通用版2019版高考物理二轮复习第二部分第一板块第5讲“三定则两定律”破解电磁感应问题讲义含解析

热点一物理学史及物理思想方法高考对本考点的考查主要在对物理学史中重要发现、物理模型、重要物理方法的认识和对重要实验科学探究思想的理解上。

在备考时主要是对课本中出现的影响世界的重要发现及人物做一些了解，如力学中的伽利略、牛顿等，电磁学中的奥斯特、法拉第等，注意这些优秀物理学家的突破性思想及结论。

考向一考查物理学史或物理方法(多选)物理与科技和生活密切相关，物理的思想方法已经渗透到其他领域，下列关于物理方法的说法正确的是A．在探究物体的加速度与合外力的关系实验中，采用了等效替代法B．在研究带电体之间的相互作用时，若带电体的尺寸远小于它们之间的距离，就可以把带电体看作点电荷，这是采用了微元法C．为了研究问题方便，利用平行四边形定则把质点所受的两个力合成为一个力，采用了等效替代法D．把电子绕原子核的运动和行星绕太阳的运动相比较，利用电子和原子核之间的库仑力等于电子的向心力得出电子运动速度与轨道半径的关系，采用了类比法[解析]由于物体的加速度与所受的合外力、物体的质量有关，所以在探究物体的加速度与合外力的关系实验中，需要保持物体的质量不变，采用了控制变量法，选项A错误；在研究带电体之间的相互作用时，若带电体的尺寸远小于它们之间的距离，就可以把带电体看作点电荷，这是采用了理想模型法，选项B错误，为了研究问题方便，利用平行四边形定则把质点所受的两个力合成为一个力，采用的方法是等效替代法，选项C正确；把电子绕原子核的运动类比为行星绕太阳的运动，利用电子和原子核之间的库仑力等于向心力可以得出电子运动速度与轨道半径的关系，选项D正确。

[答案]CD考向二以科研发现为背景围绕某知识点考查(多选)(2018·全国Ⅰ)2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。

根据科学家们复原的过程，在两颗中子星合并前约100 s 时，它们相距约400 km ，绕二者连线上的某点每秒转动12圈。

将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，由这些数据，万有引力常量并利用牛顿力学知识，可以估算出这一时刻两颗中子星A ．质量之积B ．质量之和C ．速率之和D ．各自的自转角速度[解析] 这两颗中子星合并可视为双星系统，二者距离L ，共同角速度ω已知由GM 1M 2L 2＝M 1ω2·r 1＝M 2ω2·r 2可知 GM 2L 2＝ω2·r 1 GM 1L 2＝ω2·L 2 G (M 1＋M 2)L 2＝ω2(r 1＋r 2) GM L 2＝ω2L 可求质量之和M ＝ω2L 3/G ，B 正确，A 错；v 1＝ω·r 1 v 2＝ω·r 2v 1＋v 2＝ω(r 1＋r 2)＝ωL可知C 正确；由已知知识无法求出自转规律D 错误。

第5讲 |谙熟“三看、两转化”，破解力学图像三类问题提能点(一) 应用运动学图像分析物体的运动规律⎣⎢⎢⎦⎥⎥基础保分类考点练练就能过关 [题点全练]————————————————————————————————1.(2019届高三·平顶山联考)设竖直向上为y 轴正方向，如图所示曲线为一质点沿y 轴运动的位置—时间(y -t )图像，已知图线为一条抛物线，则由图可知( )A ．t ＝0时刻质点速度为0B ．0～t 1时间内质点向y 轴负方向运动C ．0～t 2时间内质点的速度一直减小D ．t 1～t 3时间内质点相对坐标原点O 的位移先为正后为负解析：选C 由题图知，在t ＝0时刻图线斜率不为0，说明t ＝0时刻质点速度不为0,0～t 1时间内图线斜率大于0，故质点向y 轴正方向运动，故A 、B 错误；根据图线斜率表示速度可知，0～t 2时间内质点的速度一直减小，故C 正确；t 1～t 3时间内质点相对坐标原点O 的位置坐标一直不小于0，则位移一直不为负，故D 错误。

