备考高考物理一轮金牌训练 第一部分 专题四 第1讲 电磁感应问题的综合分析课件

专题四 电磁感应与电路第第1 1讲讲 电磁感应问题的综合分析电磁感应问题的综合分析1(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()CA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场方向始终相同2(双选，2011 年山东卷)如图 411 所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计两质量、长度均相同的导体棒 c、d，置于边界水平的匀强磁场上方同一高度 h 处磁场宽为 3h，方向与导轨平面垂直先由静止释放 c，c 刚进入磁场即匀速运动，此时再由静止释放d，两导体棒与导轨始终保持良好接触用ac 表示 c 的加速度，Ekd 表示 d 的动能，xc、xd 分别表示 c、d 相对释放点的位移则以下四个图象中正确的是()图 411答案：BD3(2010 年广东卷)如图 412 所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域，细金属棒 PQ 沿导轨从 MN 处匀速运动到 MN的过程中，棒上感应电动势 E 随时间 t 变化的图示，可能正确的是()图 412解析：导线做匀速直线运动切割磁感线时，EBLv，是常数开始没有切割，就没有电动势，最后一段也没有切割答案：A4(2009 年广东卷)如图 413 甲所示，一个电阻值为R，匝数为 n 的圆形金属线圈与阻值为 2R 的电阻 R1 连接成闭合回路，线圈的半径为 r1，在线圈中半径为 r2 的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度 B 随时间 t 变化的关系图线如图乙所示，图线与横、纵轴的截距分别为 t0 和 B0.导线的电阻不计，求 0t1 时间内图 413(1)通过电阻 R1 上的电流大小和方向；(2)通过电阻 R1 上的电量 q 及电阻 R1 上产生的热量从近三年广东高考来看，电磁感应不是出现在选择题就是出现在计算题，为高考必考内容，而近两年只在选择题出现，所以明年在计算题出现可能性更大，我们要做好这方面准备(1)如果在选择题出现，主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、交变电流等等电磁感应的图象问题【例 1】(2011 年武汉调研)如图 414 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.纸面内一边长为 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 t0 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，在下面四幅图中能够正确表示电流位移(Ix)关系的是()图 414答案：A(1)根据“左力右电”对感应电流方向进行判定，电流周围磁场分析都用右手；(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 415 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 t0，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 415解析：进如磁场时由右手定则知电流为逆时针方向，与规定方向相同；完全进入后，无磁通量的变化，故无感应电流；离开时，左边为切割边，由右手定则知电流为顺时针方向，故答案为 C.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 416 甲所示，在水平面上固定有长为 L2 m、宽为 d1 m 的金属“U”型导轨，在“U”型导轨右侧 l0.5 m 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规律如图乙所示在 t0 时刻，质量为 m0.1 kg 的导体棒以 v01 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0.1，导轨与导体棒单位长度的电阻均为0.1 /m，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(取 g10 m/s2)(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 416答题规范解：(1)导体棒先在无磁场区域做匀减速运动，有(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)电源内部电流的方向是从负极流向正极，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 S0.2 m2、匝数 n100 匝的线圈 A，处在如图 417 甲所示的磁场中，磁感应强度 B 随时间按图乙所示规律变化，方向垂直线圈平面，规定向外为正方向电路中 R14 ，R26 ，C30 F，线圈电阻不计图 417(1)闭合 S 稳定后，求通过 R2的电流；(2)闭合 S 一段时间后再断开，则断开后通过 R2的电荷量是多少？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 与 MNP 如图 418 所示那样放置，MN 与 MN在同一水平面内，NP 与 NP沿竖直方向水平金属细杆 ab、cd 分别与导轨垂直接触形成闭合回路，cd 杆质量为 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 R.整个装置处于磁感应强度大小为 B、方向竖直向下的匀强磁场中当 ab 杆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，cd 杆恰好竖直向下匀速运动重力加速度为 g.求：(1)通过 cd 杆的电流大小和方向；(2)ab 杆向左匀速运动的速度 v 多大图 418解：(1)cd 杆向下匀速运动时，设 cd 与导轨的摩擦力为fcd，安培力为 Fcbmgfcd本类题的最大的特点是电磁学与力学知识相结合注意：(1)受力分析，如重力、支持力、摩擦力、安培力等；找出关键信息，如“静止”、“匀速”、“匀加速”等，建立方程(2)运动过程分析，找出每个过程的物理关系式(3)功能关系的熟练运用，如重力、安培力、摩擦力等做功情况，以及与之对应的能量变化关系3(2011 年上海卷)电阻可忽略的光滑平行金属导轨长s1.15 m，两导轨间距 L0.75 m，导轨倾角为 30，导轨上端 ab 接一阻值 R1.5 的电阻，磁感应强度 B0.8 T 的匀强磁场垂直轨道平面向上阻值 r0.5 ，质量 m0.2 kg的金属棒与轨道垂直且接触良好，从轨道上端 ab 处由静止开始下滑至底端，在此过程中金属棒产生的焦耳热 Qr0.1 J(取g10 m/s2)求：(1)金属棒在此过程中克服安培力做的功 W安；(2)金属棒下滑速度 v2 m/s 时的加速度 a；图 419上式表明，加速度随速度增加而减小，棒做加速度减小的加速运动无论最终是否达到匀速，当棒到达斜面底端时速度一定为最大由动能定理可以得到棒的末速度，因此上述解法正确1图象问题有两种：一是给出电磁感应过程选出或画出正确图象；二是由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量其思路是：利用法拉第电磁感应定律计算感应电动势、感应电流的大小及利用楞次定律或右手定则判定感应电流的方向，利用图象法直观、明确地表示出感应电流的大小和方向2电磁感应过程往往涉及多种能量形式的转化，因此从功和能的观点入手，分析清楚能量转化的关系，往往是解决电磁感应问题的重要途径；在运用功能关系解决问题时，应注意能量转化的来龙去脉，顺着受力分析、做功分析、能量分析的思路严格进行，并注意功和能的对应关系