电磁感应规律易错分析
高二物理学科常见问题解答电磁学知识点的易错点解析
高二物理学科常见问题解答电磁学知识点的易错点解析高二物理学科常见问题解答——电磁学知识点的易错点解析在高二物理学科的学习中,电磁学是一个重要的知识点。
然而,由于其理论涉及较多且抽象,很多同学在学习过程中会出现易错点。
本文将针对电磁学的常见问题进行解答,并对易错点逐一进行解析。
一、电磁学基础知识1. 什么是电磁感应?电磁感应是指磁场与导体相互作用,导致导体中产生感应电流的现象。
根据法拉第电磁感应定律,当磁通量发生变化时,导体中将产生感应电动势。
2. 什么是洛伦兹力?洛伦兹力是指电荷在磁场中受到的力。
当电荷运动且与磁场垂直时,洛伦兹力的大小与电荷的速度、磁场强度和两者之间夹角有关。
3. 什么是电动势?电动势是指单位正电荷在电路中绕一圈所做的功。
根据电动势的定义可知,电动势与电荷的速度以及磁场强度有关,而与磁场方向无关。
二、易错点解析1. 电磁感应中的楞次定律易错点解析楞次定律是指导体中感应电流产生的方向。
根据楞次定律,感应电流的方向使得其磁场的变化趋势与引起感应电流的磁场变化趋势相反。
易错点解析:很多同学在理解楞次定律时,容易将感应电流的方向与感应电动势的方向混淆。
感应电流的方向是使其磁场变化趋势与引起感应电流的磁场变化趋势相反,而感应电动势的方向是由电场力驱使电荷产生运动的方向。
2. 磁场中的洛伦兹力易错点解析洛伦兹力公式为F=qvBsinθ。
易错点主要包括理解洛伦兹力的方向、影响洛伦兹力大小的因素以及理解洛伦兹力的性质。
易错点解析:在理解洛伦兹力的方向时,需要明确电荷的运动方向、磁场的方向以及两者之间的夹角。
影响洛伦兹力大小的因素包括电荷的速度、磁场强度以及两者之间夹角的大小。
此外,洛伦兹力具有与电磁场相互作用,无论电荷的运动方向如何,总是垂直于其运动方向以及磁场方向。
3. 电动势和电位移的易错点解析电动势和电位移是电路中重要的概念,易错点主要包括理解电动势与电压的区别、电动势的表达式以及电势差的计算和电位移的性质。
电磁感应现象易错题综合题及答案
电磁感应现象易错题综合题及答案一、高中物理解题方法:电磁感应现象的两类情况1.如图所示,竖直放置、半径为R的圆弧导轨与水平导轨ab、在处平滑连接,且轨道间距为2L,cd、足够长并与ab、以导棒连接,导轨间距为L,b、c、在一条直线上,且与平行,右侧空间中有竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场,均匀的金属棒pq和gh垂直导轨放置且与导轨接触良好。
gh静止在cd、导轨上,pq从圆弧导轨的顶端由静止释放,进入磁场后与gh没有接触。
当pq运动到时,回路中恰好没有电流,已知pq的质量为2m,长度为2L,电阻为2r,gh的质量为m,长度为L,电阻为r,除金属棒外其余电阻不计,所有轨道均光滑,重力加速度为g,求:(1)金属棒pq到达圆弧的底端时,对圆弧底端的压力;(2)金属棒pq运动到时,金属棒gh的速度大小;(3)金属棒gh产生的最大热量。
【答案】(1) (2) (3)【解析】【分析】金属棒pq下滑过程中,根据机械能守恒和牛顿运动定律求出对圆弧底端的压力;属棒gh在cd、导轨上加速运动,回路电流逐渐减小,当回路电流第一次减小为零时,pq运动到ab、导轨的最右端,根据动量定理求出金属棒gh的速度大小;金属棒pq进入磁场后在ab、导轨上减速运动,金属棒gh在cd、导轨上加速运动,根据能量守恒求出金属棒gh产生的最大热量;解:(1)金属棒pq下滑过程中,根据机械能守恒有:在圆弧底端有根据牛顿第三定律,对圆弧底端的压力有联立解得(2)金属棒pq进入磁场后在ab、导轨上减速运动,金属棒gh在cd、导轨上加速运动,回路电流逐渐减小,当回路电流第一次减小为零时,pq运动到ab、导轨的最右端,此时有对于金属棒pq有对于金属棒gh有联立解得(3)金属棒pq 进入磁场后在ab 、导轨上减速运动,金属棒gh 在cd 、导轨上加速运动,回路电路逐渐减小,当回路电流第一次减小为零时,回路中产生的热量为该过程金属棒gh 产生的热量为金属棒pq 到达cd 、导轨后,金属棒pq 加速运动,金属棒gh 减速运动,回路电流逐渐减小,当回路电流第二次减小为零时,金属棒pq 与gh 产生的电动势大小相等,由于此时金属棒切割长度相等,故两者速度相同均为v ,此时两金属棒均做匀速运动,根据动量守恒定律有金属棒pq 从到达cd 、导轨道电流第二次减小为零的过程,回路产生的热量为该过程金属棒gh 产生的热量为联立解得2.某兴趣小组设计制作了一种磁悬浮列车模型,原理如图所示,PQ 和MN 是固定在水平地面上的两根足够长的平直导轨,导轨间分布着竖直(垂直纸面)方向等间距的匀强磁场1B 和2B ,二者方向相反.矩形金属框固定在实验车底部(车厢与金属框绝缘).其中ad边宽度与磁场间隔相等,当磁场1B 和2B 同时以速度0m 10s v =沿导轨向右匀速运动时,金属框受到磁场力,并带动实验车沿导轨运动.已知金属框垂直导轨的ab 边长0.1m L =m 、总电阻0.8R =Ω,列车与线框的总质量0.4kg m =,12 2.0T B B ==T ,悬浮状态下,实验车运动时受到恒定的阻力1h N .(1)求实验车所能达到的最大速率;(2)实验车达到的最大速率后,某时刻让磁场立即停止运动,实验车运动20s 之后也停止运动,求实验车在这20s 内的通过的距离;(3)假设两磁场由静止开始向右做匀加速运动,当时间为24s t =时,发现实验车正在向右做匀加速直线运动,此时实验车的速度为m 2s v =,求由两磁场开始运动到实验车开始运动所需要的时间.【答案】(1)m 8s ;(2)120m ;(3)2s 【解析】 【分析】 【详解】(1)实验车最大速率为m v 时相对磁场的切割速率为0m v v -,则此时线框所受的磁场力大小为2204-B L v v F R=()此时线框所受的磁场力与阻力平衡,得:F f = 2m 028m/s 4fRv v B L =-= (2)磁场停止运动后,线圈中的电动势:2E BLv = 线圈中的电流:EI R=实验车所受的安培力:2F BIL =根据动量定理,实验车停止运动的过程:m F t ft mv ∑∆+=整理得:224m B L vt ft mv R∑∆+=而v t x ∑∆=解得:120m x =(3)根据题意分析可得,为实现实验车最终沿水平方向做匀加速直线运动,其加速度必须与两磁场由静止开始做匀加速直线运动的加速度相同,设加速度为a ,则t 时刻金属线圈中的电动势 2)E BLat v =-( 金属框中感应电流 2)BL at v I R-=( 又因为安培力224)2B L at v F BIL R(-==所以对试验车,由牛顿第二定律得 224)B L at v f ma R(--=得 21.0m/s a =设从磁场运动到实验车起动需要时间为0t ,则0t 时刻金属线圈中的电动势002E BLat =金属框中感应电流002BLat I R=又因为安培力2200042B L at F BI L R==对实验车,由牛顿第二定律得:0F f =即224B L atfR=得:02st=3.如图所示,CDE和MNP为两根足够长且弯折的平行金属导轨,CD、MN部分与水平面平行,DE和NP与水平面成30°,间距L=1m,CDNM面上有垂直导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度大小B1=1T,DEPN面上有垂直于导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度大小B2=2T。
