高考电磁感应 三类题型总结
高中物理:电磁感应题型分析
高中物理:电磁感应题型分析电磁感应是电磁学中最为重要的内容,对于电磁感应的考查主要是从以下的几个方面进行。
1. 电磁感应的图象问题电磁感应和图象的结合是高考考查电磁感应的常见方法之一,考查的方式主要是两种: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.例1、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纸面向里,磁感应强度B随时间变化的规律如图1所示. 若规定顺时针方向为感应电流I的正方向,图2中正确的是()解析:0~1s内B垂直纸面向里均匀增大,则由楞次定律及法拉第电磁感应定律可知线圈中产生恒定的感应电流,方向为逆时针方向,排除A、C选项;2s~3s内,B垂直纸面向外均匀增大,同理可知线圈中产生的感应电流方向为顺时针方向,排除B选项,D正确.例2、如图3,一个边长为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. 图4表示i-t关系的图示中,可能正确的是()解析:从正方形线框下边开始进入到下边完全进入过程中,线框切割磁感线的有效长度逐渐增大,所以感应电流也逐渐增大,A项错误;从正方形线框下边完全进入至下边刚穿出磁场边界时,切割磁感线有效长度不变,故感应电流不变,B项错;当正方形线框下边离开磁场,上边未进入磁场的过程比正方形线框上边进入磁场过程中,磁通量减少得稍慢,故这两个过程中感应电动势不相等,感应电流也不相等,D项错,故正确选项为C.2. 电磁感应与力学综合电磁感应与力学的结合,实际上是受力分析中多了一个安培力,安培力随速度变化,部分弹力及相应的摩擦力也随之而变,导致物体的运动状态发生变化,在分析问题时要注意上述联系. 通过分析物体的受力情况,根据物体在运动过程中所受安培力的情况从运动和力的关系着手,运用牛顿第二定律解决问题. 解决问题的基本思路:受力分析→运动分析→变化趋向→确定运动过程和最终的稳定状态→由牛顿第二定律列方程求解.例3、均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd,每边长为L,总电阻为R,总质量为m. 将其置于磁感强度为B的水平匀强磁场上方h处,如图5所示. 线框由静止自由下落,线框平面保持在竖直平面内,且cd边始终与水平的磁场边界平行. 当cd边刚进入磁场时,(1)求线框中产生的感应电动势大小;(2)求cd两点间的电势差大小;(3)若此时线框加速度恰好为零,求线框下落的高度h所应满足的条件.解析:(1)cd边刚进入磁场时,线框速度线框中产生的感应电动势(2)此时线框中电流cd两点间的电势差(3)安培力根据牛顿第二定律由a=0解得下落高度满足3. 电磁感应与动量、能量的综合电磁感应与动量和能量的结合经常出现在计算题中,在与动量的结合中主要是运用动量定理或动量守恒定律,应用动量定理可以由动量变化来求解变力的冲量. 在与能量的结合中主要是从能量转化和守恒着手,运用动能定理或能量守恒定律. 解题的基本思路:受力分析→弄清哪些力做功,正功还是负功→明确有哪些形式的能量参与转化,哪增哪减→由动能定理或能量守恒定律列方程求解.例4、如图6所示,间距为l的两条足够长的平行金属导轨与水平面的夹角为θ,导轨光滑且电阻忽略不计. 场强为B的条形匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁场区域的宽度为d1,间距为d2. 两根质量均为m、有效电阻均为R的导体棒a和b放在导轨上,并与导轨垂直. (设重力加速度为g)(1)若a进入第2个磁场区域时,b以与a同样的速度进入第1个磁场区域,求b穿过第1个磁场区域过程中增加的动能.(2)若a进入第2个磁场区域时,b恰好离开第1个磁场区域;此后a离开第2个磁场区域时,b又恰好进入第2个磁场区域. 且a、b在任意一个磁场区域或无磁场区域的运动时间均相等. 求a穿过第2个磁场区域过程中,两导体棒产生的总焦耳热Q.(3)对于第(2)问所述的运动情况,求a穿出第k个磁场区域时的速率v.解析:(1)a和b不受安培力作用,由机械能守恒定律知(2)设导体棒刚进入无磁场区域时的速度为v1,刚离开无磁场区域时的速度为v2,由能量守恒知:在磁场区域中,在无磁场区域中,解得(3)在无磁场区域:根据匀变速直线运动规律且平均速度有磁场区域:棒a受到的合力感应电动势E=Blv 感应电流解得根据牛顿第二定律,在t到时间内则有解得联立以上几式解得4. 电磁感应与电容、电路、电场、磁场综合在电磁感应现象中,切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路相当于电源. 解决电磁感应与电路综合问题的基本思路是:(1)明确哪部分相当于电源,由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. (2)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路的性质求解未知物理量.例5、如图7所示的电路中,三个相同的灯泡a、b、c和电感L1、L2与直流电源连接,电感的电阻忽略不计. 电键K从闭合状态突然断开时,下列判断正确的有()A. a先变亮,然后逐渐变暗B. b先变亮,然后逐渐变暗C. c先变亮,然后逐渐变暗D. b、c都逐渐变暗解析:电键K闭合时,电感L1的电流是b的电流和L2的电流之和,三个灯泡的电流均相等,断开电键K的瞬间,电感上的电流突然减小,三个灯泡均处于回路中,故b、c灯泡电流逐渐减小,B、C均错,D对;灯泡a上的电流等于L1的电流,故灯泡a先变亮,然后逐渐变暗,A对.例6、两根足够长的光滑导轨竖直放置,间距为L,底端接阻值为R的电阻. 将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端,金属棒和导轨接触良好,导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,如图8所示. 除电阻R外其余电阻不计. 现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放。
(高中段)第20讲难点增分电磁感应计算题中常考的四种题型
(3)如图丙所示,在第(2)问的基础上在 Q、N 处各接上一根相互平行的足够 长的水平光滑金属导轨 QR、NS,QR 与 PQ 在同一竖直面内,在与 QN 平行的 GH 边界右侧导轨间有竖直向下的匀强磁场 B2=0.5 T,QG 间导轨表面有绝缘 光滑膜,棒 ab 经过 QN 时速度大小 v=4 m/s 保持不变,求最终电容器上所带的 电荷量。
[典例 2] (2019·浙江 4 月选考)如图所示,倾角 θ=37°、间距 l=0.1 m 的 足够长金属导轨底端接有阻值 R=0.1 Ω 的电阻,质量 m=0.1 kg 的金属棒 ab 垂直导轨放置,与导轨间的动摩擦因数 μ=0.45。建立原点位于底端、方向沿 导轨向上的坐标轴 x。在 0.2 m≤x≤0.8 m 区间有垂直导轨平面向上的匀强磁 场。从 t=0 时刻起,棒 ab 在沿 x 轴正方向的外力 F 作用下,从 x=0 处由静 止开始沿斜面向上运动,其速度 v 与位移 x 满足 v=kx(可导出 a=kv),k=5 s -1。当棒 ab 运动至 x1=0.2 m 处时,电阻 R 消耗的电功率 P=0.12 W,运动至 x2=0.8 m 处时撤去外力 F,此后棒 ab 将继续运动,最终返回至 x=0 处。棒 ab 始终保持与导轨垂直,不计其他电阻,求:(提示:可以用 F-x 图像下的“面 积”代表力 F 做的功,sin 37°=0.6,g 可取 10 m/s2)
(1)通过棒 cd 的电流 Icd; (2)电动机对该装置的输出功率 P; (3)电动机转动角速度 ω 与弹簧伸长量 x 之间的函数关系。 [解析] (1)S 断开,cd 棒静止有 mg=kx0 S 闭合,cd 棒静止时受到的安培力 F=IcdB2l cd 棒静止有 mg+IcdB2l=kx 得:Icd=mgBx2l-x0x0。
高考电磁感应经典题型汇总
