电磁感应江苏高考总复习物理
(15).电磁感应综合—江苏省2020高考物理考前冲A攻略复习讲义
电磁感应综合【考情播报】考纲要求法拉第电磁感应定律（II）楞次定律（II）命题预测1．电磁感应中的动力学问题2．电磁感应中电荷量的计算。
3．电磁感应中的能量问题、焦耳热的计算。
应试技巧1．电磁感应与电路（1）力学对象与电学对象的关系：（2）分析电磁感应与电路综合问题的基本思路：a．确定电源：用法拉第电磁感应定律和楞次定律（或右手定则）确定感应电动势的大小和方向；b．分析电路结构：根据“等效电源”和电路中其他元件的连接方式画出等效电路，注意区分内外电路，区分电动势和路端电压；c．由闭合电路欧姆定律、串并联电路关系、电功率公式、焦耳定律等列式联立求解。
2．电磁感应中动力学问题的解题思路：（1）找准主动运动者，用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向；（2）根据等效电路图，求解回路中的感应电流大小及其方向，进而得到安培力的大小和方向；（3）分析安培力对导体运动状态的影响，定性分析导体的运动情况，从而得到感应电流的变化情况；（4）由牛顿第二定律或平衡条件列方程求解。
3．电荷量的计算：江苏高考物理考前冲A攻略（15）【真题回顾】1． 电磁缓速器是应用于车辆上以提高运行安全性的辅助制动装置，其工作原理是利用电磁阻尼作用减缓车辆的速度。
电磁阻尼作用可以借助如下模型讨论：如图所示，将形状相同的两根平行且足够长的铝条固定在光滑斜面上，斜面与水平方向夹角为θ。
一质量为m 的条形磁铁滑入两铝条间，恰好匀速穿过，穿过时磁铁两端面与两铝条的间距始终保持恒定，其引起电磁感应的效果与磁铁不动、铝条相对磁铁运动相同。
磁铁端面是边长为d 的正方形，由于磁铁距离铝条很近，磁铁端面正对两铝条区域的磁场均可视为匀强磁场，磁感应强度为B ，铝条的高度大于d ，电阻率为ρ。
为研究问题方便，铝条中只考虑与磁铁正对部分的电阻和磁场，其他部分电阻和磁场可忽略不计，假设磁铁进入铝条间以后，减少的机械能完全转化为铝条的内能，重力加速度为g 。
江苏专用高考物理大一轮复习第10单元电磁感应专题十一涉及电磁感应的力电综合问题课件
2mgsin θ=μN1+T+F ①(2 分)
N1= 2mgcos θ
②(2 分)
垂直于斜面向上,已知两根导线刚好不在磁场中,回路电阻
对于 cd 棒,同理有
为 R,两金属棒与斜面间的动摩擦因
数均为 μ,重力加速度大小为 g,已知金
属棒 ab 匀速下滑.求:
(1)作用在金属棒 ab 上的安培力的大小;
图 Z11-2
(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小;
(2)电阻的阻值.
F-μmg-f=0
联立解得
2 2 0
R=
热点题型探究
热点二 电磁感应的能量问题
1．能量转化及焦耳热的求法
(1)能量转化
(2)求解焦耳热Q的三种方法
热点题型探究
2．解题的一般步骤
(1)确定研究对象(导体棒或回路);
轨保持垂直,金属杆的电阻均为 R=0.50 Ω.在 t=0 时刻,两杆
都处于静止状态.现有一与导轨平行、大小为 0.20 N 的恒力
F 作用于金属杆甲上,如图所示,使金属
杆在导轨上滑动.经过 t=5.0 s,金属杆
甲的加速度为 a=1.37 m/s ,则此时甲、
2
乙两金属杆的速度各为多少?
图 Z11-6
联立解得
故
2 +5 2 2 3
v'0=
2
2 +5 2 2 3
P'=fv'0=
2
热点题型探究
变式题 1 [2017·
浙江嘉兴一中月考] 如图 Z11-6 所示,两根平
行的金属导轨固定在同一水平面上,磁感应强度 B=0.50 T
的匀强磁场与导轨所在平面垂直,导轨的电阻很小,可忽略
江苏物理高考必考知识点
江苏物理高考必考知识点物理作为一门基础科学，是高考必不可少的一部分。
江苏物理高考试卷中，也有一些必考的知识点。
本文将为大家整理和归纳江苏物理高考必考的知识点，以供同学们参考。
一、力学1. 动力学：包括速度、加速度、匀速直线运动、非匀速直线运动、匀加速直线运动、自由落体运动等内容。
2. 牛顿定律：重点掌握牛顿第二定律和牛顿第三定律，对于力和运动的关系进行深入理解。
3. 弹力和弹簧振子：弹力和弹簧振子的运动规律，包括弹性系数、弹簧振动周期等内容。
二、电学1. 电流和电阻：深入了解电流和电阻的概念，熟悉欧姆定律的运用。
2. 电路分析：包括串联电路和并联电路的分析方法，理解电压和电流在电路中的分配规律。
3. 电能与电功：了解电能和电功的概念，能够计算电能和电功的变化。
4. 电磁感应：理解电磁感应的基本原理，熟悉法拉第电磁感应定律的应用。
三、光学1. 光的反射和折射：了解光的反射和折射现象，熟悉光的入射角、反射角和折射角之间的关系。
2. 光的波动性：理解光的波动性和粒子性，以及光的传播速度和频率之间的关系。
3. 光的干涉和衍射：熟悉光的干涉和衍射现象，能够解析干涉和衍射的实际问题。
四、原子物理1. 元素周期表：熟悉元素周期表的基本结构，了解元素周期表中各个元素的特点和规律。
2. 原子结构：了解原子的基本结构，理解原子核、电子壳层和能级跃迁等概念。
3. 半导体物理：熟悉半导体器件的基本原理，了解半导体的导电性和特性。
五、能量与能量转换1. 机械能和能量守恒：熟悉机械能和能量守恒定律的应用，能够解析机械能转化的问题。
2. 能量转换与利用：了解能量的各种形式和能量转换的原理，熟悉能源的开发和利用方法。
六、核能与核辐射1. 核能与核反应：了解核能的来源和核反应的基本原理，熟悉核聚变和核裂变的过程。
2. 辐射与辐射防护：理解辐射的基本性质和分类，了解辐射对人体和环境的影响，熟悉辐射防护的方法。
以上就是江苏物理高考必考的知识点的简要总结。
高考物理大一轮总复习课件江苏专第9章电磁感应专题五电磁感应中的电路和图象问题
Bd v S R
2
考点一 电磁感应中的电路问题
[规律总结]解决电磁感应中的电路问题三步曲 ： (1)确定电源．切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生 感应电动势，该导体或回路就相当于电源，利用E＝Blvsinθ或E
＝ n△Φ/ △t求感应电动势的大小，利用右手定则或楞次定律判
穿出磁场时，CD相当于电源，电压大小应该是感应电动势 的四分之一，UAB＝ Bav/4 ，方向始终相同，即φA>φB.
考点二 电磁感应中的图象问题
[方法提炼]
1.对图象的认识，应注意以下几方面 (1)明确图象所描述的物理意义； (2)必须明确各种“＋”、“－”号的含义； (3)必须明确斜率的含义； (4)必须明确所建立图象和电磁感应过程之间的对应关系； (5)注意三个相似关系及其各自的物理意义：
考点二 电磁感应中的图象问题
4．解决图象问题的一般步骤 (1)明确图象的种类，即是B－t图象还是Φ－t图象，或者是E－t图
象、I－t图象等；
(2)分析电磁感应的具体过程； (3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系； (4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写 出函数关系式；
(5)根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等
考点一 电磁感应中的电路问题
A．导体棒ab中电流的流向为由b到a B．cd两端的电压为1V C．de两端的电压为1V D．fe两端的电压为1V
[解析]由右手定则可知，电流方向a→b，A错误； 由法拉第电磁感应定律E＝Blv＝0.5×1×4 V＝2 V，
由于de、cf间电阻没有电流流过，故Ude＝Ucf＝0，所以 Ufe＝Ucd＝1V，C错误，D正确．
第九章 电磁感应
高考物理专项复习《电磁感应》十年高考真题汇总
挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是
A. 开关闭合后的瞬间，小磁针的 N 极朝垂直纸面向里的方向转动 B. 开关闭合并保持一段时间后，小磁针的 N 极指向垂直纸面向里的方向 C. 开关闭合并保持一段时间后，小磁针的 N 极指向垂直纸面向外的方向 D. 开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的 N 极朝垂直纸面向外的方向转动 8.(2011·北京卷·T19)某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈L、小灯泡A、开 关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后，闭合开关S，小灯泡发 光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复，仍未见老师演示时 出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡末闪亮的原因 是
A.T1>mg，T2>mg B.T1<mg，T2<mg
C.T1>mg，T2<mg D.T1<mg，T2>mg
13.(2016·上海卷)磁铁在线圈中心上方开始运动时，线圈中产生如图方向的感应电流，则磁
铁
A.向上运动
B.向下运动
C.向左运动
D.向右运动
14.(2016·海南卷)如图，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内，环的圆
江苏版高考物理 专题十 电磁感应
专题十电磁感应挖命题【考情探究】分析解读导体棒切割磁感线的计算限于导线方向与磁场方向、运动方向垂直的情况。
本专题主要研究电磁感应现象的描述、感应电流的方向的判断(楞次定律、右手定则)、感应电动势的大小的计算、自感现象和涡流现象等。
这部分是高考考查的重点内容,近几年多放在第一道计算题考查。
在高考中电磁感应现象多与磁场、电路、力学、能量等知识结合,综合性较高,因此在复习时应深刻理解各知识点内容、注重训练和掌握综合性题目的分析思路,要研究与实际生活、生产科技相结合的实际应用问题。
命题趋势:(1)楞次定律、右手定则、左手定则的应用。
(2)与图像结合考查电磁感应现象。
(3)通过“杆+导轨”模型,“线圈穿过有界磁场”模型,考查电磁感应与力学、电路、能量等知识的综合应用。
【真题典例】破考点【考点集训】考点一电磁感应现象、楞次定律1.(2018江苏海安高级中学阶段检测,8)(多选)如图所示,A为一固定的圆环,条形磁铁B从左侧无穷远处以初速度v0沿圆环轴线移向圆环,穿过后移到右侧无穷远处。
下列说法中正确的是( )A.若圆环A是电阻为R的线圈,磁铁移近圆环直至离开圆环这一过程中圆环中的感应电流方向发生变化B.若圆环A是一超导线圈,磁铁移近圆环直至离开圆环这一过程中圆环中的感应电流方向发生变化C.若圆环A是电阻为R的线圈,磁铁的中点通过环面时,圆环中电流为零D.若圆环A是一超导线圈,磁铁的中点通过环面时,圆环中电流为零答案AC2.(2018江苏泰州、宜兴能力测试,3)如图所示,螺线管与灵敏电流计相连,磁铁从螺线管的正上方由静止释放,向下穿过螺线管。
下列说法正确的是( )A.电流计中的电流先由a到b,后由b到aB.a点的电势始终低于b点的电势C.磁铁减少的重力势能等于回路中产生的热量D.磁铁刚离开螺线管时的加速度小于重力加速度答案D3.(2017江苏扬州中学月考,7)(多选)一个水平固定的金属大圆环A,通有恒定的电流,方向如图所示,现有一小金属环B自A环上方落下并穿过A环,B环在下落过程中保持水平,并与A环共轴,那么在B环下落过程中( )A.B环中感应电流方向始终与A环中电流方向相反B.B环中感应电流方向与A环中电流方向先相反后相同C.经过A环所在平面的瞬间,B环中感应电流最大D.经过A环所在平面的瞬间,B环中感应电流为零答案BD考点二法拉第电磁感应定律1.(2017江苏如东中学模拟,5)如图所示的圆形线圈共n匝,电阻为R。
物理高考知识点江苏
物理高考知识点江苏物理是理科高考的一个重要学科，对于江苏高考的考生来说更是必考科目之一。
以下是江苏高考物理科目的重要知识点总结。
一、力学1. 牛顿三定律：牛顿第一定律是惯性定律，物体在静止或匀速直线运动状态下保持该状态，只有外力作用才能改变这种状态；牛顿第二定律是运动定律，物体的加速度与作用于物体上的力成正比，与物体的质量成反比；牛顿第三定律是作用与反作用定律，任何一个物体施加在其他物体上的力，都会有一个等大反向的力作用在自身上。
2. 力的合成与分解：力的合成是指将多个力合成为一个力；力的分解是指将一个力分解为多个力。
3. 力的平衡：物体处于力的平衡状态下，合力和合力矩都为零。
4. 力的摩擦：静摩擦力与动摩擦力，摩擦力的大小与所受力的大小成正比。
5. 力的弹性：弹性力与位移成正比，与物体的形状和大小无关。
二、热学1. 热传导：热传导是通过物质内部微观粒子的碰撞传递热量的过程。
2. 热辐射：热辐射是物体表面由于内能改变而发生的电磁波辐射。
3. 热膨胀：物体受热后会膨胀，受冷后会收缩。
4. 理想气体定律：理想气体的状态方程为PV=nRT，其中P为气压，V为体积，n为物质的摩尔数，R为气体常量，T为绝对温度。
三、电学1. 电流与电阻：电流是指电荷单位时间的流动，电阻是电流通过导体时遇到的阻碍。
2. 电阻与电压电流的关系：欧姆定律，U=R×I，其中U为电压，R为电阻，I为电流。
即电压与电流成正比，与电阻成反比。
3. 电功与电能：电功是电荷通过电场所做的功，电能是电荷在电场中具有的能量。
4. 电磁感应：当磁通量发生变化时，产生感应电动势。
5. 电磁波：电磁波是由电场和磁场相互作用产生的波动现象。
6. 电磁谐振：电容器与电感器串联组成谐振电路，达到电流最大的状态。
四、光学1. 光的折射：光线从空气射入到其他介质中时，会由于折射而改变光线的传播方向。
2. 光的反射：光线从一种介质射入到另一种介质边界时，会发生反射。
江苏省2018-2019届高三物理总复习课件：第四章 电磁感应 3
于导轨放置一根导体棒 MN ， MN 向右运动时， MN 中的电流方向为
______ M→N 填“M→N”或 N→M ，MN向左运动时，MN中的电流方向为_______.( “N→M”)
图1
答案
重点探究
一、楞次定律
[导学探究] 根据如图2甲、乙、丙、丁所示进行实验操作，并填好实验现象.
