第十單元、電磁感應(yīng)綜合問題

1、高三物理第一輪復(fù)習(xí)學(xué)案第十章、電磁感應(yīng)第三節(jié)、電磁感應(yīng)綜合問題【知識要點回顧】一、電磁感應(yīng)中的電路問題1、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的部分相當(dāng)于 ,對外供電，在供電過程中遵 從電路中的一切規(guī)律.2、導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向用 判定3、在電源內(nèi)部電流由 電勢流向 電勢，在外電路電流由 電勢流向 電勢 4、解決電路問題的基本方法：(1)分別用法拉第電磁感應(yīng)定律和 定律確定感應(yīng)電動勢的 和;(2)畫等效電路圖；(3)運用 定律、串并聯(lián)電路性質(zhì)、電功率等公式聯(lián)立求解.例題1 如圖所示，在磁感應(yīng)強度為 0.2 T的勻強磁場中，有一長為 0.5 m、電阻為1.0 0W 導(dǎo)體AB在金屬框架上以1

2、0m/s的速度向右勻速滑動， R1=R2 = 2.0 R其他電阻不計，求： (1)S斷開時，流過導(dǎo)體 AB的電流I及2s內(nèi)通過R1的電量S閉合時，流過導(dǎo)體 AB的電流I及2s內(nèi)通過R1的電量又 乂 卞/?i x x -/ x r例題2 如圖所示，水平金屬導(dǎo)體上有長為 勻強磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強度為 下向右以速度V0勻速運動時，求：(1)流經(jīng)ab棒兩端的電流是多大？(2) ab棒兩端的電壓是多大？(3)拉力F的大小解析L的金屬棒ab,其電阻為r=R/2,電阻Ri=R2=R,B,導(dǎo)軌電阻不計，當(dāng)金屬棒 ab在拉力F作用二、電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題1、力學(xué)問題：發(fā)生電磁感應(yīng)的電路，由于導(dǎo)體中有感

3、應(yīng)電流通過，會使導(dǎo)體受到 作用。這類問題遵從力學(xué)規(guī)律.2、由感應(yīng)電動勢公式 ,閉合電路歐姆定律 和安培力公式 可得F=3、安培力反向的判定：(2) 4(1)分別用感應(yīng)電動勢公式和 定律確定感應(yīng)電動勢的 和;(2)由 定律求回路中的電流；(3)對導(dǎo)體進行;(4)根據(jù) 條件或 定律列方程求解.高三物理第一輪復(fù)習(xí)學(xué)案例題3 在勻強磁場中，磁場垂直于紙面向里，豎直放置的導(dǎo)軌寬0.5m,導(dǎo)軌中接有電阻為0.2 額定功率為5 W的小燈泡，如圖所示。一質(zhì)量為 50g的金屬棒可沿導(dǎo)軌無摩擦下 滑(導(dǎo)軌與棒接觸良好，導(dǎo)軌和棒的電阻不計 )，若棒的速度達到穩(wěn)定后，小燈泡正常發(fā)光。求：(1)磁感應(yīng)強度B的大?。?2

4、)金屬棒達到穩(wěn)定速度的大小例題4 如圖所示，寬度 L=0.4m的足夠長金屬導(dǎo)軌水平固定在磁感應(yīng)強度B=0.5T范圍足夠大的勻強磁場中，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上。現(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌的牽引力F牽引一根質(zhì)量m=0.2kg ,電阻R=0.2Q的金屬棒ab由靜止開始沿導(dǎo)軌向右運動。金屬棒 ab始終與導(dǎo) 軌接觸良好且垂直，不計導(dǎo)軌電阻。問：(1)不計金屬棒和金屬導(dǎo)軌間的摩擦，金屬棒達到穩(wěn)定運動時速度V0=im/s ,則此時牽引力F多大？介，彳(2)若金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)科=0.1牽引力F=0.4N, M 必則金屬棒所能達到的穩(wěn)定速度vi為多大？/I(3)若金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)科=0.1牽引力的功

5、率恒為J#P=1.2W,則金屬棒所能達到的穩(wěn)定速度V2為多大？解析三、電磁感應(yīng)中的能量問題1、能量問題：發(fā)生電磁感應(yīng)的電路中，由于部分導(dǎo)體所受 做功，從而使能量形 式發(fā)生轉(zhuǎn)化，此類問題遵從能量守恒規(guī)律2、導(dǎo)體切割磁感線或磁通量發(fā)生變化時，在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，這個過程中能或 能轉(zhuǎn)化為 能。具有感應(yīng)電流的導(dǎo)體在磁場中受安培力作用或通過電阻發(fā)熱，又可使 能轉(zhuǎn)化為 能或 能。因此，電磁感應(yīng)過程中總是伴隨著3、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中電流做功產(chǎn)生的熱量用焦耳定律計算，公式為 Q=2、解決能量問題的基本方法：(1)分析有哪些力做功，明確各種形式的能量之間發(fā)生的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系.(2)根據(jù)能的轉(zhuǎn)化或能量守恒列方程求解.

