高中物理专题复习课件电磁感应

高中物理专题复习课件高中物理专题复习课件 电电 磁磁 感感 应应重点难点诠释重点难点诠释 跟踪练习1 如图所示，两个同心放置的共面单匝金属环a和b，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直放置，设穿过圆形a的磁通量为a，穿过圆形b的磁通量为b,已知两圆环的横截面答案 B 解析 对于条形磁铁，其内部磁感线由SN，方向向上，外部磁感线由NS，方向向下.且内部穿过单位面积的磁感线(磁通密度磁感应强度的大小)比外部多，这是因为外部的所有磁感线都要经过内部穿行，所以穿过圆环a和b的磁感线方向均向上，穿过圆环b向上的磁感线被穿过其向下的磁感线“平衡”的条数比圆环a要多，所以穿过圆环a的磁通量比穿过圆环b的磁通量大.B选项正确.积分别为Sa和Sb,且SabC.al)，磁感应强度为B，方向竖直 解析 要画出线框的电流i随x的变化图象，必须先分析线框在磁场中的受力情况、运动情况，再由运动情况判断线框中电流的变化情况，最后才能作出图象.本题中线框进入磁场受安培力作用而做减速运动，其运动情况和电流的变化规律可有以下三种：向下.线框以v的初速度沿光滑水平面进入磁场，已知ab边刚进入磁场时通过导线框的电流为I0.试在ix坐标上定性画出此后流过导线框的电流i随坐标位置x变化的图线.典型例题剖析典型例题剖析 (1)线框还没有完全进入(或恰能完全进入)磁场时，速度就减小为零.此过程v减小，i减小，F减小，加速度a减小，使v减小得越来越慢，因而i减小得也越来越慢，图线斜率越来越小.最后v为零，i为零，对应的图象如图a所示.(2)线框不能完全通过(或恰能完全通过)磁场时，速度就减小为0，在Ol段，电流的变化情况同(1)类似，只是在l处，电流由某一数值I1突变为0；在ls段，线框做匀速直线典型例题剖析典型例题剖析运动，无感应电流；在s点以后，线框做减速运动，直至v为零，i为零.此过程电流变化规律与(1)相似，只是方向相反，大小由I1变为零.对应的图线如图b所示.(3)线框能完全通过磁场，且速度不为零.在Os段，电流变化情况和图线同(2)类似；在ss+l段，电流变化情况同(2)中的s以后段类似，只是在s+l处，电流由某一数值I2突变为0;此后线框做匀速直线运动，无感应电流.对应的图线如图c所示.答案 见解析【例与练例与练】穿过闭合回路的磁通量穿过闭合回路的磁通量随时间随时间t变化的图变化的图象分别如下图所示下列关于回路中产生的感象分别如下图所示下列关于回路中产生的感应电动势的论述中正确的是应电动势的论述中正确的是()A图中，回路产生的感应电动势恒定不变图中，回路产生的感应电动势恒定不变B图中，回路产生的感应电动势一直在变大图中，回路产生的感应电动势一直在变大C图中，回路在图中，回路在0t1时间内产生的感应电动势小时间内产生的感应电动势小 于在于在t1t2时间内产生的感应电动势时间内产生的感应电动势D图中，回路产生的感应电动势先变小再变大图中，回路产生的感应电动势先变小再变大D【例与练例与练】如下图所示，三个相同的金属圆环内存在如下图所示，三个相同的金属圆环内存在不同的有界匀强磁场，虚线表示环的某条直径已知不同的有界匀强磁场，虚线表示环的某条直径已知所有磁场的磁感应强度随时间变化的关系都满足所有磁场的磁感应强度随时间变化的关系都满足Bkt，方向如图所示测得方向如图所示测得A环中感应电流强度为环中感应电流强度为I，则，则B环和环和C环内感应电流强度分别为环内感应电流强度分别为()AIBI，IC0 BIBI，IC2ICIB2I，IC2I DIB2I，IC0D【例与练例与练】如图所示是高频焊接原理示意图线圈中如图所示是高频焊接原理示意图线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少以下说法正确的是少以下说法正确的是()A电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高得越快电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高得越快B电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高得越快电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高得越快C工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小电阻小D工