《物理大七 電磁感應和電路 第1講 電磁感應問題》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《物理大七 電磁感應和電路 第1講 電磁感應問題（57頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第1講電磁感應問題專題七電磁感應和電路知識回扣 規(guī)律方法高考題型2電磁感應圖象問題高考題型3動力學觀點和能量觀點的應用高考題型1楞次定律和電磁感應定律的應用高考題精選精練知識回扣 規(guī)律方法1.楞次定律中楞次定律中“阻礙阻礙”的表現(xiàn)的表現(xiàn)(1)阻礙磁通量的變化(增反減同).(2)阻礙物體間的 (來拒去留).(3)阻礙 的變化(自感現(xiàn)象).2.感應電動勢的計算感應電動勢的計算(1)法拉第電磁感應定律：E ，常用于計算感應電動勢的 .若B變，而S不變，則E ；若S變，而B不變，則E .答案知識回扣相對運動原電流平均值答案(2)導體棒垂直切割磁感線：EBlv，主要用于求電動勢的 值.(3)如圖1所示，
2、導體棒Oa圍繞棒的一端O在垂直磁場的平面內做勻速圓周運動而切割磁感線，產生的電動勢E .瞬時圖1答案3.感應電荷量的計算感應電荷量的計算回路中發(fā)生磁通量變化時，在t時間內遷移的電荷量(感應電荷量)為qIt t t .可見，q僅由回路電阻R和 的變化量決定，與發(fā)生磁通量變化的時間t無關.4.電磁感應電路中產生的焦耳熱電磁感應電路中產生的焦耳熱當電路中電流恒定時，可用 計算；當電路中電流變化時，則用功能關系或 計算.磁通量焦耳定律能量守恒定律規(guī)律方法解決感應電路綜合問題的一般思路是“先電后力”，即：先作“源”的分析分析電路中由電磁感應所產生的“電源”，求出電源參數(shù)E和r；接著進行“路”的分析分析電
3、路結構，弄清串、并聯(lián)關系，求出相關部分的電流大小，以便求解安培力；然后是“力”的分析分析研究對象(通常是金屬棒、導體、線圈等)的受力情況，尤其注意其所受的安培力；接著進行“運動狀態(tài)”的分析根據(jù)力和運動的關系，判斷出正確的運動模型；最后是“能量”的分析尋找電磁感應過程和研究對象的運動過程中，其能量轉化和守恒的關系.楞次定律和電磁感應定律的應用高考題型1例例1(多選)(2017山東模擬)如圖2所示，豎直面內有一個閉合導線框ACDE(由細軟導線制成)掛在兩固定點A、D上，水平線段AD為半圓的直徑，在導線框的E處有一個動滑輪，動滑輪下面掛一重物，使導線處于繃緊狀態(tài).在半圓形區(qū)域內，有磁感應強度大小為B
4、、方向垂直紙面向里的有界勻強磁場.設導線框的電阻為r，圓的半徑為R，在將導線上的C點以恒定角速度(相對圓心O)從A點沿圓弧移動的過程中，若不考慮導線中電流間的相互作用，則下列說法正確的是圖2A.在C從A點沿圓弧移動到D點的過程中，導線框中感應電流的方向先 逆時針，后順時針B.在C從A點沿圓弧移動到圖中ADC30位置的過程中，通過導線 上C點的電荷量為C.當C沿圓弧移動到圓心O的正上方時，導線框中的感應電動勢最大D.在C從A點沿圓弧移動到D點的過程中，導線框中產生的電熱為答案解析解析解析由題意知，在C從A點沿圓弧移動到D點的過程中，直角三角形的面積先增大后減少，穿過直角三角形的磁通量先增大后減少
5、，由楞次定律知導線框中感應電流的方向先逆時針，后順時針，則A項正確；在C從A點沿圓弧移動到圖中ADC30位置的過程中，通過導線上C點的電荷量qIt 則B項正確；設DC與AD間夾角為，通過導線框的磁通量 B2Rsin 2Rcos 2R2Bsin cos R2Bsin 2，所以通過導線框的磁通量表達式為R2Bsin t，當C沿圓弧移動到圓心O的正上方時，導線框中的磁通量最大，而感應電動勢為零，則C項錯誤；在C從A點沿圓弧移動到D點的過程中，對t的表達式求導得ER2Bcos t，產生的熱量為Q ，則D項正確.技巧點撥技巧點撥1.求感應電動勢的兩種方法(1)E ，用來計算感應電動勢的平均值.(2)EB