电磁感应中常见错误及应对策略
《电磁感应》中常见错误及应对策略1、磁通量的理解 问题:误认为是矢量,不能准确计算磁通量、磁通量的变化量。
策略:解决这类问题的关键是:建立较强的空间想像力;计算时紧靠磁通量定义,“磁感应强度与垂直面积的乘积”,若不垂直则或投影面积,或分解磁感应强度. 2、对楞次定律的理解问题:不能正确理解和应用楞次定律。
策略:(1)弄清“阻碍”的几个层次①谁阻碍谁:感应电流的磁通量阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化. ②阻碍什么:阻碍的是磁通量的变化,而不是阻碍磁通量本身.③如何阻碍:当磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反;当磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同,即“增反减同”.④阻碍结果:阻碍并不是阻止,只是延缓了磁通量的变化,这种变化将继续进行,最终结果不受影响.(2)弄清阻碍的几种表现①阻碍原磁通量的变化——“增反减同”. ②阻碍(导体的)相对运动——“来拒去留”.③回路面积有增大或减小的趋势来反抗磁通量的变化. 3.楞次定律与右手定则的关系问题:不能正确把握楞次定律与右手定则的关系。
策略:(1)从研究对象上说.楞次定律研究的是整个闭合回路,右手定则研究的是闭合电路的一部分,即一段导线做切割磁感线运动.(2)从适用范围上说.楞次定律可应用于由磁通量变化引起感应电流的各种情况(当然包括一部分导体做切割磁感线运动的情况),右手定则只适用于一段导线在磁场中做切割磁感 线运动的情况,导线不动时不能应用.因此,右手定则可以看作楞次定律的特殊情况.(3)能用楞次定律判断出感应电流方向,但不一定能用右手定则判断出来.若是导体不动,回路中的磁通量变化,应该用楞次定律判断感应电流方向,而不能用右手定则判断;若是回路中的一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流,用右手定则判断较为简单,用楞次定律也能进行判断,但较为麻烦. 4.右手定则左手定则的关系问题:易混淆右手定则与左手定则的使用。
电磁感应易错问题归类剖析
电磁感应易错问题归类剖析电磁感应是目前广泛应用于工业、实验室、医学等各个领域的重要技术,也是许多故障是由于电磁感应造成的。
随着人们对电磁感应的认识越来越深入,电磁感应的概念也发生了变化,出现了许多新的和有趣的问题。
不妨从以下几个方面归类剖析电磁感应易错问题:一、理论知识1、物理量与电磁感应量之间的关系:有时在解决电磁感应问题时,容易忽视将物理量与电磁感应量联系起来。
因此,解决此类问题时,应特别注意物理量与电磁感应量之间存在的联系。
2、电磁感应量的变化:在复杂的电磁场环境中,电磁感应量会发生变化。
如果在设计电磁感应系统时,忽视了这一点,就会导致电磁感应系统的运行效果不理想。
3、电磁感应量的衰减率:当电磁感应量从发射源传播到接收器时,其衰减率会发生变化。
如果在设计电磁感应系统时,忽视了这一点,也会导致电磁感应系统的运行效果不理想。
二、实践操作1、电磁感应实验中的操作失误:在实验中,应该定期检查和诊断设备,但有时因熟练度不足或疏忽大意,经常会造成操作失误,从而导致实验数据不准确或电磁感应系统设备不能正常使用。
2、硬件设备不同步:在使用电磁感应系统时,应特别注意硬件设备的同步情况,如果硬件设备不能同步,会出现电磁感应系统的不准确或故障。
三、材料选择1、材料的导电性:当使用电磁感应系统时,选择材料时也应特别注意材料的导电性,因为材料的导电性对电磁感应系统的运行效果有决定性影响。
2、材料的热稳定性:高温环境中,热稳定性是材料的重要性能指标,当使用电磁感应系统时,也应根据材料的热稳定性选择材料。
3、材料的电磁超导性:在高超导环境中,电磁超导性是材料的重要性能指标,当使用电磁感应系统时,也应根据材料的电磁超导性选择材料,以保证电磁感应系统的正常运行。
四、系统设计1、设计依据:在设计电磁感应系统时,应根据实际情况,以系统设计的方法确定合理的设计依据。
2、硬件设备结构:在设计电磁感应系统时,应按照实际需求,确定合理的硬件设备结构,以最大限度地提高系统的安全性和可靠性。
高中物理例析法拉第电磁感律易错点学法指导
积盾市安家阳光实验学校高中物理例析法拉第电磁感律易错点
宋
一、关于法拉第电磁感律E n
t
=∆Φ
∆及推导式E Blv =sin θ的比较
二、运用公式E n
t
=∆的易错点 例1. 矩形线圈abcd 绕OM 轴在匀强磁场中转动,如图1所示,当线圈平面与磁感线平行时,求穿过线圈的磁通量及磁通量的变化率,当线圈平面与磁感线垂直时又如何? 图1
错解:当线圈平面与磁感线平行时Φ=0,穿过它的磁通量变化率为
∆Φ
∆t =0;当线圈平面与磁感线垂直时,穿过它的磁通量Φ=BS 最大,因而变化率∆Φ∆t
也
最大。
错解分析:磁通量Φ和磁通量变化率
∆Φ∆t
是两个不同的概念,好多同学认
为Φ大时,
∆Φ∆t
一大,实际上正好相反。
正:当线圈平面与磁感线平行时,Φ=0,两边刚好垂直切割磁感线,此时E 最大,因而穿过它的磁通量变化率
∆Φ∆t
最大。
当线圈平面与磁感线垂直时,
穿过它的磁通量Φ=BS 最大,两边刚好平行于磁感线,此时E =0,因而穿过它的磁通量变化率
∆Φ
∆t
=0。
三、推导式E =Blv sin θ的易错点
例2. 如图2所示,导线长为l ,磁场的磁感强度为B ,导体的速度为v ,运动方向如图所示,求导体切割磁感线产生的感电动势为多少? 图2
错解:E Blv =sin θ
错解分析:不能灵活运用公式E Blv =sin θ(θ为B 与v 的夹角),遇到问题乱套公式。
