还剩52页未读，
继续阅读
2022新高考二轮复习 专题四第2讲 电磁感应及其应用 课件（74张）
展开
这是一份2022新高考二轮复习 专题四第2讲 电磁感应及其应用 课件（74张），共60页。
考向一 楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用1．判定感应电流方向(1)楞次定律：一般用于线圈面积不变，磁感应强度发生变化的情形。(2)右手定则：一般用于导体棒切割磁感线的情形。
A．在0～0.4 s内，线框中感应电流沿逆时针方向B．在0.4～0.8 s内，线框有扩张的趋势C．在0～0.8 s内，线框中的感应电流为0.1 AD．在0～0.4 s内，ab边所受安培力保持不变
考向二 电磁感应中的图象和动力学问题1．图象问题的“两种技法”(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)，特别是物理量的正负，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物理量之间的函数关系，然后由函数关系对图象作出分析和判断，这未必是最简单的方法，但却是最有效的方法。
2．动力学问题中的“两分析、两状态”(1)受力和运动分析①导体切割磁感线运动产生感应电动势，在电路中产生感应电流，导体在磁场中受安培力，安培力将阻碍导体运动。②安培力一般是变力，导体做切割磁感线运动的加速度发生变化，当加速度为零时，导体达到稳定状态，最后做匀速直线运动。
(2)平衡和非平衡状态处理①导体处于平衡状态——静止或匀速直线运动状态。处理方法：根据平衡状态时导体所受合力等于零列式分析。②导体处于非平衡状态——加速度不为零。处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析。
规律总结解决电磁感应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、v t图、I t图等。(2)分析电磁感应的具体过程(如典例中线框匀加速进入磁场过程的速度的变化)。
4．(多选)(2021·全国甲卷)由相同材料的导线绕成边长相同的甲、乙两个正方形闭合线圈，两线圈的质量相等，但所用导线的横截面积不同，甲线圈的匝数是乙的2倍。现两线圈在竖直平面内从同一高度同时由静止开始下落，一段时间后进入一方向垂直于纸面的匀强磁场区域，磁场的上边界水平，如图所示。不计空气阻力，已知下落过程中线圈始终平行于纸面，上、下边保持水平。在线圈下边进入磁场后且上边进入磁场前，可能出现的是( )A．甲和乙都加速运动B．甲和乙都减速运动C．甲加速运动，乙减速运动D．甲减速运动，乙加速运动
5．(多选)(2019·全国Ⅱ卷)如图，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为θ，导轨电阻忽略不计。虚线ab、cd均与导轨垂直，在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场。将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好。已知PQ进入磁场时加速度恰好为零。从PQ进入磁场开始计时，到MN离开磁场区域为止，流过PQ的电流随时间变化的图象可能正确的是( )
6．(2021·浙江省宁波市镇海二模)如图甲所示，在水平桌面上固定着两根相距L＝20 cm、相互平行的无电阻轨道P、Q，轨道一端固定一根电阻R＝0.02 Ω的导体棒a，轨道上横置一根质量m＝40 g、电阻可忽略不计的金属棒b，两棒相距也为L＝20 cm。该轨道平面处在磁感应强度大小可以调节的、竖直向上的匀强磁场中。开始时，磁感应强度B0＝0.1 T。设棒与轨道间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2。
(1)若保持磁感应强度B0的大小不变，从t＝0时刻开始，给b棒施加一个水平向右的拉力，使它由静止开始做匀加速直线运动，此拉力F的大小随时间t变化关系如图乙所示。求b棒做匀加速运动的加速度及b棒与轨道间的滑动摩擦力大小；
