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2017届高三 二轮复习 专题四 电路和电磁感应 第2讲
2017届高三 二轮复习 专题四 电路和电磁感应 第2讲
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图1
聚焦高考真题
突破热点考向
多维拓展变通
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
的大小。
聚焦高考真题
突破热点考向
多维拓展变通
解析
(1)在金属棒越过 MN 之前,Δt 时间内穿过回路的磁通量的
变化量为 ΔΦ=ΔBS=kΔtS① 由法拉第电磁感应定律有 E= E 由欧姆定律得 I=R③ Δq 由电流的定义得 I= ④ Δt kS 联立①②③④式得|Δq|= R Δt⑤ 由⑤式得,在 t=0 到 t=t0 的时间间隔内即 Δt=t0,流过电阻 R 的 kt0S 电荷量 q 的绝对值为|q|= R ⑥
第2讲 电磁感应规律及其应用
聚焦高考真题
突破热点考向
多维拓展变通
1.( 多选 )(2016· 全国卷 Ⅱ , 20) 法拉第圆盘发电机的示意图如图 1
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( )
同一竖直面(纸面)内;两圆弧半径相等;过直线 OMON的水平面 上方有一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面。现使线框 M、N在 t
=0时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴, 以相同的周期T逆时针匀速转动,则( )
图2
聚焦高考真题 突破热点考向 多维拓展变通
A.两导线框中均会产生正弦交流电 B.两导线框中感应电流的周期都等于 T T C.在 t= 时,两导线框中产生的感应电动势相等 8 D.两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也 相等
楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用
[规 律 方 法]
1.感应电流方向的判断方法 (1)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)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。
聚焦高考真题
突破热点考向
多维拓展变通
2.楞次定律中“阻碍”的主要表现形式 (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”。 3.感应电动势大小的计算 ΔΦ (1)法拉第电磁感应定律:E=n ,适用于普遍情况。 Δt (2)E=Blv,适用于导体棒切割磁感线的情况。 1 2 (3)E= Bl ω,适用于导体棒旋转切割磁感线的情况。 2
拉第电磁感应定律可判断出线圈 cd 中磁通量的变化率是不 变的,又因已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比, 所以线圈ab中的电流是均匀变化的,选项C正确, A、 B、
D均错误。
答案 C
聚焦高考真题
突破热点考向
多维拓展变通
5.(2016· 全国卷 Ⅱ , 24) 如图 5 ,水平面 ( 纸面 ) 内间距为 l 的平行金 属导轨间接一电阻,质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上,t
聚焦高考真题
突破热点考向
多维拓展变通
解析
将圆盘看成无数幅条组成,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,流过电阻的电流方向 从 a 到 b,B 对;由法拉第电磁感应定律得感生电动势 E=BL- v= 1 2 E BL ω,I= ,ω 恒定时,I 大小恒定,ω 大小变化时,I 大小 2 R+r
2 4 2 B LωR 2 变化,方向不变,故 A 对,C 错;由 P=I R= 知,当 4(R+r)2
ω 变为 2 倍时,P 变为原来的 4 倍,D 错。
答案 AB
聚焦高考真题 突破热点考向 多维拓展变通
2.(多选)(2016· 全国卷Ⅲ,21)如图2,M为半圆形导线框,圆心为
OM;N是圆心角为直角的扇形导线框,圆心为ON;两导线框在
【备考策略】
