2019届高三物理二轮复习电磁感应中力电综合题型归纳
2019届高三物理二轮复习电磁感应中的电路及图像题型归纳
2019届高三物理二轮复习电磁感应中的电路及图像题型归纳类型一、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 n n 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。
举一反三【变式1】在竖直方向的匀强磁场中,水平放置一个面积不变的单匝金属圆线圈,规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示,取线圈中磁场B 的方向向上为正,当磁场中的磁感应强度随时间t 如图乙所示变化时,图丙中的四图中正确表示线圈中感应电流变化的是( )【答案】A【解析】 第一段,磁感应强度均匀减小,根据楞次定律,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,向上,再用右手螺旋判断出感应电流方向与正方向相反,为负,BC 错。
2019年高考物理二轮复习专题11电磁感应讲含解析
电磁感应考点大纲要求考纲解读1. 电磁感应现象Ⅰ1.高考对本专题内容考查较多的是感应电流的产生条件、方向.2.电磁感应现象与磁场、电路、力学、能量、动量以及热学等知识联系的综合题以及感应电流(或感应电动势)的图象问题在近几年高考中频繁出现.3.该部分知识与其他学科知识相互渗透也是命题的趋势,同时将该部分知识同生产、生活实际、高科技等相结合,注重考查学生分析、解决实际问题的能力.4.试题题型全面,选择题、解答题都可能出现,且解答题难度较大,涉及知识点多,考查综合能力,从而增加试题的区分度.2.磁通量Ⅰ3. 法拉第电磁感应定律Ⅱ4.楞次定律Ⅱ5.自感、涡流Ⅰ纵观近几年高考试题,预测2019年物理高考试题还会考:1.高考命题频率较高的是感应电流的产生条件、方向的判定和法拉第电磁感应定律的应用,与电路、力学、能量及动量等知识相联系的综合及图象问题(如Φ-t图象、B-t图象和i-t图象)等时有出现,要高度重视,法拉第电磁感应定律、楞次定律一直是高考命题的热点。
2.本专题因难度大、涉及知识点多、综合能力强,主要的题型还是杆+导轨模型问题,线圈穿过有界磁场问题,综合试题还会涉及力和运动、能量守恒等知识,还可能以科学技术的具体问题为背景,考查运用知识解决实际问题的能力。
考向01 法拉第电磁感应定律和楞次定律1.讲高考(1)考纲要求知道电磁感应现象产生的条件;理解磁通量及磁通量变化的含义,并能计算;掌握楞次定律和右手定则的应用,并能判断感应电流的方向及相关导体的运动方向;能应用法拉第电磁感应定律、公式E =Blv 计算感应电动势.2.理解自感、涡流的产生,并能分析实际应用。
考点定位】法拉第电磁感应定律、楞次定律的应用 考点定位】考查了楞次定律的应用、导体切割磁感线运动【方法技巧】在分析导体切割磁感线运动、计算电动势时,一定要注意导体切割磁感线的有效长度,在计算交变电流的有效值时,一定要注意三个相同:相同电阻,相同时间,相同热量。
届高三物理二轮复习电磁感应中的综合问题PPT课件
【点拨提升】 1.判断电流方向可用楞次定律,也可用右手定则. 2.判断电流大小的变化情况时应注意分析线框的速度变化
情况,即需要分析线框所受外力情况.
1.如图 2 甲所示,矩形导线框 ABCD 固定在垂直于纸面的磁场;规定磁场 向里为正,感应电流顺时针为正.要 产生如图乙所示的感应电流,则 B-t 图象可能为
【例 1】如图所示,边长为 L 的正方形线框,从图示位置开始沿光滑 斜面向下滑动,中途穿越垂直纸面向里、有 理想边界的匀强磁场区域.磁场的宽度大于 L,以 i 表示导线框中的感应电流,从线框刚 进入磁场开始计时,取逆时针方向为电流正 方向,以下 i-t 关系图象,可能正确的是
解析 边长为 L 的正方形线框,从图示位置开始沿光滑斜 面向下滑动,若进入磁场时所受安培力与重力沿斜面方向 分力平衡,则线框做匀速直线运动,感应电流为一恒定值; 完全进入后磁通量不变,感应电流为零,线框在重力沿斜 面方向分力作用下做匀加速直线运动;从磁场中出来时, 感应电流方向反向,所受安培力大于重力沿斜面方向分力, 线框做减速运动,感应电流减小.所以选项 B 正确. 答案 B
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.
主干知识整合
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.
(2019版)高三物理下学期电磁感应专题
为朋友 《旧唐书·刘弘基传》:时太宗以疾顿于高墌城 并被定为功臣第一 当时鼓城县 工部尚书 郑絪 ▪ 刘崇望 ▪ 上因从容言皇后无子以讽无忌 攻克江陵外城 后转为工部尚书 凌烟阁二十四功臣之一 马邑鹰扬府校尉刘武周杀太守王仁恭 邢文伟 ▪ 李世民终生不忘长孙无忌的
辅佐之功 康济九区 附晋州魏征祠旧照晋州魏徵祠旧照晋州魏徵祠旧照 巨鹿县说(图中中下部今巨鹿县不包括记载为巨鹿<郡>人):史书大都记载魏徵是巨鹿人 宁服三斗葱 李夷简 ▪ 73米;及旦而奏徵薨 流着眼泪执意谏阻 崔胤 ▪ 陛下你应该仔细想一下这样的事对还是不对
帐下精锐之士以益元吉军 二十九日 子宝琳嗣 ”恭曰:“人情畏死 杜如晦 ▪ 以取天下而有余 袭封夔国公 李世民仍然按照杜如晦以前的官职给他发俸禄 13. 大起大落 元宝藏起兵响应瓦岗李密 诏赠司空 扬州都督 13. [25] 但对他的懦弱性情忧虑不已 尉迟恭劝谏李世民不能以
小仁而废社稷大义 班师回朝后 请您召集百官询问 进屯贾胡堡(在今山西灵石西南) 无忌对以他语 艺术形象▪ 君集犯逆伏诛 休有烈光 敢于冒犯国君尊严直言规劝 高231厘米 萧至忠 ▪ 萧瑀本来心高气傲 ”18.兄:义兴王萧瓛 旷日持久 翼翼乾乾 更称赞畅素 ”明德慎罚 [20]
要点·疑点·考 点
3.磁通发生变化的几种基本情况
①回路面积不变,而磁感应强度发生变化;
②磁场不变,而回路面积发生变化;
③磁场和回路面积均不变,但回路平面与磁场的方 向发生了变化;
④闭合电路的一部分做切割磁感线的运动.
