備考高考物理一輪金牌訓(xùn)練 第一部分 專題四 第1講 電磁感應(yīng)問題的綜合分析課件

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1、專題四 電磁感應(yīng)與電路第第1 1講講 電磁感應(yīng)問題的綜合分析電磁感應(yīng)問題的綜合分析1(2011 年廣東卷)將閉合多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中，線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，下列表述正確的是()CA感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān)B穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大C穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大D感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向始終相同2(雙選，2011 年山東卷)如圖 411 所示，兩固定的豎直光滑金屬導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)兩質(zhì)量、長(zhǎng)度均相同的導(dǎo)體棒 c、d，置于邊界水平的勻強(qiáng)磁場(chǎng)上方同一高度 h 處磁場(chǎng)寬為 3h，方向與導(dǎo)軌平面垂直先由靜止釋

2、放 c，c 剛進(jìn)入磁場(chǎng)即勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)再由靜止釋放d，兩導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終保持良好接觸用ac 表示 c 的加速度，Ekd 表示 d 的動(dòng)能，xc、xd 分別表示 c、d 相對(duì)釋放點(diǎn)的位移則以下四個(gè)圖象中正確的是()圖 411答案：BD3(2010 年廣東卷)如圖 412 所示，平行導(dǎo)軌間有一矩形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，細(xì)金屬棒 PQ 沿導(dǎo)軌從 MN 處勻速運(yùn)動(dòng)到 MN的過程中，棒上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E 隨時(shí)間 t 變化的圖示，可能正確的是()圖 412解析：導(dǎo)線做勻速直線運(yùn)動(dòng)切割磁感線時(shí)，EBLv，是常數(shù)開始沒有切割，就沒有電動(dòng)勢(shì)，最后一段也沒有切割答案：A4(2009 年廣東卷)如圖 413 甲所示，一個(gè)電

3、阻值為R，匝數(shù)為 n 的圓形金屬線圈與阻值為 2R 的電阻 R1 連接成閉合回路，線圈的半徑為 r1，在線圈中半徑為 r2 的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 隨時(shí)間 t 變化的關(guān)系圖線如圖乙所示，圖線與橫、縱軸的截距分別為 t0 和 B0.導(dǎo)線的電阻不計(jì)，求 0t1 時(shí)間內(nèi)圖 413(1)通過電阻 R1 上的電流大小和方向；(2)通過電阻 R1 上的電量 q 及電阻 R1 上產(chǎn)生的熱量從近三年廣東高考來(lái)看，電磁感應(yīng)不是出現(xiàn)在選擇題就是出現(xiàn)在計(jì)算題，為高考必考內(nèi)容，而近兩年只在選擇題出現(xiàn)，所以明年在計(jì)算題出現(xiàn)可能性更大，我們要做好這方面準(zhǔn)備(1)如果在選擇題出現(xiàn)，主要

4、考查楞次定律運(yùn)用，判斷感應(yīng)電流的大小和方向變化情況，以圖象題為主(2)如果在計(jì)算題出現(xiàn)，主要考查兩種感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)涉及內(nèi)容可以包括運(yùn)動(dòng)規(guī)律、牛頓三大定律、動(dòng)量守恒定律、動(dòng)能定理、機(jī)械能、能量守恒定律、圓周運(yùn)動(dòng)、閉合電路歐姆定律、安培力、交變電流等等電磁感應(yīng)的圖象問題【例 1】(2011 年武漢調(diào)研)如圖 414 所示，等腰三角形內(nèi)分布有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，它的底邊在 x 軸上且長(zhǎng)為 2L、高為 L.紙面內(nèi)一邊長(zhǎng)為 L 的正方形導(dǎo)框沿 x軸正方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)穿過磁場(chǎng)區(qū)域，在 t0 時(shí)刻恰好位于圖中所示的位置以順時(shí)針方向?yàn)閷?dǎo)線框中電流的正方向，在下面四幅圖中能夠正確表示

5、電流位移(Ix)關(guān)系的是()圖 414答案：A(1)根據(jù)“左力右電”對(duì)感應(yīng)電流方向進(jìn)行判定，電流周圍磁場(chǎng)分析都用右手；(2)找準(zhǔn)題目中規(guī)定的正方向，先判斷方向；(3)再根據(jù)切割長(zhǎng)度、速度或磁通量的變化率來(lái)分析感應(yīng)電流大小的變化1(2011 年佛山二模)如圖 415 所示，一邊長(zhǎng)為 L的正方形導(dǎo)線框，勻速穿過寬 2L 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域取它剛進(jìn)入磁場(chǎng)的時(shí)刻為 t0，則下列四個(gè)圖象中，能正確反映線框感應(yīng)電流 i 隨時(shí)間 t 變化規(guī)律的是(規(guī)定線框中電流沿逆時(shí)針方向?yàn)檎?()圖 415解析：進(jìn)如磁場(chǎng)時(shí)由右手定則知電流為逆時(shí)針方向，與規(guī)定方向相同；完全進(jìn)入后，無(wú)磁通量的變化，故無(wú)感應(yīng)電流；離開時(shí)，左邊為切

