電磁感應(yīng)問題綜合分析

1、高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)專題四專題四電磁感應(yīng)與電路電磁感應(yīng)與電路第1講電磁感應(yīng)問題的綜合分析高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)1(2012 年廣東卷)如圖 411所示，質(zhì)量為 M 的導(dǎo)體棒 ab，垂直放在相距為 l 的平行光滑金屬軌道上導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為，并處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向與導(dǎo)軌平面垂直向上的勻強(qiáng)磁場中，左側(cè)是水平放置、間距為 d 的平行金屬板，R 和 Rx 分別表示定值電阻和滑動(dòng)變阻器的阻值，不計(jì)其他電阻高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)(1)調(diào)節(jié) RxR，釋放導(dǎo)體棒，當(dāng)導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時(shí)，求通過導(dǎo)體棒的電流 I 及其速率 v.(2)改變 Rx，待導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌再次勻速下滑后，將質(zhì)量為 m、帶電量為q 的微粒水平射

2、入金屬板間，若它能勻速通過，求此時(shí)的 Rx.圖 411高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)答案：C高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)3(2011 年廣東卷)將閉合多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流，下列表述正確的是()A感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)B穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢越大C穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢越大D感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同答案：C高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)4(2010 年廣東卷)如圖413所示，平行導(dǎo)軌間有一矩形的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，細(xì)金屬棒 PQ 沿導(dǎo)軌從 MN 處勻速運(yùn)動(dòng)到MN的過程中

3、，棒上的感應(yīng)電動(dòng)勢 E 隨時(shí)間 t 變化的圖示，可能正確的是()圖 413高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)解析：導(dǎo)線做勻速直線運(yùn)動(dòng)切割磁感線時(shí)，EBLv，是常數(shù)開始時(shí)沒有切割磁感線，沒有感應(yīng)電動(dòng)勢，最后一段也沒有切割磁感線答案：A高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)從近三年廣東省高考來看，電磁感應(yīng)不是出現(xiàn)在選擇題中就是出現(xiàn)在計(jì)算題中，為高考必考內(nèi)容.2012 年電磁感應(yīng)內(nèi)容出現(xiàn)在計(jì)算題中，我們要做好這方面準(zhǔn)備(1)如果在選擇題出現(xiàn)，主要考查楞次定律運(yùn)用，判斷感應(yīng)電流的大小和方向變化情況，以圖象題為主(2)如果在計(jì)算題出現(xiàn)，主要考查兩種感應(yīng)電動(dòng)勢：感生電動(dòng)勢和動(dòng)生電動(dòng)勢涉及內(nèi)容可以包括運(yùn)動(dòng)規(guī)律、牛頓三大定律、動(dòng)量守恒定律、動(dòng)能定理

4、、機(jī)械能、能量守恒定律、圓周運(yùn)動(dòng)、閉合電路歐姆定律、安培力、交變電流等高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)電磁感應(yīng)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(qiáng)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(dǎo)框沿 x 軸正方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)穿過磁場區(qū)域，在 t0 時(shí)刻恰好位于圖中所示的位置以順時(shí)針方向?yàn)閷?dǎo)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(guān)系的是()高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)圖 414ABCD高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)答案：A高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)(1)根據(jù)“左力右電”對感應(yīng)電流的方向進(jìn)行判定，電流周圍的磁場分析都用右手；(2)

5、找準(zhǔn)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(yīng)電流大小的變化高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)1(2011 年佛山二模)如圖 415 所示，一邊長為 L 的正方形導(dǎo)線框，勻速穿過寬 2L 的勻強(qiáng)磁場區(qū)域取它剛進(jìn)入磁場的時(shí)刻為 t0，則下列四個(gè)圖象中，能正確反映線框感應(yīng)電流i 隨時(shí)間 t 變化規(guī)律的是 ( 規(guī)定線框中電流沿逆時(shí)針方向?yàn)檎?()圖 415高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)解析：進(jìn)入磁場區(qū)域時(shí)由右手定則可知，感應(yīng)電流為逆時(shí)針方向，與規(guī)定方向相同；完全進(jìn)入后，無磁通量的變化，故無感應(yīng)電流；離開磁場區(qū)域時(shí)，左邊為切割邊，由右手定則知感應(yīng)電流為順時(shí)針方向，故 C 正確答案：C高三復(fù)習(xí)

