高考物理二轮复习课件高频考点考向专练专题复习篇专题四第2讲电磁感应定律的综合应用

解析：选C 小磁块从铜管P中下落时，P中的磁通量发生 变化，P中产生感应电流，给小磁块一个向上的磁场力，阻碍小 磁块向下运动，因此小磁块在P中不是做自由落体运动，而塑料 管Q中不会产生电磁感应现象，因此Q中小磁块做自由落体运 动，A错误；P中的小磁块受到的磁场力对小磁块做负功，机械 能不守恒，B错误；由于在P中小磁块下落的加速度小于g，而Q 中小磁块做自由落体运动，因此从静止开始下落相同高度，在P 中下落的时间比在Q中下落的时间长，C正确；根据动能定理可 知，落到底部时在P中的速度比在Q中的速度小，D错误。
6．在如图甲所示的电路中，L 是一个自感系数很大、直流电阻 ...
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解析：选AC t＝0时刻，闭合开关S，因线圈的自
感作用，电流由D1直接流到D2，但随线圈中的电流增 大，D1中的电流逐渐变小；当电流稳定时，D1中电流 为零，D2中电流达最大；t1时刻断开S后，D2中电流 立即为零，而因线圈的自感作用，线圈与D1构成回 路，此时D1中的电流与线圈中相等，方向向上，逐渐 减小，A、C正确。
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[例1] (2014· 四川高考)如图所示，不计电阻的光滑 U 形金 属框水平放置，光滑、竖直玻璃挡板 H、P 固定在框上，H、 P 的间距很小。质量为 0.2 kg 的细金属杆 CD 恰好无挤压地 放在两挡板之间， 与金属框接触良好并围成边长为 1 m 的正 方形，其有效电阻为 0.1 Ω。此时在整个空间加方向与水平 面成 30° 角且与金属杆垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间 变化规律是 B＝(0.4－0.2t)T，图示磁场方向为正方向。框、 挡板和杆不计形变。则( )
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2．(2014· 江苏高考)如图所示，一正方形 线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁 场垂直，且一半处在磁场中。在Δt时间内，磁 感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到 2B。在此过程中，线圈中产生的感应电动势为( Ba2 A.2Δt nBa2 C. Δt nBa2 B. 2Δt 2nBa2 D. Δt )
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考向三 电磁感应的动力学、能量问题 (计算题)
1．导体棒(或部分线圈)切割磁感线时的分析思路
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2．两种状态处理 (1)导体处于平衡态 处理方法：根据平衡条件(合力等于零)列式分析。 (2)导体处于非平衡态 处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析，或结 合功能关系分析。
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3．三种求解电能的思路 (1)利用克服安培力做的功求解：电磁感应中产生的电 能等于克服安培力所做的功。 (2)利用能量守恒求解：其他形式的能的减少量等于产 生的电能。 (3)利用电路特征求解：通过电路所产生的电能来计 算。
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解析：选D 线框沿x轴正方向做匀加速运 动，cd边切割磁感线，根据右手定则，电流方向 为顺时针，即负方向，A、C错误；线圈产生的感 应电动势E＝BLv＝Blat，B错误，D正确。
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。 t＝0 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。 规定图示流过电灯 D1、 D2 的电流方向为正， 分别用 I1、 I2 表示流过电灯 D1 和 D2 中的电流， 则图乙中能定性描述 I1、 I2 随时 间 t 变化关系的是( )
[答案] A
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4．(2014· 全国新课标Ⅰ) 如图甲所示，线圈
ab、cd绕在同一软铁芯上，在ab线圈中通以变化 的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图乙所 示。已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正 比，则图丙中描述线圈ab中电流随时间变化关系 的图中，可能正确的是( )
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解析：选C 根据题图乙可知：cd两端在 0～0.5 s产生恒定的电压，根据法拉第电磁感应 Δi 定律，穿过线圈的磁通量均匀变化，即 Δt 恒 定不变，C正确，A、B、D错误。
... 5．(2014· 德阳一模)如图甲所示，在 x≤0 的区域内存在匀强磁
