（江苏专用）2020届高考物理一轮复习 专题十 电磁感应课件

专题十电磁感应高考物理(江苏省专用)A组自主命题·江苏卷题组考点一楞次定律法拉第电磁感应定律五年高考1.(2017江苏单科,1,3分)如图所示,两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合,则穿过a、b两线圈的磁通量之比为 () A.1∶1B.1∶2C.1∶4D.4∶1答案A磁通量Φ=B·S,其中B为磁感应强度,S为与B垂直的有效面积。因为是同一磁场,B相同,且有效面积相同,Sa=Sb,故Φa=Φb。选项A正确。友情提醒虽然两线圈面积不同,但是有效面积相等。2.(2014江苏单科,1,3分)如图所示,一正方形线圈的匝数为n,边长为a,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中。在Δt时间内,磁感应强度的方向不变,大小由B均匀地增大到2B。在此过程中,线圈中产生的感应电动势为 ()A. B. C. D. 22Bat22nBat2nBat22nBat答案B由法拉第电磁感应定律知线圈中产生的感应电动势E=n =n ·S=n · ,得E= ,选项B正确。ΦtBt2BBt22a22nBat考查点本题考查考生对法拉第电磁感应定律和磁通量等知识的理解,属于容易题。错解分析本题易错选C,原因有两种可能:一是对磁通量概念的理解有误,认为面积S=a2;二是审题不清,认为磁感应强度“增加了”2B。由此可见,解题过程中一定要细心再细心!3.(2011江苏单科,2,3分)如图所示,固定的水平长直导线中通有电流I,矩形线框与导线在同一竖直平面内,且一边与导线平行。线框由静止释放,在下落过程中 ()A.穿过线框的磁通量保持不变B.线框中感应电流方向保持不变C.线框所受安培力的合力为零D.线框的机械能不断增大答案B由通电直导线周围磁感线的分布规律可知,线框下落过程中穿过其中的磁感线越来越少,故磁通量在不断变小,故A错;下落时穿过线框的磁通量始终减小,由楞次定律可知感应电流的方向保持不变,故B正确;线框上下两边受到的安培力方向虽相反,但上边所处位置的磁感应强度始终大于下边所处位置的磁感应强度,故上边所受的安培力大于下边所受的安培力,其合力不为零,故C错;由能量守恒可知下落时一部分机械能会转化为线框通电发热产生的内能,故线框的机械能减少,D错。评析本题考查知识点多,几乎涵盖了电磁学的所有知识,如左、右手定则,楞次定律和电磁感应中的能量转换关系,难度适中,因考查的都是基本知识,故得分率高。4.(2016江苏单科,6,4分)(多选)电吉他中电拾音器的基本结构如图所示,磁体附近的金属弦被磁化,因此弦振动时,在线圈中产生感应电流,电流经电路放大后传送到音箱发出声音。下列说法正确的有 () A.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C.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答案BCD铜质弦无法被磁化,不能产生磁场引起线圈中磁通量的变化从而产生感应电流,所以铜质弦不能使电吉他正常工作,故A项错误;取走磁体,金属弦无法被磁化,线圈中不会产生感应电流,B项正确;由E=n 知,C项正确;金属弦来回振动,线圈中磁通量不断增加或减小,电流方向不断变化,D项正确。Φt考查点本题考查产生感应电流的条件、法拉第电磁感应定律、感应电流方向等知识,属于容易题。易错点拨有些学生受生活中吉他铜质弦的影响,误选A项,这就提醒我们解题一定要结合所学的物理知识,深入思考推理,不要凭想象。失分警示铜质材料不能被磁化,铜质弦振动时不会在线圈中产生感应电动势。审题关键①磁体把金属弦磁化;②被磁化了的弦振动时,使线圈内磁通量发生变化,从而产生了感应电流。5.