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大电阻大AD【例与练例与练】一个由电阻均匀的导线绕制成的闭合线圈一个由电阻均匀的导线绕制成的闭合线圈放在匀强磁场中，如图所示，线圈平面与磁场方向成放在匀强磁场中，如图所示，线圈平面与磁场方向成60角，磁感应强度随时间均匀变化，用下列哪种方角，磁感应强度随时间均匀变化，用下列哪种方法可使感应电流增加一倍法可使感应电流增加一倍()A把线圈匝数增加一倍把线圈匝数增加一倍B把线圈面积增加一倍把线圈面积增加一倍C把线圈半径增加一倍把线圈半径增加一倍D改变线圈与磁场方向的夹角改变线圈与磁场方向的夹角解析解析：设导线的电阻率为：设导线的电阻率为，横截面积为，横截面积为S0，线圈的半，线圈的半径为径为r，则，则:200sinsin22Bnn rS rEBttInrRRtSC【例与练例与练】(09年全国卷年全国卷）如图，匀强磁场的磁感应）如图，匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小随时间的变化率强度方向垂直于纸面向里，大小随时间的变化率 k为负的常量用电阻率为为负的常量用电阻率为、横截面积为、横截面积为S的硬导线的硬导线做成一边长为做成一边长为 l 的方框将方框固定于纸面内，其右的方框将方框固定于纸面内，其右半部位于磁场区域中求：半部位于磁场区域中求：(1)导线中感应电流的大小；导线中感应电流的大小；(2)磁场对方框作用力的大小随时间磁场对方框作用力的大小随时间的变化率的变化率Bkt解析：解析：(1)线框中产生的感应电动势：线框中产生的感应电动势：212BESl ktt4lRS8EklSIR(2)导线框所受磁场力的大小为导线框所受磁场力的大小为F=BIl，它随时间的变，它随时间的变化率为化率为：2 288FBklSk l SIll ktt 典型例题剖析典型例题剖析 (1)线圈进入磁场过程中产生的是电热Q;(2)线圈下边缘穿越磁场过程中的最小速度v;(3)线圈下边缘穿越磁场过程中加速度的最小值a.解析 (1)由题意知：线框下边缘进磁场时，线框便开始减速，由于线圈完全处于磁场中时不产生电热，所以线 例3 如图所示，水平的平行虚线间距为d=50 cm，其间有B=1.0 T的匀强磁场.一个正方形线圈边长为l=10 cm，线圈质量m=100 g，电阻为R=0.020.开始时，线圈的下边缘到磁场上边缘的距离为h=80cm.将线圈由静止释放，其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相等.取g=10 m/s2，求：典型例题剖析典型例题剖析圈进入磁场过程中产生的电热Q就是线圈从图中2位置到4位置产生的电热，而2、4位置动能相同，由能量守恒得：Q=mgd=0.50 J (2)3位置时线圈速度一定最小，而3到4线圈在重力作用下做匀加速直线运动，有：得 (3)2到3是减速过程，因此安培力 减小，由Fmg=ma知：加速度减小，到3位置时加速度最小，a=4.1 m/s2),(2220ldgvvm/s22vRvlBF22 答案 (1)0.50 J (2)m/s (3)4.1 m/s222典型例题剖析典型例题剖析 例4 两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为l.导轨上面横放着两根导体棒ab和cd，构成矩形回路，如图所示.两根导体棒的质量皆为m，电阻皆为R，回路中其余部分的电阻可不计.在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B.设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行，开始时棒cd静止，棒ab有指向棒cd的初速v0.若两导体棒在运动中始终不接触，求：(1)在运动中产生的焦耳热最多是多少？(2)当ab棒的速度变为初速度的时，cd棒的加速度是多少？典型例题剖析典型例题剖析 解析 ab棒向cd棒运动时，两棒和导轨构成的回路面积变小，磁通量发生变化，于是产生感应电流.ab棒受到与运动方向相反的安培力作用做减速运动，cd棒则在安培力作用下做加速运动.在ab棒的速度大于cd棒的速度时，回路总有感应电流，ab棒继续减速，cd棒继续加速.两棒速度达到相同后，回路面积保持不变，磁通量不变化，不产生感应电流，两棒以相同的速度v做匀速运动.(1)从初始至两棒达到速度相同的过程中，两棒总动量守恒，有 mv0=2mv.