答案：(1)5 m/s2 0.2 N
(2)若从t＝0开始，磁感应强度B随时间t按图丙中图象所示的规律变化，求在金属棒b开始运动前，这个装置释放的热量。
答案： (2)0.036 J
考向三 电磁感应中的动量和能量问题1．分析方法(1)分析“受力”：分析研究对象的受力情况，特别关注安培力的方向。(2)分析“能量”：搞清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的能量发生了变化，根据能量守恒列方程求解。
求焦耳热Q的三种方法：①焦耳定律：Q＝I2Rt，适用于电流、电阻不变。②功能关系：Q＝W克服安培力，电流变与不变都适用。③能量转化：Q＝ΔE(其他能的减少量)，电流变与不变都适用。
2．动量守恒定律的应用在双金属棒切割磁感线的系统中，双金属棒和导轨构成闭合回路，安培力充当系统内力，如果它们受到的安培力的合力为0时，满足动量守恒，运用动量守恒定律求解比较方便。
过程中，通过杆b的平均电流为0.3 A；从a下滑到水平轨道时开始计时，a、b运动的速度—时间图象如图乙所示(以a运动方向为正方向)，其中ma＝2 kg，mb＝1 kg，g取10 m/s2，求：
(1)杆a在弧形轨道上运动的时间；
[答案] (1)5 s
(2)杆a在水平轨道上运动过程中通过其截面的电荷量；
(3)在整个运动过程中杆b产生的焦耳热。
7．(多选)如图所示，两根足够长、间距为l的固定光滑平行金属导轨，位于同一水平面内，导轨上横放着质量分别为m和3m的导体棒ab和cd，构成矩形回路，在整个导轨平面内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场，已知两棒的电阻均为R，回路中其余部分的电阻不计。开始时，导体棒cd静止，导体棒ab以大小为v0的初速度从导轨左端开始向右运动，忽略回路中电流对磁场的影响，导体棒ab和cd在运动过程中不会发生碰撞，经过足够长的时间后，下列说法正确的是( )
8．如图所示，有一间距为L且与水平方向成θ角的光滑平行轨道，轨道上端接有电容器和定值电阻，S为单刀双掷开关，空间存在垂直轨道平面向上的匀强磁场，磁感应强度为B。将单刀双掷开关接到a点，一根电阻不计、质量为m的导体棒在轨道底端获得初速度v0后沿着轨道向上运动，到达最高点时，单刀双掷开关接b点，经过一段时间导体棒又回到轨道底端。已知定值电阻的阻值为R，电容器的电容为C，重力加速度为g，轨道足够长，轨道电阻不计，求：
(1)导体棒上滑过程中加速度的大小；
(2)若已知导体棒到达轨道底端的速度为v，求导体棒下滑过程中定值电阻产生的热量和导体棒运动的时间。
(1)求该推力的功率P；
(2)求两导体棒通过磁场右边界BB′时的速度大小v；
(3)求两导体棒穿越磁场的过程中定值电阻Z产生的焦耳热Q；
(4)两导体棒到达CC′后原路返回，请通过计算判断两导体棒能否再次穿过磁场区域。若不能穿过，求出两导体棒停止的位置与DD′的距离x。
1．【以科技应用为背景考查楞次定律和法拉第电磁感应定律】(2021·北京市海淀区高三下学期5月期末)手机无线充电功能的应用为人们提供更大的便利。图甲为其充电原理的示意图，充电板接交流电源，对充电板供电，充电板内的励磁线圈可产生交变磁场，从而使手机内的感应线圈中产生感应电流。当充电板内的励磁线圈通入如图乙所示的交变电流时(电流由a流入时的方向为正)，不考虑感应线圈的自感，下列说法中正确的是( )
A．感应线圈中产生的是恒定电流B．感应线圈中电流的方向总是与励磁线圈中电流方向相反C．t1～t3时间内，c点电势始终高于d点电势D．t3时刻，感应线圈中电流的瞬时值最大
解析：由图象可知励磁线圈中通有变化的交变电流时，感应线圈中产生电流也在变化，不是恒定电流，故A错误；当励磁线圈中的电流减小时，故磁感应强度减小，则通过感应线圈的磁通量减小，根据楞次定律，可知感应线圈中磁场方向与励磁线圈中磁场方向相同，可知感应线圈中电流的方向与励磁线圈中电流的方向相同，同理，当励磁线圈中的电流增加时，故磁感应强度增加，则通过感应线圈的磁通量增加，根据楞次定律，可知感应线圈中磁场方向与励磁线圈中磁场方向相反，可知感应线圈中电流的方向与励磁线圈中电流的方向相反，故