6、3、安培力做功的特點：安培力做 功，電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能；安培力做 功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。例題5 如圖所示，豎直放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻R,質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并良好接觸且無摩擦，棒與導(dǎo)軌 的電阻均不計，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力 F作用下加速上升的一段時間內(nèi)，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于()A、棒的機械能增加量B、棒的動能增加量C、棒的重力勢能增加量D、電阻R上放出的熱量解析高三物理第一輪復(fù)習(xí)學(xué)案例題6 如圖，金屬桿ab可在平行金屬導(dǎo)軌上滑動, 導(dǎo)軌一端串接一電阻 R=1 0,勻強磁場磁感應(yīng)強度 動的過

7、程中，求：(1)ab間感應(yīng)電動勢 E和ab間的電壓U(2)金屬桿上所加沿導(dǎo)軌平面的水平外力F的大小在2s時間內(nèi)通過電阻 R的電量q(3)在2 s時間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量 Q.解析金屬桿電阻R0 = 0.5R長為L=0.3 m,B = 2 T,在ab以v = 5 m/s向右勻速運四、電磁感應(yīng)中的圖像問題1、圖像類型(1)隨時間變化的圖象如 B-t圖、(H圖、E-t圖和I-t圖(2)隨位移變化的圖象如 E-x圖和I-x圖2、問題類型(1)由給定的電磁感應(yīng)過程判斷或畫出正確的圖象(2)由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)物理量(3)利用給出的圖象判斷或畫出新的圖像2、解決圖像問題的一般步驟(1

8、)明確圖像類型，即確定兩個相關(guān)物理量(2)分析電磁感應(yīng)的具體過程(3)用右手定則或楞次定律確定方向?qū)?yīng)關(guān)系(4)結(jié)合相關(guān)定律寫出函數(shù)關(guān)系式(5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系，進行數(shù)學(xué)分析，如分析斜率、截距等例題7 如圖，A是一邊長為L電阻為R的正方形線框?，F(xiàn) 維持線框以恒定的速度 V沿X軸運動，并穿過圖中所示的勻 強磁場B區(qū)域。若以X軸正方向作為力的正方向，線框在圖 示位置的時刻作為時間的零點，則磁場對線框的作用力F隨時間t的變化圖線正確的是()例題8 如圖所示虛線上方是有界勻強磁場,扇形導(dǎo)線框繞垂直于框面的軸。以角速度3逆時針勻速轉(zhuǎn)動，線框中感應(yīng)電流方向以逆時針為正，由圖 示位置開始計時，則能正確反映線框轉(zhuǎn)

9、動一周感應(yīng)電流隨時間變化的圖象是XXXXXxXXXXXXX高三物理第一輪復(fù)習(xí)學(xué)案解析例題9火車的位置.磁鐵能產(chǎn)生勻強磁場*被安裝在火車首節(jié)車相下面, 右圖所示是附視圖.當(dāng)火車經(jīng)過安放在兩鐵軌間的線圈時,便會產(chǎn) 生一電信號,被控制中心接收.當(dāng)火軍以恒定速度通過線圈時，表 示線圈兩端的電庫隨時間變化的關(guān)系是下列圖中的哪一幅“解析例題10如圖所示，平行于 y軸的導(dǎo)體棒以速度v向右勻速直線運動,經(jīng)過半徑為R,磁感應(yīng)強度為 B的圓形勻強磁場區(qū)域，導(dǎo)體棒中的感應(yīng)電動勢e與導(dǎo)體棒位置X關(guān)系的圖象是（2出次(A)E2BvRK 2R x 0 (IDK 2R x (G)R 2R *(0)解析【典型例題分析】例題1

