2019届二轮复习第2讲　电磁感应规律及综合应用课件（52张）（全国通用）

2019届二轮复习第2讲　电磁感应规律及综合应用课件（52张）（全国通用）

第2讲　电磁感应规律及综合应用 考向一　楞次定律和法拉第电磁感应定律的理解与应用 【典例1】 (2018·北京市通州区模拟)如图(甲)所示,在垂直纸面向里的匀强 磁场中,一个线圈与一个电容器相连,线圈平面与匀强磁场垂直,电容器的电 容C=60 μF,穿过线圈的磁通量Φ随时间t的变化如图(乙)所示,下列说法正 确的是(　 　) A.电容器下极板电势高于上极板 B.线圈中磁通量的变化率为3 Wb/s C.电容器两极板间电压为2.0 V D.电容器所带电荷量为120 C C 规律总结 1.“三定则、一定律”的比较 安培定则 判断运动电荷、电流产生的磁场方向 左手定则 判断磁场对运动电荷、电流的作用力 的方向 右手定则 判断部分导体切割磁感线产生的感应 电流的方向 楞次定律 判断闭合电路磁通量发生变化产生的 感应电流的方向 2.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”(该结论仅适用于磁感 线单方向穿过的线圈). (4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”. 3.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,即根据穿过回路的磁通量的变化情况进行判断. 4.感应电动势的计算 (2)平动切割:导体棒垂直切割磁感线,E=Blv,主要用于求电动势的瞬时值. C 【预测练2】 (2018·福建龙岩模拟)如图(甲)所示,用一根横截面积为S、电 阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环,ab为圆环的直径.在ab的右侧 存在一个足够大的匀强磁场,t=0时刻磁场方向垂直于竖直圆环平面向里,磁 场磁感应强度B随时间t变化的关系如图(乙)所示,则0～t1时间内(　 　) A.圆环中产生感应电流的方向为逆时针 B.圆环中产生感应电流的方向先顺时针后逆时针 C.圆环一直具有扩张的趋势 D.圆环中感应电流的大小为 D 0 04 B rS t  考向二　电磁感应中的图像问题 【典例2】 (2018·陕西咸阳二模)如图(甲),匝数n=2的金属线圈(电阻不计) 围成的面积为20 cm2,线圈与R=2 Ω的电阻连接,置于竖直向上、均匀分布 的磁场中.磁场与线圈平面垂直,磁感应强度为B.B-t关系如图(乙),规定感 应电流i从a经过R到b的方向为正方向.忽略线圈的自感影响.则下列i-t关系 图正确的是(　 　) 3 D 规律总结 五步法分解电磁感应中的图像问题 【预测练3】 (2018·辽宁大连一模)如图所示,两个垂直于纸面的匀强磁场方 向相反,磁感应强度的大小均为B,磁场区域的宽度均为a.高度为a的正三角形 导线框ABC从图示位置沿x轴正向匀速穿过两磁场区域,以逆时针方向为电流的 正方向,在下列图形中能正确描述感应电流I与线框移动距离x关系的是(　 　) B 【预测练4】 (2018·广东惠州三调)如图(甲)所示,光滑平行金属导轨MN,PQ 所在平面与水平面成θ角,M,P两端接一电阻R,整个装置处于方向垂直导轨平 面向上的匀强磁场中.t=0时对金属棒施加一平行于导轨的外力F,使金属棒由 静止开始沿导轨向上运动,金属棒电阻为r,导轨电阻忽略不计.已知通过电阻 R的感应电流I随时间t变化的关系如图(乙)所示.下列关于棒运动速度v、外 力F、流过R的电荷量q以及闭合回路中磁通量的变化率 随时间变化的图像 正确的是(　 　) B t   考向三　电磁感应中的电路和动力学问题 【典例3】 (2018·北京海淀区二模)如图所示,MN,PQ是两根足够长的光滑平 行的金属导轨,导轨间距离l=0.2 m,导轨平面与水平面的夹角θ=30°,导轨 上端连接一个阻值R=0.4 Ω的电阻.