高考物理状元谋略九电磁感应综合运用

电磁感应综合运用力、电综合命题多以带电粒子在复合场中运动、电磁感应中导体棒动态分析、电磁感应中能量转化等为载体考查学生理解实力、推理实力、综合分析实力及运用数学学问解决物理问题实力.命题在实力立意下,这类综合题目往往以力和能量为主线,通过力学学问和电学学问串接渗透作为背景,并且常常对物理情景重组翻新,奇妙变换设问一、解答力电综合题要留意以下几点:1.审题、画草图.对题目信息进行加工处理,画出示意图(包括受力分析图、运动情景图和轨迹图),借助图示建立起清楚物理情景.2.选对象,建模型.通过对整个题目情景把握,选取探讨对象,通过抽象、概括或类比等效方法建立相应物理模型,并对其进行全面受力分析.3.分析状态和过程.对物体参及全过程层层分析,对每一个中间过程特点规律加以探讨,分析挖掘相邻过程中临界状态和临界条件,找寻各阶段物理量改变及联系.4.找规律、列方程.找寻题设条件及所求未知物理量联系,从力观点或能量观点,依据物理规律(牛顿其次定律、能转化及守恒、动量守恒定律等)列出方程求解,并对结果进行检验.二、热点一：电磁感应中电路问题在电磁感应现象中,切割磁感线导体或磁通量发生改变回路相当于电源.解决电磁感应中电路问题基本思路是:(1)明确哪部分相当于电源,由法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势大小和方向;(2)画出等效电路图;(3)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路性质求解未知物理量.三、热点二：电磁感应中动力学分析导体切割磁感线运动时产生感应电流,使导体受到安培力作用,从而干脆影响到导体进一步运动,这种状况我们可以对导体或线圈受力状况、运动状况进行动态分析.解决这类问题基本思路是:导体受力运动产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力→合力改变→加速度改变→速度改变→感应电动势改变→……周而复始循环,循环结束时,加速度等于零,导体达到稳定运动状态.电磁感应过程中往往伴随着多种形式能量转化,其中克服安培力做功过程就是其他形式能转化为电能过程,从功能观点入手也是解决电磁感应问题有效途径.四、热点三：综合运用力学方法解决带电粒子在复合场中运动对于电荷在复合场(即重力场、电场、磁场并存场)中运动问题,其分析方法和力学问题分析方法基本相同,不同之处就是多了电场力和磁场力,但其思路、方法及解题步骤相同,因此在利用力学两大观点(动力学、能量)分析问题过程中,要特殊留意几点:①弄清物理情境,即在头脑中再现客观事物运动全过程,对问题情境原型进行详细抽象,从而建立起正确、清楚物理情景;②要对物理学问有全面深化理解;③娴熟驾驭相关数学学问.五、例题赏析：1.如图，闭合圆线圈放在匀强磁场中，t=O时磁感线垂直线圈平面对里穿过线圈，磁感应强度随时间改变关系图线如图中所示，则在0～2s内线圈中感应电流大小和方向为（）A．渐渐增大，逆时针B．渐渐减小，顺时针C．大小不变，顺时针D．大小不变，先顺时针后逆时针2.在竖直向上匀强磁场中，水平放置一个不变形单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流正方向如图1所示，当磁场磁感应强度B随时间t如图2改变时，图中正确表示线圈中感应电动势E改变是（）A． B．C． D．3．[多选](2015·全国新课标Ⅰ)【题号：3200000905】1824年，法国科学家阿拉果完成了闻名“圆盘试验”。试验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用松软细线悬挂一枚可以自由旋转磁针，如图所示。