2022高考物理第一輪復習 專題 電磁感應學案 魯科版

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1、2022高考物理第一輪復習 專題 電磁感應學案 魯科版 【本講教育信息】 一、教學內(nèi)容： 電磁感應 本章的知識點： （一）本章要點及高考展望 1、本章以電場和磁場等知識為基礎，重點討論了楞次定律和法拉第電磁感應定律。 2、楞次定律不僅含義深刻，且可結合的知識點多，在高考中以選擇為主，但有一定的難度。 3、法拉第電磁感應定律常綜合幾乎所有的力學知識及大部分電學知識，多為中檔以上的題目，區(qū)分度較大，分值也較多。 4、本章的學習要處理好基礎知識和綜合能力的關系，要重視對物理過程、物理現(xiàn)象的分析，要建立正確的物理情景，深刻理解基本知識、基本規(guī)律的內(nèi)涵、外延，在掌握一般解題方法的基

2、礎上，掌握綜合性問題的分析思路和方法，形成較完整的解題策略。 （二）知識結構 重點和難點分析： 一、產(chǎn)生感應電流的條件、楞次定律 1、產(chǎn)生感應電流的條件是穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。它有兩種情況： ⑴切割 2、右手定則適用于判斷閉合電路中一部分導體切割磁感線時感應電流的方向。 3、楞次定律的實質(zhì)是能量守恒定律在電磁感應現(xiàn)象中的體現(xiàn)，其應用步驟： ⑴明確閉合電路中的原磁場方向； ⑵分析穿過閉合電路的磁通量的變化； ⑶根據(jù)楞次定律判定感應電流的磁場方向； ⑷利用安培定則，判定感應電流的方向。 二、法拉第電磁感應定律 1、公式 ⑴感應電動勢的大小與電

3、路的電阻及電路是否閉合等無關； ⑵一般而言，公式求的是Δt內(nèi)的平均感應電動勢； ⑶在電磁感應中，產(chǎn)生感應電動勢的那部分導體可等效成一個電源，感應電動勢的方向和導體（電源）內(nèi)的電流方向一致。 2、公式 ⑴若B、l、v三者互相垂直，；若直導線與B、v不垂直，則應取B、l、v互相垂直的分量； ⑵若導體是彎曲的，則l應取與B、v垂直的有效長度； ⑶若v是瞬時速度，則E為瞬時電動勢；若v為平均速度，則E為平均電動勢。 3、公式為導體棒繞其一端轉(zhuǎn)動切割磁感線時產(chǎn)生的感應電動勢。 三、自感 由于線圈自身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生感應電動勢的電磁感應現(xiàn)象。 本章的疑難點辨析： 1、左手

4、定則與右手定則的區(qū)別 左手定則 右手定則 適用條件 通電導線在磁場中的受力方向（因電而動） 閉合電路的部分導體切割磁感線產(chǎn)生感應電流（因動生電） 判定方法 略 略 能量轉(zhuǎn)化的關系 電能→機械能（電動機） 機械能→電能（發(fā)電機） 2、磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率的區(qū)別 磁通量 磁通量的變化量 磁通量的變化率 物理意義 某時刻穿過某個面的磁感線的條數(shù) 某一段時間內(nèi)穿過某個面的磁通量的變化 穿過某個面的磁通量變化的快慢 大小 是與B垂直的面的面積 或 附注 線圈平面與磁感線平行時，＝0，但最大 線圈平面與磁感線垂

5、直時，最大，但＝0 要嚴格區(qū)分、、的含義，的大小與、無關。 3、對楞次定律中“阻礙”的理解 ⑴ “阻礙”是指感應電流產(chǎn)生的磁場要阻礙引起感應電流的磁場的磁通量的變化，與引起感應電流的磁場的磁通量原來的大小沒有關系； ⑵“阻礙”不是“阻止”，“阻礙變化”是使變化進行得緩慢些，但并沒有被終止； ⑶“阻礙”不等于“反向”，實際上是增“反”減“同”。 例：如圖所示，光滑固定導軌M、N水平放置，兩根導棒P、Q平行放于導軌上，形成一個閉合回路。當一條形磁鐵從高處下落接近回路時，P、Q將如何運動？磁鐵的加速度怎樣變化？ 解析：P、Q將互相靠攏；磁鐵加速度減小。 4、分清感應電流和感應

6、電量 當閉合電路在時間發(fā)生磁通量變化時，通過電路的感應電量為 例：如圖所示，空間存在垂直于紙面的均勻磁場，在半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)、外，磁場方向相反，磁感應強度的大小均為B。一半徑為b、電阻為R的圓形導線放置在紙面內(nèi)，其圓心與圓形區(qū)域的中心重合，在內(nèi)、外磁場同時由B均勻地減小到零的過程中，通過導線截面的電量q＝________。 解析：或 存在兩種答案的原因是合磁通可能垂直紙面向外，也可能垂直紙面向里。 5、兩種自感現(xiàn)象的比較 【典型例題】 （一）電磁感應現(xiàn)象 例3、（1998　上海）如圖所示，在一固定圓柱形磁鐵的N極附近置一平面線圈abcd，磁鐵軸線與線圈水

