选修32培优7电磁感应章末归纳提升

选修3-2培优7：电磁感觉章末归纳提升选修3-2培优7：电磁感觉章末归纳提升选修3-2培优7：电磁感觉章末归纳提升第四章：电磁感觉章末归纳提升电磁感觉与力学的综合电磁感觉和力学的综合题，其联系的桥梁是磁场对感觉电流的安培力，由于感觉电流与导体运动的加速度有相互限制的关系．这类题要重点进行以下解析：1．电路解析在电磁感觉现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感觉电动势，该导体或回路相当于电源，若是它有电阻，就相当于存在内电阻，它两端的电压就是路端电压．解决与电路相联系的电磁感觉问题的基本方法是：确定感觉电动势的大小和方向，用法拉第电磁感觉定律确定感觉电动势的大小，用楞次定律确定感觉电动势的方向(不论回路可否闭合，都设想电路闭合，判断出感觉电流的方向，导体两端相当于电源的正、负极)．画出等效电路图，分清内外电路，此环节是解决此类问题的重点．运用全电路欧姆定律，串、并联电路的特点，电功率、电热等公式联立求解．2．受力解析依照电路解析，表示出电路中电流，进而表示出安培力，对研究对象进行受力解析，确定物体越多努力越1多奇景所受的合外力．3．运动解析依照物体的受力情况，解析加速度的变化，若是物体做匀变速直线运动，能够利用运动学公式和牛顿第二定律求解；若是物体不做匀变速直线运动，则必定进行能量解析，从能量转变和守恒的角度求解．4．能量解析解决电磁感觉中能量转变问题的一般思路在电磁感觉现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感觉电动势，该导体或回路相当于电源．解析清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的能量发生了转变．如：①有摩擦力做功，必有内能产生．②战胜安培力做功，就有电能产生．③若是安培力做正功，就有电能转变为其他形式的能．列相关能量的关系式求解．如图4－1所示，电动机牵引一根原来静止的、长L＝1m、质量m＝0.1kg的导体棒MN，其电阻R＝1Ω，导体棒架在处于磁感觉强度B＝1T的匀强磁场中竖直放置的框架上，当导体棒上升h＝3.8m时，获得牢固的速度，此过程中导体棒产生的热量Q＝2J，电动机牵引棒时，电压表和电流表的示数分别为7V、1A，电动机线圈内阻r＝1Ω，不计框架电阻及所有摩擦，g取10m/s2求：图4－1棒能达到的牢固速度；棒从静止到达到牢固速度所需的时间．【解析】(1)电动机的输出功率P22出＝IU－Ir＝1×7W－1×1W＝6W当棒达到牢固速度时，受力平衡，F＝mg＋F安，式中F为绳的拉力，BLvB2L2B2L2F安＝BIL，I＝R，F安＝Rv，即F＝mg＋Rv越多努力越2多奇景由P出＝Fv得P出＝(mg＋B2L2vR)v，代入数据，解得v＝2m/s.2由能量守恒关系，P出t＝mgh＋2mv＋Q代入数据解得t＝1s.【答案】(1)2m/s(2)1s1.如图4－2所示，边长为L的正方形金属框，质量为m，电阻为R，用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘，金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外．磁场随时间变化规律为B＝kt(k>0)，已知细线所能承受的最大拉力为2mg，求从t＝0开始，经多长时间细线会被拉断？图4－2B【解析】由题意知t＝k依照法拉第电磁感觉定律知E＝BL2t·S＝k·2当细线刚要断时：mg＝F安＝BILE＝kL2，B＝ktI＝R2R2mgR联立以上各式解得：t＝k2L3.【答案】2mgR23kL电磁感觉中的图象问题越多努力越3多奇景(1)磁感觉强度B、磁通量Ф、感觉电动势E和感觉电流i随时间t变化的图图象象，即B－t图象、Ф－t图象、E－t图象和i－t图象种类(2)对于切割磁感线产生感觉电动势和感觉电流的情况，还常涉及感觉电动势E和感觉电流i随线圈位移x变化的图象，即E－x图象和i－x图象问题(1)由给定的电磁感觉过程选出或画出正确的图象种类(2)由给定的相关图象解析电磁感觉过程，求解相应的物理量应用左手定则、安培定则、楞次定律、法拉第电磁感觉定律、欧姆定律、牛顿知识定律、相关数学知识等在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中磁场和感觉电流的正方向如图4－3(甲)所示，当磁场的磁感觉强度B随时间t如图(乙)变化时，图中正确表示线圈中感觉电动势E变化的是()(甲)(乙)图4－3越多努力越4多奇景ABCDΔΦBSB【解析】由法拉第电磁感觉定律E＝nt＝nt知，在0～1s内，B均匀增大，t为一恒量，则E为一恒量，再由楞次定律，可判断感觉电动势为顺时针方向(从上往下看)，则电动势为正当，在1～3s内，B不变化，则感觉电动势为零，在3～5s内，B均匀减小，B为一恒量，但B变化得t较慢，则E为一恒量，但比前者小，再由楞次定律，可判断感觉电动势为逆时针方向(从上往下看)，则电动势为负值，所以A选项正确．