高考物理二轮专题：电磁感应

课题：电磁感应教学目标：1.掌感应电流的方向判定，电动势的计算掌握电磁感应图像分析杆导体棒1.判断感应电流方向的两种方法(1)利用右手定则，即根据导体在磁场中做切割磁感线运动的情况进行判断。(2)利用楞次定律，即根据穿过闭合回路的磁通量的变化情况进行判断。2.求感应电动势大小的常见情况与方法情景图研究对象回路中磁通量发生变化导体平动切割磁感线导体转动切割磁感线线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动表达式E＝neq\f(ΔΦ,Δt)E＝BLvE＝eq\f(1,2)BL2ωEm＝nBSωe＝Emsinωt1.如图所示，在以水平线段AD为直径的半圆形区域内有磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的有界匀强磁场。现有一个闭合导线框ACD(由细软弹性电阻丝制成)，端点A、D固定。在竖直面内，将导线与圆周的接触点C点以恒定角速度ω(相对圆心O)从A点沿圆弧移动至D点，使导线框上产生感应电流。设导线框的电阻恒为r，圆的半径为R，从A点开始计时，下列说法正确的是()A.导线框中感应电流的方向始终为逆时针B.导线框中感应电流的方向先顺时针，后逆时针C.在C从A点移动到D的过程中，穿过ACD回路的磁通量与时间的关系为Φ＝BR2cosωtD.在C从A点移动到图中∠CAD＝60°位置的过程中，通过导线截面的电荷量为eq\f(\r(3)BR2,2r)2.(多选)如图甲所示，虚线右侧有一垂直纸面的匀强磁场，取磁场垂直于纸面向里的方向为正方向，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，固定的闭合导线框abcd一部分在磁场内。取线框中感应电流沿顺时针方向为正方向，安培力向左为正方向。从t=0时刻开始，下列关于线框中感应电流i、线框cd边所受安培力F分别随时间t变化的图象，可能正确的是（）B. cD.3.如图所示，直角边长为2d的等腰直角三角形EFG区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，左侧有边长为d的正方形金属线框ABCD以恒定速度v水平穿过磁场区域．设逆时针方向为电流正方向，则线框通过磁场过程中，感应电流i随时间t变化的图象是()4.如图甲所示，一个匝数n＝100的圆形导体线圈，面积S1＝0.4m2，电阻r＝1Ω.在线圈中存在面积S2＝0.3m2的垂直线圈平面向外的匀强磁场区域，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示．有一个R＝2Ω的定值电阻，将其两端a、b分别与图甲中的圆形线圈相连接，b端接地，则下列说法正确的是()A．圆形线圈中产生的感应电动势E＝6VB．在0～4s时间内，通过电阻R的电荷量q＝6CC．设b端电势为零，则a端的电势φa＝3VD．在0～4s时间内，电阻R上产生的焦耳热Q＝9J5.(多选如图甲，螺线管内有平行于轴线的外加磁场，以图中箭头所示方向为其正方向．螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一闭合小金属圆环，圆环与导线框在同一平面内．当螺线管内的磁感应强度B随时间t按图乙所示规律变化时()A．在0～t1时间内，环有收缩趋势B．在t1～t2时间内，环有扩张趋势C．在t1～t2时间内，环内有逆时针方向的感应电流D．在t2～t3时间内，环内有逆时针方向的感应电流导体棒模型1.电荷量的求解电荷量q＝IΔt，其中I必须是电流的平均值。由E＝neq\f(ΔΦ,Δt)、I＝eq\f(E,R总)、q＝IΔt联立可得q＝neq\f(ΔΦ,R总)，与时间无关。2.求解焦耳热Q的三种方法(1)焦耳定律：Q＝I2Rt，适用于电流、电阻不变。(2)功能关系：Q＝W克服安培力，电流变不变都适用。(3)能量转化：Q＝ΔE(其他能的减少量)，电流变不变都适用。3.用到的物理规律匀变速直线运动的规律、牛顿运动定律、动能定理、能量守恒定律等。6.如图所示，两条相距d的平行光滑金属导轨位于同一水平面内，其右端接一阻值为R的电阻．质量为m，电阻为r的金属杆静置在导轨上，其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B、方向竖直向下．当该磁场区域以速度v0匀速地向右扫过金属杆后，金属杆的速度变为v.已知磁场扫过金属杆所经历的时间为t，导轨足够长且电阻不计，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触．求：(1)MN刚扫过金属杆时，杆的加速度大小a；(2)PQ刚要到达金属杆时，电阻R消耗的电功率P；(3)磁场扫过金属杆的过程中金属杆的位移大小x.7.如图甲所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距L＝1m，导轨平面与水平面成θ＝37°角，上端连接阻值为R＝2Ω的电阻．匀强(1)金属棒产生的感应电动势的最大值；(2)当金属棒速度为向上3m/s时，施加在金属棒上外力F做功的功率；(3)金属棒在0<t<2s、2s<t<4s内外力F随时间t变化的函数关系式．8.某研究性学习小组用如图所示的装置，测量地面附近地磁场的磁感应强度。固定金属横杆O、O′两点间距离为L，两根长度均为L的轻质软导线，其一端分别接在O、O′点，另一端分别接在长度也为L的导体棒ab两端。现将导体棒ab拉至图示位置，使棒与OO′在同一水平面内由静止释放，导体棒ab转过四分之一圆弧至最低点时速度大小为v，由接入电路的电流传感器测得此过程通过导体棒截面的电荷量为q。已知地磁场与水平面夹角为θ，且与金属横杆垂直，导体棒ab的质量为m、电阻为R，重力加速度为g，不计回路其它部分电阻，忽略空气阻力。求：(1)导体棒ab由静止转至最低点过程中安培力做的功W；(2)该处地磁场的磁感应强度大小B。9.如图所示，光滑平行金属导轨的水平部分处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B＝3T。两导轨间距为L＝0.5m，轨道足够长。金属棒a和b的质量分别为ma＝1kg，mb＝0.5kg，电阻分别为Ra＝1Ω，Rb＝2Ω。b棒静止于轨道水平部分，现将a棒从h＝1.8m高处自静止沿弧形轨道下滑，通过C点进入轨道的水平部分，已知两棒在运动过程中始终保持与导轨垂直且接触良好，两棒始终不相碰。g取10m/s2。求：(1)a棒刚进入磁场时，b棒的加速度；(2)从a棒进入磁场到a棒匀速的过程中，流过a棒的电荷量；(3)从a棒进入磁场到a棒匀速的过程中，a棒中产生的焦耳热。10如图2所示，平行光滑金属轨道ABC和A′B′C′置于水平地面上，两轨道之间的距离d＝0.8m，CC′之间连接一定值电阻R＝0.3Ω，倾角θ＝30°的倾斜轨道与水平轨道顺滑连接，BB′M′M为宽x1＝0.25m的矩形区域，区域内存在磁感应强度B1＝1.0T、方向竖直向上的匀强磁场。质量m＝0.2kg，电阻r＝0.1Ω的导体棒在倾斜轨道上与BB′距离L＝1.6m处静止释放，当经过MM′时，