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

專題四 電磁感應與電路第第1 1講講 電磁感應問題的綜合分析電磁感應問題的綜合分析1(2011 年廣東卷)將閉合多匝線圈置于僅隨時間變化的磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，關于線圈中產(chǎn)生的感應電動勢和感應電流，下列表述正確的是()CA感應電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關B穿過線圈的磁通量越大，感應電動勢越大C穿過線圈的磁通量變化越快，感應電動勢越大D感應電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同2(雙選，2011 年山東卷)如圖 411 所示，兩固定的豎直光滑金屬導軌足夠長且電阻不計兩質(zhì)量、長度均相同的導體棒 c、d，置于邊界水平的勻強磁場上方同一高度 h 處磁場寬為 3h，方向與導軌平面垂直先由靜止釋放 c，c 剛進入磁場即勻速運動，此時再由靜止釋放d，兩導體棒與導軌始終保持良好接觸用ac 表示 c 的加速度，Ekd 表示 d 的動能，xc、xd 分別表示 c、d 相對釋放點的位移則以下四個圖象中正確的是()圖 411答案：BD3(2010 年廣東卷)如圖 412 所示，平行導軌間有一矩形的勻強磁場區(qū)域，細金屬棒 PQ 沿導軌從 MN 處勻速運動到 MN的過程中，棒上感應電動勢 E 隨時間 t 變化的圖示，可能正確的是()圖 412解析：導線做勻速直線運動切割磁感線時，EBLv，是常數(shù)開始沒有切割，就沒有電動勢，最后一段也沒有切割答案：A4(2009 年廣東卷)如圖 413 甲所示，一個電阻值為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磁場，磁感應強度 B 隨時間 t 變化的關系圖線如圖乙所示，圖線與橫、縱軸的截距分別為 t0 和 B0.導線的電阻不計，求 0t1 時間內(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看，電磁感應不是出現(xiàn)在選擇題就是出現(xiàn)在計算題，為高考必考內(nèi)容，而近兩年只在選擇題出現(xiàn)，所以明年在計算題出現(xiàn)可能性更大，我們要做好這方面準備(1)如果在選擇題出現(xiàn)，主要考查楞次定律運用，判斷感應電流的大小和方向變化情況，以圖象題為主(2)如果在計算題出現(xiàn)，主要考查兩種感應電動勢：感生電動勢和動生電動勢涉及內(nèi)容可以包括運動規(guī)律、牛頓三大定律、動量守恒定律、動能定理、機械能、能量守恒定律、圓周運動、閉合電路歐姆定律、安培力、交變電流等等電磁感應的圖象問題【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磁場，它的底邊在 x 軸上且長為 2L、高為 L.紙面內(nèi)一邊長為 L 的正方形導框沿 x軸正方向做勻速直線運動穿過磁場區(qū)域，在 t0 時刻恰好位于圖中所示的位置以順時針方向為導線框中電流的正方向，在下面四幅圖中能夠正確表示電流位移(Ix)關系的是()圖 414答案：A(1)根據(jù)“左力右電”對感應電流方向進行判定，電流周圍磁場分析都用右手；(2)找準題目中規(guī)定的正方向，先判斷方向；(3)再根據(jù)切割長度、速度或磁通量的變化率來分析感應電流大小的變化1(2011 年佛山二模)如圖 415 所示，一邊長為 L的正方形導線框，勻速穿過寬 2L 的勻強磁場區(qū)域取它剛進入磁場的時刻為 t0，則下列四個圖象中，能正確反映線框感應電流 i 隨時間 t 變化規(guī)律的是(規(guī)定線框中電流沿逆時針方向為正)()圖 415解析：進如磁場時由右手定則知電流為逆時針方向，與規(guī)定方向相同；完全進入后，無磁通量的變化，故無感應電流；離開時，左邊為切割邊，由右手定則知電流為順時針方向，故答案為 C.