1.(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0﹣2T 时间内,直导线中电流向上,则在2T﹣T 时间内,线框中感应电流的方向与所受安培力情况是( )A .感应电流方向为顺时针,线框受安培力的合力方向向左B .感应电流方向为逆时针,线框受安培力的合力方向向右C .感应电流方向为顺时针,线框受安培力的合力方向向右D .感应电流方向为逆时针,线框受安培力的合力方向向左答案及解析:.C 解:在﹣T 时间内,直线电流方向向下,根据安培定则,知导线右侧磁场的方向垂直纸面向外,电流逐渐增大,则磁场逐渐增强,根据楞次定律,金属线框中产生顺时针方向的感应电流.根据左手定则,知金属框左边受到的安培力方向水平向右,右边受到的安培力水平向左,离导线越近,磁场越强,则左边受到的安培力大于右边受到的安培力,所以金属框所受安培力的合力水平向右.故C 正确,A 、B 、D 错误.故选:C .2.(单选)如图所示,a 、b 、c 三个线圈是同心圆,b 线圈上连接有直流电源E 和电键K ,则下列说法正确的是( )A .在K 闭合的一瞬间,线圈a 中有逆时针方向的瞬时电流,有收缩趋势B .在K 闭合的一瞬间,线圈c 中有顺时针方向的瞬时电流,有收缩趋势C .在K 闭合电路稳定后,再断开K 的一瞬间,线圈c 中有感应电流,线圈a 中没有感应电流D .在K 闭合的一瞬间,线圈b 中有感应电动势;在K 闭合电路稳定后,再断开K 的一瞬间,线圈b 中仍然有感应电动势答案及解析:.D 解:A 、K 闭合时线圈b 中顺时针的电流,根据右手定则可知内部有向里增大的磁场,则a 线圈产生阻碍原磁通量变化的电流;根据楞次定律可知,电流方向为逆时针,线圈受到向外的安培力,故有扩张的趋势;故A 错误;B 、根据楞次定律可知,c 中感应电流为逆时针且有收缩的趋势;故B 错误;C 、在K 闭合电路稳定后,再断开K 的一瞬间,两线圈中均有磁通量的变化,故线圈中均有感应电流;故C 错误D 、在K 闭合的一瞬间,线圈b 中有感应电动势;在K 闭合电路稳定后,再断开K 的一瞬间,线圈b 中仍然有感应电动势;故D 正确;故选:D .3.(多选)如图所示,一电子以初速度v 沿与金属板平行方向飞入MN 极板间,突然发现电子向M 板偏转,若不考虑磁场对电子运动方向的影响,则产生这一现象的原因可能是( )A .开关S 闭合瞬间B .开关S 由闭合后断开瞬间C .开关S 是闭合的,变阻器滑片P 向右迅速滑动D .开关S 是闭合的,变阻器滑片P 向左迅速滑动答案及解析:AD 解:电子向M 板偏转,说明电子受到向左的电场力,两金属板间的电场由M 指向N ,M 板电势高,N 板电势低,这说明:与两金属板相连的线圈产生的感应电动势:左端电势高,与N 板相连的右端电势低;A 、开关S 闭合瞬间,由安培定则可知,穿过线圈的磁通量向右增加,由楞次定律知在右侧线圈中感应电流的磁场方向向左,产生左正右负的电动势,电子向M板偏振,A正确;B、开关S由闭合后断开瞬瞬间,穿过线圈的磁通量减少,由楞次定律知在右侧线圈中产生左负右正的电动势,电子向N板偏振,B错误;C、开关S是闭合的,变阻器滑片P向右迅速滑动,变阻器接入电路的电阻增大,电流减小,穿过线圈的磁通量减小,由楞次定律知在上线圈中产生左负右正的电动势,电子向N偏振,C错误;D、开关S是闭合的,变阻器滑片P向左迅速滑动,滑动变阻器接入电路的阻值减小,电流增大,穿过线圈的磁通量增大,由楞次定律知在上线圈中感应出左正右负的电动势,电子向M偏振,D 正确.故选:AD.4.(单选)如图所示,在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中,有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点,并可绕O点摆动.金属线框从右侧某一位置静止开始释放,在摆动到左侧最高点的过程中,细杆和金属线框平面始终处于同一平面,且垂直纸面.则线框中感应电流的方向是()A.a→b→c→d→aB.d→c→b→a→dC.先是d→c→b→a→d,后是a→b→c→d→aD.先是a→b→c→d→a,后是d→c→b→a→d答案及解析:B解:由静止释放到最低点过程中,磁通量减小,且磁场方向向上,由楞次定律,感应电流产生磁场也向上,再由右手螺旋定则可知,感应电流的方向:d→c→b→a→d;同理,当继续向右摆动过程中,向上的磁通量增大,根据楞次定律可知,电流方向是d→c→b→a→d;故选:B.5.(单选)如图甲所示,电路的左侧是一个电容为C的电容器,电路的右侧是一个环形导体,环形导体所围的面积为S.在环形导体中有一垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度的大小随时间变化的规律如图乙所示.则在0~t0时间内电容器()A.上极板带正电,所带电荷量为012)( t BB CS-B.上极板带正电,所带电荷量为012)(t BBC-C.上极板带负电,所带电荷量为012)( t BB CS-D.上极板带负电,所带电荷量为012)(t BBC-答案及解析:.A解:根据法拉第电磁感应定律,电动势E=,电容器两端的电压等于电源的电动势,所以电容器所带的带电量.根据楞次定律,在环形导体中产生的感应电动势的方向为逆时针方向,所以电容器的上极板带正电.故A正确,B、C、D错误.故选A.6.(单选)如图,直角三角形金属框abc 放置在匀强磁场中,磁感应强度大小为B ,方向平行于ab 边向上.当金属框绕ab 边以角速度ω逆时针转动时,a 、b 、c 三点的电势分别为U a 、U b 、U c .已知bc 边的长度为l .下列判断正确的是( )A .U a >U c ,金属框中无电流B .U b >U c ,金属框中电流方向沿a ﹣b ﹣c ﹣aC .U bc =﹣21Bl 2ω,金属框中无电流D .U bc =21Bl 2ω,金属框中电流方向沿a ﹣c ﹣b ﹣a 答案及解析:.C 解:AB 、导体棒bc 、ac 做切割磁感线运动,产生感应电动势,根据右手定则,感应电动势的方向从b 到c ,或者说是从a 到c ,故U a =U b <U c ,磁通量一直为零,不变,故金属框中无电流,故A 错误,B 错误; CD 、感应电动势大小=Bl ()=Bl 2ω,由于U b <U c ,所以U bc =﹣Bl 2ω,磁通量一直为零,不变,金属框中无电流,故C 正确,D 错误;故选:C .7.(多选)如图所示,一个矩形线框从匀强磁场的上方自由落下,进入匀强磁场中,然后再从磁场中穿出.已知匀强磁场区域的宽度L 大于线框的高度h ,那么下列说法中正确的是( )A .线框只在进入和穿出磁场的过程中,才有感应电流产生B .线框从进入到穿出磁场的整个过程中,都有感应电流产生C .线框在进入和穿出磁场的过程中,都是机械能变成电能D .整个线框都在磁场中运动时,机械能转变成内能答案及解析:AC 解:A 、B 、线框在进入和穿出磁场的过程中,穿过线框的磁通量发生变化,有感应电流产生,而整个线框都在磁场中运动时,线框的磁通量不变,没有感应电流产生.故A 正确,B 错误.C 、线框在进入和穿出磁场的过程中,产生感应电流,线框的机械能减小转化为电能.故C 正确.D 、整个线框都在磁场中运动时,没有感应电流产生,线框的重力势能转化为动能,机械能守恒.故D 错误.故选:AC .8.(多选)如图所示,相距为d 的两条水平虚线L 1、L 2之间是方向水平向里的匀强磁场,磁感应强度为B ,正方形线圈abcd 边长为L (L <d ),质量为m 、电阻为R ,将线圈在磁场上方h 高处静止释放,cd 边刚进入磁场时速度为v 0,cd 边刚离开磁场时速度也为v 0,则线圈穿过磁场的过程中(从cd 边刚进入磁场一直到ab 边离开磁场为止):( )A .感应电流所做的功为2mgdB .线圈的最小速度可能为22L B mgR C .线圈的最小速度一定是)(2d L h g -+D .线圈穿出磁场的过程中,感应电流为逆时针方向答案及解析:.ABC解:A、据能量守恒,研究从cd边刚进入磁场到cd边刚穿出磁场的过程:动能变化量为0,重力势能转化为线框进入磁场的过程中产生的热量,Q=mgd.cd边刚进入磁场时速度为v0,cd边刚离开磁场时速度也为v0,所以从cd边刚穿出磁场到ab边离开磁场的过程,线框产生的热量与从cd边刚进入磁场到ab边刚进入磁场的过程产生的热量相等,所以线圈从cd边进入磁场到ab边离开磁场的过程,产生的热量Q′=2mgd,感应电流做的功为2mgd,故A正确.B、线框可能进入磁场先做减速运动,在完全进入磁场前已做匀速运动,刚完全进入磁场时的速度最小,有:mg=,解得可能的最小速度v=,故B正确.C、因为进磁场时要减速,线圈全部进入磁场后做匀加速运动,则知线圈刚全部进入磁场的瞬间速度最小,线圈从开始下落到线圈刚完全进入磁场的过程,根据能量守恒定律得:mg(h+L)=Q+,解得最小速度v=,故C正确.D、线圈穿出磁场的过程,由楞次定律知,感应电流的方向为顺时针,故D错误.