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文档简介

重难点12电磁感应这部分知识单独考查一个知识点的试题非常少,大多数情况都是同时涉及到几个知识点,而且都是楞次定律、法拉第电磁感应定律、左手定则、右手定则、安培定则的内容结合起来考查,考查时注重物理思维与物理能力的考核.例题1.(多选)某同学在“探究电磁感应的产生条件”的实验中,设计了如图所示的装置:线圈A通过电流表甲、高阻值的电阻R′、滑动变阻器R和开关S连接到干电池上,线圈B的两端接到另一个电流表乙上,两个电流表相同,零刻度居中.闭合开关后,当滑动变阻器R的滑片P不动时,甲、乙两个电流表指针的不同的位置如图所示,则()A.当滑片P较快地向左滑动时,甲表指针向右偏转B.当滑片P较快地向左滑动时,乙表指针向左偏转C.断开开关,待电路稳定后再迅速闭合开关,甲表指针向左偏转D.断开开关,待电路稳定后再迅速闭合开关,乙表指针向左偏转例题2.(多选)如图甲所示,三角形线圈abc水平放置,在线圈所处区域存在一变化的磁场,其变化规律如图乙所示.线圈在外力作用下处于静止状态,规定垂直于线圈平面向下的磁场方向为正方向,垂直ab边斜向下的受力方向为正方向,线圈中感应电流沿abca方向为正,则线圈内电流及ab边所受安培力随时间变化规律是()一、感应电流方向的判定1.用楞次定律判断(1)楞次定律中“阻碍”的含义:(2)应用楞次定律的思路:2.用右手定则判断该方法只适用于导体切割磁感线产生的感应电流,注意三个要点:(1)掌心——磁感线穿入;(2)拇指——指向导体运动的方向;(3)四指——指向感应电流的方向.二、法拉第电磁感应定律的理解及应用1.若已知Φ-t图像,则图线上某一点的切线斜率为eq\f(ΔΦ,Δt).2.当ΔΦ仅由B的变化引起时,E=neq\f(ΔB·S,Δt),其中S为线圈在磁场中的有效面积.若B=B0+kt,则eq\f(ΔB,Δt)=k.3.当ΔΦ仅由S的变化引起时,E=nBeq\f(ΔS,Δt).4.当B、S同时变化时,则eq\x\to(E)=neq\f(B2S2-B1S1,Δt)≠neq\f(ΔB·ΔS,Δt).求瞬时值是分别求出动生电动势E1和感生电动势E2并进行叠加.三、电磁感应中的电路问题1.电磁感应中的电源(1)做切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的回路相当于电源.电动势:E=Blv或E=neq\f(ΔΦ,Δt),这部分电路的阻值为电源内阻.(2)用右手定则或楞次定律与安培定则结合判断,感应电流流出的一端为电源正极.2.分析电磁感应电路问题的基本思路3.电磁感应中电路知识的关系图四、电磁感应中电荷量的计算计算电荷量的导出公式:q=eq\f(nΔФ,R总)在电磁感应现象中,只要穿过闭合回路的磁通量发生变化,闭合回路中就会产生感应电流,设在时间Δt内通过导体横截面的电荷量为q,则根据电流定义式eq\x\to(I)=eq\f(q,Δt)及法拉第电磁感应定律eq\x\to(E)=eq\f(nΔΦ,Δt),得q=eq\x\to(I)Δt=eq\f(\x\to(E),R总)Δt=eq\f(nΔΦ,R总Δt)Δt=eq\f(nΔΦ,R总).即q=neq\f(ΔΦ,R总)五、电磁感应中的图像问题1.解题关键弄清初始条件、正负方向的对应变化范围、所研究物理量的函数表达式、进出磁场的转折点等是解决此类问题的关键.2.解题步骤(1)明确图像的种类,即是B-t图还是Φ-t图,或者E-t图、I-t图等;对切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况,还常涉及E-x图像和i-x图像;(2)分析电磁感应的具体过程;(3)用右手定则或楞次定律确定方向的对应关系;(4)结合法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、牛顿运动定律等知识写出相应的函数关系式;(5)根据函数关系式,进行数学分析,如分析斜率的变化、截距等;(6)画图像或判断图像.3.常用方法(1)排除法:定性地分析电磁感应过程中物理量的正负,增大还是减小,及变化快慢,来排除错误选项.(2)函数法:写出两个物理量之间的函数关系,然后由函数关系对图像进行分析和判断.六、导体切割磁感线产生的感应电动势1.导体平动切割磁感线(1)有效长度公式E=Blv中的l为导体两端点连线在垂直于速度方向上的投影长度.如图,导体的有效长度分别为:图甲:l=eq\x\to(cd)sinβ.图乙:沿v方向运动时,l=eq\x\to(MN).