2019届二轮复习电磁感应规律及其应用课件（共64张）（全国通用）

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专题整合突破 专题四　电路和电磁感应 第 12 讲　电磁感应规律及其应用 1 微网构建 2 高考真题 3 热点聚焦 4 复习练案 微 网 构 建 高 考 真 题 B 　 2 ． ( 多选 )(2018 · 全国 Ⅰ ， 19) 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 AD 　 [ 解析 ] 　 根据安培定则，开关闭合时铁芯上产生水平向右的磁场。 A 对：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。 B 、 C 错：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。 D 对：开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，根据楞次定律，直导线上将产生由北向南的电流，这时直导线上方的磁场垂直纸面向外，故小磁针的 N 极朝垂直纸面向外的方向转动。 D 　 4 ． ( 多选 )(2018 · 全国 Ⅲ ， 20) 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。导线框 R 中的感应电动势 ( 　 　 ) 　　 图 (a) 图 (b) AC 　 BC 　 6 ． (2018 · 天津， 12) 真空管道超高速列车的动力系统是一种将电能直接转换成平动动能的装置。图 1 是某种动力系统的简化模型，图中粗实线表示固定在水平面上间距为 l 的两条平行光滑金属导轨，电阻忽略不计。 ab 和 cd 是两根与导轨垂直、长度均为 l 、电阻均为 R 的金属棒，通过绝缘材料固定在列车底部，并与导轨良好接触，其间距也为 l ，列车的总质量为 m 。列车启动前， ab 、 cd 处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下，如图 1 所示。为使列车启动，需在 M 、 N 间连接电动势为 E 的直流电源，电源内阻及导线电阻忽略不计。列车启动后电源自动关闭。 图 1 图 2 (1) 要使列车向右运行，启动时图 1 中 M 、 N 哪个接电源正极，并简要说明理由。 (2) 求刚接通电源时列车加速度 a 的大小。 (3) 列车减速时，需在前方设置如图 2 所示的一系列磁感应强度为 B 的匀强磁场区域，磁场宽度和相邻磁场间距均大于 l 。若某时刻列车的速度为 v 0 ，此时 ab 、 cd 均在无磁场区域，试讨论：要使列车停下来，前方至少需要多少块这样的有界磁场？ 热 点 聚 焦 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) 阻碍原电流的变化 ( 自感现象 ) 2 ． 楞次定律和右手定则的适用对象 (1) 楞次定律：一般适用于线圈面积不变，磁感应强度发生变化的情形。 (2) 右手定则：一般适用于导体棒切割磁感线的情形。 热点一　楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用 　　　　　 (2018 · 山西省高三下学期模拟 ) 如图，水平桌面上固定有一半径为 R 的光滑金属细圆环，环面水平，圆环总电阻为 r ；空间有一匀强磁场，磁感应强度大小为 B ，方向竖直向下；一长度为 2 R 、电阻可忽略的导体棒 AC 置于圆环左侧并与环相切，切点为棒的中点。一拉力作用于棒中点使其以恒定加速度 a 从静止开始向右运动，运动过程中棒与圆环接触良好。下列说法正确的是 ( 　　 ) 典例 1 D 　 方法总结 对电磁感应定律的理解 (1) E ＝ Bl v 的 “ 三性 ” ①正交性：本公式是在一定条件下得出的，除磁场为匀强磁场外，还需 B 、 l 、 v 三者互相垂直。 ②瞬时性：若 v 为瞬时速度，则 E 为相应的瞬时感应电动势。 ③有效性：公式中的 l 为导体切割磁感线的有效长度。 A ．此时，金属环中感应电流沿顺时针方向 B ．此后，金属环可能沿图示 v 0 方向做直线运动，直到速度减为零 C ．此后，金属环可能一直做曲线运动 D ．此后，金属环先做曲线运动，再做匀速直线运动 AD 　 1 ．解决图象问题的一般步骤 (1) 明确图象的种类，是 B － t 图象还是 Φ － t 图象，或者是 E － t 图象、 I － t 图象等。 (2) 分析电磁感应的具体过程。 (3) 用右手定则或楞次定律确定方向对应关系。 (4) 结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等写出函数关系式。 (5) 根据函数关系式进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等。 (6) 画出图象或判断图象。 热点二　电磁感应的图象问题 2 ． 电磁感应中图象类选择题的两种常见解法 (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处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，这未必是最简的方法，但却是最有效的方法。 