2022年高三物理第二輪復習 電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用 新人教版

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1、2022年高三物理第二輪復習 電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用 新人教版第3講 電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用【核心要點突破】知識鏈接一、 安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律的應(yīng)用情況二、法拉第電磁感應(yīng)定律1.公式：，N為線圈匝數(shù)2、 導體切割磁感線的情形（1）一般情況：運動速度v與磁感應(yīng)線方向夾角為時則（2）E=BLv (垂直平動切割) L是導線的有效切割長度 (v為磁場與導體的相對切割速度) (B不動而導體動；導體不動而B運動)（3） (直導體繞一端轉(zhuǎn)動切割)深化整合一、感應(yīng)電流方向的判斷、楞次定律的理解楞次定律判定感應(yīng)電流方向的一般步驟，基本思路可歸結(jié)為：“一原、二感、三電流”，（1）明確閉合回路中引起感

2、應(yīng)電流的原磁場方向如何； （2）確定原磁場穿過閉合回路中的磁通量如何變化(是增還是減)（3）根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流磁場的方向（4）再利用安培定則，根據(jù)感應(yīng)電流磁場的方向來確定感應(yīng)電流方向2.楞次定律中“阻礙”兩字的含義：（1）誰阻礙誰?是感應(yīng)電流的磁通量阻礙原磁通量;（2）阻礙什么?阻礙的是磁通量的變化而不是磁通量本身;（3）如何阻礙?當磁通量增加時,感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反,當磁通量減小時,感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同,即”增反減同”;（4）結(jié)果如何?阻礙不是阻止,只是延緩了磁通量變化的快慢,結(jié)果是增加的還是增加,減少的還是減少.【典例訓練1】（xx全國理綜T18）如圖，空

3、間某區(qū)域中有一勻強磁場，磁感應(yīng)強度方向水平，且垂直于紙面向里，磁場上邊界b 和下邊界d水平。在豎直面內(nèi)有一矩形金屬線圈，線圈上下邊的距離很短，下邊水平。線圈從水平面a開始下落。已知磁場上下邊界之間的距離大于水平面a、b之間的距離。若線圈下邊剛通過水平面b、c（位于磁場中）和d時，線圈所受到的磁場力的大小分別為、和，則 A B. D. E2，a端為正 B. E1E2，b端為正 C. E1E2，a端為正 D. E1E2，b端為正【命題立意】本題以水平金屬棒在兩通電螺線管間的水平圓形勻強磁場中自由下落，垂直切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，考查考生的空間想象能力和把立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖思維方法?！舅悸伏c撥】解

4、答本題可按以下思路分析：將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖由安培定則判螺線管磁場方向由E=BLv計算得結(jié)果確定有效切割長度和切割速度【規(guī)范解答】選D，將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖如右圖所示，由幾何關(guān)系計算有效切割長度L由機械能守恒定律計算切割速度v，即：，得，則：，根據(jù)E=BLv， ，可見E1E2。又根據(jù)右手定則判斷電流方向從a到b，在電源內(nèi)部，電流是從負極流向正極的，所以選項D正確?！绢愵}拓展】求動生電動勢的“一變?nèi)础狈ǎ海?）變立體圖為平面圖（2）一看三量夾角關(guān)系（3）二看有效切割長度（4）三看有效切割速度【專題模擬演練】一、選擇題1. 如圖1所示，質(zhì)量為m的金屬環(huán)用線懸掛起來，金屬環(huán)有一半處于水平且與環(huán)面垂