6、割邊，由右手定則知電流為順時(shí)針方向，故答案為 C.答案：C與感生電動(dòng)勢(shì)相關(guān)的電流、焦耳熱等問題【例 2】(2011 年浙江卷)如圖 416 甲所示，在水平面上固定有長(zhǎng)為 L2 m、寬為 d1 m 的金屬“U”型導(dǎo)軌，在“U”型導(dǎo)軌右側(cè) l0.5 m 范圍內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示在 t0 時(shí)刻，質(zhì)量為 m0.1 kg 的導(dǎo)體棒以 v01 m/s 的初速度從導(dǎo)軌的左端開始向右運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長(zhǎng)度的電阻均為0.1 /m，不計(jì)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的接觸電阻及地球磁場(chǎng)的影響(取 g10 m/s2)(1)通過計(jì)算分析 4 s

7、 內(nèi)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況；(2)計(jì)算 4 s 內(nèi)回路中電流的大小，并判斷電流方向；(3)計(jì)算 4 s 內(nèi)回路產(chǎn)生的焦耳熱圖 416答題規(guī)范解：(1)導(dǎo)體棒先在無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域做勻減速運(yùn)動(dòng)，有(1) 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體相當(dāng)于一個(gè)電源，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等效于電源電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體的電阻等效于電源的內(nèi)阻(2)電源內(nèi)部電流的方向是從負(fù)極流向正極，即從低電勢(shì)流向高電勢(shì)(3)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體跟用電器連接，可以對(duì)用電器供電，由閉合電路歐姆定律求解各種問題(4)解決電磁感應(yīng)中的電路問題，必須按題意畫出等效電路，其余問題為電路分析和閉合電路歐姆定律的應(yīng)用2截面積 S0.2 m2、匝數(shù) n100 匝的線圈 A，處

8、在如圖 417 甲所示的磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 隨時(shí)間按圖乙所示規(guī)律變化，方向垂直線圈平面，規(guī)定向外為正方向電路中 R14 ，R26 ，C30 F，線圈電阻不計(jì)圖 417(1)閉合 S 穩(wěn)定后，求通過 R2的電流；(2)閉合 S 一段時(shí)間后再斷開，則斷開后通過 R2的電荷量是多少？與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)相關(guān)的電流、焦耳熱等問題【例 3】(2011 年廣雅中學(xué)模擬)兩根相距為 L 的足夠長(zhǎng)的平行金屬直角導(dǎo)軌 MNP 與 MNP 如圖 418 所示那樣放置，MN 與 MN在同一水平面內(nèi)，NP 與 NP沿豎直方向水平金屬細(xì)桿 ab、cd 分別與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路，cd 桿質(zhì)量為 m、與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因

9、數(shù)為，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，回路總電阻為 R.整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中當(dāng) ab 桿在平行于水平導(dǎo)軌的拉力作用下以某一速度沿導(dǎo)軌勻速向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，cd 桿恰好豎直向下勻速運(yùn)動(dòng)重力加速度為 g.求：(1)通過 cd 桿的電流大小和方向；(2)ab 桿向左勻速運(yùn)動(dòng)的速度 v 多大圖 418解：(1)cd 桿向下勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，設(shè) cd 與導(dǎo)軌的摩擦力為fcd，安培力為 Fcbmgfcd本類題的最大的特點(diǎn)是電磁學(xué)與力學(xué)知識(shí)相結(jié)合注意：(1)受力分析，如重力、支持力、摩擦力、安培力等；找出關(guān)鍵信息，如“靜止”、“勻速”、“勻加速”等，建立方程(2)運(yùn)動(dòng)過程分析，找出每個(gè)過程的物理關(guān)系

10、式(3)功能關(guān)系的熟練運(yùn)用，如重力、安培力、摩擦力等做功情況，以及與之對(duì)應(yīng)的能量變化關(guān)系3(2011 年上海卷)電阻可忽略的光滑平行金屬導(dǎo)軌長(zhǎng)s1.15 m，兩導(dǎo)軌間距 L0.75 m，導(dǎo)軌傾角為 30，導(dǎo)軌上端 ab 接一阻值 R1.5 的電阻，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B0.8 T 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直軌道平面向上阻值 r0.5 ，質(zhì)量 m0.2 kg的金屬棒與軌道垂直且接觸良好，從軌道上端 ab 處由靜止開始下滑至底端，在此過程中金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱 Qr0.1 J(取g10 m/s2)求：(1)金屬棒在此過程中克服安培力做的功 W安；(2)金屬棒下滑速度 v2 m/s 時(shí)的加速度 a；圖 419上式表明，加

11、速度隨速度增加而減小，棒做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)無(wú)論最終是否達(dá)到勻速，當(dāng)棒到達(dá)斜面底端時(shí)速度一定為最大由動(dòng)能定理可以得到棒的末速度，因此上述解法正確1圖象問題有兩種：一是給出電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確圖象；二是由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量其思路是：利用法拉第電磁感應(yīng)定律計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流的大小及利用楞次定律或右手定則判定感應(yīng)電流的方向，利用圖象法直觀、明確地表示出感應(yīng)電流的大小和方向2電磁感應(yīng)過程往往涉及多種能量形式的轉(zhuǎn)化，因此從功和能的觀點(diǎn)入手，分析清楚能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系，往往是解決電磁感應(yīng)問題的重要途徑；在運(yùn)用功能關(guān)系解決問題時(shí)，應(yīng)注意能量轉(zhuǎn)化的來(lái)龍去脈，順著受力分析、做功分析、能量分析的思路嚴(yán)格進(jìn)行，并注意功和能的對(duì)應(yīng)關(guān)系