2019届二轮复习---电磁感应--课件(65张)(全国通用)

第13讲电磁感应总纲目录考点1楞次定律和法拉第电磁感应定律考点2电磁感应的图像问题考点3电磁感应与电路知识的综合应用考点4电磁感应中的“杆+导轨”模型考点1楞次定律和法拉第电磁感应定律1.感应电流方向的判断方法(1)右手定则,即根据导体在磁场中做切割磁感线运动的情况进行判断;(2)楞次定律,即根据穿过闭合回路的磁通量的变化情况进行判断。2.楞次定律中“阻碍”的主要表现形式(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.感应电动势大小的计算(1)法拉第电磁感应定律:E=n ,适用于普遍情况;(2)E=Blv,适用于导体棒切割磁感线的情况;(3)E= Bl2ω,适用于导体棒旋转切割磁感线的情况。Φt121.(2018湖北八校二联)(多选)已知地磁场类似于条形磁铁产生的磁场,地磁N极位于地理南极附近。如图所示,在湖北某中学实验室的水平桌面上,放置边长为L的正方形闭合导体线框abcd,线框的ad边沿南北方向,ab边沿东西方向,下列说法正确的是 ()A.若使线框向东平移,则a点电势比d点电势低B.若使线框向北平移,则a点电势等于b点电势C.若以ad边为轴,将线框向上翻转90°,则翻转过程线框中电流方向始终为ad-cba方向D.若以ab边为轴,将线框向上翻转90°,则翻转过程线框中电流方向始终为ad-cba方向答案AC地球北半部的磁场方向由南向北斜向下,可分解为水平向北和竖直向下两个分量。若线圈向东平移,根据右手定则可知a点电势低于d点电势,A项正确;若线圈向北平移,根据右手定则可知a点电势高于b点电势,B项错误;若以ad边为轴,将线框向上翻转90°过程中,根据楞次定律及安培定则可知线框中的电流方向始终为adcba方向,C项正确;若以ab边为轴,将线框向上翻转90°过程中,穿过线框的磁通量先增大后减小,根据楞次定律及安培定则可知,线框中的电流方向为先沿abcda方向再沿adcba方向,故D错误。2.(多选)如图甲所示,一宽为l的匀强磁场B区域,磁场方向垂直于纸面向里。一个边长为a(la)的正方形导线框ABCD位于纸面内,以垂直于磁场边界的恒定速度v通过该磁场区域,导线框电阻为R,在运动过程中,线框有一条边始终与磁场区域的边界平行。取它刚进入磁场的时刻t=0,线框中感应电流随时间变化规律的I-t图像如图乙所示,则下列说法正确的是 ()A.在第1s内,线框中感应电流为逆时针方向,大小恒定为0.3AB.在第2s内,穿过线框的磁通量最大,感应电流大小恒定为0.6AC.在第3s内,线框中感应电流方向为顺时针方向,大小恒定为0.3AD.在第1s内,线框中C点电势高于D点电势,感应电流大小为0答案AC在第1s内,线框进入磁场,穿过线框的磁通量均匀增加,感应电流为逆时针方向(取为正方向),大小I=0.3A,选项A正确;在第2s内,整个线框在磁场中运动,穿过线框的磁通量最大且不变,没有感应电流,选项B错误;在第3s内,线框从磁场中出来,穿过线框的磁通量均匀减小,感应电流为顺时针方向(为负方向),大小I=0.3A,选项C正确;在第1s内,感应电流方向沿逆时针方向,则C点电势低于D点电势,选项D错误。3.用一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环,ab为圆环的直径,t=0时刻在ab的左侧存在一个匀强磁场,磁场垂直圆环所在平面,方向如图甲,磁感应强度B与时间t的关系如图乙,则0~t1时间内下面说法正确的是 () A.圆环一直具有扩张的趋势B.圆环中产生逆时针方向的感应电流C.圆环中感应电流的大小为 D.图中a、b两点之间的电势差Uab= 004BrStρ2002Brt答案C由题图乙可知,0~t0时间内,磁通量向里减小,t0~t1时间内,磁通量向外增大。