图2
甲
乙 入线圈 向上 增加
1 2 3 4
解析
答案
3.(楞次定律的应用)磁铁在线圈中心上方开始运动时，线 圈中产生如图7所示方向的感应电流，则磁铁
A.向上运动
C.向左运动
B.向下运动 √
D.向右运动 图7
1
2
3
4
答案
4.(右手定则的应用)(多选)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线
运动，如间关系的是
√
解析 B、C正确；
√
图A中导体不切割磁感线，导体中无电流；由右手定则可以判断
D图中感应电流方向应垂直纸面向外.
1 2 3 4
解析
答案
第四章 电磁感应
3 楞次定律
[学习目标]
1.正确理解楞次定律的内容及其本质.
2.掌握右手定则，并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式. 3.能够熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向.
内容索引
自主预习
预习新知 夯实基础
重点探究
启迪思维 探究重点
达标检测
检测评价 达标过关
自主预习
解析 答案
三、右手定则的应用
[导学探究] 如图5所示，导体棒ab向右做切割磁感线运动.
图5 (1)请用楞次定律判断感应电流的方向. 答案 感应电流的方向a→d→c→b→a.
高考物理(江苏专用)大一轮复习讲义：第十章电磁感应基础课1
[ 高考导航 ]考点内容要求高考命题实况高考战报2015 2016 20173年 6考电磁感觉现象Ⅰ难度中等保B必会感觉电流的产Ⅱ高频考点：①楞次定生条件律和法拉第电磁感觉T4：法拉T6：感觉T1：磁法拉第电磁感定律的应用。
第电磁感电动势、通量的应定律楞次Ⅱ②电磁感觉的综合问应定律的感觉电流计算定律T13：法拉题。
应用T13：电T13：感觉创新地区：①着重与第电磁感磁感觉电路、图象和能量相电动势的应定律的综合应联合的综合应用。
计算应用用自感涡流Ⅰ②与本质相联合，培养科学修养的综合性应用。
③物理建模能力的培养。
【说明】限于导线方向与磁场方向、运动方向垂直的状况。
基础课 1 电磁感觉现象楞次定律知识排查磁通量1.观点：在磁感觉强度为B 的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S 与 B 的乘积。
2.公式：Φ＝ BS。
3.单位：1 Wb＝1 T ·m2。
4.矢标性：磁通量是标量，但有正负。
5.公式的合用条件(1)匀强磁场；(2)磁感线的方向与平面垂直，即B⊥S。
6.磁通量的意义磁通量能够理解为穿过某一面积的磁感线的条数。
7.磁通量的变化量：ΔΦ＝Φ2－Φ1。
8.磁通量的变化率 (磁通量变化的快慢 )：磁通量的变化量与所用时间的比值，即ΔΦ，与线圈的匝数没关。
t电磁感觉现象1.电磁感觉现象当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中有感觉电流产生的现象。
2.产生感觉电流的条件(1)条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化。
(2)特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动。
3.产生电磁感觉现象的本质电磁感觉现象的本质是产生感觉电动势，假如回路闭合，则产生感觉电流；假如回路不闭合，那么只有感觉电动势，而无感觉电流。
感觉电流的方向小题速练1.思虑判断(1)1831 年，英国物理学家法拉第发现了——电磁感觉现象。
( )(2)1834 年，俄国物理学家楞次总结了确立感觉电流方向的定律——楞次定律。
( )(3)闭合电路内只需有磁通量，就有感觉电流产生。
(江苏专版)高考物理总复习 第40讲 电磁感应的综合性问题讲义-人教版高三全册物理试题
第40讲电磁感应的综合性问题考情剖析考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求法拉第电磁感应定律的应用Ⅱ15年T13—计算，考查法拉第电磁感应定律公式的应用、电磁感应与电路的综合计算分析综合、应用数学处理物理问题16年T13—计算，感应电动势的计算、电磁感应与电路的综合分析分析综合、应用数学处理物理问题17年T13—计算，感应电动势的计算、电磁感应与动力学的综合计算分析综合、应用数学处理物理问题弱项清单,1.不能将新情景的原理与电磁感应工作相结合；2．感应电动势E＝BLv和安培力F＝BIL公式混淆；3．不能正确分析电磁感应现象中产生感应电动势的局部电路(或导体)两端的电压．知识整合第1课时电磁感应的应用——电路和图象问题一、电路1．内电路和外电路(1)切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于________(内电路)，其余局部是________．(2)该局部导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的________．2．电源电动势和路端电压(1)电动势：E＝________或E＝________.(2)路端电压：U＝IR＝________.二、图象问题图象类型(1)感生过程：磁感应强度B、磁通量Φ、感应电动势E和感应电流I随________变化的图象，即Bt图象、Φt图象、Et图象和It图象(2)动生过程：随________变化的图象如Ex图象和Ix图象问题类型,(1)由给定的电磁感应过程判断或画出正确的图象(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量(用图象)应用知识,左手定如此、安培定如此、右手定如此、________、__________________、欧姆定律、牛顿定律、函数图象等知识方法技巧释难答疑的金钥匙考点1 电磁感应电路问题的分析1．解答电磁感应电路问题的一般步骤(1)确定电源：切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源，利用E ＝n ΔΦΔt或E ＝Blv sin θ求感应电动势的大小，利用右手定如此或楞次定律判断电流方向．(2)分析电路结构：认清内、外电路与外电路的串、并联关系，画出等效电路图． (3)利用电路规律求解：主要应用欧姆定律与串、并联电路的根本性质等列方程求解． 2．电路分析的两个关键(1)确定等效电源的正负极、感应电流的方向、电势上下、电容器极板带电性质等问题，可以用右手定如此或楞次定律解决．(2)根据闭合电路求解电路中的总电阻、路端电压、电功率等问题，可以根据闭合电路欧姆定律与电功率公式等知识解决．【典型例题1】 用均匀导线做成的正方形线圈边长为l ，如下列图，正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，当磁场以ΔBΔt的变化率增强时，不考虑磁场的变化对虚线右侧的影响，如此( )A ．线圈中感应电流方向为adbcaB ．线圈中产生的电动势E ＝ΔB Δt·l 2C ．线圈中a 点电势高于b 点电势D ．线圈中b 、a 两点间的电势差为l 2ΔB4Δt【典型例题2】 如下列图，在一个光滑金属框架上垂直放置一根长l ＝0.4 m 的金属棒ab ，其电阻值r ＝0.1 Ω，框架左端的电阻R ＝0.4 Ω，垂直框面的匀强磁场的磁感强度B ＝0.1 T ．当用外力使棒ab 以速度v ＝5 m /s 右移时，求：(1)电阻R 上消耗的功率P R ； (2)ab 棒两端的电势差U ab ；(3)假设ab 棒向右做变速运动，在其移动1 m 过程中通过电阻R 的电荷量．1.如下列图，在磁感强度为B 的匀强磁场中有一半径为L 的金属圆环．构成圆环的电线电阻为4r 0，以O 为轴可以在圆环上滑动的金属棒OA 电阻为r 0，电阻R 1＝R 2＝4r 0.如果OA 棒以某一角速度匀速转动时，电阻R 1的电功率最小值为P 0，那么OA 棒匀速转动的角速度应该多大？(其他电阻不计)考点2 电磁感应图象问题1．一般可把图象问题分为三类(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象．(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量．(3)根据图象定量计算．2．对图象的认识，应从以下几方面注意 (1)明确图象所描述的物理意义． (2)明确各种“＋〞、“－〞的含义． (3)明确斜率的含义．(4)必须建立图象和电磁感应过程之间的对应关系． (5)注意三个相似关系与其各自的物理意义． v ～Δv ～Δv Δt ，B ～ΔB ～ΔB Δt ，Φ～ΔΦ～ΔΦΔtΔv Δt 、ΔB Δt 、ΔΦΔt分别反映了v 、B 、Φ变化的快慢． 【典型例题3】 (多项选择)如图甲所示，光滑绝缘水平面上，虚线MN 的右侧存在磁感应强度B ＝2 T 的匀强磁场，MN 的左侧有一质量m ＝0.1 kg 的矩形线圈abcd ，bc 边长L 1＝0.2m ，电阻R ＝2 Ω.t ＝0时，用一恒定拉力F 拉线圈，使其由静止开始向右做匀加速运动，经过时间1 s ，线圈的bc 边到达磁场边界MN ，此时立即将拉力F 改为变力，又经过1 s ，线圈恰好完全进入磁场，整个运动过程中，线圈中感应电流i 随时间t 变化的图象如图乙所示．如此( )甲 乙A ．恒定拉力大小为0.05 NB ．线圈在第2 s 内的加速度大小为1 m /s 2C ．线圈ab 边长L 2＝0.5 mD ．在第2 s 内流过线圈的电荷量为0.2 C2.如下列图，在两条间距为2l 的平行直线MN 、PQ 间存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B ；一粗细均匀的正方形闭合金属线框abcd 边长为l ，开始线框ab 边紧靠磁场边缘MN ，将线框以速度v 匀速拉过磁场，考虑线框自身电阻，如此ab 两点间电压U随其位移x的变化规律正确的答案是( )ABCD【典型例题4】如图(a)所示，水平放置的两根平行金属导轨，间距L＝0.3 m．导轨左端连接R＝0.6 Ω的电阻，区域abcd内存在垂直于导轨平面的匀强磁场B＝0.6 T，磁场区域宽D＝0.2 m．细金属棒A1和A2用长为2D＝0.4 m的轻质绝缘杆连接，放置在导轨平面上，并与导轨垂直，每根金属棒在导轨间的电阻均为r＝0.3 Ω.导轨电阻不计，使金属棒以恒定速度v＝1.0 m/s沿导轨向右穿越磁场，计算从金属棒A1进入磁场(t＝0)到A2离开磁场的时间内，不同时间段通过电阻R的电流强度，并在图(b)中画出．当堂检测 1.(多项选择)如下列图，有一个磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，一半径为r、电阻为2R的金属圆环放置在磁场中，金属圆环所在的平面与磁场垂直．金属杆Oa一端可绕环的圆心O旋转，另一端a搁在环上，电阻值为R；另一金属杆Ob 一端固定在O点，另一端b固定在环上，电阻值也是R.Oa杆以角速度ω匀速旋转，所有接触点接触良好，Ob不影响Oa的转动，如此如下说法中正确的答案是( )A ．流过Oa 的电流可能为Bωr25RB ．流过Oa 的电流可能为6Bωr225RC ．Oa 旋转时产生的感应电动势的大小为Bωr 2D ．Oa 旋转时产生的感应电动势的大小为12Bωr 2第1题图第2题图2．如下列图，磁场垂直于纸面向外，磁场的磁感应强度随水平向右的x 轴按B ＝B 0＋kx(B 0、k 为常量)的规律均匀增大．位于纸面内的正方形导线框abcd 处于磁场中，在外力作用下始终保持dc 边与x 轴平行向右匀速运动．假设规定电流沿a→b→c→d→a 的方向为正方向，如此从t ＝0到t ＝t 1的时间间隔内，如下关于该导线框中产生的电流i 随时间t 变化的图象，正确的答案是( )ABCD3．