正:将v 分解为垂直于B 的v ⊥行于B 的v ∥,v ⊥=v cos θ,所以E Blv =cos θ。
(10)电磁感应——高考物理一轮复习 易混易错
(10)电磁感应——2025高考物理一轮复习易混易错专项复习一、易错点分析1. 公式E n t∆Φ=∆的理解及应用误区警示 (1)研究对象为整个回路而非某段导体,整个回路的电动势为零,某段导体对应的感应电动势不一定为零。
(2)所求的感应电动势为Δt 时间内的平均值,若Δt →0,则得到瞬时值。
(3)感应电动势E 的大小决定于穿过电路的磁通量的变化率t ∆Φ∆,而与Φ的大小,ΔΦ的大小没有必然的关系,与电路的电阻R 无关。
(4)磁通量的变化率t∆Φ∆,是Φ-t 图像上某点切线的斜率。
2. 电动势求解误区警示(1)若磁场本身在变化的同时,电路中还有一部分导体做切割磁感线运动,则上述两种情况都同时存在,应分别对感生电动势和动生电动势进行分析。
(2)哪段导体做切割磁感线运动产生动生电动势则哪段导体相当于电源,其余部分相当于用电器。
二、易错训练1.如图所示是生产中常用的一种延时继电器的示意图,铁芯上有两个线圈A 和B ,线圈A 跟电源连接,线圈B 的两端接在一起,构成一个闭合回路。
下列说法正确的是( )A.闭合开关S 时,线圈B 中产生图示方向的感应电流B.断开开关S 的瞬间,线圈B 中产生图示方向的感应电流C.断开开关S 时,主要是线圈A 具有延时作用D.断开开关S 的瞬间,弹簧K 立即将衔铁D 拉起2.如图甲所示,一轻质弹簧上端固定,下端悬挂一个体积很小的磁铁,在小磁铁正下方桌面上放置一个闭合铜制线圈。
将小磁铁从初始静止的位置向下拉到某一位置后放开,小磁铁将做阻尼振动,位移x随时间t变化的示意图如图乙所示(初始静止位置为原点,向上为正方向,经0t时间,可认为振幅A衰减到0)。
不计空气阻力,下列说法正确的是( )x>的那些时刻线圈对桌面的压力小于线圈的重力A.0x=的那些时刻线圈中没有感应电流B.0C.更换电阻率更大的线圈,振幅A会更快地衰减到零D.增加线圈的匝数,0t会减小,线圈产生的内能不变3.如图所示,在直角坐标系xOy的第一象限中有一等腰直角三角形OAC区域,其内部存在垂直纸面向里的匀强磁场,它的OC边在x轴上且长为L。
电磁感应现象易错题综合题及答案解析
电磁感应现象易错题综合题及答案解析一、高中物理解题方法:电磁感应现象的两类情况1.如图甲所示,MN 、PQ 两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ = 30°角固定,M 、P 之间接电阻箱R ,导轨所在空间存在匀强磁场,磁场方向垂直于轨道平面向上,磁感应强度为B = 1T .质量为m 的金属杆ab 水平放置在轨道上,其接入电路的电阻值为r ,现从静止释放杆ab ,测得最大速度为v m .改变电阻箱的阻值R ,得到v m 与R 的关系如图乙所示.已知轨距为L = 2m ,重力加速度g 取l0m/s 2,轨道足够长且电阻不计.求:(1)杆ab 下滑过程中流过R 的感应电流的方向及R =0时最大感应电动势E 的大小; (2)金属杆的质量m 和阻值r ;(3)当R =4Ω时,求回路瞬时电功率每增加2W 的过程中合外力对杆做的功W . 【答案】(1)电流方向从M 流到P ,E =4V (2)m =0.8kg ,r =2Ω (3)W =1.2J 【解析】本题考查电磁感应中的单棒问题,涉及动生电动势、闭合电路欧姆定律、动能定理等知识.(1)由右手定则可得,流过R 的电流方向从M 流到P 据乙图可得,R=0时,最大速度为2m/s ,则E m = BLv = 4V (2)设最大速度为v ,杆切割磁感线产生的感应电动势 E = BLv 由闭合电路的欧姆定律EI R r=+ 杆达到最大速度时0mgsin BIL θ-= 得 2222sin sin B L mg mg v R r B Lθθ=+ 结合函数图像解得:m = 0.8kg 、r = 2Ω(3)由题意:由感应电动势E = BLv 和功率关系2E P R r =+得222B L V P R r=+则22222221B L V B L V P R r R r∆=-++ 再由动能定理22211122W mV mV =- 得22()1.22m R r W P J B L +=∆=2.如图()a ,平行长直导轨MN 、PQ 水平放置,两导轨间距0.5L m =,导轨左端MP 间接有一阻值为0.2R =Ω的定值电阻,导体棒ab 质量0.1m kg =,与导轨间的动摩擦因数0.1μ=,导体棒垂直于导轨放在距离左端 1.0d m =处,导轨和导体棒电阻均忽略不计.整个装置处在范围足够大的匀强磁场中,0t =时刻,磁场方向竖直向下,此后,磁感应强度B 随时间t 的变化如图()b 所示,不计感应电流磁场的影响.当3t s =时,突然使ab 棒获得向右的速度08/v m s =,同时在棒上施加一方向水平、大小可变化的外力F ,保持ab 棒具有大小为恒为24/a m s =、方向向左的加速度,取210/g m s =.()1求0t =时棒所受到的安培力0F ;()2分析前3s 时间内导体棒的运动情况并求前3s 内棒所受的摩擦力f 随时间t 变化的关系式;()3从0t =时刻开始,当通过电阻R 的电量 2.25q C =时,ab 棒正在向右运动,此时撤去外力F ,此后ab 棒又运动了2 6.05s m =后静止.求撤去外力F 后电阻R 上产生的热量Q .【答案】(1)00.025F N =,方向水平向右(2) ()0.01252?f t N =-(3) 0.195J 【解析】 【详解】 解:()1由图b 知:0.20.1T /s 2B t == 0t =时棒的速度为零,故回路中只有感生感应势为: 0.05V BE Ld t tΦ=== 感应电流为:0.25A EI R== 可得0t =时棒所受到的安培力:000.025N F B IL ==,方向水平向右;()2ab 棒与轨道间的最大摩擦力为:00.10.025N m f mg N F μ==>=故前3s 内导体棒静止不动,由平衡条件得: f BIL = 由图知在03s -内,磁感应强度为:00.20.1B B kt t =-=- 联立解得: ()0.01252(3s)f t N t =-<;()3前3s 内通过电阻R 的电量为:10.253C 0.75C q I t =⨯=⨯=设3s 后到撤去外力F 时又运动了1s ,则有:11BLs q q I t R RΦ-=== 解得:16m s =此时ab 棒的速度设为1v ,则有:221012v v as -= 解得:14m /s v =此后到停止,由能量守恒定律得: 可得:21210.195J 2Q mv mgs μ=-=3.如图所示,足够长且电阻忽略不计的两平行金属导轨固定在倾角为α=30°绝缘斜面上,导轨间距为l =0.5m 。