6、高三復(fù)習(xí)與感生電動(dòng)勢相關(guān)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(dǎo)軌，在“U”型導(dǎo)軌右側(cè) l0.5 m 的范圍內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示在 t0 時(shí)刻，質(zhì)量為 m0.1 kg 的導(dǎo)體棒以 v01 m/s 的初速度從導(dǎo)軌的左端開始向右運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長度的電阻均為0.1 /m，不計(jì)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的接觸電阻及地球磁場的影響，取 g10 m/s2.高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)(1)通過計(jì)算分析 4 s 內(nèi)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況；(2)計(jì)算

7、 4 s 內(nèi)回路中電流的大小，并判斷電流方向；(3)計(jì)算 4 s 內(nèi)回路產(chǎn)生的焦耳熱圖 416高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)(2)前 2 s 磁通量不變，回路電動(dòng)勢和電流分別為 E0，I0高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)(1)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的導(dǎo)體相當(dāng)于一個(gè)電源，感應(yīng)電動(dòng)勢等效于電源電動(dòng)勢，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的導(dǎo)體的電阻等效于電源的內(nèi)阻(2)電源內(nèi)部的電流方向從負(fù)極流向正極，即從低電勢流向高電勢(3)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的導(dǎo)體跟用電器連接，可以對用電器供電，由閉合電路的歐姆定律求解各種問題(4)解決電磁感應(yīng)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(yīng)用高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)2截面積為 S0.

8、2 m2、匝數(shù)為 n100 匝的線圈 A，處在如圖 417 甲所示的磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 隨時(shí)間按圖乙所示的規(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(jì)(1)閉合開關(guān) S 穩(wěn)定后，求通過 R2 的電流；(2)閉合開關(guān) S 一段時(shí)間后再斷開，則斷開后通過 R2 的電荷量是多少？圖 417高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)解：由于線圈 A 所在的磁場變化引起穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢當(dāng)S閉合后，就有電流通過R1、R2.高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)與動(dòng)生電動(dòng)勢相關(guān)的電流、焦耳熱等問題【例3】(2011年廣雅中學(xué)模擬)兩根相距為 L 的足夠長的平行

9、金屬直角導(dǎo)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(xì)桿 ab、cd 分別與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路，cd 桿的質(zhì)量為 m、與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，回路總電阻為 R.整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中當(dāng) ab 桿在平行于水平導(dǎo)軌的拉力作用下以某一速度沿導(dǎo)軌勻速向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，cd 桿恰好豎直向下勻速運(yùn)動(dòng)重力加速度為 g.求：高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)(1)通過 cd 桿的電流大小和方向；(2)ab 桿向左勻速運(yùn)動(dòng)的速度 v 多大？圖 418高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)本類題的最大的特點(diǎn)是電磁學(xué)

10、與力學(xué)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(guān)鍵信息，如“靜止”、“勻速”、“勻加速”等，建立方程(2)運(yùn)動(dòng)過程分析，找出每個(gè)過程的物理關(guān)系式(3)功能關(guān)系的熟練運(yùn)用，如重力、安培力、摩擦力等做功情況，以及與之對應(yīng)的能量變化關(guān)系高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)3(2011 年上海卷)如圖 419所示，電阻可忽略的光滑平行金屬導(dǎo)軌長s1.15 m，兩導(dǎo)軌間距L0.75 m，導(dǎo)軌傾角為 30，導(dǎo)軌上端 ab 接一阻值R1.5 的電阻，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.8 T 的勻強(qiáng)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：高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)圖 419高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)高三復(fù)習(xí)1圖象問題有兩種：一是給出電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確的圖象；二是由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量其思路是：利用法拉第電磁感應(yīng)定律計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢、感應(yīng)電流的大小，利用楞次定律或右手定