，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流C.AB中的电流增大，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流D.AB中的电流增大，用楞次定律判断得线圈中产生顺时针方向的电流答案 C6.MN、GH为光滑的水平平行金属导轨，ab、cd为跨在导轨上的两根金属杆，匀强磁场垂直穿过MN、GH所在的平面，如图6所示，则()图6A.若固定ab，使cd向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向由a到b到d到cB.若ab、cd以相同的速度一起向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向由c到d到b到aC.若ab向左、cd向右同时运动，则abdc回路电流为0D.若ab、cd都向右运动，且两棒速度v cd>v ab，则abdc回路有电流，电流方向由c到d到b 到a答案 D解析若固定ab，使cd向右滑动，由右手定则知应产生顺时针方向的电流，故A错.若ab、cd同向运动且速度大小相同，ab、cd所围的面积不变，磁通量不变，不产生感应电流，故B 错.若ab向左、cd向右同时运动，则abdc回路中有顺时针方向的电流，故C错.若ab、cd都向右运动，且v cd>v ab，则ab、cd所围的面积发生变化，磁通量也发生变化，故由楞次定律可判断出产生由c到d到b到a的电流，故D正确.7.如图7所示，线圈两端与电阻相连构成闭合回路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的S极朝下.在将磁铁的S极插入线圈的过程中()图7A.通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥B.通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥C.通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互吸引D.通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互吸引答案 A解析将磁铁的S极插入线圈的过程中，由楞次定律知，通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥.8.如图8所示，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过.现将环从位置Ⅰ释放，环经过磁铁到达位置Ⅱ.设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为F T1和F T2，重力加速度大小为g，则()图8A.F T1＞mg，F T2＞mgB.F T1＜mg，F T2＜mgC.F T1＞mg，F T2＜mgD.F T1＜mg，F T2＞mg答案 A解析金属圆环从位置Ⅰ到位置Ⅱ过程中，由楞次定律知，金属圆环在磁铁上端时受力向上，在磁铁下端时受力也向上，则金属圆环对磁铁的作用力始终向下，对磁铁受力分析可知F T1＞mg，F T2＞mg，A正确.9.(多选)(2019·广西毕业班百校大联考)图9所示是研究性学习小组的同学设计的防止电梯坠落的应急安全装置，在电梯轿厢上安装上永久磁铁，电梯的井壁上铺设线圈，能在电梯突然坠落时减小对人员的伤害.关于该装置，下列说法正确的是()图9A.当电梯突然坠落时，该安全装置可起到阻碍电梯下落的作用B.当电梯突然坠落时，该安全装置可使电梯停在空中C.当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，闭合线圈A、B中电流方向相同D.当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落答案AD解析若电梯突然坠落，将线圈闭合时，线圈内的磁通量发生变化，将在线圈中产生感应电流，感应电流会阻碍相对运动，可起到应急避险作用，故A正确；感应电流会阻碍相对运动，但不能阻止运动，故B错误；当电梯坠落至题图所示位置时，闭合线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从上向下看是逆时针方向，B中向上的磁场增强，感应电流的方向从上向下看是顺时针方向，可知A与B中感应电流方向相反，故C错误；结合A的分析可知，当电梯坠落至题图所示位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落，故D正确.10.(多选)如图10所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd，用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点左右摆动.金属线框从图示位置的右侧某一位置由静止释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面.则下列说法中正确的是()。