6、Lv或E BL2，主要用來計算感應電動勢的瞬時值.2.判斷感應電流方向的兩種方法(1)利用右手定則，即根據(jù)導體在磁場中做切割磁感線運動的情況進行判斷.(2)利用楞次定律，即根據(jù)穿過回路的磁通量的變化情況進行判斷.3.楞次定律中“阻礙”的四種表現(xiàn)形式(1)阻礙磁通量的變化“增反減同”.(2)阻礙相對運動“來拒去留”.(3)使線圈面積有擴大或縮小的趨勢“增縮減擴”.(4)阻礙電流的變化(自感現(xiàn)象)“增反減同”.1.(2017全國卷15)如圖3，在方向垂直于紙面向里的勻強磁場中有一U形金屬導軌，導軌平面與磁場垂直，金屬桿PQ置于導軌上并與導軌形成閉合回路PQRS，一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域
7、內，線框與導軌共面.現(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運動，在運動開始的瞬間，關于感應電流的方向，下列說法正確的是A.PQRS中沿順時針方向，T中沿逆時針方向B.PQRS中沿順時針方向，T中沿順時針方向C.PQRS中沿逆時針方向，T中沿逆時針方向D.PQRS中沿逆時針方向，T中沿順時針方向對點拓展練答案21解析圖3解析解析金屬桿PQ突然向右運動，在運動開始的瞬間，閉合回路PQRS中磁場方向垂直紙面向里，磁通量增大，由楞次定律可判斷，閉合回路PQRS中感應電流產生的磁場垂直紙面向外，由安培定則可判斷感應電流方向為逆時針方向；由于閉合回路PQRS中感應電流產生的磁場方向垂直紙面向外，與原磁場方向相反，則T中磁
8、通量減小，由楞次定律可判斷，T中感應電流產生的磁場方向垂直紙面向里，由安培定則可知T中感應電流方向為順時針方向，選項D正確.212.(多選)(2017江西鷹潭市一模)如圖4甲所示，一個匝數(shù)為n的圓形線圈(圖中只畫了2匝)，面積為S，線圈的電阻為R，在線圈外接一個阻值為R的電阻和一個理想電壓表，將線圈放入垂直線圈平面指向紙內的磁場中，磁感應強度隨時間變化規(guī)律如圖乙所示，下列說法正確的是A.0t1時間內線圈中感應電流沿逆時針方向B.0t1時間內電壓表的讀數(shù)為C.t1t2時間內R上的電流為D.t1t2時間內P端電勢高于Q端電勢答案解析圖421解析解析0t1時間內，穿過線圈的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可
9、知線圈中感應電流沿逆時針方向，故A正確；21t1t2時間內，磁通量減小，根據(jù)楞次定律，感應電流沿順時針方向，線圈相當于電源，上端為負極，下端為正極，所以P端電勢低于Q端電勢，故D錯誤.21電磁感應圖象問題高考題型2例例2(多選)(2017全國卷20)兩條平行虛線間存在一勻強磁場，磁感應強度方向與紙面垂直.邊長為0.1 m、總電阻為0.005 的正方形導線框abcd位于紙面內，cd邊與磁場邊界平行，如圖5(a)所示.已知導線框一直向右做勻速直線運動，cd邊于t0時刻進入磁場.線框中感應電動勢隨時間變化的圖線如圖(b)所示(感應電流的方向為順時針時，感應電動勢取正).下列說法正確的是圖5A.磁感應
10、強度的大小為0.5 TB.導線框運動的速度的大小為0.5 m/sC.磁感應強度的方向垂直于紙面向外D.在t0.4 s至t0.6 s這段時間內，導線框所受的安培力大小為0.1 N答案解析解析解析由E-t圖象可知，導線框經(jīng)過0.2 s全部進入磁場，則速度v m/s0.5 m/s，選項B正確；由圖象可知，E0.01 V，根據(jù)EBlv得，B 0.2 T，選項A錯誤；根據(jù)右手定則及正方向的規(guī)定可知，磁感應強度的方向垂直于紙面向外，選項C正確；在t0.4 s至t0.6 s這段時間內，導線框中的感應電流I 2 A,所受的安培力大小為FBIl0.220.1 N0.04 N，選項D錯誤.技巧點撥技巧點撥1.解決
