2019-2020年高考物理备考艺体生百日突围系列专题18电磁感应含解析.doc

2019-2020年高考物理备考艺体生百日突围系列专题18电磁感应含解析本考点一般以选择题和计算题两种形式出现，若是选择题一般考查对磁感应强度、磁感线、安培力和洛仑兹力这些概念的理解，以及安培定则和左手定则的运用；若是计算题主要考查安培力大小的计算，以及带电粒子在磁场中受到洛伦兹力和带电粒子在磁场中的圆周运动的分析判断和计算，尤其是带电粒子在电场、磁场中的运动问题对学生的空间想象能力、分析综合能力、应用数学知识处理物理问题的能力有较高的要求，仍是本考点的重点内容，有可能成为试卷的压轴题。由于本考点知识与现代科技密切相关，在近代物理实验中有重大意义，因此考题还可能以科学技术的具体问题为背景，考查学生运用知识解决实际问题的能力和建模能力。预测xx年的高考基础试题仍是重点考查法拉第电磁感应定律及楞次定律和电路等效问题综合试题还是涉及到力和运动、能量守恒、电路分析、安培力等力学和电学知识主要的类型有滑轨类问题、线圈穿越有界磁场的问题、电磁感应图象的问题等。此外日光灯原理、磁悬浮原理、电磁阻尼、超导技术这些在实际中有广泛的应用问题也要引起重视。一、磁通量1.定义：在磁感应强度为B的匀强磁场中,与磁场方向垂直的面积S和B的乘积.2.公式：3.单位：韦伯符号:Wb4.磁通量是标量(填“标量”或“矢量”).二、电磁感应现象1电磁感应现象：当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中有感应电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应2产生感应电流的条件：表述1：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动表述2：穿过闭合电路的磁通量发生变化3能量转化发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为电能三、感应电流方向的判断1楞次定律(1)内容：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化(2)适用情况：所有的电磁感应现象2右手定则(1)内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内，让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导体运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向(2)适用情况：导体棒切割磁感线产生感应电流四、法拉第电磁感应定律1感应电动势(1)感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势产生感应电动势的那部分导体就相当于电源，导体的电阻相当于电源内阻(2)感应电流与感应电动势的关系：遵循闭合电路欧姆定律，即.2法拉第电磁感应定律(1)法拉第电磁感应定律内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比公式：.(2)导体切割磁感线的情形运动速度v和磁感线方向垂直，则.第三部分 技能+方法考点一 磁通量1.公式的适用条件(1)匀强磁场.(2)S为垂直磁场的有效面积.2.磁通量的物理意义(1)磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数.(2)同一平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量最大；当它跟磁场方向平行时，磁通量为零；当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时，磁通量为零.【例1】如图所示，ab是水平面上一个圆的直径，在过ab的竖直面内有一根通电直导线ef，且ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，穿过圆面积的磁通量将( )A.逐渐变大 B.逐渐减小C.始终为零 D.不为零，但始终保持不变【答案】C考点二 电磁感应现象1.产生电磁感应现象的实质穿过电路的磁通量发生变化,电路中就会产生感应电动势.如果电路闭合,则有感应电流;如果电路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流.2.磁通量发生变化的三种常见情况(1)磁场强弱不变，回路面积改变；(2)回路面积不变，磁场强弱改变；(3)回路面积和磁场强弱均不变，但二者的相对位置发生改变.注意：判断流程：(1)确定研究的闭合电路(2)弄清楚回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量.(3)【例2】在如图所示的闭合铁芯上绕有一组线圈，与滑动变阻器、电池构成闭合电路，a、b、c为三个闭合金属圆环，假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，则当滑动变阻器的滑片左、右滑动时，能产生感应电流的金属圆环是( )A.a、b两个环 B.b、c两个环C.a、c两个环 D.a、b、c三个环【答案】A考点三 楞次定律 右手定则1.楞次定律中“阻碍”的理解2.楞次定律的推广推广表述：感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因.