【答案】A2．(2013台·州高二检测)一矩形线圈位于一随时间t变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面(纸面)向里，如图4－4甲所示．磁感觉强度B随t的变化规律如图乙所示．以I表示线圈中的感觉电流，以图甲中线圈上箭头所示方向的电流为正，则以下I－t图中正确的选项是()甲乙图4－4越多努力越5多奇景【解析】0～1s内，B向里且均匀增大，由楞次定律知，线框中感觉电流大小恒定，方向与图示相反，B、C错误；4s～5s内，B不变，所以感觉电流为0，故D错误，只有A正确．【答案】A越多努力越6多奇景综合检测第四章电磁感觉(分值：100分时间：60分钟)一、选择题(本大题共7个小题，每题6分，共计42分，每题最少一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内．)1．(2012·东高考山)以下表达正确的选项是()．法拉第发现了电磁感觉现象．惯性是物体的固有属性，速度大的物体惯性必然大C．牛顿最早经过理想斜面实验得用心不是保持物体运动的原因．感觉电流依照楞次定律所描述的方向，这是能量守恒定律的必然结果【解析】质量是惯性大小的唯一量度，与速度大小没关，B错误；伽利略经过实验与设想得用心不是保持物体运动的原因，C错误．【答案】AD图12．如图1所示，线圈内有条形磁铁，将磁铁从线圈中拔出来时()．φa>φb．φa<φbC．电阻中电流方向由a到bD．电阻中电流方向由b到a【解析】磁铁从线圈中拔出时，线圈中磁场方向向右，磁通量减少，依照楞次定律，线圈中产生感觉电动势，右端为正极，左端为负极，所以电阻中电流方向由b到a，故φ项正确．b>φa.B、D【答案】BD3．研究表示，地球磁场对鸽子鉴识方向起重视要作用．鸽子体内的电阻大体为103Ω，当它在地球磁场中展翅翱翔时，会切割磁感线，在两翅之间产生动生电动势．这样，鸽子体内矫捷的感觉器即可依照动生电动势的大小来鉴识其翱翔方向．若某处地磁场磁感觉强度的竖直重量约为×10－4()T.鸽子以20m/s速度水圆滑翔，则可估计出两翅之间产生的动生电动势大体为A．30mVB．3mVC．0.3mVD．0.03mV【解析】鸽子展翅翱翔时若两翅端间距为0.3m．由E＝Blv得E＝0.3mV.C项正确．【答案】C越多努力越7多奇景图24．半径为R的圆形线圈，两端A、D接有一个平行板电容器，线圈垂直放在随时间均匀变化的匀强磁场中，如图2所示，则要使电容器所带电荷量Q增大，能够采用的措施是()．增大电容器两极板间的距离．增大磁感觉强度的变化率C．减小线圈的半径．改变线圈所在平面与磁场方向间的夹角【解析】由Q＝CU，U＝E＝ΔΦ＝BS，解析可得增大磁感觉强度变化率、增大线圈在垂直tt磁场方向的投影面积可增大A、D间电压，进而使Q增大，B项正确，C、D错误．减小电容器两极板间距离可使Q增大，A错误．【答案】B图35．(2013洛·阳一中高二检测)如图3所示，一个铜质圆环，无初速度地自地址Ⅰ下落到地址Ⅱ，若圆环下落时其轴线与磁铁悬线重合，圆环面向来水平．地址Ⅰ与地址Ⅱ的高度差为h，则运动时间()A．等于2hB．大于2hggC．小于2hD．无法判断g【解析】由于电磁阻尼，阻拦铜质圆环的下落，所以下落时间大于自由下落时间2hg.【答案】B6．如图4所示，电灯A、B与固定电阻的阻值均为R，L是自感系数较大的线圈．当S1闭合、S2断开且电路稳准时A、B亮度同样，再闭合S2，待电路牢固后将S1断开，以下说法正确的选项是()越多努力越8多奇景图4A．B灯马上熄灭B．A灯将比原来更亮一些后再熄灭C．有电流经过B灯，方向为c→dD．有电流经过A灯，方向为b→a【解析】S2断开而只闭合S1，稳准时，A，B两灯同样亮，说明两条支路电流相等，这时线圈无自感作用，可知线圈L的电阻也是R；在S2闭合、S1闭合且稳准时，IA＝IL；当S2闭合、S1突然断开时，流过A灯的电流可是方向变为b→a，但其大小不能够突然增大，A灯不能够出现闪亮一下再熄灭的现象，故D正确，B错误；由于固定电阻R没有自感作用，故断开S1时，B灯被断路，电流迅速变为零，B灯马上熄灭．A正确，C错误．故正确答案为A、D.【答案】AD图57．