2020版高考物理二轮复习 第1部分 专题4 电路与电磁感应 第2讲 电磁感应定律及其应用课件

第一部分专题整合突破专题四电路与电磁感应第2讲电磁感应定律及其应用[高考统计·定方向](教师授课资源)考点考向五年考情汇总1.楞次定律、法拉第电磁感应定律考向1.电磁感应现象、楞次定律2019·全国卷ⅢT142018·全国卷ⅠT192018·全国卷ⅢT202017·全国卷ⅢT152017·全国卷ⅠT18考向2.“E＝Blv”(转动)切割与电路2016·全国卷ⅡT202015·全国卷ⅡT151.楞次定律、法拉第电磁感应定律考向3.“E＝ΔΦΔt”变化与电路2019·全国卷ⅠT202018·全国卷ⅠT172015·全国卷ⅠT19考向1.由给定的电磁感应过程选出正确的图象2019·全国卷ⅡT212018·全国卷ⅡT182.电磁感应的图象问题考向2.由给定的图象求解电磁感应过程中的物理量2017·全国卷ⅡT20考向1.单杆切割问题2016·全国卷ⅠT242016·全国卷ⅡT242016·全国卷ⅢT253.电磁感应中的力电综合问题考向2.双杆、线框切割问题2019·全国卷ⅢT19考点一楞次定律和法拉第电磁感应定律(5年10考)❶分析近五年的高考试题可以看出，楞次定律和法拉第电磁感应定律是高考命题的重点和热点，题型以选择题为主，涉及感应电流方向和大小的分析与计算。❷预计2020年高考仍会围绕感应电流大小和方向命题，考查对两定律理解。1．(2019·全国卷Ⅲ·T14)楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现？()A．电阻定律B．库仑定律C．欧姆定律D．能量守恒定律D[楞次定律中的“阻碍”作用，是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现，在克服这种“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能，选项D正确。]2．(多选)(2019·全国卷Ⅰ·T20)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图(a)中虚线MN所示。一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上。t＝0时磁感应强度的方向如图(a)所示；磁感应强度B随时间t的变化关系如图(b)所示。则在t＝0到t＝t1的时间间隔内()(a)(b)A．圆环所受安培力的方向始终不变B．圆环中的感应电流始终沿顺时针方向C．圆环中的感应电流大小为B0rS4t0ρD．圆环中的感应电动势大小为B0πr24t0BC[根据楞次定律可知在0～t0时间内，磁感应强度减小，感应电流的方向为顺时针，圆环所受安培力水平向左，在t0～t1时间内，磁感应强度反向增大，感应电流的方向为顺时针，圆环所受安培力水平向右，所以选项A错误，B正确；根据法拉第电磁感应定律得E＝ΔΦΔt＝12πr2·B0t0＝B0πr22t0，根据电阻定律可得R＝ρ2πrS，根据欧姆定律可得I＝ER＝B0rS4t0ρ，所以选项C正确，D错误。]3．(多选)(2018·全国卷Ⅰ·T19)如图所示，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()A．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AD[由电路可知，开关闭合瞬间，右侧线圈环绕部分的电流向下，由安培定则可知，铁芯中产生水平向右的磁场，由楞次定律可知，左侧线圈环绕部分产生向上的电流，则直导线中的电流方向由南向北，由安培定则可知，直导线在小磁针所在位置产生垂直纸面向里的磁场，则小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，A正确；开关闭合并保持一段时间后，穿过左侧线圈的磁通量不变，则左侧线圈中的感应电流为零，直导线不产生磁场，则小磁针静止不动，B、C错误；开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，穿过左侧线圈向右的磁通量减少，则由楞次定律可知，左侧线圈环绕部分产生向下的感应电流，则流过直导线的电流方向由北向南，直导线在小磁针所在处产生垂直纸面向外的磁场，则小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，D正确。]4．(多选)(2018·全国卷Ⅲ·T20)如图(a)所示，在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R，R在PQ的右侧。导线PQ中通有正弦交流电i，i的变化如图(b)所示，规定从Q到P为电流正方向。导线框R中的感应电动势()图(a)图(b)A．在t＝T4时为零B．在t＝T2时改变方向C．在t＝T2时最大，且沿顺时针方向D．在t＝T时最大，且沿顺时针方向AC[因通电导线的磁感应强度大小正比于电流的大小，故导线框R中磁感应强度与时间的变化关系类似于题图(b)，感应电动势正比于磁感应强度的变化率，即题图(b)中的切线斜率，斜率的正负反映电动势的方向，斜率的绝对值反映电动势的大小。由题图(b)可知，电流为零时，电动势最大，电流最大时电动势为零，A正确，B错误。再由楞次定律可判断在一个周期内，T4～3T4内电动势的方向沿顺时针，T2时刻最大，C正确。其余时间段电动势沿逆时针方向，D错误。]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：即根据穿过回路的磁通量的变化情况进行判断(如下T1、T3)。2．楞次定律中“阻碍”的理解(1)阻碍原磁通量的变化“增反减同”。(2)阻碍物体间的相对运动“来拒去留”。(3)阻碍线圈面积的变化“增缩减扩”(如下T1)。(4)阻碍原电流的变化(自感现象)“增反减同”。