故选:ABC.9.(单选)在竖直方向的匀强磁场中,水平放置一个矩形的金属导体框,规定磁场方向向上为正,导体框中电流的正方向如图所示,当磁场的磁感应强度B随时间t如图变化时,下图中正确表示导体框中感应电流变化的是()A.B.C.D.答案及解析:.C解:根据法拉第电磁感应定律有:E=n=n s,因此在面积、匝数不变的情况下,感应电动势与磁场的变化率成正比,即与B﹣t图象中的斜率成正比,由图象可知:0﹣2s,斜率不变,故形成的感应电流不变,根据楞次定律可知感应电流方向顺时针(俯视)即为正值,而在2﹣4s斜率不变,电流方向为逆时针,整个过程中的斜率大小不变,所以感应电流大小不变;根据楞次定律,向上的磁场先减小,再向下磁场在增大,则感应电流方向为逆时针,即为负方向,故ABD错误,C正确.故选:C.10.(多选)如图甲所示,正六边形导线框abcdef放在匀强磁场中静止不动,磁场方向与线框平面垂直,磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示.t=0时刻,磁感应强度B的方向垂直纸面向里,设产生的感应电流顺时针方向为正、竖直边cd所受安培力的方向水平向左为正.则下面关于感应电流i和cd所受安培力F随时间t变化的图象正确的是()A.B.C.D.答案及解析:.AC解:A、0~2s内,磁场的方向垂直纸面向里,且逐渐减小,根据楞次定律,感应电流的方向为顺时针方向,为正值.根据法拉第电磁感应定律,E==B0S为定值,则感应电流为定值,.在2~3s内,磁感应强度方向垂直纸面向外,且逐渐增大,根据楞次定律,感应电流方向为顺时针方向,为正值,大小与0~2s 内相同.在3~4s内,磁感应强度垂直纸面向外,且逐渐减小,根据楞次定律,感应电流方向为逆时针方向,为负值,大小与0~2s内相同.在4~6s内,磁感应强度方向垂直纸面向里,且逐渐增大,根据楞次定律,感应电流方向为逆时针方向,为负值,大小与0~2s内相同.故A正确,B错误.C、在0~2s内,磁场的方向垂直纸面向里,且逐渐减小,电流恒定不变,根据F A=BIL,则安培力逐渐减小,cd边所受安培力方向向右,为负值.0时刻安培力大小为F=2B0I0L.在2s~3s内,磁感应强度方向垂直纸面向外,且逐渐增大,根据F A=BIL,则安培力逐渐增大,cd 边所受安培力方向向左,为正值,3s末安培力大小为B0I0L.在2~3s内,磁感应强度方向垂直纸面向外,且逐渐增大,则安培力大小逐渐增大,cd边所受安培力方向向右,为负值,第4s初的安培力大小为B0I0L.在4~6s内,磁感应强度方向垂直纸面向里,且逐渐增大,则安培力大小逐渐增大,cd边所受安培力方向向左,6s末的安培力大小2B0I0L.故C正确,D错误.故选AC.11.(单选)圆形导线框固定在匀强磁场中,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纸面向外,磁感应强度B随时间变化规律如图示,若规定逆时针方向为感应电流i的正方向,下列图中正确的是()A.B.C.D.答案及解析:C解:由B﹣t图象可知,0﹣1s内,线圈中磁通量增大,由楞次定律可知,电路中电流方向为逆时针,即电流为正方向,故BD错误;由楞次定律可知,1﹣2s内电路中的电流为顺时针,为正方向,2﹣3s内,电路中的电流为顺时针,为正方向,3﹣4s内,电路中的电流为逆时针,为正方向,A错误,C正确;故选:C.12.(单选)一正三角形导线框ABC(高度为a)从图示位置沿x轴正向匀速穿过两匀强磁场区域.两磁场区域磁感应强度大小均为B、方向相反、垂直于平面、宽度均为a.图乙反映感应电流I与线框移动距离x的关系,以逆时针方向为电流的正方向.图象正确的是()A.B.C.D.答案及解析:.C解:A、x在a~2a范围,线框穿过两磁场分界线时,BC、AC边在右侧磁场中切割磁感线,有效切割长度逐渐增大,产生的感应电动势E1增大,AC边在左侧磁场中切割磁感线,产生的感应电动势E2增大,两个电动势串联,总电动势E=E1+E2增大.故A错误;B、x在0~a范围,线框穿过左侧磁场时,根据楞次定律,感应电流方向为逆时针,为正值.故B错误;CD、在2a~3a,线框穿过左侧磁场时,根据楞次定律,感应电流方向为逆时针,为正值.故C正确,D错误.故选:C.13.(多选)如图,A、B为两个完全相同的灯泡,L为自感线圈(自感系数较大;直流电阻不计),E为电源,S为开关.下列说法正确的是()A.闭合开关稳定后,A、B一样亮B.闭合开关的瞬间,A、B同时亮,但A很快又熄灭C.闭合开关稳定后,断开开关,A闪亮后又熄灭D.闭合开关稳定后,断开开关,A、B立即同时熄灭答案及解析:.BC解:A、B刚闭合S的瞬间,电源的电压同时加到两灯上,由于L的自感作用,L瞬间相当于断路,所以电流通过两灯,两灯同时亮.随着电流的逐渐稳定,L将A灯短路,所以A灯很快熄灭,B灯变得更亮,故A错误,B正确.C、D闭合S待电路达到稳定后,再将S断开,B灯立即熄灭,而L与A灯组成闭合回路,线圈产生自感电动势,相当于电源,A灯闪亮一下而后熄灭,故C正确,D错误.故选:BC14.(单选)如图所示,E为电池,L是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈,D1、D2是两个规格相同的灯泡,S 是控制电路的开关、对于这个电路,下列说法中不正确的是()A.刚闭合S的瞬间,通过D1、D2的电流大小相等B.刚闭合S的瞬间,通过D1、D2的电流大小不等C.闭合S待电路达到稳定后,D1熄灭,D2比S刚闭合时亮D.闭合S待电路达到稳定后,再将S断开的瞬间,D1不立即熄灭,D2立即熄灭答案及解析:.B解:A、S闭合瞬间,由于自感线圈相当于断路,所以两灯是串联,电流相等,故A正确,B错误;C、闭合开关S待电路达到稳定时,D1被短路,D2比开关S刚闭合时更亮,C正确;D、S闭合稳定后再断开开关,D2立即熄灭,但由于线圈的自感作用,L相当于电源,与D1组成回路,D1要过一会在熄灭,故D正确;本题选择错误的,故选:B.15.(单选)如图所示的电路中,A1、A2是完全相同的灯泡,线圈L的自感系数较大,它的电阻与定值电阻R相等.下列说法正确的是()A.闭合开关S,A1先亮、A2后亮,最后它们一样亮B.闭合开关S,A1、A2始终一样亮C.断开开关S,A1、A2都要过一会才熄灭D.断开开关S,A2立刻熄灭、A1过一会才熄灭答案及解析:C解:A、闭合开关S,电阻R不产生感应电动势,A2立即发光.线圈中电流增大,产生自感电动势,根据楞次定律得知,自感电动势阻碍电流的增大,电流只能逐渐增大,A1逐渐亮起来,所以闭合开关S,A2先亮、A1后亮,最后它们一样亮.故AB错误.C、D断开开关S时,A2灯原来的电流突然消失,线圈中电流减小,产生感应电动势,相当于电源,感应电流流过A1、A2和R组成的回路,所以A1、A2都要过一会才熄灭.故C正确,D错误.16.(多选)如图所示,相同电灯A和B的电阻为R,定值电阻的阻值也为R,L是自感线圈.当S1闭合、S2断开且电路稳定时,A、B亮度相同.再闭合S2,待电路稳定后将S1断开.下列说法中正确的是()A.A灯将比原来更亮一些后再熄灭B.B灯立即熄灭C.没有电流通过B灯D.有电流通过A灯,方向为b→a答案及解析:.BCD解:A、由于自感形成的电流是在L原来电流的基础上逐渐减小的,并没有超过A灯原来电流,故A灯虽推迟一会熄灭,但不会比原来更亮,故A错误.B、S1闭合、S2断开且电路稳定时两灯亮度相同,说明L的直流电阻亦为R.闭合S2后,L与A灯并联,R与B灯并联,它们的电流均相等.当断开后,L将阻碍自身电流的减小,即该电流还会维持一段时间,在这段时间里,因S2闭合,电流不可能经过B灯和R,只能通过A灯形成b→A→a→L→c→b的电流,所以BCD正确;故选:BCD.17.(多选)如图中甲、乙两图,电阻R和自感线圈L的阻值都较小,接通开关S,电路稳定,灯泡L发光,则()A.在电路甲中,断开S,L逐渐变暗B.在电路甲中,断开S,L突然亮一下,然后逐渐变暗C.在电路乙中,断开S,L逐渐变暗D.在电路乙中,断开S,L突然亮一下,然后逐渐变暗答案及解析:AD解:A、在电路甲中,断开S,由于线圈阻碍电流变小,导致L将逐渐变暗.故A正确;B、在电路甲中,由于电阻R和自感线圈L的电阻值都很小,所以通过灯泡的电流比电阻的电流小,当断开S,L将不会变得更亮,但会渐渐变暗.故B错误;C、在电路乙中,由于电阻R和自感线圈L的电阻值都很小,所以通过灯泡的电流比线圈的电流小,断开S时,由于线圈阻碍电流变小,导致L将变得更亮,然后逐渐变暗.