2011年高考电磁感应现象命题的几种类型
电磁感应高考题型解析
电磁感应高考题型解析电磁感应是高考物理中的重要考点之一,涉及到的知识点较多,考察的形式也多样化。
下面我将为大家解析一下电磁感应在高考中常见的题型,并提供一些解题思路和方法。
1. 磁通量和法拉第电磁感应定律题型这类题目一般给出一个磁场强度、一个磁场面积以及磁场的变化速率,让求电动势、磁通量的变化量等。
解题思路:首先根据题意计算出磁通量的变化量。
根据法拉第电磁感应定律,电动势的大小等于磁通量的变化率的负值乘以匝数,即E=-dΦ/dt。
然后将计算得到的电动势代入恰当的公式中求解所需的物理量。
2. 线圈和磁感强度题型这类题目一般给出一个线圈在磁场中的面积、匝数以及磁感强度,让求电动势、力等。
解题思路:首先根据题意计算出磁通量。
磁通量的大小等于磁感强度与线圈面积乘积,即Φ=B*A。
然后根据电动势和力的定义,求解所需的物理量。
3. 涡旋电场题型这类题目一般给出一个金属棒在磁场中匀速旋转,然后问金属棒两端是否有电压出现。
解题思路:根据电磁感应的原理,在磁场中,当导体相对于磁场匀速运动时,导体两端会产生电压。
这是由于导体内部电荷因受到规则的磁场力而分开产生的电场导致的。
4. 安培环路定理题型这类题目一般给出一个闭合回路和一段电流,让求该回路在磁场中受到的力。
解题思路:首先根据安培环路定理,计算出该回路中的磁通量的变化量。
然后根据法拉第电磁感应定律,计算出回路上的电动势。
最后利用洛伦兹力定律,求解所需的力。
除了这些常见的题型,还可能出现一些结合其他知识点的复合题型,需要综合运用相关的物理知识进行解题。
总之,电磁感应作为高考物理考点之一,是考生必须掌握的内容。
了解常见的题型,并掌握解题的方法和思路是提高解题技巧的关键。
通过多做真题,掌握解题方法,加强对电磁感应的理解与运用,相信大家在高考中能够取得好成绩。
“电磁感应”考查的几种类型
“电磁感应”考查的几种类型DIV.MyFav_1271315169978 P.MsoNormal{TEXT-JUSTIFY: inter-ideograph; FONT-SIZE: 10.5pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; TEXT-ALIGN: justify}DIV.MyFav_1271315169978LI.MsoNormal{TEXT-JUSTIFY: inter-ideograph;FONT-SIZE: 10.5pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; TEXT-ALIGN:justify}DIV.MyFav_1271315169978DIV.MsoNormal{TEXT-JUSTIFY: inter-ideograph;FONT-SIZE: 10.5pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; TEXT-ALIGN:justify}DIV.MyFav_1271315169978P.MsoFooter{FONT-SIZE: 9pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LAYOUT-GRID-MODE: char; FONT-FAMILY: "Times New Roman"}DIV.MyFav_1271315169978LI.MsoFooter{FONT-SIZE: 9pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LAYOUT-GRID-MODE: char; FONT-FAMILY: "Times New Roman"}DIV.MyFav_1271315169978DIV.MsoFooter{FONT-SIZE: 9pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; LAYOUT-GRID-MODE: char; FONT-FAMILY: "Times New Roman"}DIV.MyFav_1271315169978P.MsoPlainText{TEXT-JUSTIFY: inter-ideograph;FONT-SIZE: 10.5pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; FONT-FAMILY: 宋体; TEXT-ALIGN: justify}DIV.MyFav_1271315169978 LI.MsoPlainText{TEXT-JUSTIFY: inter-ideograph;FONT-SIZE: 10.5pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; FONT-FAMILY: 宋体; TEXT-ALIGN: justify}DIV.MyFav_1271315169978 DIV.MsoPlainText{TEXT-JUSTIFY: inter-ideograph; FONT-SIZE: 10.5pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; FONT-FAMILY: 宋体; TEXT-ALIGN: justify}DIV.MyFav_1271315169978 PRE{FONT-SIZE: 9pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; FONT-FAMILY: 宋体}DIV.MyFav_1271315169978 P.1{FONT-WEIGHT: bold; TEXT-JUSTIFY: inter-ideograph; FONT-SIZE: 10.5pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; TEXT-ALIGN: justify}DIV.MyFav_1271315169978LI.1{FONT-WEIGHT: bold; TEXT-JUSTIFY: inter-ideograph; FONT-SIZE: 10.5pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; TEXT-ALIGN:justify}DIV.MyFav_1271315169978 DIV.1{FONT-WEIGHT: bold; TEXT-JUSTIFY: inter-ideograph; FONT-SIZE:10.5pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; TEXT-ALIGN: justify}DIV.MyFav_1271315169978 P.Char1{TEXT-JUSTIFY: inter-ideograph; FONT-SIZE:10.5pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 