高考物理二轮复习 细致讲解专题五 电磁感应及其综合应用课件

MN 就进入磁场区域，则两棒在磁场区域中运动时回路中磁通量 不变，两棒不受安培力作用，二者在磁场中做加速运动，PQ 出 磁场后，MN 切割磁感线产生感应电动势和感应电流，且感应电 流一定大于 I1，MN 受到安培力的作用，由于安培力与速度成正 比，则 MN 所受的安培力一定大于 MN 的重力沿斜面方向的分力， 所以 MN 一定做减速运动，回路中感应电流减小，流过 PQ 的电 流随时间变化的图像可能是 D，C 错误．
应用法拉第电磁感应定律求磁场变化产生的电动势时，公式
E＝nΔΔBt ·S，其中 S 为线圈内磁场区的面积，不一定等于线圈的 面积.
热点考向二 电磁感应中的图像问题
【典例】 (多选)(2019·全国卷Ⅱ)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 图像可能正确的是( AD )
第 4 步：进行数学分析．根据函数方程进行数学分析例如 分析斜率的变化、截距等；
第 5 步：得结果．画图像或判断图像．
迁移一 由给定的电磁感应过程选图像 1．(2019·江苏宜兴模拟)如图所示，在光滑水平面上，有一 个粗细均匀的单匝正方形闭合线框 abcd.t＝0 时刻，线框在水平 外力的作用下，从静止开始向右做匀加速直线运动，bc 边刚进入 磁场的时刻为 t1，ad 边刚进入磁场的时刻为 t2，设线框中产生的 感应电流的大小为 I，ad 边两端电压大小为 U，水平拉力大小为 F，则下列 I、U、F 随时间 t 变化关系的图像正确的是( C )

解析：
①E＝在B恒Lv力，F回作路用中下的由电静流止开I 始运E动，当，金所属以棒金的属速棒度受为的v安时培金力属f棒产B生IL感应B电2 L动2v势
Rr
由牛顿第二定律得
F
f
ma1，即F
B2 L2v Rr
ma1
Rr
当金属棒达到最终速度为2v时，匀速运动，则 F
所以恒为 F 2B2 L2v Rr
小，利用右手定则或楞次定律判断电流方向。 2、分析电路结构，画等效电路图 3、利用电路规律求解，主要有欧姆定律，串并联规律等
（二）图象问题 1、定性或定量地表示出所研究问题的函数关系
2、在图象中E、I、B等物理量的方向是通过正负值来反映
3、画图象时要注意横、纵坐标的单位长度定义或表达
例1、匀强磁场磁感应强度 B=0.2 T，磁场宽度L=3rn，一正方 形金属框边长ab=1m，每边电阻r=0.2Ω，金属框以v=10m/s的 速度匀速穿过磁场区，其平面始终保持与磁感线方向垂直，如 图所示，求： （1）画出金属框穿过磁场区的过程中，金属框内感应电流的I-t 图线 （2）画出ab两端电压的U-t图线
例3、半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感强度为B=0.2T， 磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置， 磁场与环面垂直，其中a=0.4m，b=0.6m，金属环上分别接有灯 L1、L2，两灯的电阻均为R =2Ω，一金属棒MN与金属环接触良 好，棒与环的电阻均忽略不计
（1）若棒以v0=5m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆 环直径OO′ 的瞬时（如图所示）MN中的电动势和流过灯L1的电 流。
沿斜面向上，如图所示。
（2）当ab杆速度为v时，感应电动势E＝BLv，此时电路中电流I E BLv 。