2020高考物理大一轮复习教师用书：第十章 电磁感应
必考部分 选修3－2 第十章 电磁感应 [教师用书][知识梳理] 知识点一 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 与B 的乘积。
2．公式：Φ＝BS 。
3．单位：1 Wb ＝1_T·m 2。
4．标矢性：磁通量是标量(选填“标量”或“矢量”)，但有正负。
知识点二 电磁感应现象1．电磁感应现象：当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，电路中有电流产生，这种现象称为电磁感应现象。
2．产生感应电流的条件(1)电路闭合。
(2)磁通量发生变化。
3．实质：磁通量发生变化时，电路中产生感应电动势，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。
知识点三 楞次定律 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)适用范围：适用于一切回路中磁通量变化的情况。
2．右手定则(1)使用方法。
①让磁感线穿入右手手心。
②使大拇指指向导体运动的方向。
③则其余四指指向感应电流的方向。
(2)适用范围：适用于部分导体切割磁感线的情况。
[诊断自测]1．如图所示，矩形线框在磁场内做的各种运动中，能够产生感应电流的是( )答案： B 2.如图所示，正方形线圈abcd 位于纸面内，边长为l ，匝数为n ，过ab 中点和cd 中点的连线OO ′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁感应强度为B ，则穿过线圈的磁通量为( )A.Bl 22B ．nBl 22C ．Bl 2D ．nBl 2解析： 穿过线圈的磁通量Φ＝BS ＝B ·12l 2＝Bl 22，选项A 正确。
答案： A3．(多选)下列图中表示闭合电路中的一部分导体ab 在磁场中做切割磁感线运动的情景，导体ab 上的感应电流方向为b →a 的是( )解析： ab 棒顺时针转动，运用右手定则：磁感线穿过手心，拇指指向顺时针方向，则导体ab 上的感应电流方向为a →b ，故A 项错误；ab 向纸外运动，运用右手定则时，磁感线穿过手心，拇指指向纸外，则知导体ab 上的感应电流方向为b →a ，故B 项正确；穿过回路的磁通量减小，由楞次定律知，回路中感应电流方向由b →a →d →c ，则导体ab 上的感应电流方向为b →a ，故C 项正确；ab 棒沿导轨向下运动，由右手定则判断知导体ab 上的感应电流方向为b →a ，故D 项正确。
2020年高考物理新课标第一轮总复习讲义：第十章 第三讲 电磁感应中的电路和图象问题 含答案
能力提升课第三讲电磁感应中的电路和图象问题热点一电磁感应中的电路问题(师生共研)1．电磁感应中电路知识的关系图2．解决电磁感应中的电路问题三部曲[典例1]如图所示，在匀强磁场中竖直放置两条足够长的平行导轨，磁场方向与导轨所在平面垂直，磁感应强度大小为B0，导轨上端连接一阻值为R的电阻和开关S，导轨电阻不计，两金属棒a和b的电阻都为R，质量分别为m a＝0.02 kg和m b＝0.01 kg，它们与导轨接触良好，并可沿导轨无摩擦地运动．若将b棒固定，开关S断开，用一竖直向上的恒力F拉a棒，稳定后a棒以v1＝10 m/s的速度向上匀速运动，此时再释放b棒，b 棒恰能保持静止．(g取10 m/s2)(1)求拉力F的大小；(2)若将a棒固定，开关S闭合，让b棒自由下滑，求b棒滑行的最大速度v2的大小；(3)若将a棒和b棒都固定，开关S断开，使磁感应强度从B0随时间均匀增加，经0.1 s 后磁感应强度增大到2B 0时，a棒受到的安培力大小正好等于a棒的重力，求两棒间的距离．解析：(1)法一：a棒做切割磁感线运动，产生的感应电动势为E＝B0L v1，a棒与b棒构成串联闭合电路，电流为I＝E2R，a棒、b棒受到的安培力大小为F a＝ILB0，F b＝ILB0依题意，对a棒有F＝F a＋G a对b棒有F b＝G b所以F＝G a＋G b＝0.3 N.法二：a、b棒都是平衡状态，所以可将a、b棒看成一个整体，整体受到重力和一个向上的力F，所以F＝G a＋G b＝0.3 N.