(多项选择)如图甲所示，闭合环形线框放在纸面内，磁场方向向里；线框内磁场磁感应强度大小变化如图乙所示．如下说法正确的答案是( )甲乙第3题图A．前2 s和第3 s电流方向相反B．前2 s和第3 s电流大小之比为1∶2C．前2 s和第3 s线框产生的焦耳热之比为1∶8D．前2 s和第3 s流经线框截面的电量之比为1∶44．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的正方向如图1所示，当磁场的磁感应强度B随时间t如图2变化时，图3中正确表示线圈感应电动势E变化的是( )图1图2第4题图ABCD5．(17年常州一模)如下列图的是法拉第圆盘发电机示意图，铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两电刷P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触，直径为d的圆盘以恒定的角速度ω(俯视)顺时针转动，圆盘在电路中的等效电阻为r(不计铜棒和电刷的电阻)．(1)求通过电阻R的电流的大小和方向；(2)求圆盘转动过程中抑制安培力做功的功率；(3)将电刷Q置于电刷P对侧的圆盘边缘，问电阻R上是否有电流？如有请求出其大小，如无请说明理由．第5题图第2课时电磁感应的应用——动力学和能量问题一、电磁感应与动力学综合1．安培力的大小感应电动势：E＝________．感应电流：I＝________．安培力：F＝BIL＝__________．2．安培力的方向(1)先用________确定感应电流方向，再用________确定安培力方向．(2)根据楞次定律，安培力方向一定和导体切割磁感线运动方向________．3．安培力参与物体的运动导体棒(或线框)在________和其他力的作用下，可以静止或做加速运动、减速运动、匀速运动等其他类型的运动，可应用______________、动能定理等规律解题．二、电磁感应中的能量转化过程1．能量的转化：感应电流在磁场中受安培力，外力抑制安培力________，将其他形式的能转化为________，电流做功再将电能转化为________．2．实质：电磁感应现象的能量转化，实质是其他形式的能和________之间的转化．方法技巧释难答疑的金钥匙考点1 电磁感应中的动力学问题1．解决电磁感应中的动力学问题的一般思路2．两种状态与处理方法 状态 特征 处理方法 平衡态 加速度为零 根据平衡条件列式分析非平衡态加速度不为零根据牛顿第二定律进展动态分析或结合功能关系进展分析3.电磁感应中的动力学临界问题(1)解决这类问题的关键是通过受力情况和运动状态的分析，寻找过程中的临界状态，如速度、加速度为最大值或最小值的条件．(2)根本思路：导体受外力运动――→E ＝Blv 感应电动势错误!感应电流错误!导体受安培力―→合外力变化――→F 合＝ma 加速度变化―→速度变化―→临界状态―→列式求解．【典型例题1】 如下列图，固定在匀强磁场中的水平导轨ab 、cd 的间距为L 1＝0.5 m ，金属棒ad 与导轨左端bc 的距离为L 2＝0.8 m ，整个闭合回路的电阻为R ＝0.2 Ω，磁感应强度为B 0＝1 T 的匀强磁场竖直向下穿过整个回路．ad 杆通过滑轮和轻绳连接着一个质量为m ＝0.04 kg 的物体，不计一切摩擦，现使磁场以ΔBΔt＝0.2 T /s 的变化率均匀地增大．求：(1)金属棒上电流的方向；(2)感应电动势的大小；(3)物体刚好离开地面的时间(g＝10 m/s2)．【典型例题2】如下列图，在一匀强磁场中有一U型导线框bacd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一根导体杆，它可以在ab、cd上无摩擦地滑动，杆ef与线框中导体的电阻都可不计．开始时，给ef一个向右的初速度，如此( )A．ef将减速向右运动，但不是匀减速B．ef将匀减速向右运动，最后静止C．ef将匀速向右运动D．ef将做往复运动1.(16年某某模拟)如下列图，在宽为L的区域内有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B.光滑绝缘水平面上有一边长为L、质量为m、电阻为R的单匝正方形线框abcd，ad边位于磁场左边界，线框在水平外力作用下垂直边界穿过磁场区．(1)假设线框以速度v匀速进入磁场区，求此过程中b、c两端的电势差U bc；(2)在(1)的情况下，求线框移动到完全进入磁场的过程中产生的热量Q和通过导线截面的电量q；(3)假设线框由静止开始以加速度a匀加速穿过磁场，求此过程中外力F随运动时间t 的变化关系．考点2 电磁感应中的能量问题1．产生和维持感应电流的过程就是其他形式的能量转化为电能的过程．导体在达到稳定状态之前，外力移动导体所做的功，一局部消耗于抑制安培力做功，转化为产生感应电流的电能，最后再转化为焦耳热，另一局部用于增加导体的机械能．2．电磁感应现象中能量的三种计算方法(1)利用抑制安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于抑制安培力所做的功．(2)利用能量守恒求解：机械能的减少量等于产生的电能．(3)利用电路特征来求解：通过电路中所产生的电热来计算．3．解电磁感应现象中的能量问题的一般步骤(1)在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源．(2)分析清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的能量发生了相互转化．(3)根据能量守恒列方程求解．【典型例题3】(多项选择)如下列图，质量为3m的重物与一质量为m的线框用一绝缘细线连接，挂在两个高度一样的定滑轮上，线框横边边长为l，水平向里匀强磁场磁感应强度为B，磁场上下边界距离和线框竖直边长都为h.初始时刻磁场下边界与线框上边缘距离为2h，将重物由静止开始释放，线框上边缘进入磁场时恰做匀速运动，空气和摩擦阻力不计，重力加速度为g，如下说法正确的答案是( )A ．线框进入磁场时的速度为2ghB ．线框的电阻为B 2l22mg2ghC ．线框通过磁场过程产生热量2mghD ．线框通过磁场过程产生热量4mgh【典型例题4】 如下列图，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为L ，长为3d ，导轨平面与水平面的夹角为θ，在导轨的中部刷有一段长为d 的薄绝缘涂层．匀强磁场的磁感应强度大小为B ，方向与导轨平面垂直．质量为m 的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在滑上涂层之前已经做匀速运动，并一直匀速滑到导轨底端．导体棒始终与导轨垂直，且仅与涂层间有摩擦，接在两导轨间的电阻为R ，其他局部的电阻均不计，重力加速度为g.求：(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数μ； (2)导体棒匀速运动的速度大小v ； (3)整个运动过程中，电阻产生的焦耳热Q.2.(17年江苏高考)如下列图，两条相距d 的平行金属导轨位于同一水平面内，其右端接一阻值为R 的电阻．质量为m 的金属杆静置在导轨上，其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ 的磁感应强度大小为B 、方向竖直向下．当该磁场区域以速度v 0匀速地向右扫过金属杆后，金属杆的速度变为v.导轨和金属杆的电阻不计，导轨光滑且足够长，杆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：(1)MN刚扫过金属杆时，杆中感应电流的大小I；(2)MN刚扫过金属杆时，杆的加速度大小a；(3)PQ刚要离开金属杆时，感应电流的功率P.当堂检测 1.(多项选择)如下列图，一矩形线框从距有界磁场上方某一高度自由下落，在进入磁场过程中vt图象可能正确的答案是( )ABCD第1题图第2题图2．(多项选择)如下列图，闭合小金属环从高h 处的光滑曲面右上端无初速度滚下，又沿曲面的另一侧上升，如此( )A ．假设是匀强磁场，环在左侧滚上的高度小于hB ．假设是匀强磁场，环在左侧滚上的高度等于hC ．假设是非匀强磁场，环在左侧滚上的高度等于hD ．假设是非匀强磁场，环在左侧滚上的高度小于h3．(17年泰州模拟)(多项选择)如图，竖直平面内有竖直放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距为l ，电阻不计，导轨间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向如下列图，有两根质量均为m ，长度均为l ，电阻均为R 的导体棒ab 和cd 始终与导轨接触良好，当用竖直向上的力F 使ab 棒向上做匀速运动时，cd 棒也以一样的速率向下匀速运动，不计空气阻力，重力加速度为g ，如此如下说法正确的答案是( )A ．两棒运动的速度为v ＝mgR 2B 2l2 B ．力F 的大小为2mgC ．回路中的热功率为P ＝2m 2g 2RB 2l2D ．假设撤去拉力F 后，两棒最终以大小为g 的加速度匀加速运动第3题图第4题图4．如下列图，电阻为R的矩形导线框abcd，边长ab＝L，ad＝h，质量为m，自某一高度自由下落，通过一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁场区域的宽为h.假设线框恰好以恒定速度通过磁场，线框中产生的焦耳热是________．(不计空气阻力，线框经过磁场的过程中线框中将产生电流)5．如图甲所示，空间存在B＝0.5 T，方向竖直向下的匀强磁场，MN、PQ是相互平行的粗糙的长直导轨，处于同一水平面内，其间距L＝0.2 m，R是连在导轨一端的电阻，ab是跨接在导轨上质量m＝0.1 kg的导体棒，从零时刻开始，通过一小型电动机对ab棒施加一个牵引力F，方向水平向左，使其从静止开始沿导轨做直线运动，此过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好，图乙是棒的速度－时间图象，其中OA段是直线，AC是曲线，DE是曲线图象的渐近线，小型电动机在12 s末达到额定功率P＝4.5 W，此后功率保持不变．除R以外，其余局部的电阻均不计，g＝10 m/s2.(1)求导体棒在0～12 s内的加速度大小；(2)求导体棒与导轨间的动摩擦因数μ与电阻R的阻值；(3)假设t＝17 s时，导体棒ab达最大速度，且0～17 s内共发生位移100 m，试求12 s～17 s内R上产生的热量Q以与通过R的电量q.甲乙第5题图第40讲 电磁感应的综合性问题 第1课时 电磁感应的应用 ——电路和图象问题知识整合 根底自测一、1.(1)电源 外电路 (2)内阻 2．(1)BLvn ΔΦΔt (2)E －Ir二、(1)时间t (2)位移x 楞次定律 法拉第电磁感应定律 方法技巧·典型例题1·D 【解析】 处于磁场中的线圈面积不变，磁场增强时，通过线圈的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流的方向为acbda 方向，A 项错；产生感应电动势的acb 局部等效为电源，b 端为等效电源的正极，电势高于a 端，C 项错；由法拉第电磁感应定律E ＝ΔΦΔt ＝ΔB Δt ·l 22，知B 项错；adb 局部等效为外电路，b 、a 两点间电势差为等效电路的端电压，U ＝E 2R R ＝E2，D 项正确．