完整word版,高考物理复习电磁感应专题

1、高考物理复习电磁感应专题、内容概要本章内容包括电磁感应现象、磁通量的变化率、感应电动势、自感现象等基本概念，法拉第电磁感应定律、楞次定律、等规律;以及电磁感应的应用（自感，交流电、变压器等）。重、难点是电磁感应的综合题。二、基本方法本章涉及到的基本方法，要求能够从空间想象的角度理解法拉第电磁感应定律，用画图的方法将题目中所叙述的电磁感应现象表示出来。能够将电磁感应现象的实际问题抽象成直流电路的问题；能够用牛顿定律、动量及能量转化和守恒的观点分析解决电磁感应问题；会用图象表示电磁感应的物理过程，也能够识别电磁感应问题的图象。三、电磁感应综合问题（一）、电磁感应与电路的综合在电磁感应中，切割磁感线

2、的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源。解决电磁感应中的电路问题的基本思路是，首先要明确其等效电路，然后根据电磁感应定律和楞次定律求出感应电动势的大小和方向，再根据电路有关规律进行综合分析。例1、如图所示，直角三角形导线框abc固定在匀强磁场中，ab是一段长为I、电阻为R的均匀导线，ac和bc的电阻可不计，ac的长度为丄。磁场的磁感应强度为B,方向垂直于线框平2R面向里。现有一段长度为二、电阻为R的均匀导体杆MN架在导线框上，开始时紧靠ac,然后2沿ab方向以恒定的速度v向b端滑动，滑动过程中始终与ac平行并与导线框保持良好接触。当MN骨过的距离为1时，导线ac

3、中的电流是多大？方向如何？3b解、由等效电路图有BlvR并=2R,9Rr=3由欧姆定律有MP中电流为1=ac中电流为lac=?|=竺丫5R方向由a流向c。（二）、电磁感应与牛顿第二定律、运动学相结合例2、如图，不计电阻的U形导轨水平放置，导轨宽l=0.5m，左端连接阻值为0.4Q的电阻R,在导轨上垂直于导轨放一电阻为0.1Q的导体棒MN并用水平轻绳通过定滑轮吊着质量m=2.4g的重物，图中L=0.8m，开始重物与水平地面接触并处于静止，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，此时磁感应强度B0=0.5T,并且以B0.1T/s的变化率在增大,t不计摩擦阻力，求至少经过多长时间才能将重物吊起？（g=10

4、m/s2）解：以MN为研究对象，有BIl=T;以重物为研究对象，有T+N=mg由于B在增大，安的受力发生变化，因此对于非匀加速运动的定量计算，不可能直接运用匀变速运动规律进行计算或运用恒力的冲量来解决。这时往往可以借助动量定理来解决。培力BIl增大，绳的拉力T增大，地面的支持力N减小，当N=0,重物将被吊起。设将重物吊起需要的时间至少为Bt,此时BIl=mgB=Bd+t0.50.1ttSb感应电动势E=0.04Vtt感应电流Ermnr0.08A由以上各式求出t=1s（三）、电磁感应中动量守恒、动量定理的应用在电磁感应的问题中，金属棒往往做非匀加速运动，由于导体棒的速度变化引起了导体棒例4、在如

5、图所示的水平导轨上（摩擦、电阻忽略不计），有竖直向下的匀强磁场，磁感强度B,导轨左端的间距为Li=4lo,右端间距为L2=lo。今在导轨上放置AC、DE两根导体棒，质量分别为m=2m,m=na，电阻R=4R）,Rz=R）。若AC棒以初速度V向右运动，求AC棒运动的过程中产生的总焦耳热Qc以及通过它们某横截面积的总电量q。【常见错解】AC棒在磁场力的作用下，做变速运动。运动过程复杂，应从功能关系的角度来分析。由于没有摩擦，最后稳定的状态应为两棒做匀速运动。根据动量守恒定律mvo=（m+m）v2整个回路产生的焦耳热因为R=4R）,艮=阪所以AC棒在运动过程中产生的焦耳热对AC棒应用动量定理-BII

6、t=mivi-mivo、mV.-nriivq=I*At4-BL】【错解原因】AC棒在磁场力的作用下做变速运动，最后达到运动稳定，两棒都做匀速运动的分析是正确的。但是以此类推认为两棒的运动速度相同是错误的。如果两棒的速度相同则回路中还有磁通量的变化，还会存在感应电动势，感应电流还会受到安培力的作用，ACDE不可能做匀速运动。【分析解答】由于棒I1向右运动，回路中产生电流，Il受安培力的作用后减速，I2受安培力加速使回路中的电流逐渐减小。只需Vi,V2满足一定关系，就有可岸眾回路中的B菩，即总电动势为霭此S不再受安培力的作甩两棒做匀速运动。两棒匀速运动时，1=0，即回路的总电动势为零。所以有Bli