根据能量守恒，整个过程中产生的总热量为：2022041)2(2121mvvmmvQ典型例题剖析典型例题剖析 答案 (2)设ab棒的速度变为初速度的 时，cd棒的速度为v,则由动量守恒有：此时，回路中的感应电动势和感应电流分别为：此时，cd棒所受的安培力为：F=IBl.cd棒的加速度为：由以上各式解得vmvmmv004343REIBlvvE2,)43(0.mFa.4022mRvlBa mRvlBmv4)2(41)1(02220【例与练例与练】(2010全国全国卷卷)某地的地磁场磁感应强度某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为的竖直分量方向向下，大小为4.5105 T。一灵敏电。一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽压表连接在当地入海河段的两岸，河宽100 m，该河，该河段涨潮和落潮时有海水段涨潮和落潮时有海水(视为导体视为导体)流过。设落潮时，流过。设落潮时，海水自西向东流，流速为海水自西向东流，流速为2 m/s。下列说法正确的是。下列说法正确的是()A电压表记录的电压为电压表记录的电压为5 mVB电压表记录的电压为电压表记录的电压为9 mVC河南岸的电势较高河南岸的电势较高 D河北岸的电势较高河北岸的电势较高BD【例与练例与练】如图所示，长为如图所示，长为 6 m 的导体的导体 AB 在磁感应强在磁感应强度度 B0.1 T 的匀强磁场中，以的匀强磁场中，以 AB 上的一点上的一点 O 为轴，为轴，沿着顺时针方向旋转角速度沿着顺时针方向旋转角速度5 rad/s，O 点距点距 A 端端为为 2 m，求，求 AB的电势差的电势差_21422BOBOBOBOBoBOlEBlvBlBlV4BOBOBOUEV2112AOAOAOAOUEBlV()()143ABABAOBOUVVV 解析解析：BO段切割磁感线产生的感应段切割磁感线产生的感应电动势：电动势：同理可得：同理可得：【例与练例与练】放在绝缘水平面上的两条平行导轨放在绝缘水平面上的两条平行导轨MN和和PQ之间宽度为之间宽度为L，在，在MNQP间存在磁感应强度为间存在磁感应强度为B的匀的匀强磁场，强磁场，B的方向垂直于导轨平面，导轨左端接有阻值的方向垂直于导轨平面，导轨左端接有阻值为为R的电阻，其他部分电阻不计导轨右端接一电容为的电阻，其他部分电阻不计导轨右端接一电容为C的电容器，长为的电容器，长为2L的金属棒放在导轨上与导轨垂直的金属棒放在导轨上与导轨垂直且接触良好，其且接触良好，其a端放在导轨端放在导轨PQ上现将金属棒以上现将金属棒以a端端为轴，以角速度为轴，以角速度沿导轨平面顺时针旋转沿导轨平面顺时针旋转90角，如图角，如图所示，解答下列问题所示，解答下列问题(设导轨长度比设导轨长度比2L长得多长得多)(1)电阻电阻R中流过的最大感应电流；中流过的最大感应电流；(2)通过电阻通过电阻R的总电量的总电量解析：解析：(1)从从ab棒以棒以a端为轴旋，直到端为轴旋，直到b端脱离导轨的过端脱离导轨的过程中，其感应电动势不断增大，对程中，其感应电动势不断增大，对C不断充电，同时不断充电，同时又与又与R构成回路，如图所示构成回路，如图所示R上的最大电压：上的最大电压：通过通过R的最大电流：的最大电流：2222mmUEBL vBLLBL均22mmEBLIRR（2）ab脱离导轨前通过脱离导轨前通过R的电量：的电量：_2_13322EB SBBLqItttLLRR tRRR ab棒转动到棒转动到d点时，电容哭器的带电量：点时，电容哭器的带电量：22CmqCUCEBLC 222332(2)22BLqqqBLCBLCRR总重点难点诠释重点难点诠释 跟踪练习1 关于线圈中自感电动势的大小说法中正确的是()A.电感一定时，电流变化越慢，电动势越大 B.电感一定时，电流变化越快，电动势越大 C.通过线圈的电流为零的瞬间，电动势为零 D.通过线圈的电流为最大值的瞬间，电动势最大答案 B 解析 根据自感电动势的计算公式 ，即自感电动势跟电流的变化率成正比即可得出正确选项.只有B正确.tILE 跟踪练习2 如图所示，为日光灯的工作电路.(1)开关S刚合上前，启动器D的静触片和动触片是 (填接通的、断开的).(2)开关S刚合上时，220 V电压加在 .使 灯发出红光.重点难点诠释重点难点诠释 (3)日光灯启辉器断开瞬间，灯管两端电压 220 V(填大于、等于、小于).(4)日光灯正常发光时，启动器D的静触片和动触片 (填接触、断开).答案 (1)断开的 (2)D两端，氖 (3)大于 (4)断开典型例题剖析典型例题剖析 解析 闭合S时，L2中立即有从d到c的电流，先亮，线圈由于自感作用，通过它的电流将逐渐增加，所以L1逐渐变亮.