7、平中心線xx’軸重合，下列說法中正確的是　?。ā、D?。? A、當線圈剛沿xx’軸向右平移時，線圈中有感應電流，方向為adcba B、當線圈剛繞軸xx’轉(zhuǎn)動時，（ad向外，bc向里），線圈中有感應電流，方向為abcda C、當線圈剛沿垂直紙面方向向外平移時，線圈中有感應電流，方向為adcba D、當線圈剛繞yy’軸轉(zhuǎn)動時（ab向里，cd向外），線圈中有感應電流，方向為adcba 解析：本題考查磁鐵的磁場、產(chǎn)生感應電流的條件和楞次定律等知識點。 例4、如圖所示，在勻強磁場中放有平行銅導軌，它與大線圈M相連接要使小線圈N獲得順時針方向的感應電流，則放在導軌上的裸金屬棒ab的運動

8、情況是（兩線圈共面） A、向右勻速運動 B、向左加速運動 C、向右加速運動 D、向右減速運動 解析：B、D 本題宜采用逆向思維分析法進行解答，就是從結果出發(fā)找原因。 （二）右手定則的應用： 例5、如圖所示為地磁場磁感線的示意圖，在北半球地磁場的豎直分量向下。飛機在我國上空勻速巡航，機翼保持水平，飛行高度不變，由于地磁場的作用，金屬機翼上有電勢差。設飛行員左方機翼末端處的電勢為U1，右方機翼末端處電勢為U2，則 A、若飛機從西往東飛，U1比U2高 B、若飛機從東往西飛，U2比U1高 C、若飛機從南往北飛，U1比U2高 D、若飛機從北往南飛，U2比U1高

9、解析：A、C （三）和的應用 例6、如圖所示的勻強磁場中，有兩根相距0.2m固定的金屬滑軌MN和PQ?；壣戏胖弥鴄b、cd兩根平行的可動金屬細棒，在兩棒中點O、O’之間拴一根0.4m長的絲繩，繩長保持不變。設磁感應強度B以1T/s的變化率均勻減小，abcd回路的電阻為0.5Ω。求當B減小到10T時，兩可動棒所受磁場作用力為多大？（B與abcd回路所在平面垂直） 解析：0.32N 例7、（2001　上海）半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)有均勻磁場，磁感應強度為B＝0.2T，磁場方向垂直紙面向里。半徑為b的金屬圓環(huán)與磁場同心地放置，磁場與環(huán)面垂直，其中a＝0.4m，b＝0.6m。金屬環(huán)上

10、分別接有燈L1、L2，兩燈的電阻均為R0＝2Ω。一金屬棒MN與金屬環(huán)接觸良好，棒與環(huán)的電阻均忽略不計。 ⑴其棒以v0＝5m/s的速率在環(huán)上向右勻速滑動，求棒滑過圓環(huán)直徑OO’的瞬時（如圖所示）MN中的電動勢和流過燈L1的電流。 ⑵撤去中間的金屬棒MN，將右面的半圓環(huán)OL2O’以OO’為軸向上翻轉(zhuǎn)90o，若此時磁場隨時間均勻變化，其變化率為T/s，求L1的功率。 解析：0.4A；1.28×10－2W （四）電磁感應和電路規(guī)律的綜合應用 在電磁感應中，切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應電動勢，該導體或回路就相當于電源。將它們接上電阻等用電器，便可對用電器供電，在電路

11、中形成電流。因此電磁感應問題往往跟電路問題聯(lián)系在一起，這類問題通常需要綜合應用閉合電路歐姆定律。 例8、（1999　上海）如圖所示，長為l、電阻r＝0.3Ω、m＝0.1kg的金屬棒CD垂直跨擱在位于水平面上的兩條平行光滑金屬導軌上，兩導軌間距也是l，棒與導軌間接觸良好，導軌電阻不計，導軌左端接有R＝0.5Ω的電阻，量程為0～3.0A的電流表串接在一條導軌上，量程為0～1.0V的電壓表接在電阻R的兩端，垂直導軌平面的勻強磁場向下穿過平面?，F(xiàn)以向右恒定外力F使金屬棒右移。當金屬棒以v＝2m/s的速度在導軌平面上勻速滑動時，觀察到電路中的一個電表正好滿偏，而另一個電表未滿偏。問： ⑴此滿偏的電表