电磁感应实验中的误差分析
电磁感应实验中的误差分析电磁感应是一项重要的物理实验,通过研究磁场和导体之间的相互作用,可以实现电能和磁能之间的转换。
然而,在进行电磁感应实验时,我们常常会遇到一些误差,这可能会对实验结果产生一定的影响。
本文将对电磁感应实验中的误差进行分析,以期更好地理解并能够准确地进行该实验。
一、导线电阻的误差影响电磁感应实验中,我们通常使用导线来传导电流。
导线的电阻会引入一定的误差。
电流在导线内的传输会导致电压降,并且导线的电阻随着导线长度和材料的变化而变化。
因此,导线电阻的误差对实验结果产生了一定的影响。
为了减小导线电阻的误差,我们应该选择低电阻的导线材料,并尽量缩短导线的长度。
此外,在测量电流时,应该使用较为精确的电流表进行测量,以减小电流测量的误差。
二、磁感应强度的误差影响磁感应强度是电磁感应实验中的一个重要参数。
然而,由于实验环境的不完全理想以及测量仪器的限制,磁感应强度的测量可能存在一定的误差。
在实验中,通常使用霍尔效应传感器或磁力计来测量磁感应强度。
然而,这些仪器本身也存在一定的误差。
为了减小磁感应强度的误差,我们应该选择精度较高的仪器,并进行多次测量取平均值。
此外,实验环境中存在的外部磁场也可能对磁感应强度的测量产生干扰。
因此,在进行实验时,应该尽量避免靠近其他磁性物体或干扰源,以减小误差的影响。
三、测量设备的误差影响除了导线电阻和磁感应强度的误差外,测量设备本身的误差也会对实验结果产生一定的影响。
在电磁感应实验中,通常需要测量磁感应强度、电流和电压等物理量。
不同的测量设备具有不同的测量精度,从而引入了误差。
为了减小测量设备的误差,我们应该选择精度较高的仪器,并进行校准和调试工作。
此外,使用不当也可能导致测量设备的误差增大。
例如,在测量电流时,如果电流表的量程选择不当,可能会导致测量误差增大。
因此,在进行实验前,需要仔细了解和掌握测量仪器的使用方法,以减小误差的影响。
四、其他误差影响除了上述提及的误差来源外,电磁感应实验中还可能存在其他误差,如环境温度变化、实验装置摆放位置等。
法拉第电磁感应定律易错题知识归纳总结word
法拉第电磁感应定律易错题知识归纳总结word一、高中物理解题方法:法拉第电磁感应定律1.如图甲所示,一个圆形线圈的匝数n=100,线圈面积S=200cm2,线圈的电阻r=1Ω,线圈外接一个阻值R=4Ω的电阻,把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中,磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。
求:(1)线圈中的感应电流的大小和方向;(2)电阻R两端电压及消耗的功率;(3)前4s内通过R的电荷量。
【答案】(1)0﹣4s内,线圈中的感应电流的大小为0.02A,方向沿逆时针方向。
4﹣6s 内,线圈中的感应电流大小为0.08A,方向沿顺时针方向;(2)0﹣4s内,R两端的电压是0.08V;4﹣6s内,R两端的电压是0.32V,R消耗的总功率为0.0272W;(3)前4s内通过R的电荷量是8×10﹣2C。
【解析】【详解】(1)0﹣4s内,由法拉第电磁感应定律有:线圈中的感应电流大小为:由楞次定律知感应电流方向沿逆时针方向。
4﹣6s内,由法拉第电磁感应定律有:线圈中的感应电流大小为:,方向沿顺时针方向。
(2)0﹣4s内,R两端的电压为:消耗的功率为:4﹣6s内,R两端的电压为:消耗的功率为:故R消耗的总功率为:(3)前4s内通过R的电荷量为:2.如图所示,在垂直纸面向里的磁感应强度为B 的有界矩形匀强磁场区域内,有一个由均匀导线制成的单匝矩形线框abcd ,线框平面垂直于磁感线。
线框以恒定的速度v 沿垂直磁场边界向左运动,运动中线框dc 边始终与磁场右边界平行,线框边长ad =l ,cd =2l ,线框导线的总电阻为R ,则线框离开磁场的过程中,求:(1)线框离开磁场的过程中流过线框截面的电量q ; (2)线框离开磁场的过程中产生的热量 Q ; (3)线框离开磁场过程中cd 两点间的电势差U cd . 【答案】(1)22Bl q R =(2) 234B l vQ R=(3)43cd Blv U =【解析】 【详解】(1)线框离开磁场的过程中,则有:2E B lv = E I R=q It =l t v=联立可得:22Bl q R=(2)线框中的产生的热量:2Q I Rt=解得:234B l vQ R=(3) cd 间的电压为:23cd U IR = 解得:43cd BlvU =3.如图甲所示,足够长的光滑平行金属导轨MN 、PQ 竖直放置,其宽度1L m =,一匀强磁场垂直穿过导轨平面,导轨的上端M 与P 之间连接一阻值为0.40R =Ω的电阻,质量为0.01m kg =、电阻为0.30r =Ω的金属棒ab 紧贴在导轨上.现使金属棒ab 由静止开始下滑,下滑过程中ab 始终保持水平,且与导轨接触良好,其下滑距离x 与时间t 的关系如图乙所示,图象中的OA 段为曲线,AB 段为直线,导轨电阻不计,g 取210/(m s 忽略ab 棒运动过程中对原磁场的影响).()1判断金属棒两端a 、b 的电势哪端高; ()2求磁感应强度B 的大小;()3在金属棒ab 从开始运动的1.5s 内,电阻R 上产生的热量.【答案】(1) b 端电势较高(2)0.1B T = (3) 0.26J 【解析】 【详解】()1由右手定可判断感应电流由a 到b ,可知b 端为感应电动势的正极,故b 端电势较高。
电磁感应问题
电磁感应问题电磁感应是电磁学的重要概念之一,在我们生活和科学研究的各个领域都有着广泛的应用和重要性。
本文将从电磁感应的概念、易错点和实际应用等方面进行探讨。
一、电磁感应的概念电磁感应是指当磁通量发生变化时,在闭合导体回路中会产生感应电动势。
根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。
这一概念在物理学中有着重要的地位,不仅帮助我们理解电磁现象,还为发电机、电动机等重要设备的设计提供了理论基础。
二、电磁感应易错点在学习电磁感应时,存在一些容易混淆的概念和易错点,下面将介绍两个常见的问题。
1. 磁场和电流的关系有些学生往往会错误地认为电流产生磁场,而忽略了磁场也能引发电流的产生。
实际上,磁场和电流是相互关联的,它们之间存在着紧密的联系。
当磁场发生变化时,会在导体中产生感应电流;而通过导体的电流也会产生磁场。