10pt; LINE-HEIGHT: 125%; FONT-FAMILY: Verdana; TEXT-ALIGN: justify}DIV.MyFav_1271315169978LI.Char1{TEXT-JUSTIFY: inter-ideograph; FONT-SIZE: 10.5pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 10pt; LINE-HEIGHT: 125%; FONT-FAMILY: Verdana; TEXT-ALIGN: justify}DIV.MyFav_1271315169978DIV.Char1{TEXT-JUSTIFY: inter-ideograph; FONT-SIZE: 10.5pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 10pt; LINE-HEIGHT: 125%; FONT-FAMILY: Verdana; TEXT-ALIGN: justify}DIV.MyFav_1271315169978 DIV.Section1{page: Section1}一、〝实验装置〞的考察1.如图是电学中很重要的两个实验,其中甲图装置是研讨__________________的规律;乙图装置是研讨__________________的规律。
高考物理如何解答常见的电磁感应题目
高考物理如何解答常见的电磁感应题目电磁感应是物理学中的重要概念,也是高考物理考试中常常出现的考点。
在解答电磁感应题目时,我们需要掌握相关的理论知识,并且灵活运用这些知识来分析和解决问题。
本文将从电磁感应的基本原理、常见题型及解题思路几个方面来介绍高考物理中常见的电磁感应题目的解答方法。
一、电磁感应的基本原理电磁感应是指导体中的磁通量发生变化时,会在导体中产生感应电动势,从而引起电流的现象。
此现象基于法拉第电磁感应定律和楞次定律两个基本定律。
法拉第电磁感应定律描述了导体中的感应电动势与磁通量变化率之间的关系。
根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小等于磁通量的变化率。
(ε = -dΦ/dt)楞次定律是另一个关键原理,它规定了感应电流的方向。
根据楞次定律,感应电流的方向总是尽可能地阻碍变化磁场的产生。
基于以上两个原理,我们可以通过解答电磁感应题目来进一步理解和应用这些原理。
二、常见电磁感应题型及解题思路1. 导线在磁场中运动题型这类题目要求我们分析导线在磁场中运动时产生的感应电动势和感应电流的变化。
通常可以采用三个步骤来解答这类题目:步骤一:确定符号及参考方向在解答这类题目时,首先要确定所给导线上的正、负方向,并选择一个参考方向,通常选取导线正方向和磁场垂直时的感应电动势方向为正方向。
步骤二:计算磁通量的变化率根据题目给出的导线运动方式,计算磁通量的变化率,即dΦ/dt。
步骤三:计算感应电动势和感应电流利用法拉第电磁感应定律,计算感应电动势的大小,并利用楞次定律确定感应电流的方向。
对于这类题目,我们要注意导线是否存在支架、连接导线的电阻大小等因素对感应电流的影响。
2. 磁通量变化题型这类题目要求我们分析磁通量的变化引起的感应电动势和感应电流变化。
一般可采用以下方法解答:方法一: 利用法拉第电磁感应定律根据题目给出的磁通量变化率,利用法拉第电磁感应定律计算感应电动势的大小。
方法二: 利用楞次定律根据楞次定律,磁通量的增大会导致感应电流的方向,而磁通量的减少会产生与之相反的感应电流方向。
电磁感应高考题选
电磁感应高考题1.2010·海南物理·2一金属圆环水平固定放置。
现将一竖直的条形磁铁,在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放,在条形磁铁穿过圆环的过程中,条形磁铁与圆环A.始终相互吸引B.始终相互排斥C.先相互吸引,后相互排斥D.先相互排斥,后相互吸引【答案】D2. 2010·江苏物理·2一矩形线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场方向垂直,先保持线框的面积不变,将磁感应强度在1 s 时间内均匀地增大到原来的两倍,接着保持增大后的磁感应强度不变,在1 s 时间内,再将线框的面积均匀地减小到原来的一半,先后两个过程中,线框中感应电动势的比值为(A)12(B)1 (C)2 (D)4答案:B3. 2010·全国卷Ⅱ·18如图,空间某区域中有一匀强磁场,磁感应强度方向水平,且垂直于纸面向里,磁场上边界b 和下边界d 水平。
在竖直面内有一矩形金属线圈,线圈上下边的距离很短,下边水平。
线圈从水平面a 开始下落。
已知磁场上下边界之间的距离大于水平面a 、b 之间的距离。
若线圈下边刚通过水平面b 、c (位于磁场中)和d 时,线圈所受到的磁场力的大小分别为b F 、c F 和d F ,则A .d F >c F >b F B. c F <d F <b FC. c F >b F >d FD. c F <b F <d F答案:D4.(09·山东·21)如图,一导线弯成半径为a 的半圆形闭合回路。
虚线MN 右侧有磁感应强度为B 的匀强磁场。
方向垂直于回路所在的平面。
回路以速度v 向右匀速进入磁场,直径CD 始络与MN 垂直。
从D 点到达边界开始到C 点进入磁场为止,下列结论错误的是( )A .感应电流方向不变B .CD 段直线始终不受安培力C .感应电动势最大值E =BavD .感应电动势平均值14E Bav =π答案:B5. 2010·新课标·21如图所示,两个端面半径同为R的圆柱形铁芯同轴水平放置,相对的端面之间有一缝隙,铁芯上绕导线并与电源连接,在缝隙中形成一匀强磁场.一铜质细直棒ab水平置于缝隙中,且与圆柱轴线等高、垂直.让铜棒从静止开始自由下落,铜棒下落距离为0.2R时铜棒中电动势大小为E1下落距离为0.8R时电动势大小为E2,忽略涡流损耗和边缘效应.关于E1、E2的大小和铜棒离开磁场前两端的极性,下列判断正确的是A、E1>E2,a端为正B、E1>E2,b端为正C、E1<E2,a端为正D、E1<E2,b端为正答案:D6.(08·全国Ⅱ·21)如图,一个边长为l的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场;一个边长也为l的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直;虚线框对角线ab与导线框的一条边垂直,ba的延长线平分导线框.在t=0时,使导线框从图示位置开始以恒定速度沿ab方向移动,直到整个导线框离开磁场区域.以i表示导线框中感应电流的强度,取逆时针方向为正.下列表示i-t关系的图示中,可能正确的是()答案:C7.(08·全国Ⅰ·20)矩形导线框abcd固定在匀强磁场中,磁感线的方向与导线框所在平面垂直,规定磁场的正方向垂直低面向里,磁感应强度B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I的正方向,下列各图中正确的是答案:D8.(08·上海·10)如图所示,平行于y轴的导体棒以速度v向右匀速直线运动,经过半径为R、磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域,导体棒中的感应电动势ε与导体棒位置x关系的图像是( )答案:A9.(2011全国卷1)(15分)如图,两根足够长的金属导轨ab 、cd 竖直放置,导轨间距离为L 1电阻不计。