故C错误;D、在电路乙中,由于电阻R和自感线圈L的电阻值都很小,所以通过灯泡的电流比线圈的电流小,断开S时,由于线圈阻碍电流变小,导致L将变得更亮,然后逐渐变暗.故D正确;故选:AD.18.(单选)如图所示装置中,cd杆光滑且原来静止.当ab杆做如下哪些运动时,cd杆将向右移动()A.向右匀速运动B.向右加速运动C.向左加速运动D.向左匀速运动答案及解析:.B解:A、ab杆向右匀速运动,在ab杆中产生恒定的电流,该电流在线圈L1中产生恒定的磁场,在L2中不产生感应电流,所以cd杆不动.故A错误.B、ab杆向右加速运动,根据右手定则,知在ab杆上产生增大的a到b的电流,根据安培定则,在L1中产生向上增强的磁场,该磁场向下通过L2,根据楞次定律,在cd杆上产生c到d的电流,根据左手定则,受到向右的安培力,向右运动.故B正确.C、ab杆向左加速运动,根据右手定则,知在ab杆上产生增大的b到a的电流,根据安培定则,在L1中产生向下增强的磁场,该磁场向上通过L2,根据楞次定律,在cd杆上产生d到c的电流,根据左手定则,受到向左的安培力,向左运动.故C错误.D、ab杆向左匀速运动,根据右手定则,知在ab杆上产生不变的b到a的电流,根据安培定则,在L1中产生向下不变的磁场,该磁场向上通过L2,因此没有感应电流,则没有安培力,所以不会移动.故D错误.故选:B.20.截面积为0.2m 2的100匝圆形线圈A 处在匀强磁场中,磁场方向垂直线圈平面向里,如图所示,磁感应强度正按t B ∆∆=0.02T/s 的规律均匀减小,开始时S 未闭合.R 1=4Ω,R 2=6Ω,C=30µF ,线圈内阻不计.求:(1)S 闭合后,通过R 2的电流大小;(2)S 闭合后一段时间又断开,则S 切断后通过R 2的电量是多少?解:(1)磁感应强度变化率的大小为=0.02 T/s ,B 逐渐减弱, 所以E=n S=100×0.02×0.2 V=0.4 V I== A=0.04 A , (2)R 2两端的电压为U 2=E=×0.4 V=0.24 V所以Q=CU 2=30×10﹣6×0.24 Q=7.2×10﹣6 C .21.如图,两足够长的平行粗糙金属导轨MN ,PQ 相距d=0.5m .导轨平面与水平面夹角为α=30°,处于方向垂直导轨平面向上、磁感应强度B=0.5T 的匀强磁场中,长也为d 的金属棒ab 垂直于导轨MN 、PQ 放置,且始终与导轨接触良好,导体棒质量m=0.lkg ,电阻R=0.lΩ,与导轨之间的动摩擦因数μ=63,导轨上端连接电路如图,已知电阻R 1与灯泡电阻R L 的阻值均为0.2R ,导轨电阻不计,取重力加速度大小g=10m/s 2,(1)求棒由静止刚释放瞬间下滑的加速度大小a ;(2)假若导体棒有静止释放向下加速度运动一段距离后,灯L 的发光亮度稳定,求此时灯L 的实际功率P 及棒的速率v .解:(1)金属棒刚刚开始时,棒受到重力、支持力和摩擦力的作用,垂直于斜面的方向:N=mgcosα沿斜面的方向:mgsinα﹣μN=ma 代入数据解得:a=0.25g=2.5m/s 2(2)当金属棒匀速下滑时速度最大,达到最大时有mgsinα﹣μN=F 安又 F 安=Bid I= R 总=Ω联立以上方程得金属棒下滑的最大速度为:v m ==m/s=0.8m/s电动势:E=Bdv m =0.5×0.5×0.8=0.2V 电流: A灯泡两端的电压:U L =E ﹣IR=0.2﹣1×0.1=0.1V 灯泡的功率:W22.如图所示,表面绝缘且光滑的斜面MM′N′N固定在水平地面上,斜面所在空间有一边界与斜面底边NN′平行、宽度为d的匀强磁场,磁场方向垂直斜面.一个质量m=0.15kg、总电阻R=0.25Ω的正方形单匝金属框,放在斜面的顶端(金属框上边与MM′重合).现从t=0时开始释放金属框,金属框将沿斜面下滑.图2给出了金属框在下滑过程中速度v的二次方与对应的位移x的关系图象.取重力加速度g=l0m/s2.求:(1)斜面的倾角θ;(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小;(3)金属框在穿过磁场的过程中电阻上生热的功率.解:(1)s=0到s=0.4 m由公式v2=2as,该段图线斜率:,所以有:a==5m/s2,根据牛顿第二定律mgsinθ=ma,得:sinθ=,所以:θ=30°(2)线框通过磁场时,v2=4,v=2 m/s,此时安培力等于重力沿斜面向下的分量:F安=mg sinθ,即:,所以解得: =T(3)由图象可知线框匀速穿过磁场,该过程中线框减少的重力势能转化为焦耳热,所以金属框在穿过磁场的过程中电阻上生热的功率等于重力做功的功率,即:P R=P G=mgsinθ•v=0.15×10×0.5×2W=1.5W23.如图所示,倾角θ为30°的光滑斜面上,有一垂直于斜面向下的有界匀强磁场区域PQNM,磁场区域宽度L=0.1m.将一匝数n=10匝、质量m=0.02kg、边长L=0.1m、总电阻R=0.4Ω的正方形闭合线圈abcd由静止释放,释放时ab边水平,且到磁场上边界PQ的距离也为L,当ab边刚进入磁场时,线圈恰好匀速运动.(g=10m/s2).求:(1)ab边刚进入磁场时,线圈所受安培力的大小及方向;(2)ab边刚进入磁场时,线圈的速度及磁场磁感应强度B的大小;(3)线圈穿过磁场过程产生的热量.解:(1)ab边刚进入磁场时线框做匀速运动,对线圈受力分析,如图所示,可知:线圈所受安培力的大小 F安=mgsinθ=0.1N方向沿斜面向上.(2)线框进入磁场前沿斜面向下做匀加速直线运动,设ab边刚进磁场时的速度为v,则由机械能守恒定律得:v2=mgL•sin30°得:v=1m/s线框切割磁感线产生的感应电动势 E=nBLv 线框中的感应电流 I=底边所受的安培力 F安=nBIL由以上各式解得:B=0.2T(3)分析可知线圈穿过磁场的过程中一直匀速运动,由能量守恒可得:Q=2mgL•sin30°=0.01J24.如图所示装置由水平轨道、倾角θ=37°的倾斜轨道连接而成,轨道所在空间存在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场.质量m、长度L、电阻R的导体棒ab置于倾斜轨道上,刚好不下滑;质量、长度、电阻与棒ab 相同的光滑导体棒cd置于水平轨道上,用恒力F拉棒cd,使之在水平轨道上向右运动.棒ab、cd与导轨垂直,且两端与导轨保持良好接触,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,sin37°=0.6,cos37°=0.8.(1)求棒ab与导轨间的动摩擦因数μ;(2)求当棒ab刚要向上滑动时cd速度v的大小;(3)若从cd刚开始运动到ab刚要上滑过程中,cd在水平轨道上移动的距离x,求此过程中ab上产生热量Q.解:(1)当ab刚好不下滑,静摩擦力沿导轨向上达到最大,由平衡条件得:mgsin37°=μmgcos37°则μ=tan37°=0.75(2)设ab刚好要上滑时,cd棒的感应电动势为E由法拉第电磁感应定律有 E=BLv设电路中的感应电流为I,由闭合电路欧姆定律有 I=设ab所受安培力为F安,有 F安=BIL此时ab受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下,由平衡条件有F安cos37°=mgsin37°+μ(mg cos37°+F安sin37°)代入数据解得:F安==mg又F安=代入数据解得 v=(3)设ab棒的运动过程中电路中产生的总热量为Q总,由能量守恒有 F•x﹣2Q=mv2解得Q=F•x﹣mv2=F•x﹣。
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。
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。
高考物理:《电磁感应》知识点及典型例题
高考物理:《电磁感应》知识点及典型例题一、电磁感应现象当穿过闭合回路的磁通量发生变化时,在闭合回路中产生感应电流的现象叫电磁感应现象.由可知有三种情况可以使闭合电路中产生感应电流:1. 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动,实际上此时闭合电路的面积发生变化,引起闭合回路中磁通量的变化;2. 闭合电路所在处磁场的磁感应强度发生变化,引起闭合回路中磁通量变化;3. 闭合电路垂直于磁感线的面积发生变化,引起闭合回路中的磁通量变化.注意,若电路不闭合,则在电路两端产生感应电动势,而电路中没有感应电流.二、法拉第电磁感应定律感应电动势的大小跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正比:,这里注意区分磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率。