(2)a棒固定、开关S闭合后，当b棒以速度v2匀速下滑时，b棒滑行速度最大，b棒做切割磁感线运动，产生的感应电动势为E1＝B0L v2，等效电路图如图所示．所以电流为I1＝E1 1.5Rb棒受到的安培力与b棒的重力平衡，有G b＝B20L2v2 1.5R由(1)问可知G b＝F b＝B20L2v1 2R联立可得v2＝7.5 m/s.(3)当磁场均匀变化时，产生的感应电动势为E2＝ΔB·LhΔt，回路中电流为I2＝E22R依题意有F a2＝2B0I2L＝G a，代入数据解得h＝1 m. 答案：(1)0.3 N(2)7.5 m/s(3)1 m[反思总结]电磁感应中电路问题的题型特点闭合电路中磁通量发生变化或有部分导体做切割磁感线运动，在回路中将产生感应电动势和感应电流．从而考题中常涉及电流、电压、电功等的计算，也可能涉及电磁感应与力学、电磁感应与能量的综合分析．1－1.[E ＝n ΔΦΔt 在电路中的应用] (多选)在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n ＝1 500匝，横截面积S ＝20 cm 2.螺线管导线电阻r ＝1 Ω，R 1＝4 Ω，R 2＝5 Ω，C ＝30 μF.在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B 按如图乙所示的规律变化，则下列说法中正确的是( )A ．螺线管中产生的感应电动势为1.2 VB ．闭合S ，电路中的电流稳定后电容器上极板带正电C ．电路中的电流稳定后，电阻R 1的电功率为5×10－2 WD ．S 断开后，通过R 2的电荷量为1.8×10－5 C解析：由法拉第电磁感应定律可知，螺线管内产生的电动势为E ＝n ΔB Δt S ＝1 500×0.82×20×10－4 V ＝1.2 V ，故A 正确；根据楞次定律，当穿过螺线管的磁通量增加时，螺线管下部可以看成电源的正极，则电容器下极板带正电，故B 错误；电流稳定后，电流为I ＝E R 1＋R 2＋r ＝ 1.24＋5＋1A ＝0.12 A ，电阻R 1上消耗的功率为P ＝I 2R 1＝0.122×4 W ＝5.76×10－2 W ，故C 错误；开关断开后通过电阻R 2的电荷量为Q ＝CU ＝CIR 2＝30×10－6×0.12×5 C ＝1.8×10－5 C ，故D 正确．答案：AD1－2.[E ＝Bl v 在电路中的应用] (2017·江苏卷)如图所示，两条相距d 的平行金属导轨位于同一水平面内，其右端接一阻值为R 的电阻．质量为m 的金属杆静置在导轨上，其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ 的磁感应强度大小为B 、方向竖直向下．当该磁场区域以速度v 0匀速地向右扫过金属杆后，金属杆的速度变为v .导轨和金属杆的电阻不计，导轨光滑且足够长，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触．求：(1)MN 刚扫过金属杆时，杆中感应电流的大小I ； (2)MN 刚扫过金属杆时，杆的加速度大小a ； (3)PQ 刚要离开金属杆时，感应电流的功率P . 解析：(1)感应电动势E ＝Bd v 0感应电流I ＝ER ， 解得I ＝Bd v 0R .(2)安培力F ＝BId 牛顿第二定律F ＝ma 解得a ＝B 2d 2v 0mR .(3)金属杆切割磁感线的速度v ′＝v 0－v ，则 感应电动势E ＝Bd (v 0－v )，电功率P ＝E 2R 解得P ＝B 2d 2(v 0－v )2R.答案：(1)I ＝Bd v 0R (2)a ＝B 2d 2v 0mR (3)P ＝B 2d 2(v 0－v )2R热点二 电磁感应中的图象问题 (师生共研)1．图象问题的求解类型2.弄清初始条件、正负方向的对应变化范围、所研究物理量的函数表达式、进出磁场的转折点等是解决此类问题的关键．3．解决图象问题的一般步骤(1)明确图象的种类，即是B－t图还是Φ－t图，或者E－t图、I－t图等；(2)分析电磁感应的具体过程；(3)用右手定则或楞次定律确定方向的对应关系；(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等知识写出函数关系式；(5)根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等；(6)画图象或判断图象．4．电磁感应中图象类选择题的两个常用方法排除法定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化)，特别是分析物理量的正负，以排除错误的选项．函数法根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系对图象进行分析和判断.1．