高考物理电磁感应现象压轴题综合题含答案
高考物理电磁感应现象压轴题综合题含答案一、高中物理解题方法:电磁感应现象的两类情况1.如图甲所示,相距d 的两根足够长的金属制成的导轨,水平部分左端ef 间连接一阻值为2R 的定值电阻,并用电压传感器实际监测两端电压,倾斜部分与水平面夹角为37°.长度也为d 、质量为m 的金属棒ab 电阻为R ,通过固定在棒两端的金属轻滑环套在导轨上,滑环与导轨上MG 、NH 段动摩擦因数μ=18(其余部分摩擦不计).MN 、PQ 、GH 相距为L ,MN 、PQ 间有垂直轨道平面向下、磁感应强度为B 1的匀强磁场,PQ 、GH 间有平行于斜面但大小、方向未知的匀强磁场B 2,其他区域无磁场,除金属棒及定值电阻,其余电阻均不计,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,当ab 棒从MN 上方一定距离由静止释放通过MN 、PQ 区域(运动过程中ab 棒始终保持水平),电压传感器监测到U -t 关系如图乙所示.(1)求ab 棒刚进入磁场B 1时的速度大小. (2)求定值电阻上产生的热量Q 1.(3)多次操作发现,当ab 棒从MN 以某一特定速度进入MNQP 区域的同时,另一质量为2m ,电阻为2R 的金属棒cd 只要以等大的速度从PQ 进入PQHG 区域,两棒均可同时匀速通过各自场区,试求B 2的大小和方向.【答案】(1)11.5U B d (2)2221934-mU mgL B d;(3)32B 1 方向沿导轨平面向上 【解析】 【详解】(1)根据ab 棒刚进入磁场B 1时电压传感器的示数为U ,再由闭合电路欧姆定律可得此时的感应电动势:1 1.52UE U R U R=+⋅= 根据导体切割磁感线产生的感应电动势计算公式可得:111E B dv =计算得出:111.5Uv B d=. (2)设金属棒ab 离开PQ 时的速度为v 2,根据图乙可以知道定值电阻两端电压为2U ,根据闭合电路的欧姆定律可得:12222B dv R U R R⋅=+计算得出:213Uv B d=;棒ab 从MN 到PQ ,根据动能定理可得: 222111sin 37cos3722mg L mg L W mv mv μ︒︒⨯-⨯-=-安 根据功能关系可得产生的总的焦耳热 :=Q W 总安根据焦耳定律可得定值电阻产生的焦耳热为:122RQ Q R R=+总 联立以上各式得出:212211934mU Q mgL B d=-(3)两棒以相同的初速度进入场区匀速经过相同的位移,对ab 棒根据共点力的平衡可得:221sin 37cos3702B d vmg mg Rμ︒︒--=计算得出:221mgRv B d =对cd 棒分析因为:2sin372cos370mg mg μ︒︒-⋅>故cd 棒安培力必须垂直导轨平面向下,根据左手定则可以知道磁感应强度B 2沿导轨平面向上,cd 棒也匀速运动则有:1212sin 372cos37022B dv mg mg B d R μ︒︒⎛⎫-+⨯⨯⨯= ⎪⎝⎭将221mgRv B d =代入计算得出:2132B B =. 答:(1)ab 棒刚进入磁场1B 时的速度大小为11.5UB d; (2)定值电阻上产生的热量为22211934mU mgL B d-; (3)2B 的大小为132B ,方向沿导轨平面向上.2.如图甲所示,一对足够长的平行光滑轨道固定在水平面上,两轨道间距 l= 0.5m ,左侧接一阻值 为R 的电阻。
2011高考物理总复习教案电磁感应的几个典型问题
2011 高考物理总复习教学设计电磁感觉的几个典型问题一.考点梳理电磁感觉重在考察知识的理解与应用以及解决与其余知知趣联合的能力,本章综合题目波及的知识点好多。
如力学识题、能量问题、磁场问题、图象问题等都是高考取的热门问题。
1.电学中的力学识题一般解题思路是:先由法拉弟电磁感觉定律求感觉电动势,而后利用欧姆定律求感觉电流。
再求出电培力,最后使劲学规律求解,并注意能量看法的应用。
2.电磁感觉的电路问题:一般先画等效电路图,而后综合电磁规律和电路规律求解,并注意能量转变问题。
3.电磁感觉的图像样问题一般有两大类:一类是依据导体切割磁感觉状况画出E-t 图象和 i-t 图象。
另一类是依据图象φ -t 或 B-t 图象画出 E-t 图象和 I-t 图象,或反之。
二. 热身训练1.以下图, a、b 是平行金属导轨,匀强磁场垂直导轨平面,c、d 是分别串有电压表和电流表金属棒,它们与导轨接触优秀,当 c、d 以相同速度向右运动时,以下正确的选项是()A. 两表均有读数B. 两表均无读数C. 电流表有读数,电压表无读数D. 电流表无读数,电压表有读数2.以下图,有一闭合线圈放在匀强磁场中,线圈轴线和磁场方向成300角,磁场磁感觉强度随时间平均变化.若所用导线规格不变,用下述方法中哪一种可使线圈中感觉电流增添一倍?()A.线圈匝数增添一倍B.线圈面积增添一倍╮ 0C.线圈半径增添一倍D.改变线圈的轴线方向30 B 三、讲练平台例1:以下图,导线圆环总电阻为2R,半径为 d,垂直磁场固定于磁感觉强度为 B 的匀强磁场中,此磁场的左界限正好与圆环直径重合,电阻为R 的直金属棒 ab 以恒定的角速度ω绕过环心 O 的轴匀速转动。
a、b 正直好与圆环保持优秀接触,到图示地点时,求:(1)棒上电流的大小和方向及棒两头的电压;(2)在圆环和金属棒上耗费的电功率。
例2:以下图, da、 cb 为相距l的平行导轨(电阻能够忽视不计),a、b 间接一个固定电阻,阻值为 R,长直细金属杆 MN 能够按随意角架在平行导轨上,并以匀速 v 滑动(平移),v 的方向和da 平行,杆 MN 有电阻,每米长的电阻值为R,整个空间充满匀强磁场,磁感觉强度的大小为B,方向垂直纸面(dabc 平面)向里。
高考电磁感应三类题型总结
高考电磁感应中的三类常见问题的解题思路一、与力学问题相关的电磁感应问题近年来,与安培力相关的平衡问题多次在高考中出现,需要做好“源”、“路”、“力”的分析,解决这类问题的一般思路如下:例题1、不计电阻的平行金属导轨与水平面成某角度固定放置,两完全相同的金属导体棒a、b垂直于导轨静止放置,且与导轨接触良好,匀强磁场垂直穿过导轨平面,如图所示,现用一平行于导轨的恒力F拉导体棒a,使其沿导轨向上运动,在a运动过程中,b始终保持静止,则以下说确的是()A.导体棒a做匀变速直线运动B.导体棒b所受摩擦力可能变为0C.导体棒b所受摩擦力可能先增大后减小D.导体棒b所受摩擦力方向可能沿导轨向下【题型点津】题目较为容易,仔细体会一般步骤例题2、如图所示,DEF、XYZ为处于竖直向上匀强磁场中的两个平行直角导轨,DE、XY水平,EF、YZ竖直.MN和PQ是两个质量均为m、电阻均为R的相同金属棒,分别与水平和竖直导轨良好接触,并垂直导轨,且与导轨间的动摩擦因数均为μ.当MN棒在水平恒力的作用下向右匀速运动时,PQ棒恰好匀速下滑.已知导轨间距为L,磁场的磁感应强度为B,导轨电阻不计,重力加速度为g,试求:(1)作用在MN棒上的水平恒力的大小;(2)金属棒MN的运动速度大小.【题型点津】解决此类问题的关键是:根据右手定则或楞次定律判断感应电流方向,再根据左手定则判断安培力的方向,进行受力分析,确定物体的运动情况,由动力学方程结合物体的运动状态进行求解。