5、直的勻強磁場中，從某時刻開始，磁感應(yīng)強度均勻減小，則在磁感應(yīng)強度均勻減小的過程中，關(guān)于線的拉力大小,下列說法中正確的是（ ）A.大于環(huán)重力mg,并逐漸減小B.始終等于環(huán)重力mgC.小于環(huán)重力mg，并保持恒定D.大于環(huán)重力mg,并保持恒定2. 矩形金屬導線框ABCD固定在水平面內(nèi)，勻強磁場區(qū)域abc沿著矩形線框的對稱軸線勻速穿過矩形導線框，如圖2所示.若規(guī)定導線框中的順時針方向為電流的正方向，那么在磁場區(qū)域穿越ABCD導線框的過程中，導線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流可以用下列哪個選項的圖象來定量描述（ ）3.在光滑水平面上方，有兩個磁感應(yīng)強度大小均為B、方向相反的水平勻強磁場，如圖3所示，PQ為兩個磁場的

6、邊界，磁場范圍足夠大.一個邊長為a，質(zhì)量為m，電阻為R的正方形金屬線框垂直磁場方向，以速度v從圖示位置向右運動，當線框中心線AB運動到與PQ重合時，線框的速度為 ，則（ ）A.此時線框中的電功率為4B2a2v2/RB.此時線框的加速度為4B2a2v/(mR)C.此過程通過線框截面的電量為Ba2/RD.此過程回路產(chǎn)生的電能為0.75 mv24.如圖4所示，邊長為L=2 m的正方形導線框ABCD和一金屬棒MN由粗細相同的同種材料制成，每米長電阻為R0=1 .以導線框兩條對角線交點O為圓心，半徑r=0.5 m的勻強磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強度為B=0.5 T,方向垂直紙面向里.金屬棒MN與導線框接觸良好,且

7、與對角線AC平行.若棒MN以v=4 m/s的速度沿垂直于AC方向向右勻速運動,當運動至AC位置時（ ）A.棒MN上通過的電流為0.41 AB.棒MN上通過的電流為1.2 AC.棒MN所受安培力大小為1.2 ND.棒MN所受安培力大小為0.21 N5.在豎直平面內(nèi)建立如圖5所示的直角坐標系，x軸水平，y軸正向豎直向上，AOB是坐標平面內(nèi)光滑的半圓形金屬軌道，A、B連線水平，其最低點在坐標原點，在x軸上方存在著垂直紙面向外的磁場（圖中未畫出），磁感應(yīng)強度大小的變化規(guī)律為B=yB0(B0為一不為零的常數(shù)，y為縱坐標值).一質(zhì)量分布均勻、有一定電阻的金屬棒PQ（長度與AO連線等長）放在軌道上，初始位置

8、如圖，由于重力作用從靜止開始運動的過程中（PQ始終與軌道接觸良好）,下列說法正確的是（ ）A.金屬棒中的感應(yīng)電流可能是從Q到PB.最終金屬棒PQ可能在軌道上來回運動C.最終金屬棒PQ一定停在水平方向D.金屬棒PQ一定在軌道上往復運動多次，最終停下6.（xx濟南市二模）兩塊水平放置的金屬板間的距離為d，用導線與一個n匝線圈相連，線圈電阻為r，線圈中有豎直方向的磁場，電阻R與金屬板連接，其余電阻均不計。如圖所示，兩板間有一個質(zhì)量為m、電量q的帶正電的油滴恰好處于靜止狀態(tài)，則線圈中的磁感應(yīng)強度B的變化情況和磁通量的變化率分別是A磁感應(yīng)強度B豎直向上且正在增強,B 磁感應(yīng)強度B豎直向下且正在增強, C

9、磁感應(yīng)強度B豎直向上且正在減弱, D磁感應(yīng)強度B豎直向下且正在減弱, 7.（xx徐州市三模）如圖所示,通電螺線管置于水平放置的兩根光滑平行金屬導軌MN和PQ之間,ab和cd是放在導軌上的兩根金屬棒,它們分別放在螺線管的左右兩側(cè).保持開關(guān)閉合,最初兩金屬棒處于靜止狀態(tài),當滑動變阻器的滑動觸頭向左滑動時,ab和cd棒的運動情況是A. ab向左,cd向右 B. ab向右,cd向左C. ab、cd都向右運動 D.ab、cd都不動8.（xx揚州四模）在我省某中學實驗室的水平桌面上，放置邊長為L的正方形閉合導體線圈abcd，線圈的ab邊沿南北方向，ad邊沿東西方向，如圖所示已知北半球地磁場的豎直分量向下下

