2024届一轮复习新人教版 第十一章电磁感应 素养提升 学案.docx

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1、章末素养提升原创情境新题科学小报电磁弹射就是采用电磁场的能量来推动被弹射的物体向外运动,其实就是电磁炮的一种形式。过去常采用的弹射有机械弹射,如弹簧、皮筋等。能量弹射如:子弹（利用火药瞬间爆发能量）、磁悬浮列车等。电磁弹射的主要应用范围是大载荷的短程加速,在军事上比较典型的是航空母舰上的舰载飞机起飞弹射。电磁发射技术在全世界范围内都处于实验研究阶段，电磁弹射虽起步稍晚,但由于其潜在的应用前景,该项技术的研究还是备受重视。原创新题H已知航母上舰载机起飞所利用的电磁弹射系统原理可简化为如图所示,当固定线圈上突然通过直流电流时,线圈左侧的金属环被弹射出去。则下列说法正确的是（D）光滑绝缘杆左OR2斗

2、右金属环1IHjS1E.若将金属环置于线圈的右侧，则金属环将不能弹射出去B.金属环向左运动的瞬间有扩大趋势C.增加线圈的匝数,不会影响金属环的加速度D.合上开关S的瞬间，从左侧看金属环中产生沿逆时针方向的感应电流解析:若将金属环放在线圈右侧,根据楞次定律可知,金属环将向右运动,仍可以弹射出去,A错误;固定线圈上突然通过直流电流,穿过金属环的磁通量增大,根据“增缩减扩”可知金属环被向左弹射的瞬间，有缩小的趋势,B错误；电流一定时,线圈匝数越多,形成的磁场越强，通电瞬间金属环的磁通量变化率越大,则金属环中产生的感应电流越大,又因为感应电流方向与固定线圈中的电流方向相反,则金属环被弹射出去的作用力越

3、大,故金属环的加速度越大,C错误;在闭合开关的瞬间，穿过金属环的磁通量向右增大，由楞次定律可知,金属环中产生的感应电流从左侧看沿逆时针方向,D正确。原创新题2某兴趣小组开展电磁弹射系统的设计研究,如图甲所示,用于推动模型飞机的动子(图中未画出)与线圈绝缘并固定,线圈带动动子,可在水平导轨上无摩擦滑动。线圈位于导轨间的辐向磁场中，其所在处的磁感应强度大小均为Bo开关S与1接通,恒流源与线圈连接,动子从静止开始推动飞机加速,飞机达到起飞速度时与动子脱离;此时S掷向2接通定值电阻Ro,同时施加回撤力F,在F和磁场力作用下,动子恰好返回初始位置停下。若动子从静止开始至返回过程的v-t图如图乙所示,在3

4、至t3时间内F=(800-10v)N,t3时撤去F。已知起飞速度v1=80ms,t=1.5s,线圈匝数n=100匝,每匝周长1=1m,模型飞机的质量M=IOkg,动子和线圈的总质量5kg,Ro=9.5,B=O.1To不计空气阻力和飞机起飞对动子运动速度的影响,求：电刷线圈辐向磁场/辐向磁场电刷(1)恒流源的电流I;(2)线圈电阻R;解析：(1)由题意可知接通恒流源时安培力F安二nB,动子和线圈在03时间段内做匀加速直线运动,运动的加速度为a,根据牛顿第二定律有tIF安二(M+m)a,代入数据，联立解得I号著80A。_nB1vRo+R(2)当S掷向2接通定值电阻Ro时,感应电流为此时安培力为F/

5、=nB1所以此时根据牛顿第二定律有n22p2(800-10v)(N)2-1-v=ma,3+R由题图乙可知在3至t3期间加速度恒定，则有r212p2=10kgS,R+R&解得R=0.5o答案：(1)80A(2)0.5盘点高考真题检验成效题点一法拉第电磁感应定律的应用IA（2023江苏卷,5）如图所示,半径为r的圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度B随时间t的变化关系为B=B0kt,B0A为常量,则图中半径为R的单匝圆形线圈中产生的感应电动势大小为（A）.kr2B.kR2C.B0r2D.B0R2此题解读考题题型归类:考查基本规律的应用一一法拉第电磁感应定律。考查巧妙之处:有效面积的确定。绕

6、不过的数学:利用线性方程求出磁感应强度的变化率。解析：由题意可知磁场的变化率为竽二竺,根据法拉第电磁感应定律tt可矢口E二竽二Mkr2,故选Aott（2023全国甲卷，16）三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框,正方形线框的边长与圆线框的直径相等,圆线框的半径与正六边形线框的边长相等,如图所示。把它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中，线框所在平面均与磁场方向垂直,正方形、圆形和正六边形线框中感应电流的大小分别为1、1和13。则（C）A.I1I3I3I2C.I1=I2I3D.IfI2=I3.其题解读考题题型归类:考查基本规律的应用一一法拉第电磁感应定律、电阻定律。考查难点:决定电流大