整个导轨平面处于垂直于导轨平面向上 的匀强磁场中,磁感应强度B=0.5 T.现有一根质量m=0.01 kg、电阻r=0.1 Ω 的金属棒ab垂直于导轨放置,且接触良好,金属棒从静止开始沿导轨下滑,且 始终与导轨垂直.g=10 m/s2,导轨电阻不计,求: (1)金属棒从静止释放时的加速度大小; 解析:(1)金属棒在释放的瞬间没有感应电流,不受安培力,根据牛顿第二 定律有mgsin θ=ma 得a=gsin θ=5 m/s2. 答案:(1)5 m/s2　 (2)金属棒沿导轨下滑过程中速度最大值; 答案:(2)2.5 m/s　 (3)金属棒沿导轨匀速下滑时ab两端的电压. 答案:(3)0.2 V 【拓展变式】 在“典例3”中,若将电阻R换成电容为1 F的电容器,其他条件 不变,求棒由静止释放后2 s内沿轨道下滑的距离. 答案:5 m 规律总结 活学活用一个解题流程 【预测练5】 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2R、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(　 　) A.棒运动过程中产生的感应电流在棒中由A流向C B.棒通过整个圆环所用的时间为 C.棒经过环心时流过棒的电流为 D.棒经过环心时所受安培力的大小为 D 2R a 4 2BR Ra r 2 216 2B R Ra r 【预测练6】 (2018·河南洛阳二模)(多选)如图所示,相距为L的两足够长平行 金属导轨固定在水平面上,整个空间存在垂直导轨平面向下的匀强磁场,磁感 应强度为B.导轨上静止有质量为m、电阻为R的两根相同的金属棒ab,cd,与导 轨构成闭合回路,金属棒cd左侧导轨粗糙右侧光滑.现用一沿导轨方向的恒力 F水平向右拉金属棒cd,当金属棒cd运动距离为s时速度达到最大,金属棒ab与 导轨间的摩擦力也刚好达最大静摩擦力.导轨电阻不计,在此过程中,下列叙 述正确的是(　 　) AD A.金属棒cd的最大速度为 B.金属棒ab上的电流方向是由a向b C.整个回路中产生的热量为Fs- D.金属棒ab与轨道之间的最大静摩擦力为F 2 2 2FR B L 2 2 2 2 2mF R B L 考向四　电磁感应中的动量和能量问题 【典例4】 (2018·河北唐山模拟)如图,金属平行导轨MN,M′N′和金属平行导轨PQR, P′Q′R′分别固定在高度差为h(数值未知)的水平台面上.导轨MN, M′N′左端接有 电源,MN与M′N′的间距为L=0.10 m.线框空间存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度 B1=0.20 T;平行导轨PQR与P′Q′R′的间距为L= 0.10 m,其中PQ与P′Q′是圆心角为 60°、半径为r=0.50 m的圆弧导轨,QR与Q′R′是水平长直导轨,QQ′右侧有方向竖直 向上的匀强磁场,磁感应强度B2= 0.40 T.导体棒a质量m1=0.02 kg,电阻R1=2.0 Ω,放 置在导轨MN,M′N′右侧N′N边缘处;导体棒b质量m2=0.04 kg,电阻R2=4.0 Ω放置在 水平导轨某处.闭合开关K后,导体棒a从NN′水平抛出,恰能无碰撞地从PP′处以速度 v1=2 m/s滑入平行导轨,且始终没有与棒b相碰.重力加速度g=10 m/s2,不计一切摩擦 及空气阻力和导轨电阻.求: (1)导体棒b的最大加速度; (2)导体棒a在磁场B2中产生的焦耳热; (3)闭合开关K后,通过电源的电荷量q. 审题突破 (3)设接通K后,a棒以速度v0水平抛出.则有v0=v1cos 60°=1 m/s 对a棒冲出过程,由动量定理得∑B1ILΔt=m1v0-0 即B1Lq=m1v0解得q=1 C. 答案:(1)0.02 m/s2　(2)0.02 J　(3)1 C 规律总结 1.能量转化及焦耳热的求法 (1)能量转化 (2)求解焦耳热的三种方法 2.在电磁感应中用动量定理求变力的时间、速度、位移和电荷量,一般应 用于单杆切割磁感线运动 3.