B错误； 由图可知，在t1～t3时间内分两段时间分析，根据楞次定律可知，在t1～t2时间内，励磁线圈中的电流从a流入，根据安培定则可知，磁场方向向上，由于此时电流的大小不断减小，故磁感应强度减小，则通过感应线圈磁通量减小，根据楞次定律，可知感应线圈中磁场方向与励磁线圈中磁场方向相同，也向上，则线圈中的电流从d流向c，在t2～t3时间内，励磁线圈中的电流从b流入，根据安培定则可知，磁场方向向下，由于此时电流的大小不断增大，故磁感应强度增大，
则通过感应线圈磁通量增大，根据楞次定律，可知感应线圈中磁场方向与励磁线圈中磁场方向相反，向上，则线圈中的电流从d流向c，综上分析可知c点电势高于d点电势，故C正确；由图可知，t3时刻，励磁线圈中电流最大，电流的变化率为零，所以感应线圈中电流瞬时值也为0，故D错误。答案：C
2．【以发光竹蜻蜓为背景考查电磁感应综合问题】如图甲所示，发光竹蜻蜓是一种常见的儿童玩具，它在飞起时能够持续闪烁发光。某同学对竹蜻蜓的电路做如下简化，如图乙所示，半径为L的导电圆环绕垂直于圆环平面、通过圆心O的金属轴O1O2以角速度ω匀速转动，圆环上接有电阻均为r的三根金属辐条OP、OQ、OR，辐条互成120°
角。在圆环左半部分分布着垂直圆环平面向下的、磁感应强度为B的匀强磁场，在转轴O1O2与圆环的边缘之间通过电刷M、N与一个LED灯相连(假设LED灯电阻恒为r)。其他电阻不计，从辐条OP进入磁场开始计时。
(1)在辐条OP转过60°的过程中，求通过LED灯的电流；
(2)求圆环每旋转一周，LED灯消耗的电能。
考向一 楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用1．判定感应电流方向(1)楞次定律：一般用于线圈面积不变，磁感应强度发生变化的情形。(2)右手定则：一般用于导体棒切割磁感线的情形。
A．在0～0.4 s内，线框中感应电流沿逆时针方向B．在0.4～0.8 s内，线框有扩张的趋势C．在0～0.8 s内，线框中的感应电流为0.1 AD．在0～0.4 s内，ab边所受安培力保持不变
考向二 电磁感应中的图象和动力学问题1．图象问题的“两种技法”(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)，特别是物理量的正负，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物理量之间的函数关系，然后由函数关系对图象作出分析和判断，这未必是最简单的方法，但却是最有效的方法。
2．动力学问题中的“两分析、两状态”(1)受力和运动分析①导体切割磁感线运动产生感应电动势，在电路中产生感应电流，导体在磁场中受安培力，安培力将阻碍导体运动。②安培力一般是变力，导体做切割磁感线运动的加速度发生变化，当加速度为零时，导体达到稳定状态，最后做匀速直线运动。
(2)平衡和非平衡状态处理①导体处于平衡状态——静止或匀速直线运动状态。处理方法：根据平衡状态时导体所受合力等于零列式分析。②导体处于非平衡状态——加速度不为零。处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析。
规律总结解决电磁感应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、v t图、I t图等。(2)分析电磁感应的具体过程(如典例中线框匀加速进入磁场过程的速度的变化)。
4．(多选)(2021·全国甲卷)由相同材料的导线绕成边长相同的甲、乙两个正方形闭合线圈，两线圈的质量相等，但所用导线的横截面积不同，甲线圈的匝数是乙的2倍。现两线圈在竖直平面内从同一高度同时由静止开始下落，一段时间后进入一方向垂直于纸面的匀强磁场区域，磁场的上边界水平，如图所示。不计空气阻力，已知下落过程中线圈始终平行于纸面，上、下边保持水平。在线圈下边进入磁场后且上边进入磁场前，可能出现的是( )A．甲和乙都加速运动B．甲和乙都减速运动C．甲加速运动，乙减速运动D．甲减速运动，乙加速运动