这种相互作用是电磁感应现象的基本表现之一。
2. 右手法则的运用右手法则是解决一些与电磁感应相关问题时经常使用的方法。
但是,学生在运用右手法则时,往往会出现迷惑或错误的情况。
例如,在判断感应电流方向时,有些学生只是按照右手法则的规定握住导线,而没有结合器件的实际情况进行分析。
因此,在学习和应用右手法则时,要结合具体的物理场景,并且理解其原理,才能正确使用。
三、电磁感应的实际应用电磁感应作为一种重要的物理现象,其实际应用也非常广泛。
以下将介绍几个典型的电磁感应应用实例。
1. 发电机发电机是电磁感应的经典应用之一。
它通过转动的磁场与导线的相互作用,产生感应电动势。
这种电动势在闭合的电路中产生电流,从而实现了电能的转换和传输。
发电机的原理被广泛应用于发电站和各种发电设备中。
2. 变压器变压器是电力系统中常见的设备之一,也是电磁感应的重要应用之一。
变压器通过磁通量的变化产生感应电动势,将电能从一个电路传输到另一个电路中,并通过变换线圈的匝数比例实现电压的升降。
变压器在电力传输和配电中起到了至关重要的作用。
高考物理电磁感应与电路基础考点及易错解析
高考物理电磁感应与电路基础考点及易错解析在高考物理中,电磁感应与电路基础是非常重要的知识点,也是同学们容易出错的部分。
下面我们就来详细探讨一下这部分内容的考点以及常见的易错点。
一、电磁感应考点1、电磁感应现象电磁感应现象是指闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中会产生感应电流。
这个考点要求同学们理解电磁感应现象产生的条件,即闭合回路、部分导体切割磁感线、有感应电动势。
2、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律指出,感应电动势的大小与穿过闭合电路的磁通量的变化率成正比。
公式为:$E = n\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$,其中$E$ 表示感应电动势,$n$ 为线圈匝数,$\Delta\Phi$ 为磁通量的变化量,$\Delta t$ 为时间变化量。
同学们需要熟练掌握这个公式,并能灵活运用它来计算感应电动势的大小。
3、楞次定律楞次定律是判断感应电流方向的重要规律。
其内容为:感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
简单来说,就是“增反减同,来拒去留”。
同学们在应用楞次定律时,要注意正确判断磁通量的变化以及感应电流产生的磁场方向。
4、自感和互感自感是指由于导体本身电流的变化而产生的电磁感应现象。
自感现象中会产生自感电动势,阻碍电流的变化。
互感则是指两个互相靠近的线圈,当其中一个线圈中的电流发生变化时,在另一个线圈中产生感应电动势的现象。
这两个概念需要同学们理解其原理和特点,并能在实际问题中进行分析。
二、电路基础考点1、电路的基本组成电路由电源、导线、开关和用电器等组成。
同学们要了解电路中各个元件的作用,以及它们在电路中的连接方式。
2、电流、电压和电阻电流是指电荷的定向移动,其大小用单位时间内通过导体横截面的电荷量来表示,公式为$I =\dfrac{Q}{t}$。
电压是形成电流的原因,电阻则是导体对电流的阻碍作用,它们之间的关系由欧姆定律描述:$I =\dfrac{U}{R}$。
电磁感应易错问题归类剖析
电磁感应易错问题归类剖析电磁感应技术是一项新兴的技术,在现代社会中被广泛应用在飞机、车辆、设备及各种电子设备等方面,电磁感应技术至此更加得以普及。
然而,电磁感应技术也存在易错问题,比如:电磁感应装置的接口连接错误、信号的传输延迟、距离的弱点、接收信号的噪声等等。
为了更有效的开展电磁感应技术,本文将就电磁感应易错问题归类剖析。
一、连接错误连接错误是最常见的电磁感应错误之一,它是指电磁感应装置的接口连接错误。
电磁感应接口一般有数字、模拟、RS-232、485、网口等,因此,电磁感应装置需要以正确的接口方式连接,以确保装置之间的通信及正确传输信息。
此外,还需检测电磁感应装置的接口信号是否准确,是否存在短路、断路或超负荷等情况,以准确发送数据信号和控制信号。
二、信号传输延迟信号传输延迟是指电磁感应装置在传输信号的过程中出现的延迟,这可能会导致系统的信号传输不准确或受阻等情况。
电磁感应传输延迟可能会导致机械性能的异常,而且可能还会导致数据传输失败。
因此,需要检查电磁感应装置的数据传输线路状况,确保传输线路完整,以缩短信号传输延迟时间,从而保证电磁感应装置的正常运行。
三、距离弱点距离弱点是指电磁感应装置在一定距离内传输信号受阻的情况。
一般来说,随着传输信号的距离增加,信号的弱化也会加剧,甚至导致信号的消失。
对于电磁感应装置来说,如果它们处于距离不确定的环境中,那么就很容易出现距离弱点。
这时,我们需要通过距离测量,并根据不同距离选择合适的设备,这样可以有效地提高信号的传输质量,从而提高电磁感应装置的性能。
四、接收信号的噪声接收信号的噪声是指电磁感应装置接收时出现的噪音。
通常,这种噪音可能会影响到接收信号的正确性,从而影响到电磁感应装置的工作效率。
要解决这一问题,我们可以考虑采用屏蔽材料来消除噪声,以及采用滤波器来稳定噪声,降低噪声对电磁感应装置的影响。
总结电磁感应技术日趋普及,但它也存在着一些易错问题,为了准确发送数据信号和控制信号,应当仔细检查电磁感应装置的接口连接、信号传输延迟、距离弱点以及接收信号的噪声,以保证电磁感应装置的正确使用和高效运行。
高中物理电磁感应部分学生易错点有哪些
高中物理“电磁感应”部分,学生易错点有哪些?高中物理“电磁感应”部分现在是教科版选修3-2第一章的教学内容;第一节“电磁感应的发现”,第二节“感应电流产生的条件”,第三节“法拉第电磁感应定律”,第四节“楞次定律”,第五节“电磁感应中的能量转化与守恒”,第六节“自感”,第七节“涡流”(选学)。
高考对“电磁感应”部分的知识内容及要求和说明:电磁感应现象Ⅰ;磁通量Ⅰ;法拉第电磁感应定律Ⅱ;楞次定律Ⅱ;自感、涡流Ⅰ,说明:1.导体切割磁感线时,感应电动势的计算,只限于L垂直于B、V的情况;2.在电磁感应现象里,不要求判断内电路各电势的高低;3.不要求用自感系数计算自感电动势。
高考对电磁感应部分的考查频率很高,主要集中在感应电流的产生、感应电动势方向的判断、感应电动势大小的计算;特别重视E=BLV的应用:平动切割、转动切割、单杆切割和双杆切割问题,处理好与力、电综合的问题;本部分命题热点仍是滑轨类问题、线框穿过有界匀强磁场的问题、电磁感应的图像问题、电磁感应的能量问题。