图丙:沿v1方向运动时,l=eq\r(2)R;沿v2方向运动时,l=R.(2)相对速度E=Blv中的速度v是导体相对磁场的速度,若磁场也在运动,应注意速度间的相对关系.2.导体转动切割磁感线如图,当长为l的导体在垂直于匀强磁场(磁感应强度为B)的平面内,绕一端以角速度ω匀速转动,当导体运动Δt时间后,转过的弧度θ=ωΔt,扫过的面积ΔS=eq\f(1,2)l2ωΔt,则E=eq\f(ΔΦ,Δt)=eq\f(BΔS,Δt)=eq\f(1,2)Bl2ω.(建议用时:30分钟)一、单选题1.如图所示,两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反.金属圆环的直径与两磁场的边界重合.下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是()A.同时增大B1减小B2B.同时减小B1增大B2C.同时以相同的变化率增大B1和B2D.同时以相同的变化率减小B1和B22.如图,在同一水平面内有两根平行长导轨,导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域,区域宽度均为l,磁感应强度大小相等、方向交替向上向下.一边长为eq\f(3,2)l的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动.线框中感应电流i随时间t变化的正确图线可能是()3.图甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图,L1和L2为电感线圈.实验时,断开开关S1瞬间,灯A1突然闪亮,随后逐渐变暗;闭合开关S2,灯A2逐渐变亮,而另一个相同的灯A3立即变亮,最终A2与A3的亮度相同.下列说法正确的是()A.图甲中,A1与L1的电阻值相同B.图甲中,闭合S1,电路稳定后,A1中电流大于L1中电流C.图乙中,变阻器R与L2的电阻值相同D.图乙中,闭合S2瞬间,L2中电流与变阻器R中电流相等4.在水平光滑绝缘桌面上有一边长为L的正方形线框abcd,被限制在沿ab方向的水平直轨道自由滑动.bc边右侧有一正直角三角形匀强磁场区域efg,直角边ge和ef的长也等于L,磁场方向竖直向下,其俯视图如图所示,线框在水平拉力作用下向右以速度v匀速穿过磁场区,若图示位置为t=0时刻,设逆时针方向为电流的正方向.则感应电流i-t图像正确的是(时间单位为eq\f(L,v))()二、多选题5.两条平行虚线间存在一匀强磁场,磁感应强度方向与纸面垂直.边长为0.1m、总电阻为0.005Ω的正方形导线框abcd位于纸面内,cd边与磁场边界平行,如图(a)所示.已知导线框一直向右做匀速直线运动,cd边于t=0时刻进入磁场.线框中感应电动势随时间变化的图线如图(b)所示(感应电流的方向为顺时针时,感应电动势取正).下列说法正确的是()A.磁感应强度的大小为0.5TB.导线框运动的速度的大小为0.5m/sC.磁感应强度的方向垂直于纸面向外D.在t=0.4s至t=0.6s这段时间内,导线框所受的安培力大小为0.1N6.如图甲,在虚线所示的区域有竖直向上的匀强磁场,面积为S的单匝金属线框放在磁场中,线框上开有一小口与磁场外阻值为R的小灯泡相连.若金属框的总电阻也为R,磁场随时间变化关系如图乙,则下列说法正确的是()A.b端电势较高B.线框cd边受到的安培力方向向左C.ab间电压大小为eq\f(B0S,2t0)D.0~t0时间内小灯泡的电功率为eq\f(B02S2,4Rt02)三、解答题7.在如图甲所示的电路中,电阻R1=R2=2R,圆形金属线圈的半径为r1,电阻为R,半径为r2(r2<r1)的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示,图线与横、纵轴的交点坐标分别为t0和B0,其余导线的电阻不计.闭合S,至t1时刻,电路中的电流已稳定.(1)判断通过电阻R2的电流方向、电容器上极板所带电荷的电性;(2)求线圈中产生的感应电动势的大小E;(3)求稳定后电阻R2两端的电压U2.8.如图所示,光滑的足够长的平行水平金属导轨MN、PQ相距l,在M、P和N、Q间各连接一个额定电压为U、阻值恒为R的灯泡L1、L2,在两导轨间cdfe矩形区域内有垂直导轨平面竖直向上、宽为d的有界匀强磁场,磁感应强度为B0,且磁场区域可以移动,一电阻也为R、长度大小也刚好为l的导体棒ab垂直固定在磁场左

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