场，磁场的方向垂直于纸面向里。矩形线框 abcd 从 t＝0 时刻起由 静止开始沿 x 轴正方向做匀加速运动， 则线框中的感应电流 I(取逆 时针方向的电流为正)随时间 t 的变化图线是图乙中的( )
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ΔB 2B－B 解析：选B 磁感应强度的变化率 Δt ＝ Δt ΔΦ B ＝ Δt ，法拉第电磁感应定律公式可写成E＝n Δt ＝ ΔB 1 2 n Δt S，其中磁场中的有效面积S＝ 2 a ，代入得E＝ nBa2 2Δt ，B正确，A、C、D错误。
3. (2014· 山东高考)如图所示，一端接 有定值电阻的平行金属轨道固定在水平 面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂 直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直
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[解析] 由于B＝(0.4－0.2t)T，在t＝1 s时穿过平面的 磁通量向下并减少，则根据楞次定律可以判断，金 属杆中感应电流方向从C到D，A正确；在t＝3 s时穿 过平面的磁通量向上并增加，则根据楞次定律可以 判断，金属杆中感应电流方向仍然是从C到D，B错 误；由法拉
ΔΦ ΔB 第电磁感应定律得E＝ Δt ＝ Δt Ssin 30° ＝0.1 V，由闭合 E 电路的欧姆定律得电路电流I＝R＝1 A，在t＝1 s时，B＝0.2 T，方向斜向下，电流方向从C到D，金属杆对挡板P的压力 水平向右，大小为FP＝BILsin 30° ＝0.1 N，C正确；同理， 在t＝3 s时，金属杆对挡板H的压力水平向左，大小为FH＝
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且接触良好。在向右匀速通过 M、N 两区的过程中，导体棒所 受安培力分别用 FM、FN 表示。不计轨道电阻。以下叙述正确 的是( ) B．FN 向左 D．FN 逐渐减小
A．FM 向右 C．FM 逐渐增大
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解析：选BCD 由题意可知，根据安培定则，在轨道内的 M区、N区通电长直导线产生的磁场分别垂直轨道平面向外和 向里，由此可知，当导体棒运动到M区时，根据右手定则可以 判定，在导体棒内产生的感应电流与长直绝缘导线中的电流方 向相反，再根据左手定则可知，金属棒在M区时受到的安培力 方向向左，A错误；同理可以判定B正确；再根据导体棒在M区 匀速靠近长直绝缘导线时对应的磁场越来越大，因此产生的感 应电动势越来越大，根据闭合电路的欧姆定律和安培力的公式 可知，导体棒所受的安培力FM也逐渐增大，C正确；同理D正 确。
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2l0＋vt 导体棒长度l总＝l＋ θ ，导体棒切割磁感线 cos2 θ 产生的感应电动势e＝Blv＝2Bv(l0＋vt)· tan 2 ，电 路中总电阻R＝R0l总
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θ 2l0＋vt e 2l0＋vttan 2 ＋ θ ＝ R0 · ，所以i＝ R ＝ cos2 θ θ 2Bvl0＋vttan2 Bv· tan 2 ＝ ，即i为恒 1 θ θ 2l0＋vt tan ＋ 2 2l0＋vttan 2 ＋ θ R θ R0 0 cos 2 cos2 定值与t无关，A正确。
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A．t＝1 s时，金属杆中感应电流方向从C到D B．t＝3 s时，金属杆中感应电流方向从D到C C．t＝1 s时，金属杆对挡板P的压力大小为0.1 N D．t＝3 s时，金属杆对挡板H的压力大小为0.2 N [思路探究] (1)穿过磁场的磁通量并不是一直减小，当B＝0时，磁通量 开始反向增加。 (2)感应电流的方向和安培力的方向分别用楞次定律和左手定则 进行判断。
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BILsin 30° ＝0.1 N，D错误。
[答案]
AC
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1. (2014· 内江高考)如图所示，上下开口、 内壁光滑的铜管 P 和塑料管 Q 竖直放置， 小磁 块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并 落至底部体运动 B．在两个下落过程中的机械能都守恒 C．在 P 中的下落时间比在 Q 中的长 D．落至底部时在 P 中的速度比在 Q 中的大
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E I＝ ③ R＋r 则通过电阻R的电荷量为q＝ I Δt④ 联立①②③④式，代入数据得q＝4.5 C⑤ (2)设撤去外力时金属棒的速度为v，对金属棒的匀加 速运动过程，由运动学公式得 v2＝2ax⑥
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设金属棒在撤去外力后的运动过程中安培 1 2 力做功为W，由动能定理得W＝0－2mv ⑦ 撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2＝－W ⑧ 联立⑥⑦⑧式，代入数据得Q2＝1.8 J⑨