F安－t图象[典例2]将一段导线绕成图甲所示的闭合回路，并固定在水平面(纸面)内．回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中．回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示．用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图象是()解析：0～T2时间内，根据法拉第电磁感应定律及楞次定律可得回路的圆环形区域产生大小恒定的、顺时针方向的感应电流，根据左手定则，ab边在匀强磁场Ⅰ中受到水平向左的恒定的安培力；同理可得T2～T时间内，ab边在匀强磁场Ⅰ中受到水平向右的恒定的安培力，故B正确．答案：B2．v－t图象[典例3]如图，矩形闭合导体线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻．线框下落过程形状不变，ab边始终保持与磁场水平边界线OO′平行，线框平面与磁场方向垂直．设OO′下方磁场区域足够大，不计空气阻力影响，则下列哪一个图象不可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律()A B C D解析：由题意可知，线框先做自由落体运动，最终做匀加速直线运动．若ab边刚进入磁场时，速度较小，线框内产生的感应电流较小，线框所受安培力小于重力，则线圈进入磁场的过程做加速度逐渐减小的加速运动，图象C有可能；若线框进入磁场时的速度较大，线框内产生的感应电流较大，线框所受安培力大于重力，则线框进入磁场时做加速度逐渐减小的减速运动，图象B有可能；若线框进入磁场时的速度合适，线框所受安培力等于重力，则线框匀速进入磁场，图象D有可能；由分析可知选A.答案：A3．E－t图象[典例4]在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示，当磁场的磁感应强度B随时间t按如图乙所示规律变化时，下列选项中正确表示线圈中感应电动势E变化的是()解析：根据楞次定律得，0～1 s内，感应电流为正方向；1～3 s内，无感应电流；3～5 s 内，感应电流为负方向；再由法拉第电磁感应定律得，0～1 s内的感应电动势为3～5 s 内的二倍，故A正确．答案：A4．i－t图象[典例5]如图所示，两个垂直纸面的匀强磁场方向相反，磁感应强度的大小均为B，磁场区域的宽度为a，一正三角形(高为a)导线框ABC从图示位置沿图示方向匀速穿过两磁场区域，以逆时针方向为电流的正方向，线框中感应电流i与线框移动距离x的关系图是下图中的()A B C D解析：x在a～2a范围，线框穿过两磁场分界线时，BC、AC边在右侧磁场中切割磁感线，有效切割长度逐渐增大，产生的感应电动势E1增大，AB边在左侧磁场中切割磁感线，产生的感应电动势E2不变，两个电动势串联，总电动势E＝E1＋E2增大，故A错误；x 在0～a范围，线框穿过左侧磁场时，根据楞次定律，感应电流方向为逆时针，为正值，故B错误；x在2a～3a范围，线框穿过右侧磁场时，根据楞次定律，感应电流方向为逆时针，为正值，故C正确，D错误．答案：C5．综合图象[典例6](多选)如图所示为三个有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B，方向分别垂直纸面向外、向里和向外，磁场宽度均为L.在磁场区域的左侧边界处有一边长为L的正方形导体线框，总电阻为R，且线框平面与磁场方向垂直．现用外力F使线框以速度v匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定电流沿逆时针方向时的电动势E为正，磁感线垂直纸面向里时的磁通量Φ为正值，外力F向右为正．则以下能反映线框中的磁通量Φ、感应电动势E、外力F和电功率P随时间变化规律的图象是()解析：在0～L v 时间内，磁通量Φ＝BL v t ，为负值，逐渐增大；在t ＝3L2v 时磁通量为零，当t ＝2L v 时，磁通量Φ＝BL 2为最大正值，在2L v ～5L2v 时间内，磁通量为正，逐渐减小，t ＝5L 2v 时，磁通量为零，5L 2v ～3L v 时间内，磁通量为负，逐渐增大，t ＝3Lv 时，磁通量为负的最大值，3L v ～4L v 时间内，磁通量为负，逐渐减小，由此可知A 正确．