《2015届高考物理一轮 大专题复习（五）电磁感应规律的综合应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2015届高考物理一轮 大专题复习（五）电磁感应规律的综合应用（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题五 电磁感应规律的综合应用 (对应学生用书第 195 页) 磁通量变化感应电动势方向：楞次定律 大小：法拉第电 磁感应定律 电路闭合 感应电流等效直流电路的计算 含有安培力 的力学问题 电磁感应中的电路问题 1内电路和外电路 (1)切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于电源 (2)该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的内阻，其余部分是外电路 2电源电动势和路端电压 (1)电动势：EBlv 或 En. t (2)路端电压：UIREIr. 电磁感应的图象问题 图象 类型 (1)磁感应强度 B、磁通量 、感 应电动势 E 和感应电流 I 随时间 t 变化的图象，即 Bt 图象、 t
2、 图象、Et 图象和 It 图象 (2)对于切割磁感线产生感应电动 势和感应电流的情况，还常涉及 感应电动势 E 和感应电流 I 随位 移 x 变化的图象，即 Ex 图象和 Ix 图象 问题 类型(1)由给定的电磁感应过程判断或 画出正确的图象 (2)由给定的有关图象分析电磁感 应过程，求解相应的物理量 (3)利用给出的图象判断或画出新 的图象 应用 知识 左手定则、安培定则、右手定则、 楞次定律、法拉第电磁感应定律、 欧姆定律、牛顿定律、函数图象 知识等 电磁感应现象中能量的问题 1能量的转化 感应电流在磁场中受安培力，外力克服安培力做功，将其他形式的能转化为电能，电流做功再将 电能转化为内
3、能 2实质 电磁感应现象的能量转化，实质是其他形式的能和电能之间的转化 3电磁感应现象中能量的三种计算方法 (1)利用克服安培力求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功 (2)利用能量守恒求解：机械能的减少量等于产生的电能 (3)利用电路特征来求解：通过电路中所产生的电热来计算 1. 图 931 如图 931，一个半径为 L 的半圆形硬导体 AB 以速度 v 在水平 U 形框架上匀速滑动，匀强磁场 的磁感应强度为 B，回路电阻为 R0，半圆形硬导体 AB 的电阻为 r，其余电阻不计，则半圆形导体 AB 切割磁感线产生感应电动势的大小及 AB 之间的电势差分别为( ) ABLv； B2B
4、Lv；BLv BLvR0 R0r C2BLv； DBLv；2BLv 2BLvR0 R0r 【解析】 半圆形硬导体 AB 的有效长度为 2L，据 EBlv 可得感应电动势的大小为 2BLv ，等效 电路如图，AB 之间的电势差 U2BLv，故选 C. R0 R0r 2BLvR0 R0r 【答案】 C 2(2014重庆一中质检)如图 932 甲所示，在圆形线框的区域内存在匀强磁场，磁场的方向垂 直于纸面向里若磁场的磁感应强度 B 按照图乙所示规律变化，则线框中的感应电流 I(取逆时针方向 的电流为正)随时间 t 的变化图线是( ) 图 932 【解析】 圆形线框内，从 t0 时刻起磁感应强度均匀增
5、大，根据法拉第电磁感应定律和闭合电 路欧姆定律知，产生恒定的感应电动势和感应电流，增大到最大后磁感应强度均匀减小，产生方向相 反的恒定的感应电动势和感应电流；由楞次定律可知，在前半段时间产生的感应电流方向为逆时针方 向，为正值；后半段时间产生的感应电流方向为顺时针方向，为负值，所以感应电流 I 随时间 t 的变化 图线是 A. 【答案】 A 3(2014沈阳二中模拟)如图 933 所示，边长为 a 的闭合金属正三角形框架，完全处于垂直于 框架平面的匀强磁场中，现把框架匀速拉出磁场，如图所示，则选项图中电动势、外力、外力功率与 位移图象规律与这一过程相符合的是( ) 图 933 【解析】 框架匀