电路稳定后自感作用消失，线圈L相当于导线，所以L1、L2最后一样亮.选项A正确.断开S时，L2中由电源提供的电流立即消失，但是L1中从b到a的电流由于自感的阻碍作用只能逐渐减小，该电流与L1形成回路.因此L1、L2都将过一会儿才熄灭.选项B错误.L1中的电流始终由b到a，L2中的电流先由d到c，后由c到d，选项C、D错误.例2 如图所示的电路中有L1和L2两个完全相同的灯泡，线圈L的电阻忽略不计，下列说法中正确的是()A.闭合S时，L2先亮，L1后亮，最后一样亮 B.断开S时，L2立刻熄灭，L1过一会儿熄灭 C.L1中的电流始终从a到b D.L2中的电流始终从c到d 答案 A典型例题剖析典型例题剖析 例4 如右图所示，S是闭合的，流过线圈L的电流为i1，流过灯A的电流为i2，且i1i2.在t1时刻将S断开，那么流过灯泡的电流随时间变化的图象是下图中的()解析 t1时刻将S断开，流过L的电流即将减小，L中会产生一个感应电动势阻碍电流的减小；此时L相当于一个电源.由楞次定律可知，流过灯泡的电流方向与原i1方向相反，但电流大小应由原i1开始逐渐减小，选项D正确.答案 D【例与练例与练】在如图所示的电路中，在如图所示的电路中，A、B是相同的两个是相同的两个灯泡，灯泡，L是一个带铁芯的线圈，直流电阻可不计。调是一个带铁芯的线圈，直流电阻可不计。调节节R，电路稳定时两灯都正常发光，则在开关合上和，电路稳定时两灯都正常发光，则在开关合上和断开时断开时()A.两灯同时点亮，同时熄灭两灯同时点亮，同时熄灭B.合上合上S时，时，B比比A先达到正常发光状态先达到正常发光状态C.断开断开S时，时，A、B两灯都不会立即熄灭，通过两灯都不会立即熄灭，通过A、B两两灯的电流方向都与原来电流的方向相同灯的电流方向都与原来电流的方向相同D.断开断开S时，时，A灯会突然闪亮一下后再熄灭灯会突然闪亮一下后再熄灭B方法图示方法图示【例与练例与练】如图所示，两个互相连接的金属环用同样规如图所示，两个互相连接的金属环用同样规格的导线制成，大环半径是小环半径的格的导线制成，大环半径是小环半径的4倍，若穿过大倍，若穿过大环的磁场不变，小环中磁场变化率为环的磁场不变，小环中磁场变化率为k时，其路端电压时，其路端电压为为U；若小环中磁场不变，而大环中磁场变化率也为；若小环中磁场不变，而大环中磁场变化率也为k时，其路端电压为多大？时，其路端电压为多大？解析：解析：根据题意设小环电阻为根据题意设小环电阻为R，则大，则大环电阻为环电阻为4R，小环的面积为，小环的面积为S，大环的，大环的面积为面积为16S，且，且B/t=k。221616S BEkStt21645EURkSRR 11S BEkStt14445EURkSRR4UU【例与练例与练】如图所示，匀强磁场的磁感应强度如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.8 T，竖直向下穿过水平放置的矩形线框竖直向下穿过水平放置的矩形线框MNQP，MN=PQ=2 m，MP=NQ=1 m，ab是用与线框相同的导线制成，它是用与线框相同的导线制成，它们单位长度的电阻们单位长度的电阻R0=0.1 /m，不计摩擦。，不计摩擦。ab杆从杆从MP处开始以处开始以v=5 m/s的速度向右匀速滑动。的速度向右匀速滑动。(1)关于关于ab杆两端的电势差的讨论：杆两端的电势差的讨论：某同学认为：某同学认为：ab杆两端的电势差杆两端的电势差Uab就是路端电压，就是路端电压，ab杆匀速切割磁感线时，感应电动势大小恒定，且内电杆匀速切割磁感线时，感应电动势大小恒定，且内电阻阻r大小不变。当大小不变。当ab杆滑至线框正中间时，外电路电阻杆滑至线框正中间时，外电路电阻最大，此时，最大，此时，Uab有最大值，也即有最大值，也即Uab的值是先变大后变的值是先变大后变小。你认为该同学的判断是否正确？若他判断错误，你小。你认为该同学的判断是否正确？若他判断错误，你重新分析，并确定重新分析，并确定Uab的大小。若他的大小。若他的判断正确，请算出的判断正确，请算出Uab的最大值。的最大值。(1)正确正确 Uab最大值最大值2.4 V【例与练例与练】如图所示，匀强磁场的磁感应强度如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.8 T，竖直向下穿过水平放置的矩形线框竖直向下穿过水平放置的矩形线框MNQP，MN=PQ=2 m，MP=NQ=1 m，ab是用与线框相同的导线制成，它是用与线框相同的导线制成，它们单位长度的电阻们单位长度的电阻R0=0.1 /m，不计摩擦。