1、宜章一中 2017 届物理备课组 第 1 页 共 4 页 2017 届第一轮复习电磁感应 【考纲解读】 电磁感应 电磁感应现象 磁通量 法拉第电磁感应定律 楞次定律 自感、涡流 电磁感应部分 2017 年的考纲没有做修改，仍然把楞次定律和法拉第电磁感应定律作为重点考查的知识点。 【 命题 趋势】 从近几年高考试题来看，高考对本章内容的考查重点有：感应电流的产生、感应电流和感应电动势方向的判断、感应电动势大小的计算等知识。常以选择题形式考查对基础知识、基本规律的理解与应用，以计算题的形式考查综合性知识，如动力学、 电路、图像、能量等知识与电磁感应结 合的问题，一般难度不大，但分值较高。预计在 2
2、017 年高考中仍将以法拉第电磁感应定律为核心，考查与之相关的力、电综合问题，将重点考查学生的分析综合能力及运用数学知识解决物理问题的能力， 由于 2017 年高考将选修 3-5 作为必考内容，那么涉及 电磁感应与力学 相 结合 的问题 时， 往往 也可以 应用 动量定理 或 动量 守恒定律来综合解决相关问题，所以在复习过程中要注意这方面的综合应用问题，同时也 多关注电磁感应现象与现代科技、生活相结合的新情 境 题目。 【典例分析】 （ 2016 年全国新课标卷 20 6 分） 法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。 铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片 P、 Q 分别与圆盘的边缘和铜轴接触，关于流过
3、电阻 R 的电流，下列说法正确的是 ：（ ） A若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定 B若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿 a 到 b 的方向流动 C若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化 D若圆盘转动的角速度变为原来的 2 倍，则电流在 R 上的热功率也变为原来的 2 倍 【答案】 AB 【评析】 法拉第圆盘是课本上介绍的装置，在历次考试中多次出现 ，本题以法拉第圆盘发动机为情境，考查法拉第电磁感应定律、右手定则及电功率 等相关考点，很好地考查了考生对这些规律的理解能力、推理能力和应用能力。 解题时要会进行电源的等效 处理 ：相当于一条半径旋转切割磁感线， 且
4、记住求解感应电动势的公式 212E Bl ， 因此当圆盘转动方向不变时，感应电动势及感应电流方向不变；角速度不变时宜章一中 2017 届物理备课组 第 2 页 共 4 页 感应电流的大小不变；角速度变为原来的 2 倍，感应电流变为原来的 2 倍， R 上的热功率变为原来的 4 倍。 （ 2016 年全国新课标卷 24 12 分） 如图，水 平面（纸面）内间距为 l 的平行金属导轨间接一电阻，质量为 m、长度为 l 的金属杆置于导轨上， t=0 时，金属杆在水平向右、大小为 F 的恒定拉力作用下由静止开始运动， t0 时刻，金属杆进入磁感应强度大小为 B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁
5、场中恰好能保持匀速运动。杆与导轨的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为 。重力加速度大小为 g。求 （ 1）金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小； （ 2）电阻的阻值。 【评析】本题以恒力和摩擦阻力作用下导体杆的切割磁感线运动为情境，涉及的考点有电磁感应定律、感应电动势、安培力、欧姆定律、牛顿第二定律等，导体杆的运动过程较为简单，试题设问 常规，考查考生应知应会的基础知识和方法，难度为中偏易。旨在考查考生对电磁感应部分概念和规律的理解能力和应用能力 。 解决第（ 1）小问可以使用动力学方法，也可以对这一过程应用动量定理建立关系求出金属杆进入磁场的初速度，从而根据
6、动生电动势表达式求出电动势的大小 ；进入磁场后依题意知金属杆匀速运动，列力的平衡方程即可。要注意的细节是金属杆始终 受 摩擦力，审题要仔细 。 【解析】（ 1） 金属杆进入磁场前由牛顿第二定律得： F-mg=ma 金属杆到达磁场左边界时的速度，由运动学公式有 v=at0 金属杆在磁场中运动时，产生的感应电动势由法拉第电磁感应定律有 E=Blv 联立 解得 E=Blt0（ F-mg） （）金属杆中的电流由欧姆定律有 金属杆所受的安培力 =Bl 由平衡条件得 F-mg- 联立 解得 = B l t0 （ 2016 年全国新课标卷 25 20 分） 如图，两条相距 l 的光滑平行金属导轨位于同一水平
7、面（纸面）内，其左端接一阻值为 R 的电阻；一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上；在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为 S 的区域，区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场，磁感应强度打下 B1 随时间 t 的变化关系为 1B kt ，式中 k 为常量；在金属棒右侧还有一匀强磁场区域，区域左边界 MN（虚线）与导轨垂直，磁场的磁感应强度大小为 B0，方向也垂直于纸面向里。某时刻，金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动，在 t0 时刻恰好以速度 v0 越过 MN，此后向右做匀速运动。金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好，它们的电阻均忽略不计。求 宜章一中 2017 届物理备课组 第 3 页 共 4
