2019-2020年高考物理大一轮复习 第10章 电磁感应教学案.doc

2019-2020年高考物理大一轮复习 第10章 电磁感应教学案一、磁通量1概念：磁感应强度B与面积S的乘积2计算(1)公式：BS.(2)适用条件：匀强磁场；S是垂直磁场的有效面积(3)单位：韦伯(Wb)，1 Wb1_Tm2.3意义：穿过某一面积的磁感线的条数4标矢性：磁通量是标量，但有正、负二、电磁感应1电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中有电流产生，这种现象称为电磁感应现象2产生感应电动势和感应电流的条件(1)产生感应电动势的条件无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，回路中就有感应电动势产生感应电动势的那部分导体相当于电源(2)产生感应电流的条件电路闭合磁通量变化三、感应电流方向的判断1右手定则：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；让磁感线从掌心垂直进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向如右图所示2楞次定律内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化自我诊断1判断正误(1)磁通量虽然是标量，但有正、负之分()(2)当导体切割磁感线运动时，导体中一定产生感应电流()(3)穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关()(4)电路中磁通量发生变化时，就一定会产生感应电流()(5)感应电流的磁场总是与原磁场方向相反()(6)楞次定律和右手定则都可以判断感应电流的方向，二者没什么区别()(7)回路不闭合时，穿过回路的磁通量发生变化也会产生“阻碍”作用()2如图所示，匀强磁场中有一个矩形闭合导线框在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是()A如图甲所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动B如图乙所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在 磁场中上下运动C如图丙所示，线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动D如图丁所示，线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动解析：选C.保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动，磁通量一直为零，故磁通量不变，无感应电流，选项A错误；保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动，磁通量一直为零，故磁通量不变，无感应电流，选项B错误；线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动，磁通量周期性地改变，故一定有感应电流，故选项C正确；线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动，磁通量一直为零，故磁通量不变，无感应电流，选项D错误3如图，在一水平、固定的闭合导体圆环上方，有一条形磁铁(N极朝上，S极朝下)由静止开始下落，磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触，关于圆环中感应电流的方向(从上向下看)，下列说法正确的是()A总是顺时针B总是逆时针C先顺时针后逆时针D先逆时针后顺时针解析：选C.磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触，则导体环中，先是向上的磁通量增加，磁铁过中间以后，向上的磁通量减少，根据楞次定律，产生的感应电流方向先顺时针后逆时针，选项C正确4如图所示，AOC是光滑的金属导轨，电阻不计，AO沿竖直方向，OC沿水平方向；PQ是金属直杆，电阻为R，几乎竖直斜靠在导轨AO上，由静止开始在重力作用下运动，运动过程中P、Q端始终在金属导轨AOC上；空间存在着垂直纸面向外的匀强磁场，则在PQ杆从开始滑动到P端滑到OC的过程中，PQ中感应电流的方向()A始终是由PQB始终是由Q PC先是由PQ，后是由Q PD先是由Q P，后是由PQ解析：选C.在PQ杆滑动的过程中，POQ的面积先增大后减小，穿过POQ的磁通量先增加后减少，根据楞次定律可知，感应电流的方向先是由P Q，后是由Q P，C正确考点一电磁感应现象的判断1穿过闭合电路的磁通量发生变化的四种情况(1)磁感应强度B不变，线圈面积S发生变化(2)线圈面积S不变，磁感应强度B发生变化(3)线圈面积S变化，磁感应强度B也变化，它们的乘积BS发生变化(4)线圈面积S不变，磁感应强度B也不变，但二者之间夹角发生变化2判断电磁感应现象能否发生的一般流程：1. 