5．(多选)(2019·全国Ⅱ卷)如图，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为θ，导轨电阻忽略不计。虚线ab、cd均与导轨垂直，在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场。将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好。已知PQ进入磁场时加速度恰好为零。从PQ进入磁场开始计时，到MN离开磁场区域为止，流过PQ的电流随时间变化的图象可能正确的是( )
6．(2021·浙江省宁波市镇海二模)如图甲所示，在水平桌面上固定着两根相距L＝20 cm、相互平行的无电阻轨道P、Q，轨道一端固定一根电阻R＝0.02 Ω的导体棒a，轨道上横置一根质量m＝40 g、电阻可忽略不计的金属棒b，两棒相距也为L＝20 cm。该轨道平面处在磁感应强度大小可以调节的、竖直向上的匀强磁场中。开始时，磁感应强度B0＝0.1 T。设棒与轨道间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2。
(1)若保持磁感应强度B0的大小不变，从t＝0时刻开始，给b棒施加一个水平向右的拉力，使它由静止开始做匀加速直线运动，此拉力F的大小随时间t变化关系如图乙所示。求b棒做匀加速运动的加速度及b棒与轨道间的滑动摩擦力大小；
答案：(1)5 m/s2 0.2 N
(2)若从t＝0开始，磁感应强度B随时间t按图丙中图象所示的规律变化，求在金属棒b开始运动前，这个装置释放的热量。
答案： (2)0.036 J
考向三 电磁感应中的动量和能量问题1．分析方法(1)分析“受力”：分析研究对象的受力情况，特别关注安培力的方向。(2)分析“能量”：搞清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的能量发生了变化，根据能量守恒列方程求解。
求焦耳热Q的三种方法：①焦耳定律：Q＝I2Rt，适用于电流、电阻不变。②功能关系：Q＝W克服安培力，电流变与不变都适用。③能量转化：Q＝ΔE(其他能的减少量)，电流变与不变都适用。
2．动量守恒定律的应用在双金属棒切割磁感线的系统中，双金属棒和导轨构成闭合回路，安培力充当系统内力，如果它们受到的安培力的合力为0时，满足动量守恒，运用动量守恒定律求解比较方便。
过程中，通过杆b的平均电流为0.3 A；从a下滑到水平轨道时开始计时，a、b运动的速度—时间图象如图乙所示(以a运动方向为正方向)，其中ma＝2 kg，mb＝1 kg，g取10 m/s2，求：
(1)杆a在弧形轨道上运动的时间；
[答案] (1)5 s
(2)杆a在水平轨道上运动过程中通过其截面的电荷量；
(3)在整个运动过程中杆b产生的焦耳热。
7．(多选)如图所示，两根足够长、间距为l的固定光滑平行金属导轨，位于同一水平面内，导轨上横放着质量分别为m和3m的导体棒ab和cd，构成矩形回路，在整个导轨平面内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场，已知两棒的电阻均为R，回路中其余部分的电阻不计。开始时，导体棒cd静止，导体棒ab以大小为v0的初速度从导轨左端开始向右运动，忽略回路中电流对磁场的影响，导体棒ab和cd在运动过程中不会发生碰撞，经过足够长的时间后，下列说法正确的是( )
8．如图所示，有一间距为L且与水平方向成θ角的光滑平行轨道，轨道上端接有电容器和定值电阻，S为单刀双掷开关，空间存在垂直轨道平面向上的匀强磁场，磁感应强度为B。将单刀双掷开关接到a点，一根电阻不计、质量为m的导体棒在轨道底端获得初速度v0后沿着轨道向上运动，到达最高点时，单刀双掷开关接b点，经过一段时间导体棒又回到轨道底端。已知定值电阻的阻值为R，电容器的电容为C，重力加速度为g，轨道足够长，轨道电阻不计，求：
(1)导体棒上滑过程中加速度的大小；
(2)若已知导体棒到达轨道底端的速度为v，求导体棒下滑过程中定值电阻产生的热量和导体棒运动的时间。