10、列說法中正確的是A若使線圈向東平動，則a點的電勢比b點的電勢高，線圈中感應(yīng)電流方向為abcdaB若使線圈向北平動，則a點的電勢比b點的電勢高，線圈中感應(yīng)電流方向為adcbaC若以ab為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn)，則a點的電勢比b點的電勢高，線圈中感應(yīng)電流方向為abcdaD若以ab為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn)，則b點的電勢比a點的電勢高，線圈中感應(yīng)電流方向為adcba二、計算題9.(16分)如圖8（a）所示，兩根足夠長的水平平行金屬導軌相距為L=0.5 m，其右端通過導線連接阻值R=0.6 的電阻，導軌電阻不計，一根質(zhì)量為m=0.2 kg、阻值r=0.2 的金屬棒ab放在兩導軌上，棒與導軌垂直并保持良好接觸，金屬棒

11、與導軌間的動摩擦因數(shù)=0.5.整個裝置處在豎直向下的勻強磁場中，取g=10 m/s2.若所加磁場的磁感應(yīng)強度大小恒為B，通過小電動機對金屬棒施加水平向左的牽引力，使金屬棒沿導軌向左做勻加速直線運動，經(jīng)過0.5 s電動機的輸出功率達到P=10 W，此后電動機功率保持不變.金屬棒運動的v-t圖象如圖（b）所示，試求：（1）磁感應(yīng)強度B的大??；（2）在00.5 s時間內(nèi)金屬棒的加速度a的大?。唬?）若在0 0.3 s時間內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量為0.15 J，則在這段時間內(nèi)電動機做的功為多少.10.（17分）如圖9甲所示，空間存在豎直向上磁感應(yīng)強度B=1 T的勻強磁場，ab、cd是相互平行間距L=1 m的

12、長直導軌，它們處在同一水平面內(nèi)，左邊通過金屬桿ac相連，質(zhì)量m=1 kg的導體棒MN水平放置在導軌上，已知MN與ac的總電阻R=0.2 ，其他電阻不計.導體棒MN通過不可伸長細線經(jīng)光滑定滑輪與質(zhì)量也為m的重物相連，現(xiàn)將重物由如圖所示的靜止狀態(tài)釋放后與導體棒MN一起運動，并始終保持導體棒與導軌接觸良好.已知導體棒與導軌間的動摩擦因數(shù)為=0.5,其他摩擦不計，導軌足夠長，重物離地面足夠高，重力加速度g取10 m/s2.（1）請定性說明：導體棒MN在達到勻速運動前，速度和加速度是如何變化的；到達勻速運動時MN受到的哪些力合力為零，并在圖乙中定性畫出棒從靜止至勻速的過程中所受的安培力大小隨時間變化的圖

13、象（不需說明理由及計算達到勻速的時間）.（2）若已知重物下降高度h=2 m時，導體棒恰好開始做勻速運動，在此過程中ac邊產(chǎn)生的焦耳熱Q=3 J，求導體棒MN的電阻值r.答案及解析一、選擇題1. 【解析】選A.因穿過圓環(huán)的減小，由楞次定律知，將產(chǎn)生順時針感應(yīng)電流，再由左手定則得，圓環(huán)所受安培力向下，故線的拉力變大，即F拉=mg+F安=mg+BIL.因B在減小，故拉力減小，所以選A.2. 【解析】選C.區(qū)域abc勻速穿過ABCD，等效于導線框ABCD向左穿過磁場區(qū)域，進入過程中，由E=Blv，i=知，l均勻增大，故E和i也均勻變大，i的方向沿逆時針方向，當磁場完全在ABCD內(nèi)時，i=0，同理，在離