·典型例题2·(1) 0.064 W (2) 0.16 V (3)0.08 C【解析】 (1) ab 棒向右匀速运动产生感应电动势 E ＝Blv ＝0.1×0.4×5＝0.2 V 根据闭合电路欧姆定律可得回路中感应电流：I ＝ER ＋r＝0.4 A所以电阻R 上消耗的功率：P R ＝I 2R ＝0.42×0.4＝0.064 W ；(2) ab 棒相当于电源，两端的电压为路端电压，所以 U ab ＝IR ＝0.4×0.4＝0.16 V ； (3) ab 棒向右移动s ＝1 m 过程中，回路中产生的平均感应电动势 E －＝ΔΦΔt平均感应电流 I －＝E－R ＋r所以通过电阻R 的电荷量q ＝I －Δt ＝ΔΦR ＋r ＝BlsR ＋r＝0.08 C.8 BL2P0r0【解析】OA棒的感应电动势E＝BL2SymbolwA@·变式训练1·word/2，等效电路如下列图，当OA 棒A 端处于圆环最上端时，即r 环1＝ r 环2时，圆环的等效电阻最大，其值r ＝r 环1r 环2/ (r 环1＋ r 环2)＝r 0此时干路中的电流最小I ＝Er 0＋r ＋R 1R 2R 1＋R 2＝BωL 28r 0电阻R 1的最小功率 P 0＝(I2)2·4r 0＝B 2ω2L 464r 0所以 ω＝8BL 2P 0r 0.·典型例题3· ABD 【解析】 在第1 s 末，i 1＝ER，E ＝BL 1v 1，v 1＝at 1，F ＝ma 1，联立得F ＝0.05 N ，A 项正确．在第2 s 内，由图象分析知线圈做匀加速直线运动，第2 s 末i 2＝E ′R，E ′＝BL 1v 2，v 2＝v 1＋a 2t 2，解得a 2＝1 m/s 2，B 项正确．在第2 s 内，v 22－v 21＝2a 2L 2，得L 2＝1 m ，C 项错误．q ＝ΔΦR ＝BL 1L 2R＝0.2 C ，D 项正确．·变式训练2·C 【解析】 解题时的关键是分阶段考虑并明确各段的“源〞和“路〞．①.进入磁场过程：ab 边切割相当于“源〞其余三边构成“路〞；此时ab 电压即路端电压，设单边电阻为R ，根据相关规律有U ＝E 4R ×3R ＝34E ＝34Blv ；②.全部在磁场里过程：ab 、cd 一起切割，相当于两电源并联，回路磁通不变，电流为0，故U ＝Blv ；③出磁场过程：cd 切割相当于“源〞，其余三边为“路〞且串联，ab 只是“路〞中一局部，此时有U＝E 4R R ＝14E ＝14Blv .选C. ·典型例题4 ·0～0.2 s 内I R ＝0.12 A0．2 s ～0.4 s 内I R ＝0 0.4 s ～0.6 s 内I R ＝0.12 A 见解析图 【解析】 t 1＝D v＝0.2 s ，在0～t 1时间内，A 1产生的感应电动势E 1＝BLv ＝0.18 V ．其等效电路如图甲所示．甲 乙 由图甲知，电路的总电阻R 0＝r ＋rRr ＋R＝0.5 Ω 总电流为I ＝E 1R 0＝0.36 A 通过R 的电流为I R ＝I3＝0.12 A从A 1离开磁场(t 1＝0.2 s)至A 2刚好进入磁场t 2＝2Dv的时间内，回路无电流，I R ＝0从A 2进入磁场(t 2＝0.4 s)至离开磁场t 3＝2D ＋Dv＝0.6 s 的时间内，A 2上感应电动势E 2＝0.18 V ，其等效电路如图乙所示．由图乙知，电路总电阻R 0＝0.5 Ω，总电流I ＝0.36 A ，流过R 的电流I R ＝0.12 A 综合以上计算结果，绘制通过R 的电流与时间关系如下列图．当堂检测1．ABD 【解析】 Oa 旋转时产生的感应电动势的大小为E ＝12Bωr 2，D 正确，C 错误；当Oa 旋转到与Ob 共线但不重合时，等效电路如图甲所示，此时有I min ＝E2.5R ＝Bωr 25R，当Oa与Ob 重合时，环被短路，等效电路如图乙所示，此时有I max ＝E 2R ＝Bωr 24R ，所以Bωr 25R ≤I ≤Bωr 24R，A 、B 正确．第1题图2．A 【解析】 由题意可知，ad 、bc 两边均在切割磁感线，产生感应电动势的方向相反，大小相减，根据题意，bc 、ad 两边的磁场之差为：ΔB ＝B 0＋k (L ＋x )－B 0－kx ＝kL ，根据法拉第电磁感应定律E ＝BLv ，如此有：E ＝ΔBLv ＝Lv ·kL ，而感应电流i ＝E R ＝kvL 2R，是定值，故A 正确，BCD 错误．3．AC 【解析】 首先根据楞次定律可得A 对；根据法拉第电磁感应定律结合全电路欧姆定律可得电流I ＝E R ＝SΔBΔt R .结合图象信息得B 选项错误；通过导线的电荷量q ＝ΔΦR＝S ΔB R .与时间无关，由图象可得D 选项错误；Q ＝E 2Rt .综合前面相关推导得C 选项正确． 4．A 【解析】 在第1 s 内，由楞次定律可判定电流为正，其产生的感应电动势E 1＝ΔΦ1Δt 1＝ΔB 1Δt 1S ，在第2 s 和第3 s 内，磁场B 不变化，线圈中无感应电流，在第4 s 和第5 s 内，B 减小，由楞次定律可判定，其电流为负，产生的感应电动势E 1＝ΔΦ2Δt 2＝ΔB 2Δt 2S ，由于ΔB 1＝ΔB 2，Δt 2＝2Δt 1，故E 1＝2E 2，由此可知，A 选项正确．5．(1) Bωd 28〔R ＋r 〕 方向a →b (2) B 2ω2d 464〔R ＋r 〕(3)无电流【解析】 (1) 圆盘转动过程产生的感应电动势 E ＝12Bω(d 2)2＝Bωd28通过电阻R 的电流为I ＝ER ＋r ＝Bωd 28〔R ＋r 〕，方向a →b ；(2)圆盘转动过程中抑制安培力做功的功率等于电路中的总电功率P ＝I 2(R ＋r )＝B 2ω2d 464〔R ＋r 〕；(3)无电流，因为铜盘边缘上任意两点的电势差为0.第2课时 电磁感应的应用——动力学和能量问题知识整合 根底自测一、1.BLv E R B 2L 2vR2．(1)右手定如此 左手定如此 (2)相反 3．安培力 牛顿运动定律二、1.做功 电能 内能 2.电能 方法技巧·典型例题1·(1)由a 到d (2)0.08 V (3)5 s【解析】 (1)由楞次定律可以判断，金属棒上的电流方向是由a 到d . (2)由法拉第电磁感应定律得：E ＝ΔΦΔt ＝S ΔBΔt＝0.08 V.(3)物体刚要离开地面时，其受到的拉力F ＝mg ，而拉力F 又等于棒所受的安培力．即mg ＝F 安＝BIL 1其中B ＝B 0＋ΔB Δt t ，I ＝ER，解得t ＝5 s. ·典型例题2·A 【解析】 ef 右运动过程切割磁感线，根据右手定如此可知回路中产生逆时针方向的感应电流I ＝BLvR，又由左手定如此可知ef 将受到向左的安培力F ＝BIL ＝B 2L 2v R ，再由牛顿第二定律有F ＝ma ，得a ＝B 2L 2v mR，随着速度的减小，加速度也将减小，选项A 正确．·变式训练1·(1)BLv4 (2)Q ＝B 2L 3v R q ＝BL 2R (3)F ＝B 2L 2a Rt ＋ma (0≤t ≤2La) 【解析】 (1) 线框产生的感应电动势E ＝BLv感应电流 I ＝E R ，电势差U bc ＝14IR 解得U bc ＝BLv4；(2)线框进入磁场所用的时间 t ＝Lv由Q ＝I 2Rt ，q ＝It解得Q ＝B 2L 3v R ，q ＝BL 2R；(3)设线框穿过磁场区的时间为t 0，如此 2L ＝12at 2线框产生的感应电动势E ′＝BLat受到的安培力F 安＝BIL ＝B 2L 2atR根据牛顿第二定律F －F 安＝ma解得F ＝B 2L 2aRt ＋ma 其中(0≤t ≤2L a)．·典型例题3·ABD 【解析】 从初始时刻到线框上边缘进入磁场，设线框进入磁场速度为v ，根据机械能守恒有3mg ×2h ＝mg ×2h ＋12×4mv 2.解得：v ＝2gh ①，A 选项正确；线框匀速进磁场，根据平衡条件有：3mg ＝mg ＋BIl ＝mg ＋BBlvRl ②，综合①②可得R ＝B 2l 22gh2mg.B 选项亦正确；由于线框宽度与磁场宽度均为h ，故其穿越磁场一直匀速且上升2h ，系统根据能量守恒有3mg ×2h ＝mg ×2h ＋Q .解得Q ＝4mgh .故C 选项错误而D 选项正确．·典型例题4·(1)tan θ (2)mgR sin θB 2L 2(3)2mgd sin θ－m 3g 2R 2sin 2θ2B 4L4【解析】 (1)在绝缘涂层上导体棒受力平衡：mg sin θ＝μmg cos θ 解得导体棒与涂层间的动摩擦因数μ＝tan θ. (2)在光滑导轨上感应电动势：E ＝BLv 感应电流：I ＝E R安培力：F 安＝BIL 受力平衡的条件是：F 安＝mg sin θ 解得导体棒匀速运动的速度v ＝mgR sin θB 2L 2. (3)摩擦生热：Q T ＝μmgd cos θ根据能量守恒定律知：3mgd sin θ＝Q ＋Q T ＋12mv 2解得电阻产生的焦耳热Q ＝2mgd sin θ－m 3g 2R 2sin 2θ2B 4L 4. ·变式训练2·(1)Bdv 0R (2)B 2d 2v 0mR (3)B 2d 2〔v 0－v 〕2R【解析】 (1)磁场区域以速度v 0向右扫过金属杆时，等效于金属杆以速度v 0向左切割磁感线，感应电动势E ＝Bdv 0，故感应电流 I ＝E R ＝Bdv 0R；(2)MN 刚扫过金属杆时，金属杆所受安培力 F ＝BId根据牛顿第二定律 F ＝ma ，解得 a ＝B 2d 2v 0mR；(3)PQ 刚要离开金属杆时，金属杆切割磁感线的速度v ′＝v 0－v ，如此感应电动势E ′＝Bd (v 0－v ) 电功率P ＝E ′2R 解得P ＝B 2d 2〔v 0－v 〕2R.当堂检测1．ABD 【解析】 题中未具体给出导体框的质量、电阻、边长、磁感应强度以与初始释放位置与磁场边界的距离，故可设想调节相关量可使线框恰好匀速进入磁场是可能的，故A 选项正确；假设其他量与前面一样而仅有高度比第一情况要高，如此进入磁场做加速度减小的减速运动，故B 选项正确；而高度比第一情况要小，如此进入磁场做加速度减小的加速运动，故C 选项错误；而D 选项正确．2．BD 【解析】 假设磁场为匀强磁场，如此小金属环中无感应电流，所以小金属环的机械能守恒，选项B 正确、A 错误；假设磁场为非匀强磁场，如此小金属环中磁通量发生变化，产生感应电流，所以小金属环的局部机械能通过感应电流做功转化为内能，选项D 正确、C 错误．3．BCD 【解析】 回路中总的感应电动势为：E ＝2Blv ，感应电流为：I ＝E 2R ＝BlvR ，对cd 棒，由平衡条件得：BIl ＝mg ，联立解得：v ＝mgRB 2l 2，故A 错误；对于两棒组成的整体，由平衡条件得：F ＝2mg ，故B 正确；回路中的热功率为：P ＝I 2·2R ＝2m 2g 2RB 2l2，故C 正确；假设撤去拉力F 后，ab 先向上减速运动，速度减至零后向下加速运动，产生与cd 棒反向的感应电动势，只要ab 的速度小于cd 的速度，回路中总的感应电动势增大，感应电流增大，ab 棒的加速度增大，cd 棒的加速度减小，当两者的加速度相等时，两棒一起做匀加速运动，加速度为g ，故D 正确．4．2mgh 【解析】 线框恰好以恒定速度通过磁场，如此下落过程减小的重力势能全部转化为电磁感应过程的电能，再转化为回路中的焦耳热，所以Q ＝2mgh .5．(1)0.75 m/s 2(2)0.2 0.4 Ω (3)11.5 C 12.35 J【解析】 (1)由图中可得t 1＝12 s 时导体棒的速度为v 1＝9 m/s 故导体棒的加速度大小为a ＝v 1－0t 1＝0.75m/s 2； (2)设金属棒与导轨间的动摩擦因素为μt ＝12 s 时有 E 1＝BLv 1。
高考物理——电磁感应与正弦式交流电综合的新题归纳与解题策略
高考物理——电磁感应与正弦式交流电综合的新题归纳与解题策略在新高考的背景下,将电磁感应与正弦式交变电流这两部分知识进行综合考查的新题型越来越多,此类试题不仅可以考查对感应电动势、感应电流、安培力和正弦式交变电流的产生以及“四值”的应用等重要知识点,还可以考查学生的空间思维能力以及应用数学知识处理物理问题的能力。