试验中发觉，当圆盘在磁针磁场中绕过圆盘中心竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。下列说法正确是()A．圆盘上产生了感应电动势B．圆盘内涡电流产生磁场导致磁针转动C．在圆盘转动过程中，磁针磁场穿过整个圆盘磁通量发生了改变D．圆盘中自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生磁场导致磁针转动【命题立意】学问：本题考查了法拉第电磁感应定律和楞次定律。实力：考查对法拉第电磁感应定律、楞次定律理解实力和推理实力。4．[2016全国III-21]【题号：3200003065】、如图，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面（纸面）内；两圆弧半径相等；过直线OMON水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面。现使线框M、N在t=0时从图示位置起先，分别绕垂直于纸面、且过OM和ON轴，以相同周日T逆时针匀速转动，则A.两导线框中均会产生正弦沟通电B.两导线框中感应电流周期都等于TC.在时，两导线框中产生感应电动势相等D.两导线框电阻相等时，两导线框中感应电流有效值也相等5．[2016江苏13]【题号：3200003102】.（15分）据报道，一法国摄影师拍到“天宫一号”空间站飞过太阳瞬间.照片中，“天宫一号”太阳帆板轮廓清楚可见.如图所示，假设“天宫一号”正以熟读v=7.7km/s绕地球做匀速圆周运动，运动方向及太阳帆板两端M、N连线垂直，M、N间距离L=20m，地磁场磁感应强度垂直于v、MN所在平面重量B=1.0×105T，将太阳帆板视为导体.（1）求M、N间感应电动势大小E；（2）在太阳帆板上将一只“1.5V、0.3W”小灯泡及M、N相连构成闭合电路，不计太阳帆板和导线电阻.试推断小灯泡能否发光，并说明理由；（3）取地球半径R=6.4×103km，地球表面重力加速度g=9.8m/s2，试估算“天宫一号”距离地球表面高度6．【题文】（物理卷·2015届江苏省盐城中学高三上学期开学考试（2014.08））17、（15分）如图所示，在匀强磁场中有一倾斜平行金属导轨，导轨间距为L，长为3d，导轨平面及水平面夹角为θ，在导轨中部刷有一段长为d薄绝缘涂层。匀强磁场磁感应强度大小为B，方向及导轨平面垂直。质量为m导体棒从导轨顶端由静止释放，在滑上涂层之前已经做匀速运动，并始终匀速滑到导轨底端。导体棒始终及导轨垂直，且仅及涂层间有摩擦，接在两导轨间电阻为R，其他部分电阻均不计，重力加速度为g。求：(1)导体棒及涂层间动摩擦因数μ；(2)导体棒匀速运动速度大小v；(3)整个运动过程中，电阻产生焦耳热Q。7．【题文】（物理卷·2015届江苏省盐城中学高三上学期开学考试（2014.08））12、如图所示，导电物质为电子霍尔元件位于两串联线圈之间，线圈中电流为I，线圈间产生匀强磁场，磁感应强度大小B及I成正比，方向垂直于霍尔元件两侧面，此时通过霍尔元件电流为IH，及其前后表面相连电压表测出霍尔电压UH满意：，式中k为霍尔系数，d为霍尔元件两侧面间距离。电阻R远大于RL，霍尔元件电阻可以忽视，则（）A．霍尔元件前表面电势低于后表面B．若电源正负极对调，电压表将反偏C．IH及I成正比D．电压表示数及RL消耗电功率成正比8．【题文】（物理卷·2015届安徽省黄山市屯溪一中高三上学期其次次月考（2014.10））8．如图所示，两根足够长光滑导轨固定竖直放置，间距为L，底端接阻值为R电阻。将质量为m金属棒悬挂在一个固定轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面及磁感应强度为B匀强磁场垂直。