电磁感应中的动量和能量问题,一般应用于双杆切割磁感线运动 (1)如果双杆运动过程,双杆系统所受合外力为零,首先用动量守恒定律求 速度,再用能量守恒定律求电能. (2)如果双杆运动过程,双杆系统不符合动量守恒,应用好电路问题的两个 分析:“电源”的分析和“运动”的分析. 【预测练7】 如图所示,间距L=1 m、电阻不计的足够长的光滑平行金属导轨 水平放置,导轨右侧接入R=2 Ω的定值电阻.长L=1 m、电阻r=1 Ω、质量为m 的导体棒垂直导轨放置,整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中,磁感应强 度B=1 T,现在导体棒上施加水平向左的拉力F,拉力F随时间变化的关系为F= t+ (N),导体棒从静止开始以大小为a的加速度做匀加速直线运动,运动过程 中始终保持与导轨垂直并接触良好.下列说法正确的是(　 　) A.导体棒克服安培力做的功等于导体棒上产生的焦耳热 B.质量m=0.2 kg,加速度a=1.5 m/s2 C.前4 s内拉力F的冲量大小为9.2 N·s D.若4 s末撤去拉力F,则拉力F撤去后定值电阻R上产生的焦耳热为3.6 J 1 23 10 B 【预测练8】 (2018·河北衡水一模)如图所示,水平面上有两根足够长的光滑平行金 属导轨MN和PQ.两导轨间距为l,电阻均可忽略不计.在M和Q之间接有一阻值为R的电阻. 导体杆ab质量为m、电阻为r,并与导轨接触良好,整个装置处于方向竖直向上、磁感 应强度为B的匀强磁场中.现给ab杆一个初速度v0,使杆向右运动.ab杆最后停在导轨 上.下列说法正确的是(　 　) D 【预测练9】 (2018·广西二模)如图所示,两宽度均为a的水平匀强磁场区域 相距4a,一个边长为a的正方形金属线框从距离磁场上方a处由静止自由下落, 进入上方和下方的匀强磁场时都恰好做匀速直线运动.已知下落过程中线框 平面始终在竖直平面内,则下列说法正确的是(　 　) C 备考跨越 构网络 练培优 网络构建 培优精练 【培优练1】 (2018·安徽六校一模)韦伯和纽曼总结、提出了电磁感应定律, 如图是关于该定律的实验,P是由闭合线圈组成的螺线管,把磁铁从P正上方、 距P上端h处由静止释放,磁铁竖直穿过P后落在海绵垫上并停下.若仅增大h,重 复原来的操作,磁铁穿过P的过程与原来相比,下列说法正确的是(　 　) A.穿过线圈的磁通量将增大 B.线圈中产生的感应电动势将增大 C.通过线圈导线截面的电量将增大 D.线圈对磁铁的阻碍作用将变小 B 【培优练2】 (2018·江苏卷,9)(多选)如图所示,竖直放置的“ ”形光滑导 轨宽为L,矩形匀强磁场Ⅰ,Ⅱ的高和间距均为d,磁感应强度为B.质量为m的水 平金属杆由静止释放,进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等.金属杆在导轨间的电阻 为R,与导轨接触良好,其余电阻不计,重力加速度为g.金属杆(　 　) A.刚进入磁场Ⅰ时加速度方向竖直向下 B.穿过磁场Ⅰ的时间大于在两磁场之间的运动时间 C.穿过两磁场产生的总热量为4mgd D.释放时距磁场Ⅰ上边界的高度h可能小于 BC 2 2 4 42 m gR B L 【培优练3】 (2018·天津卷,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. (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. 解析:(1)列车要向右运动,安培力方向应向右.根据左手定则,接通电源后, 金属棒中电流方向由a到b、由c到d,故M接电源正极. 答案:(1)见解析 (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v0,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? 答案:(1)见解析 点击进入 专题限时检测