由于电磁感应和交变电流都是高考必考的章节,因此有必要对这两部分知识进行综合考查的新题型进行深入研究。
笔者现对这些试题进行归纳总结,并探索解题策略。
题型1 线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动该题型是涉及正弦式交变电流产生的常规题型,核心要点有:1.若计时起点在中性面,则感应电动势瞬时值的表达式为e＝Emsinωt,其中Em ＝NBSω;若计时起点在垂直中性面的位置,则感应电动势的瞬时值表达式为e＝Emcosωt。
2.每经过中性面一次,电流方向改变一次,则线圈转动一圈,电流的方向改变两次。
3.在中性面时,穿过线圈的磁通量最大,但此刻磁通量的变化率为零,感应电动势为零;在经过与中性面垂直的位置时,穿过线圈的磁通量为零,但此刻磁通量的变化率最大,感应电动势最大。
除了这些基本的知识点以外,还有以下几点需要强调说明。
①线圈不管是圆形、矩形或其他形状,以上结论均相同。
②只要转轴与磁场垂直,即使轴的位置发生改变,以上结论均相同。
③当磁场或永磁体旋转、线圈静止不动时,以上结论均相同。
④当只有部分线框处于磁场中时,公式中的面积S是线框位于磁场中的有效面积。
【例1】(2022·江苏南通考前模拟·12)如图1所示,矩形线圈abcd匝数为N,总电阻为R,ab边和ad边长分别为L和3L,O、O′为线圈上两点,OO′与cd边平行且与cd边的距离为L,OO′左侧空间有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B。
现使线圈绕OO′以角速度ω匀速转动,求:(1)从图1 位置开始转过60°过程中通过导线截面电荷量q;图1(2)线圈在转动一周过程中产生的焦耳热Q。
江苏省2018-2019高考物理总复习讲义：第四章 电磁感应 4 Word版含答案
4 法拉第电磁感应定律[学习目标] 1.理解和掌握法拉第电磁感应定律，能够运用法拉第电磁感应定律定量计算感应电动势的大小.2.能够运用E ＝Bl v 或E ＝Bl v sin θ计算导体切割磁感线时产生的感应电动势.一、电磁感应定律 1.感应电动势电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于电源. 2.法拉第电磁感应定律(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 ＝ΔΦΔt.若闭合电路是一个匝数为n 的线圈，则E ＝n ΔΦΔt.(3)在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，感应电动势的单位是伏. 二、导线切割磁感线时的感应电动势 反电动势1.导线垂直于磁场运动，B 、l 、v 两两垂直时，如图1所示，E ＝Bl v .2.导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向夹角为θ时，如图2所示，E ＝Bl v sin θ.图1 图2[即学即用]1.判断下列说法的正误.(1)线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大.( × )(2)线圈中磁通量的变化量ΔΦ越大，线圈中产生的感应电动势一定越大.( × ) (3)线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大.( × ) (4)线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大.( √ )2.如图3所示的情况中，金属导体中产生的感应电动势为Bl v 的是 .图3答案 甲、乙、丁一、电磁感应定律[导学探究] 如图4所示，将条形磁铁从同一高度插入线圈的实验中.图4(1)快速插入和缓慢插入磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转角度相同吗？(2)分别用一根磁铁和两根同样的磁铁以同样速度快速插入，磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转角度相同吗？ (3)指针偏转角度取决于什么？答案 (1)磁通量变化量相同，但磁通量变化的快慢不同，快速插入比缓慢插入时指针偏转角度大.(2)用两根磁铁快速插入时磁通量变化量较大，磁通量变化率也较大，指针偏转角度较大. (3)指针偏转角度大小取决于ΔΦΔt的大小. [知识深化]1.感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的变化率ΔΦΔt 和线圈的匝数n 共同决定，而与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ的大小没有必然联系，和电路的电阻R 无关. 2.在Φ－t 图象中，磁通量的变化率ΔΦΔt是图象上某点切线的斜率.例1 关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是( ) A.穿过线圈的磁通量Φ最大时，所产生的感应电动势就一定最大 B.穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ增大时，所产生的感应电动势也增大 C.穿过线圈的磁通量Φ等于0，所产生的感应电动势就一定为0 D.穿过线圈的磁通量的变化率ΔΦΔt 越大，所产生的感应电动势就越大答案 D解析 根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小与磁通量的变化率ΔΦΔt 成正比，与磁通量Φ及磁通量的变化量ΔΦ没有必然联系.当磁通量Φ很大时，感应电动势可能很小，甚至为0.当磁通量Φ等于0时，其变化率可能很大，产生的感应电动势也会很大，而ΔΦ增大时，ΔΦΔt 可能减小.如图所示，t 1时刻，Φ最大，但E ＝0；0～t 1时间内ΔΦ增大，但ΔΦΔt减小，E 减小；t 2时刻，Φ＝0，但ΔΦΔt最大，E 最大.故D 正确. 二、导线切割磁感线时的感应电动势[导学探究] 如图5所示，闭合电路一部分导体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 匀速切割磁感线，利用法拉第电磁感应定律求回路中产生的感应电动势.图5答案 设在Δt 时间内导体ab 由原来的位置运动到a 1b 1，如图所示，这时闭合电路面积的变化量为ΔS ＝l v Δt穿过闭合电路磁通量的变化量为ΔΦ＝B ΔS ＝Bl v Δt 根据法拉第电磁感应定律得E ＝ΔΦΔt ＝Bl v .[知识深化]导线切割磁感线产生的感应电动势E ＝Bl v ，公式中l 指有效切割长度，即导线在与v 垂直的方向上的投影长度.例2 如图6所示，一金属弯杆处在磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，已知ab ＝bc ＝L ，当它以速度v 向右平动时，a 、c 两点间的电势差大小为( )图6A.BL vB.BL v sin θC.BL v cos θD.BL v (1＋sin θ)答案 B解析 导体杆切割磁感线的有效长度为L sin θ，E ＝BL v sin θ，故B 正确. 三、两公式的简单应用E ＝n ΔΦΔt 研究整个闭合回路，适用于各种电磁感应现象；E ＝Bl v 研究的是闭合回路的一部分，即做切割磁感线运动的导体.例3 如图7所示，水平放置的两平行金属导轨相距L ＝0.50 m ，左端接一电阻R ＝0.20 Ω，磁感应强度B ＝0.40 T 的匀强磁场方向垂直于导轨平面向下，长度也为0.50 m 的导体棒ac 垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒始终接触良好且电阻均可忽略不计.当ac 棒以v ＝4.0 m/s 的速度水平向右匀速滑动时，求：图7(1)ac 棒中感应电动势的大小. (2)回路中感应电流的大小.(3)维持ac 棒做匀速运动的水平外力的大小和方向. 答案 见解析解析 (1)ac 棒垂直切割磁感线，产生的感应电动势的大小为E ＝BL v ＝0.40×0.50×4.0 V ＝0.80 V .(2)回路中感应电流大小为I ＝E R ＝0.800.20 A ＝4.0 A.(3)ac 棒受到的安培力大小为F 安＝BIL ＝0.40×4.0×0.50 N ＝0.80 N ， 由右手定则知，ab 棒中感应电流由c 流向a .由左手定则知，安培力方向水平向左.由于导体棒匀速运动，水平方向受力平衡，则F 外＝F安＝0.80 N ，方向水平向右.例4 如图8甲所示的螺线管，匝数n ＝1 500匝，横截面积S ＝20 cm 2，方向向右穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化.图8(1)0～2 s 内穿过线圈的磁通量的变化量是多少？ (2)磁通量的变化率多大？(3)线圈中感应电动势的大小为多少？答案 (1)8×10－3 Wb (2)4×10－3 Wb/s (3)6 V解析 (1)磁通量的变化是由磁感应强度的变化引起的，则Φ1＝B 1S ， Φ2＝B 2S ，ΔΦ＝Φ2－Φ1，所以ΔΦ＝ΔBS ＝(6－2)×20×10－4 Wb ＝8×10－3 Wb(2)磁通量的变化率为ΔΦΔt ＝8×10－32Wb /s ＝4×10－3Wb/s (3)根据法拉第电磁感应定律得感应电动势的大小 E ＝n ΔΦΔt＝1 500×4×10－3 V ＝6 V .1.(对法拉第电磁感应定律的理解)(2014·江苏单科·1)如图9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( )图9A.Ba 22ΔtB.nBa 22ΔtC.nBa 2ΔtD.2nBa 2Δt 答案 B解析 线圈中产生的感应电动势E ＝n ΔФΔt ＝n ·ΔB Δt ·S ＝n ·2B －B Δt ·a 22＝nBa 22Δt，选项B 正确.2.(公式E ＝n ΔΦΔt 的应用)(多选)如图10甲所示，线圈的匝数n ＝100匝，横截面积S ＝50 cm 2，线圈总电阻r ＝10 Ω，沿轴向有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁场的磁感应强度随时间做如图乙所示规律变化，则在开始的0.1 s 内( )图10A.磁通量的变化量为0.25 WbB.磁通量的变化率为2.5×10－2 Wb/sC.a 、b 间电压为0D.在a 、b 间接一个理想电流表时，电流表的示数为0.25 A 答案 BD解析 通过线圈的磁通量与线圈的匝数无关，由于0时刻和0.1 s 时刻的磁场方向相反，则磁通量穿入的方向不同，则ΔΦ＝(0.1＋0.4)×50×10－4 Wb ＝2.5×10－3 Wb ，A 项错误；磁通量的变化率ΔΦΔt ＝2.5×10－30.1Wb /s ＝2.5×10－2Wb/s ，B 项正确；根据法拉第电磁感应定律可知，当a 、b 间断开时，其间电压等于线圈产生的感应电动势，感应电动势大小为E ＝n ΔΦΔt ＝2.5 V ，C 项错误；在a 、b 间接一个理想电流表时相当于a 、b 间接通而形成回路，回路总电阻即为线圈的总电阻，故感应电流大小I ＝E r ＝2.510A ＝0.25 A ，D 项正确.3.