已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1∶Q2＝2∶ 1。导轨足够长且电阻不计，金属棒在运动过程中始终与 导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求：
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(1)金属棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的 电荷量q； (2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2； (3)外力做的功WF。
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[解析] (1)设金属棒匀加速运动的时间为Δt，做匀速 运动过程中回路的磁通量变化量为ΔΦ，回路中的平均感 应电动势为 E ，由法拉第电磁感应定律得 ΔΦ E ＝ Δt ① 其中ΔΦ＝Blx② 设回路中的平均电流为 I ，由闭合电路欧姆定律得
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考向二 电磁感应的图像问题 (选择题)
1．问题分类 在电磁感应现象中，回路产生的感应电动势、感应电流及磁 场对导线的作用力随时间的变化规律，也可用图象直观地表示出 来，如 It、Bt、Et、Ex 、I x 图象等。此问题可分为两类： (1)由给定的电磁感应过程选出相应的物理量的函数图象。 (2) 由给定的有关图象分析电磁感应过程，确定相关的物理 量。
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考向一 楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用 (选择题)
1．楞次定律中“阻碍”的表现 (1)阻碍磁通量的变化(增反减同)。 (2)阻碍物体间的相对运动(来拒去留)。 (3)阻碍原电流的变化(自感现象)。
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2．楞次定律和右手定则的适用对象 (1)楞次定律：一般适用于线圈面积不变，磁感应强度发生 变化的情形。 (2)右手定则：一般适用于导体棒切割磁感线的情形。 3．求感应电动势大小的五种类型 ΔΦ (1)磁通量变化型：E＝n Δt 。 ΔB (2)磁感应强度变化型：E＝nS Δt 。 ΔS (3)面积变化型：E＝nB Δt 。 (4)平动切割型：E＝Blv。 1 (5)转动切割型：E＝2nBl2ω。
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(3)由题意知，撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比 Q1∶Q2＝2∶1 可得Q1＝3.6 J⑩ 在棒运动的整个过程中，由功能关系可知 WF＝Q1＋Q2⑪ 由⑨⑩式得WF＝5.4 J⑫
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2．分析思路 (1)明确图象的种类。 (2)分析电磁感应的具体过程。 (3)结合相关规律写出函数表达式。 (4)根据函数关系进行图象分析。
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眉山质检)如图甲所示， 在水平面(纸面)内有 [例2] (2014· 三根相同的均匀金属棒 ab、ac 和 MN，其中 ab、ac 在 a 点接 触，构成“V”字型导轨，空间存在垂直于纸面的均匀磁场。用 力使 MN 向右匀速运动，从图示位置开始计时，运动中 MN 始终与∠bac 的平分线垂直且和导轨保持良好接触。下列关于 回路中电流 i 与时间 t 的关系图线，可能正确的是( )
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[思路探究] (1)找到等效电路和等效电源，并计算出感应电动势和回路电阻。 (2)从动生感应电动势和闭合电路欧姆定律角度入手，求出回路电 流的表达式，根据表达式判断电流的变化规律。
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[解析] 设图示位置时a距棒的距离为l0，导体棒匀 速切割磁感线的速度为v，单位长度金属棒的电阻为 R0，导轨夹角为θ，运动时间t时，切割磁感线的导 θ 体棒长度l＝2(l0＋vt)tan 2，有效电路中
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[例3] （2014 遂宁模拟）如图所示，一对光滑的平行 金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距 l＝0.5 m， 左端接有阻值 R＝0.3 Ω 的电阻。一质量 m＝0.1 kg、 电阻 r＝0.1 Ω 的金属棒 MN 放置在导轨上，整个装置 置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应
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强度B＝0.4 T。金属棒在水平向右的外力作用下，由静止 开始以a＝2 m/s2的加速度做匀加速运动，当金属棒的位移x ＝9 m时撤去外力，金属棒继续运动一段距离后停下来，