除电阻R外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则（）A．释放瞬间金属棒加速度小于重力加速度gB．金属棒速度为v时，所受安培力大小为C．金属棒向下运动时，流过电阻R电流方向为D．电阻R上产生总热量等于金属棒重力势能削减量9．[多选](2015·江西九校联考)如图所示，空间存在一个有边界条形匀强磁场区域，磁场方向及竖直平面(纸面)垂直，磁场宽度为l。一个质量为m、边长也为l正方形导线框沿竖直方向运动，线框所在平面始终及磁场方向垂直，且线框上、下边始终及磁场边界平行。t＝0时刻导线框上边恰好及磁场下边界重合(图中位置Ⅰ)，导线框速度为v0，经验一段时间后，当导线框下边恰好及磁场上边界重合时(图中位置Ⅱ)，导线框速度刚好为零，此后，导线框下落，经过一段时间回到初始位置Ⅰ(不计空气阻力)。则()A．上升过程中，导线框加速度渐渐减小B．上升过程中，导线框克服重力做功平均功率小于下降过程中重力做功平均功率C．上升过程中线框产生热量比下降过程中线框产生热量多D．上升过程中合力做功及下降过程中合力做功相等六、例题赏析答案1．答案见二维码2．答案见二维码3．答案见二维码4．答案见二维码5．答案见二维码6．【学问点】导体切割磁感线时感应电动势；共点力平衡条件及其应用；焦耳定律；安培力．【答案】tanθ；；。【思路点拨】（1）探讨导体棒在绝缘涂层上匀速运动过程，受力平衡，依据平衡条件即可求解动摩擦因数μ．（2）据题导体棒在滑上涂层之前已经做匀速运动，推导出安培力及速度关系，再由平衡条件求解速度v．（3）导体棒在滑上涂层滑动时摩擦生热为QT=μmgdcosθ，再依据能量守恒定律求解电阻产生焦耳热Q．本题实质是力学共点力平衡及电磁感应综合，都要求正确分析受力状况，运用平衡条件列方程，关键要正确推导出安培力及速度关系式，分析出能量是怎样转化．7．【学问点】霍尔效应及其应用；电势差．【答案解析】CD解析：A、依据电流四周存在磁场，结合安培定则可知，磁场方向，而电子移动方向及电流方向相反，再由左手定则可得，电子偏向内侧，导致前表面电势高于后表面，故A错误；B、当电源正负对调后，磁场虽反向，而电子运动方向也反向，由左手定则可知，洛伦兹力方向不变，则电压表将不会反偏，故B错误；C、如图所示，霍尔元件及电阻R串联后及RL并联，依据串并联特点，则有：IHR=（I-IL）RL；因此则有IH及I成线性关系，故C错误；D、依据U=k，且磁感应强度大小B及I成正比，即为B=K′I，又IH及I成正比，结合P=UI，因此：U=，则有U及PRL成正比，故D正确；故选：D．【思路点拨】A、依据通电导线产生磁场，带电粒子在电场力作用下加速，而磁场力作用下偏转，由左手定则可知，偏转方向，得出电势凹凸；B、由电源正负极改变，导致电子运动方向也改变，由左手定则可知，电子偏转方向，从而即可求解；C、依据并联电压相等，可知，电流及电阻成反比，即可求解；D、依据IH及I关系，结合U=k，及P=IU，即可求解．考查电流形成条件，理解左手定则及安培定则应用，留意串并联电路特点，驾驭理论推理方法：紧扣供应信息，结合已有规律．8．导体切割磁感线时感应电动势；电磁感应中能量转化．【答案】B【思路点拨】释放瞬间金属棒速度为零，没有感应电流产生，不受安培力，金属棒加速度为g．通过R感应电流方向由右手定则推断；由于金属棒产生感应电流，受到安培力阻碍，系统机械能不断削减，最终金属棒停止运动．依据法拉第电磁感应定律、欧姆定律求解安培力．依据能量守恒定律分析R上产生总热量及重力势能削减．本题考查电磁感应中电路、受力、功能等问题，对于这类问题肯定做好感应电流、安培力、运动状况、功能转化这四个方面分析．要能娴熟推导出安培力及速度关系式．9．答案：AC解析：选AC上升过程中，导线框加速度a1＝eq\f(mg＋\f(B2l2v,R),m