综上所述,高中物理电磁感应部分中高考热点也是学生易错点有:1.磁通量的变化、磁通量的变化量比如:如图所示,a、b、c三个闭合线圈放在同一平面内,当a线圈中有电流I通过时,它们的磁通量分别为Φa、Φb、Φc,下列判断正确的是()A.Φa<Φb<Φc B.Φa>Φb>ΦcC.Φa<Φc<Φb D.Φa>Φc>Φb2.产生感应电动势和感应电流的条件3.感应电流方向的判断比如:2.(2011·高考上海卷)如图所示,磁场垂直于纸面,磁感应强度在竖直方向均匀分布,水平方向非均匀分布.一铜制圆环用丝线悬挂于O点,将圆环拉至位置a后无初速释放,在圆环从a摆向b的过程中()A.感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针B.感应电流方向一直是逆时针C.安培力方向始终与速度方向相反D.安培力方向始终沿水平方向4.楞次定律(1)因果关系磁通量发生变化是原因,产生感应电流是结果,产生出的感应电流又阻碍引起感应电流的磁通量的变化,即原因产生结果,结果反过来影响原因。
高中物理电磁学电磁感应易错知识点总结
(每日一练)高中物理电磁学电磁感应易错知识点总结单选题1、在如图甲所示的电路中,螺线管匝数n=1000匝,横截面积S=20cm2。
螺线管导线电阻r=1.0Ω,R1=4.0Ω,R2=5.0Ω,C=30μF。
在一段时间内,垂直穿过螺线管的磁场的磁感应强度B的方向如图甲所示,大小按如图乙所示的规律变化,则下列说法中正确的是()A.螺线管中产生的感应电动势为1.2VB.闭合K,电路中的电流稳定后,电容器的下极板带负电C.闭合K,电路中的电流稳定后,电阻R1的电功率为2.56×10-2WD.闭合K,电路中的电流稳定后,断开K,则K断开后,流经R2的电荷量为1.8×10-2C答案:C解析:A.根据法拉第电磁感应定律可得螺线管中产生的感应电动势为E=n ΔΦΔt=nSΔBΔt=0.8V故A错误;B.根据楞次定律可以判断回路中感应电流的方向应为逆时针方向,所以电容器的下极板带正电,故B错误;C.闭合K,电路中的电流稳定后,电阻R1的电功率为P=(ER1+R2+r)2R1=2.56×10−2W故C正确;D.闭合K,电路中的电流稳定后电容器两端的电压为U=R2R1+R2+rE=0.4VK断开后,流经R2的电荷量即为K闭合时电容器一个极板上所带的电荷量,即Q=CU=1.2×10-5C故D错误。
故选C。
2、如图,水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈,右边套有一金属圆环。
圆环初始时静止。
将图中开关S由断开状态拨至连接状态,电路接通的瞬间,可观察到()A.拨至M端或N端,圆环都向左运动B.拨至M端或N端,圆环都向右运动C.拨至M端时圆环向左运动,拨至N端时向右运动D.拨至M端时圆环向右运动,拨至N端时向左运动答案:B解析:无论开关S拨至哪一端,当把电路接通一瞬间,左边线圈中的电流从无到有,电流在线圈轴线上的磁场从无到有,从而引起穿过圆环的磁通量突然增大,根据楞次定律(增反减同),右边圆环中产生了与左边线圈中方向相反的电流,异向电流相互排斥,所以无论哪种情况,圆环均向右运动。
新高考物理考试易错题易错点23法拉第电磁感应定律自感和涡流附答案
易错点23 法拉第电磁感应定律 自感和涡流 易错总结一、法拉第电磁感应定律1.法拉第电磁感应定律(更多免费资源关注公众号拾穗者的杂货铺)(1)内容:闭合电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比.(2)公式:E =n ΔΦΔt,其中n 为线圈的匝数. 2.磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ及磁通量的变化率ΔΦΔt 的比较: 3.公式E =n ΔΦΔt 的理解 感应电动势的大小E 由磁通量变化的快慢,即磁通量变化率ΔΦΔt决定,与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ无关.4.导线切割磁感线时感应电动势表达式的推导如图所示,闭合电路一部分导线ab 处于匀强磁场中,磁感应强度为B ,ab 的长度为l ,ab 以速度v 匀速垂直切割磁感线.则在Δt 内穿过闭合电路磁通量的变化量为ΔΦ=B ΔS =Blv Δt根据法拉第电磁感应定律得E =ΔΦΔt =Blv . 5.对公式的理解(1)当B 、l 、v 三个量的方向互相垂直时,E =Blv ;当有任意两个量的方向互相平行时,导线将不切割磁感线,E =0.(2)当l 垂直B 且l 垂直v ,而v 与B 成θ角时,导线切割磁感线产生的感应电动势大小为E =Blv sin θ.(3)若导线是弯折的,或l 与v 不垂直时,E =Blv 中的l 应为导线在与v 垂直的方向上的投影长度,即有效切割长度.图甲中的有效切割长度为:L =cd sin θ;图乙中的有效切割长度为:L =MN ;图丙中的有效切割长度为:沿v 1的方向运动时,L =2R ;沿v 2的方向运动时,L =R .6.导体转动切割磁感线产生的电动势如图所示,导体棒在磁场中绕A 点在纸面内以角速度ω匀速转动,磁感应强度为B ,则AC在切割磁感线时产生的感应电动势为E =Bl v =Bl ·ωl 2=12Bl 2ω.二、自感和互感1.当一个线圈中的电流变化时,它产生的磁场就发生变化,变化的磁场在周围空间产生感生电场,在感生电场的作用下,另一个线圈中的自由电荷定向运动,于是产生感应电动势.2.一个线圈中电流变化越快(电流的变化率越大),另一个线圈中产生的感应电动势越大.3.应用与危害(1)应用:变压器、收音机的磁性天线都是利用互感现象制成的.(2)危害:在电力工程和电子电路中,互感现象有时会影响电路的正常工作,这时要设法减小电路间的互感.例如在电路板的刻制时就要设法减小电路间的互感现象.三、涡流1.产生涡流的两种情况(1)块状金属放在变化的磁场中.(2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动.2.产生涡流时的能量转化(1)金属块在变化的磁场中,磁场能转化为电能,最终转化为内能.(2)金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动,由于克服安培力做功,金属块的机械能转化为电能,最终转化为内能.3.涡流的应用与防止(1)应用:真空冶炼炉、探雷器、安检门等.(2)防止:为了减小电动机、变压器铁芯上的涡流,常用电阻率较大的硅钢做材料,而且用相互绝缘的硅钢片叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯.【易错跟踪训练】易错类型1:对物理概念理解不透彻1.(2021·全国高三专题练习)如图甲所示,圆形线圈处于垂直于线圈平面的匀强磁场中,磁感应强度的变化如图乙所示。