二、与能量问题相关的电磁感应问题能量转化和守恒定律在电磁感应现象中的体现非常明显,是高考题命题关注的热点之一。
主要包括以下两个方面:①由有效面积变化引起的电磁感应现象中,由于磁场本身不发生变化,一般认为磁场并不输出能量,而是其他形式的能量借助安培力做功来实现能量的转化。
②由磁场变化引起的电磁感应现象中,无论磁场增强还是减弱,在回路闭合的情况下,磁场通过感应导体对外输出能量。
2011高考“电磁学”试卷特点及教学启示
感 , 助 于促 进 教 学 更 多 地 关 注社 会 。 题重 点 考 查 了 电场 使 也 本 粒 子 加 速 、 场使 粒 子 偏 转 、 合 了 圆 周 运 动 知 识 . 查 了 学 磁 综 考 生力 学 、 电学 、 学 的综 合 应 用 能 力 。 徽 卷 的 压 轴题 第 2 磁 安 3题 也属 于带 电粒 子 在 复合 场 中运 动 内容 ④、 以恒 定 电流 为 中心 设计 创 新 实 验 试 题 , 查 学 生 的 实 考 验动 手 能 力 。 三套 试 卷 都 命 了 电学 实 验 题 .都 考 了伏 安 法 测 电 阻 这 个 最基 础 的实 验 , 了 电路 的 设计 问题 。试 题 采 集 于 教 材 “ 定 考 恒 电 流 ” 章 , 又 不 拘 泥 于教 材 , 一 但 既有 常规 性 又 有 创 新 性 , 于 属 测定 性 、 索性 、 作 性相 结 合 的的 实 验 题 探 操 如 : 52 1 例 、 0 1天 津理 综 9题 本 题 考 查 了电 学 仪器 的选 择 方 法 。 电学 实 验 选 择 仪 器 的
2考 题 中电 磁 学 知识 点 及 内容 . 三 套题 中粒 子 在 电 场 中 的运 动 2次 . 电粒 子 在 电场 . 带 磁 场 复 合 场 中 的运 动 2次 , 波 器 原 理 1次 , 生 感 应 电 动 势求 示 产 解 3次 . 磁 场 1 , 旋 加 速 器 1 , 场 线 1 , 场 、 地 次 回 次 电 次 电 磁 场 、 定 电流 的 综 合 1 , 安 法 测 电 阻 3次 , 电表 内 阻 1 恒 次 伏 测 次 、 培 力 做 功 1次 , 行 板 电容 器 1 。电 磁 学 考 查 的 比 例 安 平 次 在 3 %左 右 , 5 与教 育 部 频 发 的 《 试 大 纲 》 定 的 比例 一 致 。 考 规
选择题15《电磁感应》(原卷版)
选择题15《电磁感应》【命题导航】命题点一电磁感应现象之感生电动势命题点二电磁感应现象之动生电动势命题点三楞次定律及推论(“增反减同”“增缩减扩”“增推减拉”“来拒去留”)命题点四“三则一律”综合应用(安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律)命题点五电磁感应图象专题命题点六自感、涡流、电磁阻尼和电磁驱动命题点七电磁感应动力学之恒力模型命题点八电磁感应动力学之双杆模型命题点九电磁感应动力学之含电容器命题点十动量在电磁感应中的应用命题点十一能量在电磁感应中的应用【高考解码】命题点一电磁感应现象之感生电动势1.(单选)(2020·江苏卷)如图所示,两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反,金属圆环的直径与两磁场的边界重合,下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是()A.同时增大B1减小B2B.同时减小B1增大B2C.同时以相同的变化率增大B1和B2D.同时以相同的变化率减小B1和B22.(多选)(2019·全国1卷)空间存在一方向与直面垂直、大小随时间变化的匀强磁场,其边界如图(a)中虚线MN所示,一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S,将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内,圆心O在MN上,t=0时磁感应强度的方向如图(a)所示,磁感应强度B随时间t的变化关系如图(b)所示,则在t=0到t=t1的时间间隔内()A.圆环所受安培力的方向始终不变B.圆环中的感应电流始终沿顺时针方向C.圆环中的感应电流大小为B0rS4t0ρD.圆环中的感应电动势大小为B0πr24t03.(单选)如图甲所示,长直导线与闭合金属线框位于同一平面内,长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示,在0∼T2时间内,直导线中电流向上,则在T2∼T时间内,线框中感应电流的方向与所受安培力的合力方向分别是()A.顺时针,向左B.逆时针,向右C.顺时针,向右D.逆时针,向左4.(多选)图甲为兴趣小组制作的无线充电装置中的受电线圈示意图,已知线圈匝数n=100、电阻r=1Ω、横截面积S=1.5×10−3m2,外接电阻R=7Ω,线圈处在平行于线圈轴线的匀强磁场中,磁场的磁感应强度随时间变化如图乙所示,则()A.在t=0.01s时通过R的电流方向发生改变B.在t=0.01s时线圈中的感应电动势E=0.6VC.在0∼0.02s内通过电阻R的电荷量q=1.5×10−3CD.在0.02∼0.03s内R产生的焦耳热为Q=1.8×10−3J5.(多选)用导线绕成一圆环,环内有一用同样导线折成的内接正方形线框,圆环与线框绝缘,如图所示,把它们放在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于圆环平面(纸面)向里,当磁场均匀减弱时()A.线框和圆环中的电流方向都为顺时针B.线框和圆环中的电流方向都为逆时针C.线框和圆环中的电流大小之比为1:√2D.线框和圆环中的电流大小之比为1:2命题点二电磁感应现象之动生电动势1.(单选)(2020·浙江卷)如图所示,固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场,长为l的金属棒,一端与圆环接触良好,另一端固定在竖直导电转轴OO′上,随轴以角速度ω匀速转动,在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器,有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态,已知重力加速度为g,不计其它电阻和摩擦,下列说法正确的是()Bl2ωA.棒产生的电动势为12B.微粒的电荷量与质量之比为2gdBr2ωC.电阻消耗的电功率为πB2r4ω2RD.电容器所带的电荷量为CBr4ω2.(多选)如图所示,一金属棒AC在匀强磁场中绕平行于磁感应强度方向的轴(过O点)匀速转动,OA=2OC=2L,磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里,金属棒转动的角速度为ω、电阻为r,内、外两金属圆环分别与C、A良好接触并各引出一接线柱与外电阻R相接(没画出),两金属环圆心皆为O且电阻均不计,则()A.金属棒中有从A到C的感应电流B.外电阻R中的电流为3BωL22(R+r)C.当r=R时,外电阻消耗功率最小D.金属棒AC间电压为3BωL2R2(R+r)3.(单选)如图所示,abcd为水平放置的平行“”形光滑金属导轨,导轨间距为l,电阻不计。