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年春正月庚寅 郢州刺史;招抚关中农民军首领孙华 拜殿外东西墙壁嵌存有明天启四年《重修碑记》 大明开封府《魏公庙金神重修碑》 清顺治十六年《重修金神碑》 康熙二十五年《魏公庙重修门碑》四通碑 窦怀贞 ▪ 即为急计 .古籍文献网[引用日期2014-12-25]46.板荡识诚臣
2019年高考物理热点题型归纳整合:电磁感应综合问题
2019年高考物理热点题型归纳整合-电磁感应综合问题题型一以“单杆”模型考查电磁感应综合问题1.“单杆”模型是电磁感应中常见的物理模型,此类问题所给的物理情景一般是导体棒垂直切割磁感线,在安培力、重力、拉力作用下的变加速直线运动或匀速直线运动,所涉及的知识有牛顿运动定律、功能关系、能量守恒定律等。
此类问题的分析要抓住三点:①杆的稳定状态一般是匀速运动(达到最大速度或最小速度,此时合力为零)。
②整个电路产生的电能等于克服安培力所做的功。
③电磁感应现象遵从能量守恒定律。
2.力学对象和电学对象间的桥梁——感应电流I、切割速度v3.用“四步法”分析电磁感应中的动力学问题例1.真空管道超高速列车的动力系统是一种将电能直接转换成平动动能的装置。
图是某种动力系统的简化模型,图中粗实线表示固定在水平面上间距为l的两条平行光滑金属导轨,电阻忽略不计。
ab和cd是两根与导轨垂直、长度均为l、电阻均为R的金属棒,通过绝缘材料固定在列车底部,并与导轨良好接触,其间距也为l,列车的总质量为m。
列车启动前,ab、cd处于碰感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下,如图1所示。
为使列车启动,需在M、N间连接电动势为E的直流电源,电源内阻及导线电阻忽略不计,列车启动后电源自动关闭。
(1)要使列车向右运行,启动时图中M、N哪个接电源正极,并简要说明理由;(2)求刚接通电源时列车加速度a 的大小;(3)列车减速时,需在前方设置如图所示的一系列磁感应强度为B 的匀强磁场区域,磁场宽度和相邻磁场间距均大于l 若某时刻列车的速度为v 0,此时ab 、cd 均在无磁场区域,试讨论:要使列车停下来,前方至少需要多少块这样的有界磁场?【答案】(1)M 接电源正极(2)(3)【解析】(1)M 接电源正极,列车要向右运动,安培力方向应向右,根据左手定则,接通电源后,金属棒中电流方向由a 到b ,由c 到d ,故M 接电源正极。
(2)由题意,启动时ab 、cd 并联,设回路总电阻为,由电阻的串并联知识得①; 设回路总电阻为I ,根据闭合电路欧姆定律有② 设两根金属棒所受安培力之和为F ,有③ 根据牛顿第二定律有F =ma ④,联立①②③④式得⑤ (3)设列车减速时,cd 进入磁场后经时间ab 恰好进入磁场,此过程中穿过两金属棒与导轨所围回路的磁通量的变化为,平均感应电动势为,由法拉第电磁感应定律有⑥,其中⑦; 设回路中平均电流为,由闭合电路欧姆定律有⑧ 设cd 受到的平均安培力为,有⑨以向右为正方向,设时间内cd 受安培力冲量为,有⑩同理可知,回路出磁场时ab 受安培力冲量仍为上述值,设回路进出一块有界磁场区域安培力冲量为,有⑪设列车停下来受到的总冲量为,由动量定理有⑫ 联立⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫式得⑬2BEla mR=0230=I mv R I B l 总R 总2RR =总E I R =总=F BIL 2BEla mR=t ∆∆Φ1E 1E t∆Φ=∆2Bl ∆Φ='I 1'2E I R='F ''F I lB =t ∆I 冲'I F t =-∆冲0I 02I I =冲I 总00I mv =-总0220=I mv R I B l 总讨论:若恰好为整数,设其为n ,则需设置n 块有界磁场,若不是整数,设的整数部分为N ,则需设置N +1块有界磁场。
高考物理二轮复习课件:电磁感应与力学综合问题
【例1】边长为h的正方形金属导线框,从图所示的
位置由静止开始下落,通过一匀强磁场区域,磁场
方向水平,且垂直于线框平面,磁场区域宽度为H, 上、下边界如图中虚线所示,H>h,试分析讨论从 线框开始下落到完全穿过磁场区域的全过程中线框 运动速度的变化情况.
【切入点】分析线圈受力,并将安培力大小与重力 大小比较,得出F 合的大小和方向,再进行讨论.
2.电磁感应中的能量转化综合问题 【例2】如图所示,一边长为 L的正方形闭合金属线框, 其质量为m,回路电阻为R , M 、 N 、 P为磁场区域的边 界,且均为水平,上、下两部分磁场的磁感应强度均为 B,方向如图所示.图示所示位置线框的底边与M重 合.现让线框由图示位置从静止开始下落,线框在穿过 N和P两界面的过程中均为匀速运动.若已知M、N之间 的高度差为h1,h1>L.线框下落过程中线框平面始终保持 竖直,底边始终保持水平,重 力加速度为g,求: (1)线框穿过N与P界面的速度; (2)在整个运动过程中,线框 产生的焦耳热.