(1)抓住两个关键:一是电动势的大小,它取决于磁通量的变化率; 二是电动势的方向,实际方向与规定的正方向一致时取正,反之 取负。同时注意对无感应电流区域的判断。 (2)迁移力学知识、规律解决电磁感应问题。
(3)常用思想方法:①图象法
②等效法
③守恒法
④模型法
聚焦高考真题
突破热点考向
多维拓展变通
聚焦高考真题 突破热点考向 多维拓展变通
[精 典 题 组]
1.(2016· 北京理综,16)如图7所示,匀强磁场中有两个导体圆环a、 b,磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增 大。两圆环半径之比为 2∶1,圆环中产生的感应电动势分别为
Ea和Eb,不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是(
聚焦高考真题 突破热点考向 多维拓展变通
(2)设金属杆在磁场区域中匀速运动时,金属杆中的电流为 I,根 E 据欧姆定律 I=R⑤ 式中 R 为电阻的阻值。金属杆所受的安培力为 F 安=BlI⑥ 因金属杆做匀速运动,有 F-μmg-F 安=0⑦ B2l2t0 联立④⑤⑥⑦式得 R= m ⑧
答案
F (1)Blt0(m-μg)
A.Ua>Uc,金属框中无电流 B.Ub>Uc,金属框中电流方向沿 a-b-c-a 1 2 C.Ubc=- Bl ω,金属框中无电流 2 1 2 D.Ubc= Bl ω,金属框中电流方向沿 a-c-b-a 2
聚焦高考真题 突破热点考向 多维拓展变通
)
图3
解析
金属框 abc 平面与磁场平行, 转动过程中磁通量始终为
零,所以无感应电流产生,选项 B、D 错误;转动过程中 bc 边和 ac 边均切割磁感线,产生感应电动势,由右手定则判断 Ua<Uc,Ub<Uc,选项 A 错误;由转动切割产生感应电动势的 1 2 公式得 Ubc=- Bl ω,选项 C 正确。 2
答案
C
聚焦高考真题
突破热点考向
多维拓展变通
4.(2014· 新课标全国卷 Ⅰ , 18) 如图 4(a) ,线圈 ab、 cd绕在同一软
铁芯上,在ab线圈中通以变化的电流,用示波器测得线圈 cd间 电压如图(b)所示。已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正 比,则下列描述线圈 ab中电流随时间变化关系的图中,可能正 确的是 ( )
图4
聚焦高考真题 突破热点考向 多维拓展变通
聚焦高考真题
突破热点考向
多维拓展变通
解析
由图(b)可知c、d间的电压大小是不变化的,根据法
=0时,金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止
开始运动,t0时刻,金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直 杆与导轨的电阻均忽略不计,两者始终保持垂直且接触良好, 两者之间的动摩擦因数为μ。重力加速度大小为g。求
于纸面向里的匀强磁场区域,且在磁场中恰好能保持匀速运动。
图5
聚焦高考真题 突破热点考向 多维拓展变通
卷ⅡT20:圆盘旋转切割产生电动势 2016
T24:导体切割磁感线、法拉第电磁感应定律的应用 卷ⅢT21:感应电流和感应电动势的产生与计算 T25:磁通量的计算,安培力、法拉第电磁感应定律的应用
聚焦高考真题 突破热点考向 多维拓展变通
பைடு நூலகம்
电磁感应是电磁学中最为重要的内容,也是高考命题频率最高的 内容之一,题型多为选择题、计算题。主要考查电磁感应现象、 楞次定律、法拉第电磁感应定律、自感等知识。
(2)B0lv0(t-t0)+kSt
B0l (B0lv0+kS) R
聚焦高考真题 突破热点考向 多维拓展变通
[备 考 指 导]
【考情分析】
2014 卷ⅠT14:产生感应电流的条件
T18:电磁感应中的图象问题
卷ⅠT19:楞次定律、法拉第电磁感应定律 卷ⅡT15:右手定则、法拉第电磁感应定律的应用
2015
B2l2t0 (2) m
聚焦高考真题
突破热点考向
多维拓展变通
6.(2016· 全国卷 Ⅲ,25)如图 6,两条相距 l的光滑平行金属导轨位
于同一水平面(纸面)内,其左端接一阻值为R的电阻;一与导轨
垂直的金属棒置于两导轨上;在电阻、导轨和金属棒中间有一 面积为S的区域,区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场,磁感 应强度大小B1随时间t的变化关系为B1=kt,式中k为常量;在金 属棒右侧还有一匀强磁场区域,区域左边界MN(虚线)与导轨垂
直,磁场的磁感应强度大小为 B0,方向也垂直于纸面向里。某