公式计算出来的是在时间内的平均感应电动势,而瞬时感应电动势要取时的极限值.或用公式E=BLv来求。
三、楞次定律1. 内容:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化.应用楞次定律实际上就是寻求电磁感应中的因果关系:因——穿过闭合电路的磁通量发生变化,果——产生感应电流,方法是由因求果.2. 解决问题的步骤:①弄清原磁场的方向以及原磁场磁通量的变化;②判断感应电流的磁场方向:当磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场方向相反,当磁通量减小时,感应电流的磁场与原磁场方向相同;③用安培定则判断出感应电流的方向.3. 阻碍意义的推广:(1)阻碍原磁场的变化。
“阻碍”不是阻止,而是“延缓”,感应电流的磁场不会阻止原磁场的变化,只能使原磁场的变化被延缓,原磁场的变化趋势不会改变,不会发生逆转.(2)阻碍的是原磁场的变化,如果原磁场不变化,即使它再强,也不会产生感应电流.(3)阻碍不是相反.当原磁通减小时,感应电流的磁场与原磁场同向,以阻碍其减小;当磁体远离导体运动时,导体运动将和磁体运动同向,以阻碍其相对运动.(4)“阻碍”的具体应用为:研究磁场的关系时遵循“增反减同”原则;研究相互作用力的效果时遵循“来拒去留”原则.(5)由于“阻碍”,为了维持原磁场的变化,必须有外力克服这一“阻碍”而做功,导致其它形式的能转化为电能.因此楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的体现.4. 电势高低的判断①分清内外电路:产生感应电动势的那部分导体为内电路,其余部分为外电路.②判定电势的高低:在内电路中,感应电流从电源的负极流向电源的正极;在外电路中,感应电流从电源的正极流向负极.四、自感现象自感现象是指当线圈自身电流发生变化时,在线圈中引起的电磁感应现象,当线圈中的电流增加时,自感电流的方向与原电流方向相反;当线圈中电流减小时,自感电流的方向与原电流的方向相同.自感电动势的大小与电流的变化率成正比.自感系数L由线圈自身的性质决定,与线圈的长短、粗细、匝数、有无铁芯有关.自感电动势仅仅是减缓了原电流的变化,不会阻止原电流的变化或逆转原电流的变化.原电流最终还是要增加到稳定值或减小到零.自感现象只有在通过电路的电流发生变化时才会产生.在判断电路性质时,一般分析方法是:当流过线圈L的电流突然增大瞬间,我们可以把L看成一个阻值很大的电阻;当流经L的电流突然减小的瞬间,我们可以把L看作一个电源,它提供一个跟原电流同向的电流.图2电路中,当S断开时,我们只看到A灯闪亮了一下后熄灭,那么S断开时图1电路中有没有自感电流?能否看到明显的自感现象,不仅仅取决于自感电动势的大小,还取决于电路的结构.在图2电路中,我们预先在电路设计时取线圈的阻值远小于灯A的阻值,使S断开前,并联电路中的电流IL>>IR ,S断开瞬间,虽然L中电流在减小,但这一电流全部流过A灯,仍比S断开前A灯的电流大得多,且延滞了一段时间,所以我们看到A灯闪亮一下后熄灭,对图1的电路,S断开瞬间也有自感电流,但它比断开前流过两灯的电流还小,就不会出现闪亮一下的现象.五、电磁感应中的几类典型问题例1、如图所示,有一个弹性的轻质金属圆环,放在光滑的水平桌面上,环中央插着一根条形磁铁.突然将条形磁铁迅速向上拔出,则此时金属圆环将()A. 圆环高度不变,但圆环缩小B. 圆环高度不变,但圆环扩张C. 圆环向上跳起,同时圆环缩小D. 圆环向上跳起,同时圆环扩张解析:在金属环中磁通量有变化,所以金属环中有感应电流产生,按照楞次定律解决问题的步骤一步一步进行分析,分析出感应电流的情况后再根据受力情况考虑其运动与形变的问题.也可以根据感应电流的磁场总阻碍线圈和磁体间的相对运动来解答。
(word完整版)高中物理电磁感应专题复习
高考综合复习——电磁感应专题复习一电磁感应基础知识、自感和互感编稿:郁章富审稿:李井军责编:郭金娟总体感知知识网络考纲要求内容要求电磁感应现象磁通量法拉第电磁感应定律楞次定律自感、涡流I I II II I命题规律1.从近五年的高考试题可以看出,本专题内容是高考的重点,每年必考,命题频率较高的知识点有:感应电流的产生条件、方向判断和感应电动势的计算;电磁感应现象与磁场、电路、力学、能量等知识相联系的综合题及感应电流(或感应电动势)的图象问题,在高考中时常出现。
2.本专题在高考试卷中涉及的试题题型全面,有选择题、填空题和计算题,选择题和填空题多为较简单的题目,计算题试题难度大,区分度高,能很好地考查学生的能力,备受命题专家的青睐。
今后高考对本专题内容的考查可能有如下倾向:①判断感应电流的有无、方向及感应电动势的大小计算仍是高考的重点,但题目可能会变得更加灵活。
②力学和电学知识相结合且涉及能量转化与守恒的电磁感应类考题将继续扮演具有选拔性功能的压轴题。
复习策略1.左手定则与右手定则在使用时易相混,可采用“字形记忆法”:(1)通电导线在磁场中受安培力的作用,“力”字的最后一撇向左,用左手定则;(2)导体切割磁感线产生感应电流,“电”字最后一钩向右,用右手定则;总之,可简记为力“左”电“右”。
2.矩形线框穿越有界匀强磁场问题,涉及楞次定律(或右手定则)、法拉第电磁感应定律、磁场对电路的作用力、含电源电路的计算等知识,综合性强,能力要求高,这也是命题热点。
3.电磁感应图象问题也是高考常见的题型之一;滑轨类问题是电磁感应中的典型综合性问题,涉及的知识多,与力学、静电场、电路、磁场及能量等知识综合,能很好的考察考生的综合分析能力。
本章知识在实际中应用广泛,如日光灯原理、磁悬浮原理、电磁阻尼、超导技术应用等,有些问题涉及多学科知识,不可轻视。
第一部分电磁感应现象、楞次定律知识要点梳理知识点一——磁通量▲知识梳理1.定义磁感应强度B与垂直场方向的面积S的乘积叫做穿过这个面积的磁通量,。
电磁感应解题技巧及练习
电磁感应专题复习(重要)基础回顾(一)法拉弟电磁感应定律1、内容: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E=nΔΦ/Δt(普适公式)当导体切割磁感线运动时,其感应电动势计算公式为E=BLVsinα2、E=nΔΦ/Δt与E=BLVsinα的选用①E=nΔΦ/Δt计算的是Δt时间内的平均电动势,一般有两种特殊求法ΔΦ/Δt=BΔS/Δt即B不变ΔΦ/Δt=SΔB/Δt即S不变② E=BLVsinα可计算平均动势,也可计算瞬时电动势。
③直导线在磁场中转动时,导体上各点速度不一样,可用V平=ω(R1+R2)/2代入也可用E=nΔΦ/Δt 间接求得出 E=BL2ω/2(L为导体长度,ω为角速度。
)(二)电磁感应的综合问题一般思路:先电后力即:先作“源”的分析--------找出电路中由电磁感应所产生的电源,求出电源参数E和r。
再进行“路”的分析-------分析电路结构,弄清串、并联关系,求出相应部分的电流大小,以便安培力的求解。
然后进行“力”的分析--------要分析力学研究对象(如金属杆、导体线圈等)的受力情况尤其注意其所受的安培力。
按着进行“运动”状态的分析---------根据力和运动的关系,判断出正确的运动模型。
最后是“能量”的分析-------寻找电磁感应过程和力学研究对象的运动过程中能量转化和守恒的关系。
【常见题型分析】题型一楞次定律、右手定则的简单应用例题(2006、广东)如图所示,用一根长为L、质量不计的细杆与一个上弧长为L0 、下弧长为d0的金属线框的中点连接并悬挂于o点,悬点正下方存在一个弧长为2 L0、下弧长为2 d0、方向垂直纸面向里的匀强磁场,且d0 远小于L先将线框拉开到图示位置,松手后让线框进入磁场,忽略空气阻力和摩擦,下列说法中正确的是A、金属线框进入磁场时感应电流的方向为a→b→c→d→B、金属线框离开磁场时感应电流的方向a→d→c→b→C、金属线框d c边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等D、金属线框最终将在磁场内做简谐运动。
物理高中物理电磁感应解题技巧一次性掌握
物理高中物理电磁感应解题技巧一次性掌握物理电磁感应解题技巧一次性掌握电磁感应是高中物理中的一个重要内容,涉及到许多题型和解题技巧。
在本文中,我们将介绍一些高中物理电磁感应解题的技巧,帮助你一次性掌握这一难题。
一、理解电磁感应的基本概念在开始解题之前,我们首先要理解电磁感应的基本概念。