注意：两种分力的合力分别充当安培力和非静电力
一个电阻为R的长方形线圈abed沿着磁针所指的南 北方向平放在北半球的一个水平桌面上，ab=l1， bc=l2．现突然将线圈翻转180°，使ab与dc互换位 置，测得导线中流过的电量为Q1．然后维持ad边不 动，将线圈绕ad边转动，使之突然竖直，这次测得 导线中流过的电量为Q2，试求该处地磁场的磁感强 度的大小。
《电磁感应》专题讲座
细推物理须行乐，何用浮名绊此身？ -----杜甫
瑞金一中高二物理备课组
物理竞赛大纲规定的考试内容：法拉第电磁感 应定律，Lenz定律，感应电场，自感系数和互 感等。从考点内容看，电磁感应所涉及到的知 识点与常规教学基本相同，但对学生能力的要 求较高，同时对数学能力的要求和物理方法的 应用能力的要求都很高，希望同学们对于一些 经典问题能有全面的理解。
2 B1 1 2 分析： Q1 R R ' B2 1 2 B1 Q2 R R
2 B B12 B2
1 2
B
2R 2 Q12 2Q1Q2 2Q2 2l1l2
Fm
B
v
h b
－－－－－－－－－－－
E
+++++++++++++++ Fe
H
将一载流导体放在磁场中，由于洛伦兹力的作用，会使 带电粒子(或别的载流子)发生横向偏转，在磁场和电流 二者垂直的方向上出现横向电势差，这一现象称为霍尔 效应。
2
ω
O
3
l
r Δr
2
3
r 3r Δr 3r Δr Δr
3 2 2

[解析] 本题主要考查安培定则、左手定则和楞次定律等 知识。解题的关键是根据安培定则判断通电导线磁场的方向， 以及磁场的变化情况。由安培定则知，M区的磁场方向向外， N区的磁场方向向里。导体棒不管在哪一区，安培力总是阻碍 导体棒的运动，即安培力的方向总是向左，选项A错误，B正 确；在M区，导体棒越来越靠近通电导线，其磁场越来越强， 感应电流越来越大，安培力越来越大，选项C正确；同理在N 区，导体棒越来越远离通电导线，安培力将越来越小，选项D 正确。本题易漏选D，原因是没有认真分析受力，想当然的认 为在N区和M区的受力是一样的。
[答案] AC
拓展提升 一、基础知识要记牢 1．感应电流 (1) 产生条件： ①闭合电路的部分导体在磁场内做切割磁感线运动； ②穿过闭合电路的磁通量发生变化。 (2)方向判断： 右手定则：常用于情况①； 楞次定律：常用于情况②。
2．感应电动势的计算 (1)法拉第电磁感应定律：E＝nΔΔΦt 。若 B 变，而 S 不变， 则 E＝nΔΔBt ·S；若 S 变而 B 不变，则 E＝nBΔΔSt 。常用于计算平 均电动势。 (2)导体垂直切割磁感线运动：E＝Blv，主要用于求电动势 的瞬时值。
(2014·山东)如图，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定 在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固
定，导体棒与轨道垂直且接触良好。在向右匀速通过M、N两 区的过程中，导体棒所受安培向右 B．FN向左 C．FM逐渐增大 D．FN逐渐减小 [答案] BCD
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路漫漫其修远兮 吾将上下而求索
电路和电磁感应 专题五
第二讲 电磁感应规律及应用 专题五
1 考向透析 2 课后强化作业
考向透析

A．电路中感应电动势的大小为sBinlvθ B．电路中感应电流的大小为Bvsrin θ C．金属杆所受安培力的大小为B2lvrsin θ D．金属杆的热功率为rBs2inlvθ2
解析：当杆滑动时动生电动势 E＝Blv，A 错误．金属棒长为sinl θ， 所以金属棒的电阻 R＝silnrθ，由欧姆定律可知 I＝ER＝Bvsrinθ，B 正 确．安培力 F＝sBinIlθ＝B2rlv，C 错误．金属棒的热功率 P＝I2R＝ B2lvr2sinθ，D 错误．
解析：在三角形金属框内，有两边切割磁感线，其一为 bc 边，
根据 E＝Blv 可得：电动势大小为12Bl2ω；其二为 ac 边，ac 边有效 的切割长度为 l，根据 E＝Blv 可得：电动势大小也为12Bl2ω；由右 手定则可知：金属框内无电流，且 Uc>Ub＝Ua，选项 A、B 错误； Ubc＝Uac＝－12Bl2ω，选项 C 正确，选项 D 错误．
(1)求此时线圈所受安培力的大小和方向． (2)若此时线圈水平向右运动的速度大小为 v，求安培力的功率．
解析：(1)由左手定则判定，线圈所受安培力的方向水平向右， 大小为 F＝nBIL.
(2)安培力的功率 P＝Fv＝nBILv. 答案：(1)nIBL 水平向右 (2)nBILv
E＝Blv
的运动
(1)E＝Blv 的适用条件： v⊥l，v⊥B； (2)当 v 与 B 平行时：E＝0
五、电磁感应问题中安培力、电荷量、热量的计算
1．导体切割磁感线运动，导体棒中有感应电流，受安培力作 用，根据 E＝Blv，I＝ER，F＝BIl，可得 F＝__B_2l_2_v_/R__.
2．闭合电路中磁通量发生变化产生感应电动势．电荷量的计 算方法是根据 E＝ΔΔΦt ，I＝ER，q＝IΔt 则 q＝__Δ_Φ__/R___.若线圈匝数为 n，则 q＝_n_Δ_Φ__/_R__.

