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1、最新三年高考物理高频考点精选分类解析高频考点 39 电磁感应与电路【考点知识方法解读】在电磁感应中，切割磁感线的那部分导体或磁通量发生变化的回路产生感应电动势，该部分导体或回路就是电源，其中的电流方向是由电源负极指向正极（电源内部） 。解决电磁感应与电路综合问题的基本方法是：首先明确其等效电路，然后根据电磁感应定律和楞次定律或右手定则确定感应电动势的大小和方向，再根据电路的有关规律进行综合分析计算。【最新三年高考物理精选解析】1.（18 分）（2012广东理综物理）如图 17 所示，质量为 M 的导体棒 ab，垂直放在相距为 l 的平行光滑金属轨道上。导轨平面与水平面的夹角为 ，并处于磁感应强
2、度大小为 B、方向垂直与导轨平面向上的匀强磁场中，左侧是水平放置、间距为 d 的平行金属板 R 和 Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻。（1）调节 Rx=R，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流 I 及棒的速率 v。（2）改变 Rx，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为 m、带电量为+q 的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的 Rx。.(18 分) 解：（1）当 Rx=R 棒沿导轨匀速下滑时，由平衡条件 sinMgF安培力 BIl解得 sinMgIBl感应电动势 Ev电流 2IR解得 2singvBl（2）微粒水平射入 金属板间，能匀速通过，由平衡条件 U
3、mgqd棒沿导轨匀速，由平衡条件 1sinMgBIl金属板间电压 xUR解得 sinxmldq【考点定位】此题考 查电磁感应及其相关知识。2.（22 分） （2012浙江理综）为了提高自行车夜间行驶的安全性，小明同学设计了一种“闪烁”装置。如图所示，自行车后轮由半径 r1=5.010-2m 的金属内圈、半径 r2=0.40m 的金属外圈和绝缘幅条构成。后轮的内、外圈之间等间隔地接有 4 根金属条，每根金属条的中间均串联有一电阻值为 R 的小灯泡。在支架上装有磁铁，形成了磁感应强度B=0.10T、方向垂直纸面向外的“扇形”匀强磁场，其内半径为r1、外半径为 r2、张角 =/6 。后轮以角速度 =
4、2rad/s 相对于转轴转动。若不计其它电阻，忽略磁场的边缘效应。（1）当金属条 ab 进入“扇形”磁场时，求感应电动势 E，并指出 ab 上的电流方向；（2）当金属条 ab 进入“扇形”磁场时，画出“闪烁”装置的电路图；（3）从金属条 ab 进入“扇形”磁场时开始，经计算画出轮子一圈过程中，内圈与外圈之间电势差 Uab随时间 t 变化的 Uab-t 图象； zxxk（4）若选择的是“1.5V、0.3A”的小灯泡，该“闪烁”装置能否正常工作？有同学提出，通过改变磁感应强度 B、后轮外圈半径 r2、角速度 和张角 等物理量的大小，优化前同学的设计方案，请给出你的评价。.【解析】 （1）当金属条
5、ab 在磁场中切割磁感线时所构成的回路的磁通量变化。设经过时间t，磁通量变化量为，由法拉第电磁感应定律，E=/ t。 =BS=B( r22 - r12 )，1 / t = ，联立解得：E=4.910 -2V。根据右手定则可判断出感应电流方向为 ba。（2）当金属条 ab 进入“扇形”磁场时， “闪烁”装置的电路图如图。（3）设电路中的总电阻为 R 总 ，根据电路图可知，R 总 =4R/3。ab 两 端电势差：U ab=E-IR=E/4=1.210-2V。设 ab 离开磁场区域的时刻为 t1，下一根金属条进入磁场区域的时刻为 t2，t1= = s，t 2= = s，4设轮子转一圈的时间为 T，T