电磁感应是指导体在磁场中或磁场变化时产生感应电流的现象。
根据法拉第电磁感应定律,当导体与磁场垂直时,通过导体的感应电流大小与磁场强度变化率成正比;当导体与磁场平行时,感应电流大小与导体移动速度成正比。
二、掌握电磁感应的常见题型在解题过程中,我们需要掌握一些常见的电磁感应题型。
其中包括:1. 线圈在磁场中感应电动势的计算:根据法拉第电磁感应定律,我们可以通过计算线圈中的感应电动势来解决这类问题。
根据线圈的形状和磁场的特点,可以选择使用不同的计算公式。
2. 电磁感应中的楞次定律:楞次定律是电磁感应中的一个基本定律,它说明了感应电流的方向。
在应用楞次定律解决问题时,我们需要根据导体的运动方向、磁场的变化情况来确定感应电流的方向。
3. 电磁感应中的能量转化:电磁感应不仅可以产生感应电流,还可以将其他形式的能量转化为电能。
在这类问题中,我们需要根据能量守恒定律和电磁感应的原理来进行计算。
三、运用戴维南-洛伦兹定律解决问题戴维南-洛伦兹定律是在电磁感应问题中常用的定律之一,它描述了导体中感应电流与磁场和力的关系。
在解决一些复杂的电磁感应问题时,我们可以使用戴维南-洛伦兹定律来得到更精确的解答。
四、注意电磁感应问题中的常见误区在解决电磁感应问题时,我们需要注意一些常见的误区。
其中包括:1. 忽略导体的形状和尺寸:导体的形状和尺寸对于电磁感应的结果有很大的影响。
在解答问题时,我们不能忽视导体的几何特征,需要根据导体的实际情况进行计算。
2. 忽略磁场的变化:磁场的变化是产生电磁感应的关键因素之一。
在解答问题时,我们不能忽略磁场的变化情况,需要根据磁场的特点进行分析。
2022届高三物理一轮总复习:电磁感应题型归纳
高考物理总复习电磁感应题型归纳一、电磁感应中的电路及图像问题类型一、根据B t -图像的规律,选择E t -图像、I t -图像电磁感应中线圈面积不变、磁感应强度均匀变化,产生的感应电动势为S B E n n nSk t t φ∆∆===∆∆,磁感应强度的变化率B k t∆=∆是定值,感应电动势是定值, 感应电流E I R r=+就是一个定值,在I t -图像上就是水平直线。
例1、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纸面向里,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( )【思路点拨】磁感应强度的变化率为定值,感应电动势电流即为定值。
应用楞次定律“增反减同”逐段判断电流的方向,同一个斜率电流方向、大小均相同。
【答案】D 【解析】根据法拉第电磁感应定律,S B E nn t t φ∆∆==∆∆,导线框面积不变,B t∆∆为一定值,感应电动势也为定值,感应电流也为定值,所以A 错误。
0-1s 磁感应强度随时间增大,根据楞次定律,感应电流的方向为逆时针,为负,C 错误。
1-3s 斜率相同即B t ∆∆相同为负,与第一段的B t∆∆大小相等,感应电动势、感应电流大小相等,方向相反,为顺时针方向,为正,所以B 错误,D 正确。
【总结升华】斜率是一个定值,要灵活应用法拉第电磁感应定律(这里定性分析)。
1-3s 可以分段分析判断感应电流的方向,速度太慢,这里充分应用1-2s 和2-3s 是同一个斜率, 感应电动势、感应电流大小相等方向相同,概念清晰,解题速度快。
类型二 选择E t -图像、U t -图像、I t -图像或E -x 图像、U -x 图像和I -x 图像例2、如图所示,一个菱形的导体线框沿着自己的对角线匀速运动,穿过具有一定宽度的匀强磁场区域,已知对角线AC 的长度为磁场宽度的两倍且与磁场边界垂直.下面对于线框中感应电流随时间变化的图象(电流以ABCD 顺序流向为正方向,从C 点进入磁场开始计时)正确的是 ( )【思路点拨】先根据楞次定律判断感应电流的方向,再结合切割产生的感应电动势公式判断感应电动势的变化,从而结合闭合电路欧姆定律判断感应电流的变化.解决本题的关键掌握楞次定律判断感应电流的方向,以及知道在切割产生的感应电动势公式E=BLv中,L为有效长度.【答案】B【解析】线圈在进磁场的过程中,根据楞次定律可知,感应电流的方向为ABCD方向,即为正值,在出磁场的过程中,根据楞次定律知,感应电流的方向为ADCBA,即为负值.在线圈进入磁场的前一半的过程中,切割的有效长度均匀增大,感应电动势均匀增大,则感应电流均匀增大,在线圈进入磁场的后一半过程中,切割的有效长度均匀减小,感应电动势均匀减小,则感应电流均匀减小;在线圈出磁场的前一半的过程中,切割的有效长度均匀增大,感应电流均匀增大,在线圈出磁场的后一半的过程中,切割的有效长度均匀减小,感应电流均匀减小.故B正确,A、C、D错误.故选:B.【变式】一正方形闭合导线框abcd ,边长L=0.1m ,各边电阻为1Ω,bc 边位于x 轴上,在x 轴原点O 右方有宽L=0.1m 、磁感应强度为1T 、方向垂直纸面向里的匀强磁场区域,如图所示,当线框以恒定速度4m/s 沿x 轴正方向穿越磁场区域过程中,下面4个图可正确表示线框进入到穿出磁场过程中,ab 边两端电势差ab U 随位置变化情况的是( )【答案】B 【解析】由题知ab 边进入磁场做切割磁感线运动时,据闭合电路知识,3330.344ab BLv U I R R BLv V R =⋅=⋅==,且a 点电势高于b 点电势,同理ab 边出磁场后cd 边进入磁场做切割磁感线运动,10.14ab U BLv V ==,a 点电势高于b 点电势,故B正确,A 、C 、D 错误。
电磁感应常见题型
电磁感应的常见题型一.电势高低的判断:方法:找准电源,电源内部电流由负极流到正极例题:如图所示,两块水平放置的金属板距离为d,用导线与一个n匝的线圈连接,线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中,两板间有一个质量为m、电量为+q的油滴处于静止状态,则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是()A、正在增加,B、正在减弱,C、正在增加D、正在减弱,判断上下极板电势的高低练习:2012年11月24日,中国的歼-15战机成功在“辽宁号”航母上起降,使中国真正拥有了自己的航母.由于地磁场的存在,飞机在一定高度水平飞行时,其机翼就会切割磁感线,机翼的两端之间会有一定的电势差.则从飞行员的角度看,机翼左端的电势比右端的电势( B )A.低 B.高C.相等 D.以上情况都有可能二.再次感应问题:例题:如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,当PQ在外力作用下运动时,MN在磁场力作用下向右运动,则PQ所做的运动可能是()A.向右匀加速运动 B.向左匀加速运动C.向右匀减速运动 D.向左匀减速运动练习1:如图所示,在匀强磁场中,放有一与线圈D相连接的平行导轨,要使放在线圈D中的线圈A(A、D两线圈同心共面)各处受到沿半径方向指向圆心的力,金属棒MN的运动情况可能是()A.加速向右B.加速向左C.减速向右D.减速向左练习2:如图所示,金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪些运动时,铜制闭合线圈c将被螺旋管吸引( C )A.向右匀速运动B.向左做匀速运动C.向右做减速运动D.向右加速运动练习3:如图所示装置中,cd杆原来静止.当ab 杆做如下那些运动时,cd杆将向右移动(BD)A.向右匀速运动B.向右加速运动C.向左加速运动D.向左减速运三.电磁感应中电路问题:思路:找电源------画等效电路图-------I=E/R+r求出感应电流------由串并联知识和电学知识求未知物理量\例题1:水平轨道,B=1T,L=1m,v=4m/s,ab在水平外力的作用下匀速运动,求:(1)感应电动势和感应电流,判断ab电势的高低(2)外力的大小变式1:在范围足够大,方向竖直向下的匀强磁场中,B=0.2T.有一水平放置的光滑框架,宽度L=0.4m,框架上放置一质量为0.05kg,电阻为1欧的金属杆cd.框架电阻不计,若杆cd以恒定加速度a=2m/s,由静止开始做匀变速运动,求在5s内平均感应电动势是多少?第5s末回路的电流多大?第5s末作用在杆cd上的水平外力多大?变式2:如题18图所示,在一磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,垂直于磁场方向水平放置着两根相距为h=0.1m的平行金属导轨MN与PQ,导轨的电阻忽略不计.在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值R=0.3Ω的电阻,导轨上跨放着一根长为L=0.2m,每米长电阻r=2.0Ω/m 的金属棒ab,金属棒与导轨正交,交点为c、d。