【考向】自感、互感
A．如图甲，人造地球卫星经过地面跟踪站上空，地面接收到信号频 率先增大后减小 B．如图乙，A、B两灯均发亮，若断开开关，A灯和B灯都会立即熄灭 C．如图丙，高频感应炉是利用炉外线圈产生的热量使炉内的金属熔 化 D．如图丁，利用该装置验证向心力与角速度的关系时，要保持皮带 连接的两个塔轮半径相同
A．线圈abcd中的电流方向为顺时针B．线圈abcd中的电流
方向为逆时针C．线圈abcd受到的安培力方向与车前行方向
一致D．线圈abcd受到的安培力方向与车前行方向相反
【答案】BC 【详解】AB．当汽车保险杠撞上前面的障碍物C时，电磁缓冲器是磁场相对于保 险杠上的线圈运动，可以反过来以磁场为参考系，则保险杠上的线圈abcd相对于 磁场反方向运动，根据右手定则或楞次定律，可知线圈abcd中的电流方向为逆时 针，故A错误，B正确； CD．根据左手定则可知bc边受到的安培力方向与车前行方向一致，故C正确，D 错误。故选BC。
二、网络构建、知识梳理
“三个定则”“一个定律”的比较
名称 电流的磁效应 磁场对电流的作用
电磁感应
应用的定则或定律 安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律
基本现象 运动电荷、电流产生磁场 磁场对运动电荷、电流有作用力 部分导体做切割磁感线运动
闭合回路磁通量变化
自感、互感问题
通电自感和断电自感的比较
B．闭合回路中的感应电动势为 k S1 2S2
C．定值电阻两端的电流大小为 k S1 S2
D．定值电阻两端的电压为
Rk
S1
R
2S2
r
Rr
例2、如图所示，水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ， 它们的电阻可忽略不计，在M和P之间接有阻值为R的定值电阻，导体棒ab长 L＝0.5m，其电阻为r，与导轨接触良好，整个装置处于方向竖直向上的匀 强磁场中，磁感应强度B＝0.4T，现使ab以＝10m/s的速度向左做匀速运动.

2R
D.电容器所带的电荷量为CBr2ω
（教学提纲）2 0 2 1 届高考物理二轮复习获奖课件：专题五电磁感 应规律 及其应 用（免 费下载 ）
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【解析】选B。由题图可知,金属棒绕OO′轴切割磁感线转动,棒产生的电动势
第10讲 电磁感应规律及其应用
考向一 楞次定律和法拉第电磁感应定律(综合提能) 【建模型】研典题 【模型】1 楞次定律的应用
1.模型图解:
2.应用规律:
【模型】2 法拉第电磁感应定律 1.模型图解: (1)磁通量变化型。
(2)导体切割型。
2.应用规律: (1) E n ,常用于计算感应电动势的平均值;
解析】选B、C。t = T 时刻,螺线管中通有俯视顺时针且逐渐增大的电流,则螺线管
4
中由电流产生的磁场向下且逐渐增加。由楞次定律可知,圆环有收缩的趋势,A错
误,B正确; t = 和T t时= 3刻T ,螺线管中电流的变化率一致,即由螺线管电流产生
4
4
的磁场变化率一致,则圆环中的感应电流大小相等,C正确;
（教学提纲）2 0 2 1 届高考物理二轮复习获奖课件：专题五电磁感 应规律 及其应 用（免 费下载 ）
【模型】 2 “动生”类图象 1.模型图解:
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