，不计摩擦。ab杆从杆从MP处开始以处开始以v=5 m/s的速度向右匀速滑动。的速度向右匀速滑动。(2)关于线框关于线框MNQP的电功率的电功率P的讨论：的讨论：某同学认为：既然某同学认为：既然ab杆滑至线框正中间时，路端电杆滑至线框正中间时，路端电压最大，此时线框压最大，此时线框MNQP的电功率的电功率P也最大，所以也最大，所以P的的值是先变大后变小。你认为该同学的判断是否正确？请值是先变大后变小。你认为该同学的判断是否正确？请作出评价，并说明理由。作出评价，并说明理由。(不需要定量计算不需要定量计算)(2)错误。线框错误。线框MNQP的电功率的电功率P就是就是电源输出功率，当电源输出功率，当R=r时，时，P最大，最大，而而ab杆在正中间位置的两侧某处，杆在正中间位置的两侧某处，均有均有R=r。所以，线框。所以，线框MNQP的电功的电功率率P先变大、后变小、再变大、再变小。先变大、后变小、再变大、再变小。【例与练例与练】如图矩形导线框如图矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律随时间变化的规律如图所示。若规定顺时针方向为感应电流如图所示。若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，的正方向，下列各图中正确的是下列各图中正确的是()D【例与练例与练】如图如图1所示，虚线上方空间有匀强磁场，磁所示，虚线上方空间有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，直角扇形导线框绕垂直于纸面场方向垂直纸面向里，直角扇形导线框绕垂直于纸面的轴的轴O以角速度以角速度匀速逆时针转动。设线框中感应电流匀速逆时针转动。设线框中感应电流的方向以逆时针为正，线框处于图示位置时为时间零的方向以逆时针为正，线框处于图示位置时为时间零点。那么，在图点。那么，在图2中能正确表明线框转动一周感应电流中能正确表明线框转动一周感应电流变化情况的是变化情况的是（）0it0it0it0itBACD图图2 2 A图图1 1OB【例与练例与练】如图如图(甲甲)，MN和和PQ是两根互相平行竖直是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计计ab是一根不但与导轨垂直而且始终与导轨接触良是一根不但与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆开始，将开关好的金属杆开始，将开关S断开，让杆断开，让杆ab由静止开由静止开始自由下落，过段时间后，再将始自由下落，过段时间后，再将S闭合，若从闭合，若从S闭合开闭合开始计时，则金属杆始计时，则金属杆ab的速度的速度v随时间随时间t变化的图象不可变化的图象不可能是图能是图(乙乙)中的中的()B【例与练例与练】如图所示，在坐标系如图所示，在坐标系xOy中，有边长为中，有边长为a的的正方形金属线框正方形金属线框abcd，其一条对角线，其一条对角线ac和和y轴重合、顶轴重合、顶点点a位于坐标原点位于坐标原点O处在处在y轴的右侧的轴的右侧的、象限内有象限内有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的上边界与线框的一垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的上边界与线框的ab边刚好完全重合，左边界与边刚好完全重合，左边界与y轴重合，右边界与轴重合，右边界与y轴轴平行平行t0时刻，线圈以恒定的速度时刻，线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场上沿垂直于磁场上边界的方向穿过磁场区域取沿边界的方向穿过磁场区域取沿abcda的感应的感应电流方向为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感电流方向为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流应电流i随时间随时间t变化的图线是下图中的变化的图线是下图中的()A【例与练例与练】(07年全国卷年全国卷)如图所示，在如图所示，在PQ、QR区域区域存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场，存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面，磁场方向均垂直于纸面，bc边与磁场的边界边与磁场的边界P重合。