新课标高考物理大二轮复习专题五电路与电磁感应第二讲电磁感应规律及其综合应用课件

MN 就进入磁场区域，则两棒在磁场区域中运动时回路中磁通量 不变，两棒不受安培力作用，二者在磁场中做加速运动，PQ 出 磁场后，MN 切割磁感线产生感应电动势和感应电流，且感应电 流一定大于 I1，MN 受到安培力的作用，由于安培力与速度成正 比，则 MN 所受的安培力一定大于 MN 的重力沿斜面方向的分力， 所以 MN 一定做减速运动，回路中感应电流减小，流过 PQ 的电 流随时间变化的图像可能是 D，C 错误．
应用法拉第电磁感应定律求磁场变化产生的电动势时，公式
E＝nΔΔBt ·S，其中 S 为线圈内磁场区的面积，不一定等于线圈的 面积.
热点考向二 电磁感应中的图像问题
【典例】 (多选)(2019·全国卷Ⅱ)如图，两条光滑平行金属 导轨固定，所在平面与水平面夹角为 θ，导轨电阻忽略不计．虚 线 ab、cd 均与导轨垂直，在 ab 与 cd 之间的区域存在垂直于导 轨所在平面的匀强磁场．将两根相同的导体棒 PQ、MN 先后自 导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良 好．已知 PQ 进入磁场时加速度恰好为零．从 PQ 进入磁场开始 计时，到 MN 离开磁场区域为止，流过 PQ 的电流随时间变化的 图像可能正确的是( AD )
第 4 步：进行数学分析．根据函数方程进行数学分析例如 分析斜率的变化、截距等；
第 5 步：得结果．画图像或判断图像．
迁移一 由给定的电磁感应过程选图像 1．(2019·江苏宜兴模拟)如图所示，在光滑水平面上，有一 个粗细均匀的单匝正方形闭合线框 abcd.t＝0 时刻，线框在水平 外力的作用下，从静止开始向右做匀加速直线运动，bc 边刚进入 磁场的时刻为 t1，ad 边刚进入磁场的时刻为 t2，设线框中产生的 感应电流的大小为 I，ad 边两端电压大小为 U，水平拉力大小为 F，则下列 I、U、F 随时间 t 变化关系的图像正确的是( C )
角度二 法拉第电磁感应定律的应用 【典例 2】 (多选)(2019·全国卷Ⅰ)空间存在一方向与纸面 垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图(a)中虚线 MN 所 示．一硬质细导线的电阻率为 ρ、横截面积为 S，将该导线做成 半径为 r 的圆环固定在纸面内，圆心 O 在 MN 上．t＝0 时磁感应 强度的方向如图(a)所示；磁感应强度 B 随时间 t 的变化关系如图 (b)所示．则在 t＝0 到 t＝t1 的时间间隔内( BC )
迁移二 由给定的图像求解电磁感应的物理量 2．(多选)(2019·安徽宿州三模)矩形导线框 abcd 固定在匀强 磁场中，磁场的方向与导线框所在的平面垂直，磁感应强度 B 随 时间变化的规律如图所示，规定垂直纸面向里为磁场正方向，顺 时针方向为感应电流正方向，水平向右为 ad 边所受安培力 F 的 正方向．下列图像正确的是( BD )
楞次定律
右手定则
研究 整个闭合导体 闭合导体回路
对象 回路
的一部分
磁通量变化产 适用
生感应电流的 范围
各种情况
一段导体在磁 场中做切割磁 感线运动
关系 右手定则是楞次定律的特殊情况
(2)公式：E＝nΔΔΦt n：线圈的匝数，ΔΦ：磁通量的变化量，Δt：对应于 ΔΦ 所 用的时间，ΔΔΦt ：磁通量的变化率．
③正确分析电路的结构，画出等效电路图． a．内电路：“切割”磁感线的导体或磁通量发生变化的线 圈都相当于“电源”，该部分导体的电阻相当于内电阻． b．外电路：除“电源”以外的电路即外电路． ④运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率等列方 程求解． (4)动力学问题 基本思路：导体受外力运动E―＝―B→lv感应电动势错误！感应电流 F―安＝―→BIl导体受安培力―→合外力变化F―＝―m→a加速度变化―→速 度变化．