2011年高考电磁感应现象命题的几种类型
2011年高考电磁感应现象命题的几种类型
秦付平
【期刊名称】《河北理科教学研究》
【年(卷),期】2012(000)003
【摘要】1图像问题rn电磁感应的图像问题结合了物理和数学两个学科的知识,这种题型在高考中主要以选择题的形式考查.电磁感应中常涉及B-t图像,
【总页数】4页(P53-56)
【作者】秦付平
【作者单位】广西壮族自治区合浦廉州中学,536100
【正文语种】中文
【中图分类】G633.7
【相关文献】
1.一道不该出现的命题——谈2011年上海高考历史试卷37题的命题危害
2.赏析2010年高考三角函数问题展望2011年高考三角函数命题
3.高考引领道是无形却无穷——谈2011年江苏高考语文命题的“指挥棒”作用
4.2011年高考电磁感应现象命题的几种类型
5.高考语文命题必须心怀敬畏——2011年、2012年高考语文上海卷试题指瑕
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
2011年高考物理真题分类汇编-9 电磁感应
2011年高考物理真题分类汇编电磁感应1.(2011年高考·海南理综卷)自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的,很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献。
下列说法正确的是( )A .奥斯特发现了电流的磁效应,揭示了电现象和磁现象之间的联系B .欧姆发现了欧姆定律,说明了热现象和电现象之间存在联系C .法拉第发现了电磁感应现象,揭示了磁现象和电现象之间的联系D .焦耳发现了电流的热效应,定量经出了电能和热能之间的转换关系2.(2011年高考·山东理综卷)了解物理规律的发现过程,学会像科学家那样观察和思考,往往比掌握知识本身更重要。
以下符合事实的是A .焦耳发现了电流热效应的规律B .库仑总结出了点电荷间相互作用的规律C .楞次发现了电流的磁效应,拉开了研究电与磁相互关系的序幕D .牛顿将斜面实验的结论合理外推,间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动 3.(2011年高考·北京理综卷)物理关系式不仅反映了物理量之间的关系,也确定了单位间的关系。
如关系式U=IR 既反映了电压、电流和电阻之间的关系,也确定了V (伏)与A (安)和Ω(欧)的乘积等效。
现有物理量单位:m (米)、s (秒)、N (牛)、J (焦)、W (瓦)、C (库)、F (法)、A (安)、Ω(欧)和T (特),由他们组合成的单位都与电压单位V (伏)等效的是A .J/C 和N/CB .C/F 和T ❿m 2/sC .W/A 和C ❿T·m/sD .2121Ω⋅W 和T·A·m4.(2011年高考·广东理综卷)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A .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5.(2011年高考·上海卷)如图,均匀带正电的绝缘圆环a 与金属圆环b 同心共面放置。
(总结题型)电磁感应四种类型
例题一:55页例8
• 在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不 变形的单匝金属圆线圈,规定线圈中感应电 流方向如图1所示时的感应电动势为正.当磁 场的磁感应强度B(向上为正方向)随时间t 的变化如图2所示时,图中能正确表示线圈中 感应电动势E随时间t变化的图线是( )
27
例一:如图所示,矩形线圈abcd质量为m,宽为d, 在竖直平面内由静止自由下落。其下方有如图方 向的匀强磁场,磁场上、下边界水平,宽度也为d, 线圈ab边刚进入磁场就开始做匀速运动,那么在 线圈穿越磁场的全过程,产生了多少电热?
例二(52页例1)如图所示,y轴左方有磁 感应强度为B的匀强磁场,一个半径为r的 直角扇形金属框架,总电阻为R,不计重力 及一切摩擦,以O为圆心以角速度ω匀速转 动.从图示位置转动四分之一周期时,外力 做功为多少?
A
B
C
D
例三(55页例9)在如图甲直角坐标系的 四个象限中,分布图示方向的匀强磁场 (磁感应强度大小都相等)一个直角扇 • 形线框垂直于磁场放置,圆心在原点处 并以过原点平行于磁场的直线为轴。沿 • 逆时针方向匀速转动,角速度为,自线 框的两直角边与+X,+Y轴重合时开始计 时,则图乙中穿过线框的磁通量 随时 间t变化的图象正确的是:( B )
例四(52页例3)如图,匀强磁场的磁感应强度
为B,方向竖直向下,磁场中有一个边长为L的正 方形金属框,已知ab边的质量为m,其他三边的质 量不计,线框的总电阻为R,cd边上装有固定的 水平轴,现将金属框从水平位置由静止开始释放, 不计一切摩擦。金属框经过时间t正好到达竖直 位置,若在t时间内金属框中产生的焦耳热为Q, 求ab边通过最低点时受到的安培力大小。
高考物理电磁感应现象压轴难题综合题含答案解析
高考物理电磁感应现象压轴难题综合题含答案解析一、高中物理解题方法:电磁感应现象的两类情况1.如图所示,水平放置的两根平行光滑金属导轨固定在平台上导轨间距为1m ,处在磁感应强度为2T 、竖直向下的匀强磁场中,平台离地面的高度为h =3.2m 初始时刻,质量为2kg 的杆ab 与导轨垂直且处于静止,距离导轨边缘为d =2m ,质量同为2kg 的杆cd 与导轨垂直,以初速度v 0=15m/s 进入磁场区域最终发现两杆先后落在地面上.已知两杆的电阻均为r =1Ω,导轨电阻不计,两杆落地点之间的距离s =4m (整个过程中两杆始终不相碰)(1)求ab 杆从磁场边缘射出时的速度大小; (2)当ab 杆射出时求cd 杆运动的距离;(3)在两根杆相互作用的过程中,求回路中产生的电能.【答案】(1) 210m/s v =;(2) cd 杆运动距离为7m ; (3) 电路中损耗的焦耳热为100J . 