电磁感应解答题常考题型
现有一足够长、质量m=0.10 kg的金属棒MN在竖直向上的外力F 作用下,以v=3.0 m/s的速度向上匀速运动,设金属棒与两导轨 接触良好,除电阻R1、R2外其余电阻不计,g取10 m/s2,求:
(1)金属棒MN在导轨上运动时感应电流的最大值; (2)外力F的最大值; (3)金属棒MN滑过导轨OC段,整个回路产生的热量。 [解析] (1)金属棒MN沿导轨竖直向上运动,进入磁场
解决电磁感应电路问题的基本方法
电磁感应与现代科技的综合问题
电磁感应知识在生产、生活中的应用非常广泛, 各种发电装置、电磁驱动、电磁阻尼、传感器中都有 涉及,此类题目涉及力电的综合应用,一般综合性强,
物理情境复杂,难度较大,充分考查学生的建模能力、
分析综合能力以及推理判断能力等。
[例]
上海世博会某国家馆内,有一“自发电”地板,利用游人
E=B2lv F+m1gsin θ=B2Il 拉力的瞬时功率为 P=Fv 联立以上方程,代入数据得 P=2 W。
[答案]
(1)0.2 N
(2)2 W
[例 2]
如图 2 所示,水平的平行虚线
间距为 d, 其间有磁感应强度为 B 的匀强磁 场。一个长方形线圈的边长分别为 L1、L2, 且 L2<d,线圈质量为 m,电阻为 R。现将 线圈由静止释放, 且线圈的下边缘到磁场上 边缘的距离为 h,其下边缘刚进入磁场和下 边缘刚穿出磁场时的速度恰好相等。 图2
[例] 如图3所示,一对光滑的平行 金属导轨固定在同一水平面内,导轨间 距l=0.5 m,左端接有阻值R=0.3 Ω的电 阻。一质量m=0.1 kg、电阻r=0.1 Ω的 金属棒MN放置在导轨上,整个装置置于
图3
竖直向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B=0.4 T。金属棒在 水平向右的外力作用下,由静止开始以a=2 m/s2的加速度做匀 加速运动,当金属棒的位移x=9 m时撤去外力,金属棒继续运 动一段距离后停下来,已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热 之比Q1∶Q2=2∶1。导轨足够长且电阻不计,金属棒在运动过 程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求:
高中物理电磁感应题分析
高中物理电磁感应题分析电磁感应是高中物理中的一个重要内容,也是学生们常常遇到的难点之一。
本文将通过举例分析几种常见的电磁感应题型,解释其中的考点和解题技巧,帮助高中学生更好地理解和应用电磁感应知识。
题型一:导体在磁场中运动例如,一个长直导线以速度v垂直于自身的方向进入一个均匀磁场B中,求导线两端的电势差。
这是一个典型的导体在磁场中运动的题目。
解题的关键是利用电磁感应定律和电场力的性质。
根据电磁感应定律,导体在磁场中运动时会产生感应电动势,导线两端的电势差即为感应电动势。
根据电场力的性质,导线两端的电势差可以用电场力和电荷之积来表示。
因此,我们可以将导线两端的电势差表示为E × l,其中E 为磁场力除以电荷的比值,l为导线在磁场中的长度。
题型二:电磁感应中的发电机例如,一个半径为R的圆形线圈以角速度ω在均匀磁场B中旋转,求线圈两端的感应电动势。
这是一个典型的电磁感应中的发电机题目。
解题的关键是利用电磁感应定律和发电机的工作原理。
根据电磁感应定律,当线圈在磁场中旋转时,会产生感应电动势。
线圈两端的感应电动势可以通过将线圈的面积A与磁场B的乘积与线圈的角速度ω相乘得到。
即感应电动势为E = B × A × ω。
题型三:电磁感应中的电磁铁例如,一个螺线管绕在铁芯上,通以电流I,求螺线管两端的感应电动势。
这是一个典型的电磁感应中的电磁铁题目。
解题的关键是利用电磁感应定律和电磁铁的工作原理。
根据电磁感应定律,当电流通过螺线管时,会产生感应电动势。
螺线管两端的感应电动势可以通过将螺线管的匝数N与电流I的乘积相乘得到。
即感应电动势为E = N × I。
通过以上三个例子,我们可以看到电磁感应题的解题思路基本相同,即利用电磁感应定律和相关物理量的关系进行计算。
在解题过程中,我们需要注意以下几点:1. 确定所给问题的类型,根据问题的描述找出与之相关的物理定律和公式。
2. 确定所给数据和未知量,将已知数据代入公式进行计算。
电磁感应现象中的常见题型汇总(很全很细)---精华版
电磁感应现象的常见题型分析汇总(很全)命题演变“轨道+导棒”模型类试题命题的“基本道具”:导轨、金属棒、磁场,其变化点有: 1.图像 2.导轨(1)轨道的形状:常见轨道的形状为U 形,还可以为圆形、三角形、三角函数图形等;(2)轨道的闭合性:轨道本身可以不闭合,也可闭合;(3)轨道电阻:不计、均匀分布或部分有电阻、串上外电阻;(4)轨道的放置:水平、竖直、倾斜放置等等. 理图像是一种形象直观的“语言”,它能很好地考查考生的推理能力和分析、解决问题的能力,下面我们一起来看一看图像在电磁感应中常见的几种应用。
一、反映感应电流强度随时间的变化规律例1如图1—1,一宽40cm 的匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向里。
一边长为20cm 的正方形导线框位于纸面内,以垂直于磁场边界的恒定速度v=20cm/s 通过磁场区域,在运动过程中,线框有一边始 终与磁场区域的边界平行。
取它刚进入磁场的时刻t=0,在图 1-2所示的下列图线中,正确反映感应电流强度随时间变化规律的是( )分析与解 本题要求能正确分解线框的运动过程(包括部分进入、全部进入、部分离开、全部离开),分析运动过程中的电磁感应现象,确定感应电流的大小和方向。
线框在进入磁场的过程中,线框的右边作切割磁感线运动,产生感应电动势,从而在整个回路中产生感应电流,由于线框作匀速直线运动,其感应电流的大小是恒定的,由右手定则,可判断感应电流的方向是逆时针的,该过程的持续时间为t=(20/20)s=1s 。
线框全部进入磁场以后,左右两条边同时作切割磁感线运动,产生反向的感应电动势,相当于两个相同的电池反向连接,以致回路的总感应电动势为零,电流为零,该过程的时间也为1s 。
而当线框部分离开磁场时,只有线框的左边作切割磁感线运动,感应电流的大小与部分进入时相同,但方向变为顺时针,历时也为1s 。
正确答案:C← → 图1—1图1—2评注 (1)线框运动过程分析和电磁感应的过程是密切关联的,应借助于运动过程的分析来深化对电磁感应过程的分析;(2)运用E=Blv 求得的是闭合回路一部分产生的感例2在磁棒自远处匀速沿一圆形线圈的轴线运动,并穿过 线圈向远处而去,如图2—1所示,则下列图2—2中较正确反 映线圈中电流i 与时间t 关系的是(线圈中电流以图示箭头为正方向)( )分析与解 本题要求通过图像对感应电流进行描述,具体思路为:先运用楞次定律判断磁铁穿过线圈时,线圈中的感应电流的情况,再提取图像中的关键信息进行判断。
电磁感应大题题型总结
电磁感应大题题型总结一、导体棒切割磁感线产生感应电动势类1. 单棒平动切割磁感线- 题目示例:- 如图所示,在一磁感应强度B = 0.5T的匀强磁场中,垂直于磁场方向水平放置着两根相距为h = 0.1m的平行金属导轨MN与PQ,导轨的电阻忽略不计。
在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值R=0.3Ω的电阻。
导轨上跨放着一根长为L =0.2m,每米长电阻r = 2.5Ω/m的金属棒ab,金属棒与导轨正交,交点为c、d。
当金属棒以速度v = 4.0m/s向左做匀速运动时,求:- (1)金属棒ab中感应电动势的大小;- (2)通过金属棒ab的电流大小;- (3)金属棒ab两端的电压大小。
- 解析:- (1)根据E = BLv,这里L = h = 0.1m(有效切割长度),B = 0.5T,v = 4.0m/s,则E=Bh v = 0.5×0.1×4.0 = 0.2V。
- (2)金属棒的电阻R_ab=Lr = 0.2×2.5 = 0.5Ω。
电路总电阻R_总=R +R_ab=0.3+0.5 = 0.8Ω。
根据I=(E)/(R_总),可得I=(0.2)/(0.8)=0.25A。
- (3)金属棒ab两端的电压U = E - IR_ab=0.2 - 0.25×0.5 = 0.075V。