重合。导线框与磁场区域的尺寸如图所示。从导线框与磁场区域的尺寸如图所示。从t0时刻开始时刻开始线框匀速横穿两个磁场区域。以线框匀速横穿两个磁场区域。以abcdef为为线框中电动势的正方向。以下四个线框中电动势的正方向。以下四个E-t关系示意图中正关系示意图中正确的是（确的是（）PQRaf2l2lllbllcdeB.Et01 2 3 4C.Et0123 4D.tE01 23 4A.Et01 23 4C【例与练例与练】如图如图(甲甲)所示，圆形金属框与一个平行金所示，圆形金属框与一个平行金属导轨相连接，并置于水平桌面上圆形金属框面积属导轨相连接，并置于水平桌面上圆形金属框面积为为S，内有垂直于线框平面的磁场，磁感应强度，内有垂直于线框平面的磁场，磁感应强度B1随随时间时间t 的变化关系如图的变化关系如图(乙乙)所示，所示，01s内磁场方向垂内磁场方向垂直线框平面向里长为直线框平面向里长为L，电阻为，电阻为R的导体棒置于平行的导体棒置于平行金属导轨上，且与导轨接触良好导轨和导体棒处于金属导轨上，且与导轨接触良好导轨和导体棒处于另一匀强磁场中，其磁感应强度恒定为另一匀强磁场中，其磁感应强度恒定为B2，方向垂直，方向垂直导轨平面向里若不计其余各处的电阻，当导体棒始导轨平面向里若不计其余各处的电阻，当导体棒始终保持静止时，其所受的静摩擦力终保持静止时，其所受的静摩擦力f(设向右为力的正设向右为力的正方向方向)随时间变化的图象为随时间变化的图象为()答案：答案：A【例与练例与练】半径为半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为为d，如图所示。有一变化的磁场垂直于纸面，规定向，如图所示。有一变化的磁场垂直于纸面，规定向内为正，变化规律如图所示。在内为正，变化规律如图所示。在t=0时刻平板之间中心时刻平板之间中心有一重力不计，电荷量为有一重力不计，电荷量为q的静止微粒。则以下说法正的静止微粒。则以下说法正确的是确的是()A.第第2秒内上极板为正极秒内上极板为正极B.第第3秒内上极板为负极秒内上极板为负极C.第第2秒末微粒回到了原来位置秒末微粒回到了原来位置D.第第2秒末两极板之间的电场强度大小为秒末两极板之间的电场强度大小为0.2 r2/dA(a)静止或匀速直线运动状态静止或匀速直线运动状态处理方法：根据平衡条件合外力等于零处理方法：根据平衡条件合外力等于零列式分析列式分析动力学问题分析动力学问题分析（b）加速度不为零）加速度不为零处理方法：根据牛顿第二定律进行动处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析态分析或结合功能关系分析A两种状态处理两种状态处理B两大研究对象及其相互制约关系两大研究对象及其相互制约关系C、电磁感应中的动力学临界问题、电磁感应中的动力学临界问题（a）解决这类问题的关键是通过运动状态的分析，寻找）解决这类问题的关键是通过运动状态的分析，寻找过程中的临界状态，如速度、加速度取最大值或最小值过程中的临界状态，如速度、加速度取最大值或最小值的条件的条件（b）基本思路是：）基本思路是：感应电流感应电流导体受安培力导体受安培力合力变化合力变化加速度变化加速度变化速度变化速度变化临界状态临界状态感应电动势感应电动势导体受外力运动导体受外力运动EBlvEIRrFBIlFma合能量转化问题能量转化问题A、动态分析、动态分析B、能量转化特点、能量转化特点C电能求解思路主要有三种电能求解思路主要有三种(a)利用克服安培力求解：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电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功（b）利用能量守恒求解利用能量守恒求解：其他形式的能的减少量等于产生的电能其他形式的能的减少量等于产生的电能(c)利用电路特征来求解：利用电路特征来求解：通过电路中所产生的电能来计算通过电路中所产生的电能来计算【例与练例与练】(09福建卷福建卷)如图所示，固定放置在同一水平面内的如图所示，固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为，其右端接有阻值为R的电阻，的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中一质的匀强磁场中一质量为量为m(质量分布均匀质量分布均匀)的导体杆的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为.