2018年高考物理全国用二轮复习学案:专题四 第2讲 Word版含答案

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第2讲 电磁感应定律及综合应用

知识必备

1.感应电动势的几种表达式

ΔΦ

(1)穿过回路的磁通量发生变化时E=n,一般用来计算Δt时间内的感应电动势的平均值。

Δt(2)导体棒垂直切割磁感线运动时E=BLv。

12

(3)导体棒在磁场中以其中一端为圆心转动垂直切割磁感线时E=BLω。

22.感应电动势方向(感应电流方向)的判断

(1)右手定则:适用于导体切割磁感线产生感应电流的方向的判断。

(2)楞次定律:感应电流具有这样的方向,即感应电流产生的磁场总要阻碍引起感应电流的原磁通量的变化。 (3)三种阻碍:

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阻碍自身电流的变化——增反减同。 备考策略

1.抓住“两个定律”,运用“两种观点”,分析“一种电路”

“两个定律”是指楞次定律和法拉第电磁感应定律;“两种观点”是指动力学观点和能量观点;“一种电路”是指电磁感应电路。 2.必须领会的“6种方法和2种物理思想”

(1)假设法、图象法、转换法、微元法、类比法、逆向思维法; (2)等效思想、守恒思想。 3.必须辨明的“3个易错易混点”

(1)楞次定律中的“阻碍”不是“阻止”,也不是“相反”; (2)注意区别楞次定律和右手定则;

(3)发生电磁感应的电路中,产生感应电动势的部分为“电源”,其余部分为“外电路”。

楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用

【真题示例1】 (2017·全国卷Ⅲ,15)如图1,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1

A.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

解析 金属杆PQ突然向右运动,由右手定则可知,PQRS中有沿逆时针方向的感应电流,穿过圆环形金属线框T中的磁通量减小,由楞次定律可知,T中有沿顺时针方向的感应电流,故选项D正确,A、B、C错误。 答案 D

【真题示例2】 (2017·全国卷Ⅰ,18)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。为了有效隔离外界振动对STM的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小振动,如图2所示。无扰动时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰动后,对于紫铜薄板上下及其左右振动的衰减最有效的方案是( )

图2

解析 感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发生变化。在A图中,系统振动时,紫铜薄板随之上下及左右振动,在磁场中的部分有时多有时少,磁通量发生变化,产生感应电流,受到安培力,阻碍系统的振动;在B、D图中,只有紫铜薄板左右振动才产生感应电流,而上下振动无电流产生;在C图中,无论紫铜薄板上下振动还是左右振动,都不会产生感应电流,故选项A正

确,B、C、D错误。 答案 A

【真题示例3】 (多选)(2016·全国卷Ⅱ,20)法拉第圆盘发电机的示意图如图3所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。圆盘旋转时,关于流过电阻R的电流,下列说法正确的是( )

图3

A.若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定

B.若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流沿a到b的方向流动 C.若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向可能发生变化 D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,则电流在R上的热功率也变为原来的2倍

解析 将圆盘看成无数辐条组成,它们都在切割磁感线从而产生感应电动势和感应电流,根据右手定则可知圆盘上感应电流从边缘流向中心,则当圆盘顺时针(俯视)转动时,流过电阻的电流方12E向从a到b,B对;由法拉第电磁感应定律得感生电动势E=BLv=BLω,I=,ω恒定时,

2R+rB2L4ω2RI大小恒定,ω大小变化时,I大小变化,方向不变,故A对,C错;由P=IR=2知,

4(R+r)

2

当ω变为2倍时,P变为原来的4倍,D错。 答案 AB 真题感悟 1.高考考查特点

高考在本考点的考查主要集中在新的情境考查楞次定律、法拉第电磁感应定律。掌握法拉第电磁感应定律和楞次定律、右手定则是突破考点的方法。 2.常见误区及临考提醒

(1)对感应电流产生的条件理解不准确,认为只要切割就有感应电流。 (2)不能正确理解楞次定律造成电流方向判断错误。 (3)左手定则和右手定则混淆出现电流方向的判断错误。 (4)不理解转动切割电动势大小计算方法。

预测1 预测2 楞次定律的应用 电磁感应定律的应用 1.(2017·河南重点中学联考)如图4甲所示,绝缘的水平桌面上放置一金属圆环,在圆环的正上方放置一个螺线管,在螺线管中通入如图乙所示的电流,电流从螺线管a端流入为正,以下说法正确的是( )

图4

A.从上往下看,0~1 s内圆环中的感应电流沿顺时针方向 B.0~1 s内圆环面积有扩张的趋势 C.3 s末圆环对桌面的压力小于圆环的重力 D.1~2 s内和2~3 s内圆环中的感应电流方向相反

解析 由图乙知,0~1 s内螺线管中电流逐渐增大,穿过圆环向上的磁通量增大,由楞次定律知圆环中感应电流的磁场向下,圆环面积有缩小的趋势,从上往下看,0~1 s内圆环中的感应电流沿顺时针方向,选项A正确,B错误;同理可得1~2 s内和2~3 s内圆环中的感应电流方向相同,选项D错误;3 s末电流的变化率为0,螺线管中磁感应强度的变化率为0,在圆环中不产生感应电流,圆环对桌面的压力等于圆环的重力,选项C错误。 答案 A

2.(多选)如图5甲所示,一个圆形线圈匝数n=50、面积S1=0.5 m、电阻r=1 Ω。有一个R=2 Ω的电阻,将其两端分别与图甲中的圆形线圈相连接,F端接地。在线圈中存在面积S2=0.4 m

2

2

的垂直线圈平面向外的匀强磁场区域,磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示,则下列说法正确的是( )

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