2022-2023年高考物理一轮复习 电磁感应

专题18、电磁感应（1）“”\n考点一、电磁感应现象的理解与判断常见的产生感应电流的三种情况\n考点一、电磁感应现象的理解与判断（典例应用1）现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流表及开关按如图所示连接.下列说法正确的是(　　)A．开关闭合后,线圈A插入或拔出都会引起电流表指针偏转B．线圈A插入线圈B中后,开关闭合和断开的瞬间,电流表指针均不会偏转C．开关闭合后,滑动变阻器的滑片P匀速滑动,会使电流表指针静止在中央零刻度D．开关闭合后,只有滑动变阻器的滑片P加速滑动,电流表指针才能偏转\n考点一、电磁感应现象的理解与判断【解析】：线圈A插入或拔出,都将造成线圈B处磁场的变化,因此线圈B处的磁通量变化,产生感应电流,故A正确；开关闭合和断开均能引起线圈B中磁通量的变化而产生感应电流,故B错误；开关闭合后,只要移动滑片P,线圈B中磁通量变化而产生感应电流,故C、D错误.【答案】：　A\n考点一、电磁感应现象的理解与判断（典例应用2）如图所示,有以下操作：(1)铜盘放置在与盘垂直的均匀分布且逐渐增强的磁场中；(2)铜盘在垂直于铜盘的匀强磁场中绕中心轴匀速转动；(3)铜盘在蹄形磁铁两极之间匀速转动；(4)在铜盘的圆心与边缘之间接一电流计,铜盘在蹄形磁铁两极间匀速转动.下列针对这四种操作的说法正确的是(　　)A．四种情况都会产生感应电流B．只有(4)中会出现感应电流C．(4)中圆盘边缘为“电源”正极D．(2)中电流沿逆时针方向\n考点一、电磁感应现象的理解与判断【解析】(1)中穿过铜盘的磁通量均匀变化,产生的是稳定的电流；(2)中铜盘中的磁通量不变,故铜盘中不会产生感应电流和涡流；(3)中铜盘的不同部分不断地进出磁场,切割磁感线运动,所以会产生感应电流,A、B、D错误；(4)中铜盘边缘A点为“电源”正极,O点为“电源”负极,所以C正确.【答案】C\n考点二、楞次定律的应用1．楞次定律中“阻碍”的含义\n考点二、楞次定律的应用2．利用楞次定律判断感应电流方向的步骤\n考点二、楞次定律的应用（典例应用3）一闭合金属线框的两边接有电阻R1、R2,框上垂直放置一金属棒,棒与框接触良好,整个装置放在如图所示的匀强磁场中,当用外力使ab棒右移时(　　)A．其穿过线框的磁通量不变,框内没有感应电流B．框内有感应电流,电流方向沿顺时针方向绕行C．框内有感应电流,电流方向沿逆时针方向绕行D．框内有感应电流,左半边逆时针方向绕行,右半边顺时针方向绕行\n考点二、楞次定律的应用【解析】：abcd组成的线框中的磁通量垂直纸面向里增大,abfe组成的线框中的磁通量垂直纸面向里减小,故根据楞次定律可得左半边的感应电流逆时针方向绕行,右半边的感应电流顺时针方向绕行,故D正确.【答案】：　D\n考点二、楞次定律的应用（典例应用4）如图,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨,导轨平面与磁场垂直.金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS,一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内,线框与导轨共面.现让金属杆PQ突然向右运动,在运动开始的瞬间,关于感应电流的方向,下列说法正确的是(　　)A．PQRS中沿顺时针方向,T中沿逆时针方向B．PQRS中沿顺时针方向,T中沿顺时针方向C．PQRS中沿逆时针方向,T中沿逆时针方向D．PQRS中沿逆时针方向,T中沿顺时针方向\n考点二、楞次定律的应用【解析】：金属杆PQ突然向右运动,在运动开始的瞬间,闭合回路PQRS中磁场方向垂直纸面向里,磁通量增大,由楞次定律可判断,闭合回路PQRS中感应电流产生的磁场垂直纸面向外,由安培定则可判断感应电流方向为逆时针；由于闭合回路PQRS中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外,与原磁场方向相反,则T中磁通量减小,由楞次定律可判断,T中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里,由安培定则可知T中感应电流方向为顺时针,选项D正确.