如图所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一个磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为.在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是()Aab向右运动，同时使减小B使磁感应强度B减小，角同时也减小Cab向左运动，同时增大磁感应强度BDab向右运动，同时增大磁感应强度B和角(0a，电流沿逆时针方向又由EBLv可知ab导体两端的E不断增大，那么左边电路中的感应电流也不断增大，由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的，并且场强不断增强，所以右边电路的线圈中的向上的磁通量不断增加由楞次定律可判断右边电路的感应电流方向应沿逆时针，而在右线圈组成的电路中，感应电动势仅产生在绕在铁芯上的那部分线圈上把这个线圈看作电源，由于电流是从c沿内电路(即右线圈)流向d，所以d点电势高于c点，C错误，D正确左、右手定则区分技巧(1)抓住“因果关系”：“因动而电”用右手；“因电而动”用左手(2)形象记忆：把两个定则简单地总结为“通电受力用左手，运动生电用右手”“力”的最后一笔“丿”方向向左，用左手；“电”的最后一笔“乚”方向向右，用右手课时规范训练基础巩固题组1在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是()A将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化D绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化解析：选D.产生感应电流的条件为：闭合回路内磁通量发生变化A项中，线圈绕在磁铁上，磁通量未变，不会产生感应电流，A错误同理B错误C项中，往线圈中插入条形磁铁的瞬间，线圈中磁通量发生变化，此时线圈中将产生感应电流，但插入后磁通量不再变化，无感应电流，故到相邻房间观察时无示数，C错误D项中，在线圈通电或断电的瞬间，磁通量发生变化，产生感应电流，D正确2如图所示，一个金属圆环水平放置在竖直向上的匀强磁场中，若要使圆环中产生图中箭头方向的瞬时感应电流，下列方法可行的是()A使匀强磁场均匀增大B使圆环绕水平轴ab如图转动30C使圆环绕水平轴cd如图转动30D保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动解析：选A.根据右手定则，圆环中感应电流产生的磁场竖直向下与原磁场方向相反，根据楞次定律，说明圆环磁通量在增大磁场增强则磁通量增大，A正确使圆环绕水平轴ab或cd转动30，圆环在垂直磁场方向上的投影面积减小，磁通量减小，只会产生与图示方向相反的感应电流，B、C错误保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动，圆环仍与磁场垂直，磁通量不变，不会产生感应电流，D错误3如图甲所示，在同一平面内有两个相互绝缘的金属圆环A、B，圆环A平分圆环B为面积相等的两部分，当圆环A中的电流如图乙所示变化时，甲图中A环所示的电流方向为正，下列说法正确的是()AB中始终没有感应电流BB中有顺时针方向的感应电流CB中有逆时针方向的感应电流DB中先有顺时针方向的感应电流，后有逆时针方向的感应电流解析：选B.由于圆环A中的电流发生了变化，故圆环B中一定有感应电流产生，由楞次定律判定B中有顺时针方向的感应电流，故选项B正确4(多选)如图，两同心圆环A、B置于同一水平面上，其中B为均匀带负电绝缘环，A为导体环当B绕轴心顺时针转动且转速增大时，下列说法正确的是()AA中产生逆时针的感应电流BA中产生顺时针的感应电流CA具有收缩的趋势DA具有扩展的趋势解析：选BD.由图可知，B为均匀带负电绝缘环，B中电流为逆时针方向，由右手螺旋定则可知，电流的磁场垂直纸面向外且逐渐增大；由楞次定律可知，磁场增大时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反，所以感应电流的磁场的方向垂直纸面向里，A中感应电流的方向为顺时针方向，故A错误，B正确；B环外的磁场的方向与B环内的磁场的方向相反，当B环内的磁场增强时，A环具有面积扩展的趋势，故C错误，D正确5(多选)航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的电磁驱动原理如图所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈端点的金属环被弹射出去现在固定线圈左侧同一位置，先后放有分别用横截面积相等的铜和铝导线制成形状、大小相同的两个闭合环，且电阻率铜Uc，金属框中无电流BUbUc，金属框中的电流方向沿abcaCUbcBl2，金属框中无电流DUacBl2，金属框中电流方向沿acba解析：选C.