7、小公式的推导。绕不过的数学：圆形、四边形、六边形面积和周长的求解。解析:设线框的面积为S,周长为1,导线的截面积为S，,由法拉第电磁感应定律可知,线框中感应电动势E二髻竽S,而线框的总电阻R=PtAt占所以线框中感应电流Iq韦,由于三个线框处于同一线性变化的SRp1t磁场中，且绕制三个线框的导线相同,设正方形线框的边长为1,则三个线框的面积分别为SF12,Sr,S312,三个线框的周长分别为4811=41,12=1,13=31,则I1：I2：1:包：包=2：2：百。F题点二电磁感应中的能量问题2. （2023全国乙卷,24）如图,一不可伸长的细绳的上端固定，下端系在边长为1=0.40m的正方形

8、金属框的一个顶点上。金属框的一条对角线水平,其下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。已知构成金属框的导线单位长度的阻值为=5.010-3Q/m;在t=0到t=3.OS时间内，磁感应强度大小随时间t的变化关系为B(t)=0.3-0It(SI)。求：(1)t=2.0S时金属框所受安培力的大小；在t=0到t=2.0S时间内金属框产生的焦耳热。I式题解读考题题型归类:考查基本规律的应用一一法拉第电磁感应定律、安培力公式、焦耳定律。考查巧妙之处:有效面积、有效长度、总长度的区分。考查难点：多个公式的灵活应用。解析：(1)安培力F=BI1,t=2.0S时,B=(03-0.It)T=0.1T,又1哼,R

9、=41,RE=-二S二一,tt2t1为等效长度,大小等于正方形对角线的长度1=21,解得F二唾No(2)0-2.0S时间内金属框产生的焦耳热Q=I2Rt,解得Q=16X10-2jo答案：*N1.6X10-2j3. (2023浙江1月选考,21)如图所示,水平固定一半径r=0.2m的金属圆环,长均为r,电阻均为R。的两金属棒沿直径放置,其中一端与圆环接触良好,另一端固定在过圆心的导电竖直转轴00上,并随轴以角速度3二600rad/s匀速转动，圆环内左半圆均存在磁感应强度大小为B1的匀强磁场。圆环边缘、与转轴良好接触的电刷分别与间距1的水平放置的平行金属轨道相连,轨道间接有电容C=O.09F的电容

10、器,通过单刀双掷开关S可分别与接线柱1、2相连。电容器左侧宽度也为11长度为12、磁感应强度大小为B2的匀强磁场区域。在磁场区域内靠近左侧边缘处垂直轨道放置金属棒ab,磁场区域外有间距也为I1的绝缘轨道与金属轨道平滑连接,在绝缘轨道的水平段上放置“形金属框fcde。棒ab长度和形框的宽度也均为1、质量均为m=0.O1kg,de与cf长度均为I3=O.08m,已知I1=O.25m,I2=O.068m,B1=B2=IT方向均为竖直向上;棒ab和“形框的Cd边的电阻均为R=01。，除已给电阻外其他电阻不计,轨道均光滑,棒ab与轨道接触良好且运动过程中始终与轨道垂直。开始时开关S和接线柱1接通,待电容

11、器充电完毕后,将S从1拨到2,电容器放电,棒ab被弹出磁场后与“”形框粘在一起形成闭合框abed,此时将S与2断开，已知框abed在倾斜轨道上重心上升0.2m后返回进入磁场。绝缘轨道o-cP-z3h61求电容器充电完毕后所带的电荷量Q,哪个极板（M或N）带正电?求电容器释放的电荷量AQ;求框abed进入磁场后,ab边与磁场区域左边界的最大距离X0.其题解读考题题型归类:考查基本规律的应用一一法拉第电磁感应定律、电容器的定义式、动量定理、动量守恒定律、能量守恒定律。考查巧妙之处：电容器释放的电荷量AQ公式的推导。考查难点:动量定理和动量守恒定律的应用。解析：(1)根据题意，由右手定则可知,充电电流沿半径向外,故M板带正电。根据法拉第电磁感应定律E=B1r2,电容器充电后所带电荷量Q=CU二异0.54Co电容器放电过程有B2I1Q=mv1,棒ab被弹出磁场后与形框粘连过程有mv=(m+m)v2,棒上滑过程有:2mv22=2mgh,联立解得AQ=普图K=O.16Cob211设导体框在磁场中减速滑行的总路程为gz2f1Ax=2mv2,2R=0.128m0.08m,匀速运动距离为I3T2=0.012m,X=x+13-b=014io答案:见解析