14、開過程中，i又沿順時針方向均勻變大，故選C.3. 4. 5. 【解析】選A、C.當金屬棒PQ向下滑時，金屬棒與圓形金屬軌道所圍的面積不變，但由于磁感應(yīng)強度大小的變化規(guī)律為B=yB0,所以磁通量發(fā)生變化，當金屬棒PQ剛向下滑時，回路中的磁通量減小，由楞次定律可知此時金屬棒中的感應(yīng)電流是從Q到P，所以A正確；又根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量發(fā)生變化，所以金屬棒運動過程中始終受到阻力，機械能將逐漸減小，最終靜止，選項B錯誤；當金屬棒靜止時，金屬棒受重力、兩端指向圓心的彈力，因這三個力不平行，根據(jù)力的平衡條件可知三個力必共點，金屬棒只能在水平位置平衡，其他位置都不可能平衡

15、，選項C正確；金屬棒PQ從靜止開始運動后，可能到達水平方向就直接停在水平位置，沒有在軌道上往復運動多次，D錯誤.所以選項A、C正確.6.C7.A8.C二、計算題9. 【解析】（1）當vm=5 m/s時，棒勻速運動，E=BLvm, （1分）I=E/(R+r) （1分）FA=BIL （1分）10.【解析】（1）當MN棒勻速運動時，懸掛重物的細繩的拉力與安培力及摩擦力三力合力為零；在達到穩(wěn)定速度前，導體棒的加速度逐漸減小，速度逐漸增大.安培力大小隨時間變化的圖象如圖所示.（5分）【備課資源】1.（xx全國理綜T17）某地的地磁場磁感應(yīng)強度的豎直分量方向向下，大小為T。一靈敏電壓表連接在當?shù)厝牒：佣蔚?/p>

16、兩岸，河寬100m，該河段漲潮和落潮時有海水（視為導體）流過。設(shè)落潮時，海水自西向東流，流速為2m/s。下列說法正確的是A電壓表記錄的電壓為5mV B電壓表記錄的電壓為9mVC河南岸的電勢較高 D河北岸的電勢較高【命題立意】本題以在豎直向下的磁場中漲潮和落潮時海水的流動作為背景材料,要我們根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律求南北兩岸電勢的高低及大小，體現(xiàn)了理論聯(lián)系實際，本題主要考查導體棒切割磁場的實際應(yīng)用?！舅悸伏c撥】解答本題時可按以下思路分析：落潮時海水的運動方向根據(jù)及右手定則求出的大小及方向 【規(guī)范解答】選.海水在落潮時自西向東流，該過程可以理解為：自西向東運動的導體棒在切割豎直向下的磁場。根據(jù)右手定

17、則，北岸是正極電勢高，南岸電勢低,所以D正確C錯。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律V, 所以B正確A錯2.（xx.上海物理卷T13）. 如圖，長為的直導線拆成邊長相等，夾角為的形，并置于與其所在平面相垂直的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為，當在該導線中通以電流強度為的電流時，該形通電導線受到的安培力大小為（A）0 （B）0.5 （C）（D）【命題立意】本題考查安培力大小的計算?！舅悸伏c撥】可以分別求出兩股導線受到的安培力，然后再將這兩個力合成，也可以先計算導線有效長度，然后用安培力公式求解【規(guī)范解答】選C，導線有效長度為2lsin30=l，根據(jù)安培力公式，該V形通電導線收到的安培力大小為。3.（xx.上海物理卷

18、T19）如右圖，一有界區(qū)域內(nèi)，存在著磁感應(yīng)強度大小均為，方向分別垂直于光滑水平桌面向下和向上的勻強磁場，磁場寬度均為，邊長為的正方形框的邊緊靠磁場邊緣置于桌面上，使線框從靜止開始沿軸正方向勻加速通過磁場區(qū)域，若以逆時針方向為電流的正方向，能反映線框中感應(yīng)電流變化規(guī)律的是圖【命題立意】本題主要考查感應(yīng)電流的判斷?！舅悸伏c撥】感應(yīng)電動勢的大小EBLv，當線圈有兩個邊切割磁感線時，要注意感應(yīng)電動勢的的方向是相同還是相反?！疽?guī)范解答】選A，在0-，電流均勻增大，排除CD.在-，兩邊感應(yīng)電流方向相同，大小相加，故電流大。在，因右邊離開磁場，只有一邊產(chǎn)生感應(yīng)電流，故電流小.4.用相同導線繞制的邊長為L和2

