《（导与练）2013年高考物理专题提升二轮复习 第1部分 专题4 第1讲 电磁感应问题的综合分析课件 新人教版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（导与练）2013年高考物理专题提升二轮复习 第1部分 专题4 第1讲 电磁感应问题的综合分析课件 新人教版（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题四 电磁感应与电路 第 1讲 电磁感应问题的综合分析 1 (2012 年广东卷 )如图 4 1 1所示，质量为 M 的导体 棒 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 ，并处于磁感应强度大小为 B、方向与导轨平 面垂直向上的匀强磁场中，左侧是水平放置、间距为 d 的平行 金属板， R 和 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 R，释放导体棒，当导 体棒沿导轨匀速下滑时， 求通过导体棒的电流 I 及其速率 v. (2)改变 导体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 图 4
2、1 1 解： ( 1 ) 当 R 棒沿导轨匀速下滑时，由平衡条件 Mg s i n F 安培力 F BI l 解得 I Mg s i n Bl v 电流 I 解得 v 2 M g R s i n ( 2 ) 微粒水平射入金属板间，能匀速通过，由平衡条件 平衡条件 Mg si n 金属板间电压 U xm l d s i n . 2 ( 2 0 1 2 年新课标卷 ) 如图 4 1 2 所示，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合，磁场方向垂直于半圆面 ( 纸面 ) 向里，磁感应强度大小为 且垂直于半圆面的轴以角速度 匀速转动半周，在线框中产生感应电流现使线框保 持图中
3、所示的位置，磁感应强度大小随时间线性变化为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率 B ) 图 4 1 2 4 答案： C 解析： 线圈匀速转动过程中， I 2B 0 0 r. 要使线圈产生相同电流，则 I t112 t121t，所以 B tB 0， C 正确 3 (2011 年广东卷 )将闭合多匝线圈置于仅随时 间变化的磁 场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动 势和感应电流，下列表述正确的是 ( ) A感应电动势的大小与线圈的匝数无关 B穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大 C穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大 D感应电流产生的磁场方向与原磁
4、场方向始终相同 答案： C 解析： 由法拉第电磁感应定律 E n t 可知， C 正确 4 (2010 年广东卷 )如图 4 1 3所示，平行导轨间有一矩 形的匀强磁场区域，细金属棒 导轨从 匀速运动到 MN的过程中，棒上的感应电动势 E 随时间 t 变化的图示， 可能正确的是 ( ) 图 4 1 3 解析： 导线做匀速直线运动切割磁感线时， E 常 数开始时没有切割磁感线，没有感应电动势，最后一段也没 有切割磁感线 答案： A 从近三年广东省高考来看，电磁感应不是出现在选择题中 就是出现在计算题中，为高考必考内容 电磁感应内容出 现在计算题中，我们要做好这方面准备 (1)如果在选择题出现，主
5、要考查楞次定律运用，判断感应 电流的大小和方向变化情况，以图象题为主 (2)如果在计算题出现，主要考查两种感应电动势：感生电 动势和动生电动势涉及内容可以包括运动规律、牛顿三大定 律、动量守恒定律、动能定理、机械能、能量守恒定律、圆周 运动、闭合电路欧姆定律、安培力、交变电流等 电磁感应的图象问题 【 例 1】 (2011年武汉调研 )如图 4 1 4 所示，等腰三角形 内分布有垂直于纸面向外的匀强磁 场，它的底边在 x 轴上且长 为 2L、高为 L 的正方形导框沿 x 轴正方向做 匀速直线运动穿过磁场区域，在 t 0 时刻恰好位于图中所示的 位置以顺时针方向为导 线框中电流的正方向，在下面四
6、幅图 中能够正确表示电流 位移 (I x)关系的是 ( ) 图 4 1 4 A B C D 答案： A 解析： 线框进入磁场的过程中，线框的右边做切割磁感线运动，产生感应电 动势，从而在整个回路中产生感应电流，由于线框做匀速直线运动，且切割磁感线的有效长度不断增加，其感应电流的大小不断增加，由右手定则，可判定感应电流的方向是顺时针的；线框全部进入磁场后，线框的左边和右边同时切割磁感线，当 x 32L 时，回路中的感应电流不断减小，由右手定则可判定感应电流的方向是顺时针的；当32L x 2 L 时，回路中的感应电流不断增加，但感应电流的方向是逆时针的；线框出磁场的过程，可依照同样的方法分析 (1