其具体方式为：(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.安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律综合应用的比较基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流有作用力左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动右手定则闭合回路磁通量变化楞次定律【例3】如图是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流.各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中表示正确的是( )【答案】CD考点四 法拉第电磁感应定律的应用1.决定感应电动势大小的因素感应电动势E的大小决定于穿过电路的磁通量的变化率和线圈的匝数n.而与磁通量的大小、磁通量变化量的大小无必然联系.2.磁通量变化通常有两种方式(1)磁感应强度B不变，垂直于磁场的回路面积发生变化，此时；(2)垂直于磁场的回路面积不变，磁感应强度发生变化，此时，其中是B-t图象的斜率.【例4】一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，先保持线框的面积不变，将磁感应强度在1 s时间内均匀地增大到原来的两倍，接着保持增大后的磁感应强度不变，在1 s时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半，先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为( )A. 1/2 B.1 C.2 D.4【答案】选B.考点五 导体切割磁感线时的感应电动势理解的“四性”(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.(4)相对性：中的速度v是导体相对磁场的速度，若磁场也在运动，应注意速度间的相对关系.【例5】如图所示，半径为R的半圆形硬导体AB，在拉力F的作用下、以速度v在水平U形框架上匀速滑动，且彼此接触良好.匀强磁场的磁感应强度为B，U形框架中接有电阻R0，AB的电阻为r，其余电阻不计.则AB进入磁场的过程中( )A.R0中电流的方向由上到下B.感应电动势的平均值为BRvC.感应电动势的最大值为2BRvD.感应电动势的最大值为BRv【答案】AC第四部分 基础练+测1 【浙江省嘉兴市第一中学xx届高三上学期期中考试物理试题】如图所示，一导体圆环位于纸面内，O为圆心。环内两个圆心角为90的扇形区域内分别有匀强磁场，两磁场磁感应强度的大小相等，方向相反且均与纸面垂直。导体杆OM可绕O转动，M端通过滑动触点与圆环良好接触。在圆心和圆环间连有电阻R。杆OM以匀角速度逆时针转动，t=0时恰好在图示位置。规定从a到b流经电阻R的电流方向为正，圆环和导体杆的电阻忽略不计，则杆从t=0开始转动一周的过程中，电流随t变化的图象是it2223Oit2223O2i2t23Oit2223OA B C D【答案】C【解析】试题分析：杆OM以匀角速度逆时针转动，t=0时恰好进入磁场，故前内有电流流过，则知B错误；根据右手定则可以判定，感应电流的方向从M指向圆心O，流过电阻时的方向是从b流向a，与给规定的正方向相反，为负值，则A错误；在时间内杆OM处于磁场之外，没有感应电流产生，故D错误，C正确。考点：导体切割磁感线时的感应电动势；楞次定律2.【西藏日喀则地区第一高级中学xx届高三10月月考理科综合物理试题】如图，平行金属导轨宽度为d，一部分轨道水平，左端接电阻R，倾斜部分与水平面成角，且置于垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，现将一质量为m长度也为d的导体棒从导轨顶端由静止释放，直至滑到水平部分（导体棒下滑到水平部分之前已经匀速，滑动过程中与导轨保持良好接触，重力加速度为g，）不计一切摩擦力，导体棒接入回路电阻为r，则整个下滑过程中（ ）A、导体棒匀速运动时速度大小为B、匀速运动时导体棒两端电压为C、导体棒下滑距离为s时，通过R的总电荷量为D、重力和安培力对导体棒所做的功大于导体棒获得的动能【答案】AC考点：考查了电磁感应切割类问题3【吉林省实验中学xx届高三上学期第一次模拟理科综合试题】转笔（Pen Spinning）是一项用不同的方法与技巧、以手指来转动笔的休闲活动，如图所示。转笔深受广大中学生的喜爱，其中也包含了许多的物理知识，假设某转笔高手能让笔绕其上的某一点O做匀速圆周运动，下列有关该同学转笔中涉及到的物理知识的叙述正确的是（ ）A 笔杆上的点离O点越近的，做圆周运动的向心加速度越小B 笔杆上的各点做圆周运动的向心力是由万有引力提供的C 若该同学使用中性笔，笔尖上的小钢珠有可能因快速的转动做离心运动被甩走D 若该同学使用的是金属笔杆，且考虑地磁场的影响，由于笔杆中不会产生感应电流，因此金属笔杆两端一定不会形成电势差。【答案】AC考点：本题考查了圆周运动及电磁感应现象。4.【贵州省遵义市航天高级中学xx届高三上学期第三次模拟考试理科综合试题】如图甲所示，光滑的平行水平金属导轨MN、PQ相距L，在M、P之间接一个阻值为R的电阻，在两导轨间cdfe矩形区域内有垂直导轨平面竖直向上、宽为d的匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为m、电阻为r、长度也刚好为L的导体棒ab垂直搁在导轨上，与磁场左边界相距d0.