(2012新·课标全国高考)如图5，匀强磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感觉强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感觉电流．现使线框保持图中所示地址，磁感觉强度大小随时间线性变化．为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，B磁感觉强度随时间的变化率t的大小应为()A.4ωB0B.2ωB0ππωBωBC.πD.2π【解析】设圆的半径为L，电阻为R，当线框以角速度ω匀速转动时产生的感觉电动势E＝112212B，由E1E2121πL2B，即B＝B0ωL.当线框不动，而磁感觉强度随时间变化时E2＝πLt＝R得B0ωL＝tt2R22ωBπ0，故C项正确．【答案】C越多努力越9多奇景二、非选择题(本题共5小题，共58分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位．)图68．(6分)电磁流量计广泛应用于测量导电流体(如污水)在管中的流量(在单位时间内经过管内横截面的流体的体积)．如图6所示为电磁流量计的表示图，由非磁性资料做成的圆管道，外加一匀强磁场，当管中的导电液体流过此地域时，测出管壁上a、b两点间的电动势为E，就可以知道管中的液体的流量Q，即单位时间内流过管道横截面的液体体积(m3/s)，已知管道直径为D，则D与E的关系为________．【解析】依照法拉第电磁感觉定律，E＝BDv，Q＝v×S×1＝v×π×(D)2，故Q＝πDE.24B【答案】Q＝π4BDE9．(12分)如图7为“研究电磁感觉现象”的实验装置．图7将图中所缺的导线补接完满．若是在闭合开关时发现矫捷电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后可能出现的情况有：①将原线圈迅速插入副线圈时，矫捷电流计指针将________；②原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，矫捷电流计指针________．(3)在做“研究电磁感觉现象”实验时，若是副线圈两端不接任何元件，则副线圈电路中将()．因电路不闭合，无电磁感觉现象．有电磁感觉现象，但无感觉电流，只有感觉电动势C．不能够用楞次定律判断感觉电动势方向．能够用楞次定律判断感觉电动势方向【解析】(2)依照楞次定律及矫捷电流计的指针偏转方向与流过它的电流方向的关系来判断，则①向右偏转一下；②向左偏转一下．穿过电路中的磁通量发生变化即产生电磁感觉现象．因电路不闭合无感觉电流，但有感觉电动势，且能够用楞次定律判断出感觉电动势的方向，要产生感觉电流，电路要求必定闭合．故答案选B、D.越多努力越10多奇景【答案】(1)以下列图(2)①向右偏转一下②向左偏转一下(3)BD10．(12分)如图8甲所示的螺线管，匝数n＝1500匝，横截面积S＝20cm2，电阻r＝Ω，与螺线管串通的外电阻R1＝3.5Ω，R2＝25Ω，方向向右穿过螺线管的匀强磁场，磁感觉强度按图6乙所示规律变化，试计算电阻R2的电功率和a、b两点的电势差．图8【解析】螺线管中产生的感觉电动势E＝nSB＝6V，tE依照闭合电路欧姆定律，电路中的电流大小I＝＝0.2A，R1＋R2＋r电阻R2上耗资的电功率大小P＝I2R2＝1W，a、b两点间的电势差U＝I(R1＋R2)＝5.7V.【答案】1W图911．(12分)如图9所示，在圆滑绝缘水平面上，有一半径r＝10cm、电阻R＝0.01Ω、质量m＝0.02kg的金属圆环以v0＝10m/s的速度向一足够大、磁感觉强度B＝0.3T的匀强磁场滑去，当圆环恰巧有一半进入磁场时，圆环的加速度为a＝158.4m/s2.求此过程圆环增加的内能．【解析】设圆环一半进入磁场时的速度为v，则B·2r·vI＝E/R＝R22环的加速度a＝F＝2BIr＝4BrvmmmRmaR所以v＝4B2r2＝8.8m/s越多努力越11多奇景环增加的内能1212E＝mv0－mv≈0.23J.22【答案】0.23J12．(16分)如图10所示，P、Q为水平面内平行放置的圆滑金属长直导轨，间距为L1，处在竖直向下、磁感觉强度大小为B1的匀强磁场中．一导体杆ef垂直于P、Q放在导轨上，在外力作用下向左做匀速直线运动．质量为m、每边电阻均为r、边长为L2的正方形金属框abcd置于竖直平面内，两极点a、b经过细导线与导轨相连，磁感觉强度大小为B2的匀强磁场垂直金属框向里，金属框恰好处于静止状态．不计其他电阻和细导线对a、b点的作用力．图10经过ab边的电流