6、速拉出过程中，有效长度 l 均匀增加，由 EBIv 知，电动势均匀变大，A 错， B 对；因匀速运动，则 F外F安BIl，故外力 F外随位移 x 的增大而非线性增大，C 错；外力 B2l2v R 功率 PF外v，v 恒定不变，故 P 也随位移 x 的增大而非线性增大，D 错 【答案】 B 4. 图 934 (2013山东济南外国语学校测试)如图 934 所示，正方形闭合导线框的质量可以忽略不计，将 它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场若第一次用 0.3s 的时间拉出，外力所做的功为 W1；第二次用 0.9s 的时间拉出，外力所做的功和 W2，则( ) AW1 W2 BW1W2 1 3 CW13W
7、2 DW19W2 【解析】 设正方形边长为 L，导线框的电阻为 R，则导体切割磁感线的边长为 L，运动距离为 L，Wt ，可知 W 与 t 成反比，W13W2，选 C. E2 R B2L2v2 R L v B2L3v R B2L4 Rt 【答案】 C (对应学生用书第 196 页) 电磁感应的电路 问题 解答电磁感应电路问题的三个步骤 1确定电源：利用 En或 EBlvsin 求感应电动势的大小，利用右手定则或楞次定律判断电 t 流方向如果在一个电路中切割磁感线的部分有多个并相互联系，可等效成电源的串、并联 2分析电路结构：分析内、外电路及外电路的串并联关系，画出等效电路图 3利用电路规律求解
8、：主要应用欧姆定律及串并联电路的基本性质等列方程求解 (多选)(2013四川高考)如图 935 所示，边长为 L、不可形变的正方形导线框内有半径为 r 的圆形磁场区域，其磁感应强度 B 随时间 t 的变化关系为 Bkt(常量 k0)回路中滑动变阻器 R 的最 大阻值为 R0，滑动片 P 位于滑动变阻器中央，定值电阻 R1R0、R2.闭合开关 S，电压表的示数为 R0 2 U，不考虑虚线 MN 右侧导体的感应电动势，则( ) 图 935 AR2两端的电压为 U 7 B电容器的 a 极板带正电 C滑动变阻器 R 的热功率为电阻 R2的 5 倍 D正方形导线框中的感应电动势为 kL2 【解析】 本题
9、是电磁感应与电路问题，利用法拉第电磁感应定律、楞次定律、串联和并联电路 特点及欧姆定律和电功率的计算公式解决问题 根据串、并联电路特点，虚线 MN 右侧回路的总电阻 R R0.回路的总电流 I ，通过 R2 7 4 U R 4U 7R0 的电流 I2 ，所以 R2两端电压 U2I2R2 U，选项 A 正确；根据楞决定律知回路中的 I 2 2U 7R0 2U 7R0 R0 2 1 7 电流为逆时针方向，即流过 R2的电流方向向左，所以电容器 b 极板带正电，选项 B 错误；根据 PI2R，滑动变阻器 R 的热功率 PI2 2 I2R0，电阻 R2的热功率 P2 2R2 I2R0 P，选 R0 2
10、 ( I 2) R0 2 5 8 ( I 2) 1 8 1 5 项 C 正确；根据法拉第电磁感应定律得，线框中产生的感应电动势 E Skr2，选项 D 错误 t B t 【答案】 AC 电磁感应电路问题的分析 (1)“源”的分析：用法拉第电磁感应定律算出 E 的大小，用楞次定律或右手定则确定感应电动势 的方向从而确定电源正负极，明确内阻 r. (2)“路”的分析：根据“等效电源”和电路中其他各元件的连接方式画出等效电路 (3)根据 EBlv 或 En结合闭合电路欧姆定律，串并联电路知识和电功率、焦耳定律等关系式 t 联立求解 【迁移应用】 1如图 936 所示，水平面上有两根光滑金属导轨平行固