10、1在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，能量的轉(zhuǎn)化過程是（）A、電能轉(zhuǎn)化為機械能B、機械能轉(zhuǎn)化為電能C、電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能D、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能解析例題12如圖所示，把導(dǎo)體勻速拉上斜面，則下列說法正確的是（不計棒和導(dǎo)軌的電阻，且 接觸面光滑，勻強磁場磁感應(yīng)強度B垂直框面向上）（）A、拉力做的功等于棒的機械能的增量 B、拉力對棒做的功等于棒的動能的增量 C、拉力與棒收到的磁場力的合力為零 D、拉力對棒做的功與棒克服重力做的功之差等于回路中產(chǎn)生的電能 解析4/例題13如圖所示，把總電阻為 2R的均勻電阻絲焊接成一半徑為a的圓環(huán)，水平固定在豎直向下的勻強磁場中，一長度為2a、電阻等于R、粗細均勻的金屬棒放在圓環(huán)上，與圓環(huán)保

11、持良好的接觸。當(dāng)金屬棒以恒 定速度v向右移動，且經(jīng)過圓心時，棒兩端的電壓 Umn為（）A、Bav B、8Bav/3 C、2Bav/3 D、4Bav/3 解析高三物理第一輪復(fù)習(xí)學(xué)案例題14如圖，光滑金屬導(dǎo)軌所在平面豎直，勻強磁場與導(dǎo)軌平面垂直。一水平導(dǎo)體棒由靜止開始下落，下落時導(dǎo)體棒兩端與軌道接觸良好。下落一段距離，導(dǎo)體棒獲得的動能為AEk,損失的重力勢能是 AEp,回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q。則（）A、AEp=QB、AEp=AEk=恒量C、AEk=AEp+QD、AEp= AEk+Q解析例題15如圖所示，空間中存在一水平方向的半無界勻強磁場，其上邊界水平。磁場上方有一個長方形導(dǎo)線框，線框一邊水平，所

12、在平面與磁場方向垂直。若線框自由下落，則剛進入磁場時線框的加速度不可能（）A、逐漸減小，方向向下B、為零C、逐漸增大，方向向上D、逐漸減小，方向向上解析例題16如圖所示，平行導(dǎo)軌間有一矩形的勻強磁場區(qū)域，細金算父X乂箕NXKKX XXXXXX XX例題17如圖所示，兩豎直放置的足夠長的平行光滑導(dǎo)軌與電阻R連接后處于垂直于導(dǎo)軌平面的勻強磁場中，金屬桿ab與導(dǎo)軌接觸良好并可沿導(dǎo)軌華東，金屬桿的電阻恒定，導(dǎo)軌的電阻忽略不計，最初開關(guān)S斷開，讓ab桿由靜止開始下滑，經(jīng)一段時間后閉合So則從S閉合開始計時，金屬桿ab的速度V、加速度a、桿中的電流I、金屬桿所受安培 力F隨時間t變化的關(guān)系如圖所示，其中不

13、可能發(fā)生的是（）屬棒PQ沿導(dǎo)軌從MN處勻速運動到 MN的過程中，棒上感應(yīng)電 動勢E隨時間t變化的圖中，可能正確的是（）解析例題18如圖，在水平面內(nèi)有三根相同的均勻金屬棒ab、ac和MN,其中ab、ac在a點接觸，構(gòu)成 V字型導(dǎo)軌?？臻g存在垂直于紙面的均 勻磁場。用力使MN向右勻速運動，從圖示位置開始計時， 運動中MN 始終與/ bac的平分線垂直且和導(dǎo)軌保持良好接觸。下列關(guān)于回路中電流i與時間t的關(guān)系圖線，可能正確的是（）解析高三物理第一輪復(fù)習(xí)學(xué)案例題19如圖所示，兩根足夠長的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為。的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為 L。M、P兩點間接有阻v r值為R的電阻。一根質(zhì)量為

14、 m的均勻直金屬桿av放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直，整套裝置處于磁感應(yīng)強度為 B的勻強磁場中，磁場方向垂直斜面向下。導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略不計。讓ab桿沿/導(dǎo)軌由靜止開始下滑，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，不計它們之間的摩(1)在加速下滑過程中， 當(dāng)ab桿的速度大小為v時，求此時ab桿的電流及加速度的大小;(2)求在下滑過程中，ab桿可以達到的速度最大值解析例題20如圖所示，兩根光滑水平導(dǎo)軌與一個傾角為“的金屬框架abcd連接，磁感應(yīng)強度 B跟框架平面垂直?？蚣苓?ab、 cd長均為L,電阻均為2R,框架其余部分電阻不計。有一根 質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒MN平行于ab放置，讓它以初 速度V。沖上框架