【解析】 【详解】(1)设ab 、cd 杆从磁场边缘射出时的速度分别为1v 、2v设ab 杆落地点的水平位移为x ,cd 杆落地点的水平位移为x s +,则有2h x v g =2h x s v g+=根据动量守恒012mv mv mv =+求得:210m/s v =(2)ab 杆运动距离为d ,对ab 杆应用动量定理1BIL t BLq mv ==设cd 杆运动距离为d x +∆22BL xq r r∆Φ∆== 解得1222rmv x B L ∆=cd 杆运动距离为12227m rmv d x d B L+∆=+= (3)根据能量守恒,电路中损耗的焦耳热等于系统损失的机械能222012111100J 222Q mv mv mv =--=2.如图,在地面上方空间存在着两个水平方向的匀强磁场,磁场的理想边界ef 、gh 、pq 水平,磁感应强度大小均为B ,区域I 的磁场方向垂直纸面向里,区域Ⅱ的磁场方向向外,两个磁场的高度均为L ;将一个质量为m ,电阻为R ,对角线长为2L 的正方形金属线圈从图示位置由静止释放(线圈的d 点与磁场上边界f 等高,线圈平面与磁场垂直),下落过程中对角线ac 始终保持水平,当对角线ac 刚到达cf 时,线圈恰好受力平衡;当对角线ac 到达h 时,线圈又恰好受力平衡(重力加速度为g ).求:(1)当线圈的对角线ac 刚到达gf 时的速度大小;(2)从线圈释放开始到对角线ac 到达gh 边界时,感应电流在线圈中产生的热量为多少?【答案】(1)1224mgR v B L = (2)322442512m g R Q mgL B L=- 【解析】 【详解】(1)设当线圈的对角线ac 刚到达ef 时线圈的速度为1v ,则此时感应电动势为:112E B Lv =⨯感应电流:11E I R=由力的平衡得:12BI L mg ⨯= 解以上各式得:1224mgRv B L =(2)设当线圈的对角线ac 刚到达ef 时线圈的速度为2v ,则此时感应电动势2222E B Lv =⨯感应电流:22E I R=由力的平衡得:222BI L mg ⨯= 解以上各式得:22216mgRv B L =设感应电流在线圈中产生的热量为Q ,由能量守恒定律得:22122mg L Q mv ⨯-=解以上各式得:322442512m g R Q mgL B L =-3.电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化为电势能的装置,在不同的电源中,非静电力做功的本领也不相同,物理学中用电动势E 来表明电源的这种特性。
电磁感应高考题型分析
电磁感应高考题型分析电磁感应是高中物理中的重要内容之一。
在高考中,电磁感应的考题通常包括计算电动势、磁通量的变化、电感和自感等方面,要求考生对电磁感应的基本原理和相关公式进行运用和分析。
首先,高考中的电磁感应计算题主要围绕三个方面展开:电动势、磁通量的变化以及电感和自感的计算。
电动势的计算是电磁感应考题中常见的一种类型。
这种题目通常给出一个导体在磁场中运动的情景,要求考生计算导体上的感应电动势。
解决这类问题的关键在于应用法拉第电磁感应定律,即电动势的大小等于导体在磁场中所受磁感应强度的变化率乘以该导体所包围的磁通量:ε = -dΦ/dt其中,ε表示电动势,Φ表示磁通量,t表示时间。
通过对题目中提供的数据进行处理和计算,可以得到最终的结果。
磁通量的变化是电磁感应考题中的另一类重要内容。
这类题目通常要求考生计算磁通量的变化量,或者根据磁通量的变化计算所产生的感应电动势。
为了解决这类问题,考生需要掌握磁通量的计算公式和其变化过程。
在一个匀强磁场中,磁通量的计算公式为:Φ = B * S * cosθ其中,Φ表示磁通量,B表示磁感应强度,S表示被磁场穿过区域的面积,θ表示磁场与该区域法线的夹角。
通过对题目中给出的数据进行计算,考生可以得到磁通量的变化量或感应电动势。
此外,电感和自感也是高考中的常见考点。
计算电感和自感的题目通常要求考生根据题目中给出的线圈的参数和磁场信息,计算电感或自感的值。
电感的计算公式为:L = (μ0 * N² * S) / l其中,L表示电感,μ0表示真空中的磁导率,N表示线圈中的匝数,S表示线圈的截面积,l表示线圈的长度。
而自感的计算公式为:L = (μ * N² * S) / l其中,L表示自感,μ表示线圈材料的磁导率,N表示线圈中的匝数,S表示线圈的截面积,l表示线圈的长度。
通过对这些公式的灵活运用,考生可以解决与电感和自感相关的考题。
综上所述,高考中的电磁感应考题主要包括电动势、磁通量变化、电感和自感的计算。
电磁感应中高考常考题型及解析
电磁感应中高考常考题型及解析山东省平度市第一中学韩显平 266700随着高考改革的不但深入,理科综合考试中对电磁感应部分难度有所逐年加大的趋势,考试题目不是单一的,而是通过电磁感应知识与电路知识、安培力进行简单的结合,或定性分析、或定量计算,尤其是导体棒模型和线框模型,是近几年高考的热点。
现就将这部分知识常考的题型总结如下,供同行们商榷。
类型一:电磁感应定律及楞次定律的应用。
【例1】(2012·福建理综,18)如图一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落,穿过一根竖直悬挂的条形磁铁,铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴线始终保持重合.若取磁铁中心O为坐标原点,建立竖直向下为正方向的x轴,则下图中最能正确反映环中感应电流i随环心位置坐标x变化的关系图象是( ).解析:闭合铜环在下落过程中穿过铜环的磁场方向始终向上,磁通量先增加后减少,由楞次定律可判断感应电流的方向要发生变化,D项错误;因穿过闭合铜环的磁通量的变化率不是均匀变化,所以感应电流随x的变化关系不可能是线性关系,A项错误;铜环由静止开始下落,速度较小,所以穿过铜环的磁通量的变化率较小,产生的感应电流的最大值较小,过O 点后,铜环的速度增大,磁通量的变化率较大,所以感应电流的反向最大值大于正向最大值,故B项正确,C项错误.点评与预测:本题主要考查由楞次定律判断感应电流方向问题,速度与磁通量变化大小问题,属于中档题目。
纵观近几年高考可以看到,电磁感应与楞次定律是每年高考必考内用,小题考查线圈与环,磁通量变化,感应电流变化等问题,14年也是考试的重点。
类型二:电磁感应中的图象问题。
【例2】 (2013·课标,20)如图一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内,线框在长直导线右侧,且其长边与长直导线平行.已知在t=0到t=t1的时间间隔内,直导线中电流i发生某种变化,而线框中的感应电流总是沿顺时针方向;线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右.设电流i正方向与图中箭头所示方向相同,则i随时间t变化的图线可能是( ).解析:因通电导线周围的磁场离导线越近磁场越强,而线框中左右两边的电流大小相等,方向相反,所以受到的安培力方向相反,导线框的左边受到的安培力大于导线框的右边受到的安培力,所以合力与左边导线框受力的方向相同.因为线框受到的安培力的合力先水平向左,后水平向右,根据左手定则,导线框处的磁场方向先垂直纸面向里,后垂直纸面向外,根据右手螺旋定则,导线中的电流先为正,后为负,所以选项A 正确、选项B 、C 、D 错误.选A.点评与预测:本题主要考查电流与安培力关系,有左右手定则判断磁场方向与电流正负关系,是中档题目。