2. 双棒切割磁感线- 题目示例:- 如图所示,两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ = 30^∘的斜面上,导轨电阻不计,间距L = 0.4m。
导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ,两区域的边界与斜面的交线为MN,Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下,Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上,两磁场的磁感应强度大小均为B = 0.5T。
在区域Ⅰ中,将质量m_1=0.1kg,电阻R_1=0.1Ω的金属条ab放在导轨上,ab刚好不下滑。
然后,在区域Ⅱ中将质量m_2=0.4kg,电阻R_2=0.1Ω的光滑导体棒cd置于导轨上,由静止开始下滑。
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。
高考物理电磁感应现象压轴题知识归纳总结含答案
高考物理电磁感应现象压轴题知识归纳总结含答案一、高中物理解题方法:电磁感应现象的两类情况1.图中装置在水平面内且处于竖直向下的匀强磁场中,足够长的光滑导轨固定不动。
电源电动势为E (不计内阻),导体棒ab 初始静止不动,导体棒 ab 在运动过程中始终与导轨垂直, 且接触良好。
已知导体棒的质量为m ,磁感应强度为B ,导轨间距为L ,导体棒及导轨电阻均不计,电阻R 已知。
闭合电键,导体棒在安培力的作用下开始运动,则: (1)导体棒的最终速度?(2)在整个过程中电源释放了多少电能? (3)在导体棒运动过程中,电路中的电流是否等于ER,试判断并分析说明原因。
【答案】(1)E v BL =;(2) 2222mE B L;(3)见解析 【解析】 【分析】 【详解】(1) 闭合电键,导体棒在安培力的作用下开始运动做加速运动,导体棒运动后切割磁感线产生感应电流,使得通过导体棒的电流减小,安培力减小,加速度减小,当加速度为0时,速度达到最大值,之后做匀速运动,此时感应电动势与电源电动势相等。
设导体棒的最终速度v ,则有E BLv =解得Ev BL=(2)在整个过程中电源释放的电能转化为导体棒的动能,导体棒获得的动能为2222122k mE E mv B L ∆==所以在整个过程中电源释放的电能为2222mE B L(3)在导体棒运动过程中,闭合电键瞬间,电路中的电流等于ER,导体棒在安培力的作用下开始运动做加速运动。
之后导体棒运动后切割磁感线产生感应电流,使得通过导体棒的电流减小,当感应电动势与电源电动势相等时,电路中电流为0,因此在导体棒运动过程中,电路中的电流只有在闭合电键瞬间等于ER,之后逐渐减小到0。
2.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 。
沿导轨方向建立x 轴,虚线EF 与坐标原点O 在一直线上,空间存在垂直导轨平面的磁场,磁感应强度分布为1()00.60.8()0T x B x T x -<⎧=⎨+≥⎩(取磁感应强度B垂直斜面向上为正)。
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。
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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,则以下说法正确的是( )
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0
C .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。
解题思路如下:
例题3、足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距为L,MP间连有电阻R,导轨上停放一质量为m的金属杆ab,杆及导轨电阻忽略不计,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,
(1)现用一外力沿导轨方向拉杆ab,使杆以速度v向右匀速运动时,求:
①水平拉力F的大小;
②电阻R消耗的电功率;
③克服安培力做功的功率;
④拉力F做功的功率
(2)如果用一水平外力沿导轨方向拉杆,使之以加速度a从静止做匀加速运动,运动时间为t,求:
①水平拉力F的大小;
②电阻R消耗的电功率;
③克服安培力做功的功率;
④拉力F做功的功率
(3)如果用一水平恒定外力F沿导轨方向拉杆,使之从静止开始运动,
①定性做出ab杆的速度与时间t的关图像;
②求外力F做功的最大功率;
③求速度为v时的加速度;
④设杆从静止开始运动到最大速度的位移为x,求电阻产生的焦耳热Q;
⑤设杆的最大速度为V m,所用时间为t,求杆从静止开始运动到刚达到最大速度的过程
中,电阻R所产生的焦耳热。
【题型点津】题目模型较为简单,但问题十分全面,需用心体会。
解决第(3)问第⑤小题时需注意用到动量定理和微分思想。
例题4、如图(a)所示,间距为L、电阻不计的光滑平行导轨固定在倾角为θ的斜面上.在区域I内有方向垂直于斜面的匀强磁场,磁感应强度为B;在区域Ⅱ内有垂直于斜面向下的匀强磁场,其磁感应强度B t的大小随时间t变化的规律如图(b)所示.t=0时刻,在轨道上端的金属细棒ab从如图位置由静止开始沿导轨下滑,同时下端的另一金属细棒cd在位于区域I内的导轨上由静止释放.在ab棒运动到区域Ⅱ的下边界EF处之前,cd棒始终静止不动(不切割磁感线),两棒均与导轨接触良好.已知cd棒的质量为m、电阻为R,ab棒的质量、阻值均未知,区域Ⅱ沿斜面的长度为2L,在t=t x时刻(t x未知)ab棒恰进入区域Ⅱ,重力加速度为g.求:(1)棒ab在区域II内运动过程中,棒cd消耗的电功率;
(2)ab棒开始下滑的位置到边界EF的距离;
(3)ab棒开始下滑至EF的过程中回路中产生的热量.
【题型点津】求解此类问题通常先求解感应电动势的大小和方向,从而确定回路中感应电流的大小和方向,由此分析导体的受力情况,进而分析能量,确定有几种能量发生转化,哪种能量转化为哪种能量,根据功能关系、能量守恒定律等解决。
三、求解电磁感应中通过导体的电荷量 电磁感应本质是其他形式的能量通过安培力做功转化为电能,电能的表现形式即为电流,电流的本质是电荷的定向移动,求解有关电磁感应的问题时经常会碰到这类习题。
解题思路如下:
例题5、如图所示,粗糙斜面的倾角θ=37°,斜面上直径d=0.4m 的圆形区域内存在着垂直于斜面向下的匀强磁场,一个匝数为n=100匝的刚性正方形线框abcd ,边长为0.5m ,通过松弛的柔软导线与一个额定功率P=2W 的小灯泡A 相连,圆形磁场的一条直径恰好过线框bc 边,已知线框质量m=2kg ,总电阻R 0=2Ω,与斜面间的动摩擦因数μ=0.5,从t=0时起,磁场的磁感应强度按B=1﹣t (T )的规律变化,开始时线框静止在斜面上,在线框运动前,灯泡始终正常发光,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g=10m/s 2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)线框静止时,回路中的电流I ;
(2)在线框保持不动的时间内,小灯泡产生的热量Q ;
(3)若线框刚好开始运动时即保持磁场不再变化,求线框从开始运动到bc 边离开磁场的过程中通过灯泡的电荷量q (柔软导线及小灯泡对线框运动的影响可忽略,且斜面足够长)
【题型点津】通过回路某一横截面的电荷量总R n Q φ∆=
例题6、如图所示,两条足够长的平行金属导轨相距为L,与水平面的夹角为θ,整个空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度大小均为B,虚线上方轨道光滑且磁场方向垂直于导轨平面上,虚线下方轨道粗糙且磁场方向垂直于导轨平面向下,当导体棒EF以初速度v0沿导轨上滑至最大高度的过程中,导体棒MN一直静止在导轨上.若已知两导体棒质量均为m、电阻均为R,导体棒EF上滑的最大位移为S,导轨电阻不计,空气阻力不计,重力加速度为g,试求在导体棒EF上滑的整个过程中:
(1)导体棒MN受到的最大摩擦力;
(2)通过导体棒MN的电量;
(3)导体棒MN产生的焦耳热.
【题型点津】利用平均电流可求解通过导体棒横截面的电量,根
据能量守恒可求解MN中产生的焦耳热。