浙江省建德市新安江高级中学高三物理电磁感应专题复习一

1、1陕西省西安市田家炳中学高二语文陕西省西安市田家炳中学高二语文 无端崖之辞无端崖之辞 导学案导学案本专题考查的重点有以下几个方面：楞次定律的理解和应用；感应电流的图象问题；电磁感应过程中的动态分析问题；综合应用电路知识和能量观点解决电磁感应问题；直流电路的分析；变压器原理及三个关系；交流电的产生及描述问题知 识 回 扣1感应电流(1)产生条件 (2)方向判断 (3)“阻碍”的表现2感应电动势的计算(1)法拉第电磁感应定律：(2)导体垂直切割磁感线：(3)如图 1 所示,导体棒围绕棒的一端在垂直磁场的平面内做匀速圆周运动而切割磁感线产生的电动势e .(4)感应电荷量的计算规 律 方 法1判断电磁

2、感应中闭合电路相对运动问题的分析方法(1)常规法： (2)效果法:2电磁感应中能量问题的解题思路(1)明确研究对象、研究过程(2)进行正确的受力分析、运动分析、感应电路分析(e感和i感的大小、方向、变化)及相互制约关系(3)明确各力的做功情况及伴随的 情况(4)利用动能定理、能量守恒定律或功能关系列方程求解3解决感应电路综合问题的一般思路是“先电后力” ，即：先作“源”的分析分离出电路中由电磁感应所产生的电源，求出电源参数e和r再进行“路”的分析分析电路结构，弄清串并联关系，求出相关部分的电流大小，以便安培力的求解然后是“力”的分析分析研究对象(常是金属杆、导体线圈等)的受力情况，尤其注意其所

3、受的安培力；接着进行“运动”状态的分析根据力和运动的关系，判断出正确的运动模型；最后是“能量”的分析寻找电磁感应过程和研究对象的运动过程中其能量转化和守恒的关系题型 1楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用例 1 (2010山东21)如图 2 所示，空间存在两个磁场磁感应强度大小均为b，方向相反且垂直纸面,mn、pq为其边界，oo为其对称轴一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd,回路在纸面内以恒定速度v0向右运动，当运动到关于oo对称的位置时 (abd)a穿过回路的磁通量为零b回路中感应电动势大小为 2blv0c回路中感应电流的方向为顺时针方向d回路中ab边与cd边所受安培力方向相同预测演练

4、1 北半球地磁场磁感应强度的 竖直分量方向竖直向下如图 3 所示，在长沙某中学实验室的水平桌面上,放 置边长为l的正方形闭合导体线圈abcd，线圈的ab边沿南北方向，ad边沿东西方向下列说法中正确的是(c )a.若使线圈向东平动，则a点的电势比b点的电势高b.若使线圈向北平动，则a点的电势比b点的电势低c.若以bc为轴将线圈向上翻转,则线圈中感应电流方向为abcdad.若以bc为轴将线圈向上翻转,则线圈中感应电流方向为adcba题型 2图象问题例 2 (2010广东16)如图 4 所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域，细金属棒pq沿导轨从mn处匀速运动到2mn的过程中，棒上感应电动势e随时间

5、t变化的图示，可能正确的是(a )预测演练 2 如图 5 所示，两个有界匀强磁场的磁感应强度大小均为b，方向分别垂直纸面向里和向外，磁场宽度均为l，距磁场区域的左侧l处，有一边长为l的正方形导体线框，总电阻为r，且线框平面与磁场方向垂直，现用外力f使线框以速度v匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定：电流沿逆时针方向时的电动势e为正，磁感线垂直纸面向里时磁通量的方向为正，外力f向右为正则以下关于线框中的磁通量、感应电动势e、外力f和电功率p随时间变化的图象正确的是( ) 题型 3电磁感应过程的动力学分析例 3 如图 6 所示，相距为l1 m 的光滑平行金属导轨水平放置,一部分处在垂直于导

6、轨平面的匀强磁场中，oo 是磁场的边界,磁感应强度为b0.5 t,导轨左端接有定值电阻r0.5 ,导轨电阻忽略不计,在磁场边界oo处垂直于导轨放置一根质量为m1 kg,电阻也为r0.5 的金属杆ab，(1)若ab杆在恒力f2 n 的作用下，从oo边界由静止开始向右运动，通过x1 m 的距离到达cd位置时获得v11 m/s 的速度,若不考虑整个装置向外的电磁辐射.求此过程中整个电路产生的热量q和到达cd时导体棒的加速度a;(2)若使ab杆从边界oo处，由静止开始做加速度为a2 m/s2的匀加速直线运动，请你写出所施加的外力f与时间t的关系式当ab杆通过x1 m 的距离到达cd位置时，求外力的瞬时