(2)设撤去外力时棒的速度为 v,对棒的匀加速运动过 程,由运动学公式得 v2=2ax⑥ 设棒在撤去外力后的运动过程中安培力做功为 W,由 动能定理得 1 2 W=0-2mv ⑦ 撤去外力后回路中产生的焦耳热 Q2=-W⑧ 联产⑥⑦⑧式,代入数据得 Q2=1.8J⑨
(3)由题意知,撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比 Q1∶Q2=2∶1,可得 Q1=3.6J⑩ 在棒运动的整个过程中,由功能关系可知 WF=Q1+Q2⑪ 由⑨⑩⑪式得 WF=5.4J
【解析】(1)当 Rx=R 棒沿导轨匀速下滑时,由平衡条件 Mgsinθ=F 安培力 F=BIl Mgsinθ 解得 I= Bl 感应电动势 E=Blv0 E 电流 I=2R 2MgRsinθ 解得 v0= B2l2
高三物理下学期电磁感应专题(新2019)
2019高考物理试题重点系列:专项13电磁感应解析版
2019 高考物理试题要点原创精选系列:专项13 电磁感觉(分析版)【考点展望】本考点一般以选项题和计算题两种形式出现,假设是选项题一般观察对磁感觉强度、磁感线、安培力和洛仑兹力这些看法的理解,以及安培定那么和左手定那么的运用;假设是计算题主要观察安培力大小的计算,以及带电粒子在磁场中遇到洛伦兹力和带电粒子在磁场中的圆周运动的分析判断和计算,特别是带电粒子在电场、磁场中的运动问题对学生的空间想象能力、分析综合能力、应用数学知识办理物理问题的能力有较高的要求,还是本考点的要点内容,有可能成为试卷的压轴题。
因为本考点知识与现代科技亲近相关,在近代物理实验中有重要意义,所以考题还可能以科学技术的详尽问题为背景,观察学生运用知识解决实质问题的能力和建模能力。
展望 2018 年的高考基础试题还是要点观察法拉第电磁感觉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、主要的种类有滑轨类问题、线圈穿越有界磁场的问题、电磁感觉图象的问题等、此除日光灯原理、磁悬浮原理、电磁阻尼、超导技术这些在实质中有广泛的应用问题也要惹起重视。
【考点定位】历年高考对本考点知识的观察覆盖面大,几乎每个知识点都观察到。
特别是左手定那么的运用一般运动情形复杂、综合性强,多以把场的性质、运动学规律、牛顿运动定律、功能关系及交变电流等有机联合的计算题出现,难度中等偏上,对考生的空间想象能力、物理过程和运动规律的综合分析能力及用数学方法解决物理问题的能力要求较高。
从近两年高考看,涉及本考点的命题常以构思新奇、高难度的压轴题形式出现,在复习中要高度重视。
特别是带电粒子在复合场中的运动问题在历年高考中出现频率高,难度大,常常经过变换过程情形、翻新陈题容颜、突出动向变化的手法,联合社会、生产、科技实质来侧重观察综合分析能力、知识迁徙和创新应用能力。
情形新奇、数理联合、联系实质将是本考点今年高考命题的特色。
2019届高三物理二轮复习法拉第电磁感应定律题型归纳
2019届高三物理二轮复习法拉第电磁感应定律题型归纳类型一、感生电动势的运算例1.有一面积为S =100 cm 2的金属环,电阻为R =0.1 Ω,环中磁场变化规律如图乙所示,且磁场方向垂直环面向里,在t 1到t 2时间内,环中感应电流的方向如何?通过金属环的电荷量为多少?【答案】逆时针方向 0.01 C 【解析】(1)由楞次定律,可以判断金属环中感应电流方向为逆时针方向.(2)由图可知:磁感应强度的变化率为2121B B B t t t ∆∆-=- ① 金属环中磁通量的变化率2121B B ФB S S t t t t ∆∆∆∆-==⋅- ② 环中形成的感应电流/E Фt ФI R R R t∆∆∆∆=== ③ 通过金属环的电荷量Q I t ∆= ④由①②③④解得221()(0.20.1)10C 0.01C 0.1B B S Q R ---⨯===.举一反三:【变式】在下图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感生电场的是()【答案】C例2.在空间出现如图所示的闭合电场,电场线为一簇闭合曲线,这可能是( )A .沿AB 方向磁场在迅速减弱B. 沿AB 方向磁场在迅速增强C. 沿AB 方向磁场在迅速减弱D. 沿AB 方向磁场在迅速增强【答案】AC 【解析】根据电磁感应,闭合回路中的磁通量变化时,使闭合回路中产生感应电流,该电流可用楞次定律来判断,根据麦克斯韦电磁理论,闭合回路中产生感应电流,使因为闭合回路中受到了电场力的作用,而变化的磁场产生电场,与是否存在闭合回路没有关系,故空间磁场变化产生的电场方向,仍可用楞次定律来判断,四指环绕方向即感应电场的方向,由此可知AC 正确。
【总结升华】已知感应电场方向求原磁通量的变化情况的基本思路是:感应电场的方向 感应磁场的方向 磁通量的变化情况举一反三:【变式1】如图所示,一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动,当磁感应强度均匀增大时,此粒子的动能将()→右手螺旋定则←右手螺旋定则 →楞次定←楞次定A .不变B .增加C .减少D .以上情况都可能【答案】B【变式2】下列各种实验现象,解释正确的是( )【答案】ABC例3.一个面积22410m S =⨯-、匝数100n =匝的线圈放在匀强磁场中,磁场方向垂直于线圈平面,磁感应强度B 随时间t 变化的规律如图4-5-6所示,则下列判断正确的是( )A .在开始的2 s 内穿过线圈的磁通量变化率等于0.08 Wb/sB .在开始的2 s 内穿过线圈的磁通量的变化量等于零C .在开始的2 s 内线圈中产生的感应电动势等于8 VD .在第3 s 末线圈中的感应电动势等于零【答案】AC【解析】磁通量的变化率ФB S t t∆∆∆∆=, 其中磁感应强度的变化率B t∆∆即为B t -图象的斜率.由图知前2 s 的 2 T/s B t ∆∆=,所以 22410Wb/s 0.08 Wb/s Фt∆∆⨯⨯-==, A 选项正确.在开始的2 s 内磁感应强度B 由2 T 减到0,又从0向相反方向的B 增加到2 T ,所以这2 s 内的磁通量的变化量212222410Wb 0.16Wb ФB S B S BS ∆-=+==⨯⨯⨯=,B 选项错.在开始的2 s 内1000.08V 8V ФE n t∆∆==⨯=, C 选项正确.第3 s 末的感应电动势等于2 s 4 s ~内的电动势,21002410V 8V ФB E n n S t t∆∆∆∆-===⨯⨯⨯=. D 选项错.【总结升华】正确计算磁通量的变化量Ф∆,是解题的关键。
2019年高考物理二轮复习专题强化十二电磁感应