由楞次定律的“增缩减扩”可知,圆环先有扩张的趋势后有收缩的趋势,故A错误;由楞次定律的“增反减同”可知,圆环中的感应电流方向始终为顺时针方向,故B错误;由法拉第电磁感应定律可知,E= S'= ,感应电流I= = = ,故C正确;a、b两点之间的电势差Uab= E= ,故D错误。Bt2002BrtER20022BrtrρS004BrStρ122004Brt方法技巧三定则一定律的应用技巧(1)应用楞次定律时,一般要用到安培定则。(2)研究感应电流受到的安培力时,一般先用右手定则确定电流方向,再用左手定则确定安培力方向,有时也可以直接应用楞次定律的推论确定。考点2电磁感应的图像问题1.常见的图像(1)随时间t变化的图像,如B-t图、Φ-t图、E-t图、F-t图、i-t图等;(2)随位移x变化的图像,如E-x图、i-x图等。2.对于电磁感应图像问题的分析要注意以下三个方面(1)注意初始时刻的特征,如初始时刻感应电流是否为零,感应电流的方向如何。(2)注意分析电磁感应发生的过程分为几个阶段,这几个阶段是否和图像变化相对应。(3)注意观察图像的变化趋势,看图像斜率的大小、图像的曲直是否和物理过程对应。1.(2018湖北黄冈期末)(多选)如图所示,在光滑水平面内,虚线右侧存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外,一正方形金属线框质量为m,电阻为R,边长为L,从虚线处进入磁场时开始计时,在外力作用下,线框由静止开始,以垂直于磁场的恒定加速度a进入磁场区域,t1时刻线框全部进入磁场,规定顺时针方向为感应电流i的正方向,外力大小为F,线框中电功率的瞬时值为P,通过导线横截面的电荷量为q,其中P-t和q-t图像均为抛物线的一部分,则这些量随时间变化的图像正确的是 ()  答案CD线框切割磁感线,运动速度v=at,产生的感应电动势e=BLv,产生的感应电流i= = ,故A错误;对线框受力分析,由牛顿第二定律,有F-F安=ma,其中F安=BLi= ,得F=ma+ ,故B错误;功率P=i2R= ,P-t图线为抛物线的一部分,故C正确;由电荷量表达式q= ,有q= ,q-t图线为抛物线的一部分,故D正确。eRBLatR22BLatR22BLatR2()BLatRΦR212BLatR2.(2018山西五市联考)如图所示,等腰直角三角形区域内有垂直于纸面向内的匀强磁场,左边有一形状与磁场边界完全相同的闭合导线框,线框斜边长为l,线框从图示位置开始水平向右匀速穿过磁场区域,规定线框中感应电流逆时针方向为正方向,其感应电流i随位移x变化的图像正确的是 ()  答案B首先判断感应电流的方向,闭合导线框穿过磁场的过程中,磁通量先增加后减小,根据楞次定律,感应电流的磁场方向先向外后向内,根据安培定则,感应电流先逆时针后顺时针,即先正后负,故A、D错误;再考虑大小情况,导线框向右运动过程中切割的有效长度是先增大后减小,根据E=BLv,知感应电动势的大小是先增大后减小,则感应电流先增大后减小,所以B正确,C错误。3.(多选)如图甲所示,水平面上的平行导轨MN、PQ上放着两根垂直导轨的光滑导体棒ab、cd,两棒间用绝缘细线连接;已知平行导轨MN、PQ间距为L1,导体棒ab、cd间距为L2,导轨电阻可忽略,每根导体棒在导轨之间的电阻为R。开始时匀强磁场垂直纸面向里,磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示。则以下说法正确的是 () A.在t0时刻回路中产生的感应电动势E=0B.在0~t0时间内导体棒中的电流为 C.在 时刻绝缘细线所受拉力为 D.在0~2t0时间内回路中电流方向是abdca12002LLBRt02t2212004LLBRt答案BC由图乙可知, = ,回路面积S=L1L2,在t0时刻回路中产生的感应电动势E= S=L1L2 ,选项A错误;0~t0时间内回路中产生的感应电流大小为I= = ,选项B正确;在 时刻,由左手定则,导体棒ab所受安培力方向向左,导体棒cd所受安培力方向向右,磁场磁感应强度为 ,安培力大小为F= B0·IL1= ,在 时刻绝缘细线所受拉力为 ,选项C正确;在0~t0时间内磁感应强度减小,在t0~2t0时间内磁感应强度反向增大,根据楞次定律及安培定则,回路内产生的感应电流方向为顺时针方向,即电流方向是acdba,选项D错误。