高考物理热点专题电磁学综合
高考物理电磁学必考知识点
高考物理电磁学必考知识点随着科技的发展和社会的进步,电磁学在我们的日常生活中扮演了极为重要的角色。
在高考中,电磁学也是一门重要的考试科目。
本文将为大家介绍高考物理电磁学的必考知识点。
一、电荷和电场电荷是物质的基本性质之一,有正电荷和负电荷之分。
而电荷之间的相互作用表现为电场。
电场是指周围空间中存在电荷的物体所受到的力的结果。
电场强度E定义为单位正电荷所受到的力的大小。
电场强度的方向与力的方向一致。
点电荷的电场强度为:E=k×(Q/r²)其中,k为电场强度系数,Q为电荷量,r为距离。
二、电势和电势差电势是测量电场力作用的大小的物理量。
电势差是指从一点移动到一个点所做的功与电荷量的比值。
电势差∆V可以按照下面的公式计算:∆V=W/Q其中,W为做功,Q为电量。
三、电流和电阻在电路中,电流是指单位时间内通过导体横截面的电荷量。
电流的单位是安培(A)。
I=Q/t其中,I为电流,Q为电荷量,t为时间。
电阻是指电阻器等导体对电流的阻碍程度。
电阻的单位是欧姆(Ω)。
四、欧姆定律欧姆定律是描述电流、电压和电阻之间关系的定律。
欧姆定律的公式为:U=IR其中,U为电压,I为电流,R为电阻。
五、电磁感应电磁感应是指通过磁场改变导体中的电流的现象。
根据电磁感应定律,当磁通量Φ发生变化时,导体内会产生感应电动势E。
∆E/∆t=-dΦ/dt六、法拉第电磁感应定律根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小等于变化磁通量Φ对时间的导数。
E=-dΦ/dt七、电磁波电磁波是一种由电场和磁场相互作用而产生的波动现象。
根据电磁波的频率,可以将其分为不同的波段,包括射频、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。
八、光的折射和反射光在不同介质中传播时会发生折射和反射。
根据斯涅尔定律,入射角、折射角和折射率之间有一定的关系。
n₁sinθ₁=n₂sinθ₂其中,n₁和n₂分别是两个介质的折射率,θ₁和θ₂分别是入射角和折射角。
高考物理电磁学部分的重点是什么
高考物理电磁学部分的重点是什么对于广大高考考生来说,物理学科中的电磁学部分一直是重点和难点。
那么,高考物理电磁学部分的重点究竟是什么呢?首先,电场的相关知识是一个关键。
要理解电场强度的概念,它描述了电场的强弱和方向。
电场线则是形象化表示电场的工具,通过电场线的疏密可以判断电场强度的大小,其切线方向就是电场的方向。
库仑定律也是必不可少的重点。
它揭示了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力与电荷量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比。
在解题时,需要熟练运用这个定律来计算电荷之间的作用力。
另外,电势和电势能的概念也十分重要。
电势是描述电场能的性质的物理量,而电势能则是电荷在电场中具有的势能。
要清楚知道电场力做功与电势能变化的关系,电场力做正功,电势能减少;电场力做负功,电势能增加。
在电路方面,欧姆定律是基础中的基础。
它表明通过导体的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比。
这个定律在解决电路中电流、电压和电阻的关系问题时经常用到。
闭合电路欧姆定律则进一步拓展了欧姆定律,考虑了电源的内阻。
要能够运用这个定律来分析电路中各部分的电压、电流和功率等问题。
电阻的串并联规律也是必须掌握的。
串联电路中,总电阻等于各电阻之和;并联电路中,总电阻的倒数等于各电阻倒数之和。
电磁感应现象是电磁学中的重中之重。
要理解磁通量的变化是产生感应电动势的条件,法拉第电磁感应定律则定量地描述了感应电动势的大小与磁通量变化率的关系。
楞次定律则用来判断感应电流的方向。
它指出感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
在解决电磁感应问题时,正确运用楞次定律判断感应电流的方向是关键的一步。
安培力和洛伦兹力也是重要的知识点。
安培力是磁场对通电导线的作用力,洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力。
要掌握它们的大小和方向的判断方法,以及在实际问题中的应用。
例如,在电动机中,就是利用安培力使线圈转动;在显像管中,则是利用洛伦兹力使电子束偏转。
2024高考物理电磁学知识点总结与题型分析
2024高考物理电磁学知识点总结与题型分析一、电磁学知识点总结1. 静电场- 库仑定律:描述静电力的大小和方向关系。
F = k * |q1 * q2| / r^2- 电场强度:在电场中某点受到的电场力的大小和方向。
E =F / q2. 电场中的电势- 电势能:带电粒子在电场力作用下所具有的能量。
U = q * V- 电势:单位正电荷在电场中所具有的电势能。
V = U / q3. 磁场- 安培环路定理:描述磁场的大小和方向关系。
B = μ * I / (2πd)- 磁感应强度:在磁场中单位定向导线上某点受到的磁场力的大小和方向。
F = B * I * l4. 电磁感应- 法拉第电磁感应定律:描述变化磁场中的感应电动势大小和方向关系。
ε = -Δφ / Δt- 感应电动势:导体中由于磁场变化而产生的电动势。
ε = B * l * v * sinθ5. 交流电- 交流电的特点:频率恒定,电流方向和大小随时间变化。
- 有效值和最大值的关系:I(有效值) = I(最大值) / √2二、题型分析1. 选择题- 静电场题型:根据静电场力的基本公式进行计算。
- 电场与电势题型:根据电场强度和电势能公式进行计算。
- 磁场与电磁感应题型:根据安培环路定理和法拉第电磁感应定律进行计算。
2. 计算题- 计算电势能:给定电荷和电场强度,计算电势能。
- 计算电场强度:给定电荷和距离,计算电场强度。
- 计算磁场强度:给定电流和距离,计算磁场强度。
- 计算感应电动势:给定磁感应强度、导线长度、速度和角度,计算感应电动势。
3. 分析题- 静电场分析:分析电场强度、电势和电势能的变化规律。
- 磁场分析:分析磁场强度和磁感应强度的变化规律。
- 电磁感应分析:分析感应电动势的大小和方向变化规律。
三、总结与展望本文对2024高考物理电磁学的知识点进行了总结,并针对不同类型的题目进行了分析。
希望通过此文章的阅读与学习,能够对物理电磁学有更加深入的理解,并在高考中取得好成绩。