2．A 、B 两个物体在同一条直线上做直线运动，它们的a -t 图像如图所示，规定水平向右为正方向。

已知在t ＝0时，两物体的速度均为零，且A 在B 的左边1.75 m 处，则A 追上B 的时间是( )A ．t ＝0.5 sB ．t ＝1.5 sC ．t ＝2.5 sD ．t ＝3.5 s解析：选D 由题图易知，在前2 s 内A 、B 的运动规律是一样的，不可能追上，故A 、B 错误；在t ＝2.5 s 时，A 的位移是⎣⎡⎦⎤12×1×12＋⎝⎛⎭⎫1×1×1－12×1×12＋12×1×0.52m ＝1.125 m ，B 的位移是⎣⎡⎦⎤12×1×12＋⎝⎛⎭⎫1×1×1－12×1×12－12×1×0.52m ＝0.875 m ，A 、B 的位移之差为 0.25 m ，小于1.75 m ，故C 错误；t ＝3.5 s 时，同理可求得，A 的位移是1.875 m ，B 的位移是0.125 m ，A 、B 的位移之差等于1.75 m ，故D 正确。

第1讲 |抓住“两类场的本质”，理解电、磁场的性质┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄提能点(一) “吃透”电场强度和电势概念，理解电场的性质⎣⎢⎡⎦⎥⎤基础保分类考点练练就能过关 [知能全通]————————————————————————————————1．类比法、对称法求解叠加场的场强(1)类比法：当空间某一区域同时存在两个或两个以上的电场(由各自独立的场源电荷所激发)时，某点场强E 等于各电场的场强在该点的矢量和，遵循平行四边形定则，可以类比力的合成与分解。

(2)对称法：2．电势高低的三种判断方法3．电荷电势能大小判断的“四法”(1)U AB ＝φA －φB 。

(2)U AB ＝W AB q，适用于任何电场。

(3)U ＝Ed ，适用于匀强电场。

[题点全练]———————————————————————————————— 1.(2018·全国卷Ⅰ)如图，三个固定的带电小球a 、b 和c ，相互间的距离分别为ab ＝5 cm ，bc ＝3 cm ，ca ＝4 cm 。

小球c 所受库仑力的合力的方向平行于a 、b 的连线。

设小球a 、b 所带电荷量的比值的绝对值为k ，则( )A ．a 、b 的电荷同号，k ＝169 B ．a 、b 的电荷异号，k ＝169 C ．a 、b 的电荷同号，k ＝6427 D ．a 、b 的电荷异号，k ＝6427解析：选D 由于小球c 所受库仑力的合力的方向平行于a 、b 的连线，根据受力分析知，a 、b 的电荷异号，根据库仑定律，a 对c 的库仑力为F a ＝k 0q a q c (ac )2，b 对c 的库仑力为F b ＝k 0q b q c (bc )2。

设合力向左，如图所示，根据相似三角形，得F a ac ＝F b bc ，联立以上各式得k ＝⎪⎪⎪⎪q a q b＝(ac )3(bc )3＝6427，D 正确。

| “三定则、两定律”破解电磁感应选择题[考法·学法]高考对本部分内容的要求较高，常在选择题中考查楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用、电磁感应中的图像问题、电磁感应中的能量问题，在计算题中作为压轴题，以导体棒运动为背景，综合应用电路的相关知识、牛顿运动定律和能量守恒定律解决导体棒类问题。

考查的重点有以下几个方面：①楞次定律的应用；②法拉第电磁感应定律的理解和应用；③三个定则的应用。

对本讲的复习应注意“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；一种电路是指感应电路。

一、“三定则、一定律”考查感应电流方向基础保分类考点[全练题点]1.(2017·全国卷Ⅰ)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左右振动的衰减最有效的方案是( )解析：选A 施加磁场来快速衰减STM 的微小振动，其原理是电磁阻尼，在振动时通过紫铜薄板的磁通量变化，紫铜薄板中产生感应电动势和感应电流，则其受到安培力作用，该作用阻碍紫铜薄板振动，即促使其振动衰减。

方案A 中，无论紫铜薄板上下振动还是左右振动，通过它的磁通量都发生变化；方案B 中，当紫铜薄板上下振动时，通过它的磁通量可能不变，当紫铜薄板向右振动时，通过它的磁通量不变；方案C 中，紫铜薄板上下振动、左右振动时，通过它的磁通量可能不变；方案D 中，当紫铜薄板上下振动时，紫铜薄板中磁通量可能不变。

综上可知，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是A 。

2.(2017·全国卷Ⅲ)如图，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。

牛顿运动定律考点考纲要求专家解读牛顿运动定律及其应用Ⅱ1.从近几年的高考考点分布知道，本章主要考查考生能否准确理解牛顿运动定律的意义，能否熟练应用牛顿第二定律、牛顿第三定律和受力分析解决运动和力的问题；理解超重和失重现象，掌握牛顿第二定律的验证方法和原理。