在0～Lv 时间内，E ＝BL v ，为负值；在L v ～2Lv 时间内，两个边切割磁感线，感应电动势E ＝2BL v ，为正值；在2L v ～3L v 时间内，两个边切割磁线，感应电动势E ＝2Bl v ，为负值；在3L v ～4Lv 时间内，一个边切割磁感线，E ＝BL v ，为正值，B 正确.0～Lv 时间内，安培力向左、外力向右，F 0＝F 安＝BI 0L ，电功率P 0＝I 20R ＝B 2L 2v 2R，L v～2L v时间内，外力向右，F 1＝2B ·2I 0L ＝4F 0，电功率P 1＝I 21R ＝4B 2L 2v 2R＝4P 0；2L v～3L v时间内，外力向右，F 2＝2B ·2I 0L ＝4F 0，电功率P 2＝I 22R ＝4B 2L 2v 2R＝4P 0；在3L v～4L v时间内，外力向右，F 3＝BI 0L ＝F 0，电功率P 3＝I 20R ＝B 2L 2v 2R＝P 0，C 错误，D 正确． 答案：ABD1. (多选)如图所示，两根足够长的光滑金属导轨水平平行放置，间距为l ＝1 m ，cd 间、de 间、cf 间分别接着阻值R ＝10 Ω的电阻．一阻值R ＝10 Ω的导体棒ab 以速度v ＝4 m/s 匀速向左运动，导体棒与导轨接触良好；导轨所在平面存在磁感应强度大小B ＝0.5 T 、方向竖直向下的匀强磁场．下列说法中正确的是( BD )A．导体棒ab中电流的流向为由b到aB．cd两端的电压为1 VC．de两端的电压为1 VD．fe两端的电压为1 V2．(多选)如图甲所示，MN、PQ两平行金属光滑导轨固定在绝缘水平面上，其左端接一电容为C的电容器，导轨范围内存在竖直向下的匀强磁场，导体棒ab垂直MN放在导轨上，在水平拉力的作用下从静止开始向右运动．电容器两极板间的电势差随时间变化的图象如图乙所示，不计导体棒及导轨电阻．下列关于导体棒ab运动的速度v、导体棒ab 受到的外力F随时间变化的图象可能正确的是( BD )3．在水平桌面上，一个面积为S的圆形金属框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，磁感应强度B随时间t的变化关系如图甲所示，0～1 s内磁场方向垂直线框平面向下，圆形金属框与两根水平的平行金属导轨相连接，导轨上放置一根导体棒，导体棒的长为L、电阻为R，且与导轨接触良好，导体棒处于另一匀强磁场中，如图乙所示．若导体棒始终保持静止，则其所受的静摩擦力F f随时间变化的图象是下图中的(设向右的方向为静摩擦力的正方向)( B )4．如图所示，金属杆ab 、cd 置于平行轨道MN 、PQ 上，可沿轨道滑动，两轨道间距l ＝0.5 m ，轨道所在空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度B ＝0.5 T ，用力F ＝0.25 N 向右水平拉杆ab ，若ab 、cd 与轨道间的滑动摩擦力分别为F f1＝0.15 N 、F f2＝0.1 N ，两杆的有效电阻R 1＝R 2＝0.1 Ω，设导轨电阻不计，ab 、cd 的质量关系为2m 1＝3m 2，且ab 、cd 与轨道间的最大静摩擦力与滑动摩擦力相等．求： (1)此两杆之间的稳定速度差；(2)若F ＝0.3 N ，两杆间稳定速度差又是多少？解析：因F ＞F f1，故ab 由静止开始做加速运动，ab 中将出现不断变大的感应电流，致使cd 受到安培力F 2作用，当F 2＞F f2时，cd 也开始运动，故cd 开始运动的条件是：F －F f1－F f2＞0.(1)当F ＝0.25 N 时，F －F f1－F f2＝0，故cd 保持静止，两杆的稳定速度差等于ab 的最终稳定速度v max ，故此种情况有：电流I m ＝E m R 1＋R 2＝Bl v max R 1＋R 2，安培力F m ＝BI m l ，则有F －F m －F f1＝0，由此得v max ＝0.32 m/s.(2)当F ＝0.3 N ＞F f1＋F f2，对ab 、cd 组成的系统，ab 、cd 所受安培力大小相等，方向相反，合力为零，则系统受的合外力为F 合＝F －F f1－F f2＝0.05 N ．对系统有F 合＝(m 1＋m 2)a ，因为2m 1＝3m 2，则F 合＝52m 2a .取cd 为研究对象，F 安－F f2＝m 2a ，F 安＝BIl ，I ＝Bl Δv R 1＋R 2，联立各式解得Δv ＝R 1＋R 2B 2l 2(25F 合＋F f2)＝0.384 m/s. 答案：(1)0.32 m/s (2)0.384 m/s[A组·基础题]1. 如图所示，纸面内有一矩形导体线框abcd，置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外，线框的ab边平行磁场边界MN，线框以垂直于MN的速度匀速地完全进入磁场，线框上产生的热量为Q1，通过线框导体横截面的电荷量为q1，现将线框进入磁场的速度变为原来的两倍，线框上产生的热量为Q2，通过线框导体横截面的电荷量为q2，则有( C )A．Q2＝Q1q2＝q1B．Q2＝2Q1q2＝2q1C．Q2＝2Q1q2＝q1D．