精講精練 優(yōu)化方案】2015屆高考物理大一輪復習配套學案:第九章 電磁感應 word版含解析(2014高考)
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1、 考綱展示 熱點視角 1.電磁感應現(xiàn)象Ⅰ 2.磁通量Ⅰ 3.法拉第電磁感應定律Ⅱ 4.楞次定律Ⅱ 5.自感、渦流Ⅰ 說明:1.導體切割磁感線時,感應電動勢的計算, 只限于l垂直于B、v的情況. 2.在電磁感應現(xiàn)象里,不要求判斷內電路中各點 電勢的高低. 3.不要求用自感系數(shù)計算自感電動勢. 1.感應電流的產生條件、方向判斷和電動勢的簡單計算,磁感應強度、磁通量、電動勢、電壓、電流隨時間變化的圖象,以及感應電動勢、感應電流隨線框位移變化的圖象,是高頻考點,以選擇題為主.2.滑軌類問題、線框穿越有界勻強磁場、電磁感應中的能量轉化等綜合問題,能很好地考查考生的能力,
2、備受命題專家的青睞. 第一節(jié) 電磁感應現(xiàn)象 楞次定律 一、磁通量 1.概念:磁感應強度B與面積S的______. 2.計算 (1)公式:Φ=____. (2)適用條件:①勻強磁場;②S是______磁場中的有效面積. (3)單位:韋伯(Wb),1 Wb=________. 3.意義:穿過某一面積的磁感線的______. 4.標矢性:磁通量是______,但有正、負. 二、電磁感應 1.電磁感應現(xiàn)象 當穿過閉合電路的________發(fā)生變化時,電路中有電流產生,這種現(xiàn)象稱為電磁感應現(xiàn)象. 2.產生感應電流的條件 (1)條件:穿過閉合電路的磁通量
3、____________. (2)特例:閉合電路的一部分導體在磁場內做______________運動. 3.能量轉化 發(fā)生電磁感應現(xiàn)象時,機械能或其他形式的能轉化為______. 特別提醒:當回路不閉合時,沒有感應電流,但有感應電動勢,只產生感應電動勢的現(xiàn)象也可以稱為電磁感應現(xiàn)象,且產生感應電動勢的那部分導體或線圈相當于電源. 三、感應電流方向的判斷 1.楞次定律 (1)內容:感應電流的磁場總要______引起感應電流的________的變化. (2)適用情況:所有的電磁感應現(xiàn)象. 2.右手定則 (1)內容:伸開右手,使拇指與其余四個手指______,并且都與手掌在同一
4、個________,讓磁感線從掌心進入,并使拇指指向____________的方向,這時四指所指的方向就是感應電流的方向. (2)適用情況:________________產生感應電流.,1.(單選) 如圖所示,ab是水平面上一個圓的直徑,在過ab的豎直面內有一根通電直導線ef,且ef平行于ab,當ef豎直向上平移時,穿過圓面積的磁通量將( ) A.逐漸變大 B.逐漸減小 C.始終為零 D.不為零,但始終保持不變 2.(單選)如圖所示,小圓圈表示處于磁場中的閉合電路一部分導線的橫截面,速度v在紙面內.關于感應電流的有無及方向的判斷正確的是( ) A.甲圖中有感應電流
5、,方向向外 B.乙圖中有感應電流,方向向外 C.丙圖中無感應電流 D.丁圖中a、b、c、d四位置上均無感應電流 3.(多選)如圖,磁場垂直于紙面,磁感應強度在豎直方向均勻分布,水平方向非均勻分布.一銅制圓環(huán)用絲線懸掛于O點,將圓環(huán)拉至位置a后無初速釋放,在圓環(huán)從a擺向b的過程中( ) A.感應電流方向先逆時針后順時針再逆時針 B.感應電流方向一直是逆時針 C.安培力方向始終與速度方向相反 D.安培力方向始終沿水平方向 電磁感應現(xiàn)象的判斷 判斷電路中能否產生感應電流的一般流程: (單選)如圖所示,一個U形金屬導軌水平放置,其上