11、電磁感應圖象問題的“三點關注”：(1)關注初始時刻，如初始時刻感應電流是否為零，是正方向還是負方向.(2)關注變化過程，看電磁感應發(fā)生的過程分為幾個階段，這幾個階段是否和圖象變化相對應.(3)關注大小、方向的變化趨勢，看圖線斜率的大小、圖線的曲直是否和物理過程對應.2.常用解決電磁感應圖象問題的“兩個方法”(1)排除法；(2)函數(shù)法.3.(2017貴州畢節(jié)市模擬)如圖6所示，圓心為O、圓心角為90的扇形導線框N位于紙面內(豎直面)，過O的水平面上方足夠大區(qū)域內有一勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里.現(xiàn)使線框N在t0時從圖示位置開始，繞垂直于紙面、且過圓心O的軸逆時針勻速轉動.下列可能正確表示此導線
12、框中感應電流i隨時間t變化關系的圖象是對點拓展練答案43解析圖643解析解析當線框進入磁場時，切割的有效長度為半圓的半徑，即電動勢及電流大小不變，由右手定則可知，電流為逆時針，當線框全部進入磁場后，穿過線框的磁通量不變，無感應電流.離開磁場時，電流為順時針.4.(多選)(2017遼寧錦州市模擬)圖7甲為固定在勻強磁場中的正三角形導線框abc，磁場的方向與導線框所在平面垂直，磁感應強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示.規(guī)定垂直紙面向里43圖7為磁場的正方向，abca的方向為線框中感應電流的正方向，水平向右為安培力的正方向，關于線框中的電流I與ab邊所受的安培力F隨時間t變化的圖象(圖中不考慮2 s
13、末線框中的電流及ab邊的受力情況)，下列各圖正確的是答案解析解析解析線框中的感應電流決定于磁感應強度B隨時間t的變化率，01 s時間內，B均勻增大，均勻增大，由右手定則可知線框中的感應電流沿逆時針方向，因而是恒定的正值，B均勻增加，故安培力均勻增加，根據(jù)左手定則可知ab邊所受安培力方向向右，為正值.12 s、23 s穿過線框的磁通量不變，所以無感應電流，安培力為0；34 s根據(jù)楞次定律得感應電流沿逆時針方向，因而是正值且大小恒定，同樣B均勻減小，故安培力均勻減小，根據(jù)左手定則可知ab邊所受安培力方向向左，為負值.43動力學觀點和能量觀點的應用高考題型3動摩擦因數(shù) .斜面以EF為界，EF上側有垂
14、直于斜面向上的勻強磁場.一質量為M的物體用絕緣細線跨過光滑定滑輪與線框相連，連接線框的細線與斜面平行且細線最初處于松弛狀態(tài).現(xiàn)先釋放線框再釋放物體，當cd邊離開磁場時線框即以v2 m/s的速度勻速下滑，在ab邊運動到EF位置時，細線恰好被拉直繃緊(時間極短)，隨即物體和線框一起勻速運動，t1 s后開始做勻加速運動.取g10 m/s2，求：例例3(2017四川資陽市4月模擬)如圖8所示，一足夠大的傾角30的粗糙斜面上有一個粗細均勻的由同種材料制成的金屬線框abcd，線框的質量m0.6 kg，其電阻值R1.0，ab邊長L11 m，bc邊長L22 m，與斜面之間的圖8(1)勻強磁場的磁感應強度B的大
15、小；答案解析答案答案1 T解析解析線框cd邊離開磁場時勻速下滑，有：mgsin mgcos FB0FBBI1L1I1聯(lián)立解得：B1 T(2)細繩繃緊前，M下降的高度H；答案解析答案答案1.8 m解析解析由題意，線框第二次勻速運動方向向上，設其速度為v1，細線拉力為FT，則：v1FTmgsin mgcos BI2L10I2FTMg0設繩突然繃緊過程中繩子作用力沖量大小為I，對線框和物體分別用動量定理有：Imv1m(v)IMv0Mv1繩繃緊前M自由下落：v022gH聯(lián)立解得：H1.8 m(3)系統(tǒng)在線框cd邊離開磁場至重新進入磁場過程中損失的機械能E.答案解析答案答案21.6 J解析解析根據(jù)能量守