Q2＝4Q1q2＝2q12. (2016·浙江卷)如图所示，a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长l a＝3l b，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则( B )A．两线圈内产生顺时针方向的感应电流B．a、b线圈中感应电动势之比为9∶1C．a、b线圈中感应电流之比为3∶4D．a、b线圈中电功率之比为3∶13．如图甲所示，一闭合圆形线圈水平放置，穿过它的竖直方向的匀强磁场磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，规定B的方向以向上为正方向，感应电流以俯视顺时针的方向为正方向，在0～4t时间内感应电流随时间变化的图象正确的是( D )4．如图甲所示，线圈ABCD固定于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向外，当磁场变化时，线圈AB边所受安培力向右且变化规律如图乙所示，则磁场的变化情况可能是下图所示的哪一个( D )5．(多选) 如图所示，光滑导轨倾斜放置，下端连一灯泡，匀强磁场垂直于导轨平面，当金属棒ab(电阻不计)沿导轨下滑达到稳定状态时，灯泡的电功率为P，导轨和导线电阻不计．要使灯泡在金属棒稳定运动状态下的电功率为2P，则下面选项中符合条件的是( AC )A．将导轨间距变为原来的2 2B．换一电阻值减半的灯泡C．换一质量为原来2倍的金属棒D．将磁场磁感应强度B变为原来的2倍6．(多选)如图甲所示，圆形的刚性金属线圈与一平行板电容器连接，线圈内存在垂直于线圈平面的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示(以图示方向为正方向)．t＝0时刻，平行板电容器间一带正电的粒子(重力不计)由静止释放，假设粒子运动过程中未碰到极板，不计线圈内部磁场变化时对外部空间的影响，下列粒子在板间运动的速度图象和位移图象(以向上为正方向)中，正确的是( BC )7．(多选) 如图所示，两根电阻不计的平行光滑金属导轨在同一水平面内放置，左端与定值电阻R相连，导轨x>0一侧存在着沿x轴方向均匀增大的磁场，磁感应强度与x的关系是B＝0.5＋0.5x(T)，在外力F作用下一阻值为r的金属棒从A1运动到A3，此过程中电路中的电功率保持不变．A1的坐标为x1＝1 m，A2的坐标为x2＝2 m，A3的坐标为x3＝3 m，下列说法正确的是( BD )A．回路中的电动势既有感生电动势又有动生电动势B．在A1与A3处的速度之比为2∶1C．A1到A2与A2到A3的过程中通过导体横截面的电荷量之比为3∶4D．A1到A2与A2到A3的过程中产生的焦耳热之比为5∶7[B组·能力题]8．(多选) (2016·四川卷)如图所示，电阻不计、间距为l的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻R.质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上，受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动，外力F与金属棒速度v的关系是F＝F0＋k v(F0、k是常量)，金属棒与导轨始终垂直且接触良好．金属棒中感应电流为i，受到的安培力大小为F A，电阻R两端的电压为U R，感应电流的功率为P，它们随时间t变化图象可能正确的有( BC )9．某兴趣小组用电流传感器测量某磁场的磁感应强度．实验装置如图甲，不计电阻的足够长光滑金属导轨竖直放置在匀强磁场中，导轨间距为d ，其平面与磁场方向垂直．电流传感器与阻值为R 的电阻串联接在导轨上端．质量为m 、有效阻值为r 的导体棒AB 由静止释放沿导轨下滑，该过程中电流传感器测得电流随时间变化规律如图乙所示，电流最大值为I m .棒下滑过程中与导轨保持垂直且良好接触，不计电流传感器内阻及空气阻力，重力加速度为g .(1)求该磁场磁感应强度的大小； (2)求在t 1时刻棒AB 的速度大小；(3)在0～t 1时间内棒AB 下降了h ，求此过程电阻R 产生的电热． 解析：(1)电流为I m 时棒做匀速运动， 对棒：F 安＝BI m d F 安＝mg 解得B ＝mg I md .(2)t 1时刻，对回路有： E ＝Bd v I m ＝Bd vR ＋r解得v ＝I 2m (R ＋r )mg .(3)电路中产生的总电热：Q ＝mgh －12m v 2，电阻R 上产生的电热：Q R ＝R R ＋rQ 解得Q R ＝mghR R ＋r －I 4m R (R ＋r )2mg 2.答案：(1)mg I md (2)I 2m (R ＋r )mg(3)mghR R ＋r－I 4m R (R ＋r )2mg 2 10．