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UaUc，UbUc，选项A错误由转动切割产生感应电动势的公式得UbcBl2，选项C正确2如图所示，abcd为水平放置的平行“匚”形光滑金属导轨，间距为l，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计，已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动(金属杆滑动过程中与导轨接触良好)则()A电路中感应电动势的大小为B电路中感应电流的大小为C金属杆所受安培力的大小为D金属杆的热功率为解析：选B.金属杆的运动方向与金属杆不垂直，电路中感应电动势的大小为EBlv(l为切割磁感线的有效长度)，选项A错误；电路中感应电流的大小为I，选项B正确；金属杆所受安培力的大小为FBIlB，选项C错误；金属杆的热功率为PI2R，选项D错误3(xx山东济南模拟)在范围足够大，方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B0.2 T，有一水平放置的光滑框架，宽度L0.4 m，如图所示，框架上放置一质量m0.05 kg、电阻R1 的金属杆cd，框架电阻不计若杆cd在水平外力F的作用下以恒定加速度a2 m/s2，由静止开始向右做匀变速运动，求：(1)在5 s内平均感应电动势是多少？(2)第5 s末回路中的电流I多大？(3)第5 s末作用在杆cd上的水平外力F多大？解析：(1)t5 s内金属杆的位移xat225 m5 s内的平均速度5 m/s故平均感应电动势BL0.4 V(2)第5 s末杆的速度vat10 m/s此时感应电动势EBLv则回路中的电流为I0.8 A(3)杆cd匀加速运动，由左手定则判得所受安培力方向向左，由牛顿第二定律得FF安ma杆cd所受安培力F安BIL，即FBILma0.164 N答案：(1)0.4 V(2)0.8 A(3)0.164 N求解感应电动势常见情况与方法情景图研究对象回路(不一定闭合)一段直导线(或等效成直导线)绕一端转动的一段导体棒绕与B垂直且在导线框平面内的轴转动的导线框表达式EnEBLvsin EBL2ENBSsin(t0)考点三自感现象的理解及应用1自感现象的四大特点(1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化(2)通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化(3)电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体(4)线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向2自感中“闪亮”与“不闪亮”问题与线圈串联的灯泡与线圈并联的灯泡电路图通电时电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮电流突然增大，然后逐渐减小达到稳定断电时电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，电流方向不变电路中稳态电流为I1、I2：若I2I1，灯泡逐渐变暗；若I2I1，灯泡闪亮后逐渐变暗两种情况灯泡中电流方向均改变.1(多选)如图甲、乙所示，电路中的电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，且小于灯泡A的电阻，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则()A在电路甲中，断开S后，A将逐渐变暗B在电路甲中，断开S后，A将先变得更亮，然后才逐渐变暗C在电路乙中，断开S后，A将逐渐变暗D在电路乙中，断开S后，A将先变得更亮，然后才逐渐变暗解析：选AD.题图甲所示电路中，灯A和线圈L串联，电流相同，断开S时，线圈上产生自感电动势，阻碍原电流的减小，通过R、A形成回路，灯A逐渐变暗题图乙所示电路中，电阻R和灯A串联，灯A和电阻R的总电阻大于线圈L的电阻，电流则小于线圈L中的电流，断开S时，电源不给灯供电，而线圈L产生自感电动势阻碍电流的减小，通过R、A形成回路，灯A中电流比原来大，变得更亮，然后逐渐变暗2(多选)如图所示，电路中A和B是两个完全相同的小灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的电感线圈，C是电容很大的电容器当S闭合与断开时，对A、B的发光情况判断正确的是()AS闭合时，A立即亮，然后逐渐熄灭BS闭合时，B立即亮，然后逐渐熄灭CS闭合足够长时间后，B发光而A不发光DS闭合足够长时间后再断开，B立即熄灭而A逐渐熄灭答案：AC.3(多选)如图所示的电路中，L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2是两个完全相同的电灯，E是内阻不计的电源t0时刻，闭合开关S.经过一段时间后，电路达到稳定，t1时刻断开开关S.I1、I2分别表示通过电灯D1和D2中的电流，规定图中箭头所示方向为电流正方向，以下各图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是() 解析：选AC.