【答案】：　D\n考点三、利用楞次定律的推论速解电磁感应现象问题楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的“效果”总是阻碍产生感应电流的原因,可由以下三种方式呈现.\n考点三、利用楞次定律的推论速解电磁感应现象问题（典例应用5）如图所示,在水平放置的螺线管的中央,放着一个可绕水平轴OO′自由转动的闭合线圈abcd,轴OO′与螺线管的轴线垂直,ab边在OO′轴的左上方,闭合K的瞬间,关于线圈的运动情况,下列说法正确的是(　　)A．不转动B．ab边向左转动C．ab边向右转动D．转动的方向与螺线管中的电流方向有关\n考点三、利用楞次定律的推论速解电磁感应现象问题【解析】：闭合K的瞬间,通过闭合线圈abcd的磁通量增大,根据楞次定律,线圈ab边向左转动,转动的方向与螺线管中的电流方向无关,选项B正确.【答案】：　B\n考点三、利用楞次定律的推论速解电磁感应现象问题\n考点三、利用楞次定律的推论速解电磁感应现象问题【解析】金属圆环从位置Ⅰ到位置Ⅱ过程中,由楞次定律的推广含义可知,感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因.原因是环向下运动,则所受的安培力始终向上,由牛顿第三定律可知,圆环对磁铁的作用力始终向下,所以选项A正确.【答案】A\n考点四　左手定则、右手定则、楞次定律及安培定则的综合应用1．“三定则”“一定律”的比较\n考点四　左手定则、右手定则、楞次定律及安培定则的综合应用2.“三个定则”和“一个定律”的因果关系(1)因电而生磁(I→B)→安培定则；(2)因动而生电(v、B→I安)→右手定则；(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则；(4)因磁而生电(S、B→I安)→楞次定律.\n考点四　左手定则、右手定则、楞次定律及安培定则的综合应用（典例应用7）(多选)如图所示的电路中,若发现放在水平光滑金属导轨上的ab棒突然向右移动,这可能发生在(　　)A．闭合开关S的瞬间B．断开开关S的瞬间C．闭合开关S后,减小滑动变阻器R的阻值时D．闭合开关S后,增大滑动变阻器R的阻值时\n考点四　左手定则、右手定则、楞次定律及安培定则的综合应用【解析】：本题中线圈L1和L2绕在同一个铁芯上,因此穿过二者的磁通量始终相等.只要L1中的电流发生变化,穿过L2的磁通量就随之发生变化,L2中就有感应电流产生,ab棒就受安培力的作用发生移动.显然,对ab棒来说“因电而动”,故可由左手定则确定ab中的电流方向为a→b,再由安培定则可判断出L2中的感应电流产生的磁场方向与L1产生的磁场方向相反.说明原磁场——L1产生的磁场磁通量是增加的,即L1中的电流在增大,故相应的情况应是闭合开关S的瞬间或闭合开关S后减小滑动变阻器R的阻值时,故选项A、C两项正确.【答案】：　AC\n考点四　左手定则、右手定则、楞次定律及安培定则的综合应用(典例应用8）(多选)如图所示,金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时,铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引(　　)A．向右做匀速运动　　　　　　B．向左做减速运动C．向右做减速运动D．向右做加速运动\n考点四　左手定则、右手定则、楞次定律及安培定则的综合应用【解析】：当导体棒向右匀速运动时产生恒定的电流,线圈中的磁通量恒定不变,无感应电流出现,A错；当导体棒向左减速运动时,由右手定则可判定回路中出现从b→a的感应电流且减小,由安培定则知螺线管中感应电流的磁场向左在减弱,由楞次定律知c中出现顺时针感应电流(从右向左看)且被螺线管吸引,B对；同理可判定C对、D错.【答案】：　BC\n考点五、法拉第电磁感应定律的理解和应用1．感应电动势的决定因素\n考点五、法拉第电磁感应定律的理解和应用\n考点五、法拉第电磁感应定律的理解和应用\n考点五、法拉第电磁感应定律的理解和应用\n考点五、法拉第电磁感应定律的理解和应用（典例应用10）如图所示,两根平行金属导轨置于水平面内,导轨之间接有电阻R.