2024全国高考真题物理汇编:电磁感应章节综合
2024全国高考真题物理汇编电磁感应章节综合一、单选题1.(2024甘肃高考真题)如图,相距为d 的固定平行光滑金属导轨与阻值为R 的电阻相连,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长度为L 的导体棒ab 沿导轨向右做匀速直线运动,速度大小为v 。
则导体棒ab 所受的安培力为()A .22B d v R,方向向左B .22B d v R ,方向向右C .22B L v R ,方向向左D .22B L v R,方向向右2.(2024甘肃高考真题)工业上常利用感应电炉冶炼合金,装置如图所示。
当线圈中通有交变电流时,下列说法正确的是()A .金属中产生恒定感应电流B .金属中产生交变感应电流C .若线圈匝数增加,则金属中感应电流减小D .若线圈匝数增加,则金属中感应电流不变3.(2024广东高考真题)电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收,结构如图甲所示。
两对永磁铁可随发动机一起上下振动,每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场,磁感应强度大小均为B .磁场中,边长为L 的正方形线圈竖直固定在减震装置上。
某时刻磁场分布与线圈位置如图乙所示,永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。
关于图乙中的线圈。
下列说法正确的是()A .穿过线圈的磁通量为2BL B .永磁铁相对线圈上升越高,线圈中感应电动势越大C .永磁铁相对线圈上升越快,线圈中感应电动势越小D .永磁铁相对线圈下降时,线圈中感应电流的方向为顺时针方向4.(2024江苏高考真题)如图所示,在绝缘的水平面上,有闭合的两个线圈a 、b ,线圈a 处在匀强磁场中,现将线圈a 从磁场中匀速拉出,线圈a 、b 中产生的感应电流方向分别是()A .顺时针,顺时针B .顺时针,逆时针C .逆时针,顺时针D .逆时针,逆时针5.(2024湖北高考真题)《梦溪笔谈》中记录了一次罕见的雷击事件:房屋被雷击后,屋内的银饰、宝刀等金属熔化了,但是漆器、刀鞘等非金属却完好(原文为:有一木格,其中杂贮诸器,其漆器银扣者,银悉熔流在地,漆器曾不焦灼。
物理高三电磁学重点知识总结与典型题解析
物理高三电磁学重点知识总结与典型题解析导言:电磁学是物理学中的一个重要分支,它研究的是电和磁的相互作用关系。
在高中物理的学习中,电磁学是一个重要的内容,也是高考物理考试中的必考点。
本文将对高三电磁学的重点知识进行总结,同时提供一些典型题目的解析,希望能帮助学生复习和巩固相关知识。
一、电场与电势1. 电场的概念与性质:电场是指电荷在周围的物质中产生的一种作用力场。
电场强度的定义为单位正电荷所受到的力。
根据库仑定律,电场强度与电荷量成正比,与距离的平方成反比。
2. 电势差与电势能:电势差是指单位正电荷从某一点移动到另一点所做的功。
电势差与电场强度的关系为 V = E × d。
电势能是单位正电荷在电场中由某一点移动到无穷远所具有的能量。
例题解析:已知两个电荷的电势差为10V,如果将其中一个电荷的电量增大2倍,则电势差会发生怎样的变化?解析:电势差与电量成正比关系,因此电势差会增大2倍,即变为20V。
二、电场强度与电势分布1. 均匀带电直线:当沿垂直连线方向移动时,电场强度大小保持不变,方向由正电荷指向负电荷;当沿平行连线方向移动时,电场强度大小按反比例减少,方向同样由正电荷指向负电荷。
电势沿线分布均匀。
2. 均匀带电平面:垂直于带电平面的方向上,电场强度大小保持不变,方向垂直于带电平面的向外;平行于带电平面的方向上,电场强度不存在,电势为常数。
例题解析:一块带正电的无限大带电平面,其电势为+100V。
现在在电场中引入一个电荷,当电荷在距离平面10cm处,电势为多少?解析:对于带电平面,电势为常数,因此与距离无关,所以电势也是+100V。
三、静电场的高斯定律1. 高斯定律的表述:高斯定律是描述电场的一个重要定律,它表达了电场通过一个封闭曲面的总电通量与该曲面内包围的总电荷量之间的关系。
数学表达式为Φ = Q/ε0,其中Φ表示电通量,Q表示包围在封闭曲面内的总电荷量,ε0为电场常数。
2. 高斯定律的应用:高斯定律可以用来求解各种情况下的电场分布。
电磁学物理高考知识点归纳
电磁学物理高考知识点归纳电磁学是物理学中的一门重要学科,也是高考物理考试的重点内容之一。
掌握好电磁学的基础知识,对于解答试题、提高分数至关重要。
本文将对电磁学物理高考知识点进行归纳,以帮助读者更好地复习和应对考试。
一、电场与电势电场是描述电荷周围空间的物理量,它表示单位正电荷所受到的电力。
电场强度的计算公式为E=KQ/R^2,其中E为电场强度,K为库仑常数,Q为电荷量,R为距离。
电势是描述电场中各点电荷状态的物理量,它是单位正电荷所具有的电势能。
电势的计算公式为V=KQ/R,其中V为电势,K为库仑常数,Q为电荷量,R为距离。
二、电场与导体在导体中,电荷能够自由移动,并且在静电平衡状态下,电荷分布在导体表面。
在导体表面,电场强度垂直于表面,并且电场强度最大。
导体中的任意一点的电势相等,且内部电场强度为零。
导体表面的电势与电场强度之间存在关系,即电场强度的方向指向电势降的方向。
三、电容与电容器电容是表示电荷与电势之间关系的物理量,它是电荷量和电势之比。
电容的计算公式为C=Q/V,其中C为电容,Q为电荷量,V为电势。
电容器是一种能够储存电荷的装置,它的基本构成包括两块导体板和之间的介质。
根据导体板之间的介质不同,可以将电容器分为电容分布均匀的平行板电容器和电容分布不均匀的非平行板电容器。
四、电流与电路电流是描述电荷在导体中移动的物理量,它表示单位时间内通过导体横截面的电荷量。
电流的计算公式为I=Q/t,其中I为电流,Q为电荷量,t为时间。
电路是电流在导线中流动的路径,根据导线的连接方式,电路可以分为串联电路和并联电路。
串联电路中,电流只有一条路径可以流通;而并联电路中,电流可以分流通过多条路径。
五、电阻与电阻器电阻是描述导体对电流流动阻碍程度的物理量,它是电压和电流之比。
电阻的计算公式为R=U/I,其中R为电阻,U为电压,I为电流。
电阻器是一种能够产生电阻的元件,它通常由金属丝制成,丝的长度和截面积决定了电阻的大小。
高考物理二轮复习 第二部分 热点 专题十二 电磁学综合题课件