高考物理纠错笔记电磁感应含解析
电磁感应易错点一、对Φ、ΔΦ、ΔΔt Φ的意义理解不清对Φ、ΔΦ、ΔΔt Φ的理解和应用易出现以下错误: (1)不能通过公式正确计算Φ、ΔΦ和ΔΔt Φ的大小,错误地认为它们都与线圈的匝数n 成正比;(2)认为公式中的面积S 就是线圈的面积,而忽视了无效的部分;不能通过Φ–t (或B –t )图象正确求解ΔΔtΦ;(3)认为Φ=0(或B =0)时,ΔΔt Φ一定等于零; (4)不能正确地分析初、末状态穿过线圈的磁通量的方向关系,从而不能正确利用公式ΔΦ=Φ2–Φ1求解ΔΦ.如图所示,一正方形线圈的匝数为n ,边长为a ,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中,在Δt 时间内,磁感应强度的方向不变,大小由B 均匀地增大到2B ,在此过程中,线圈中产生的感应电动势为A .t Ba Δ22 B .t nBa Δ22 C .t nBa Δ2D .t nBa Δ22【错因分析】有效面积的计算错误,或者用法拉第电磁感应定律求电动势的时候忘记乘以匝数n 而导致错解。
【正确解析】磁感应强度的变化率Δ2ΔΔΔB B B B t t t -==,法拉第电磁感应定律可以写成 ΔΔΔΔB E n n S t t Φ==,其中磁场中的有效面积212S a =,代入得22ΔBa E n t =,选项B 正确.【正确答案】B.1.(多选)如图所示,磁场中S 1处竖直放置一闭合圆形线圈.现将该圆形线圈从图示S 1位置处水平移动到S 2位置处,下列说法正确的是A .穿过线圈的磁通量在减少B .穿过线圈的磁通量在增加C .逆着磁场方向看,线圈中产生的感应电流方向是逆时针D .逆着磁场方向看,线圈中产生的感应电流方向是顺时针2.(2019·广东广州联考)如图所示,闭合线圈abcd 水平放置,其面积为S ,匝数为n ,线圈与匀强磁场B 夹角为θ=45°。
现将线圈以ab 边为轴顺时针转动90°,则线圈在初、末位置磁通量的改变量的大小为A.0B.错误!BS C.2nBS D.无法计算易错点二、“三定则"的比较及其联系比较项目左手定则右手定则安培定则应用磁场对运动电荷、电流作用力方向的判断对导体切割磁感线而产生的感应电流方向的判断电流产生磁场涉及方向的物理量磁场方向、电流(电荷运动)方向、安培力(洛伦兹力)方向磁场方向、导体切割磁感线的运动方向、感应电动势的方向电流方向、磁场方向各物理量方向间的关系图例因果关系电流→运动运动→电流电流→磁场应用实例电动机发电机电磁流量计(多选)如图所示,水平放置的光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,MN的左边有一闭合电路,当PQ在外力的作用下运动时,MN向右运动,则PQ所做的运动可能是A.向右加速运动B.向左加速运动C.向右减速运动D.向左减速运动【错因分析】不能正确区分使用“三定则"的使用环境导致本题错解。
电磁感应易错类型分析及应对技巧
A . 既然磁 铁可使 近旁的铁块带 磁 , 静 电荷 可 使 近 旁 的 导 体 表 面感 应 出 电荷 ,那 么静 止 导 线 上 的 稳 恒 电 流 可 在 近 旁 静 止 的线 圈 中感 应 出 电流 B . 既 然磁铁可 在近旁运 动的导体 中感应 出电动 势 . 那 么 稳 恒 电流 可 在 近 旁 运 动 的 线 圈 巾 感 应 出 电 流 C . 既然运动 的磁铁可 在近旁静 止的线圈 中感应 出电流 , 那 么 静止 的磁 铁 可 在 近 旁 运 动 的 导 体 中感 应 出 电动 势 D. 既 然 运 动 的磁 铁 可 在 近 旁 的 导 体 巾 感 应 出 电 动 势 , 那 么运 动导 线 上 的稳 恒 电流 可 在 近 旁 的 线 圈 中感 应 出 电流
【 应对技 巧 】 复习时要在 理解 、 记忆 概 念 的 基 础 上 找 一 些
相关概念 , 通 过 对 比它 们 的相 同点 和 不 同点 来 理 解 和 记忆 。 并 通过试题进一步掌握这些概念的应用。 例题 l ( 2 0 0 8 ・ 海南卷 ・ 1 ) 法 拉 第 通 过 精 心 设 计 的 一 系列 试 验, 发现电磁感应定律 . 将 历 史 上 认 为 各 自独 立 的学 科 “ 电学” 与“ 磁学” 联 系起 来 . 在下面几个典型实验设计思想 中 . 所 做 的 推论 后来 被实 验 否 定 的是 ( )
( 3 ) 若此 时线框加速度恰好为零 , 求线
框 下 落 的高 度h 应 满 足 的条 件 。
动势E = BI v
:
-…
…
一-・
… .ห้องสมุดไป่ตู้
【 错解答案】 ( 1 ) 线框中 产生的感应电 : : 。 : : : : : :
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电磁感应规律的应用易错问题选析
电磁感应规律的应用是高考的热点和重点,同学们在应用时由于思维方式的完美,研究对象确定的盲目性,研究过程分析的不合理,研究因素认定的不准确等原因,常出现错解.下面例析几例,希望能对同学们避免类似错误出现有所帮助.
一、对楞次定律中的磁场认识不到位导致错误
例1.某空间出现了图1所示的磁场,当磁感应强度变化时,在垂直磁场的方向 上会产生感生电场,有关磁感应强度的变化与感生电场的方向关系描述正确的是
A . 当磁感应强度均匀增加时,感生电场的电场线从上向下看应该为顺时针方向
B . 当磁感应强度均匀增加时,感生电场的电场线从上向下看应该为逆时针方向
C . 当磁感应强度均匀减小时,感生电场的电场线从上向下看应该为顺时针方向
D . 当磁感应强度均匀减小时,感生电场的电场线从上向下看应该为逆时针方向
错解 由于磁场方向向上,所以感应电流的方向从上向下看为逆时针方向,故B 、D 正 确.
分析 造成上述错解的原因是将原磁场与感应电流磁场相混淆.当原磁场增强时,感应电流的磁场方向与原磁场相反;原磁场减弱时,感应电流的磁场方向与原磁场相同.应用右手螺旋定则时,需要的是感应电流的方向.
正确解答 感生电场中电场线的方向用楞次定律来确定:原磁场向上且磁感应强度在增大,在周围有闭合导线的情况下,感应电流的磁场方向应与原磁场方向相反,即感应电流的磁场方向向下,再由右手螺旋定则得到感应电流的方向是:从上向下看应为顺时针方向,则感生电场的方向从上向下看也为顺时针方向;同理可知,原磁场方向向上且磁感应强度减小时,感生电场的方向从上向下看应为逆时针方向,所以A 、D 正确.故选A 、D .