7、功率答案(1)1.5 j1.75 m/s2(2)f0.5t2.5 w预测演练 3 如图 7 所示，处于匀强磁场 中的两根足够长且电阻不计的平行金属导轨相距l，导轨平面与水平面重合，左端用导线连接电容为c的电容器(能承受的电压足够大).已知匀强磁场的磁感应强度大小为b、方向竖直向上.一质量为m、电阻不计的直金属棒垂直放在两导轨上，一根绝缘的、足够长的轻绳一端与棒的中点连接，另一端跨过定滑轮挂一质量为m的重物现从静止释放重物并通过轻绳水平拖动金属棒运动(金属棒始终与导轨垂直并保持良好接触，不计滑轮质量和所有摩擦)求：(1)若某时刻金属棒速度为v，则电容器两端的电压多大？(2)求证：金属棒的运动是匀

8、加速直线运动；(3)当重物从静止开始下落一定高度时，电容器带电量为q，则这个高度h多大？答案(1)blv(2)见解析(3)(2mb2l2c)q22mgb2l2c2题型 4综合应用动力学和能量观点分析电磁感应问题例 4 如图 8 甲所示，光滑且足够长的平行金属导轨mn、pq固定在同一水平面上，两导轨间距l0.30 m导轨电阻忽略不计，其间连接有固定电阻r0.40 .导轨上停放一质量m0.10 kg、电阻r0.20 的金属杆ab，整个装置处于磁感应强度b0.50 t 的匀强磁场中，磁场方向竖直向下用一外力f沿水平方向拉金属杆ab，使之由静止开始运动，电压传感器可将r两端的电压u即时采集并输入电脑，

9、获得电压u随时间t变化的关系如图乙所示1)利用上述条件证明金属杆做匀加速直线运动，并计算加速度的大小；(2)求第 2 s 末外力f的瞬时功率；(3)如果水平外力从静止开始拉动杆 2 s 所做的功w0.35 j,求金属杆上产生的焦耳热a1.0 m/s2k(rr)blr故 2 s 末时f的瞬时功率pf2v20.35 wqr5.0102 j3考能定时训练1(2010安徽卷20)如图 10 所示，水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,两个边长相等的单匝闭合正方形线圈和 ，分别用相同材料、不同粗细的导线绕制(为细导线).两线圈在距磁场上界面h高处由静止开始自由下落，再进入磁场，最后落到地面，

10、运动过程中，线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界设线圈、落地时的速度大小分别为v1、v2，在磁场中运动时产生的热量分别为q1、q2.不计空气阻力，则( d)av1v2，q1q2 bv1v2，q1q2cv1q2 dv1v2，q1q22如图 11 所示，宽度为d的有界匀强磁场，方向垂直于纸面向里在纸面所在平面内有一对角线长也为d的正方形闭合导线abcd，沿ac方向垂直磁场边界，匀速穿过该磁场区域规定逆时针方向为感应电流的正方向，t0 时c点恰好进入磁场，则从c点进入磁场开始到a点离开磁场为止，闭合导线中感应电流随时间的变化图象正确的是(a )3如图 12 所示，空间分布着宽为l、方

11、 向垂直于纸面向里的匀强磁场一金属线框从磁场左边界匀速向右通过磁场区域规定逆时针方向为电流的正方向，则感应电流随位移变化的关系图(ix)正确的是 ( b)4.如图 13 所示，足够长的“u”形金属框固定在水平面上，金属杆ab可以在框架上无摩擦地滑动,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,若从某一时刻起磁感应强度均匀减小,在此过程中ab杆中的感应电流方向及所受的安培力方向分别是( bdbd )a.感应电流方向由abb.感应电流方向由bac.安培力的方向水平向左d.安培力的方向水平向右5.如图 14 所示，匀强磁场的磁感应强度为b，方向竖直向下，在磁场中有一个边长为l的正方形刚性金属框，ab边的质量为

12、m，电阻为r，其他三边的质量和电阻均不计.cd边上装有固定的水平轴,将金属框自水平位置由静止释放，第一次转到竖直位置时,ab边的速度为v,不计一切摩擦，重力加速度为g，则在这个过程中，下列说法正确的是( d )a.通过ab边的电流方向为ab b.ab边经过最低点时的速度v2glc.a、b两点间的电压逐渐变大d.金属框中产生的焦耳热为mglmv21246.如图 15 所示，相距为l的光滑平行金属导轨ab、cd放置在水平桌面上,阻值为r的电阻与导轨的两端a、c相连滑杆mn质量为m，垂直于导轨并可在导轨上自由滑动，不计导轨、滑杆以及导线的电阻.整个装置放于竖直方向范围足够大的匀强磁场中,磁感应强度的