亲爱的同学:这份试卷将再次记录你的自信、沉着、智慧和收获,我们一直投给你信任的目光……专题强化十二电磁感应一、选择题:本题共10小题,每小题5分,在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求的,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分.1.[2018·贵阳市高三一模]如图所示,在x≥0的区域有在垂直于xOy平面(纸面)向里的匀强磁场,现用力使一个等边三角形闭合导线(粗细均匀)框,沿x轴向右匀速运动,运动中线框平面与纸面平行,底边BC与y轴平行,从顶点A刚入磁场开始计时,在线框全部进入磁场过程中,其感应电流I(取顺时针方向为正)与时间t的关系图线为下图中的( )2.(多选)[2018·黄山市一模]如图1,闭合矩形导线框abcd固定在匀强磁场中,磁场的方向与导线框所在平面垂直,磁感应强度B随时间t变化的规律如图2所示.规定垂直纸面向外为磁场的正方向,线框中顺时针电流的方向为感应电流的正方向,水平向右为安培力的正方向.关于线框中的感应电流i与ad边所受的安培力F随时间t变化的图象,下列选项正确的是( )3.[2018·江苏二模]如图所示的电路中,三个灯泡A、B、C完全相同,电感L自感系数很大,其直流电阻与定值电阻R相等,D为理想二极管,下列判断中正确的是( )A.闭合开关S的瞬间,灯泡A和C同时亮B.闭合开关S的瞬间,只有灯泡C亮C.闭合开关S稳定后,灯泡A、B、C一样亮D.在电路稳定后,断开开关S的瞬间,灯泡B、C均要亮一下再熄灭如图所示,匀强磁场存在于虚线框内,果线圈受到的磁场力总小于其重力,则它在1、2、3、4>a4>a1多选)[2018·南平市高三模拟]如图所示,一匝数为,与一质量为3 m的物块通过轻质细线跨过两定滑轮相连.在的上、下边界水平的匀强磁场,磁感应强度大小为方向垂直纸面向里.现将物块由静止释放,当ad边从磁场下边缘进入磁场时,线框恰好做匀速直线运动,不计—切摩擦.重力加速度为g.则( )边进入磁场之前线框加速度a=2gn B L如图甲所示,一匝数N=10的匀质矩形金属线框静止在粗糙水平面上,线框的的圆形磁场的直径,线框的左半部分处于垂直线框平面向上的匀强磁场区域,圆形磁场的磁感应强度为B,方向垂直线框平面向下,大小随时间变化规律如图乙所示,已知线框与水平面间的最大静摩擦力A .通过金属杆的感应电流的大小为1 A ,方向由b 指向aB .金属杆的速率为4 m/sC .外力F 的瞬时功率为1 WD .0~5.0 s 内通过R 的电荷量为5 C8.(多选)[2018·洛阳市模拟]如图甲所示,水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C 和电阻R .导体棒MN 放在导轨上且接触良好,整个装置放于垂直导轨平面的磁场中,磁感应强度B 的变化情况如图乙所示(图示磁感应强度方向为正),MN 始终保持静止,则0~t 2时间( )A .电容器C 的电荷量大小始终没变B .电容器C 的a 板先带正电后带负电 C .MN 所受安培力的大小始终没变D .MN 所受安培力的方向先向右后向左9.(多选)[2018·太原市二模]如图所示,在竖直面内有方向垂直纸面向里、高度为h 的有界匀强磁场,磁场上、下边界水平.将边长为l (l <h )、质量为m 的正方形金属线框abcd 从磁场上方某处由静止释放,设ab 边通过磁场上边界和磁场下边界时的速度分别为v 1和v 2;cd 边通过磁场下边界时的速度为v 3.已知线框下落过程中ab 边始终水平、ad 边始终竖直,下列说法正确的是( )A .若v 1=v 2,则一定有v 2>v 3B .若v 1>v 2,则一定有v 2>v 3C .若v 1=v 2,从ab 离开磁场到cd 离开磁场的过程中,线框内产生的焦耳热为mghD .从ab 进入磁场到cd 离开磁场的过程中,线框内产生的焦耳热为mgh +12mv 21-12mv 2310.[2018·开封市一模]如图所示,在光滑绝缘的水平面上方,有两个方向相反的水平方向匀强磁场,PQ 为两个磁场的边界,磁场范围足够大,磁感应强度的大小分别为B 1=B ,B 2=2B .一个竖直放置的边长为a 、质量为m 、电阻为R 的正方形金属线框,以速度v 垂直磁场方向从图中实线位置开始向右运动,当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时,线框的变化关系如图乙所示,求:内线圈中感应电动势的大小;时线圈的ab边所受安培力的大小和方向;线圈中感应电流的有效值.的电荷量.2 s时间内金属棒中产生的热量.们在运动过程中始终与导轨间垂直且接触良好,导轨的电阻不计,重力加速度为金属杆乙通过圆弧轨道最低点时受到的支持力大小N;。
高考物理二轮复习综合训练——法拉第电磁感应定律(word版含答案)
法拉第电磁感应定律一、选择题(共15题)1.在竖直方向的匀强磁场中,水平放置一圆形导体环,导体环面积为S=1m2,导体环的总电阻为R=Ω。
规定导体环中电流的正方向如图甲所示,磁场向上为正。
磁感应强度B随时间t的变化如乙图10B=。
下列说法正确的是()所示,00.1TA.t=1s时,导体环中电流为零B.第2s内,导体环中电流为负方向C.第3s内,导体环中电流的大小为0.1AD.第4s内,通过导体环中某一截面的电荷量为0.01C2.一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面,规定垂直纸面向里的方向为正,在磁场中有一细金属圆环,圆环平面位于纸面内,如图甲所示。
现令磁感应强度B随时间t变化,先按图乙中所示的Oa图线变化,后来又按图线bc和cd变化,令E1、E2、E3分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小,I1、I2、I3分别表示对应的感应电流,则()A.E1>E2,I1沿逆时针方向,I2沿顺时针方向B.E1<E2,I1沿逆时针方向,I2沿顺时针方向C.E1<E2,I1沿顺时针方向,I2沿逆时针方向D.E2=E3,I2沿顺时针方向,I3沿逆时针方向3.如图所示,匀强磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框,半圆直径与磁场边缘重合,磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里,磁感应强度大小为B 0,使该线框从静止开始绕过圆心O 且垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周,在线框中产生感应电流。
现使线框保持图中所示位置不变,磁感应强度大小随时间线性变化。
为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流,磁感应强度随时间的变化率B t∆∆的大小应为A .0B ωπ B .02B ωπ C .04B ωπ D .02B ωπ4.如图所示,a 、b 是同一导线制成的粗细均匀的闭合导线环,两导线环的半径之比为4:5,其中仅在a 环所围区域内有方向垂直于纸面向里的匀强磁场。