(公式E ＝Bl v 的应用)如图11所示，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v 沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为E ，将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相互垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v 运动时，棒两端的感应电动势大小为E ′.则E ′E 等于( )图11A.12B.22C.1D. 2解析 设折弯前金属棒切割磁感线的长度为L ，E ＝BL v ；折弯后，金属棒切割磁感线的有效长度为l ＝⎝⎛⎭⎫L 22＋⎝⎛⎭⎫L 22＝22L ，故产生的感应电动势为E ′＝Bl v ＝B ·22L v ＝22E ，所以E ′E ＝22，B 正确. 4.(公式E ＝n ΔΦΔt 的应用)(2017·南通中学高二上学期期中)如图12甲所示，在一个正方形金属线圈区域内存在着磁感应强度B 随时间变化的匀强磁场，磁场的方向与线圈平面垂直.金属线圈所围的面积S ＝200 cm 2，匝数n ＝1 000，线圈电阻r ＝2.0 Ω.线圈与电阻R 构成闭合回路，电阻的阻值R ＝8.0 Ω.匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示，求：图12(1)t 1＝2.0 s 时线圈产生感应电动势的大小；(2)在t ＝2.0 s 时通过电阻R 的感应电流的大小和方向； (3)在t ＝5.0 s 时刻，线圈端点a 、b 间的电压. 答案 (1)1 V (2)0.1 A 方向b →R →a (3)3.2 V解析 (1)根据法拉第电磁感应定律，0～4.0 s 时间内线圈中磁通量均匀变化，产生恒定的感应电流，t 1＝2.0 s 时的感应电动势 E 1＝n ΔΦ1Δt 1＝n (B 4－B 0)S Δt 1＝1 V(2)根据闭合电路欧姆定律，闭合回路中的感应电流 I 1＝E 1R ＋r解得I 1＝0.1 A ，由楞次定律可判断流过电阻R 的感应电流方向b →R →a (3)由题图乙可知，在4.0～6.0 s 时间内，线圈中产生的感应电动势 E 2＝n ΔΦ2Δt 2＝n (B 6－B 4Δt 2)S ＝4 V根据闭合电路欧姆定律，t 2＝5.0 s 时闭合回路中的感应电流 I 2＝E 2R ＋r＝0.4 A ，方向a →R →b U ab ＝I 2R ＝3.2 V考点一 法拉第电磁感应定律的理解1.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，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.当穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势一定为零C.当穿过线圈的磁通量变化越快时，感应电动势越大D.感应电动势的大小与磁通量的变化量成正比 答案 C解析 由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势E ＝n ΔΦΔt ，即感应电动势与线圈匝数有关，故A 错误；同时可知，感应电动势与磁通量的变化率有关，故D 错误；穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大，故C 正确；当穿过线圈的磁通量为零时，磁通量的变化率不一定为零，因此感应电动势不一定为零，故B 错误.2.穿过某单匝闭合回路的磁通量Φ随时间t 变化的图象分别如图1中的①～④所示，下列说法正确的是( )图1A.图①有感应电动势，且大小恒定不变B.图②产生的感应电动势一直在变大C.图③在0～t 1时间内的感应电动势是t 1～t 2时间内感应电动势的2倍D.图④产生的感应电动势先变大再变小 答案 C解析 感应电动势E ＝n ΔΦΔt ，而ΔΦΔt 对应Φ－t 图象中图线或图线切线的斜率，根据斜率的变化情况可得：①中无感应电动势；②中感应电动势恒定不变；③中感应电动势0～t 1时间内的大小是t 1～t 2时间内大小的2倍；④中感应电动势先变小再变大. 考点二 公式E ＝n ΔΦΔt的应用3.如图2为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n ，面积为S .若在t 1到t 2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，磁感应强度大小由B 1均匀增加到B 2，则该段时间线圈两端a 和b 之间的电势差φa －φb ( )图2A.恒为nS (B 2－B 1)t 2－t 1B.从0均匀变化到nS (B 2－B 1)t 2－t 1C.恒为－nS (B 2－B 1)t 2－t 1D.从0均匀变化到－nS (B 2－B 1)t 2－t 1答案 C解析 根据法拉第电磁感应定律得，感应电动势E ＝n ΔΦΔt ＝n (B 2－B 1)St 2－t 1，由楞次定律和右手螺旋定则可判断b 点电势高于a 点电势，因磁场均匀变化，所以感应电动势恒定，因此a 、b 两点电势差恒为φa －φb ＝－n (B 2－B 1)St 2－t 1，选项C 正确.4.如图3所示，长为L 的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电容为C 的平行板电容器上，P 、Q 为电容器的两个极板，匀强磁场垂直于环面向里，磁感应强度以B ＝B 0＋kt (k >0)的规律随时间变化，t ＝0时，P 、Q 两板电势相等，两板间的距离远小于环的半径，经时间t ，电容器P 板( )图3A.不带电B.所带电荷量与t 成正比C.带正电，电荷量是kL 2C 4πD.带负电，电荷量是kL 2C4π答案 D解析 磁感应强度以B ＝B 0＋kt (k >0)的规律随时间变化，由法拉第电磁感应定律得：E ＝ΔΦ＝S ΔB Δt ＝kS ，而S ＝L 24π，经时间t 电容器P 板所带电荷量Q ＝EC ＝kL 2C 4π；由楞次定律和安培定则知电容器P 板带负电，故D 选项正确.5.如图4所示，匀强磁场中有两个导体圆环a 、b ，磁场方向与圆环所在平面垂直.磁感应强度B 随时间均匀增大.两圆环半径之比为2∶1，圆环中产生的感应电动势分别为E a 和E b ，不考虑两圆环间的相互影响.下列说法正确的是()图4A.E a ∶E b ＝4∶1，感应电流均沿逆时针方向B.E a ∶E b ＝4∶1，感应电流均沿顺时针方向C.E a ∶E b ＝2∶1，感应电流均沿逆时针方向D.E a ∶E b ＝2∶1，感应电流均沿顺时针方向 答案 B解析 由法拉第电磁感应定律得圆环中产生的电动势为E ＝ΔΦΔt ＝πr 2·ΔB Δt ，则E a E b ＝r a 2r b 2＝41，由楞次定律可知感应电流的方向均沿顺时针方向，B 项对.6.如图5甲所示，闭合电路由电阻R 和阻值为r 的环形导体构成，其余电阻不计.环形导体所围的面积为S .环形导体位于一垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度的大小随时间变化的规律如图乙所示.在0～t 0时间内，下列说法正确的是()图5A.通过R 的电流方向由B 到A ，电流大小为B 1S(R ＋r )t 0B.通过R 的电流方向由A 到B ，电流大小为B 2S(R ＋r )t 0C.通过R 的电流方向由B 到A ，电流大小为(B 1＋B 2)S2(R ＋r )t 0D.通过R 的电流方向由A 到B ，电流大小为(B 2－B 1)S(R ＋r )t 0答案 D解析 原磁场增强，根据楞次定律，感应电流的磁场与原磁场反向，垂直纸面向外，再由安培定则可判定通过R 的电流方向由A 到B ；I ＝ER ＋r ＝ΔΦΔt R ＋r ＝ΔB Δt ·S R ＋r ＝B 2－B 1t 0SR ＋r ＝(B 2－B 1)S (R ＋r )t 0.故选D.7.(多选)单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若穿过线圈所围面积的磁通量随时间变化的规律如图6所示，则O ～D 过程中( )图6A.线圈中O 时刻感应电动势最大B.线圈中D 时刻感应电动势为零C.线圈中D 时刻感应电动势最大D.线圈中O 至D 时间内的平均感应电动势为0.4 V 答案 ABD解析 由于E ＝n ΔΦΔt ，ΔΦΔt 为Φ－t 图线切线的斜率，故A 、B 正确，C 错误；线圈中O 至D时间内的平均感应电动势E ＝n ΔΦΔt ＝1×2×10－3－00.005V ＝0.4 V ，所以D 正确.考点三 公式E ＝Bl v 的应用8.如图7所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒ab 以水平初速度v 0抛出，设运动的整个过程中不计空气阻力，则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将( )图7A.越来越大B.越来越小C.保持不变D.无法确定 答案 C9.(多选)如图8所示，一个金属圆环放在匀强磁场中，将它匀速向右拉出磁场，下列说法中正确的是(不计重力)( )图8A.环中感应电流的方向是顺时针方向B.环中感应电流强度的大小不变C.所施加水平拉力的大小不变D.若将此环向左拉出磁场，则环中感应电流的方向是顺时针方向 答案 AD10.如图9所示，PQRS 为一正方形导线框，它以恒定速度向右进入以MN 为边界的足够大的匀强磁场中，磁场方向垂直线框平面，MN 与线框的边成45°角，E 、F 分别为PS 和PQ 的中点.关于线框中的感应电流( )图9A.当E 点经过边界MN 时，感应电流最大B.当P 点经过边界MN 时，感应电流最大C.当F 点经过边界MN 时，感应电流最大D.当Q 点经过边界MN 时，感应电流最大 答案 B解析 当P 点经过边界MN 时，有效切割长度最长，感应电动势最大，所以感应电流最大，故选B.11.如图10所示，平行导轨间距为d ，其左端接一个电阻R ，匀强磁场的磁感应强度为B ，方向垂直于平行金属导轨所在平面，一根金属棒与导轨成θ角放置，金属棒与导轨的电阻均不计.当金属棒沿垂直于棒的方向以恒定的速度v 在导轨上滑行时，通过电阻R 的电流大小是( )图10A.Bd v RB.Bd v sin θRC.Bd v cos θRD.Bd v R sin θ答案 D解析 金属棒MN 垂直于磁场放置，运动速度v 与棒垂直，且v ⊥B ，即已构成两两相互垂直的关系，MN 接入导轨间的有效长度为l ＝d sin θ，所以E ＝Bl v ＝Bd v sin θ，I ＝E R ＝Bd vR sin θ，故选项D 正确. 二、非选择题12.(公式E ＝Bl v 的应用)在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中，B ＝0.2 T ，有一水平放置的光滑框架，宽度为l ＝0.4 m ，如图11所示，框架上放置一质量为0.05 kg 、接入电路的电阻为1 Ω的金属杆cd ，金属杆与框架垂直且接触良好，框架电阻不计.若cd 杆以恒定加速度a ＝2 m/s 2，由静止开始沿框架做匀变速直线运动，则：图11(1)在5 s 内平均感应电动势是多少？ (2)第5 s 末，回路中的电流多大？(3)第5 s 末，作用在cd 杆上的水平外力大小为多少？ 答案 (1)0.4 V (2)0.8 A (3)0.164 N解析 (1)金属杆5 s 内的位移：x ＝12at 2＝25 m ，金属杆5 s 内的平均速度v ＝xt ＝5 m/s(也可用v ＝0＋2×52 m /s ＝5 m/s 求解)故平均感应电动势E ＝Bl v ＝0.4 V .(2)金属杆第5 s 末的速度v ′＝at ＝10 m/s ， 此时回路中的感应电动势：E ′＝Bl v ′ 则回路中的电流为：I ＝E ′R ＝Bl v ′R ＝0.2×0.4×101 A ＝0.8 A.