金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下.现使磁感应强度随时间均匀减小,ab始终保持静止,下列说法正确的是(　)A．ab中的感应电流方向由b到aB．ab中的感应电流逐渐减小C．ab所受的安培力保持不变D．ab所受的静摩擦力逐渐减小\n考点五、法拉第电磁感应定律的理解和应用\n考点五、法拉第电磁感应定律的理解和应用方法总结\n考点六　导体切割磁感线产生感应电动势的计算1．E＝Blv的三个特性(1)正交性：本公式要求磁场为匀强磁场,而且B、l、v三者互相垂直.(2)有效性：公式中的l为导体切割磁感线的有效长度.如图中,导体棒的有效长度为a、b间的距离.(3)相对性：E＝Blv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.\n考点六　导体切割磁感线产生感应电动势的计算\n考点六　导体切割磁感线产生感应电动势的计算\n考点六　导体切割磁感线产生感应电动势的计算\n考点六　导体切割磁感线产生感应电动势的计算\n考点六　导体切割磁感线产生感应电动势的计算\n考点七　自感现象　涡流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.\n2．自感中灯泡“闪亮”与“不闪亮”的原因考点七　自感现象　涡流\n（典例应用13)图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图,L1和L2为电感线圈.实验时,断开开关S1瞬间,灯A1突然闪亮,随后逐渐变暗；闭合开关S2,灯A2逐渐变亮,而另一个相同的灯A3立即变亮,最终A2与A3的亮度相同.下列说法正确的是(　　)A．图1中,A1与L1的电阻值相同B．图1中,闭合S1,电路稳定后,A1中电流大于L1中电流C．图2中,变阻器R与L2的电阻值相同D．图2中,闭合S2瞬间,L2中电流与变阻器R中电流相等考点七　自感现象　涡流\n【解析】：A错：断开开关S1瞬间,线圈L1产生自感电动势,阻碍电流的减小,通过L1的电流反向通过灯A1,灯A1突然闪亮,随后逐渐变暗,说明IL1>IA1,即RL1<RA1.B错：图1中,闭合S1,电路稳定后,因为RL1<RA1,所以A1中电流小于L1中电流.C对：闭合开关S2,灯A2逐渐变亮,而另一个相同的灯A3立即变亮,最终A2与A3的亮度相同,说明变阻器R与L2的电阻值相同.D错：闭合S2瞬间,通过L2的电流增大,由于电磁感应,线圈L2产生自感电动势,阻碍电流的增大,则L2中电流与变阻器R中电流不相等.【答案】：　C考点七　自感现象　涡流\n(典例应用14)如图所示,在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯,现接通交流电源,过了几分钟,杯内的水沸腾起来.若要缩短上述加热时间,下列措施可行的有(　)A．增加线圈的匝数　　　　　　B．提高交流电源的频率C．将金属杯换为瓷杯D．取走线圈中的铁芯考点七　自感现象　涡流\n【解析】：当电磁铁接通交流电源时,金属杯处在变化的磁场中产生涡电流发热,使水温升高.要缩短加热时间,需增大涡电流,即增大感应电动势或减小电阻.增加线圈匝数、提高交变电流的频率都是为了增大感应电动势.瓷杯不能产生涡电流,取走铁芯会导致磁性减弱.所以选项A、B正确,选项C、D错误.【答案】：　AB考点七　自感现象　涡流\n命题点一　电磁感应中的动力学问题1．导体的两种运动状态(1)平衡状态：静止或匀速直线运动,F合＝0.(2)非平衡状态：加速度不为零,F合＝ma.2．电学对象与力学对象的转换及关系考点八、电磁感应中的动力学和能量问题\n角度①　导体棒(框)的平衡问题分析（典例应用15）(2016·全国乙卷·24)如图,两固定的绝缘斜面倾角均为θ,上沿相连.两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L,质量分别为2m和m；用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca,并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上,使两金属棒水平.