16、恒定律：線框勻速下滑過程：Q1mgL2sin 繩子突然繃緊過程：Q2(Mv02 mv2)(Mm)v12線框勻速上滑過程：Q3MgL2mgL2sin EQ1Q2Q3聯(lián)立解得：E21.6 J.技巧點撥技巧點撥1.電荷量qIt，其中I必須是電流的平均值.由E 、I 、qIt聯(lián)立可得q ，與時間無關.2.求解焦耳熱Q的三種方法(1)焦耳定律：QI2Rt.(2)功能關系：QW克服安培力.(3)能量轉化：QE其他能的減少量.5.(多選)(2017山東日照市一模)如圖9所示，在豎直面內有一磁感應強度大小為B、方向垂直紙面向里、高度為h的有界勻強磁場，磁場上、下邊界水平.將一邊長為l(lh)、質量為m的正方形
17、導體框abcd從磁場上方由靜止釋放，ab邊剛進入磁場的瞬間和剛穿出磁場的瞬間速度相等.已知導體框的電阻為r，導體框下落過程中，ab邊始終保持水平，重力加速度為g.則A.導體框一定是減速進入磁場B.導體框可能勻速穿過整個磁場區(qū)域C.導體框穿過磁場的過程中，電阻產生的熱量為mg(lh)D.導體框進入磁場的過程中，通過某個橫截面的電荷量為對點拓展練答案65解析圖9解析解析導體框進入磁場時如果是勻速或加速，則完全進入磁場后再次加速，剛出磁場時的速度一定大于剛進入磁場時的速度，與ab邊剛進入磁場的瞬間和剛穿出磁場的瞬間速度相等相矛盾，A正確；由于l小于h，則可知，當線圈全部進入磁場時要做加速運動，故B錯
18、誤；從線框ab邊進入磁場到剛出磁場過程中，根據(jù)功能關系可知，產生的焦耳熱等于重力勢能的改變量，故為mgh，穿出和穿入過程中產生的焦耳熱相等，則在導體框穿過磁場的過程中，電阻產生的熱量為2mgh，故C錯誤；導體框進入磁場的過程中，通過某個橫截面的電荷量為q ，D正確.656.(2017江蘇南通市二模)如圖10所示，質量為m、電阻為R的單匝矩形線框置于光滑水平面上，線框邊長abL、ad2L.虛線MN過ad、bc邊中點.一根能承受最大拉力F0的細線沿水平方向拴住ab邊中點O.從某時刻起，在MN右側加一方向豎直向下的勻強磁場，磁感應強度大小按Bkt的規(guī)律均勻變化.一段時間后，細線被拉斷，線框向左運動，
19、ab邊穿出磁場時的速度為v.求：65圖10答案65解析(1)細線斷裂前線框中的電功率P；解析解析根據(jù)法拉第電磁感應定律答案65解析(2)細線斷裂后瞬間線框的加速度大小a及線框離開磁場的過程中安培力所做的功W；解析解析細線斷裂瞬間安培力FAF0答案65解析(3)線框穿出磁場過程中通過導線截面的電量q.解析解析設細線斷裂時刻磁感應強度為B1，則有ILB1F0高考題精選精練A.若圓盤轉動的角速度恒定，則電流大小恒定B.若從上向下看，圓盤順時針轉動，則電流沿a到b的方向流動C.若圓盤轉動方向不變，角速度大小發(fā)生變化，則電流方向可能發(fā)生變化D.若圓盤轉動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流在R上的熱功率也變?yōu)?/p>
20、原來 的2倍題組題組1全國卷真題精選全國卷真題精選1.(多選)(2016全國卷20)法拉第圓盤發(fā)電機的示意圖如圖11所示.銅圓盤安裝在豎直的銅軸上，兩銅片P、Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸.圓盤處于方向豎直向上的勻強磁場B中.圓盤旋轉時，關于流過電阻R的電流，下列說法正確的是答案123456解析圖11由法拉第電磁感應定律得感應電動勢EBL BL2，I ，恒定時，I大小恒定，大小變化時，I大小變化，方向不變，故A對，C錯；123456解析解析將圓盤看成無數(shù)幅條組成，它們都在切割磁感線從而產生感應電動勢和感應電流，則當圓盤順時針(俯視)轉動時，根據(jù)右手定則可知圓盤上感應電流從邊緣流向中心，流過電阻的