19、 L的四個閉合導體線框，以相同的速度勻速進入右側(cè)勻強磁場，如圖所示，在每個線框進入磁場的過程中，M、N兩點間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Ud.下列判斷正確的是（ ）A.UaUbUcUd B.UdUbUaUcC.Ua=Ub=Uc=Ud D.UaUbUdUc5.如圖所示，兩個垂直于紙面的勻強磁場方向相反，磁感應(yīng)強度的大小均為B，磁場區(qū)域的寬度均為a,一正三角形（高度為a）導線框ABC從圖示位置沿圖示方向勻速穿過兩磁場區(qū)域，以逆時針方向為電流的正方向，則下列關(guān)于感應(yīng)電流I與導線框移動距離x的關(guān)系圖象正確的是（ ）【解析】選C.根據(jù)楞次定律可判斷出當導線框剛進入第一個磁場區(qū)域的過程中感應(yīng)電流的方向為

20、逆時針，故選項B、D錯誤；當導線框逐漸進入第二個磁場區(qū)域的過程中感應(yīng)電流方向為順時針，且逐漸增大，選項A錯誤、C正確.6.如圖所示，在空間中存在兩個相鄰的、磁感應(yīng)強度大小相等、方向相反的有界勻強磁場，其寬度均為L，現(xiàn)將寬度也為L的矩形閉合線圈，從圖示位置垂直于磁場方向勻速拉過磁場區(qū)域，則在該過程中，能正確反映線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電流或其所受的安培力隨時間變化的圖象是（ ）【解析】選D.線框穿越磁場區(qū)可分為三個過程：過程1：線框右邊切割磁感線；過程2：線框左右兩邊均切割磁感線；過程3：線框左邊切割磁感線.由右手定則判斷出三個過程中感應(yīng)電流方向分別為逆時針、順時針、逆時針，大小分別為 ，僅從大小即可

21、判斷A、B均錯誤.由左手定則判斷出三個過程中線框受力方向始終向左.三個過程中安培力的大小分別為 ，故D正確，C錯誤.7.（xx福建理綜T21）如圖所示，兩條平行的光滑金屬導軌固定在傾角為的絕緣斜面上，導軌上端連接一個定值電阻。導體棒a和b放在導軌上，與導軌垂直并良好接觸。斜面上水平虛線PQ以下區(qū)域內(nèi)，存在著垂直穿過斜面向上的勻強磁場。現(xiàn)對a棒施以平行導軌斜向上的拉力，使它沿導軌勻速向上運動，此時放在導軌下端的b棒恰好靜止。當a棒運動到磁場的上邊界PQ處時，撤去拉力，a棒將繼續(xù)沿導軌向上運動一小段距離后再向下滑動，此時b棒已滑離導軌。當a棒再次滑回到磁場邊界PQ處時，又恰能沿導軌勻速向下運動。已

22、知a棒、b棒和定值電阻的阻值均為R，b棒的質(zhì)量為m，重力加速度為g，導軌電阻不計。求a棒在磁場中沿導軌向上運動的過程中，a棒中的電流強度I，與定值電阻R中的電流強度IR之比；a棒質(zhì)量ma;a棒在磁場中沿導軌向上運動時所受的拉力F。【命題立意】本題以兩條平行的光滑金屬導軌中導體棒a的運動為背景,主要考查學生對電磁感應(yīng)的受力分析、電路問題、力和運動的觀點分析問題的能力。【思路點撥】以導軌下端的b棒恰好靜止進行受力分析得Ib,進而根據(jù)等效電路分析a棒的電流和a棒受力情況，根據(jù)力和運動的關(guān)系求解問題【規(guī)范解答】（1）由于a棒、b棒和定值電阻的阻值均為R，由等效電路可得 且Ib=IR 因此有 （2）由于