右斜面上存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于斜面向上.已知两根导线刚好不在磁场中,回路电阻为R,两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为μ,重力加速度大小为g.已知金属棒ab匀速下滑.求：(1)作用在金属棒ab上的安培力的大小；(2)金属棒运动速度的大小.考点八、电磁感应中的动力学和能量问题\n考点八、电磁感应中的动力学和能量问题\n考点八、电磁感应中的动力学和能量问题\n考点八、电磁感应中的动力学和能量问题\n角度②　导体棒(框)的运动情况分析考点八、电磁感应中的动力学和能量问题\n考点八、电磁感应中的动力学和能量问题\n考点八、电磁感应中的动力学和能量问题\n考点八、电磁感应中的动力学和能量问题\n考点八、电磁感应中的动力学和能量问题\n方法总结“四步法”分析电磁感应中的动力学问题考点八、电磁感应中的动力学和能量问题\n命题点二　电磁感应中的能量、动量问题1．电磁感应现象中的能量转化考点八、电磁感应中的动力学和能量问题\n2．求解焦耳热Q的三种方法考点八、电磁感应中的动力学和能量问题\n角度①　电磁感应中的能量问题（典例应用17）如图所示,在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨,导轨间距为L,长为3d,导轨平面与水平面的夹角为θ,在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层.匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向与导轨平面垂直.质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放,在滑上涂层之前已经做匀速运动,并一直匀速滑到导轨底端.导体棒始终与导轨垂直,且仅与涂层间有摩擦,接在两导轨间的电阻为R,其他部分的电阻均不计,重力加速度为g.求：考点八、电磁感应中的动力学和能量问题\n(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数μ.(2)导体棒匀速运动的速度大小v.(3)整个运动过程中,电阻产生的焦耳热Q.考点八、电磁感应中的动力学和能量问题\n考点八、电磁感应中的动力学和能量问题\n考点八、电磁感应中的动力学和能量问题\n角度②　电磁感应中的动量、能量综合问题电磁感应中有关导体棒动量问题要注意下列三点(1)涉及单棒问题,一般考虑动量定理.(2)涉及双棒问题,一般考虑动量守恒.(3)导体棒的运动过程要注意电路的串并联及能量转化和守恒.考点八、电磁感应中的动力学和能量问题\n（典例应用18）如图,MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨,其间距为L,导轨弯曲部分光滑,右端接一个阻值为R的定值电阻.平直部分导轨左边区域有宽度为d(足够大)、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场.质量为m、电阻也为R的金属棒C从某高度处静止释放,另一电阻也为R、质量为2m的金属棒D放在磁场区域中间.金属棒与导轨接触良好.考点八、电磁感应中的动力学和能量问题\n(1)如果金属棒D与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,要使棒C刚滑进磁场时,金属棒D不动,求金属棒C的高度的范围,这时流过金属棒的最大电流为多少？(2)如果平直部分导轨光滑,将电阻R断开,金属棒C从高度h0处静止释放,棒C进入磁场后,棒D也运动,若棒D离开磁场时的速度是此刻棒C速度的一半,则此时棒C受到的安培力大小为多少？考点八、电磁感应中的动力学和能量问题\n考点八、电磁感应中的动力学和能量问题\n考点八、电磁感应中的动力学和能量问题