13、大小为b.滑杆的中点系一不可伸长的轻绳，绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后，与另一质量也为m的物块相连，绳处于拉直状态现将物块由静止释放，当物块达到最大速度时，物块的下落高度h， 用g表示重力加速度，则在物块由2m2gr2(bl)4静止开始下落至速度最大的过程中( (abdabd ) ) a物块达到的最大速度是mgr(bl)2b通过电阻r的电荷量是2bm2grl(bl)4c电阻r放出的热量为2m3g2r2(bl)4d滑杆mn产生的最大感应电动势为mgrbl7.如图 16 所示，一正方形平面导线框abcd位于竖直平面内,经一条不可伸长的绝缘轻绳与砝码相连,并使其张紧处于静止状态,线框上方的一区域内有

14、方向垂直于线框平面向里的匀强磁场.磁场区域的上、下边界与线框的ab、cd边平行，从某一位置释放线框和砝码系统，使线框ab边刚进入磁场时就开始做匀速运动已知线框边长l0.20 m，磁场区域的宽度为h1.10 m，线框质量m10.10 kg，电阻r0.10 ，砝码质量m20.14 kg，磁感应强度b1.0 t轻绳绕过两等高的轻滑轮，不计绳与滑轮间的摩擦和空气阻力，重力加速度取g10 m/s2.试求：(1)线框做匀速运动的速度大小； (2)当线框ab边刚穿出磁场上边界时轻绳上的弹力大小(1)1(1)1 m/sm/s(2)1.63(2)1.63 n n8如图 17 所示，光滑平行的水平金属导轨mn、p

15、q相距d,在m点和p点间接一个阻值为r的电阻，在两导轨间oo1o1o矩形区域内有垂直导轨平面竖直向下、宽为l的匀强磁场，磁感应强度大小为b.一质量为m，电阻为r的导体棒ab，垂直搁在导轨上，与磁场左边界相距l0.现用一大小为f、水平向右的恒力拉ab棒，使它由静止开始运动，棒ab在离开磁场前已经做匀速直线运动(棒ab与导轨始终保持良好的接触，导轨电阻不计)求：(1)棒ab在离开磁场右边界时的速度；(2)棒ab通过磁场区域的过程中整个回路所消耗的电能；(3)棒ab通过磁场区域的过程中通过电阻r的电荷量(1)(2)f(l0l) (3)f(rr)b2d 2mf2(rr)22b4d 4bdlrr1.用比

16、值法定义物理量是物理学中一种很重要的思想方法，下列表达中不属于用比值法定义物理量的是 ( )a感应电动势e b电容c c电阻r d磁感应强度btquuifil5如图 3 所示，有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域，直角边长为l，磁感应强度大小为b，方向垂直纸面向外一边长为l、总电阻为r的正方形闭合导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向图 35以速度v垂直磁场匀速穿过磁场区域取电流沿abcd的方向为正，则下图中表示线框中感应电流i随bc边位置坐标x变化的图象正确的是()7.两块水平放置的金属板间的距离为d，用导线与一个n匝线圈相连，线圈电 阻为r，线圈中有竖直方向的磁场，电阻r与金属板连接，其

17、余电阻均不计 . 如图5 所示，两板间有一个质量为m、电荷量为q的带正电的油滴恰好处于静止状态，则线圈中的磁感应强度b的变化情况和磁通量的变化率分别是( )a磁感应强度b竖直向上且正在增强，tmgdnqb磁感应强度b竖直向下且正在增强，tmgdnqc磁感应强度b竖直向上且正在减弱，tmgd(rr)nqrd磁感应强度b竖直向下且正在减弱，tmgd(rr)nqr9如图 7 所示，mn、pq为平行光滑导轨与地面成 30角固定，并处于与导轨所在平面垂直向上、足够宽的匀强磁场中，导轨间距恒定，n、q间接一定值电阻r.现有一金属杆ab沿导轨匀速下滑，并与导轨接触良好，若其它电阻忽略不计，则 ( )a闭合电

18、路不产生感应电流 b金属杆ab产生的感应电动势保持不变c金属杆ab受到的安培力方向沿导轨向下 d金属杆ab受到的安培力方向沿导轨向上15.(14 分)如图 14 甲所示，在一对平行光滑的金属导轨的上端连接一阻值为r4 的定值电阻，两导轨在同一平面内质量为m0.1 kg，长为l0.1 m 的导体棒ab垂直于导轨，使其从靠近电阻处由静止开始下滑，已知导体棒电阻为r1 ，整个装置处于垂直于导轨平面的匀强磁场中，导体棒下滑过程中加速度a与速度v的关系如图乙所示(g10 m/s2)求： (1)导轨平面与水平面间夹角；(2)磁场的磁感应强度b；(3)若靠近电阻处到底端距离为 20 m，ab棒在下滑至底端前速度已达 10 m/s，求ab棒下滑的整个过程中，电阻r上产生的焦耳16.(14 分)如图 15 甲所示，足够长的光滑平行金属导轨mn、pq竖直放置，其宽度l1 图 56m，一匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的上端m与p之间连接阻值为r0.40 的电阻，质量为m0.01 kg、电阻为