23、a棒繼續(xù)沿導軌向上運動一小段距離后再向下滑動過程中機械能守恒，a棒離開磁場的速度與下滑時勻速速度大小相等， 有E=BLV a棒上滑時 由受力分析得 a棒下滑時 聯(lián)立解得 (3)由受力分析，并代入數(shù)據(jù)聯(lián)立求解 可得a棒上滑時 【答案】（1） （2） （3）【類題拓展】巧解電磁感應(yīng)中力、電、能等綜合問題電磁感應(yīng)類的問題是綜合性較強的問題，有些省份的高考題經(jīng)常作為壓軸題出現(xiàn)，學生普遍感到較難，實際上學生若能夠按照正確的分析問題的習慣，還是能輕松解決此類問題：認真審題，弄清題目給出的情景和運動過程的關(guān)鍵狀態(tài)。明確等效電源，畫出等效電路，進行電路的分析并列式。確定研究對象進行受力分析， 畫出受力示意圖。

24、寫出安培力的表達式，抓住關(guān)鍵狀態(tài)列出牛頓運動定律的表達式。確定研究過程，明確安培力做功與電路中電能的轉(zhuǎn)化關(guān)系，列出動能定理的表達式。聯(lián)立方程進行求解。8.（xx江蘇物理卷T13）（15分）如圖所示，兩足夠長的光滑金屬導軌豎直放置，相距為L, 一理想電流表與兩導軌相連，勻強磁場與導軌平面垂直。一質(zhì)量為m、有效電阻為R的導體棒在距磁場上邊界h處靜止釋放。導體棒進入磁場后，流經(jīng)電流表的電流逐漸減小，最終穩(wěn)定為I。整個運動過程中，導體棒與導軌接觸良好，且始終保持水平，不計導軌的電阻。求： （1）磁感應(yīng)強度的大小B；（2）電流穩(wěn)定后， 導體棒運動速度的大小v；（3）流經(jīng)電流表電流的最大值【命題立意】本題

25、以一導體棒在勻強磁場中運動，來考查電磁感應(yīng)的規(guī)律和電磁感應(yīng)與力學的綜合，題目設(shè)置難度相對較容易些。【思路點撥】（1）通過對導體棒在勻強磁場中受力分析，利用平衡條件mg=BIL可求解；（2）由導體棒在勻強磁場處于平衡狀態(tài)、閉合電路歐姆定律及切割公式E=BLv聯(lián)立求解；（2）通過受力分析可知，導體棒在進入磁場瞬間時，速度最大，可由機械能守恒和E=BLv聯(lián)立求解。【規(guī)范解答】（1）電流穩(wěn)定后，導體棒做勻速運動，則有：BIL=mg解得： （2）感應(yīng)電動勢E=BLv 感應(yīng)電流 由式解得（3）由題意知，導體棒剛進入磁場時的速度最大，設(shè)為根據(jù)機械能守恒感應(yīng)電動勢的最大值感應(yīng)電流最大值解得【答案】（1）；（2）；（3）?！绢愵}拓展】 巧解電磁感應(yīng)與力學綜合題的兩個基本思路 思路主要有兩種，一種是力的觀點，另一種是能量的觀點。 1力的觀點：是指應(yīng)用牛頓第二定律和運動學公式解決問題的方法，即先對研究對象進行受力分析，根據(jù)受力變化應(yīng)用牛頓第二定律判斷加速度變化情況，最后找出求解問題的方法。 2能量的觀點：動能定理、能量轉(zhuǎn)化守恒定律在電磁感應(yīng)中同樣適用。