电磁感应问题归类解析
电磁感应问题归类解析摘要:电磁感应的综合问题实际上就是电学、磁学、力学与运动学的综合应用,解答此类问题的关键是要抓住知识点间的衔接。
比如:电路与欧姆定律是电与磁的衔接点;安培力是磁学与力学和运动学的衔接点。
除电磁感应和力学、电学的综合外,电磁学中的图象问题也是高考中的一个重点,本文据此部分出现的重点题型试举例说明。
关键词:物理教学;电磁感应;归类解析在多年的教学经验中,笔者总结了以下三种题型,对电磁感应问题进行归类解析。
通过自己的分析和总结,以期给同仁带来帮助。
题型一:电磁感应现象中的图象问题电流为顺时针方向……选项D正确。
方法总结:解决图象问题,首先要设法看懂图象,从中找出必要的信息,把图象反映的规律对应到实际过程中去;其次要根据实际过程进行抽象,用相应的图象去表达。
用到的方法:利用右手定则或楞次定律判定感应电流的方向,利用法拉第电磁感应定律判定电流的大小变化。
题型二:电磁感应现象中的力学问题电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力的作用,因此电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起.解决此类问题的一般思路是:先由法拉笫电磁感应定律求感应电动势,然后根据欧姆定律求感应电流,再求出安培力,再后依照力学问题的处理方法进行,如进行受力情况分析、运动情况分析及功能关系分析等。
1.电磁感应中的平衡问题方法总结:解决电磁感应中平衡问题的基本方法还是力学的研究方法:确定研究对象;进行受力分析;根据平衡条件建立方程.只是受力中多了安培力,而安培力是由于感应电流产生的,故此类问题是将有关电磁感应规律、安培力公式和平衡条件相结合解题。
2.电磁感应中的运动问题在电磁感应中,由于磁场变化或导体杆的运动的速度的变化会引起感应电流的变化,感应电流的变化会引起安培力的变化,安培力的变化又可能引起合外力的变化,从而导致导体的加速度、速度等发生变化,而速度的变化反过来又影响感应电流、磁场力、合外力的变化,最终可能使导体达到稳定状态。
高考物理电磁感应现象的两类情况推断题综合题及详细答案
高考物理电磁感应现象的两类情况推断题综合题及详细答案一、电磁感应现象的两类情况1.如图所示,线圈工件加工车间的传送带不停地水平传送长为L ,质量为m ,电阻为R 的正方形线圈,在传送带的左端线圈无初速地放在以恒定速度v 匀速运动的传送带上,经过一段时间,达到与传送带相同的速度v 后,线圈与传送带始终相对静止,并通过一磁感应强度为B 、方向竖直向上的匀强磁场,已知当一个线圈刚好开始匀速度运动时,下一个线圈恰好放在传送带上,线圈匀速运动时,每两个线圈间保持距离L 不变,匀强磁场的宽度为3L ,求:(1)每个线圈通过磁场区域产生的热量Q .(2)在某个线圈加速的过程中,该线圈通过的距离S 1和在这段时间里传送带通过的距离S 2之比.(3)传送带每传送一个线圈,电动机多消耗的电能E (不考虑电动机自身的能耗)【答案】(1)232B L vQ R= (2) S 1:S 2=1:2 (3)E=mv 2+2B 2L 3v/R【解析】 【分析】 【详解】(1)线圈匀速通过磁场,产生的感应电动势为E=BLv ,则每个线圈通过磁场区域产生的热量为223()22BLv L B L vQ Pt R v R===(2)对于线圈:做匀加速运动,则有S 1=vt /2 对于传送带做匀速直线运动,则有S 2=vt 故S 1:S 2=1:2(3)线圈与传送带的相对位移大小为2112vts s s s ∆=-== 线圈获得动能E K =mv 2/2=fS 1传送带上的热量损失Q /=f (S 2-S 1)=mv 2/2送带每传送一个线圈,电动机多消耗的电能为E =E K +Q +Q /=mv 2+2B 2L 3v/R 【点睛】本题的解题关键是从能量的角度研究电磁感应现象,掌握焦耳定律、E=BLv 、欧姆定律和能量如何转化是关键.2.如图所示,两根竖直固定的足够长的金属导轨ad 和bc ,相距为L=10cm ;另外两根水平金属杆MN 和EF 可沿导轨无摩擦地滑动,MN 棒的质量均为m=0.2kg ,EF 棒的质量M =0.5kg ,在两导轨之间两棒的总电阻为R=0.2Ω(竖直金属导轨的电阻不计);空间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度为B=5T ,磁场区域足够大;开始时MN 与EF 叠放在一起放置在水平绝缘平台上,现用一竖直向上的牵引力使MN 杆由静止开始匀加速上升,加速度大小为a =1m/s 2,试求:(1)前2s 时间内流过MN 杆的电量(设EF 杆还未离开水平绝缘平台); (2)至少共经多长时间EF 杆能离开平台。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
2011年高考电磁感应现象命题的几种类型
一、图象问题
电磁感应的图象问题结合了物理和数学两个学科的知识,这种题型在高考中主要以选择题的形式考查。
电磁感应中常涉及B-t图象、φ-t图象、E-t图象和I-t图象。
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随线圈位移x变化的图象,即E-x图象和I-x 图象。
这类问题特点通常有:定性或定量地表示出所研究问题的函数关系;在图象中E、I、B等物理量的方向是通过正负值来反映;画图象时要注意横、纵坐标的单位长度定义或表达等等。
例1.(2011年山东卷理综)如图1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a c表示c的加速度,E kd表示d的动能,x c、x d分别表示c、d相对释放点的位移。
图2中正确的是
解析:c导体棒落入磁场之前做自由落体运动,加速度恒为g,有,,c棒进入磁场以速度v做匀速直线运动时,d棒开始做自由落体运动,与c棒做自由落体运动的过程相同,此时c棒在磁场中做匀速直线运动的路程为,d棒进入磁场而c还没有传出磁场的过程,无电
磁感应,两导体棒仅受到重力作用,加速度均为g,知道c棒穿出磁场,B正确。
c棒穿出磁场,d棒切割磁感线产生电动势,在回路中产生感应电流,因此时d棒速度大于c进入磁场是切割磁感线的速度,故电动势、电流、安培力都大于c刚进入磁场时的大小,d棒减速,直到穿出磁场仅受重力,做匀加速运动,
结合匀变速直线运动,可知加速过程动能与路程成正比,D正确。
答案:BD。
点评:在分析电磁感应中的图象问题时,解决问题时可从看坐标轴表示什么物理量;看具体的图线,它反映了物理量的状态或变化,要看图象在坐标轴上的截距,它反映的是一个物理量为零时另一物理量的状态等等。