图2 (1)若某带电粒子从 P 点沿 PO 方向射入磁场,恰好 未能进入内部圆形区域,求该粒子在磁场中运动的时 间。 (2)若有些带电粒子第一次穿过磁场后恰能经过 O 点,求这些粒子中最小的入射速率。
[解析] (1)该粒子恰好没有进入内部圆形区域,说 明粒子轨迹与内圆相切,设粒子做圆周运动的半径为 R1,圆心为 Q1,轨迹如图,则有:
又因为 v1∶v2= 2∶1,v0∶v1=2∶1,可得
v0∶v2=2 2∶1
整理可得 a3=2+32
2 g
设导体棒向上运动刚好经过虚线 2 时的加速度大小
为 a4,则由牛顿第二定律得 mgsin 30°+16mg+B2Rl2v1=
ma4,整理可得 a4=2+3 2g,解得 a3∶a4= 2∶1。
(3)设虚线 1 和虚线 2 之间的距离为 d,导体棒沿导 轨向上运动穿过磁场区域时,由功能关系得 mgsin 30°·d +16mgd+Q1=12mv20-12mv21
由题意知导体棒沿导轨向下运动经过虚线 2 时的速 度大小为 v2,此时的感应电动势为 E2=Blv2,回路中的 电流为 I2=ER2=BRlv2
此时导体棒所受的安培力大小为 F2=BI2l=B2Rl2v2, 方向沿导轨向上
由力的平衡条件可得 mgsin 30°=16mg+F2,解得
F2=13mg=B2Rl2v2
(2)求导体棒沿导轨向上运动刚经过虚线 1 和刚经 过虚线 2 的加速度大小之比。
(3)求导体棒沿导轨向上运动经过磁场过程中与沿 导轨向下运动经过磁场过程中定值电阻 R 上产生的热 量之比 Q1∶Q2。
[解析] (1)设虚线 2、3 之间的距离为 x,导体棒由 虚线 2 运动到虚线 3 的过程中,由牛顿第二定律得 mgsin 30°+16mg=ma1,解得 a1=23g,又由 0-v21=-2a1x 可 得 v1= 43gx导体棒由虚线 3 运动到虚线 2 的过程中, 由牛顿第二定律得 mgsin 30°-16mg=ma2,解得 a2=13g, 又由 v22=2a2x 可得 v2= 23gx,因此 v1∶v2= 2∶1。
物理高考电磁学要点
物理高考电磁学要点电磁学作为物理学的重要分支,是高考物理考试的重要内容之一。
本文将为大家总结电磁学的关键要点,以帮助大家更好地复习和应对物理高考。
一、静电场1. 静电场基本概念静电场是由静止的电荷所产生的电场。
静电场强度表示电场对单位正电荷的作用力。
电场强度的方向与电场线相切,并指向电场中正荷所受到的力的方向。
2. 静电场的高斯定理静电场的高斯定理描述了电荷所产生的电场对电场线通过的闭合曲线所围成的面积的积分。
高斯定理的公式为Φ = ε₀Q(其中Φ为电场线通过的闭合曲线所围成的面积,ε₀为真空中的介电常数,Q为电荷)。
3. 静电场的电势电势是描述电场的物理量,表示单位正电荷在电场中具有的能量。
电势的公式为V = kq/r(其中V为电势,k为库仑常数,q为电荷,r为距离)。
二、恒定磁场1. 恒定磁场基本概念恒定磁场是不随时间变化的磁场。
磁感应强度B表示磁场的强弱和方向,单位为特斯拉(T)。
2. 洛伦兹力洛伦兹力是运动带电粒子在磁场中所受的力。
洛伦兹力的公式为F= qvBsinθ(其中F为力,q为电荷,v为速度,B为磁感应强度,θ为磁感应强度与速度之间的夹角)。
3. 磁感应强度的计算磁感应强度的计算公式为B = μ₀I/2πr(其中B为磁感应强度,μ₀为真空中的磁导率,I为电流,r为电流元到观察点的距离)。
三、电磁感应与电磁波1. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律描述了变化磁场中的电流感应现象。
根据该定律,导线中感应电动势的大小与导线所围成的磁通量的变化率成正比。
2. 感应电动势的计算感应电动势的计算公式为ε = -dΦ/dt(其中ε为感应电动势,dΦ/dt为磁通量的变化率)。
3. 电磁波的概念与特性电磁波是由变化的电场和磁场相互作用而产生的波动现象。
电磁波具有电场、磁场垂直于传播方向且振幅相等的特性。
四、电磁感应与电路1. 动生电动势动生电动势是由于导体相对于磁场运动而产生的电动势。
动生电动势的大小与导体长度、磁感应强度、运动速度以及导体与磁场夹角有关。
高考物理电磁学部分详解
高考物理电磁学部分详解高考物理:电磁学部分详解物理是高考中的一门重要科目,而电磁学又是物理中的关键领域之一。
本文将详细解析高考物理电磁学的相关知识,希望能够帮助考生更好地掌握和理解这一部分内容。
第一章电场与电势电场是一个重要的概念,它代表了电荷周围的空间中存在的一种场。
而电荷之间的相互作用力,则是由电场引起的。
电场的强弱用电场强度表示,电场强度的方向则是电荷所受力的方向。
电势则是描述电场能量分布的物理量,它是单位正电荷所具有的电势能。
第二章磁场与磁感应强度磁场是描述磁现象的一种物理场,它是由磁荷所产生的。
磁感应强度则表示磁场的强弱,它的方向由正向北磁极指向正向南磁极。
磁力是磁场作用在带电粒子上所产生的力,它的大小与磁感应强度、带电粒子的电荷和速度有关。
第三章电磁感应电磁感应是指通过磁场的变化引起的电场的产生,或者通过电场的变化引起的磁场的产生。
当磁通量发生变化时,会产生感应电动势。
根据法拉第电磁感应定律,电磁感应效应的大小与磁通量变化的速率成正比。
第四章电磁波电磁波是一种由电场和磁场相互耦合产生的波动现象。
根据电磁波的频率,可以将其划分为不同的波段,如射频波、微波、红外线、可见光等。
电磁波在真空中的传播速度是一个常数,即光速。
第五章光的反射与折射光的反射是光线从一种介质射向另一种介质界面时,发生方向改变的现象。
根据反射定律,入射角和反射角相等。
而光的折射是光线从一种介质射向另一种介质时,由于介质的密度不同而发生方向改变的现象。
根据折射定律,入射角和折射角之间存在一个比例关系。
第六章光的色散与光的干涉光的色散是光波在通过介质时,由于不同频率的光波传播速度不同,导致不同波长的光波被分离的现象。
光的干涉是光波相互叠加产生干涉条纹的现象。
根据干涉现象的特点,可以将干涉分为等厚干涉和薄膜干涉。
第七章电磁场与电磁波电磁场是指电荷和电流所产生的电场和磁场的综合效应。
电磁场理论是描述电磁现象的基本理论,它由麦克斯韦方程组组成。
电磁学知识点高考
电磁学知识点高考电磁学是物理学中的重要分支,也是高中物理课程中的一大重点内容。
掌握电磁学的知识对于高考来说是至关重要的,本文将以电磁学知识点为主题,深入探讨其中的一些重要概念和应用。
1. 静电场与电荷:在电磁学的学习中,首先需要了解的是静电场与电荷的概念。
电荷是构成物质的基本单位之一,分为正电荷和负电荷。
当电荷在物体上积累时,会形成静电场。