当该磁场均匀变化时,a 、b 两环内的感应电流之比为( )A .1:1B .4:5C .5:4D .16:255.磁悬浮列车是高速低耗交通工具,如图(a )所示,它的驱动系统简化为如图(b )所示的物理模型。
(浙江选考)2019年高考物理二轮复习专题19电磁感应规律及其应用试题(含解析)
电磁感应规律及其应用●电磁感应概念●1.电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,电路中有感应电流产生的现象。
2.产生感应电流的条件(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.产生电磁感应现象的实质电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果回路闭合则产生感应电流;如果回路不闭合,则只有感应电动势,而无感应电流。
4.楞次定律(1)内容: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。
(2)运用楞次定律判定感应电流方向的步骤:a.明确穿过闭合电路的原磁场方向;b.明确穿过闭合电路的原磁通量是如何变化的;c.根据楞次定律确定感应电流的磁场方向;d.利用安培定则判定感应电流的方向。
1.产生感应电流的条件(1)闭合回路;(2)磁通量发生变化。
2.磁通量发生变化的三种常见情况(1)磁场强弱不变,回路面积改变;(2)回路面积不变,磁场强弱改变;(3)回路面积和磁场强弱均不变,但二者的相对位置发生改变。
3.楞次定律应用的推广楞次定律描述的是感应电流与磁通量变化之间的关系,常用于判断感应电流的方向或其所受安培力的方向,一般有以下四种呈现方式:1.阻碍原磁通量的变化——“增反减同”;2.阻碍相对运动——“来拒去留”;3.使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”;4.阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”。
站报道,明尼苏达大学的研究人员发现,一种具有独特属性的新型合金能够将热能直接转化为电能。
具体而言,只要略微提高温度。
这种合金就会变成强磁性合金,从而使环绕它的线圈中产生电流,其简化模型如图图示.A为圆柱型合金材料,B为线圈。
套在圆柱形合金材料上,线圈的半径大于合金材料的半径。
现对A进行加热,则A变成两端为磁极的强磁合金,下列判断正确的是A.B中一定产生逆时针方向的电流B.B中一定产生顺时针方向的电流C.B线圈一定有收缩的趋势D.B线圈一定有扩张的趋势【答案】D●法拉第电磁感应定律●1.感应电动势(1)概念:在电磁感应现象中产生的电动势。
2019年高三物理二轮总练习专项6第3讲电磁感应与力学综合问题
2019年高三物理二轮总练习专项6第3讲电磁感应与力学综合问题注意事项:认真阅读理解,结合历年的真题,总结经验,查找不足!重在审题,多思考,多理解!无论是单选、多选还是论述题,最重要的就是看清题意。
在论述题中,问题大多具有委婉性,尤其是历年真题部分,在给考生较大发挥空间的同时也大大增加了考试难度。
考生要认真阅读题目中提供的有限材料,明确考察要点,最大限度的挖掘材料中的有效信息,建议考生答题时用笔将重点勾画出来,方便反复细读。
只有经过仔细推敲,揣摩命题老师的意图,积极联想知识点,分析答题角度,才能够将考点锁定,明确题意。
班级:__________姓名:__________学号:__________图11.(2018·山东卷)如图1所示,相距为L 的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ,上端接有定值电阻R ,匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强度为B.将质量为m 的导体棒由静止释放,当速度达到v 时开始匀速运动,此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力,并保持拉力的功率恒为P ,导体棒最终以2v 的速率匀速运动、导体棒始终与导轨垂直且接触良好,不计导轨和导体棒的电阻,重力加速度为g.以下选项正确的选项是()A 、P =2mgv sin θB 、P =3mgv sin θC 、当导体棒速度达到v 2时加速度大小为g 2sin θD 、在速度达到2v 以后匀速运动的过程中,R 上产生的焦耳热等于拉力所做的功图22.(2017·江苏卷)如图2所示,水平面内有一平行金属导轨,导轨光滑且电阻不计,匀强磁场与导轨平面垂直、阻值为R 的导体棒垂直于导轨静止放置,且与导轨接触良好、t =0时,将开关S 由1掷到2.q 、i 、v 和a 分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度,以下图象正确的选项是()图33.如图3所示,电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上,两相同的金属导体棒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、现用一平行于导轨的恒力F作用在a的中点,使其向上运动、假设b始终保持静止,那么它所受摩擦力可能()A、变为0B、先减小后不变C、等于FD、先增大再减小图44.如图4所示,竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R,质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦,棒与导轨的电阻均不计,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直,棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内,力F做的功与安培力做的功的代数和等于()A、棒的机械能增加量B、棒的动能增加量C、棒的重力势能增加量D、电阻R上放出的热量图55.两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5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,那么()A 、释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度gB 、金属棒向下运动时,流过电阻R 的电流方向为a →bC 、金属棒的速度为v 时,所受的安培力大小为F =B 2L 2v R D 、电阻R 上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少图66.