典例 2 BC 　 方法总结 解决电磁感应图象问题的 “ 三点关注 ” (1) 关注初始时刻，如初始时刻感应电流是否为零，是正方向还是负方向。 (2) 关注变化过程，看电磁感应发生的过程分为几个阶段，这几个阶段是否和图象变化相对应。 (3) 关注大小、方向的变化趋势，看图线斜率的大小、图线的曲、直是否和物理过程相对应。 〔 类题演练 2〕 ( 多选 )(2018 · 河南省郑州市二模 ) 铁路运输中设计的多种装置都运用了电磁感应原理。有一种电磁装置可以向控制中心传输信号以确定火车的位置和运动状态，装置的原理是：将能产生匀强磁场的磁铁安装在火车首节车厢下面，如图甲所示 ( 俯视图 ) ，当它经过安放在两铁轨间的矩形线圈时，线圈便产生一个电信号传输给控制中心。线圈长为 L 1 ，宽为 L 2 。匝数为 n 。若匀强磁场只分布在一个矩形区域内，当火车首节车厢通过线圈时，控制中心接收到线圈两端电压 u 与时间 t 的关系如图乙所示 ( ab 、 cd 均为直线 ) ，则在 t 1 ～ t 2 时间内 ( 　 　 ) BD 　 热点三　电磁感应中的电路和动力学问题 2 ． 动力学问题中的 “ 两分析、两状态 ” (1) 受力情况、运动情况的分析 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) 两种状态处理 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。 　　　　　 (2018 · 北京高考压轴卷 ) 在同一水平面中的光滑平行导轨 P 、 Q 相距 L ＝ 1m ，导轨左端接有如图所示的电路。其中水平放置的平行板电容器两极板 M 、 N 间距离 d ＝ 10mm ，定值电阻 R 1 ＝ R 2 ＝ 12Ω ， R 3 ＝ 2Ω ，金属棒 ab 电阻 r ＝ 2Ω ，其它电阻不计。磁感应强度 B ＝ 1T 的匀强磁场竖直穿过导轨平面，当金属棒 ab 沿导轨向右匀速运动时，悬浮于电容器两极板之间，质量 m ＝ 1×10 － 14 kg ，带电量 q ＝－ 1×10 － 14 C 的微粒恰好静止不动．取 g ＝ 10m/s 2 ，在整个运动过程中金属棒与导轨接触良好，且运动速度保持恒定。试求： (1) 匀强磁场的方向； (2) ab 两端的路端电压； (3) 金属棒 ab 运动的速度。 典例 3 [ 解析 ] 　 (1) 悬浮于电容器两极板之间的微粒静止，重力与电场力平衡，可判断电容器两板带电情况，来确定电路感应电流方向，再由右手定则确定磁场方向。 (2) 由粒子平衡，求出电容器的电压，根据串并联电路特点，求出 ab 两端的路端电压。 (3) 由欧姆定律和感应电动势公式求出速度。 (1) 带负电的微粒受到重力和电场力处于静止状态，因重力竖直向下，则电场力竖直向上，故 M 板带正电。 ab 棒向右切割磁感线产生感应电动势， ab 棒等效于电源，感应电流方向由 b → a ，其 a 端为电源的正极，由右手定则可判断，磁场方向竖直向下。 (1) 若框架固定，求导体棒的最大速度 v m ； (2) 若框架固定，导体棒从静止开始下滑 6m 时速度 v 1 ＝ 4m/s ，求此过程回路中产生的热量 Q 及流过导体棒的电量 q ； (3) 若框架不固定，求当框架刚开始运动时导体棒的速度大小 v 2 。 [ 解析 ] 　 若框架固定，导体棒匀速下滑时速度最大，根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律、安培力公式和平衡条件结合求解最大速度 v m ；根据能量转化和守恒定律求解热量 Q 。由法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电流的定义式结合求解电量 q 。当框架刚开始运动时所受的静摩擦力达到最大，由平衡条件求解回路中电流，再由法拉第电磁感应定律、欧姆定律结合求解。 热点四　电磁感应与能量、动量的综合 　　　　　 (2018 · 北京市西城区高三下学期 5 月模拟 ) 近日，中国航母甲板下的阻拦核心舱被报道，细节展示了国产阻拦装置的工作过程。时隔半个世纪，中国自主研制突破外界层层封锁，闭门造车式的研发出了这套电磁阻拦系统，军方专业人事预计马伟明院士团队研制的国产电磁阻拦索已经成功。新一代航母已准备采用全新的电磁阻拦技术，它的阻拦技术原理是，飞机着舰时利用电磁作用力使它快速停止。为研究问题的方便，我们将其简化为如图所示的模型。在磁感应强度为 B 、方向如图所示的匀强磁场中，两根平行金属轨道 MN 、 PQ 固定在水平面内，相距为 L ，电阻不计。轨道端点 MP 间接有阻值为 R 的电阻。一个长为 L 、质量为 m 、阻值为 r 的金属导体棒 ab 垂直于 MN 、 PQ 放在轨道上，与轨道接触良好。质量为 M 的飞机以水平速度 v 0 迅速钩住导体棒 ab ，钩住之后关闭动力系统并立即获得共同的速度。假如忽略摩擦等次要因素，飞机和金属棒系统仅在安培力作用下很快停下来。求： 典例 4 (1) 飞机钩住金属棒后它们获得的共同速度 v 的大小； (2) 飞机在阻拦减速过程中获得的加速度 a 的最大值； (3) 从飞机钩住金属棒到它们停下来的整个过程中运动的距离 x 。 (1) 两棒速度稳定时，两棒的速度分别是多少； (2) 两棒落到地面后的距离是多少； (3) 整个过程中，两棒产生的焦耳热分别是多少。