静电场的强度与电荷量成正比,与距离的平方成反比。
了解电荷、静电场以及它们之间的相互作用关系,对于理解电磁学的基本原理非常重要。
2. 静电场电势能与电势:电势能是描述电荷在静电场中所具有的能量,它与电荷的电势差和电荷量成正比。
而电势是描述电荷在静电场中所处位置的物理量,它是标量值。
在电磁学中,我们经常使用电势差和电场强度来描述电势的变化。
3. 恒定电流与磁场:当电荷在导体中运动时,会形成电流,而电流也会引起磁场。
电流和磁场之间有着密切的关系。
根据安培定律,电流在导线上产生磁场的大小与电流的大小成正比,与距离的关系呈反比。
了解电流和磁场的关系对于理解电磁学的基本概念和应用非常重要。
4. 磁感应强度与磁通量:磁感应强度是描述磁场强度的物理量,它是磁场对单位面积上垂直通过的磁通量的大小。
磁通量是描述磁场穿过某一闭合曲面的情况,它与磁感应强度的大小成正比。
了解磁感应强度和磁通量的关系,有助于理解磁场的性质和应用。
5. 法拉第电磁感应定律与自感现象:法拉第电磁感应定律是描述磁场变化引起感应电动势的定律,它是电磁学中的重要原理之一。
自感现象是指导体中的电流变化时,导体本身会产生感应电动势,从而抵抗电流的变化。
了解法拉第电磁感应定律和自感现象对于理解电磁学的应用非常重要。
6. 电磁波与电磁辐射:电磁波是波动形式的电磁辐射,它包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
电磁波具有不同的频率和波长,能够传播和辐射能量。
掌握电磁波的特性和应用,对于理解电磁学和光学非常重要。
高考物理电磁知识点总结
高考物理电磁知识点总结电磁学是高中物理教学中非常重要的一个分支,也是高考物理中的一大重点。
电磁学的研究对象是电荷和电荷所产生的电场、磁场及它们之间的相互作用。
在高考物理中,电磁学的知识点众多且内容丰富,掌握这些知识点对于顺利应对高考物理非常关键。
下面将对高考物理电磁学的几个重要知识点进行总结。
静电场和静电势在电磁学中,我们首先学习的是静电场和静电势。
静电场是由电荷引起的场,被定义为单位正电荷所受到的力。
静电势是静电场能量的一种度量,表示单位正电荷所具有的电势能。
静电场和静电势的掌握是理解和运用电路中的带电体、电场和电势差等概念的基础。
导体中的电场与静电平衡导体中的电场与静电平衡是电磁学中的一个重要概念。
在导体内部,电荷会沿导体表面静止分布,内部不再有电场,这就是导体中的电场与静电平衡。
导体内部的静电平衡对电路的设计和分析非常重要,可以帮助我们理解电流的分配和电路的工作原理。
电磁感应电磁感应是指磁场变化或电路中有电流时,产生电动势和电流的现象。
在高考物理中,我们要理解电磁感应的原理和应用。
电磁感应的重要定律有两个,分别是法拉第电磁感应定律和楞次定律。
法拉第电磁感应定律表明,电路中的电流产生电磁感应现象,而楞次定律则说明了电磁感应的方向和大小。
电磁波电磁波是指电场和磁场在空间中传播的波动现象。
电磁波在高考物理中也是一个重要的知识点。
电磁波包括了无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
我们要掌握电磁波的性质、特点和应用。
电路中的电磁现象在电路中,电磁现象是非常常见的。
电磁铁、电磁感应和感生电动势等都是电磁现象的例子。
电磁现象的理解有助于我们了解电路的工作原理和电器的使用。
在高考物理考试中,常有与电磁现象相关的题目,选手们要善于应用电磁学知识来解答这些题目。
总结以上所述只是高考物理电磁学的一部分知识点,电磁学作为物理学的重要分支,还包括了更多的知识和内容。
掌握这些知识点对于顺利应对高考物理非常重要。
高考物理二轮复习:电磁感应定律及综合应用知识点解析及专题练习
专题九电磁感应定律及综合应用电磁感应是电磁学中最为重要的内容,也是高考命题频率最高的内容之一。
题型多为选择题、计算题。
主要考查电磁感应、楞次定律、法拉第电磁感应定律、自感等知识。
本部分知识多结合电学、力学部分出压轴题,其命题形式主要是电磁感应与电路规律的综合应用、电磁感应与力学规律的综合应用、电磁感应与能量守恒的综合应用。
复习中要熟练掌握感应电流的产生条件、感应电流方向的判断、感应电动势的计算,还要掌握本部分内容与力学、能量的综合问题的分析求解方法。
预测高考重点考查法拉第电磁感应定律及楞次定律和电路等效问题.综合试题还是涉及到力和运动、动量守恒、能量守恒、电路分析、安培力等力学和电学知识.主要的类型有滑轨类问题、线圈穿越有界磁场的问题、电磁感应图象的问题等.此除日光灯原理、磁悬浮原理、电磁阻尼、超导技术这些在实际中有广泛的应用问题也要引起重视。
知识点一、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律的内容是感应电动势的大小与穿过回路的磁通量的变化率成正比.在具体问题的分析中,针对不同形式的电磁感应过程,法拉第电磁感应定律也相应有不同的表达式或计算式.磁通量变化的形式表达式备注通过n 匝线圈内的磁通量发生变化E =n ·ΔΦΔt(1)当S 不变时,E =nS ·ΔB Δt (2)当B 不变时,E =nB ·ΔS Δt 导体垂直切割磁感线运动E =BLv 当v ∥B 时,E =0导体绕过一端且垂直于磁场方向的转轴匀速转动E =12BL 2ω线圈绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动E =nBSω·sin ωt 当线圈平行于磁感线时,E 最大为E =nBSω,当线圈平行于中性面时,E =0知识点二、楞次定律与左手定则、右手定则1.左手定则与右手定则的区别:判断感应电流用右手定则,判断受力用左手定则.2.应用楞次定律的关键是区分两个磁场:引起感应电流的磁场和感应电流产生的磁场.感应电流产生高考物理二轮复习:电磁感应定律及综合应用知识点解析及专题练习的磁场总是阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化,“阻碍”的结果是延缓了磁通量的变化,同时伴随着能量的转化.3.楞次定律中“阻碍”的表现形式:阻碍磁通量的变化(增反减同),阻碍相对运动(来拒去留),阻碍线圈面积变化(增缩减扩),阻碍本身电流的变化(自感现象).知识点三、电磁感应与电路的综合电磁感应与电路的综合是高考的一个热点内容,两者的核心内容与联系主线如图4-12-1所示:1.产生电磁感应现象的电路通常是一个闭合电路,产生电动势的那一部分电路相当于电源,产生的感应电动势就是电源的电动势,在“电源”内部电流的流向是从“电源”的负极流向正极,该部分电路两端的电压即路端电压,U =R R +rE .2.