(京津鲁琼专用)2020版高考物理大二轮复习专题四第2讲电磁感应问题讲义

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1、第2讲 电磁感应问题真题再现考情分析1.(多选)(2019·高考全国卷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(  )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D.圆环中的感应电动势大小为解析:选BC.根据楞次定律可知在0~t0时间

2、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==πr2·=,根据电阻定律可得R=ρ,根据欧姆定律可得I==,所以选项C正确,D错误.2.(2019·高考全国卷Ⅲ)楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现?(  )A.电阻定律B.库仑定律C.欧姆定律D.能量守恒定律解析:选D.楞次定律中的“阻碍”作用,是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现,在克服这种“阻碍”的过程中,其他形式的

3、能转化为电能,选项D正确.3.(2018·高考全国卷Ⅰ)如图,导体轨道OPQS固定,其中PQS是半圆弧,Q为半圆弧的中点,O为圆心.轨道的电阻忽略不计.OM是有一定电阻、可绕O转动的金属杆,M端位于PQS上,OM与轨道接触良好.空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为B.现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定(过程Ⅰ);再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B′(过程Ⅱ).在过程Ⅰ、Ⅱ中,流过OM的电荷量相等,则等于(  )A.B.C.D.2解析:选B.设OM的电阻为R,长度为l,过程Ⅰ,OM转动的过程中产

4、生的平均感应电动势大小为E1====,流过OM的电流为I1==,则流过OM的电荷量为q1=I1·Δt1=;过程Ⅱ,磁场的磁感应强度大小均匀增加,则该过程中产生的平均感应电动势大小为E2===,电路中的电流为I2==,则流过OM的电荷量为q2=I2·Δt2=;由题意知q1=q2,则解得=,B正确,A、C、D错误.命题研究  对近几年高考试题分析可看出,该部分知识的考查不仅是高考必考点,而且考查呈现多样性,不仅在选择题中,对基本内容的考核如闭合电路欧姆定律结合电路问题、楞次定律、法拉第电磁感应定律、安培定则、感应电动势等知识考查较多,以导体棒运动为背

5、景,综合应用电路的相关知识、牛顿运动定律和能量守恒定律以计算题形式作为压轴题;这类问题既要用到电磁感应的知识,又要结合数学知识求解,对考生运用数学知识解决物理问题的能力要求较高 感应电动势的求解【高分快攻】求解感应电动势的四种常见情景表达式E=nE=BLvsinθE=BL2ωE=NBSω·sin(ωt+φ0)情景图研究对象回路(不一定闭合)一段直导线(或等效成直导线)绕一端转动的一段导体棒绕与B垂直的轴转动的导线框意义一般求平均感应电动势,当Δt→0时求的是瞬时感应电动势一般求瞬时感应电动势,当v为平均速度时求的是平均感应电动势用平均值法求瞬时感

6、应电动势求瞬时感应电动势适用条件所有磁场(匀强磁场定量计算、非匀强磁场定性分析)匀强磁场匀强磁场匀强磁场【典题例析】(多选)(2018·高考全国卷Ⅲ)如图(a),在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R,R在PQ的右侧.导线PQ中通有正弦交流电i,i的变化如图(b)所示,规定从Q到P为电流正方向.导线框R中的感应电动势(  )A.在t=时为零B.在t=时改变方向C.在t=时最大,且沿顺时针方向D.t=T时最大,且沿顺时针方向[解析] 因通电导线的磁感应强度大小正比于电流的大小,故导线框R中磁感应强度与时间的变化关系类似于题图(b),感应电动势

7、正比于磁感应强度的变化率,即题图(b)中的切线斜率,斜率的正负反映电动势的方向,斜率的绝对值反映电动势的大小.由题图(b)可知,电流为零时,电动势最大,电流最大时电动势为零,A正确,B错误;再由楞次定律可判断在一个周期内,~内电动势的方向沿顺时针,时刻最大,C正确;其余时间段电动势沿逆时针方向,D错误.[答案] AC【题组突破】角度1 感应电流的方向判断——楞次定律的应用1.(2018·高考全国卷Ⅱ)如图,在同一水平面内有两根平行长导轨,导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域,区域宽度均为l,磁感应强度大小相等、方向交替向上向下.一边长为l的正方形

8、金属线框在导轨上向左匀速运动.线框中感应电流i随时间t变化的正确图线可能是(  )解析:选D.设线框运动的速度为v,则线框向左匀速运动第

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