3．求感应电动势大小的三种方法。(1)磁通量变化型：E＝nΔΦΔt。(2)平动切割型：E＝Blv。(3)转动切割型：E＝12Bl2ω。(2018·全国卷Ⅰ·T17)如图所示，导体轨道OPQS固定，其中PQS是半圆弧，Q为半圆弧的中点，O为圆心。轨道的电阻忽略不计。OM是有一定电阻、可绕O转动的金属杆，M端位于PQS上，OM与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B。现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定(过程Ⅰ)；再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B′(过程Ⅱ)。在过程Ⅰ、Ⅱ中，流过OM的电荷量相等，则B′B等于()A.54B.32C.74D．2[题眼点拨]“在过程Ⅰ、Ⅱ中，流过OM的电荷量相等”，说明I1·Δt1＝I2·Δt2，而I1＝E1R，E1＝ΔΦΔt1，I2＝E2R，E2＝ΔΦΔt2。[解析]由公式E＝ΔΦΔt，I＝ER，q＝It得q＝ΔΦR，设半圆弧半径为r，对于过程Ⅰ，q1＝B·πr24·R，对于过程Ⅱ，q2＝B′－B·πr22R，由q1＝q2得，B′B＝32，故B项正确。[答案]B反思：电磁感应中电荷量的求解方法1．q＝It。2．q＝ΔΦR，其中ΔΦ的求解有三种情况：(1)只有S变化，ΔΦ＝B·ΔS；(2)只有B变化，ΔΦ＝ΔB·S；(3)B和S都变化，ΔΦ＝Φ2－Φ1。考向1电磁感应现象、楞次定律1．(多选)(2019·山东潍坊二模)如图所示，螺线管内有平行于轴线的外加磁场，以图中箭头所示方向为其正方向。螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一闭合小金属圆环，圆环与导线框在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度B随时间按图所示规律变化时()A．在0～t1时间内，环有收缩趋势B．在t1～t2时间内，环有扩张趋势C．在t1～t2时间内，环内有逆时针方向的感应电流D．在t2～t3时间内，环内有逆时针方向的感应电流BC[在0～t1时间内，B均匀增加，在线圈中产生恒定不变的感应电动势，则在导线框abcd中形成稳定的电流，此时环中无感应电流产生，环也没有收缩趋势，选项A错误；在t1～t2时间内，B的变化率逐渐减小，则螺线管中的感应电流方向为从下到上且逐渐减小，在导线框abcd中的磁通量为向外且逐渐减小，穿过环的磁通量向外且逐渐减小，根据楞次定律可知，环内有逆时针方向的感应电流，且有扩张趋势，选项B、C正确；在t2～t3时间内，B的方向向下，且B的变化率逐渐减小，则螺线管中的感应电流方向为从上到下且逐渐减小，在导线框abcd中的磁通量为向里且逐渐减小，穿过环的磁通量向里且逐渐减小，根据楞次定律可知，环内有顺时针方向的感应电流，选项D错误。]考向2“E＝Blv”(转动)切割与电路2．(多选)(2019·山东潍坊高三期末)如图所示，等边三角形导体框abc边长为l，bd⊥ac，导体框绕轴bd以角速度ω匀速转动，导体框所在空间有竖直向上磁感应强度为B的匀强磁场。下列说法正确的是()A．导体框中无感应电流B．导体框中产生正弦交变电流C．a、d两点间电势差为0D．a、d两点间电势差大小为18Bl2ωAD[导体框bd转动过程中，穿过线圈的磁通量总是零，故无感应电流产生，A正确，B错误；a、d两点间的电势差大小为Uad＝12Bω＝18Bωl2，C错误，D正确。]3．(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I­t图象如图乙所示，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0AC[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。]考向3“E＝ΔΦΔt”变化与电路4．(2019·河南联考)如图甲所示，abcd为边长为L＝1m的正方形金属线框，电阻为R＝2Ω，虚线为正方形的对称轴，虚线上方线框内有按图乙变化的匀强磁场，虚线下方线框内有按图丙变化的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里为正，则线框中的感应电流大小为()甲乙丙A.18AB.14AC.38AD.12AC[由法拉第电磁感应定律可知：E＝E上＋E下＝ΔΦ上Δt＋ΔΦ下Δt＝S2＝34V，故感应电流为：I＝ER＝38A，故选C。]5．(多选)(2019·成都高三摸底)如图甲，线圈A(图中实线，共100匝)的横截面积为0.3m2，总电阻r＝2Ω，A右侧所接电路中，电阻R1＝2Ω，R2＝6Ω，电容C＝3μF，开关S1闭合。A中有横截面积为0.2m2的区域D(图中虚线)，D内有图乙所示的变化磁场，t＝0时刻，磁场方向垂直于线圈平面向里。下列判断正确的是()A．闭合S2、电路稳定后，通过R2的电流由b流向aB．闭合S2、电路稳定后，通过R2的电流大小为0.4AC．闭合S2、电路稳定后再断开S1，通过R2的电流由b流向aD．闭合S2、电路稳定后再断开S1，通过R2的电荷量为7.2×10－6CBD[t＝0时刻，磁场方向垂直于线圈平面向里，由题图乙并根据楞次定律和安培定则可知，线圈A中产生顺时针方向的感应电流，闭合S2，电路稳定后，通过R2的电流由a流向b，选项A错误；由题图乙可知，磁感应强度的变化率的绝对值为|ΔBΔt|＝0.2T/s，根据法拉第电磁感应定律，在线圈A中产生的感应电动势E＝nS|ΔBΔt|＝100×0.2×0.2V＝4V，闭合S2、电路稳定后，根据闭合电路欧姆定律，通过R2的电流大小为I＝ER1＋R2＋r＝0.4A，选项B正确；闭合S2、电路稳定后电容器C的上极板带正电荷，再断开S1，电容器放电，通过R2的电流由a流向b，选