《2020届高三物理一轮复习 电磁感应的综合应用问题导学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020届高三物理一轮复习 电磁感应的综合应用问题导学案（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2020届高三物理一轮复习导学案 十、电磁感应（6）电磁感应的综合应用问题【目标】1、进一步加深对法拉第电磁感应定律理解；2、学会用力学规律和能量的观点分析电磁感应问题。【导入】电磁感应现象中的综合问题因可以覆盖高中力学、电学的所有考点而成为高考物理中的制高点和决定物理成绩的瓶颈。题型全，从选择到解答题及作图题，无所不有；设问方式灵活，有定性的判断，更有定量的计算。试题难度偏高，尤其是解答题，综合性强，知识涉及面广；方法技巧性强；再现率高，达100%，成为必考。从近几年高考来看，利用法拉第电磁感应定律及相关公式来计算电动势仍是热点；而电磁感应定律中的力学、电学和能量问题仍是长期考向，理论联系实
2、际类考题会成为主流。【导研】例1 在开展研究性学习的过程中，某同学设计了一个利用线圈测量转轮转速的装置, 如图所示，在轮子的边缘贴上小磁体，将小线圈靠近轮边放置，接上数据采集器和电脑(即DIS实验器材)如果小线圈的面积为S，圈数为N匝，小磁体附近的磁感应强度最大值为B，回路的总电阻为R，实验发现，轮子转过角，小线圈的磁感应强度由最大值变为零因此，他说“只要测得此时感应电流的平均值I，就可以测出转轮转速的大小”请你运用所学的知识，通过计算对该同学的结论作出评价例2 如图甲所示，x轴沿水平方向，有一用钕铁硼材料制成的圆柱形强磁体M，其圆形端面分别为N极和S极，磁体的对称中心置于x轴的原点O。现有一
3、圆柱形线圈C从x轴负方向较远处开始沿x轴正方向做匀速直线运动，圆形线圈的中心轴始终与x轴重合，且其圆面始终与x轴垂直，在线圈两端接一阻值R1000的定值电阻。现用两个传感器，一个测得通过圆环的磁通量随圆环位置的变化图像，如图8乙所示；另一个测得R两端的电压随时间变化的图像，如图8丙。已知在乙图像的图线上，x=6mm的点的切线斜率最大；图丙中时刻6s到10s之间的图线可近似的看成直线。则圆形线圈做匀速直线运动的速度大小是_m/s，6s至8s期间流过电阻R的电量是_C。例3 如图（A）所示，固定于水平桌面上的金属架cdef，处在一竖直向下的匀强磁场中，磁感强度的大小为B0，金属棒ab搁在框架上，可
4、无摩擦地滑动，此时adeb构成一个边长为l的正方形，金属棒的电阻为r，其余部分的电阻不计。从t = 0的时刻起，磁场开始均匀增加，磁感强度变化率的大小为k（k = B/t）。求：（1）用垂直于金属棒的水平拉力F使金属棒保持静止，写出F随t变化的关系式。（2）如果竖直向下的磁场是非均匀增大的（即k不是常数），金属棒以速度v0向什么方向匀速运动时，可使金属棒中始终不产生感应电流，写出该磁感强度Bt随时间t变化的关系式。（3）如果非均匀变化磁场在0t1时间内的方向竖直向下，在t1t2时间内的方向竖直向上，若t = 0时刻和t1时刻磁感强度的大小均为B0，且adeb的面积均为l2。当金属棒按图（B）中
5、的规律运动时，为使金属棒中始终不产生感应电流，请在图（C）中示意地画出变化的磁场的磁感强度Bt随时间变化的图像（t1-t0 = t2-t1 l/v）。例4用密度为d、电阻率为、横截面积为A的薄金属条制成边长为L的闭合正方形框。如图所示，金属方框水平放在磁极的狭缝间，方框平面与磁场方向平行。设匀强磁场仅存在于相对磁极之间，其他地方的磁场忽略不计。可认为方框的边和边都处在磁极之间，极间磁感应强度大小为B。方框从静止开始释放，其平面在下落过程中保持水平（不计空气阻力）。（1）求方框下落的最大速度vm；（2）当方框下落的加速度为g/2时，求方框的发热功率P；（3）已知方框下落时间为t时，下落高度为h，
6、其速度为vt（vtvm）。若在同一时间t内，方框内产生的热与一恒定电流I0在该框内产生的热相同，求电流I0的表达式。例5 (南通、扬州、泰州三市2020届高三第二次调研测试)如图甲所示，光滑绝缘 水平面上一矩形金属线圈 abcd的质量为m、电阻为R、ad边长度为L，其右侧是有左右边界的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B，ab边长度与有界磁场区域宽度相等，在t=0时刻线圈以初速度v0进入磁场，在t=T时刻线圈刚好全部进入磁场且速度为vl，此时对线圈施加一沿运动方向的变力F，使线圈在t=2T时刻线圈全部离开该磁场区，若上述过程中线圈的vt图象如图乙所示，整个图象关于t=T轴对称（1
7、）求t=0时刻线圈的电功率；（2）线圈进入磁场的过程中产生的焦耳热和穿过磁场过程中F做的功分别为多少?（3）若线圈的面积为S，请运用牛顿第二运动定律和电磁学规律证明：在线圈进入磁场过程中v0-v1=B2LS/mR【导练】1、（2020届上海七校高三联考）如图所示，两根不计电阻的金属导线MN与PQ放在水平面内，MN是直导线，PQ的PQ1段是直导线，Q1Q2段是弧形导线，Q2Q段是直导线，MN、PQ1、Q2Q相互平行，M、P间接入一个阻值R0.25W的电阻，一根质量为1.0 kg且不计电阻的金属棒AB能在MN、PQ上无摩擦地滑动，金属棒始终垂直于MN，整个装置处于磁感应强度B0.5T的匀强磁场中，
8、磁场方向竖直向下，金属棒处于位置（I）时，给金属棒一个向右的速度v14 m/s，同时方向水平向右的外力F13 N作用在金属棒上使金属棒向右做匀减速直线运动，当金属棒运动到位置（II）时，外力方向不变，大小变为F2，金属棒向右做匀速直线运动，再经过时间t2 s到达位置（III）。金属棒在位置（I）时，与MN、Q1Q2接触于a、b两点，a、b的间距L11 m，金属棒在位置（II）时，棒与MN、Q1Q2接触于c、d两点，已知位置（I）、（II）间距为s17.5 m，求：（1）金属棒从位置（I）运动到位置（II）的过程中，加速度的大小；（2）c、d两点间的距离L2；（3）外力F2的大小；（4）金属棒从
9、位置（I）运动到位置（II）的过程中，电阻R上放出的热量Q。2、高频焊接是一种常用的焊接方法，图1是焊接的原理示意图。将半径为r=10cm的待焊接的环形金属工件放在线圈中，然后在线圈中通以高频变化电流，线圈产生垂直于工件所在平面的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化规律如图2所示，t=0时刻磁场方向垂直线圈所在平面向外。工件非焊接部分单位长度上的电阻R0=1.010-3 Wm-1，焊缝处的接触电阻为工件非焊接部分电阻的9倍，焊接的缝宽非常小，不计温度变化对电阻的影响。（1）求环形金属工件中感应电流的大小，在图3中画出感应电流随时间变化的i-t图象（以逆时针方向电流为正）；（2）求环形金属工件中感应电流的有效值；（3）求t=0.30s内电流通过焊接处所产生的焦耳热rO待焊接工件焊缝线圈接高频电源图1图20i/At/10-2s123456789图32.00B/Tt/10-2s123456789-2.0