现杆在水平向左、现杆在水平向左、垂直于杆的恒力垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离作用下从静止开始沿导轨运动距离l 时，速度时，速度恰好达到最大恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直运动过程中杆始终与导轨保持垂直)设杆接入电设杆接入电路的电阻为路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为，导轨电阻不计，重力加速度大小为 g则此过程则此过程()A杆的速度最大值为杆的速度最大值为B流过电阻流过电阻R的电量为的电量为C恒力恒力F做的功与摩擦力做的功之和做的功与摩擦力做的功之和 等于杆动能的变化量等于杆动能的变化量D恒力恒力F做的功与安培力做的功之和做的功与安培力做的功之和 大于杆动能的变化量大于杆动能的变化量22()/Fmg R B d/()BdlRrBD【例与练例与练】(2011 年广州一模年广州一模)如图，金属棒如图，金属棒 ab、cd与足与足够长的水平光滑金属导轨垂直且接触良好，匀强磁场垂够长的水平光滑金属导轨垂直且接触良好，匀强磁场垂直导轨所在的平面直导轨所在的平面ab 棒在恒力棒在恒力 F 作用下向右运动，作用下向右运动，则则()A.安培力对安培力对 ab 棒做正功棒做正功B.安培力对安培力对 cd 棒做正功棒做正功C.abdca 回路的磁通量先增加后减少回路的磁通量先增加后减少 D.F 做的功等于回路产生的总热量和系统动能增量之和做的功等于回路产生的总热量和系统动能增量之和BD【例与练例与练】如图所示，有两根和水平面成如图所示，有两根和水平面成角的光滑平角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻行的金属轨道，上端接有可变电阻R，下端足够长，空，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B。一。一质量为质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下，经过足够长的的金属杆从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋于一个最大速度时间后，金属杆的速度会趋于一个最大速度vm，则，则()A如果如果B增大，增大，vm将变大将变大 B如果如果增大，增大，vm将变大将变大C如果如果R增大，增大，vm将变大将变大 D如果如果m变小，变小，vm将变大将变大BC【例与练例与练】如图所示，平行且足够长的两条光滑金属导如图所示，平行且足够长的两条光滑金属导轨，相距轨，相距 0.5 m，与水平面夹角为，与水平面夹角为 30，不计电阻，广，不计电阻，广阔的匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感应强度阔的匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感应强度 B0.4 T，垂直导轨放置两金属棒垂直导轨放置两金属棒 ab 和和 cd，长度均为，长度均为 0.5 m，电阻，电阻均为均为 0.1，质量分别为，质量分别为 0.1 kg 和和 0.2 kg，两金属棒与金，两金属棒与金属导轨接触良好且可沿导轨自由滑动现属导轨接触良好且可沿导轨自由滑动现 ab 棒在外力棒在外力作用下，以恒定速度作用下，以恒定速度 v1.5 m/s 沿着导轨向上滑动，沿着导轨向上滑动，cd 棒则由静止释放，试求：棒则由静止释放，试求：(g 取取 10 m/s2)(1)金属棒金属棒 ab 产生的感应电动势；产生的感应电动势；(2)闭合回路中的最小电流和最大电流；闭合回路中的最小电流和最大电流；(3)金属棒金属棒 cd 的最终速度的最终速度解析：解析：Eab=Blv=0.40.51.5V=0.3V刚释放刚释放cd棒时：棒时：cd棒受到安培力为：棒受到安培力为：cd棒受到重力沿导轨方向的分力为：棒受到重力沿导轨方向的分力为：F12r)圆环的一半进入磁场历时圆环的一半进入磁场历时t秒，这时圆环上产生秒，这时圆环上产生的焦耳热为的焦耳热为Q，则，则t秒末圆环中感应电流的瞬时功率为秒末圆环中感应电流的瞬时功率为()22204.B r vAR222024().QB rvmBR222022().QB rvmCR222202().QB