2．高考命题中有关本章内容的题型有选择题、计算题。

高考试题往往综合牛顿运动定律和运动学规律进行考查，考题中注重与电场、磁场的渗透，并常常与生活、科技、工农业生产等实际问题相联系。

3．本章是中学物理的基本规律和核心知识，在整个物理学中占有非常重要的地位，仍将为高考命题的重点和热点，考查和要求的程度往往层次较高。

超重与失重Ⅰ单位制Ⅰ纵观近几年高考试题，预测2019年物理高考试题还会考：1、牛顿运动定律是中学物理的基本规律和核心知识，在整个物理学中占有非常重要的地位，，题型主要有选择题，高考试题往往综合牛顿运动定律和运动学规律进行考查，考题中注重与动量、能量、电场、磁场的渗透，并常常与生活、科技、工农业生产等实际问题相联系．2、本专题是高考命题的重点和热点，考查和要求的程度往往层次较高，单独考查的题目多为选择题，与直线运动、曲线运动、电磁学等知识结合的题目多为计算题。

考向01 牛顿运动定律1.讲高考（1）考纲要求主要考查考生能否准确理解牛顿运动定律的意义，能否熟练应用牛顿第一定律、牛顿第二定律、牛顿第三定律和受力分析解决运动和力的问题（2）命题规律牛顿运动定律是中学物理的基本规律和核心知识，在整个物理学中占有非常重要的地位，，题型主要有选择题，高考试题往往综合牛顿运动定律和运动学规律进行考查，考题中注重与电场、磁场的渗透，并常常与生活、科技、工农业生产等实际问题相联系．案例1．如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P，系统处于静止状态，现用一竖直向上的力F作用在P上，使其向上做匀加速直线运动，以x表示P离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F和x之间关系的图像可能正确的是（）A. B.C. D.【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（新课标I卷）【答案】 A【点睛】牛顿运动定律是高中物理主干知识，匀变速直线运动规律贯穿高中物理。

第5讲 |“三定则、两定律”破解电磁感应问题┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄提能点(一) “三定则、一定律”的综合应用⎣⎢⎡⎦⎥⎤基础保分类考点练练就能过关 [知能全通]————————————————————————————————1．“三定则、一定律”的应用2(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，即根据穿过闭合电路的磁通量的变化情况进行判断。

3．楞次定律中“阻碍”的四种表现形式(1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”。

(2)阻碍相对运动——“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)——“增反减同”。

[题点全练]————————————————————————————————1．[多选](2018·全国卷Ⅰ)如图，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 转动解析：选AD 根据安培定则，开关闭合时铁芯上产生水平向右的磁场。

开关闭合后的瞬间，根据楞次定律，直导线上将产生由南向北的电流，根据安培定则，直导线上方的磁场垂直纸面向里，故小磁针的N 极朝垂直纸面向里的方向转动，故A 正确；同理D 正确；开关闭合并保持一段时间后，直导线上没有感应电流，故小磁针的N 极指北，故B 、C 错误。

2．[多选](2018·全国卷Ⅲ)如图(a)，在同一平面内固定有一长直导线P Q 和一导线框R ，R 在P Q 的右侧。

第5讲 |谙熟“三看、两转化”，破解力学图像三类问题提能点(一) 应用运动学图像分析物体的运动规律⎣⎢⎡⎦⎥⎤练练就能过关 [题点全练]————————————————————————————————1.(2019届高三·平顶山联考)设竖直向上为y 轴正方向，如图所示曲线为一质点沿y 轴运动的位置—时间(y -t )图像，已知图线为一条抛物线，则由图可知( )A ．t ＝0时刻质点速度为0B ．0～t 1时间内质点向y 轴负方向运动C ．0～t 2时间内质点的速度一直减小D ．t 1～t 3时间内质点相对坐标原点O 的位移先为正后为负解析：选C 由题图知，在t ＝0时刻图线斜率不为0，说明t ＝0时刻质点速度不为0,0～t 1时间内图线斜率大于0，故质点向y 轴正方向运动，故A 、B 错误；根据图线斜率表示速度可知，0～t 2时间内质点的速度一直减小，故C 正确；t 1～t 3时间内质点相对坐标原点O 的位置坐标一直不小于0，则位移一直不为负，故D 错误。