现用一个水平向右的力F拉棒ab，使它由静止开始运动，棒ab离开磁场前已做匀速直线运动，棒ab与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计，F随ab与初始位置的距离x变化的情况如图乙所示，F0已知下列判断正确的是()A棒ab在ac之间的运动是匀加速直线运动B棒ab在ce之间不可能一直做匀速运动C棒ab在ce之间可能先做加速度减小的运动，再做匀速运动D棒ab经过磁场的过程中，通过电阻R的电荷量为【答案】AC【解析】试题分析：棒ab在ac之间运动时，由于穿过线圈的磁通量为零，所以没有感应电流，故只受拉力F作用，并且在区间内F恒定，故在ac之间做匀加速直线运动，A正确；当导体棒进入磁场后，若开始拉力大于安培力，在做加速运动，由于速度在增大，所以安培力在增大，所以加速度在减小，当安培力等于拉力时做匀速直线运动，若开始拉力等于安培力，则一直做匀速直线运动，若开始进入磁场时，拉力小于安培力，则做减速运动，速度减小，安培力减小，加速度减小，直到安培力等于拉力后，做匀速直线运动，B错误C正确；根据公式，联立可得，故D错误；考点：考查了导体切割磁感线运动5.【吉林省长春外国语学校xx届高三上学期第一次质量检测物理试题】如图甲所示，在圆形线框的区域内存在匀强磁场，开始时磁场方向垂直于纸面向里若磁场的磁感应强度B按照图乙所示规律变化，则线框中的感应电流I（取逆时针方向为正方向）随时间t的变化图线是（ ）A. B. C. D. 【答案】C考点：楞次定律;法拉第电磁感应定律6【海南省文昌中学xx第二学期物理试题】如图所示，E为电池，L是直流电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，D1、D2是 两个完全相同的灯泡，S是控制电路的开关对于这个电路，下列说法正确的是 （ ）A刚闭合S的瞬间，灯泡D1、D2的亮度相同B刚闭合S的瞬间，灯泡D2比灯泡D1亮C闭合S，待电路达到稳定后，D1熄灭，D2比S刚闭合时亮D闭合S，待电路达到稳定后， D1 、D2都先更亮后逐渐变暗【答案】AC7.【陕西省西工大附中xx届高三下学期三模考试】空间存在竖直向上的匀强磁场，将一个不会变形的单匝金属圆线圈放入该磁场中，规定图甲所示的线圈中的电流方向为正。当磁场的磁感应强度 B随时间t按图乙所示的规律变化时，能正确表示线圈中感应电流随时间变化的图线是（ ）【答案】B【解析】 根据法拉第电磁感应定律可得线圈产生的感应电动势为，根据欧姆定律产生的感应电流为，由图乙可得，时间内，B均匀增大，所以穿过线圈的竖直向上磁通量增大，由楞次定律可得产生的感应电流为顺时针方向，为正在内，磁感应强度不变，所以穿过线圈的磁通量不变，故感应电流为零；在内，磁感应强度在均匀减小，穿过线圈垂直向上的磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流为逆时针方向，为负，因为正比于，即图像的斜率越大，产生的感应电流越大，所以B正确； 【考点】法拉第电磁感应定律8.【山东省烟台市xx届高三高考适应性测试】在绝缘的水平桌面上有MN、PQ两根平行的光滑金属导轨，导轨间的距离为l.金属棒ab和cd垂直放在导轨上，两棒正中间用一根长l的绝缘细线相连棒ab右侧有一直角三角形匀强磁场区域，磁场方向竖直向下，三角形的两条直角边长均为l，整个装置的俯视图如图所示从图示位置在棒ab上加水平拉力F，使金属棒ab和cd向右匀速穿过磁场区，则金属棒ab中感应电流i和绝缘细线上的张力大小F随时间t变化的图象可能正确的是（金属棒ab中电流方向由a到b为正） 【答案】B【考点】法拉第电磁感应定律；安培力9.【山东省潍坊市xx年高考模拟训练试题理科综合】如图所示，两根间距为l的光滑平行金属导轨与水平面夹角为，图中虚线下方区域内存在磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于斜面向上。两金属杆质量均为m，电阻均为R，垂直于导轨放置。开始时金属杆ab处在距磁场上边界一定距离处，金属杆cd处在导轨的最下端，被与导轨垂直的两根小柱挡住。现将金属杆ab由静止释放，当金属杆ab刚进入磁场便开始做匀速直线运动。已知重力加速度为g，则A金属杆ab进入磁场时感应电流的方向为由a到bB金属杆ab进入磁场时速度大小为C金属杆ab进入磁场后产生的感应电动势为D金属杆ab进入磁场后金属杆cd对两根小柱的压力大小为零【答案】B【考点】法拉第电磁感应定律；10.【淮安市xx高三第五次调研测试】如图所示装置由水平轨道、倾角=37的倾斜轨道连接而成，轨道所在空间存在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场。质量m、长度L、电阻R的导体棒ab置于倾斜轨道上，刚好不下滑；质量、长度、电阻与棒ab相同的光滑导体棒cd置于水平轨道上，用恒力F拉棒cd，使之在水平轨道上向右运动。棒ab、cd与导轨垂直，且两端与导轨保持良好接触，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin37=0.6，cos37=0.8。求棒ab与导轨间的动摩擦因数；求当棒ab刚要向上滑动时cd速度v的大小；若从cd刚开始运动到ab刚要上滑过程中，cd在水平轨道上移动的距离x，求此过程中ab上产生热量Q。【答案】（1）0.75（2）（3）QFx-m2v2. 【考点】法拉第电磁感应定律；电功率；能量守恒定律.