6、= =1s。2在 T=1s 内，金属条有四次进出磁场区域，后三次与第一次相同。由此可画出如下的 Uab-t图象。（4） “闪烁”装置不能正常工作。 （金属条的感应电动势只有 4.910-2V，远小于小灯泡的额定电压，由此无法工作。 ）磁感应强度 B 增大，感应电动势 E 增大，但是有限度；后轮外圈半径 r2增大，感应电动势 E 增大，但是有限度；角速度 增大，感应电动势 E 增大，但是有限度；张角 增大，感应电动势 E 不变。3（2011 全国理综）如图，两根足够长的金属导轨 ab、cd 竖直放置，导轨间距离为 L1，电阻不计。在导轨上端并接两个额定功率均为 P、电阻均为 R 的小灯泡。整个系
7、统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直。现将一质量为 m、电阻可以忽略的金属棒MN 从图示位置由静止开始释放。金属棒下落过程中保持水平， 且与导轨接触良好。已知某时刻后两灯泡保持正常发光。重力加速度为g。求：(1)磁感应强度的大小：(2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率。【解析 】 （1）设小灯泡额定电流为 I0，则有 P=I02R由题意， 在金属棒沿导轨竖直下落的某时刻后，小灯泡保持正常发光，流经 MN 的电流为I=2 I0，此时金属棒 MN 所受的重力和安培力相等，下落的速度达到最大值，有 mg=BIL联立解得 B= 2mgRLP(2)设灯泡正常发 光时，导体棒的速率为 v，由电
8、磁感应定律与欧姆定律得E=BLv，E= I0R，联立解得 v= 2mg【点评】此题以电磁感应和电路切入，考查电功率、电路、电磁感应、闭合电路欧姆定律、物体平衡 等知识点、综合性强，但难度不大。4 （2011 重庆理综卷）有人设计了 一种可测速的跑步机，测速原理如题 23 图所示，该机底面固定有间距为 、长度为 的平行金属电极。电极间充满磁感应强度为 、方向垂直Ld B纸面向里的匀强磁场，且接有电压表和电阻 ,绝缘橡胶带上镀有间距为 的平行细金属Rd条，磁场中始终仅有一根金属条，且与电极接触良好，不计金属电阻，若橡胶带匀速运动时，电压表读数为 ,求：U（1）橡胶带匀速运动的速率；（2）电阻 R
9、消耗的电功率；（3）一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功。【解析】(1)设电动势为 E，橡胶带运动速率为 v，由 E=BLv， E=U得 v=U/BL。（2）设电功率为 P，则有 P=U2/R。（3）设电流强度为 I，安培力为 F，克服安培力做功为 W。由 I=U/R,F=BIL,W=Fd，解得 W=BLUd/R。【点评】此题以可测速的跑步机测速原理切入，考查法拉第电磁感应定律、电功率、安培力做功、欧姆定律等相关知识点。5（2010 重庆理综）法拉第曾提出一种利用河流发电的设想，并进行了实验研究，实验装置的示意图可用题图表示，两块面积均为 S 的举行 金属板，平行、正对、竖直地全部浸在河
10、水中，间距为 d。水流速度处处相同，大小为 v，方向水平，金属板与水流方向平行。地磁场磁感应强度的竖直分量为 B，河水的电阻率为 ，水面上方有一阻值为 R 的电阻通过绝缘导线和电 键 K 连接到两个金属板上，忽略边缘效应，求： （1） 该发电装置的电动势；（2） 通过电阻 R 的电流强度。（3） 电阻 R 消耗的电功率。【解析】 （1）由法拉第电磁感应定律，该发电装置的电动势E Bdv。(2)两板间河水的电阻 r= dS由闭合电路欧姆定律，有 I= 。EBvR(3)由电功率公式 ，电阻 R 消耗的电 功率 P=I2R得 P=2BdvS【点评】此题考查法拉第电磁感应定律、电阻定律、闭合电路欧姆定律、电功率等。