8、页 （ 1）在 t=0 到 t=t0 时间间隔内，流过电阻的电荷量的绝对值； （ 2）在时刻 t（ tt0）穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小。 【评析】该题的大背景是电磁感应，考查了法拉第电磁感应定律，同时涉及了导体切割磁感线运动，磁通量及磁通量的变化，磁通量的变化率以及匀速直线运动和受力平衡等，该题中既有感生电动势又有 动生电动势，是一道综合性很强的题目， 但是没有涉及能量。解决该题的 基本思路是：根据法拉第电磁感应定律，结合闭合电路欧姆定律，及电量表达式，从而导出电量的综合表达式，即可求解 ;根据磁通量的的概念， BS，结合磁场方向，即可求解穿过回路的总磁通量；根据动生电动
9、势与感生电动势公式，求得线圈中的总感应电动势，再依据闭合电路欧姆定律，及安培力表达式，最后依据平衡条件，即可求解水平恒力大 小 。本题全面考查了考生的 理 解能力 、推理能力和分析综合能力，有一定的难度和较好的区分度。 【解析】 在金属棒未越过 MN 之前， t 时刻穿过回路的磁通量为 ktS 则 1=0、 2=kt0S 由法拉第电磁感应定律有 0- t0 时间内的平均感应电动势 E=（ 2-1） /t0=kS 平均感应电流 为 I=E/R 由电流的定义有 q=It0 联立 解得 q=kt0S/R （ 2）当 0tt 时 ， 金属棒与 MN之间的距离为 x=v0(t-t0) 此时匀强磁场穿过回
10、路的磁通量为 1= B0lx 则 回路的总磁通量为 0 0 0()t B lv t t k S t 金属 棒 在 MN右侧做匀速运动，有 fF 式中， f 是外加水平力， 0=F BIl 在 t t t到 的时间间隔内 ， 总磁通量的改变 t 为 00()t B lv kS t 由 法拉第电磁感应定律 得 ，回路感应电动势的大小为 tt t 由欧姆定律有 tI R 联立 得 000()Blf B lv kS R【综合练习】 1（多 选） 如图所示，光滑绝缘的水平面上，一个边长为 L 的正方形金属框，在水平恒力 F 作用下运动，穿过方向如图的有界匀强磁场区域。磁场区域的宽度为 d dL 。当 a
11、b 变进入磁场时，线框的加速度恰好为零。宜章一中 2017 届物理备课组 第 4 页 共 4 页 则线框进入磁场的过程和从磁场另一侧穿出的过程相比较，下列分析正确的是：（ ） A两过程所用时间相等 B所受的安培力方向相反 C线 框中产生的感应电流方向相反 D进入磁场的过程中线框产生的热量较少 2 如图所示，在光滑水平面上用恒力 F 拉质量 m=1kg的 单匝均匀正方向铜线框，在 1 位置以 0 3/v m s进入匀强磁场时开始计时，此时线框中感应电动势 E=1V，在 t=3s 时刻线框到达 2 位置，开始离开匀强磁场。此过程中 v-t 图像如图 b 所示，则下列判断正确的是 （ ） A t=0
12、 时，线框右侧的变 MN两端间的电压为 1V B 恒力 F 的大小为 1N C 线框完全离开磁场到达 3 位置的速度为 2m/s D 线框完全离开磁场 到达 3 位置的速度为 1m/s 3如图所示，水平地面上固定着光滑平行导轨，导轨与电阻 R 连接，放置竖直向上的匀强磁场中，杆的初速度为 0v ，不计导轨及杆的电阻，则下列关于杆的速度与其运动位移之间的关系图像正确的是：（ ） 4.（多选） 如图所示，两根等高光滑的 1/4 圆弧轨道，半径为 r、间距 为 L，轨道电阻不计在轨道顶端连有一阻值为 R的电阻，整个装置处在一竖直向上的匀强磁场中 ，磁感应强度为 B现有一根长度稍大于 L、电阻不计的金
13、属棒从轨道最低位置 cd 开始，在 拉力作用下以初速度 0v 向右沿轨道做匀速圆周运动至 ab 处，则该过程中 ：（ ） A通过 R的电流方向为由 aRb B通过 R的电流方向为由 bRa C R 上产生的热量为 2204rBLvRD流过 R 的电量为 2BLrR5.如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定于同一水平面内，导轨间的距离为 L，导轨上平行放置两根导体棒 ab 和 cd，构成矩形回路。已知两根导体棒的质量均 为 m、电阻均为 R，其它电阻忽略不计，整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为 B，导体棒均可沿导轨无摩擦的滑行。开始时，导体棒 cd 静止、 ab 有水平向右的初速度 v0，两导体棒在运动中始终不接触。求： （ 1）开始时，导体棒 ab 中电流的大小和方向； （ 2）从开始到导体棒 cd 达到最大速度的过程中，矩形回路产生的焦耳热； （ 3）当 ab 棒速度变为 43 v0 时， cd 棒加速度的大小。 【答案】 1、 CD 2、 C 3、 C 4、 BC 5、（ 1） BLv0/2R (2)mv02/4 (3)B2L2v0/4mR
