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.

理图像就是一种形象直观的“语言”,它能很好地考查考生的推理能力与分析、解决问题的能力,下面我们一起来瞧一瞧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

律的就是( )

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与方向。

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,其感应电流的大小就是恒定的,由右手定则,可判断感应电流的方向就是逆时针的,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

评注 (1)线框运动过程分析与电磁感应的过程就是密切关联的,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 求得的就是闭合回路一部分产生的感

← 40cm → 图1—1

图1—2

S

应电动势,而整个电路的总感应电动势则就是回路各部分所产生的感应电动势的代数与。

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 关系的就是(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。

条形磁铁从左侧进入线圈时,原磁场的方向向右且增大,根据楞次定律,感应电流的磁场与之相反,再由安培定则可判断,感应电流的方向与规定的正方向一致。当条形磁铁继续向右运动,被抽出时,原磁场向右减小,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,感应电流的方向与规定的正方向相反。(如果条形磁铁就是对称的,线圈在正中央时线圈中的原磁场最强)正确答案:B

评注 用图像来表示物理过程,就是一种简洁明快的方法,如果能抓住物理过程的特征,则可迅速解决问题。如本题中感应电流的方向(正负？就是否改变？)就就是一个典型的特征。

二、判断感应电流的方向

例3一匀强磁场,磁场方向垂直纸面,规定向里的方向为正。在磁场中有一细金属圆环,线圈平面位于纸面内,如图3—1所示,现令磁感应强度B 随时间t 变化,先按图3—2中所示的Oa 图线变化,后来又按图线bc 与cd 变化,令ε1,ε2,ε3分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小,I 1、I 2、I 3分别表示对应的感应电流,则( )

A 、ε1＞ε2,I 1沿逆时针方向,I 2沿顺时针方向

B 、ε1＜ε2,I 1沿逆时针方向,I 2沿顺时针方向

C 、ε1＜ε2,I 1沿顺时针方向,I 2沿逆时针方向

D 、ε1＝ε2,I 1沿顺时针方向,I 2沿顺时针方向

分析与解 本题要求讨论穿过线圈的磁感应强度的变化而引起的电磁感应现象问题,研究的思路就是:抓住磁场变化的不同阶段,应用法拉第电磁感应定律与楞次定律判断感应电动势的大小与方向。

在Oa 时间段中,磁场向里均匀增加,由楞次定律与右手螺旋定则可判定,感应电流I 1

为逆时针方向,设a 、b 两时刻的磁感强度为B,则ε1=△φ/△t=(△B/△t)S=BS/4。

图2—2

D

在bc 段中,磁场向里均匀减小,由楞次定律与右手螺旋定则可判定,感应电流I 2为顺时针方向,ε2=△φ/△t=(△B/△t)S=BS 。

在cd 段中,磁场向外均匀增加,由楞次定律与右手螺旋定则可判定,感应电流I 3为顺时针方向,由于该段斜率与bc 段相同,因此ε2＝ε3。正确答案:BD

评注 对电磁感应物理过程的分析就是研究与求解电磁感应问题的关键。值得注意的就是:本题中从bc 段到cd 段,虽然磁感强度的方向发生了变化,而感应电流的方向并没有发生变化,如果我们不切实际的想当然,往往会误入歧途。

三、判断其它物理量的大小与方向

例4如图4(a),圆形线圈P 静止在水平桌面上,其正上方悬挂一相同的线圈Q,P 与Q 共轴。Q 中通有变化的电流,电流随时间变化的规律如图4(b)所示。P 受重力为G,桌面对P 的支持力为N,则( )

A 、t 1时刻N>G

B 、t 2时刻N>G

C 、t 3时刻N

D 、t 4时刻N=G

分析与解 本题通过图像来传递关于电磁感应的有关信息,解题时我们要抓住图像给我们的关键的过程信息。

由图像可知时刻t 1在Q 中的电流增大阶段,假设Q 中的电流向某一方向为正方向,由楞次定律,在P 中引起的感应电流与Q 中电流方向相反,在两线圈中产生相互作用力为斥力,N>G 。

时刻t 2在Q 中电流不变阶段,P 中不能引起电流,N=G 。

时刻t 3在Q 中电流减小阶段,P 中引起了感应电流,但此时Q 中电流为0,因此无法实现相互作用,N=G 。

时刻t 4与时刻t 2情况相同,N=G 。

评注 图像就是数理综合的一个重要窗口,在运用图像解决物理问题时,首要问题就是能解读图像中的关键信息(尤其就是过程信息);其次要能有效地实现物理信息与数学信息的相互转换。如本题中电流为零的t 3时刻的分析,对我们提出了较高的要求。

例5如图5—1所示竖直放置的螺线管与导线abcd

构成回路,导线所围区域内有一垂直纸面向里的变化的

匀强磁场,螺线管下方水平桌面上有一导体圆环。导线

abcd 所围区域内磁场的磁感应强度按下列5—2哪一图

些所表示的方式随时间变化时,导体圆环将受到向上的

磁场力作用？( )

t

图5—

2

A

B

C

D