2021新高考物理二轮总复习课件：专题四 第二讲 电磁感应规律及综合应用

专题四第二讲ꢀ电磁感应规律及综合应用

体系构建真题感悟01

内容索引02高频考点能力突破03情境设计微专题4 04素养提升微课堂

体系构建真题感悟

【网络构建

【高考真题

】

1.(2020全国Ⅱ卷)管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图所示,圆管通过一个接有高频交流电源的线圈,线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流,电流产生的热量使接缝处的材料熔化

将其焊接。焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为(ꢀꢀ)

A.库仑

B.霍尔

C.洛伦兹

D.法拉第

答案ꢀD

解析ꢀ线圈中的高频交变电流产生交变磁场,钢管处于交变磁场中,由于电磁感应产生交变电流,交变电流通过接缝处,接缝处电阻很大,根据焦耳定律Q=I2Rt知,接缝处会产生大量的热量,熔化材料。此焊接过程利用的电磁学规律是电磁感应,电磁感应的发现者是法拉第,A、B、C错误,D正确。

情境剖析ꢀ本题属于基础性题目,以“管道高频焊机”为素材创设生产科技类情境。

素养能力ꢀ本题通过高频焊接原理和物理学史来考查科学本质、科学态度等核心素养,对考生的理解能力、逻辑推理能力有一定要求。

2.(多选)(2019全国Ⅰ卷)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(ꢀꢀ)

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

图(a)

图(a)

答案ꢀBC

情境剖析ꢀ本题属于基础性、应用性题目,以“感生电动势对应的电路问题”为素材创设学习探究类情境。

素养能力ꢀ本题考查的知识点为电阻定律、欧姆定律、楞次定律和法拉第电磁感应定律,以此来考查考生的科学思维素养,对考生的理解能力、分析综合能力有一定要求。

3.(多选)(2019全国Ⅱ卷)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(ꢀꢀ)

答案ꢀAD

解析ꢀ本题以棒—轨模型考查电磁感应,属于电磁感应中动力学问题和图像问题。由于导体棒进入磁场时加速度为零,说明是匀速进入;两棒分别进入有两种情况,一是PQ在磁场中运动时,MN在磁场外,当PQ出磁场后,MN

进入磁场,这时,MN切割磁感线的速度与PQ切割磁感线的速度相同,这一过程电流大小不变,流过PQ的电流方向相反,A正确,B、C错误。二是PQ在磁场中还没有出来时,MN进入,这时回路电流为零。两棒加速下滑,PQ出磁场时,MN的速度比刚进入磁场时大,所受安培力大于重力的分力,MN做减速运动,电流减少,由此可知D正确。

情境剖析ꢀ本题属于综合性、应用性题目,以“棒—轨模型”为素材创设学习探究类情境。

素养能力ꢀ本题考查电磁感应现象中的图像问题和动力学问题,对考生的逻辑推理能力和分析综合能力有一定要求,较好地考查了考生的科学推理素养。

4.(2020全国Ⅰ卷)如图所示,U形光滑金属框abcd置于水平绝缘平台上,ab和dc边平行,和bc边垂直。ab、dc足够长,整个金属框电阻可忽略。一根具有一定电阻的导体棒MN置于金属框上,用水平恒力F向右拉动金属框,运动过程中,装置始终处于竖直向下的匀强磁场中,MN与金属框保持良好接触,且与bc边保持平行。经过一段时间后(ꢀꢀ)

A.金属框的速度大小趋于恒定值

B.金属框的加速度大小趋于恒定值

C.导体棒所受安培力的大小趋于恒定值

D.导体棒到金属框bc边的距离趋于恒定值

答案ꢀBC

解析ꢀ由bc边切割磁感线产生电动势,形成电流,使得导体棒MN受到向右的安培力,做加速运动,bc边受到向左的安培力,向右做加速运动。当MN运动时,金属框的bc边和导体棒MN一起切割磁感线,设导体棒MN和金属框的速度分别为v、v,则电路中的电动势E=Bl(v-v)

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综上可得,金属框的加速度趋于恒定值,安培力也趋于恒定值,B、C正确;金属框的速度会一直增大,导体棒到金属框bc边的距离也会一直增大,A、D错误。

情境剖析ꢀ本题属于综合性、应用性题目,以导体棒在U形光滑金属框上运动为素材创设学习探究类情境。

素养能力ꢀ本题涉及的知识点有右手定则、左手定则、安培力公式、法拉第电磁感应定律和牛顿第二定律等,以此来考查科学推理、科学论证等科学思维素养,对考生的理解能力、逻辑推理能力和分析综合能力有较高要求。

高频考点能力突破

考点一

归纳总结ꢀ1.感应电流方向的判断方法

(1)右手定则,即根据导体在磁场中做切割磁感线运动的情况进行判断;

(2)楞次定律,即根据穿过闭合回路的磁通量的变化情况进行判断。2.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”。

3.感应电动势大小的计算

(1)法拉第电磁感应定律:E=n,适用于普遍情况。

(2)E=Blv,适用于导体棒平动切割磁感线的情况。

(3)E=Bl2ω,适用于导体棒旋转切割磁感线的情况。