Bt00BtBt00Bt2ER12002LLBRt02t02B122212004LLBRt02t2212004LLBRt方法技巧求解电磁感应图像类选择题的两种常用方法(1)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。(2)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像进行分析和判断。考点3电磁感应与电路知识的综合应用解答电磁感应中电路问题的三个步骤(1)确定电源:利用E=n 或E=Blvsinθ求感应电动势的大小,利用右手定则或楞次定律判断感应电流的方向。如果在一个电路中切割磁感线的部分有多个并相互联系,可等效成电源的串、并联。Φt(2)分析电路结构:分析内、外电路,以及外电路的串、并联关系,画出等效电路图。(3)利用电路规律求解:应用闭合电路欧姆定律及串、并联电路的基本性质等列方程求解。例如图,水平边界的匀强磁场上方h=5m处有一个边长L=1m的正方形导线框从静止开始下落,已知线框质量m=1kg,电阻为R=10Ω,磁感应强度为B=1T,取重力加速度g=10m/s2,当线框的cd边刚进入磁场时:(1)求线框中产生的感应电动势大小;(2)求cd两点间的电势差大小;(3)若线框此时加速度等于0,则线框电阻应该变为多少?答案(1)10V(2)7.5V(3)1Ω解析(1)cd边刚进入磁场时,线框速度v= 线框中产生的感应电动势E=BLv=BL =10V(2)此时线框中电流I= cd边切割磁感线相当于电源,cd两点间的电势差即路端电压U=I× R=7.5V(3)安培力F=BIL= 根据牛顿第二定律有mg-F=ma2gh2ghER34222BLghR由a=0,解得电阻应该变为R= =1Ω222BLghmg1.(2018江西鹰潭一模)(多选)如图甲所示,一个匝数为n的圆形线圈(图中只画了2匝),面积为S,线圈的电阻为R,在线圈外接一个阻值为R的电阻和一个理想电压表,将线圈放入垂直纸面向里的磁场中,磁感应强度随时间变化规律如图乙所示,下列说法正确的是 ()A.0~t1时间内P端电势高于Q端电势B.0~t1时间内电压表的读数为 C.t1~t2时间内R上的电流为 D.t1~t2时间内P端电势高于Q端电势101()nBBSt1212()nBSttR答案AC0~t1时间内,磁通量向里增大,根据楞次定律及安培定则可知感应电流沿逆时针方向,线圈相当于电源,所以P端电势高于Q端电势,故A正确;0~t1时间内线圈产生的感应电动势E=n =n S=n S,电压表的示数等于电阻R两端的电压U=IR= ·R= ,故B错误;t1~t2时间内线圈产生的感应电动势E'=n =n S,根据闭合电路欧姆定律有I'= = ,故C正确;t1~t2时间内,磁通量向里减小,根据楞次定律及安培定则,感应电流沿顺时针方向,线圈相当于电源,所以P端电势低于Q端电势,故D错误。ΦtBt101BBt2ER101()2nBBStΦt121Btt'2ER1212()nBSttR2.(多选)如图所示,水平放置的粗糙U形框架上接一个阻值为R0的电阻,放在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一个半径为L、质量为m的半圆形硬导体AC在水平向右的恒定拉力F作用下,由静止开始运动距离d后速度达到v,半圆形硬导体AC的电阻为r,其余电阻不计。下列说法正确的是 ()A.A点的电势高于C点的电势B.此时AC两端电压为UAC= C.此过程中电路产生的电热为Q=Fd- mv2D.此过程中通过电阻R0的电荷量为q= 00BLvRRr1202BLdRr答案AD根据右手定则可知,A点相当于电源的正极,电势高,A正确;AC产生的感应电动势为E