在电磁感应现象中,电路产生的电功率等于内外电路消耗的功率之和.若为纯电阻电路,则产生的电能将全部转化为内能;若为非纯电阻电路,则产生的电能除了一部分转化为内能,还有一部分能量转化为其他能,但整个过程能量守恒.能量转化与守恒往往是电磁感应与电路问题的命题主线,抓住这条主线也就是抓住了解题的关键.在闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流的问题中,机械能转化为电能,导体棒克服安培力做的功等于电路中产生的电能.说明:求解部分导体切割磁感线产生的感应电动势时,要区别平均电动势和瞬时电动势,切割磁感线的等效长度等于导线两端点的连线在运动方向上的投影.高频考点一对楞次定律和电磁感应图像问题的考查例1、(多选)(2019·全国卷Ⅰ·20)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场,其边界如图4(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 =t 1的时间间隔内()图4A.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B0πr24t0【举一反三】(2018年全国II卷)如图,在同一平面内有两根平行长导轨,导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域,区域宽度均为l,磁感应强度大小相等、方向交替向上向下。
高考物理电磁学知识点之电磁感应综合练习(2)
高考物理电磁学知识点之电磁感应综合练习(2)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W1,通过导线截面的电荷量为q1;第二次用0.9 s时间拉出,外力所做的功为W2,通过导线截面的电荷量为q2,则( )A.W1<W2,q1<q2B.W1<W2,q1=q2C.W1>W2,q1=q2D.W1>W2,q1>q2 3.如图所示,L是自感系数很大的线圈,但其自身的电阻几乎为零。
A和B是两个完全相同的小灯泡。
下列说法正确的是()A.接通开关S瞬间,A灯先亮,B灯不亮B.接通开关S后,B灯慢慢变亮C.开关闭合稳定后,突然断开开关瞬间,A灯立即熄灭、B灯闪亮一下D.开关闭合稳定后,突然断开开关瞬间,A灯、B灯都闪亮一下4.下列关于教材中四幅插图的说法正确的是()A.图甲是通电导线周围存在磁场的实验。
这一现象是物理学家法拉第通过实验首先发现B.图乙是真空冶炼炉,当炉外线圈通入高频交流电时,线圈产生大量热量,从而冶炼金属C.图丙是李辉用多用电表的欧姆挡测量变压器线圈的电阻刘伟手握线圈裸露的两端协助测量,李辉把表笔与线圈断开瞬间,刘伟觉得有电击说明欧姆挡内电池电动势很高D.图丁是微安表的表头,在运输时要把两个接线柱连在一起,这是为了保护电表指针,利用了电磁阻尼原理5.如图所示,铁芯P上绕着两个线圈A和B, B与水平光滑导轨相连,导体棒放在水平导轨上。
A中通入电流i(俯视线圈A,顺时针电流为正),观察到导体棒向右加速运动,则A中通入的电流可能是()A.B.C.D.6.如图所示两个线圈绕在同一根铁芯上,其中一线圈通过开关与电源连接,另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。
高考物理电磁学的知识总结
高考物理电磁学的知识总结高中物理中的电磁学部分是重点也是难点,在高考中占有较大的比重。
下面我们就来对这部分知识进行一个全面的总结。
一、电场1、库仑定律真空中两个静止的点电荷之间的作用力,与它们电荷量的乘积成正比,与它们距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
其表达式为:$F = k\frac{q_1q_2}{r^2}$,其中$k$为静电力常量,$k = 90×10^9 N·m^2/C^2$。
2、电场强度用来描述电场强弱和方向的物理量。
定义为放入电场中某点的电荷所受的电场力$F$跟它的电荷量$q$的比值,即$E =\frac{F}{q}$。
其单位是牛/库(N/C)。
3、电场线为了形象地描述电场而引入的假想曲线。
电场线从正电荷或无穷远出发,终止于负电荷或无穷远。
电场线的疏密表示电场的强弱,电场线上某点的切线方向表示该点的电场方向。
4、电势和电势能电势是描述电场能的性质的物理量,定义为电荷在电场中某点的电势能与电荷量的比值,即$\varphi =\frac{E_p}{q}$。
电势能是电荷在电场中具有的势能,与电荷的电荷量和所在位置的电势有关,即$E_p = q\varphi$。
5、匀强电场电场强度大小和方向都相同的电场。
在匀强电场中,电场强度与电势差的关系为$E =\frac{U}{d}$,其中$d$为沿电场方向两点间的距离。
二、电容1、电容器两个彼此绝缘又相距很近的导体就组成一个电容器。
电容器的作用是储存电荷。
2、电容电容器所带电荷量$Q$与电容器两极板间的电势差$U$的比值,叫做电容器的电容,即$C =\frac{Q}{U}$。
电容的单位是法拉(F)。
3、平行板电容器的电容平行板电容器的电容与极板的正对面积$S$成正比,与极板间的距离$d$成反比,与极板间介质的介电常数$\varepsilon$成正比,即$C=\frac{\varepsilon S}{4\pi kd}$。
高考物理热点专题电磁学综合
2009年高考物理热点专题:电磁学综合一、规律整合1.解决电磁感应现象中力学问题的基本方法与技巧(1)基本方法①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;②求出回路的电流强度;③分析研究导体受力情况(包括安培力,用左手定则确定其方向);④列平衡方程或动力学方程求解.(2)解决电磁感应现象中力学问题的技巧①因电磁感应中力和运动问题所给图形大多为立体空间分布图,故在受力分析时,应把立体图转化为平面图,使物体(导体)所受的各力尽可能在同一平面图内,以便正确对力进行分解与合成,利用物体的平衡条件和牛顿运动定律列式求解.②对于非匀变速运动最值问题的分析,注意应用加速度为零,速度达到最值的特点.2.解决电磁感应现象中电路问题的基本方法与分析误区(1)基本方法①确定电源:先判断产生电磁感应现象的那一部分导体,该部分导体可视为等效电源.②分析电路结构,画等效电路图.③利用电路规律求解,主要有欧姆定律,串并联规律等.