2018届高三二轮复习专题(电磁感应)

2018届江苏省常熟中学物理二轮复习

-- 电磁感应专题一（感生动

生）2018/2/28

法拉第电磁感应定律

1. 磁通量：①B ,（。为B与S的夹角）

2. 法拉第电磁感应定律：E=

例1.如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间距离为1m 接有电阻3Q.金属棒电阻2Q,与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置

放在匀强磁场中，棒离R所在边框距离0.5m，磁场

方向垂直于导轨平面向下.磁感应强度B在

0〜1s内从零均匀变化到20T,在1〜5s内从20T均

匀变化到一20T,始终保持静止，求：

（1）5s时回路中感应电动势的大小E和感应电流

的方向;

典型求解：

1. 回路中产生焦耳热Q:

2.通过某一截面的电荷. q

：

⑵在1〜5s内通过R的电荷量q；

⑶在0~5s内R产生的焦耳热Q

(4) 5s时金属杆受到安培力的大小；

(5) 试写出杆所受静摩擦力随时间t的表达式

例2.某兴趣小组用电流传感器测量某磁场的磁感应强度。实验装置如图甲，不计电阻的足够长光滑金属导轨竖直放置在匀强磁场中，导轨间距为

d,其平面与磁场方向垂直。电流传感器与阻值为R的电阻串联接在导轨上端。质量为m有效阻值为r的导体棒由静止释放

沿导轨下滑，该过程中电流传感器测得电流

随时间变化规律如图乙所示

(图中t i未知)，电流最大值为，在0〜

t i时间内棒下降的高度为h o棒下滑过程中与导轨保持垂直且良好接触，不计电流传感器内阻及空气阻力，重力加速度为g o

(1) 求该磁场磁感应强度大小以及

⑵在11时刻棒的速度大小；

⑶求0〜t i过程电阻R产生的电热

⑷求0〜t i过程通过R的电荷量；

⑸求出11

图像

b

r

d

a

j

a \

情景将杆放置在粗糙的斜面上，无初

速释放

杆放置在粗糙水平面

力F作用下向右加速

j上，在恒杆放置在粗糙水平

「挂一质量为m的

面上，右侧幽

最大速度表达

式

例3.如图所示，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 o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) 刚扫过金属杆时，杆中感应电流的大小I ;

(2) 刚扫过金属杆时，杆的加速度大小a；

(3) 刚要离开金属杆时，感应电流的功率P.

(4) 若金属杆与导轨间摩擦因数为卩，金属杆始终在磁场中运动，则金属杆能达到的最大速度

(5) 若使金属杆始终不动，则摩擦因数的最小值卩

练习：

1. 如图所示，粗糙斜面的倾角 6 =37°,半径0.5m 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10匝的刚性正方形线框，通过松弛的柔软导线与一个额定功率1.25W的小灯泡A相连，圆形磁场的一条直径恰好过线框边。已知线框质量2，总电阻R)=1.25 ，边长L>2r，与斜面间的动摩擦因数

=0.5。从0时起，磁场的磁感应强度按2—』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取102, 37° =0.6，37° =0.8。求：

⑴线框不动时，回路中的感应电动势E;

⑵小灯泡正常发光时的电阻R;

⑶线框保持不动的时间内，小灯泡产生的热量Q

2. 电磁弹射是我国最新研究的重大科技项目，原理可用下述模型说明. 如图甲所示，虚线右侧存在一个竖直向上的匀强磁场，一边长L的正方形单

匝金属线框放在光滑水平面上，电阻为R,质量为m边在磁场外侧紧靠虚线边界.0时起磁感应强度B随时间t的变化规律是0(k为大于零的常数)，空气阻力忽略不计.

(1)求0时刻，线框中感应电流的功率P;

(2)若线框边穿出磁场时速度为v，求线框穿出磁场过程中，安培力对线

框所做的功W及通过导线截面的电「「

I 曰、'•* ••- I

何量q；。------ 总誉• •冲・(3)若用相同的金属线绕制相同［；；；

Z.

大小的n匝线框，如图乙所示，在线框上加一质量为M的负载物，证明

载物线框匝数越多，0时线框加速度越大.

3. 如图所示，两水平线L1和L2分别是水平向里的匀强磁场的边界，磁场的磁感应强度为B,宽度为d,正方形线框由均匀材料制成，其边长为L

(Lvd)、质量为m总电阻为R.将线框在磁场上方高h处由静止Array开始释放，已知线框的边刚进入磁场时和刚穿出磁场时的速度相

同.求：

(1)边刚进入磁场时两端的电势差；

(2)边刚进入磁场时线框加速度的大小和方向；

(3)整个线框进入磁场

过程所需的时间. (微元)

4. 如图所示，两根半径为r的目圆弧轨道间距为L,其顶端a、b与圆心处等高，轨道光滑且电阻不计，在其上端连有一阻值为R的电阻，整个装置处于辐向磁场中，圆弧轨道所在处的磁感应强度大小均为 B.将一根长度

稍大于L、质量为m电阻为R o的金属棒从轨道顶端处由静止释放. 已知当金属棒到达如图所示的位置(金属棒与轨道圆心连线和水平面夹角为6)时，金属棒的速度达到最大；当金属棒到达轨道底端

时，对轨道的压力为

1.5 .求：

(1)当金属棒的速度最大时，流经电阻R的电流

大小和方向；

(2)金属棒滑到轨道底端的整个过程中流经电阻

R的电量；

(3)金属棒滑到轨道底端的整个过程中电阻R上产生的热量.