7、vi=Bl2V2*=时，回路电流为零诟旃匀速画对直c棒应用动量定理14-BILit=miVi-miVo再对DE棒应用动量定理BIL2t=m2V2-O解方程得TOC o 1-5 h z、41.121花3082Qm二(牙皿淨口.三皿】-2V2)二丽血辺0乂mvr-ninV74tav门a=i*At=-1-%9B1O【评析】以前我们做过类似的题。那道题中的平行轨道间距都是一样的。有一些同学不假思索，把那道题的结论照搬到本题中来，犯了生搬硬套的错误。差异就是矛盾。两道题的差别就在平行导轨的宽度不一样上。如何分析它们之间的差别呢？还是要从基本原理出发。平行轨道间距一样的情况两根导体棒的速度相等，才能使回路

8、中的磁通量的变化为零。本题中如果两根导轨的速度一样，由于平行导轨的宽度不同导致磁通量的变化不为零，仍然会有感应电流产生，两根导体棒还会受到安培力的作用，其中的一根继续减速，另一根继续加速，直到回路中的磁通量的变化为零，才使得两根导体棒做匀速运动。抓住了两道题的差异之所在，问题就会迎刃而解。(四)、电磁感应中的能量问题电磁感应的过程是能量的转化和守恒的过程，导体切割磁感线或磁通量发生变化在回路中产生感应电流，机械能或其他形式的能便转化为电能；感应电流做功，又可使电能转化为机械能或电阻的内能等。电磁感应的过程总是伴随着能量的转化的过程，因此在分析问题时，应牢牢抓住能量守恒这一基本规律，分析清楚有哪

9、些力做功，就可知道有哪些形式的能量参与了相互转化，然后借助于动能定理或能量守恒定律等规律求解。需要说明的是克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能例4、如图所示，半径为r、电阻不计的两个半圆形光滑导轨并列竖直放置，半园直径水平，两导轨的间距为L,在轨道左上方的端点M、N间接有电阻为R的小电珠，且整个轨道处在竖直向下的、磁感应强度为E的匀强磁场中。现有一质量为m、电阻也为R的金属棒ab从MN处由静止释放，经一定时间到达导轨的最底点00，此时的速度为V.试分析金属棒ab从M!到00的过程中，通过小电珠的电流方向。求金属棒ab到达00时，整个电路消耗的瞬时电功率。求金属棒ab从MF到00

10、的过程中，小电珠和金属棒上产生的总热量。2解：(1)在ab下滑过程中，通过小电珠的电流方向始终为NtM(2)ab棒到达00时，E=BLv所以整个电路消耗的瞬时电功率为pER222BLv2R(3)Qmgr在ab棒下滑的过程中，系统减少的机械能全部转化为小电珠和金属棒的内能，即:12-mv2ABC和FED二者相互平行且相距为L,其中ABFE是BCDE内有竖直向上的匀强磁场，导轨上AMN从弧形例5、如图所示，足够长的金属导轨光滑弧形导轨，BCED是水平放置的粗糙直导轨，在矩形区域磁感应强度为B,金属棒MN质量为m电阻为r,它与水平导轨间的动摩擦因数为卩与F、C与D之间分别接有电阻Ri、R2,且Ri=

11、Rz=r，其余电阻忽略不计。现将金属棒导轨上离水平部分高为h处由静止释放，最后棒在导轨水平部分上前进了距离棒MN在通过轨道B、E交接处时不考虑能量损失，g)求：度；(2)s后静止。(金属金属棒MN始终与两导轨垂直，重力加速度为(1)金属棒在导轨水平部分运动时的最大加速整个过程中电阻R产生的焦耳热。解：(1)设金属棒刚到达水平轨道时速度为U,且此时合外力最大，加速度最大。由牛顿第二定律，得BLI+卩mg=na由欧姆定律，得|空3r由法拉第电磁感应定律，得E=BLu由动能定理，得mgh=2mu22联解，得2B2L22gh3mrBA(2)设金属棒I1=I2=2由公式Q=IMN中的电流强度为,Rt，得

12、Qr=4Q1，通过电阻R、R2的电流强度分别为I1、I2,则整个过程中回路产生的焦耳热为Q,Q=Q+2Qi由能量的转化和守恒定律，得mgh和mgs+Q1Qri=mg（hus）（五）、电磁感应中的图象问题电磁感应中的图象问题大体可分为两类：由给定的电磁感应过程选出或画出相应的物理量的函数图象；由给定的有关图象分析电磁感应过程，确定相关物理量。TOC o 1-5 h z例6、如图，A是一边长为1的正方形线框，电阻为R.现维持线框以恒定的速度v沿x轴运动，并穿过图中所示的匀强磁场E区域取逆时针方向为电流正方向，线框从图示位置开始运动，则线框中产生的感应电流1随时间t变化的图线是图6中的：（）I11XKI*B|IXXI11IXX4XIL一一斗屈31十解析：由于线