(2)常见的一些分析误区①不能正确分析感应电动势及感应电流的方向.因产生感应电动势那部分电路为电源部分,故该部分电路中的电流应为电源内部的电流,而外电路中的电流方向仍是从高电势到低电势.②应用欧姆定律分析求解电路时,不注意等效电源的内阻对电路的影响.③对联接在电路中电表的读数不能正确进行分析,特别是并联在等效电源两端的电压表,其示数应该是外电压,而不是等效电源的电动势.3.解决电磁感应现象中能量转化问题的基本方法与要点(1)基本方法①用法拉第电磁感应和楞次定律确定感应电动势的大小和方向.②画出等效电路,求出回路中电阻消耗电功率表达式.③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与回路中电功率的改变所满足的方程,即能量守恒方程.(2)分析要点分析过程中应当牢牢抓住能量守恒这一基本规律,即分析清楚有哪些力做功,就可知道有哪些形式的能量参与了相互转化,如有摩擦力做功,必然有内能出现;重力做功,就可能有机械能参与转化;安培力做负功就将其它形式能转化为电能,做正功将电能转化为其它形式的能;然后利用能量守恒列出方程求解.4.解决电磁感应现象中图像问题的基本方法与要点(1)基本方法①看清横、纵坐标表示的物理量.②理解图像的物理意义.③画出对应的物理图像(常常采用分段法,数学法来处理).(2)分析要点①定性或定量地表示出所研究问题的函数关系.②注意横、纵坐标表达的物理理,以及各物理量的单位.③注意在图象中E、I、B等物理量的方向是通过正负值来反映,故确定大小变化的同时,还应确定方向的变化情况.二、高考预测:电磁感应是物理学主干知识,对于高中物理所涉及的许多知识在该处得到了高度综合,是历年高考的热点和必考点。
【高考物理必备知识】专题九 电磁学
必备知识1.磁通量(1)定义:在磁感应强度为的匀强磁场中,与磁场方向与的乘积。
B 垂直的面积S B (2)公式:=ΦBS 。
(3)适用条件:匀强磁场;S 为垂直磁场的有效面积。
(4)物理意义:相当于穿过某一面积的磁感线的条数。
如图所示,矩形、、的面积分别为abcd abb a ′′a b ′′cd S 1、S 2、S 3 ,匀强磁场的磁感应强度与平面垂直,则:B a b ′′cd ①通过矩形的磁通量为abcd BS 1 cos θ或BS 3。
②通过矩形的磁通量为a b ′′cd BS 3。
○3 通过矩形的磁通量为。
abb a ′′0(5)磁通量变化:=ΔΦΦ2-Φ1。
磁通量发生变化的三种情况:○1 磁通量的变化是由面积变化引起时,=ΔΦB S E nΔ,则=B SΔΔt。
○2 磁通量的变化是由磁场变化引起时,=ΔΦΔBS ,则E n =ΔBSΔt,注意为线圈在磁场中的有效面积。
S ○3磁通量的变化是由于面积和磁场变化共同引起的,则根据定义求,=ΔΦ|Φ末-Φ初|,=E n|B 2S 2-B 1S 1|Δt≠n ΔΔB S Δt。
(6)理解磁通量的两点注意①磁通量虽然是标量,但有正、负。
②磁通量计算要注意有效面积。
“”2.电磁感应现象(1)定义:当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,闭合导体回路中有感应电流产生,这种利用磁场产生电流的现象叫作电磁感应。
(2)条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化。
例如:闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动。
(3)实质:产生感应电动势,如果电路闭合,则有感应电流。
如果电路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流。
(4)常见的产生感应电流的三种情况专题九:电磁学3.感应电流方向的判定(1)楞次定律①内容:感应电流的磁场总要引起感应电流的磁通量的变化。
阻碍②适用范围:一切电磁感应现象。
○3判断感应电流方向的“四步法” ○4楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为:感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因。
高中物理电磁场综合
高中物理电磁场综合
电磁场综合是高中物理的一个重要主题,主要涉及电磁场的基本概念、电磁波的形成和传播以及电磁场在实际中的应用。
首先,电磁场是由带电物体产生的物理场,它可以对处于其中的带电物体产生作用力。
电磁场与带电物体之间的相互作用可以用麦克斯韦方程和洛伦兹力定律来描述。
其次,电磁波是电磁场的一种运动形态。
变化的电场会产生磁场,而变化的磁场又会产生电场,这种变化的电场和磁场构成了一个不可分离的统一场,这就是电磁场。
而变化的电磁场在空间的传播形成了电磁波。
电磁波在空间传播不需要介质,是横波,可以传递电磁场的能量。
在电磁波的发射、传播和接收方面,发射需要有开放电路,发射出去的电磁波要携带有信号,因而必须把要传递的电信号“加”别高频等幅振荡电流上去,这个过程叫做调制。
电磁波的传播方式一般有三种:地波、天波和直线传播。
地波沿地球表面空间向外传播,适于长波、中波和中短波,传播距离为几百公里;天波通过电离层反射向空间传播;直线传播则是直接从一个点向四周传播。
此外,在高中物理中,还有关于电磁感应、交流电、无线电通讯、电磁场与物质相互作用等内容,这些都是电磁场综合的重要知识点。
总之,高中物理中的电磁场综合是一个涉及面广泛、知识点众多的主题。
通过深入学习这些内容,学生可以更好地理解电磁现象的本质和应用,提高自身的科学素养和实践能力。
高考物理电磁学知识
高考物理电磁学知识电磁学在高考物理中占有重要的位置,其知识点涉及到电场、磁场、电磁感应、电磁波等多个方面。
下面将对这些知识点进行详细的介绍。
首先是电场。
电场是指由电荷产生的一种物理场,其具有电荷引力和斥力的特性。
在高考物理中,我们常常会遇到电场线、电场强度、电势能等概念。
电场线是用来描述电场空间分布情况的一种方法,它的性质包括:从正电荷出发,指向负电荷;电场线趋向于平行;电场强度的大小与电场线的密度有关。
而电场强度定义为单位正电荷在电场中所受的力,记作E。
电势能定义为单位正电荷从无穷远处移到某点电场中的势能变化。
接下来是磁场。
磁场是由磁体或电流形成的一种物理现象。
在高考物理中,我们常常会遇到磁感线、磁感强度、力和磁场、电流和磁场等概念。
磁感线是用来描述磁场空间分布情况的一种方法,它的性质包括:从北极出发,指向南极;磁感线相互趋向于平行;磁感强度的大小与磁感线的密度有关。