(3)金属杆做匀加速直线运动，则F －F 安＝ma ， 即F ＝BIl ＋ma ＝0.164 N.13.(公式E ＝n ΔΦΔt的应用)如图12所示，面积为0.2 m 2的100匝线圈A 处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面.磁感应强度B 随时间变化的规律是B ＝(6－0.2t ) T ，已知电路中R 1＝4 Ω，R 2＝6 Ω，电容C ＝30 μF ，线圈的电阻不计，求：图12(1)闭合S 一段时间后，通过R 2的电流大小及方向； (2)闭合S 一段时间后，再断开S ，S 断开后通过R 2的电荷量. 答案 (1)0.4 A 由上向下通过R 2 (2)7.2×10－5 C解析 (1)由于磁感应强度随时间均匀变化，根据B ＝(6－0.2t ) T ，可知⎪⎪⎪⎪ΔB Δt ＝0.2 T/s ，所以线圈中感应电动势的大小为E ＝n ΔΦΔt ＝nS ·⎪⎪⎪⎪ΔB Δt ＝100×0.2×0.2 V ＝4 V. 通过R 2的电流大小为I ＝E R 1＋R 2＝44＋6 A ＝0.4 A由楞次定律可知电流的方向为自上而下通过R 2.(2)闭合S ，电容器充电，一段时间后，电路稳定，此时两极板间电压U 2＝IR 2＝0.4×6 V ＝2.4 V . 再断开S ，电容器将放电，通过R 2的电荷量就是电容器原来所带的电荷量Q ＝CU 2＝30×10－6×2.4C ＝7.2×10－5 C.14.(两公式的对比应用)如图13所示，线框由导线组成，cd 、ef 两边竖直放置且相互平行，导体棒ab 水平放置并可沿cd 、ef 无摩擦滑动，导体棒ab 所在处有匀强磁场且B 2＝2 T ，已知ab 长L ＝0.1 m ，整个电路总电阻R ＝5 Ω.螺线管匝数n ＝4，螺线管横截面积S ＝0.1 m 2.在螺线管内有如图所示方向磁场B 1，若磁场B 1以ΔB 1Δt ＝10 T /s 均匀增加时，导体棒恰好处于静止状态，试求：(g ＝10 m/s 2)图13(1)通过导体棒ab 的电流大小； (2)导体棒ab 的质量m 大小；(3)若B 1＝0，导体棒ab 恰沿cd 、ef 匀速下滑，求棒ab 的速度大小. 答案 (1)0.8 A (2)0.016 kg (3)20 m/s解析 (1)螺线管产生的感应电动势： E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔB 1Δt S ①解得E ＝4 V通过导体棒ab 的电流I ＝ER＝0.8 A.②(2)导体棒ab 所受的安培力F ＝B 2IL ＝2×0.8×0.1 N ＝0.16 N ③ 导体棒静止时有F ＝mg ④ 解得m ＝0.016 kg.⑤ (3)ab 匀速下滑时 E ′＝B 2L v ⑥ I ′＝E ′R ⑦B 2I ′L ＝mg ⑧由⑥⑦⑧得：v ＝20 m/s。
江苏高三物理知识点总结大全
江苏高三物理知识点总结大全物理是一门研究物质运动、能量变化和相互关系的科学，是高中学习的重要科目之一。
在江苏高三物理考试中，各个知识点的掌握程度对学生的考试成绩至关重要。
为了帮助江苏高三学生更好地复习物理知识，以下是一份江苏高三物理知识点总结大全。
一、运动学1.位移、速度和加速度的概念及其计算方法；2.匀速直线运动和变速直线运动的特点与区别；3.自由落体运动相关的公式和规律；4.运动图象的分析和绘制。
二、力学1.牛顿三定律及其应用；2.重力和弹力的概念及其计算；3.摩擦力和斜面运动的相关问题；4.动量与冲量的概念及其计算；5.功、能、功率的概念及其计算。
三、静电学1.电荷、元电荷、电场的概念及其计算；2.库仑定律及其应用；3.静电场中的电势能和电势差的计算。
四、电路1.电流、电压和电阻的概念及其计算；2.欧姆定律及其应用；3.串联电路和并联电路的特点和计算；4.电能与电功的计算。
五、磁场1.磁感应强度和磁感线的概念；2.洛伦兹力和电动机的原理与应用；3.电磁感应和发电机的原理与应用。
六、光学1.光的反射和折射规律的理解与应用；2.透镜和成像规律的计算；3.波的反射、折射和干涉现象的理解与应用。
七、物理实验1.常见物理实验的仪器使用和实验过程；2.实验数据处理和误差分析；3.实验报告的撰写要求。
了解并掌握以上江苏高三物理知识点，对于参加高三物理考试十分重要。
在复习过程中，我们可以通过以下方法来提高学习效率：首先，多做题。
找到一套高质量的物理题集，按照一定的计划进行练习。
理解每道题目的解题思路和方法，掌握解题技巧和要点。
其次，注重知识点的联系和应用。
物理知识点之间存在着内在的联系，通过了解各个知识点之间的关系和应用，可以提高对物理知识的整体理解和把握。
最后，勤做实验。
物理实验是理论知识的具体应用，通过亲自动手进行实验操作、观察结果和总结经验，不仅可以提高对实验原理的理解，还可以培养实验操作和数据处理能力。
高考物理新电磁学知识点之电磁感应知识点总复习附答案
高考物理新电磁学知识点之电磁感应知识点总复习附答案一、选择题1．粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行，现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移动过程中线框的一边a 、b 两点间电势差绝对值最大的是（ ） A ． B ．C ．D ．2．如图所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场．若第一次用0.3 s 时间拉出，外力所做的功为W 1，通过导线截面的电荷量为q 1；第二次用0.9 s 时间拉出，外力所做的功为W 2，通过导线截面的电荷量为q 2，则( )A ．W 1<W 2，q 1<q 2B ．W 1<W 2，q 1＝q 2C ．W 1>W 2，q 1＝q 2D ．W 1>W 2，q 1>q 2 3．两块水平放置的金属板间的距离为d ，用导线与一个n 匝线圈相连，线圈电阻为r ，线圈中有竖直方向的磁场，电阻R 与金属板连接，如图所示，两板间有一个质量为m 、电荷量＋q 的油滴恰好处于静止，则线圈中的磁感应强度B 的变化情况和磁通量的变化率分别是A ．磁感应强度B 竖直向上且正增强，t φ∆＝dmg nq B ．磁感应强度B 竖直向下且正增强，t φ∆＝dmg nqC ．磁感应强度B 竖直向上且正减弱，tφ∆＝()dmg R r nqR +D ．磁感应强度B 竖直向下且正减弱，t φ∆＝()dmgr R r nqR + 4．两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直。
边长为0.1m 、总电阻为0.005Ω的正方形导线框abcd 位于纸面内，cd 边与磁场边界平行，如图甲所示。
已知导线框向右做匀速直线运动，cd 边于t =0时刻进入磁场。
导线框中感应电动势随时间变化的图线如图乙所示（规定感应电流的方向abcda 为正方向）。
下列说法正确的是（ ）A ．磁感应强度的方向垂直纸面向内B ．磁感应强度的大小为0.5TC ．导线框运动速度的大小为0.05m/sD ．在t =0.4s 至t =0.6s 这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.04N5．如图所示，用粗细均匀的铜导线制成半径为r 、电阻为4R 的圆环，PQ 为圆环的直径，在PQ 的左右两侧均存在垂直圆环所在平面的匀强磁场，磁感应强度大小均为B ，但方向相反，一根长为2r 、电阻为R 的金属棒MN 绕着圆心O 以角速度ω顺时针匀速转动，金属棒与圆环紧密接触。
江苏专用版高考物理总复习第九章第2讲法拉第电磁感应定律涡流与自感现象课件
答案 AC 无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是电磁感应,故A 项错误;当给充电设备通以恒定直流电时,充电设备不会产生交变磁场, 即不能正常充电,故B项错误;接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中 交变电流的频率相同,故C项正确;被充电手机内部,应该有一类似金属 线圈的部件与手机电池相连,当有交变磁场时,则产生感应电动势,而普 通手机由于没有这一部件,所以不能够利用无线充电设备进行充电,故D 项错误。
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电磁感应在生活中的应用 例6 (多选)(2019泰兴中学月考)如图甲所示是一种手摇发电的手电筒, 内部有一固定的线圈和可来回运动的条形磁铁,其原理图如图乙所示, 当沿图中箭头方向来回摇动手电筒过程中,条形磁铁在线圈内来回运 动,灯泡发光,在此过程中,下列说法正确的是 ( )
A.增加摇动频率,灯泡变亮 B.线圈对磁铁的作用力方向不变 C.磁铁从线圈一端进入与从该端穿出时,灯泡中电流方向相反 D.磁铁从线圈一端进入再从另一端穿出过程,灯泡中电流方向不变
解析 根据法拉第电磁感应定律E=n Φ,A、B项错误,C项正确;根据楞
t
次定律易知,D项错误。
2.(2017南通模拟)电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流,使锅体发 热从而加热食物,下列相关的说法中正确的是 ( A ) A.锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关 B.电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作 C.金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物 D.电磁炉的上表面一般都用金属材料制成,以加快热传递、减少热损 耗
答案 AC 此种手电筒是依据电磁感应原理制造的,要使灯泡亮度增 大,即电流变大,可以加速切割磁感线、增加线圈匝数或更换磁性更强 的磁铁,或者增大摇动的频率,故A项正确;根据楞次定律的推论“来拒 去留”可知,线圈对磁铁的作用力方向发生变化,故B项错误;磁铁从线 圈一端进入时,穿过线圈的磁通量增大,从该端穿出时,穿过线圈的磁通 量减小,根据楞次定律可知这两个过程中灯泡中电流方向相反,故C项正 确;同理可知,D项错误。
[高二物理]高二电磁感应期末复习(7课时)江苏要点
![[高二物理]高二电磁感应期末复习(7课时)江苏要点](https://img.taocdn.com/s3/m/0e114c28b5daa58da0116c175f0e7cd184251868.png)
电磁感觉一、复习课时：10 课时第 1 课时——电磁感觉现象，楞次定律第 2 课时——法拉第电磁感觉定律第3 课时——电磁感觉中的力学问题第4 课时——电磁感觉中的电路问题第 5、6 课时——电磁感觉中的能量问题第 7 课时——自感日光灯原理第 8-10 课时——练习与检测讲评二、知识结构三、难点提示：1．产生感觉电流的条件感觉电流产生的条件是：穿过闭合电路的磁通量发生变化。
以上表述是充分必要条件。
无论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生感觉电流；反之，只要产生了感觉电流，那么电路必然是闭合的，穿过该电路的磁通量也必然发生了变化。
当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，电路中有感觉电流产生。
这个表述是充分条件，不是必要的。
在导体做切割磁感线运动时用它判断比较方便。
2．感觉电动势产生的条件。
感觉电动势产生的条件是：穿过电路的磁通量发生变化。
这里不要求闭合。