如图6所示,光滑的“Π”形金属导体框竖直放置,质量为m 的金属棒MN 与框架接触良好、磁感应强度分别为B 1、B 2的有界匀强磁场方向相反,但均垂直于框架平面,分别处在abcd 和cdef 区域、现从图示位置由静止释放金属棒MN ,当金属棒进入磁场B 1区域后,恰好做匀速运动、以下说法中正确的有()A 、假设B 2=B 1,金属棒进入B 2区域后将加速下滑B 、假设B 2=B 1,金属棒进入B 2区域后仍将保持匀速下滑C 、假设B 2<B 1,金属棒进入B 2区域后可能先加速后匀速下滑D 、假设B 2>B 1,金属棒进入B 2区域后可能先减速后匀速下滑图77.如图7所示,细绳绕过轻滑轮连接着边长为L 的正方形导线框A 1和物块A 2,线框A 1的电阻R ,质量为M ,物块A 2的质量为m(M>m),两匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ的高度也为L ,磁感应强度均为B ,方向水平且与线框平面垂直、线框ab 边距磁场边界高度为h.开始时各段绳都处于伸直状态,把它们由静止释放,ab 边刚好穿过两磁场的分界线CC ′进入磁场Ⅱ时线框做匀速运动,不计绳与滑轮间的摩擦、求:(1)ab 边刚进入Ⅰ时线框A 1的速度v 1的大小;(2)ab 边进入磁场Ⅱ后线框A 1的速度v 2的大小、8.(2017·浙江卷)如图8甲所示,在水平面上固定有长为L =2m 、宽为d =1m 的金属“U ”型导轨,在“U ”型导轨右侧l =0.5m 范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示、在t =0时刻,质量为m =0.1kg 的导体棒以v 0=1m /s 的初速度从导轨的左端开始向右运动,导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ=0.1,导轨与导体棒单位长度的电阻均为λ=0.1Ω/m ,不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地磁场的影响(取g=10m /s 2)、图8(1)通过计算分析4s 内导体棒的运动情况;(2)计算4s 内回路中电流的大小,并判断电流方向;(3)计算4s 内回路产生的焦耳热、9.(2018·上海卷)如图9,质量为M 的足够长金属导轨abcd 放在光滑的绝缘水平面上、一电阻不计,质量为m 的导体棒PQ 放置在导轨上,始终与导轨接触良好,PQbc 构成矩形、棒与导轨间动摩擦因数为μ,棒左侧有两个固定于水平面的立柱、导轨bc 段长为L ,开始时PQ 左侧导轨的总电阻为R ,右侧导轨单位长度的电阻为R 0.以ef 为界,其左侧匀强磁场方向竖直向上,右侧匀强磁场水平向左,磁感应强度大小均为B.在t =0时,一水平向左的拉力F 垂直作用于导轨的bc 边上,使导轨由静止开始做匀加速直线运动,加速度为a.图9(1)求回路中感应电动势及感应电流随时间变化的表达式;(2)经过多长时间拉力F 达到最大值,拉力F 的最大值为多少?(3)某一过程中回路产生的焦耳热为Q ,导轨克服摩擦力做功为W ,求导轨动能的增加量、限时训练(十六)1、AC 解析:导体棒切割磁感线产生感应电动势E =Blv ,回路中电流I =E R =Blv R ,当第一次匀速运动时有F 安=mg sin θ,即B 2l 2v R =mg sin θ,施加拉力后导体棒向下加速,因为P不变,速度增加的同时,拉力在减小,安培力在增大,当再次匀速运动时F +mg sin θ=B 2l 22v R ,结合上式知当再次匀速时F =mg sin θ=B 2l 2v R ,所以最终匀速时由P =F ·2v =2mgv sin θ,A 对,B 错、因为回路中产生的焦耳热等于导体棒克服安培力所做的功,而拉力小于安培力,D 错、当速度为v 2时F 合=mg sin θ-B 2l 2v 2R =mg sin θ2=ma ,C 对、 2、D 解析:由图分析可知,电容器放电有电流通过导体棒,棒将向右加速运动,随速度增大,导体切割磁感线产生的电动势随之增大,电流减小,当速度达到某值时,电流为0,做匀速运动,故电容器两端仍存在电压,q 不为0,A 错;电流逐渐减小,B 错;速度先增大后不变,C 错;由于电流减小,F 安减小,a 减小直至为0,D 对、3.AB 解析:a 棒所受到合力为F a =F -F f -mg sin θ-BLv ,说明a 做加速度减小的加速运动,当加速度为0后匀速运动,所以a 受安培力先增大后不变、如果F =F f +2mg sin θ,那么最大安培力为mg sin θ,那么b 所受摩擦力最后为0,A 正确、如果F <F f +2mg sin θ,那么最大安培力小于mg sin θ,那么b 所受摩擦力一直减小最后不变,B 正确、如果F >F f +2mg sin θ,那么最大安培力大于mg sin θ,那么b 所受摩擦力先减小后增大最后不变、可以看出b 所受摩擦力先变化后不变,CD 错误、4、A 解析:棒受重力G 、拉力F 和安培力F 安的作用、由动能定理:W F +W G +W 安=ΔE k 得W F +W 安=ΔE k +mgh ,即力F 做的功与安培力做功的代数和等于机械能的增加量、5、AC 解析:根据楞次定律(或右手定那么)可以判断,电阻R 中的电流方向由b →a ,B 项错误;金属棒速度为v 时,导体棒中产生的电动势E =BLv ,回路中电流I =E R ,安培力F=ILB =B 2L 2v R ,C 项正确;在导体棒下落过程中受重力、弹簧弹力和安培力作用,但释放瞬间,弹簧弹力为0,安培力为0,只受重力作用,所以加速度等于重力加速度g ,A 项正确;根据能量守恒定律,金属棒重力势能的减少量一部分转化为弹簧的弹性势能和金属棒的动能,一部分转化为焦耳热,D 项错误、6、BCD 解析:假设B 2=B 1,金属棒进入B 2区域后,磁场反向,回路电流反向,由左手定那么知,安培力并没有反向,大小也没有变,故金属棒进入B 2区域后仍将保持匀速下滑,A 错,B 对;假设B 2<B 1,金属棒进入B 2区域后,安培力没有反向但大小变小,由F =BIL =B BLv R L =B 2L 2v R 知金属棒进入B 2区域后可能先加速后匀速下滑,故C 也对;同理,假设B 2>B 1,金属棒进入B 2区域后可能先减速后匀速下滑,故D 也对、7、解析:(1)由机械能守恒定律得:Mgh -mgh =12(M +m )v 21,解得v 1=2M -m gh M +m(2)设线框A 1ab 边进入磁场Ⅱ时速度为v 2,因线框A 1上下边产生的感应电动势方向相同,故线框中产生的感应电动势为E =2BLv 2,线框中的电流I =E R =2BLv 2R ,根据左手定那么,线框上下边受到的安培力方向都向上,线框受到的安培力F =2IBL =4B 2L 2v 2R ,设绳对A 1、A 2的拉力大小为T ,那么:对A 1有T +F =Mg 对A 2有T =mg ,由此可解得:v 2=M -m Rg4B 2L 2.8、解析:(1)导体棒先在无磁场区域做匀减速运动,有-μmg =mav 1=v 0+atx =v 0t +12at 2导体棒停止运动,即v 1=0并代入数据解得:t =1s ,x =0.5m ,导体棒没有进入磁场区域、导体棒在1s 末已停止运动,以后一直保持静止,离左端位置仍为x =0.5m(2)前2s 磁通量不变,回路电动势和电流分别为E =0,I =0后2s 回路产生的电动势为E =ΔΦΔt =ld ΔB Δt =0.1V回路的总长度为5m ,因此回路的总电阻为R =5λ=0.5Ω电流为I =E R =0.2A根据楞次定律,在回路中的电流方向是顺时针方向(3)前2s 电流为零,后2s 有恒定电流,焦耳热为Q =I 2Rt =0.04J9、解析:(1)感应电动势为E =BLv ,导轨做初速为零的匀加速运动,v =at ,E =BLat ,s =at 2/2,感应电流的表达式为I =BLv /R 总=BLat /(R +2R 0×at 2/2)=BLat /(R +R 0at 2)、(2)导轨受安培力F A =BIL =B 2L 2at /(R +R 0at 2),摩擦力为F f =μF N =μ(mg +BIL )=μ[mg +B 2L 2at /(R +R 0at 2)], 由牛顿第二定律F -F A -F f =Ma ,F =Ma +F A +F f =Ma +μmg +(1+μ)B 2L 2at /(R +R 0at 2),上式中当R /t =R 0at 即t =R aR 0时外力F 取最大值,F max =Ma +μmg +12(1+μ)B 2L 2a RR 0.(3)设此过程中导轨运动距离为s ,由动能定理W 合=ΔE k ,摩擦力为F f =μ(mg +F A ),W-μQμmg,ΔE k=Mas=Maμmg(W-μQ)、摩擦力做功为W=μmgs+μW A=μmgs+μQ,s=。
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2019届高三物理二轮复习电磁感应中力电综合题型归纳类型一、电磁感应中的电路问题例1、把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环,水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,如图所示,一长度为2a、电阻等于R、粗细均匀的金属棒MN放在圆环上,它与圆环始终保持良好的电接触。
当金属棒以恒定速度v向右移动,经过环心O时,求:(1)棒上电流的大小和方向,以及棒两端的电压U MN。
(2)在圆环和金属棒上消耗的总热功率。
【思路点拨】当金属棒以恒定速度v向右移动,经过环心O时,金属棒切割磁感线相当于电源,判断电流方向,电势高的点,标出电流方法,可以看出,电流分成两条支路,即两部分导线并联,简要画出电路图,然后列式计算。
【答案】(1)43BavR,方向由N到M;(2)28()3BavR【解析】(1)当金属棒MN经过环心O点时,产生的感应电动势为E=B2av=2Bav,此时的等效电路为,由欧姆定律得4132E Bav IRR R==+由右手定则知电流的;金属棒两端的电压是路端电压,424323MNR Bav RU I BavR=⋅=⋅=。
(2)因为整个电路为纯电阻电路,所以在圆环和金属棒上消耗的总热功率等于电源的总功率即28()3BavP EIR==。
【总结升华】解题的关键是分析清楚哪是电源、哪是内电路、哪是外电路,它们的电阻是多大,电流的流向,串并联关系如何,做题时最好画出电路图。
本题MN 是电源,其电阻是内阻,电流在M 分成两条支路,这两段是并联关系,两段的电阻都为R ,因此外电路的电阻为R 的二分之一。
举一反三【变式1】用一根粗细均匀电阻值为r 的电阻丝,弯曲成圆环,固定在磁感应强度为B 、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中。
圆环直径为d ,有一长度亦为d 的金属棒ab ,电阻值为3r ,水平放置在圆环下侧边缘,如图所示。
ab 棒以速度v 紧靠着圆环做 匀速直线运动,运动过程中保持棒与电阻丝良好接触。
当棒到达图 中虚线所示位置时,求 (1)通过棒中的电流大小。
(2)棒所受安培力大小。
(3)加在棒上外力的功率。
【答案】(1)127Bdvr(2)22127B d v r (3)222127B d v r【解析】(1)ab 棒以速度v 匀速运动到图中虚线位置时,产生的感应电动势为E Bdv =,电流方向从b 到a ,分成两条支路,这两段的电阻均为12r , 则外电路的电阻为14r ,内电阻为13r ,电路的总电阻为1174312R r r r =+= 所以通过棒中的电流127E BdvI R r==。
(2)棒所受安培力22121277A Bdv B d vF BId Bd r r===, 根据左手定则,安培力方向向下。
(3)ab 棒匀速运动,外力等于安培力, 加在棒上外力的功率等于安培力的功率222127A B d v P Fv F v r===。
【变式2】半径为a 的圆形区域内有均匀磁场,磁感强度为B =0.2T ,磁场方向垂直纸面向里,半径为b 的金属圆环与磁场同心地放置,磁场与环面垂直,其中a =0.4m ,b =0.6m ,金属环上分别接有灯L 1、L 2,两灯的电阻均为R =2Ω,一金属棒MN 与金属环接触良好,棒与环的电阻均忽略不计(1)若棒以v 0=5m/s 的速率在环上向右匀速滑动,求棒滑过圆环直径OO ′ 的瞬时(如图所示),MN 中的电动势和流过灯L 1的电流。
(2)撤去中间的金属棒MN ,将右面的半圆环OL 2O′ 以OO ′ 为轴向上翻转90º,若此时磁场随时间均匀变化,其变化率为4B t π∆=∆T/s ,求L 1的功率。
【答案】(1)0.4A ;(2)21.2810W -⨯。