在同一水平面上的光滑平行导轨P 、Q 相距l ＝1 m ，导轨左端接有如图所示的电路．其中水平放置的平行板电容器两极板M 、N 相距d ＝10 mm ，定值电阻R 1＝R 2＝12 Ω，R 3＝2 Ω，金属棒ab 的电阻r ＝2 Ω，其他电阻不计．磁感应强度B ＝0.5 T 的匀强磁场竖直穿过导轨平面，当金属棒ab 沿导轨向右匀速运动时，悬浮于电容器两极板之间的质量为m ＝1×10－14 kg 、电荷量为q ＝－1×10－14 C 的微粒恰好静止不动．取g ＝10 m/s 2，在整个运动过程中金属棒与导轨接触良好，且速度保持恒定．试求：(1)匀强磁场的方向； (2)ab 两端的电压；(3)金属棒ab 运动的速度大小．解析：(1)负电荷受到重力和电场力的作用处于静止状态，因为重力竖直向下，所以电场力竖直向上，故M 板带正电．ab 棒向右做切割磁感线运动产生感应电动势，ab 棒等效于电源，感应电流方向由b →a ，其a 端为电源的正极，由右手定则可判断，磁场方向竖直向下．(2)微粒受到重力和电场力的作用处于静止状态，根据平衡条件有mg ＝Eq 又E ＝U MN d所以U MN ＝mgdq ＝0.1 VR 3两端电压与电容器两端电压相等，由欧姆定律得通过R 3的电流为I ＝U MNR 3＝0.05 A则ab 棒两端的电压为U ab ＝U MN ＋I R 1R 2R 1＋R 2＝0.4 V .(3)由法拉第电磁感应定律得感应电动势E ＝Bl v由闭合电路欧姆定律得E＝U ab＋Ir＝0.5 V 联立解得v＝1 m/s.答案：(1)竖直向下(2)0.4 V(3)1 m/s。
2020版高考物理（课标版）大一轮复习课件：第十章 第1节 电磁感应现象 楞次定律
据右手定则可知,感应电流的方向由Q指向P,PQRS中的电流沿逆时针方
A.PQRS中沿顺时针方向,T中沿逆时针方向
向;该感应电流在金属线框T中产生的磁通量向外,故穿过金属线框T向里
B.PQRS中沿顺时针方向,T中沿顺时针方向
的磁通量减小,根据楞次定律,T中感应电流沿顺时针方向,D正确。
D C.PQRS中沿逆时针方向,T中沿逆时针方向
第十章
电磁感应
核心考点
考点及要求 命题视角
核心素养目标指要
高考对本部分内容
在复习中要做到:
的考查多以选择题
1.通过对感应电流等相关
或计算题的形式出
问题的科学探究,强调对实
电磁感应现 题,题目中档以增加
象
Ⅰ 试题的区分度。考查 验现象和实验结果进行归
纳推理的方法,以此提升学
磁通量 Ⅰ 频率较高的是感应
-25命题点一
内
命题点二
命题点三
容
使回路面积有扩大或
缩小的趋势——“增
缩减扩”
例
证
P、Q 是光滑固定导轨,a、b 是可动金属
棒,磁铁下移,面积应减小,a、b 靠近
B 减小,线圈扩张
-26命题点一
内
命题点二
命题点三
容
例
证
阻碍原电流的变化—
—“增反减同”
合上 S,B 先亮
-27命题点一
命题点二
命题点三
-5-
随堂巩固
知识梳理
考点自诊
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,电路中产生 感应电流
的现象。
2.产生感应电流的条件
(1)条件:穿过闭合电路的磁通量 发生变化 。
2019-2020年高考物理大一轮复习第十章电磁感应题型探究课二电磁感应中的动力学和能量问题课件
④
a 下＝gsin θ－Bm2·L2Rv
⑤
因 a 下与 v 同向，ab 做加速运动．由⑤式得 v 增加，a 下减小，
可知，杆下滑时做加速度减小的加速运动．
(3)设 P 点是上滑与下滑过程中经过的同一点 P，由能量转化 与守恒可知：12mv2P上＝12mv2P下＋QR ⑥ QR 为 ab 从 P 滑到最高点到再回到 P 点过程中 R 上产生的焦 耳热． 由 QR>0 所以 vP 上>vP 下
a＝m（smin＋θ－B2μLc2Cos
θ） g
⑫
由⑫式及题设可知，金属棒做初速度为零的匀加速运动．t
时刻金属棒的速度大小为
v＝m（smin＋θ－B2μLc2Cos
θ） gt.
答案：(1)Q＝CBLv
(2)v＝m（smin＋θ－B2μLc2Cos
θ） gt
电磁感应中的能量问题 【题型解读】 电磁感应过程的实质是不同形式的能量转化的过程，而能量 的转化是通过安培力做功的形式实现的，安培力做功的过程， 是电能转化为其他形式能的过程，外力克服安培力做功，则 是其他形式的能转化为电能的过程．
(1)CD 棒进入磁场时速度 v 的大小； (2)CD 棒进入磁场时所受的安培力 FA 的大小； (3)在拉升 CD 棒的过程中，健身者所做的功 W 和电阻产生的 焦耳热 Q.
解析：(1)由牛顿第二定律 a＝F－mmgsin θ＝12 m/s2 ①
进入磁场时的速度 v＝ 2as＝2.4 m/s.
