2022届二轮复习 专题五第1课时　电磁感应 学案

这是一份2022届二轮复习 专题五第1课时　电磁感应 学案，共18页。学案主要包含了拓展训练1，拓展训练2，拓展训练3，拓展训练4，拓展训练5等内容，欢迎下载使用。
专题五　电磁感应和电路
第1课时　电磁感应
专题
复习
定位
解决问题
本专题主要复习电磁感应的基本规律和方法，熟练应用动力学和能量观点分析并解决电磁感应问题。
高考重点
楞次定律和法拉第电磁感应定律的理解及应用；电磁感应中的平衡问题；电磁感应中的动力学和能量问题。
题型难度
本专题选择题和计算题都有可能命题，选择题一般考查楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用，题目有一定的综合性，难度中等；计算题主要考查电磁感应规律的综合应用，难度较大。

1.楞次定律中“阻碍”的表现
(1)阻碍磁通量的变化(增反减同)。
(2)阻碍物体间的相对运动(来拒去留)。
(3)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)。
2.感应电动势的计算
(1)法拉第电磁感应定律：E＝，常用于计算感应电动势的平均值。
①若B变，而S不变，则E＝nS；
②若S变，而B不变，则E＝nB。
(2)导体棒垂直切割磁感线：E＝Blv，主要用于求感应电动势的瞬时值。

(3)如图所示，导体棒Oa围绕棒的一端O在垂直匀强磁场的平面内做匀速圆周运动而切割磁感线，产生的感应电动势E＝Bl2ω。
3.感应电荷量的计算
回路中磁通量发生变化时，在Δt时间内迁移的电荷量(感应电荷量)为q＝I·Δt＝·Δt＝n·Δt＝n。可见，q仅由回路电阻R和磁通量的变化量ΔΦ决定，与发生磁通量变化的时间Δt无关。
4.电磁感应电路中产生的焦耳热
当电路中电流恒定时，可用焦耳定律计算；当电路中电流变化时，则用功能关系或能量守恒定律计算。

解决感应电路综合问题的一般思路是“先电后力”，即：
1.“源”的分析——分析电路中由电磁感应所产生的“电源”，求出电源参数E和r。
2.“路”的分析——分析电路结构，弄清串、并联关系，求出相关部分的电流大小，以便求解安培力。
3.“力”的分析——分析研究对象(通常是金属棒、导体、线圈等)的受力情况，尤其注意其所受的安培力。
接着进行“运动状态”的分析——根据力和运动的关系，建立正确的运动模型。
4.“动量”和“能量”的分析——寻找电磁感应过程和研究对象的运动过程中，其能量转化和守恒的关系，并判断系统动量是否守恒。
高考题型1　楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用
1.感应电流方向的判断
(1)利用右手定则，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)利用楞次定律，即根据穿过闭合回路的磁通量的变化情况进行判断。
2.感应电动势的两种求法
(1)E＝n，用来计算感应电动势的平均值，常用来求解电荷量。
(2)E＝Blv或E＝Bl2ω，主要用来计算感应电动势的瞬时值。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

【例1】(多选)(2021·1月福建省新高考适应性考试，6)由螺线管、电阻和水平放置的平行板电容器组成的电路如图1(a)所示。其中，螺线管匝数为N，横截面积为S1；电容器两极板间距为d，极板面积为S2，板间介质为空气(可视为真空)。螺线管处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小B随时间t变化的B－t图像如图(b)所示。一电荷
量为q的颗粒在t1～t2时间内悬停在电容器中，重力加速度大小为g，静电力常量为k。则(　　)

图1
A.颗粒带负电
B.颗粒质量为
C.t1～t2时间内，a点电势高于b点电势
D.电容器极板带电荷量大小为
答案　AD
解析　根据楞次定律和右手螺旋定则可知，感应电流通过电阻R的方向为由a到b，电容器的上极板带正电，颗粒悬浮在电容器中，受到的电场力与重力平衡，所以颗粒带负电，故A正确；电容器两极板间的电压等于感应电动势，根据法拉第电磁感应定律，有U＝N＝N，电容器两板间的电场强度
E＝＝，又mg＝Eq，解得m＝，故B错误；在t1～t2时间内，a点电势等于b点电势，故C错误；电容器极板的带电荷量为Q＝CU，又C＝，空气的相对介电常数为1，则Q＝，故D正确。
【例2】(多选)(2021·广东省普通高中学业水平选择性考试，10)如图2所示，水平放置足够长光滑金属导轨abc和de，ab与de平行，bc是以O为圆心的圆弧导轨。圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁场。金属杆OP的O端与e点用导线相接，P端与圆弧bc接触良好。初始时，可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上。若杆OP绕O点在匀强磁场区内从b到c匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的有(　　)

图2
A.杆OP产生的感应电动势恒定
B.杆OP受到的安培力不变
C.杆MN做匀加速直线运动
D.杆MN中的电流逐渐减小
答案　AD
解析　根据转动切割磁感线产生感应电动势的公式可知EOP＝Bl2ω，故A正确；OP切割磁感线，产生感应电流，由右手定则可判断出MN中电流为从M到N，根据左手定则可知MN所受安培力向左，MN向左运动，切割磁感线，产生的感应电流与OP切割磁感线产生的感应电流方向相反，故OP与MN中的电流会逐渐减小，OP所受安培力逐渐减小，MN做加速度逐渐减小的加速运动，故B、C错误，D正确。
【拓展训练1】(2021·河南新乡市二模)如图3所示，在同一个水平面内的彼此绝缘的两个光滑圆环A、B，大圆环A中有顺时针方向的恒定电流I。小圆环B的一半面积在环A内、一半面积在环A外，下列说法正确的是(　　)

图3
A.穿过环B的磁通量为0
B.环B中有持续的感应电流
C.若增大环A内的电流，则环B会向右移动
D.若减小环A内的电流，则环B会产生逆时针方向的电流
答案　C
解析　由题图，根据安培定则可知整个A环上的电流在其内部的磁场均向里，磁场在B环内左半圆环垂直纸面向里，右半边圆环磁场垂直向外，则穿过环B的磁通量不为0，故A错误；A中通恒定电流I，环B中磁通量不变，无感应电流，故B错误；若增大环A内的电流，则环B中向里的磁通量增加，根据楞次定律，环B为了阻碍磁通量增加，则环B会向右移动，故C正确；若减小环A内的电流，则环B中向里的磁通量减小，根据楞次定律判断，会产生顺时针方向的电流，故D错误。
【拓展训练2】(2021·1月江苏新高考适应性考试，10)如图4所示，光滑的平行长导轨水平放置，质量相等的导体棒L1和L2静止在导轨上，与导轨垂直且接触良好。已知L1的电阻大于L2，两棒间的距离为d，不计导轨电阻，忽略电流产生的磁场。将开关S从1拨到2，两棒运动一段时间后达到稳定状态，则(　　)

图4
A.S拨到2的瞬间，L1中的电流大于L2
B.S拨到2的瞬间，L1的加速度大于L2
C.运动稳定后，电容器C的电荷量为零
D.运动稳定后，两棒之间的距离大于d
答案　D
解析　S拨到1时，电源给电容器充电，S拨到2的瞬间，电容器放电(相当于“电源”)，导体棒L1、L2并联，则棒两端电压相等，根据I＝和RL1>RL2知，IL1