21、電流方向從a到b，B對；由PI2R 知，當變?yōu)樵瓉淼?倍時，P變?yōu)樵瓉淼?倍，D錯.2.(2015新課標全國15)如圖12，直角三角形金屬框abc放置在勻強磁場中，磁感應強度大小為B，方向平行于ab邊向上.當金屬框繞ab邊以角速度逆時針轉動時，a、b、c三點的電勢分別為Ua、Ub、Uc.已知bc邊的長度為l.下列判斷正確的是答案123456解析圖12A.UaUc，金屬框中無電流B.UbUc，金屬框中電流方向沿abcaC.Ubc Bl2，金屬框中無電流D.Ubc Bl2，金屬框中電流方向沿acba123456解析解析金屬框abc平面與磁場平行，轉動過程中磁通量始終為零，所以無感應電流產生，選項B
22、、D錯誤.轉動過程中bc邊和ac邊均切割磁感線，產生感應電動勢，由右手定則判斷UaUc，UbUc，選項A錯誤.由轉動切割產生感應電動勢的公式得Ubc Bl2，選項C正確.3.(2014新課標全國18)如圖13(a)，線圈ab、cd繞在同一軟鐵芯上.在ab線圈中通以變化的電流，用示波器測得線圈cd間電壓如圖(b)所示.已知線圈內部的磁場與流經(jīng)線圈的電流成正比，則下列描述線圈ab中電流隨時間變化關系的圖中，可能正確的是答案123456解析圖13123456解析解析由題圖(b)可知在cd間不同時間段內產生的電壓大小是恒定的，所以在該時間段內線圈ab中的磁場是均勻變化的，則線圈ab中的電流是均勻變化的
23、，故選項A、B、D錯誤，選項C正確.A.金屬環(huán)向上運動，則環(huán)上的感應電流方向為順時針方向B.金屬環(huán)向下運動，則環(huán)上的感應電流方向為順時針方向C.金屬環(huán)向左側直導線靠近，則環(huán)上的感應電流方向為逆時針方向D.金屬環(huán)向右側直導線靠近，則環(huán)上的感應電流方向為逆時針方向答案123456題組題組2各省市真題精選各省市真題精選4.(2016海南卷4)如圖14，一圓形金屬環(huán)與兩固定的平行長直導線在同一豎直面內，環(huán)的圓心與兩導線距離相等，環(huán)的直徑小于兩導線間距.兩導線中通有大小相等、方向向下的恒定電流.若解析圖14123456解析解析根據(jù)楞次定律，當金屬環(huán)上、下移動時，穿過環(huán)的磁通量不發(fā)生變化，故沒有感應電流產
24、生，故選項A、B錯誤；當金屬環(huán)向左移動時，則穿過金屬環(huán)的磁場垂直紙面向外并且增強，故根據(jù)楞次定律可以知道，產生的感應電流為順時針方向，故選項C錯誤；當金屬環(huán)向右移動時，則穿過金屬環(huán)的磁場垂直紙面向里并且增強，故根據(jù)楞次定律可以知道，產生的感應電流為逆時針方向，故選項D正確.5.(多選)(2014江蘇單科7)如圖15所示，在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯，現(xiàn)接通交流電源，過了幾分鐘，杯內的水沸騰起來.若要縮短上述加熱時間，下列措施可行的有A.增加線圈的匝數(shù)B.提高交流電源的頻率C.將金屬杯換為瓷杯D.取走線圈中的鐵芯答案123456解析圖15解析解析當電磁鐵接通交流電源時，金屬杯處在變化的磁場中
25、產生渦電流發(fā)熱，使水溫升高.要縮短加熱時間，需增大渦電流，即增大感應電動勢或減小電阻.增加線圈匝數(shù)、提高交變電流的頻率都是為了增大感應電動勢，瓷杯不能產生渦電流，取走鐵芯會導致磁性減弱.所以選項A、B正確，選項C、D錯誤.1234566.(2016浙江理綜16)如圖16所示，a、b兩個閉合正方形線圈用同樣的導線制成，匝數(shù)均為10匝，邊長la3lb，圖示區(qū)域內有垂直紙面向里的勻強磁場，且磁感應強度隨時間均勻增大，不考慮線圈之間的相互影響，則A.兩線圈內產生順時針方向的感應電流B.a、b線圈中感應電動勢之比為91C.a、b線圈中感應電流之比為34D.a、b線圈中電功率之比為31答案123456解析圖16解析解析根據(jù)楞次定律可知，兩線圈內均產生逆時針方向的感應電流，選項A錯誤；123456123456
物理大七 電磁感應和電路 第1講 電磁感應問題