(1)求该推力的功率P；
(2)求两导体棒通过磁场右边界BB′时的速度大小v；
(3)求两导体棒穿越磁场的过程中定值电阻Z产生的焦耳热Q；
(4)两导体棒到达CC′后原路返回，请通过计算判断两导体棒能否再次穿过磁场区域。若不能穿过，求出两导体棒停止的位置与DD′的距离x。
1．【以科技应用为背景考查楞次定律和法拉第电磁感应定律】(2021·北京市海淀区高三下学期5月期末)手机无线充电功能的应用为人们提供更大的便利。图甲为其充电原理的示意图，充电板接交流电源，对充电板供电，充电板内的励磁线圈可产生交变磁场，从而使手机内的感应线圈中产生感应电流。当充电板内的励磁线圈通入如图乙所示的交变电流时(电流由a流入时的方向为正)，不考虑感应线圈的自感，下列说法中正确的是( )
A．感应线圈中产生的是恒定电流B．感应线圈中电流的方向总是与励磁线圈中电流方向相反C．t1～t3时间内，c点电势始终高于d点电势D．t3时刻，感应线圈中电流的瞬时值最大
解析：由图象可知励磁线圈中通有变化的交变电流时，感应线圈中产生电流也在变化，不是恒定电流，故A错误；当励磁线圈中的电流减小时，故磁感应强度减小，则通过感应线圈的磁通量减小，根据楞次定律，可知感应线圈中磁场方向与励磁线圈中磁场方向相同，可知感应线圈中电流的方向与励磁线圈中电流的方向相同，同理，当励磁线圈中的电流增加时，故磁感应强度增加，则通过感应线圈的磁通量增加，根据楞次定律，可知感应线圈中磁场方向与励磁线圈中磁场方向相反，可知感应线圈中电流的方向与励磁线圈中电流的方向相反，故
B错误； 由图可知，在t1～t3时间内分两段时间分析，根据楞次定律可知，在t1～t2时间内，励磁线圈中的电流从a流入，根据安培定则可知，磁场方向向上，由于此时电流的大小不断减小，故磁感应强度减小，则通过感应线圈磁通量减小，根据楞次定律，可知感应线圈中磁场方向与励磁线圈中磁场方向相同，也向上，则线圈中的电流从d流向c，在t2～t3时间内，励磁线圈中的电流从b流入，根据安培定则可知，磁场方向向下，由于此时电流的大小不断增大，故磁感应强度增大，
则通过感应线圈磁通量增大，根据楞次定律，可知感应线圈中磁场方向与励磁线圈中磁场方向相反，向上，则线圈中的电流从d流向c，综上分析可知c点电势高于d点电势，故C正确；由图可知，t3时刻，励磁线圈中电流最大，电流的变化率为零，所以感应线圈中电流瞬时值也为0，故D错误。答案：C
2．【以发光竹蜻蜓为背景考查电磁感应综合问题】如图甲所示，发光竹蜻蜓是一种常见的儿童玩具，它在飞起时能够持续闪烁发光。某同学对竹蜻蜓的电路做如下简化，如图乙所示，半径为L的导电圆环绕垂直于圆环平面、通过圆心O的金属轴O1O2以角速度ω匀速转动，圆环上接有电阻均为r的三根金属辐条OP、OQ、OR，辐条互成120°
角。在圆环左半部分分布着垂直圆环平面向下的、磁感应强度为B的匀强磁场，在转轴O1O2与圆环的边缘之间通过电刷M、N与一个LED灯相连(假设LED灯电阻恒为r)。其他电阻不计，从辐条OP进入磁场开始计时。
(1)在辐条OP转过60°的过程中，求通过LED灯的电流；
(2)求圆环每旋转一周，LED灯消耗的电能。
相关课件
高考物理二轮复习专题四第2讲电磁感应问题 (含解析)课件PPT： 这是一份高考物理二轮复习专题四第2讲电磁感应问题 (含解析)课件PPT，共60页。
2023届高考物理二轮复习专题四第2讲电磁感应及其综合应用课件： 这是一份2023届高考物理二轮复习专题四第2讲电磁感应及其综合应用课件，共60页。PPT课件主要包含了回扣核心主干，知识技能了于胸，透析高考考情，知己知彼百战胜，突破核心考点，解题能力步步高，答案3图见解析，ABD，细研微小专题，一题一课攻疑难等内容，欢迎下载使用。
2023届二轮复习 专题四 第2讲 电磁感应及其综合应用 课件： 这是一份2023届二轮复习 专题四 第2讲 电磁感应及其综合应用 课件，共60页。PPT课件主要包含了回扣核心主干，知识技能了于胸，透析高考考情，知己知彼百战胜，突破核心考点，解题能力步步高，答案3图见解析，ABD，细研微小专题，一题一课攻疑难等内容，欢迎下载使用。