而磁感强度定义为在单位长度内,通过垂直于磁感线的区域内的磁通量的大小。
电磁感应是指磁场变化或者电场变化引起感生电动势的现象。
在高考物理中,我们常常会遇到法拉第电磁感应定律、自感、互感等概念。
法拉第电磁感应定律是研究磁场变化引起感应电流的定律,它表明感应电动势的大小与磁场变化的速率成正比。
自感是指电流在变化时,电流所产生的磁场对自身感应的现象。
而互感是指在两个线圈相互靠近时,一个线圈中的电流改变引起另一个线圈中的电动势的变化。
最后是电磁波。
电磁波是由变化的电场和磁场相互作用形成的一种波动现象。
在高考物理中,我们常常会遇到电磁波的性质和特点、电磁波谱等概念。
电磁波的性质和特点包括:电磁波是一种横波;电磁波在真空中的传播速度是确定的;电磁波不需要介质传播等。
电磁波谱是指电磁波按照波长或频率的大小进行划分的一种方法,包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
综上所述,电磁学在高考物理中是一个重要的知识点。
通过对电场、磁场、电磁感应和电磁波等方面的了解,我们可以更好地理解电磁学的基本原理,掌握相关的应用技巧,从而在高考中取得更好的成绩。
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2009年高考物理热点专题:电磁学综合玉田一中:李树余一、规律整合1.解决电磁感应现象中力学问题的基本方法与技巧(1)基本方法①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;②求出回路的电流强度;③分析研究导体受力情况(包括安培力,用左手定则确定其方向);④列平衡方程或动力学方程求解.(2)解决电磁感应现象中力学问题的技巧①因电磁感应中力和运动问题所给图形大多为立体空间分布图,故在受力分析时,应把立体图转化为平面图,使物体(导体)所受的各力尽可能在同一平面图内,以便正确对力进行分解与合成,利用物体的平衡条件和牛顿运动定律列式求解.②对于非匀变速运动最值问题的分析,注意应用加速度为零,速度达到最值的特点.2.解决电磁感应现象中电路问题的基本方法与分析误区(1)基本方法①确定电源:先判断产生电磁感应现象的那一部分导体,该部分导体可视为等效电源.②分析电路结构,画等效电路图.③利用电路规律求解,主要有欧姆定律,串并联规律等.(2)常见的一些分析误区①不能正确分析感应电动势及感应电流的方向.因产生感应电动势那部分电路为电源部分,故该部分电路中的电流应为电源内部的电流,而外电路中的电流方向仍是从高电势到低电势.②应用欧姆定律分析求解电路时,不注意等效电源的内阻对电路的影响.③对联接在电路中电表的读数不能正确进行分析,特别是并联在等效电源两端的电压表,其示数应该是外电压,而不是等效电源的电动势.3.解决电磁感应现象中能量转化问题的基本方法与要点(1)基本方法①用法拉第电磁感应和楞次定律确定感应电动势的大小和方向.②画出等效电路,求出回路中电阻消耗电功率表达式.③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与回路中电功率的改变所满足的方程,即能量守恒方程.(2)分析要点分析过程中应当牢牢抓住能量守恒这一基本规律,即分析清楚有哪些力做功,就可知道有哪些形式的能量参与了相互转化,如有摩擦力做功,必然有内能出现;重力做功,就可能有机械能参与转化;安培力做负功就将其它形式能转化为电能,做正功将电能转化为其它形式的能;然后利用能量守恒列出方程求解.4.解决电磁感应现象中图像问题的基本方法与要点(1)基本方法①看清横、纵坐标表示的物理量.②理解图像的物理意义.③画出对应的物理图像(常常采用分段法,数学法来处理).(2)分析要点①定性或定量地表示出所研究问题的函数关系.②注意横、纵坐标表达的物理理,以及各物理量的单位.③注意在图象中E、I、B等物理量的方向是通过正负值来反映,故确定大小变化的同时,还应确定方向的变化情况.二、高考预测:电磁感应是物理学主干知识,对于高中物理所涉及的许多知识在该处得到了高度综合,是历年高考的热点和必考点。
2006年、2007年、2008年试卷都考查了这一知识点,其中06年江苏、广东和北京卷、07年天津、四川、重庆、北京、江苏和上海以计算题形式综合考查了力学、电磁学与电磁感应问题,分值在18分左右。
其他试卷以选择题形式出现,分值在6分左右,个别试卷以填空题形式出现,分值为4分。
从近几年的高考考点分布可以看出:1.考查的内容集中在法拉第电磁感应定律的应用与力学、能量、电路、图象的综合上,涉及本专题内容的高考题,如2008年重庆理综卷18题.2.题型多是选择题或分值较高的计算题,如2007年山东理综第21题,4分,2007年广东单科第18题,17分,2006年北京理综第24题,20分,2008天津理综第25题,22分.由此可见,2009年的高考如果是物理单科有可能在感应电流的产生和感应电流的方向的判定方面出题,而如果是理综考试试题,由于命题的要求的限制,单独考查的可能性很小,还应注意本考点与其他考点的结合而出现的综合性题目。
还可以看出,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。
2009年的高考,感应电动势的计算问题是肯定会出现的一个计算点,如果在选择题中出现则应当是一个综合性较强的题目。
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,能很好的考查考生的综合分析能力。
总之, 2009年高考无论是物理单科还是理综,电磁感应综合问题是必考内容,并且全国卷中仍会考查电磁学问题中图象(如2008全国理综Ⅰ第20题、2008全国理综Ⅱ第21题),占6分,但也不排除考查电磁感应综合问题的可能性,这一部分知识难度较大,所占分值在20分左右,我们复习时要重视。
三、实例分析1.电磁感应中的力和运动例题1.磁悬浮列车是一种高速低耗的新型交通工具。
它的驱动系统简化为如下模型,固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框,电阻为R ,金属框置于xOy 平面内,长边MN 长为l ,平行于y 轴,宽为d 的NP 边平行于x 轴,如图1所示。
列车轨道沿Ox 方向,轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场,磁感应强度B 沿Ox 方向按正弦规律分布,其空间周期为λ,最大值为B 0,如图2所示,金属框同一长边上各处的磁感应强度相同,整个磁场以速度v 0沿Ox 方向匀速平移。