rvmDRB【例与练例与练】如图所示，线圈由如图所示，线圈由A位置开始下落，在磁位置开始下落，在磁场中受到的磁场力如果总小于它的重力，则它在场中受到的磁场力如果总小于它的重力，则它在A、B、C、D四个位置四个位置(B、D位置恰好线圈有一半在磁场位置恰好线圈有一半在磁场中中)时，加速度关系为时，加速度关系为()A.aAaBaCaD B.aA=aCaBaDC.aA=aCaDaB D.aA=aCaB=aDB【例与练例与练】如图所示，匀强磁场方向垂直于线圈平面如图所示，匀强磁场方向垂直于线圈平面,先后两次将线框从同一位置匀速地拉出有界磁场，第先后两次将线框从同一位置匀速地拉出有界磁场，第一次速度一次速度v1=v，第二次速度，第二次速度v2=2v，在先、后两次过程，在先、后两次过程中，错误的是中，错误的是()A.线框中感应电流之比为线框中感应电流之比为1:2B.线框中产生热量之比为线框中产生热量之比为1:2C.沿运动方向作用在线框上的外力的功率之比为沿运动方向作用在线框上的外力的功率之比为1:2D.流过任一截面积电荷量之比为流过任一截面积电荷量之比为1:1C【例与练例与练】如图所示，平行金属导轨与水平面成如图所示，平行金属导轨与水平面成角，角，导轨与固定电阻导轨与固定电阻R1和和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面，有一导体棒平面，有一导体棒ab，质量为，质量为m，导体棒的电阻与固定，导体棒的电阻与固定电阻电阻R1和和R2的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数为为，导体棒，导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，时，受到安培力的大小为受到安培力的大小为F，此时，此时()A电阻电阻R1消耗的热功率为消耗的热功率为Fv/3B电阻电阻R2消耗的热功率为消耗的热功率为Fv/6C整个装置因摩擦而消耗的热功率为整个装置因摩擦而消耗的热功率为mgvcosD整个装置消耗的机械功率为整个装置消耗的机械功率为(Fmgcos)vBCD【例与练例与练】在下图的甲、乙、丙中除导体棒在下图的甲、乙、丙中除导体棒ab可动外可动外,其余部分均固定不动。甲图中的电容器其余部分均固定不动。甲图中的电容器C原来不带电原来不带电,设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，导体棒设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，导体棒和导轨间的摩擦也不计。图中装置均在水平面内，且和导轨间的摩擦也不计。图中装置均在水平面内，且都处于方向垂直水平面都处于方向垂直水平面(即纸面即纸面)向下的匀强磁场中，导向下的匀强磁场中，导轨足够长，今给导体棒轨足够长，今给导体棒ab一个向右的初速度一个向右的初速度v0，导体棒，导体棒的最终运动状态是的最终运动状态是()A.三种情况下，导体棒三种情况下，导体棒ab最终都是匀速运动最终都是匀速运动B.图甲、丙中图甲、丙中ab棒最终将以不同的速度做匀速运动；棒最终将以不同的速度做匀速运动；图乙中图乙中ab棒最终静止棒最终静止C.图甲、丙中，图甲、丙中，ab棒最终将棒最终将以相同的速度做匀速运动以相同的速度做匀速运动D.三种情况下，导体棒三种情况下，导体棒ab最终均静止最终均静止B解析解析：图甲中，：图甲中，ab棒以棒以v0向右运动的过程中，电容器开向右运动的过程中，电容器开始充电，充电中始充电，充电中ab棒就减速，棒就减速，ab棒上的感应电动势减棒上的感应电动势减小，当小，当ab棒上的感应电动势与电容器两端电压相等时，棒上的感应电动势与电容器两端电压相等时，ab棒上无电流棒上无电流,从而做匀速运动；图乙中，由于从而做匀速运动；图乙中，由于R消耗消耗能量，所以能量，所以ab棒做减速运动，直至停止；图丙中棒做减速运动，直至停止；图丙中,当当ab棒向右运动时，产生的感应电动势与原电动势同向，棒向右运动时，产生的感应电动势与原电动势同向，因此作用在因此作用在ab棒上的安培力使棒上的安培力使ab棒做减速运动，速度棒做减速运动，速度减为零后，在安培力作用下将向左加速运动，向左加减为零后，在安培力作用下将向左加速运动，向左加速过程中，速过程中，ab棒产生的感应电动势与原电动势反向，棒产生的感应电动势与原电动势反向，当当ab棒产生的感应电动势与原电动势大小相等时，棒产生的感应电动势与原电动势大小相等时，ab棒上无电流，从而向左匀速运动，所以棒上无电流，从而向左匀速运动，所以B正确。正确。