无论电路闭合与否，只要磁通量变化了，就必然有感觉电动势产生。
这恰似一个电源：无论外电路可否闭合，电动势总是存在的。
但只有当外电路闭合时，电路中才会有电流。
3．关于磁通量变化在匀强磁场中，磁通量Φ =B S sinα（α是 B 与 S 的夹角），磁通量的变化ΔΦ = Φ2-Φ1有多种形式，主要有：① S、α 不变， B 改变，这时Φ= B Ssinα② B、α不变， S 改变，这时Φ= S Bsinα③ B、 S 不变，α改变，这时Φ=BS(sinα2-sin α1)当 B、S、α中有两个或三个一起变化时，就要分别计算Φ 1、Φ2，再求Φ 2-Φ 1 了。
在非匀强磁场中，磁通量变化比较复杂。
有几种情况需要特别注意：①以下列图，矩形线圈沿 a →b →c 在条形磁铁a bc周边搬动，试判断穿过线圈的磁通量如何变化？若是线圈 M 沿条形磁铁轴线向右搬动，穿过该线圈的磁通M N S量如何变化？（穿过上边线圈的磁通量由方向向上减小到零，再变成方向向下增大；右侧线圈的磁通量由方向向下减小到零，再变成方向向上增大）②以下列图，环形导线 a 中有顺时针方向的电流， a 环外有两个同心导线圈b、c，与环形导线 a 在同一平面内。
2024年高考物理电磁学专题(一)江苏地区适用.docx考点精编版
一、单选题二、多选题1. 图甲为LC 振荡电路，振荡电流随时间的变化规律如图乙所示，则（）A．时刻，电容器充电完毕B．时刻，线圈中的磁场最弱C ．过程中，电容器极板间的电压变大D ．过程中，线圈中的自感电动势变大2. 一物块以某一初速度从倾角的固定斜面底端上滑，到达最大高度处后又返回斜面底端，已知物块下滑时间是上滑时间的3倍，取，则物块与斜面间的动摩擦因数为（ ）A ．0.1B ．0.29C ．0.45D ．0.583. 测力计两端各拴一绳，用大小都等于F、方向相反的两个力分别拉住两绳，则测力计的读数和测力计所受的合力分别为（ ）A ．，B ．，C ．，D ．，4. 如图，绝缘光滑圆环竖直放置，a 、b 、c 为三个套在半径为R 圆环上可自由滑动的空心带电小球，已知小球c 位于圆环最高点（未画出），ac 连线与竖直方向成60°角，bc 连线与竖直方向成30°角，小球a的电量为(q ＞0)，质量为m ，三个小球均处于静止状态。
下列说法正确的是（ ）A ．a 、b 、c 小球带同种电荷B ．a 、b 小球带异种电荷，b 、c 小球带同种电荷C ．a 、b小球电量之比为D ．小球c电量数值为5. 如图所示，把一小球从斜面上先后以相同大小的速度抛出，一次水平抛出，另一次抛出的速度方向与斜面垂直，两小球最终都落到斜面上，水平抛出与垂直斜面抛出落点到抛出点的距离之比为（ ）A．B．C．D．2024年高考物理电磁学专题（一）江苏地区适用.docx考点精编版三、实验题6. 关于多用表的使用，下列说法中正确的是（ ）A ．测电阻时指针偏转至靠近刻度盘最右端附近，需要将倍率调换到低倍率挡B ．测电阻时要保证接触良好，可用手直接将表笔和电阻握紧C ．测电路中的元件的电阻时只要断开电路中的电源就可以了D ．使用完毕后拔去表笔还应把选择开关置于交流电压最大量程或off 挡7. 如图1所示，一右端固定有竖直挡板的质量M =2kg 的木板静置于光滑的水平面上，另一质量m =1kg 的物块以v 0=6m/s 的水平初速度从木板的最左端点冲上木板，最终物块与木板保持相对静止，物块和木板的运动速度随时间变化的关系图像如图2所示，物块可视为质点，则下列判断正确的是（ ）A ．图2中v 2的数值为4B ．物块与木板的碰撞为弹性碰撞C ．整个过程物块与木板之间因摩擦产生的热量为12JD ．最终物块距木板左端的距离为1.5m8. 据报道，北京时间2012年5月5日夜晚，天空中出现“超级月亮”，这是2012年的最大满月。
29江苏高考物理总复习一轮基础过程导学复习配套课件微小专题10电磁感应中的电路和图象问题共37张PP
电磁感应中的图象问题
1. 图象问题 (1) 磁感应强度 B，磁通量 Φ，感应电动势 E 和感应电流 I 随时间 t 变化的图
图象 象，即 B－t 图象、Φ－t 图象、E－t 图象和 I－t 图象 类型 (2) 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 随导体位移 x 变化的图象，即 E－x 图象和 I－x 图象 问题 (1) 由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象 类型 (2) 由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量 应用 右手定则、安培定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运 知识 动定律和相关数学知识等
【答案】
(1)
Bd2ω 8R＋r
方向 a→b
B2d4ω2 (2) 64R＋r
(3) 无电流
理由略
【解析】 (1) 圆盘上电动势 E＝Blv
E＝18Bd2ω
通过电阻 R 的电流为 I＝R＋E r I＝8BRd＋2ωr 方向 a→b
(2) 圆盘转动过程中克服安培力做功的功率等于电路中的总电功率 P 克＝I2(R＋r) P 克＝6B42Rd4＋ω2r (3) 无电流 因为铜盘边缘上任意两点的电势差为 0
A. 流过 Oa 的电流可能为B5ωRr2 B. 流过 Oa 的电流可能为62B5ωRr2 C. Oa 旋转时产生的感应电动势的大小为 Bωr2
D. Oa 旋转时产生的感应电动势的大小为12Bωr2
【解析】 Oa 旋转时产生的感应电动势的大小为 E＝12×Bωr2，D 正确，C 错误； 当 Oa 旋转到与 Ob 共线但不重合时，等效电路如图甲所示，此时有 Imin＝2.E5R＝B5ωRr2， 当 Oa 与 Ob 重合时，环的电阻为 0，等效电路如图乙所示，此时有 Imax＝2ER＝B4ωRr2， 所以B5ωRr2≤I≤B4ωRr2，A、B 正确．
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方向 电动势的大小 和
(2)画等效电路；
；
(3)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路的性质、电功率等 公式求解．
3．与上述问题相关的几个知识点 (1)电源电动势E＝ Blv 或E＝ (2)闭合电路欧姆定律I＝ 部分电路欧姆定律I＝ 电源的内电压Ur＝ Ir ； 电源的路端电压U＝IR＝ E－Ir. (3)通过导体的电荷量q＝IΔt＝ . ； ； .
一．几种电流周围的磁场分布 通电螺线管的磁 环形电流的磁 直线电流的磁场 场 场 环形电流的两 与条形磁铁的磁 侧是N极和S极， 无磁极、非匀强， 特 场相似，管内为 且距导线越远处 且离圆环中心 点 匀强磁场，管外 越远，磁场 磁场 越弱 为非匀强磁场 越弱 安 培 定 则
直应用楞次定律，必然要用到安培定则；
(2)感应电流受到的安培力，有时可以先用右手定则确
定电流方向，再用左手定则确定安培力的方向，有时 可以直接应用楞次定律的推论确定．
四、电磁感应中的电路问题
1．在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化
的回路将产生感应电动势，该导体或回路相当于 电源 ．因 此，电磁感应问题往往与电路问题联系在一起． 2．解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法 (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律(右手定则)确定感应
三.规律比较
基本现象 运动电荷、电流产生磁场 磁场对运动电荷、电流的作用 电磁 感应 分导体做切割磁感线运动 闭合回路磁通量变化 应用的规律 安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律
应用区别：（关键是抓住因果关系） (1)因电而生磁(I→B)→安培定则； (2)因动而生电(v、B→I安)→右手定则； (3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则．
通电螺线管 的磁场
环形电流的 磁场
横截面图
纵截面图
二、楞次定律和右手定则
1．楞次定律 内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要 阻碍 引起 感应电流的 磁通量 的变化．(适用情况：所有电磁感应现象．) 2．右手定则 (1)内容：伸开右手，使拇指跟其余四个手指 垂直 ， 并且都与手掌 在同一个 平面内 ，让磁感线从掌心进入，并使拇指指向 导线运动 的方向，这时 四指 所指的方 向就是感应电流的方向．
化将继续进行，最终结果不受影响
2．楞次定律的推广含义的应用
(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)磁通量增加，线圈面积“缩小”；磁通量减少，线圈面积 “扩张”． (4)阻碍线圈自身电流的变化(自感现象)．
3．楞次定律中的因果关系
闭合回路中磁通量的变化是产生感应电流的原因，而感 应电流的磁场的出现是感应电流存在的结果，简单地说， 只有当穿过闭合回路中的磁通量发生变化时，才会有感 应电流的磁场出现．
(2)适用情况： 闭合电路部分导体切割磁感线时 产生感应电流．
1.楞次定律中“阻碍”的含义
谁阻碍谁 感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通 量的变化
阻碍什么 阻碍的是磁通量的变化，而不是磁场本身 当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相 如何阻碍 反，阻碍其增加；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，阻碍其减少，即“增反减同” 结果如何 阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化快慢，这种变
(3)线圈的自感系数越大，现象越明显．自感电动势只是延缓
了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向．
常见问题
• 电磁感应中的安培力
E BLv E I R总 F BIL B Lv 结论：F R总
2
2
• 电磁感应中的电荷量 E t E I R总
q I t 结论：q R总
五、自感 通电自感 断电自感
电路图
器材要求
A1、A2同规格， R＝RL，L较大
L很大(有铁芯)
自感问题的处理 (1)通电时线圈中产生的自感电动势阻碍电流的增加，感应
电流与原电流方向相反，此时含线圈L的支路相当于断开．
(2)断电时线圈中产生的自感电动势阻碍线圈中电流的减少， 感应电流与原电流方向相同，在与线圈串联的回路中，线 圈相当于电源，它提供的电流从原来的IL逐渐变小．但流过 灯A的电流方向与原来相反．
断电自感
通电自感
在S闭合瞬间，灯A2立即 在开关S断开时，灯A渐渐熄灭 现象 亮起来，灯A1逐渐变亮， 或闪亮一下再熄灭 A1、A2最终一样亮 S断开时，线圈L产生自感电动 由于开关闭合时流过电 势，阻碍了电流的减小，使电 感线圈的电流增大，使 流继续存在一段时间；灯A中电 线圈产生自感电动势， 流反向不会立即熄灭．若RL<RA， 原因 阻碍了电流的增大，使 原来的IL>IA，则灯A熄灭前要 ≥ 流过灯A1的电流比流过 闪亮一下；若RL RA，原来的 灯A2的电流增加得慢 电流IL IA，则灯 ≤ A逐渐熄灭不 再闪亮一下 能量 转化 电能转化为磁场能 磁场能转化为电能 情况