二、对变化的磁场能够产生电场认识不清导致错误
例2.如图所示的是一个水平放置的玻璃圆环形小槽,槽内光滑,槽宽度和深度处处相同.现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中,让它获得一初速度v 0,与此同时,有一变化的磁场垂直穿过玻璃圆环形小槽外径所对应的圆面积,磁感应强的大小跟时间成正比例增大,方向竖直向下。
设小球在运动过程中电荷量不变,则
A . 小球受到的向心力大小不变
B . 小球受到的向心力大小不断增大
C . 磁场力对小球做了功
D . 小球受到的磁场力大小与时间成正比
错解 小球在磁场中做匀速圆周运动时,所受向心力R
m v F n 20
=不变,所以A 正确。
受洛伦兹力qvB F B =,知F 与时间t 成正比,故选D.
分析 出现上述错误的原因是,漏掉了磁感应强度的均匀增大过程,产生了与小球运动方向相同的感应电场电场对小球做功,小球速度增大。
正确解答 当磁感应强度随时间均匀增大时,将产生一恒定的感生电场,由楞次定律知,电场方向和小球初速度方向相同,因小球带正电,电场力对小球做正功,小球速度逐渐增大,向心力R
mv F n 2=
也随着增大,故A 错B 对;洛伦兹力对运动电荷不做功,故C 错;带电
小球所受洛伦兹力qvB F =,随着速率的增大而增大,同时B ∝t,则F 和t 不成正比,故D
错。
所以选B 。
三、对此通量的物理意义理解不清楚导致错误
例3.如图所示,一个电阻为R ,面积为S 的矩形导线框abcd,水平旋转在匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B,方向与ad 变垂直并与线框平面abcd 成45o 角,O 、O ’ 分别是ab 和cd 边的中点。
现将线框右半边绕OO ’ 逆时针90o 到图所示位置。
在这一过程中,导线中通过的电荷量是
A.
R BS 22 B. R
BS 2 C.R BS
D.0
错解 开始时线框磁通量BS o
2
2
45sin BS 1=
=Φ,线框右半边旋转旋转90o 后, 12Φ=Φ, 0-12=ΦΦ=∆Φ, 0=∆Φ
=
R
q 。
选D 分析 出现上述错误的原因是没有弄清旋转后的空间位置图和磁通量的意义。
磁通量虽是矢量,但有正、负之分。
正确解答:对线框的右半边ObcO ′未旋转时整个回路的磁通量
BS o 2
2
45sin BS 1=
=Φ 对线框的右半边 ObcO ′旋转90o
后,穿进跟穿出的磁通量相等,如图整个回路的磁通量02=Φ
所以BS 2
2
-12=
=ΦΦ∆Φ 可解得R
BS
R
q 22=
=
∆Φ
选A
四、对磁通量的变化率不理解导致错误
例4.如图所示为一种电子加速器的示意图,图中D 为真空细管,R 为管的中心轴线的半径。
管中有带电粒子,将管放在与纸面垂直的变化磁场中,则管中的电子可做加速运动,再用一些仪器装置使带电粒子保持沿细管中心轴线的圆周运动。
设R=1m,管所包围的面积内磁通量变化率为3.14Wb/s,求电子在细管内运动一周时所获得的速度。
(电子从静止开始被加
速,e=1.6×10-19C,m e =9.1×10-31
kg )
错解:一周中的感应电动势=⋅∆∆Φ
=
R t
E π2V,对电子运动一周过程,由动能定理eE=mv 2
/2,可得==
m
eE
v m/s
分析:出现上述错误的原因是不理解磁通量变化率的意义,误认为t
S
E ∆∆Φ
∆=。
正确解答:由于垂直于管所在平面的磁场的变化,激发出感生电场,电子因感生电场力作用而加速,产生感生电动势。
由法拉第电磁感应定律,在管的中心轴线一周中的电动势
14.3=∆∆Φ
=
t
E V ,则电子眼轴线由静止开始运动一周,感生电场力做的功为Ee,由动能定理,电子在细管中运动一周所获得的速度满足
eE=mv 2
/2,则
31
1910
1.9106.114.322--⨯⨯⨯⨯==m Ee v m/s ≈1.10×106
m/s 五、对有效切割长度认识不到位导致错误
例5.如图所示,均匀的圆形系安全质量m=1kg,电阻R=0.6Ω,半径r=1m,此线圈放在绝缘观花的水平面上,在y 轴右侧有垂直于线圈平面大小为0.5T 的匀强磁场B 。
若线圈以初动能E 0=5J 沿x 轴方向进入磁场,切割磁感线运动0.5m 的过程中,线圈中产生的电能E e =3J.求此时线圈与磁场左边界两交点间的电压。
错解:由2
m 2
0v E E +=电,可得此时线圈的速度()220=-=
m
E E v 电m/s ,此时线
圈的感应电动势22==Brv E V ,……
分析:出现上述错误的原因是不知道公式BLv E =中的L 应是有效切割长度。
正确解答:如图所示,设线圈与磁场左边界的交点为M 、N ,M 、N 两显得长度即为有效切割长度。
由图知,360sin 2==
r L m 。
有能量的转化和守恒定律得2
m 2
0v E E +=电,
故()2m
20=-=
电E E v m/s,
此时线圈产生的感应电动势为
235.0⨯⨯==BLv E V=3V.
又内电阻Ω==.2031R R 内,外电路电阻Ω==.4032
R R 外, 故33
2==外R R E U MN
V. 六、对于相对运动认识不到位导致错误
例3 超导磁悬浮列车推进原理可以简化为如图所示的模型:在水平面上相距L 的两根平行直导轨间,有竖直方向等距离分布的匀强磁场B 1和B 2,且B 1=B 2=B ,每个磁场的宽都是l ,相间排列,所有这些磁场都以速度v 向右匀速运动.这时跨在两导轨间的长为L 宽为l 的金属框abcd (悬浮在导轨上方)在磁场力作用下也将会向右运动.设金属框的总电阻为R ,运动中所受到的阻力恒为F 阻,则金属框的最大速度可表示为( )
A .222L
B R F v m 阻=
B .2
2
4L
B R F v m 阻=
C . 2
2
224)
4(L
B R F v L B v m 阻-=
D . 2
2222)
2(L B R F v L B v m 阻-=
错解 当安培力与摩擦力大小相等时,金属框运动速度达到最大,此后可以最大速度匀速运动。
有 E=2BLv m (1)
F=BIL=
R
BEL
(2) 依题意F=F 阻 (3) 由(1)(2)(3)解得2
2
2L
B R F v m 阻=
,故选A.
分析 公式E=BLv 中的v 应是导体棒相对磁场的相对速度,上面求解时用的是棒相对地的速度;两个边切割磁感线产生两个感应电动势,求解安培力时遗漏了一个。