设在短暂时间内,MN 、PQ 边所在位置的磁感应强度随时间的变化可以忽略,并忽略一切阻力。
列车在驱动系统作用下沿Ox 方向加速行驶,某时刻速度为v (v <v 0)。
(1)简要叙述列车运行中获得驱动力的原理;(2)为使列车获得最大驱动力,写出MN 、PQ边应处于磁场中的什么位置及λ与d 之间应满足的关系式: (3)计算在满足第(2)问的条件下列车速度为v 时驱动力的大小。
【解析】(1)由于列车速度与磁场平移速度方向相同,导致穿过金属框的磁通量发生变化,由于电磁感应,金属框中会产生感应电流,该电流受到安培力即为驱动力。
xB(2)为使列车获得最大驱动力,MM 、PQ 应位于磁场中磁感应强度同为最大值且反向的地方,这会使得金属框所围面积的磁通量变化率最大,导致线框中电流最强,也会使得金属框长边中电流收到的安培力最大,因此,d 应为2λ的奇数倍,即 2(21)()221d d k k N k λλ=+=∈+或① (3)由于满足(2)问条件,则MM 、PQ 边所在处的磁感应强度大小均为B 0且方向总相反,经短暂的时间Δt ,磁场沿Ox 方向平移的距离为v 0Δt ,同时,金属框沿Ox 方向移动的距离为v Δt 。
因为v 0>v ,所以在Δt 时间内MN 边扫过磁场的面积S=(v 0-v )l Δt在此Δt 时间内,MN 边左侧穿过S 的磁通量移进金属框而引起框内磁通量变化 ΔΦMN = B 0l (v 0-v )Δt ②同理,该Δt 时间内,PQ 边左侧移出金属框的磁通引起框内磁通量变化ΔΦPQ = B 0l (v 0-v )Δt ③故在Δt 内金属框所围面积的磁通量变化ΔΦ = ΔΦMN +ΔΦPQ ④根据法拉第电磁感应定律,金属框中的感应电动势大小E t∆Φ=∆⑤ 根据闭合电路欧姆定律有 E I R =⑥ 根据安培力公式,MN 边所受的安培力F MN = B 0IlPQ 边所受的安培力F PQ = B 0Il根据左手定则,MM 、PQ 边所受的安培力方向相同,此时列车驱动力的大小F = F MN + F PQ = 2 B 0Il ⑦联立解得22004()B l v v F R-=⑧. 点拔:本题是联系实际的问题,能很好考查电磁感应和力学结合的试题,有一定的难度,复习时要注意各知识的灵活运用.2.电磁感应与电路的综合例题2.在磁感应强度为B =0.4 T 的匀强磁场中放一个半径r 0=50 cm 的圆形导轨,上面搁有互相垂直的两根导体棒,一起以角速度ω=103 rad /s 逆时针匀速转动.圆导轨边缘和两棒中央通过电刷与外电路连接,若每根导体棒的有效电阻为R 0=0.8 Ω,外接电阻R =3.9 Ω,如所示,求:(1)每半根导体棒产生的感应电动势.(2)当电键S 接通和断开时两电表示数(假定R V →∞,R A →0).解析:(1)每半根导体棒产生的感应电动势为E 1=Bl v =21Bl 2ω=21×0.4×103×(0.5)2 V =50 V. (2)两根棒一起转动时,每半根棒中产生的感应电动势大小相同、方向相同(从边缘指向中心),相当于四个电动势和内阻相同的电池并联,得总的电动势和内电阻为E =E 1=50 V ,r =2141⨯R 0=0.1 Ω 当电键S 断开时,外电路开路,电流表示数为零,电压表示数等于电源电动势,为50 V. 当电键S ′接通时,全电路总电阻为:R ′=r +R =(0.1+3.9)Ω=4Ω.由全电路欧姆定律得电流强度(即电流表示数)为:I =450='+R r E A=12.5 A. 此时电压表示数即路端电压为:U =E -Ir =50-12.5×0.1 V =48.75 V (电压表示数) 或U =IR =12.5×3.9 V =48.75 V.点拨:本题是电磁感应图象问题,主要考查法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律,解题的关键是画出等效电路,知道电路的连接方式,根据规律去解决问题。
3.电磁感应中的图象问题例题(2008年全国I )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( )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得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,同理可得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。
点拨:电磁感应图象问题是近几年高考的热点,特别是电流随时间变化和电压随时间变化的最多,复习时要加强这方面的训练。
4.电磁感应中的能量转化例题3.(07江苏物理卷18题)如图所示,空间等间距分布着水平方向的条形匀强磁场,竖直方向磁场区域足够长,磁感应强度B =1T ,每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距均为d =0.5m ,现有一边长l =0.2m 、质量m =0.1kg 、电阻R =0.1Ω的正方形线框MNOP 以v 0=7m/s 的初速从左侧磁场边缘水平进入磁场,求(1)线框MN 边刚进入磁场时受到安培力的大小F .(2)线框从开始进入磁场到竖直下落的过程中产生的焦耳热Q .(3)线框能穿过的完整条形磁场区域的个数n .解析:(1)线框MN 边刚开始进入磁场区域时,感应电动势0BLv E =,感应电流 RE I =,安培力 BlIF =,联立解得 8.2=F N .(2)设线框竖直下落时,线框下落了H ,速度为H v ,根据能量守恒定律有:2202121H mv Q mv mgH +=+,根据自由落体规律有:gH v H 22=,解得45.22120==mv Q J . (3)只有在线框进入和穿出条形磁场区域时,才产生感应电动势.线框部分进入磁场区域x 时,感应电动势Blv E =,感应电流R E I =,安培力BlI F =,解得v R l B F 22=.在t t t ∆+→时间内由动量定理得v m t F ∆=∆-,求和02222mv x Rl B t v R l B =∆=∆∑∑,解得 022mv x Rl B =,穿过条形磁场区域的个数为l x n 2=,解得4.4≈n .可穿过4个完整条形磁场区域.答案:(1)8.2=F N (2)2.45J (3)4个点拔:在电磁感应中应用动量定理时,若安培力为变力作用,则可以利用平均值的方法分析求解,也可以应用数学知识中的求和进行求解.对于电磁感应中能量的转化问题,则通常采用能量.。