(2014江苏单科,7,4分)(多选)如图所示,在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯,现接通交流电源,过了几分钟,杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间,下列措施可行的有 ()A.增加线圈的匝数B.提高交流电源的频率C.将金属杯换为瓷杯D.取走线圈中的铁芯答案AB该装置的工作原理是,线圈内变化的电流产生变化的磁场,从而使金属杯内产生涡流,再把电能转化为内能,使杯内的水升温。交流电源的频率一定时,线圈产生的磁场的磁感应强度最大值Bm越大,杯内磁通量变化就越快,产生的涡流就越大,增加线圈的匝数会使线圈产生的磁场Bm增大,而取走线圈中的铁芯会使线圈产生的磁场Bm减小,故A对、D错。交流电源的频率增大,杯内磁通量变化加快,产生的涡流增大,故B正确。瓷为绝缘材料,不能产生涡流,故C错。考查点本题从改变线圈构造、工作电源、加热容器等多个视角考查考生对涡流的理解,属于容易题。学习指导涡流不是重、难点,学习中很容易忽视它。由此可见,我们在学习过程中,不留知识漏洞,才不会在高考中留下遗憾。6.(2016江苏单科,13,15分)据报道,一法国摄影师拍到“天宫一号”空间站飞过太阳的瞬间。照片中,“天宫一号”的太阳帆板轮廓清晰可见。如图所示,假设“天宫一号”正以速度v=7.7km/s绕地球做匀速圆周运动,运动方向与太阳帆板两端M、N的连线垂直,M、N间的距离L=20m,地磁场的磁感应强度垂直于v、MN所在平面的分量B=1.0×10-5T。将太阳帆板视为导体。 (1)求M、N间感应电动势的大小E;(2)在太阳帆板上将一只“1.5V,0.3W”的小灯泡与M、N相连构成闭合电路,不计太阳帆板和导线的电阻,试判断小灯泡能否发光,并说明理由;(3)取地球半径R=6.4×103km,地球表面的重力加速度g=9.8m/s2,试估算“天宫一号”距离地球表面的高度h(计算结果保留一位有效数字)。答案(1)1.54V(2)见解析(3)4×105m解析(1)法拉第电磁感应定律E=BLv,代入数据得E=1.54V(2)不能,因为穿过闭合回路的磁通量不变,不产生感应电流。(3)在地球表面有G =mg匀速圆周运动G =m 解得h= -R,代入数据得h≈4×105m(数量级正确都算对)2MmR2()MmRh2vRh22gRv考查点本题考查感应电流产生的条件、法拉第电磁感应定律、万有引力提供向心力、黄金代换式等考点,情景清晰简单,对分析推理能力要求不高,属于中等难度题。易错点拨虽然MN连线在切割磁感线,M点电势高于N点电势,但在M、N之间连小灯泡,整个回路在磁场中平动,磁通量不变。7.(2011江苏单科,5,3分)如图所示,水平面内有一平行金属导轨,导轨光滑且电阻不计。匀强磁场与导轨平面垂直。阻值为R的导体棒垂直于导轨静止放置,且与导轨接触良好。t=0时,将开关S由1掷到2。q、i、v和a分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度。下列图像正确的是 ()考点二电磁感应中的综合问题答案D当S由1掷到2时,电容器瞬间放电,导体中产生放电电流,从而使导体棒向右运动,当导体棒向右运动时又会在导体棒中产生反向感应电流,当q减小到感应电动势和电容器上的电压平衡稳定时,q将保持不变,故A错;当稳定后导体棒中的i为零,故B错;电容器放电相当于给导体棒一个冲量,导体棒将做a减小的加速运动,当稳定时,i=0,a=0,v达到最大且保持匀速直线运动。故C错D正确。评析本题为数形结合的综合应用题,考查了电容器放电、电磁感应、力和运动的关系以及图像的分析判断能力,综合性强,难度大,得分率低。8.(2018江苏单科,9,4分)(多选)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4mgdD.释放时距磁场Ⅰ上边界的高度h可能小于 22442mgRBL答案BC本题考查电磁感应与动力学、能量问题的综合应用。要使杆进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等,杆刚进入磁场Ⅰ时必须减速运动,加速度方向竖直向上,故A错误。