当S闭合时，L的自感作用会阻碍其中的电流变大，电流从D1流过；当L的阻碍作用变小时，L中的电流变大，D1中的电流变小至零；D2中的电流为电路总电流，电流流过D1时，电路总电阻较大，电流较小，当D1中电流为零时，电流流过L与D2，总电阻变小，电流变大至稳定；当S再断开时，D2马上熄灭，D1与L组成回路，由于L的自感作用，D1慢慢熄灭，电流反向且减小；综上所述知选项A、C正确(1)对自感现象“阻碍”作用的理解流过线圈的电流增加时，线圈中产生的自感电动势阻碍电流的增加，使其缓慢地增加；流过线圈的电流减小时，线圈中产生的自感电动势阻碍原电流的减小，使其缓慢地减小(2)分析自感现象应注意通过自感线圈中的电流不能发生突变，即通电过程中，电流逐渐变大，断电过程中，电流逐渐变小，此时线圈可等效为“电源”，该“电源”与其他电路元件形成回路；断电自感现象中灯泡是否“闪亮”的判断：若断电后通过灯泡的电流比原来强，则灯泡先闪亮，再慢慢熄灭课时规范训练基础巩固题组1. (多选)粗细均匀的导线绕成匝数为n、半径为r的圆形闭合线圈线圈放在磁场中，磁场的磁感应强度随时间均匀增大，线圈中产生的电流为I，下列说法正确的是()A电流I与匝数n成正比B电流I与线圈半径r成正比C电流I与线圈面积S成正比D电流I与导线横截面积S0成正比解析：选BD.由题给条件可知感应电动势为Enr2，电阻为R，电流I，联立以上各式得I，则可知B、D项正确，A、C项错误2(多选)法拉第圆盘发电机的示意图如图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()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倍解析：选AB.由右手定则知，圆盘按如题图所示的方向转动时，感应电流沿a到b的方向流动，选项B正确；由感应电动势EBl2知，角速度恒定，则感应电动势恒定，电流大小恒定，选项A正确；角速度大小变化，感应电动势大小变化，但感应电流方向不变，选项C错误；若变为原来的2倍，则感应电动势变为原来的2倍，电流变为原来的2倍，由PI2R知，电流在R上的热功率变为原来的4倍，选项D错误3(多选)一导线弯成如图所示的闭合线圈，以速度v向左匀速进入磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外线圈总电阻为R，从线圈进入磁场开始到完全进入磁场为止，下列结论正确的是()A感应电流一直沿顺时针方向B线圈受到的安培力先增大，后减小C感应电动势的最大值EBrvD穿过线圈某个横截面的电荷量为解析：选AB.在闭合线圈进入磁场的过程中，通过闭合线圈的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向一直沿顺时针方向，A正确；线圈切割磁感线的有效长度先变长后变短，感应电流先变大后变小，安培力也先变大后变小，B正确；线圈切割磁感线的有效长度最大值为2r，感应电动势最大值E2Brv，C错误；穿过线圈某个横截面的电荷量为Q，D错误4如图所示，正方形线框的左半侧处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线框平面垂直，线框的对称轴MN恰与磁场边缘平齐若第1次将线框从磁场中以恒定速度v1向右匀速拉出，第2次以线速度v2让线框绕轴MN匀速转过90，为使两次操作过程中，线框产生的平均感应电动势相等，则()Av1v22Bv1v22Cv1v212 Dv1v221解析：选A.第1次将线框从磁场中以恒定速度v1向右匀速拉出，线框中的感应电动势恒定，有1E1BLv1.第2次以线速度v2让线框绕轴MN匀速转过90，所需时间t，线框中的磁通量变化量BLBL2，产生的平均电动势2.由题意知12，可得v1v22，A正确5如图所示的电路，电源电动势为E，线圈L的电阻不计，以下判断正确的是()A闭合S，稳定后，电容器两端电压为EB闭合S，稳定后，电容器的a极板带正电C断开S的瞬间，电容器的a极板将带正电D断开S的瞬间，电容器的a极板将带负电解析：选C.由题意及自感现象规律可知，当开关S闭合且电路稳定后，电容器与线圈L并联，由于线圈的直流电阻不计，所以电容器两端电压为零，故A、B项错误；断开S的瞬间，由自感规律可知，线圈中要产生感应电动势，感应电动势引起的感应电流的方向与原电流的方向一致，因而电容器的a极板将带正电，故C项正确综合应用题组6光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如右图所示，抛物线的方程是yx2，下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是ya的直线(图中的虚线所示)，一个小金属块从抛物线上yb(ba)处以速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，金属块沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是()Amgb B.mv2