15、。在到達最高點的過程中，ab邊發(fā)出的熱量為Q。求：(1)金屬棒剛沖上框架時，ab部分的發(fā)熱功率(2)金屬棒MN上升的最大高度(3)金屬棒MN受到的最大安培力的大小和方向解析例題21道的水平部分(也是光滑的)，接著在:豎直向下、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中運動.在軌道的水平部分原來有另一根金屬棒方靜止地搠住上面.已知口/的質(zhì)粒mJ加=3 7.試求才(1)當(dāng)以棒剛進入磁場時,% 兩棒的加速度之比. 如果兩棒沒有相碰，且。、后兩棒的最終速度為/人 則棒從開始下落到、小兩棒達到穩(wěn)定速度|網(wǎng)路中消耗的電 能是多少？高三物理第一輪復(fù)習(xí)學(xué)案例題22如圖，豎直平面內(nèi)有兩個半徑為r、光滑1/4圓弧形金屬環(huán)，在 M

16、、N處分別與距離為2r、足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌ME、NF相接，金屬環(huán)最高點 A處斷開不接觸。金屬導(dǎo)軌ME、NF的最遠端EF之間接有電阻為 R的小燈泡L。早MN上方及CD下方有水平方 向的勻強磁場I和II,磁感應(yīng)強度大小均為 B,磁場I和II之間的距離為ho現(xiàn)有質(zhì)量為 m 的導(dǎo)體棒ab,從金屬環(huán)的最高點 A處由靜止下落，在下落過程中導(dǎo)體棒始終保持水平，與 金屬導(dǎo)環(huán)及軌道接觸良好。已知導(dǎo)體棒下落r/2時向下的加速度為 a。導(dǎo)體棒進入磁場II后小燈泡兩度始終不變。重力加速度為g。導(dǎo)體棒、軌道、金屬環(huán)的電阻均不計。求:II后(1)導(dǎo)體棒從A處下落r/2時的速度vi的大小(2)導(dǎo)體棒下落到 MN處時的

17、速度V2的大小(3)將磁場II的CD邊界下移一段距離，分析導(dǎo)體棒進入磁場小燈泡的亮度變化情況，并說明原因解析例題23如圖，在磁感應(yīng)強度為 B、方向豎直向下的勻強磁場中，一質(zhì)量為m的金屬桿MN垂直于兩平行光滑導(dǎo)軌 ab, cd放置(在同一水平面內(nèi))，且與兩導(dǎo)軌保持良好接觸，兩導(dǎo)軌 間距為do電動機的輸出功率恒為 P,通過一細繩拉著金屬桿以初速度 Vo沿導(dǎo)軌向右加速運 動。兩導(dǎo)軌間連接一阻值為R的定值電阻，金屬桿、導(dǎo)軌電阻均不計。經(jīng)過一段時間t后,金屬桿恰好開始做勻速運動，求：(1)金屬桿以初速度 V。運動時的加速度大小(2)金屬桿做勻速運動時的速度大小(3)若金屬桿以初速度 V。運動時的加速度為

18、 a,金屬桿做勻 速運動時的速度為 v,畫出金屬桿在時間t內(nèi)運動的速度-時間 圖象，并在圖中標(biāo)出相關(guān)物理量(4)判斷金屬桿經(jīng)過時間 t運動的位移S在什么范圍內(nèi)，并寫 出你的判斷依據(jù) 解析高三物理第一輪復(fù)習(xí)學(xué)案例題24如圖所示，在豎直平面內(nèi)有以質(zhì)量為M的線框abcd,水平變bc長為L,電阻為r,數(shù)值變ab與cd的電阻不計；線框的上部處于與線框平面垂直的勻強磁場I區(qū)域中，磁感應(yīng)強度為Bi,磁場I區(qū)域的水平下邊界(圖中虛線)與bc邊的距離為Ho質(zhì)量為m、電阻為 3r的金屬棒PQ用可承受最大拉力為 3mg的細線懸掛著，靜止于水平位置，其兩端與線框的兩條豎直邊接觸良好，并可沿著豎直邊無摩擦滑動。金屬棒 PQ處在磁感應(yīng)強度為 B2的 勻強磁場II去榆中，B2的方向與Bi相同。將線框由靜止釋放，當(dāng) bc邊到達磁場I區(qū)域的下邊界時，細線剛好斷裂，重力加速度為go則從什那線框至細線斷裂前的整個過程中：求出加速度的最(1)感應(yīng)電流的最大值是多少？(2)線框下落的最大速度是多少？(3)金屬棒PQ產(chǎn)生的熱量是多少？(4)請分析說明：線框速度和加速度的變化情況,大值