2．A 、B 两个物体在同一条直线上做直线运动，它们的a -t 图像如图所示，规定水平向右为正方向。

已知在t ＝0时，两物体的速度均为零，且A 在B 的左边1.75 m 处，则A 追上B 的时间是( )A ．t ＝0.5 sB ．t ＝1.5 sC ．t ＝2.5 sD ．t ＝3.5 s解析：选D 由题图易知，在前2 s 内A 、B 的运动规律是一样的，不可能追上，故A 、B 错误；在t ＝2.5 s 时，A 的位移是⎣⎡⎦⎤12×1×12＋⎝⎛⎭⎫1×1×1－12×1×12＋12×1×0.52m ＝1.125 m ，B 的位移是⎣⎡⎦⎤12×1×12＋⎝⎛⎭⎫1×1×1－12×1×12－12×1×0.52m ＝0.875 m ，A 、B 的位移之差为 0.25 m ，小于1.75 m ，故C 错误；t ＝3.5 s 时，同理可求得，A 的位移是1.875 m ，B 的位移是0.125 m ，A 、B 的位移之差等于1.75 m ，故D 正确。

“三定则、两定律”破解电磁感应问题提能点一“三定则、一定律”的综合应用⎣⎢⎡⎦⎥⎤基础保分类考点练练就能过关[知能全通]————————————————————————————————1．“三定则、一定律”的应用2(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，即根据穿过闭合电路的磁通量的变化情况进行判断。

3．楞次定律中“阻碍”的四种表现形式(1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”。

(2)阻碍相对运动——“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)——“增反减同”。

[题点全练]————————————————————————————————1．[多选](2018·全国卷Ⅰ)如图，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 转动解析：选AD 根据安培定则，开关闭合时铁芯上产生水平向右的磁场。

开关闭合后的瞬间，根据楞次定律，直导线上将产生由南向北的电流，根据安培定则，直导线上方的磁场垂直纸面向里，故小磁针的N 极朝垂直纸面向里的方向转动，故A 正确；同理D 正确；开关闭合并保持一段时间后，直导线上没有感应电流，故小磁针的N 极指北，故B 、C 错误。

2．[多选](2018·全国卷Ⅲ)如图(a)，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。

“三定则、两定律”破解电磁感应问题1．随着新能源轿车的普及，无线充电技术得到进一步开发和应用，一般给大功率电动汽车充电时利用 的是电磁感应原理。

如图所示，由地面供电装置(主要装置是线圈和电源)将电能传送至电动车底部的感应 装置(主要装置是线圈)，该装置通过改变地面供电装置的电流使自身产生感应电流，对车载电池进行充电， 供电装置与车身接收装置通过磁场传送能量，由于电磁辐射等因素，其能量传输效率只能达到 90%左右。

无 线充电桩一般采用平铺式放置，用户无需下车、无需插电即可对电动车进行充电。

目前无线充电桩可以允 许的充电有效距离一般为 15～20 cm，允许的错位误差一般为 15 cm 左右。

下列说法正确的是( )A．无线充电桩的优越性之一是在百米之外也可以对电动车充电B．车身感应装置中的感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化C．车身感应装置中感应电流的磁场总是与地面供电装置中电流产生的磁场方向相反D．若线圈均采用超导材料，则能量的传输效率有望达到 100%解析：选 B 题中给出目前无线充电桩充电的有效距离为 15～20 cm，达不到在百米之外充电，A 错误；通过改变地面供电装置的电流来使车身感应装置中产生感应电流，因此，感应装置中的感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，B 正确；根据楞次定律知，感应电流的磁场不一定与地面供电装置中电流产生的磁场方向相反，C 错误；由于电磁波传播时有电磁辐射，能量传输效率不能达到 100%，D 错误。

2.(2019 届高三·苏州调研)如图所示，圆筒形铝管竖直置于水平桌面上，一磁块从铝管的正上方由静止开始下落，穿过铝管落到水平桌面上，下落过程中磁块不与管壁接触，忽略空气阻力，则在下落过程中( )A．磁块做自由落体运动B．磁块的机械能守恒C．铝管对桌面的压力大于铝管所受的重力D．磁块动能的增加量大于重力势能的减少量解析：选 C 在磁块向下运动过程中，铝管中产生感应电流，会产生电磁阻尼作用，磁块受向上的磁场力的作用，铝管受向下的磁场力的作用，则对桌面的压力大于其所受重力，选项 C 正确；磁块除受重力之外，还受向上的磁场力，因此磁块做的不是自由落体运动，磁块向下运动，磁场力做负功，因此机械能不守恒，动能的增加量小于重力势能的减少量，选项 A、B、D 错误。