12、是哪個表？說明理由。⑵拉動金屬棒的外力F多大？ 解析：電壓表；1.6N （五）電磁感應與力學規(guī)律的綜合應用 電磁感應中產(chǎn)生的感應電流在磁場中將受到安培力的作用，因此，電磁感應問題往往跟力學問題聯(lián)系在一起，解決這類問題除了要應用到電磁學中的有關規(guī)律，還要應用力學中的有關規(guī)律。 例9、（2001　上海）如圖所示，有兩根和水平方向成角的光滑平行的金屬軌道，上端接有可變電阻R，下端足夠長，空間有垂直于軌道平面的勻強磁場，磁感應強度為B。一根質(zhì)量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下，經(jīng)過足夠長的時間后，金屬桿的速度會趨近于一個最大速度vm，則　　?。ā、C?。? A、如果B增大，vm將變大

13、 B、如果變大，vm將變大 C、如果R變大，vm將變大 D、如果m變小，vm將變大 解析：金屬桿向下運動的動態(tài)過程可表示為 例10、無限長的平行金屬軌道M、N，相距l(xiāng)＝0.5m，且水平放置；金屬棒b和c可在軌道上無摩擦地滑動，兩金屬棒的質(zhì)量均為0.1kg，電阻均為1Ω，軌道的電阻不計。整個裝置放在磁感應強度B＝1T的勻強磁場中，磁場方向與軌道平面垂直，如圖所示。若使b棒以初速度v0＝10m/s開始向左運動，求： ⑴c棒的最大加速度； ⑵c棒的最大速度 ⑶c棒中產(chǎn)生的焦耳熱。 解析：12.5m/s2；5m/s；1.25J （六）電磁感應中的能量轉(zhuǎn)化 例

14、11、（2001　全國）如圖所示，虛線框abcd內(nèi)為一矩形勻強磁場區(qū)域，ab＝2bc，磁場方向垂直于紙面；實線框a’b’c’d’是一正方形導線框，a’b’邊與ab邊平行。若將導線框勻速地拉離磁場區(qū)域，以W1表示沿平行于ab的方向拉出過程中外力所做的功，W2表示以同樣速率沿平行于bc的方向拉出過程中外力所做的功，則　?。ā?。? A、W1＝W2 B、W2＝2W1 C、W1＝2W2 D、W2＝4W1 例12、如圖所示，電動機牽引一根原來靜止的長L為lm，質(zhì)量m為0.1kg的導體棒MN，其電阻R為1Ω，導體棒架在處于磁感應強度B為1T豎直放置的框架上，當導體棒上升h為4m時獲

15、得穩(wěn)定的速度。已知在電動機牽引導體棒時，電路中電壓表和電流表的讀數(shù)分別穩(wěn)定在10V和1A，電動機內(nèi)阻為1Ω，不計框架電阻及一切摩擦，g取l0m/s2。求： ⑴棒能達到的穩(wěn)定速度； ⑵若棒從靜止達到穩(wěn)定速度共用1s的時間，則此過程中，導體棒上產(chǎn)生的焦耳熱是多少？ 解析：4.5m/s；4J 例13、如圖所示，位于同一水平面內(nèi)的兩根平行導軌間距為l，左端連接一個耐壓足夠大的電容器，電容為C。導體桿cd與導軌接觸良好，在平行導軌平面的水平力作用下從靜止開始勻加速運動，加速度為a。磁感應強度為B的勻強磁場垂直導軌平面豎直向下，導軌足夠長，不計導軌、導體桿、導線的電阻，忽略摩擦。求從導體桿

16、開始運動經(jīng)過時間t電容器獲得的能量E＝？ 解析： （七）自感現(xiàn)象、電磁感應中的圖象問題 例14、如圖所示，自感線圈電阻很?。珊雎圆患埃?，自感系數(shù)很大，A、B、C是三只完全相同的燈泡，則S閉合后，以下說法正確的是　?。˙CD） A、閉合瞬間，三個燈都亮 B、S閉合瞬間，A燈最亮，B和C燈的亮度相同 C、S閉合后，過一會兒，A燈逐漸變暗，最后完全熄滅 D、S閉合后過一會兒，B、C燈逐漸變亮，最后亮度相同 例15、（1998　全國）如圖（a）所示，一寬40cm的勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向里。一邊長為20cm的正方形導線框位于紙面內(nèi)，以垂直于磁場邊界的恒定速度v＝20cm/s通過磁場區(qū)域，在運動過程中，線框有一邊始終與磁場區(qū)域的邊界平行。取它剛進入磁場的時刻t＝0，在下列圖線中（圖b），正確反映感應電流強度隨時間變化規(guī)律的是?。–） 例16、（2001　全國）如圖（a）所示，一對平行光滑軌道放置在水平面上，兩軌道間距l(xiāng)＝0.20m，電阻R＝1.0Ω；有一導體桿靜止地放在軌道上，與兩軌道垂直，桿及軌道的電阻皆可忽略不計，整個裝置處于磁感應強度B＝0.50T的勻強磁場中，磁場方向垂直軌道面向下?，F(xiàn)用一外力F沿軌道方向拉桿，使之作勻加速運動，測得力F與時間t的關系如圖（b）所示。求桿的質(zhì)量m和加速度a。 解析：0.1kg；10m/s2