迁移二 法拉第电磁感应定律的应用 2．(多选)在如图甲所示的电路中，电阻 R1＝R2＝2R，圆形 金属线圈半径为 r1，线圈导线的电阻为 R，半径为 r2(r2<r1)的圆 形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度 B 随 时间 t 变化的关系图线如图乙所示，图线与横、纵轴的交点坐标 分别为 t0 和 B0，其余导线的电阻不计，闭合 S，至 t1 时刻，电路 中的电流已稳定，下列说法正确的是( BD )
电动势，Uad＝E＝BLat，电压随时间均匀增加，C 正确；根据推 论得知线框所受的安培力为 FA＝B2RL2v，由牛顿第二定律得 F－ FA＝ma，整理得 F＝B2RL2at＋ma，在 0～t1 时间内，感应电流为 零，F＝ma，为定值，t1～t2 时间内，F 与 t 成正比，F 与 t 是线 性关系，但不过原点，t2 时间后无感应电流，F＝ma，为定值， D 错误．
A．FN 先小于 mg 后大于 mg，运动趋势向左 B．FN 先大于 mg 后小于 mg，运动趋势向左 C．FN 先小于 mg 后大于 mg，运动趋势向右 D．FN 先大于 mg 后小于 mg，运动趋势向右
[解析] 解法一：当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线 AB 正上方等高快速经过时，线圈中向下的磁通量先增大后减小，由 楞次定律可知，线圈中先产生逆时针方向的感应电流后产生顺时 针方向的感应电流，线圈四条边所受安培力的合力先向右下，后 向右上，因此 FN 先大于 mg 后小于 mg，运动趋势向右，D 正确．
A．圆环所受安培力的方向始终不变 B．圆环中的感应电流始终沿顺时针方向 C．圆环中的感应电流大小为B4t00rρS D．圆环中的感应电动势大小为B40πt0r2
休息时间到啦
同学们，下课休息十分钟。现在是休息时间，你们休 睛，
看看远处，要保护好眼睛哦~站起来动一动，久坐对 哦~
[思路引领] (1)安培力的方向是否变化，不仅要看 i，还要 注意 B 的方向是否变化．
热点考向突破
热点考向一 楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用
角度一 楞次定律的应用 【典例 1】 (2017·全国卷Ⅲ)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( D )
[思路引领] (1)两棒从同一位置释放，进入磁场时速度相 同．
(2)需分情况讨论，要从释放两棒时间间隔足够长和较短两个 角度展开研究．
[解析] 根据题述，PQ 进入磁场时加速度恰好为零，两导体 棒从同一位置释放，则两导体棒进入磁场时的速度相同，产生的 感应电动势大小相等，若释放两导体棒的时间间隔足够长，在 PQ 通过磁场区域一段时间后 MN 进入磁场区域，根据法拉第电 磁感应定律和闭合电路欧姆定律可知流过 PQ 的电流随时间变化 的图像可能是 A；由于两导体棒从同一位置释放，两导体棒进入 磁场时产生的感应电动势大小相等，MN 进入磁场区域切割磁感 线产生感应电动势，回路中产生的感应电流不可能小于 I1，B 错 误；若释放两导体棒的时间间隔较短，在 PQ 没有出磁场区域时
(2)应用 E＝nΔΔΦt ＝nΔΔBt ·S 解题时注意 S 为有效面积．
[解析] 根据楞次定律可知在 0～t0 时间内，磁感应强度减 小，感应电流的方向为顺时针，圆环所受安培力水平向左，在 t0～ t1 时间内，磁感应强度反向增大，感应电流的方向为顺时针，圆 环所受安培力水平向右，所以选项 A 错误，B 正确；根据法拉第 电磁感应定律得 E＝ΔΔΦt ＝12πr2·Bt00＝B20πt0r2，根据电阻定律可得 R ＝ρ2Sπr，根据欧姆定律可得 I＝ER＝B4t00rρS，所以选项 C 正确，D 错误．
[解析] 由于金属杆 PQ 突然向右运动，导致金属导轨与金 属杆 PQ 所围的面积增大，磁通量增大，由楞次定律知，感应电 流产生的磁场阻碍原磁场的变化，故感应电流产生的磁场方向应 垂直于纸面向外，PQRS 中的感应电流沿逆时针方向．对于圆环 形金属线框 T，金属杆由于运动产生的感应电流所产生的磁场使 得 T 内的磁场的磁感应强度变小，磁通量减小，故线框 T 中感应 电流产生的磁场方向应垂直于纸面向里，故 T 中的感应电流沿顺 时针方向，故选项 D 正确．