(1)求 ab 开始运动时的加速度 a； (2)分析并说明 ab 在整个运动过程中速度、加速度的变化情 况； (3)分析并比较 ab 上滑时间和下滑时间的长短．
[解析] (1)利用楞次定律，对初始状态的 ab 受力分析得：
2020高考物理一轮总复习第十章电磁感应能力课2电磁感应中的动力学和能量问题课件新人教版
考点二 电磁感应中的能量问题——师生共研
|记要点|
1．能量转化及焦耳热的求法
(1)能量转化
其他形式的能量
克服安培 ―――力――做―功――→
电能
电流做功 ―――――→
焦耳热或其他形式的能量
(2)求解焦耳热 Q 的三种方法
2．解题的一般步骤 (1)确定研究对象(导体棒或回路)． (2)弄清电磁感应过程中，哪些力做功，哪些形式的能量相互转化． (3)根据功能关系或能量守恒定律列式求解．
(2)设导体棒速度为 v，则 E＝Blv I＝ER 解得 v＝2.8 m/s 导体棒沿斜面上升 x＝0.5 m 过程中，由动能定理有 Fx－W 安－m2gxsinθ＝12m2v2 且 Q＝W 安 故 Q＝Fx－m2gxsinθ－12m2v2＝3.3 J. [答案] (1)5.6 A (2)3.3 J
|练高分| 1．(多选)(2018 年江苏卷)如图所示，竖直放置的“”形光滑导轨宽为 L，矩形匀 强磁场Ⅰ、Ⅱ的高和间距均为 d，磁感应强度为 B.质量为 m 的水平金属杆由静止释 放，进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等．金属杆在导轨间的电阻为 R，与导轨接触良好， 其余电阻不计，重力加速度为 g.金属杆( ) A．刚进入磁场Ⅰ时加速度方向竖直向下 B．穿过磁场Ⅰ的时间大于在两磁场之间的运动时间 C．穿过两磁场产生的总热量为 4mgd D．释放时距磁场Ⅰ上边界的高度 h 可能小于m2B2g4LR42
3．如图所示，固定的光滑金属导轨间距为 L，导轨电阻不计，上端 a、b 间接有阻 值为 R 的电阻，导轨平面与水平面的夹角为 θ，且处在磁感应强度大小为 B、方向垂直 于导轨平面向上的匀强磁场中．质量为 m、电阻为 r 的导体棒与固定弹簧相连后放在导 轨上．初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有沿轨道向上的初速度 v0.整个运动 过程中导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触，弹簧的中心轴线与导轨平行．
(课标通用版)2020版高考物理总复习第十章04微专题8电磁感应中的动力学和能量问题课件
A.下边进入磁场时,Ⅱ也立即做匀速运动 B.从下边进入磁场开始的一段时间内,线圈Ⅱ做加速度不断减小的加速运动 C.从下边进入磁场开始的一段时间内,线圈Ⅱ做加速度不断减小的减速运动 D.线圈Ⅱ先到达地面
答案 C
解析 由题可知,线圈Ⅱ的电阻是线圈Ⅰ的3 倍,线圈Ⅱ的下边进入磁场时
2
产生的感应电动势是线圈Ⅰ的2倍,即32RⅡ= RⅠ,EⅡ=2EⅠ。ER 由I= 43得,IⅡ= IⅠ;
I= E = BLv0 ②
RR
联立①②得
a=g sin θ+ B2L2v0
mR
(2)上滑过程:
由第(1)问中的分析可知,上滑过程加速度大小表达式为:
a上=g
sin
B 2 L2v
θ+ m R
③
上滑过程,a、v反向,做减速运动。利用③式,v减小则a减小,可知,杆上滑
时做加速度逐渐减小的减速运动。
BLv
感应电流大小I2= RE2
r
= BLv
Rr
导体棒受到的安培力大小F=BI2L= BR2L2rv ,方向沿导轨向上
根据牛顿第二定律有mg sin θ-F=ma
解得a=g sin θ- B2L2v m(R r)
(3)导体棒最终静止时有mg sin θ=kx
则弹簧的压缩量x= mg sin θ
力做的功相等,故B正确。设电阻R产生的焦耳热为Q,根据能量守恒知:
1 2
m v02
=Q+mgh,则Q< 12 mv 02
,故C错误。有磁场时,导体棒上升时受重力、
支持力、沿导轨平面向下的安培力,所以沿导轨平面方向所受的合力
F合=mg sin θ+ B2L2v ,则加速度a=g sin θ+B2L2v ,当棒上升到最高点时v=0,