11、定放置，导轨的电阻不计，间距 l0.5 m，左端通过导线与阻值 R3 的电阻连接，右端通过导线与阻值 RL6 的小灯泡 L 连接， 在 CDFE 矩形区域内有竖直向上，磁感应强度 B0.2 T 的匀强磁场一根阻值 r0.5 、质量 m0.2 kg 的金属棒在恒力 F2 N 的作用下由静止开始从 AB 位置沿导轨向右运动，经过 t1 s 刚好进入磁场 区域求金属棒刚进入磁场时： 图 936 (1)金属棒切割磁场产生的电动势； (2)小灯泡两端的电压和金属棒受的安培力 【解析】 (1)01 s 金属棒只受拉力，由牛顿第二定律 Fma，可得金属棒进入磁场前的加速度 a m/s210 m/s2，设其刚
12、进入磁场时速度为 v，由 vat10 m/s，金属棒进入磁场时切割磁感 F m 2 0.2 线，感应电动势 EBlv0.20.510 V1 V. (2)小灯泡与电阻 R 并联，R并 2 ，通过金属棒的电流大小 I RRL RRL 3 6 36 E R并r A0.4 A，小灯泡两端的电压 UEIr(10.40.5) V0.8 V，金属棒受到的安培力大小 1 20.5 FABIl0.20.40.5 N0.04 N，由左手定则可判断安培力方向水平向左 【答案】 (1)1 V (2)0.8 V 0.04 N，方向水平向左 电磁感应现象中的图 象问题 1.题型特点 一般可把图象问题分为三类： (1)由给
13、定的电磁感应过程选出或画出正确的图象 (2)由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量 (3)根据图象定量计算 2解题关键 弄清初始条件、正负方向的对应、变化范围、所研究物理量的函数表达式、进出磁场的转折点是 解决问题的关键 图 937 (2013新课标全国卷)如图 937，在水平面(纸面)内有三根相同的均匀金属棒 ab、ac 和 MN，其中 ab、ac 在 a 点接触，构成“V”字型导轨空间存在垂直于纸面的均匀磁场用力使 MN 向 右匀速运动，从图示位置开始计时，运动中 MN 始终与bac 的平分线垂直且和导轨保持良好接触下 列关于回路中电流 i 与时间 t 的关系图线，可能正确的是
14、( ) 【解析】 本题为电磁感应和电路的题目，所以应从动生感应电动势和闭合电路欧姆定律角度入 手 设图示位置时 a 距棒的距离为 l0，导体棒匀速切割磁感线的速度为 v，单位长度金属棒的电阻为 R0，导轨夹角为 ，运动时间 t 时，切割磁感线的导体棒长度 l2(l0vt)tan ，有效电路中导体棒长度 2 l总l，导体棒切割磁感线产生的感应电动势 eBlv2Bv(l0vt)tan ，电路中总电阻 2l0vt cos 2 2 RR0l总R0，所以 i ， 2l0vttan 2 2l0vt cos 2 e R 2Bvl0vttan 2 R02l0vttan 2 2l0vt cos 2 Bvtan
15、2 R0tan 2 1 cos 2 即 i 为恒定值与 t 无关，选项 A 正确 【答案】 A 【迁移应用】 分析感应电流的变化规律 2(2013天津一中模拟)如图 938 所示，两平行的虚线间的区域内存在着有界匀强磁场，有一 较小的三角形线框 abc 的 ab 边与磁场边界平行，现使此线框向右匀速穿过磁场区域，运动过程中保持 速度方向与 ab 边垂直则下列各图中哪一个可以定性地表示线框在通过磁场的过程中感应电流随时间 变化的规律：( ) 图 938 【解析】 根据法拉第电磁感应定律和楞次定律，可以定性地表示线框在通过磁场的过程中感应 电流随时间变化的规律的是图 D. 【答案】 D 分析力、电功率、电荷量等物理量的变化规律 3. 图 939 (2014安徽皖南八校联考)如图 939 所示，虚线右侧存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外， 正方形金属框电阻为 R，边长是 L，在外力作用下由静止开始，以垂直于磁场边界的恒定加速度 a 向右 运动，自线框从左边界进入磁场时开始计时，t1时刻线框全部进入磁场规定顺时针方向为感应电流 I 的正方向外力大小为 F，线框中电功