电磁感应图像问题解题“5 步曲” 第 1 步：明确图像的种类．是 B－t 图、I－t 图、v－t 图、F －t 图或是 E－t 图等； 第 2 步：分析电磁感应的具体过程．明确运动分成几个阶段 (根据磁通量的变化特征或切割特点分析)；
第 3 步：写出函数方程．结合法拉第电磁感应定律、欧姆定 律、牛顿运动定律等写出函数方程；
(3)解决电路问题的基本思路 ①找电源：哪部分电路产生了电磁感应现象，则这部分电路 就是电源． ②由法拉第电磁感应定律求出感应电动势的大小，根据楞次 定律或右手定则确定出电源的正负极． a．在外电路，电流从正极流向负极；在内电路，电流从负 极流向正极． b．存在双感应电动势的问题中，要求出总的电动势．
[解析] 由题意可知，线框的速度与时间的关系式为 v＝at， a 是加速度，设线框总电阻为 R，又由 E＝BLv 和 I＝ER得感应电 流与时间的关系式为 I＝BRLat，B、L、a 均不变，在 0～t1 时间内， 感应电流为零，t1～t2 时间内，电流 I 与 t 成正比，t2 时间后无感 应电流，A、B 错误；在 0～t1 时间内，感应电流为零，ad 的电 压为零，t1～t2 时间内，电流 I 与 t 成正比，Uad＝IRad＝BRLat×14R ＝BL4at，电压随时间均匀增加，t2 时间后无感应电流，但有感应
解法二：根据楞次定律的另一种表述——感应电流的效果总 要反抗产生感应电流的原因．本题中的“原因”是 AB 回路中磁 通量先增大后减小，归根结底是磁场靠近了回路．“效果”是回 路要采取措施阻碍磁通量先增大后减小，即“来拒去留”，故必 有向右运动的趋势．在竖直方向上，回路则应以先“向下躲”后 “向上追”的方式阻碍磁通量先增大后减小，故 FN 先大于 mg 后 小于 mg，D 正确．
1．楞次定律中“阻碍”的主要表现形式 (1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”． (2)阻碍相对运动——“来拒去留”． (3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”． (4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”．
2．用法拉第电磁感应定律求解感应电动势常见情况与方法
迁移一 楞次定律的应用 1．(2019·青岛阶段性教学抽样检测)如右图所示，粗糙水平 桌面上有一质量为 m 的铜质矩形线圈，当一竖直放置的条形磁铁 从线圈中线 AB 正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关 于线圈受到的支持力 FN 及在水平方向运动趋势的判断正确的是 (D)
复习课件
新课标高考物理大二轮复习专题五电路与电磁感应第二讲电磁感应规律及 其综合应用课件
2021/4/17
新课标高考物理大二轮复习专题五电路与电磁感应第二讲 电磁感应规律及其综合应用课件
第
一 部
专题综合突破
分
专题五
电路与电磁感应
第二讲
电磁感应规律及其综合应用
知识体系构建
[答案] (1)楞次定律与右手定则的关系
A．电容器上极板带正电
B．电容器下极板带正电 C．线圈两端的电压为B0tπ0 r21 D．线圈两端的电压为4B50tπ0 r22
[解析] 由楞次定律知圆形金属线圈内的感应电流方向为顺 时针，金属线圈相当于电源，电源内部的电流从负极流向正极， 则电容器的下极板带正电，上极板带负电，A 错，B 对．由法拉 第电磁感应定律知感应电动势为 E＝ΔΔΦt ＝ΔΔBt S＝Bt00×πr22，由闭 合电路欧姆定律得感应电流为 I＝R＋RE1＋R2，所以线圈两端的电 压 U＝I(R1＋R2)＝4B50tπ0 r22，C 错，D 对．
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 [思路引领] 利用楞次定律判断金属杆 PQ 产生的感应电流 的方向，根据感应电流产生的磁场对线框 T 中磁通量变化的影 响，来判断线框 T 中感应电流的方向．