7、)根据 “左力右电” 对感应电流的方向进行 判定，电流周围的磁场分析都用右手； (2)找准题目中规定的正方向，先判断方向； (3)再根据切割长度、速度或磁通量的变化率来分析感应电 流大小的变化 1 (2011 年佛山二模 )如图 4 1 5 所示，一边长为 L 的正 方形导线框，匀速穿过宽 2L 的匀强磁场区域取它刚进入磁场 的时刻为 t 0，则下列四个图象中，能正确反映线框感应电流 i 随时间 t 变化规律的是 ( 规定线框中电流沿逆时针方向为 正 )( ) 图 4 1 5 解析： 进入磁场区域时由右手定则可知，感应电流为逆时 针方向，与规定方向相同；完全进入后，无磁通量的变化，故 无感应电
8、流；离开磁场区域时，左边为切割边，由右手定则知 感应电流为顺时针方向，故 C 正确 答案： C 与感生电动势相关的电流、焦耳热等问题 【 例 2】 (2011年浙江卷 )如图 4 1 6 甲所示，在水平面上 固定有长为 L 2 m、宽为 d 1 m 的金属“ U”型导轨，在“ U”型 导轨右侧 l 0.5 m 的范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且 磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示在 t 0 时刻，质量 为 m 0.1 导体棒以 1 m/s 的初速度从导轨的左端开始 向右运动，导体棒与导轨之间的 动摩擦因数为 轨与 导体棒单位长度的电阻均为 ，不计导体棒与导轨之 间的接触电阻及地球磁场的影
9、响，取 g 10 m/(1)通过计算分析 4 s 内导体棒的运动情况； (2)计算 4 s 内回路中电流 的大小，并判断电流方向； (3)计算 4 s 内回路产生的焦耳热 图 4 1 6 答题规范 ( 1 ) 在 t 0 时刻，导体棒在无磁场区域开始向右做匀减速运动，有 m g x 12t 1 s ， x 0 . 5 m ，导体棒没有进入磁场区域 导体棒在 1 s 末已经停止运动，以后一直保持静止，离左端位置仍为 x 0 . 5 m . (2)前 2 s 磁通量不变 ，回路电动势和电流分别为 E 0， I 0 后 2 s 回路产生的 电动势为 E t t 0 . 1 V 回路的总长度为 5 m
10、 ，因此回路的总电阻为 R 5 0 . 5 电流为 I 0 . 2 A 根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向 ( 3 ) 前 2 s 电流为零，后 2 s 有恒定电流，焦耳热为 Q 0 . 0 4 J . (1)产生感应电动势的导体相当于一个电源， 感应电动势等效于电源电动势，产生感应电动势的导体的电阻 等效于电源的内阻 (2)电源内部的电流方向从负极流向正极，即从低电势流向 高电势 (3)产生感应电动势的导体跟用电器连接，可以对用电器供 电，由闭合电路的欧姆定律求解各种问题 (4)解决电磁感应中的电路问题，必须按题意画出等效电 路，其余问题为电路分析和闭合电路欧姆定律的应用 2截面积
11、为 S 0.2 数为 n 100 匝的线圈 A，处在 如图 4 1 7 甲所示的磁场中，磁感应强度 B 随时间按图乙所 示的规律变化，方向垂直线圈平面，规定向外为正方向电路 中 4 ， 6 ， C 30 F，线圈电阻不计 (1)闭合开关 S 稳定后，求通过 电流； (2)闭合开关 S 一段时间后再断开，则断开后通过 电荷 量是多少？ 图 4 1 7 解： 由于线圈 A 所在的磁场变化引起穿过线圈的磁通量发 生变化，产生感应电动势当 有电流通过 ( 1 ) 由图乙知 B 随时间按线性变化，变化率为 B t 0 . 2 T / s 4 V 由楞次定律确定 电流方向，在 0 1 s 内，原磁场方向垂
12、直于线圈平面向里，大小在减小，故感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，因此线圈中的感应电流方向为顺时针方向从电路角度来看，线圈就是电源， 2串联后构成外电路，电容器支路中无电流由闭合电路欧姆定律得流过 0 . 4 A ，方向向下 ( 2 ) S 闭合后，将对 C 充电，电容器两端的电势差等于 充电量 Q 7 . 2 10 5C S 断开后，电容器通过 以通过 . 2 10 5C . 与动生电动势相关的电流、焦耳热等问题 【 例 3】 (2011年广雅中学模拟 )两根相距为 L 的足够长的 平行金属直角导轨 MNP 如图 4 1 8 所示那样 放置， MN在同一水平面内， NP沿竖直方 向水平金属细杆 别与导轨垂直接触形成闭合回路， 的质量为 m、与导轨之间的动摩擦因数为 ，导轨电阻不 计，回路总电阻为 B、方向 竖直向下的匀强磁场中当 在平行于水平导轨的拉力作用 下以 某一速度沿导轨匀速向左运动时， 恰好竖直向下匀速 运动重力加速度为 (1)通过 的电流大小 和方向； (2)向左匀速运动的速度 v 多大？ 图 4 1 8 解： ( 1 ) 向下匀速运动时，设 导轨的摩擦力为 培力为 联立解得 I 的电流方向为 d 到 c . ( 2