在t0时刻恰好以速度 v0越过MN,此后向右做匀速运动。金属棒
时刻,金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动,
与导轨始终相互垂直并接触良好,它们的电阻均忽略不计。求:
聚焦高考真题 突破热点考向 多维拓展变通
图6 (1)在t=0到t=t0时间间隔内,流过电阻的电荷量的绝对值; (2) 在时刻 t(t>t0) 穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力
(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小;
(2)电阻的阻值。
解析 (1)设金属杆进入磁场前的加速度大小为 a,由牛顿第二
定律得 F-μmg=ma① 设金属杆到达磁场左边界时的速度为 v,由运动学公式有 v= at0② 当金属杆以速度 v 在磁场中运动时,由法拉第电磁感应定律知 产生的电动势为 E=Blv③ F 联立①②③式可得 E=Blt0( -μg)④ m
聚焦高考真题
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多维拓展变通
解析
1 2 当线框进入磁场过程中,根据 E= BR ω 可得,感应电动势 2
恒定,感应电流恒定,不是正弦式交流电,A 错误,C 正确;当线 框进入磁场时,根据楞次定律可得,两线框中的感应电流方向为逆 时针,当线框穿出磁场时,根据楞次定律可得,线框中产生的感应 电流为顺时针, 所以感应电流的周期和线框运动周期相等, B 正确; T 线框 N 在完全进入磁场后有 时间内穿过线框的磁通量不变化,没 4 T 3T 有感应电动势产生,即线框 N 在 0~ 和 ~T 内有感应电流,其 4 4 余时间内没有; 而线框 M 在整个过程中都有感应电流, 即便两导线 框电阻相等,两者的电流有效值不会相同,D 错误。
2 Δ B E r a a 4 2 πr · ,则 = 2= ,由楞次定律可知感应电流的方向均沿顺时 Eb rb 1 Δt
针方向,B 项对。
答案 B
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多维拓展变通
2.(多选 )(2016· 江苏单科,6) 电吉他中电拾音器的基本结构如图 8 所示,磁体附近的金属弦被磁化,因此弦振动时,在线圈中产 生感应电流,电流经电路放大后传送到音箱发出声音,下列说 法正确的有( )
答案
BC
聚焦高考真题 突破热点考向 多维拓展变通
3.(2015· 全国卷Ⅱ· 15)如图3,直角三角形金属框 abc
放置在匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向平
行于 ab 边向上 . 当金属框绕 ab 边以角速度 ω 逆时针 转动时,a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc.已 知bc边的长度为l.下列判断正确的是(
聚焦高考真题 突破热点考向 多维拓展变通
ΔΦ ② Δt
(2)当 t>t0 时,金属棒已越过 MN。由于金属棒在 MN 右侧做匀速 运动,有 F=F 安⑦ 式中,F 是外加水平恒力,F 安是金属棒受到的安培力。设此时回 路中的电流为 I,F 安=B0lI⑧ 此时金属棒与 MN 之间的距离为 s=v0(t-t0)⑨ 匀强磁场穿过回路的磁通量为 Φ′=B0ls⑩ 回路的总磁通量为 Φt=Φ+Φ′⑪ 其中Φ=B1S=ktS⑫ 由⑨⑩ ⑪⑫ 式得,在时刻 t(t>t0) ,穿过回路的总磁通量为 Φt = B0lv0(t-t0)+kSt⑬
)
图7
聚焦高考真题
突破热点考向
多维拓展变通
A.Ea∶Eb=4∶1,感应电流均沿逆时针方向
B.Ea∶Eb=4∶1,感应电流均沿顺时针方向
C.Ea∶Eb=2∶1,感应电流均沿逆时针方向 D.Ea∶Eb=2∶1,感应电流均沿顺时针方向
ΔΦ 解析 由法拉第电磁感应定律得圆环中产生的电动势为 E= = Δt
聚焦高考真题 突破热点考向 多维拓展变通
在 t 到 t+Δt 的时间间隔内,总磁通量的改变 ΔΦt 为 ΔΦt=(B0lv0+kS)Δt⑭ 由法拉第电磁感应定律得,回路感应电动势的大小为 Et= ΔΦt ⑮ Δt
Et 由欧姆定律得 I= ⑯ R B0l 联立⑦⑧⑭⑮⑯式得 F=(B0lv0+kS) ⑯ R kt0S 答案 (1) R
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