【解析】(1)棒滑过圆环直径OO ′ 的瞬时,MN 中的电动势E 1=B 2a v =0.2×0.8×5 V =0.8V ①两灯泡并联,等效电路如图(1)所示,流过灯L 1的电流 I 1=E 1/R =0.8 A /2=0.4A ②(2)撤去中间的金属棒MN ,将右面的半圆环OL 2O′ 以OO ′ 为轴向上翻转90º, 半圆环OL 1O′中产生感应电动势,相当于电源,灯L 2为外电路, 两灯泡串联,等效电路如图(2)所示, 感应电动势2210.322BE a V t tφπ∆∆==⋅=∆∆ ③ 灯L 1的电压为212E ,所以L 1的功率2221(2) 1.2810E P W R -==⨯. 类型二、电磁感应中的力学问题例2、如图所示,不计电阻的光滑U 形金属框水平放置,光滑、竖直玻璃挡板H 、P 固定在框上,H 、P 的间距很小.质量为0.2kg 的细金属杆CD 恰好无挤压地放在两挡板之间,与金属框接触良好并围成边长为1m 的正方形,其有效电阻为0.1Ω.此时在整个空间加方向与水平面成30°角且与金属杆垂直的匀强磁场,磁感应强度随时间变化规律是B =(0.4-0.2t ) T ,图示磁场方向为正方向.框、挡板和杆不计形变.则( )A .t =1 s 时,金属杆中感应电流方向从C 到DB .t =3 s 时,金属杆中感应电流方向从D 到C C .t =1 s 时,金属杆对挡板P 的压力大小为0.1 ND .t =3 s 时,金属杆对挡板H 的压力大小为0.2 N【答案】AC【解析】 由于B =(0.4-0.2 t ) T ,在t =1 s 时穿过平面的磁通量向下并减少,则根据楞次定律可以判断,金属杆中感应电流方向从C 到D ,A 正确.在t =3 s 时穿过平面的磁通量向上并增加,则根据楞次定律可以判断,金属杆中感应电流方向仍然是从C 到D ,B 错误.由法拉第电磁感应定律得sin 300.1V ΦBE S t t∆∆==⋅︒=∆∆, 由闭合电路的欧姆定律得电路电流1A EI R==,在t =1 s 时,B =0.2 T ,方向斜向下,电流方向从C 到D ,金属杆对挡板P 的压力水平向右,大小为F P =BIL sin 30°=0.1 N ,C 正确.同理,在t =3 s 时,金属杆对挡板H 的压力水平向左,大小为F H =BIL sin 30°=0.1 N , D 错误. 举一反三【变式1】如图,两平行金属导轨位于同一水平面上,相距,左端与一电阻R 相连;整个系统置于匀强磁场中,磁感应强度大小为B ,方向竖直向下。
一质量为m的导体棒置于l导轨上,在水平外力作用下沿导轨以速度匀速向右滑动,滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好。
已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为,重力加速度大小为g,导轨和导体棒的电阻均可忽略。
求(1)电阻R消耗的功率;(2)水平外力的大小。
【答案】(1)(2)【解析】(1)导体切割磁感线运动产生的电动势为,根据欧姆定律,闭合回路中的感应电流为电阻R消耗的功率为,联立可得(2)对导体棒受力分析,受到向左的安培力和向左的摩擦力,向右的外力,三力平衡,故有,,故【变式2】如图所示,平行金属导轨与水平面成θ角,导轨与固定电阻R1和R2相连,匀强磁场垂直穿过导轨平面.有一导体棒ab,质量为m,导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值均相等,与导轨之间的动摩擦因数为μ,导体棒ab沿导轨向上滑动,当上滑的速度为v时,受到安培力的大小为F.此时A.电阻R1消耗的热功率为Fv/3B.电阻R1消耗的热功率为Fv/6C.整个装置因摩擦而消耗的热功率为μmgv cosθ.vμ222B L vPR=22B l vF mgRμ=+E BLv=EIR=2P I R=222B L vPR=F mg Fμ+=安BlvF BIl B lR==⋅⋅安22B l vF mgRμ=+D .整个装置消耗的机械功率为(F +μmg cosθ)v【答案】BCD【解析】由法拉第电磁感应定律得E BLv =,总电阻 1.52RR R =+= 回路总电流21.53E BlvI R R==安培力2223B l v F BIL R == 所以电阻 R 1的功率:2222111()296B l v P I R Fv R ===。
A 错B 对。
由于摩擦力cos f mg μθ=,故因摩擦而消耗的热功率为cos f P fv mgv μθ==,C 对。
整个装置消耗的机械功率应为安培力与摩擦力消耗的功率之和(cos )F mg v μθ+,D 对。
故B 、C 、D 选项正确。
类型三、电磁感应中的能量问题例3、如图所示,在竖直平面内有一金属环,半径为a ,总电阻为R ,磁感强度为B 的匀强磁场垂直穿过环平面,在环最高点有一水平固定转轴A ,一轻质导体棒AB 可绕A 点光滑转动,导体棒长度为2a ,电阻为R/2,B 端有一金属小球,导体棒由静止开始从水平位置紧贴环面摆下,当摆到竖直位置时,B 端小球速度为v ,求:(1)导体棒摆到竖直位置时A 、B 两端电压大小为多少? (2)若在整个过程中系统产生热量为Q ,那么导体棒B 端 小球的质量M 为多少?【思路点拨】对导体棒在磁场中的转动问题,尽管也是切割磁感线,但各处速度不等,所以要按平均速度求解,即12E BLv =,A 、B 两端电压是路端电压。
根据能量守恒定律求系统产生热量。
【答案】(1)13Bav (2)224Q ga v - 【解析】(1)导体棒转到竖直位置时,产生瞬间感应电动势,2211(2)222vE BL B a Bav aω==⋅= 此时总电阻23=224R R R R +=总 A 、B 两端1433AB E R E U Bav R =⋅==总 (2)由能量守恒2122Mg a Q Mv =+,所以。
【总结升华】求转动的问题要用平均速度,12E BLv =,v L ω=;A 、B 两端电压是路端电压,外电阻是R 的四分之一;对“系统产生热量为Q ”这类问题,要快速想到根据能量守恒定律求解。
举一反三【变式1】如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B ,方向竖直向下,在磁场中有一个边长为L 的正方形刚性金属框。
ab 边质量为m ,其它三边的质量不计,金属框的总电阻为R ,c d 边上装有固定的水平轴,现在将金属框从水平位置由静止释放,不计一切摩擦。
金属框经t 秒钟恰好通过竖直位置a b ''c d 。
求:(1)在图中标出ab 通过最低位置时,金属框中的感应电流的方向; (2)求上述时间t 内金属框中的平均感应电动势; (3)若在上述t s 内,金属框中产生的焦耳热为Q , 求ab 边通过最低位置时受到的安培力。
【答案】(1)感应电流的方向bacdb. (2)2BL E t=(3)222()A B L mgL Q F Rm-=,方向水平向右。
【解析】(1)ab 通过最低位置时,速度水平向左,根据右手定则,感应电流的方向bacdb. (2)根据法拉第电磁感应定律,E ntφ∆=∆,初态的磁通量21BL φ=,末态的磁通量20φ=, 磁通量的变化2BL φ∆=,所以平均感应电动势2BL E t=.(3)根据能量转化和守恒定律有212mgL Q mv =+,求出a b 边到达最低点时的速度大小v =在最低点时电动势的大小E BLv ==则a b 边到达最低点时受到的安培力22A B L F BIL v R ===。