答案：C與感生電動勢相關的電流、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為 L2 m、寬為 d1 m 的金屬“U”型導軌，在“U”型導軌右側(cè) l0.5 m 范圍內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場，且磁感應強度隨時間變化規(guī)律如圖乙所示在 t0 時刻，質(zhì)量為 m0.1 kg 的導體棒以 v01 m/s 的初速度從導軌的左端開始向右運動，導體棒與導軌之間的動摩擦因數(shù)為0.1，導軌與導體棒單位長度的電阻均為0.1 /m，不計導體棒與導軌之間的接觸電阻及地球磁場的影響(取 g10 m/s2)(1)通過計算分析 4 s 內(nèi)導體棒的運動情況；(2)計算 4 s 內(nèi)回路中電流的大小，并判斷電流方向；(3)計算 4 s 內(nèi)回路產(chǎn)生的焦耳熱圖 416答題規(guī)范解：(1)導體棒先在無磁場區(qū)域做勻減速運動，有(1) 產(chǎn)生感應電動勢的導體相當于一個電源，感應電動勢等效于電源電動勢，產(chǎn)生感應電動勢的導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極流向正極，即從低電勢流向高電勢(3)產(chǎn)生感應電動勢的導體跟用電器連接，可以對用電器供電，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用2截面積 S0.2 m2、匝數(shù) n100 匝的線圈 A，處在如圖 417 甲所示的磁場中，磁感應強度 B 隨時間按圖乙所示規(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，線圈電阻不計圖 417(1)閉合 S 穩(wěn)定后，求通過 R2的電流；(2)閉合 S 一段時間后再斷開，則斷開后通過 R2的電荷量是多少？與動生電動勢相關的電流、焦耳熱等問題【例 3】(2011 年廣雅中學模擬)兩根相距為 L 的足夠長的平行金屬直角導軌 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桿 ab、cd 分別與導軌垂直接觸形成閉合回路，cd 桿質(zhì)量為 m、與導軌之間的動摩擦因數(shù)為，導軌電阻不計，回路總電阻為 R.整個裝置處于磁感應強度大小為 B、方向豎直向下的勻強磁場中當 ab 桿在平行于水平導軌的拉力作用下以某一速度沿導軌勻速向左運動時，cd 桿恰好豎直向下勻速運動重力加速度為 g.求：(1)通過 cd 桿的電流大小和方向；(2)ab 桿向左勻速運動的速度 v 多大圖 418解：(1)cd 桿向下勻速運動時，設 cd 與導軌的摩擦力為fcd，安培力為 Fcbmgfcd本類題的最大的特點是電磁學與力學知識相結(jié)合注意：(1)受力分析，如重力、支持力、摩擦力、安培力等；找出關鍵信息，如“靜止”、“勻速”、“勻加速”等，建立方程(2)運動過程分析，找出每個過程的物理關系式(3)功能關系的熟練運用，如重力、安培力、摩擦力等做功情況，以及與之對應的能量變化關系3(2011 年上海卷)電阻可忽略的光滑平行金屬導軌長s1.15 m，兩導軌間距 L0.75 m，導軌傾角為 30，導軌上端 ab 接一阻值 R1.5 的電阻，磁感應強度 B0.8 T 的勻強磁場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 時的加速度 a；圖 419上式表明，加速度隨速度增加而減小，棒做加速度減小的加速運動無論最終是否達到勻速，當棒到達斜面底端時速度一定為最大由動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：一是給出電磁感應過程選出或畫出正確圖象；二是由給定的有關圖象分析電磁感應過程，求解相應的物理量其思路是：利用法拉第電磁感應定律計算感應電動勢、感應電流的大小及利用楞次定律或右手定則判定感應電流的方向，利用圖象法直觀、明確地表示出感應電流的大小和方向2電磁感應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入手，分析清楚能量轉(zhuǎn)化的關系，往往是解決電磁感應問題的重要途徑；在運用功能關系解決問題時，應注意能量轉(zhuǎn)化的來龍去脈，順著受力分析、做功分析、能量分析的思路嚴格進行，并注意功和能的對應關系