在分析这类问题时除了运用右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律外还要注意相关集合规律的运用。
二、电路问题
解决电磁感应电路问题的关键就是借鉴或利用相似原型来启发理解和变换物理模型,即把电磁感应的问题等效转换成稳恒直流电路,把产生感应电动势的那部分导体等效为内电路。
感应电动势的大小相当于电源电动势,其余部分相当于外电路,并画出等效电路图。
此时,处理问题的方法与闭合电路求解基本一致,惟一要注意的是电磁感应现象中,有时导体两端有电压,但没有电流流过,这类似电源两端有电势差但没有接入电路时,电流为零。
解决这类方法有:首先判断产生电磁感应现象的那一部分导体(电源),
其次利用或求感应电动势的大小,利用右手定则或楞次定律判断电流方向;分析电路结构,画等效电路图;利用电路规律求解,主要有欧姆定律,串并联规律等等。
例2.(2011年上海卷物理)如图3所示,电阻可忽略的光滑平行金属导轨长s=1.15m,两导轨间距L=0.75m,导轨倾角为30°,导轨上端ab接一阻值R=1.5Ω的电阻,磁感应强度B=0.8T的匀强磁场垂直轨道平面向上。
阻值r=0.5Ω,质量m=0.2kg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。
(取)求:
(1)金属棒在此过程中克服安培力的功;
(2)金属棒下滑速度时的加速度。
(3)为求金属棒下滑的最大速度,有同学解答如下:由动能定理有。
由此所得结果是否正确?若正确,说明理由并完成本小题;若不正确,给出正确的解答。
解析:(1)下滑过程中安培力的功即为在电阻上产生的焦耳热,由于,因此:
J,得J。
(2)金属棒下滑时受重力和安培力:,由牛顿第二定律
,得m/s2。
(3)此解法正确。
金属棒下滑时舞重力和安培力作用,其运动满足:,上式表明,加速度随速度增加而减小,棒作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。
,m/s2。
点评:电磁感应与电路的综合是电磁感应应用的重要方面,是高考的重点,每年都出现,这类题容易将闭合电路欧姆定律、电容器等融入到电磁感应问题中,遇到电磁感应现象的电路问题时,要注意画等效电路图分析。
三、力学问题
感应电流在磁场中受到安培力的作用,因此电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起。
解决这类问题需要综合应用电磁感应规律(法拉第电磁感应定律、楞次定律)及力学中的有关规律(牛顿定律、动量守恒、动量定理、动能定理等)。
解决这类问题的方法:选择研究对象。
即是哪一根导体棒或几根导体棒组成的系统;分析其受力情况。
安培力既跟电流垂直又跟磁场垂直;分析研究对象所受的各力做功情况和合外力
情况选定所要应用的物理规律;运用物理规律列方程求解。
注意:加速度时,速度达到最大值的特点。
例3.(2011年浙江卷理综)如图4所示,在水平面上固定有长为L=2m、宽为d=1m的金属“U”型轨导,在“U”型导轨右侧l=0.5m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5所示。
在t=0时刻,质量为m=0.1kg的导体棒以v0=1m/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μ=0.1,导轨与导体棒单位长度的电阻均为,不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(取)。
(1)通过计算分析4s内导体棒的运动情况;
(2)计算4s内回路中电流的大小,并判断电流方向;
(3)计算4s内回路产生的焦耳热。
解析:(1)根据题意有,导体棒先在无磁场区域做匀减速运动,有:,,,代入数据解得:,m,导体棒没有进入磁场区域。
导体棒在末已停止运动,以后一直保持静止,离左端位置仍为m。
(2)前磁通量不变,回路电动势和电流分别为,;后回路产生的电动势为
V;回路的总长度为,因此回路的总电阻为;电流为A,根据楞次定律,在回路中的电流方向是顺时针方向。
(3)前电流为零,后有恒定电流,焦耳热为J。
点评:本题考查电磁感应的规律和电磁感应与力学的综合.分析与力学综合问题时,可把问题分解成两部分:电学部分与力学部分来处理.电学部分思路是将产生电动势的部分电路等效成电源,画出等效电路图,应用欧姆定律理来处理.
四、能量问题
电磁感应的过程实质上是能量的转化过程,电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用,因此,要维持感应电流的存在,必须有“外力”克服安培力做功。
此过程中,其他形式的能量转化为电能。
“外力”克服安培力做了多少功,就有多少其他形式的能转化为电能。
当感应电流通过用电器时,电能又转化为其他形式的能量。
安培力做功的过程,是电能转化为其它形式能的过程,安培力做了多少功,就有多少电能转化为其它形式的能。
解决这类问题的方法是:用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向;画出等效电路,求出回路中电阻消耗电功率表达式;分析导体机械能的变化,用能量守恒关系得到机械功率的改变所满足的方程。
例4.(2011年天津卷)如图6所示,两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ间距为l=0.5m,其电阻不计,两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角。
完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置,每棒两端都与导轨始终有良好接触,已知两棒的质量均为0.02kg,电阻均为R=0.1Ω,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度为B=0.2T,棒ab在平行于导轨向上的力F作用下,沿导轨向上匀速运动,而棒cd恰好能保持静止。
取g=10m/s2,问:
(1)通过cd棒的电流I是多少,方向如何?
(2)棒ab受到的力F多大?
(3)棒cd每产生Q=0.1J的热量,力F做的功W是多少?
解析:(1)棒cd受到的安培力,棒cd在共点力作用下平衡,则,由上式代入数据解得:I=1A,方向由右手定则可知由d到c。
(2)棒ab与棒cd受到的安培力大小相等F ab=F cd,对棒ab由共点力平衡有:,代入数据解得F=0.2N。
(3)设在时间t内棒cd产生Q=0.1J热量,由焦耳定律可知,设ab棒匀速运动的速度大
小为v,则产生的感应电动势E=Blv,由闭合电路欧姆定律知,由运动学公式知,在时间t内,棒ab沿导轨的位移 x=vt,力F做的功W=Fx,综合上述各式,代入数据解得W=0.4J。
点评:此题将电磁感应、电路、受力分析及能量守恒等知识巧妙地结合在一起,是一道经典好题。
从求焦耳热的过程可知,此题虽属变化的安培力做功问题,但不必追究变力、变电流做功的具体细节,只需弄清能量的转化途径,用能量的转化与守恒定律就可求解。