杆在Ⅰ区做加速度减小的减速运动,在两磁场之间做a=g的匀加速运动,运动过程如图所示(其中v1为杆刚进入Ⅰ时的速度,v2为杆刚出Ⅰ时的速度),图线与时间轴所围的面积表示位移,两段运动的位移相等,则t1t2-t1,故B正确。对杆从进入磁场Ⅰ至刚穿出磁场Ⅱ的过程应用动能定理得mg·3d+W安= m - m ,对杆穿过两磁场之间的过程应用动能定理得mgd= m - m ,解得W安=-4mgd,由功能关系得Q=-W安=4mgd,故C正确。若杆刚进入磁场Ⅰ时恰好匀速,则有 =mg,v1= ,代入h= 得h= ,因为杆刚进入Ⅰ时必须做减速运动,故一定有h ,故D错误。1222v1221v1221v1222v221BLvR22mgRBL212vg22442mgRBL22442mgRBL疑难突破(1)利用v-t图像分析运动过程和运动时间,可以化难为易。(2)对于D选项,以杆刚进入Ⅰ时恰好匀速运动作为参照,问题便迎刃而解。9.(2019江苏单科,14,15分)如图所示,匀强磁场中有一个用软导线制成的单匝闭合线圈,线圈平面与磁场垂直。已知线圈的面积S=0.3m2、电阻R=0.6Ω,磁场的磁感应强度B=0.2T。现同时向两侧拉动线圈,线圈的两边在Δt=0.5s时间内合到一起。求线圈在上述过程中(1)感应电动势的平均值E;(2)感应电流的平均值I,并在图中标出电流方向;(3)通过导线横截面的电荷量q。 答案(1)0.12V(2)0.2A见解析图(3)0.1C解析本题考查了法拉第电磁感应定律中回路面积变化的情况,考查了学生的理解能力及简单的分析与综合能力,体现了科学思维中的科学推理素养要素。(1)感应电动势的平均值E= 磁通量的变化ΔΦ=BΔS解得E= ,代入数据得E=0.12V(2)平均电流I= 代入数据得I=0.2A(电流方向见图)(3)电荷量q=Iδt代入数据得q=0.1CΦtBStER解题指导本题中导线切割磁感线的有效长度在变化,故不能利用E=Blv计算感应电动势,而需要利用磁通量的变化率来计算。10.(2017江苏单科,13,15分)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v0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。答案(1) (2) (3) 0BdvR220BdvmR2220()BdvvR解析本题考查法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、牛顿第二定律。(1)感应电动势E=Bdv0感应电流I= 解得I= (2)安培力F=BId根据牛顿第二定律F=ma解得a= (3)金属杆切割磁感线的速度v'=v0-v,则感应电动势E=Bd(v0-v)电功率P= 解得P= ER0BdvR220BdvmR2ER2220()BdvvR方法技巧感应电动势的求法感应电动势可分为感生电动势和动生电动势。感生电动势用公式E=n 求解,且只能求解平均电动势。动生电动势用公式E=BLv求解,既可以求平均电动势,也可以求瞬时电动势。用E=BLv求解电动势时,v为导体棒垂直切割磁感线的速度。Φt11.(2015江苏单科,13,15分)做磁共振(MRI)检查时,对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流。某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响,将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织等效成单匝线圈,线圈的半径r=5.0cm,线圈导线的截面积A=0.80cm2,电阻率ρ=1.5Ω·m。如图所示,匀强磁场方向与线圈平面垂直,若磁感应强度B在0.3s内从1.5T均匀地减为零,求:(计算结果保留一位有效数字)(1)该圈肌肉组织的电阻R;(2)该圈肌肉组织中的感