6、放有一個金屬導體棒ab,有一個磁感應強度為B的勻強磁場斜向上穿過軌道平面,且與豎直方向的夾角為θ.在下列各過程中,一定能在軌道回路里產生感應電流的是( ) A.ab向右運動,同時使θ減小 B.使磁感應強度B減小,θ角同時也減小 C.ab向左運動,同時增大磁感應強度B D.ab向右運動,同時增大磁感應強度B和θ角(0°<θ<90°) [嘗試解答] ________ [總結提升] 判斷能否產生電磁感應現(xiàn)象,關鍵是看回路的磁通量是否發(fā)生了變化.磁通量的變化量ΔΦ=Φ2-Φ1有多種形式,主要有: (1)S、θ不變,B改變,這時ΔΦ=ΔB·Ssin θ; (2)B、θ不變,S改變,這時
7、ΔΦ=ΔS·Bsin θ; (3)B、S不變,θ改變,這時ΔΦ=BS(sin θ2-sin θ1). 1. (多選)如圖所示,一個金屬薄圓盤水平放置在豎直向上的勻強磁場中,下列做法中能使圓盤中產生感應電流的是( ) A.圓盤繞過圓心的豎直軸勻速轉動 B.圓盤以某一水平直徑為軸勻速轉動 C.圓盤在磁場中向右勻速平移 D.勻強磁場均勻增加 楞次定律的理解及應用 1.楞次定律中“阻礙”的含義 2.應用楞次定律判斷感應電流方向的步驟 (單選)長直導線與矩形線框abcd處在同一平面中靜止不動,如圖甲所示.長直導線中通以大小和方向都隨時間做
8、周期性變化的交流電:i=Imsin ωt,i-t圖象如圖乙所示.規(guī)定沿長直導線方向向上的電流為正方向.關于最初一個周期內矩形線框中感應電流的方向,下列說法正確的是( ) A.由順時針方向變?yōu)槟鏁r針方向 B.由逆時針方向變?yōu)轫槙r針方向 C.由順時針方向變?yōu)槟鏁r針方向,再變?yōu)轫槙r針方向 D.由逆時針方向變?yōu)轫槙r針方向,再變?yōu)槟鏁r針方向 [思路點撥] 分析直線電流的變化情況,明確在一個周期內: (1)穿過線框的磁通量的變化: ________________________________________________________________________. (2)
9、感應電流的磁場方向變化: ________________________________________________________________________. (3)感應電流的方向變化: ________________________________________________________________________. [嘗試解答] ________ 2.(多選)下列各圖是驗證楞次定律實驗的示意圖,豎直放置的線圈固定不動,將磁鐵從線圈上方插入或拔出,線圈和電流表構成的閉合回路中就會產生感應電流.各圖中分別標出了磁鐵的極性、磁鐵相對線圈的運動方向以及線圈
10、中產生的感應電流的方向等情況,其中正確的是( ) “一定律三定則”的綜合應用 1.“三個定則與一個定律”的適用情況 名稱 基本現(xiàn)象 應用的定則或定律 電流的磁效應 運動電荷、電流產生磁場 安培定則 磁場對電流的作用 磁場對運動電荷、電流有作用力 左手定則 電磁感應 部分導體做切割磁感線運動 右手定則 閉合回路磁通量變化 楞次定律 2.三個定則的因果關系 三個定則容易相混,特別是左、右手易錯用,抓住因果關系是關鍵: (1)因電而生磁(I→B)→安培定則; (2)因動而生電(v、B→I)→右手定則; (3)因電而受力(I
11、、B→F安)→左手定則. (多選)如圖所示,水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN,MN的左邊有一閉合電路,當PQ在外力的作用下運動時,MN向右運動,則PQ所做的運動可能是( ) A.向右加速運動 B.向左加速運動 C.向右減速運動 D.向左減速運動 [嘗試解答] ________ 3.(多選) 如圖所示,金屬導軌上的導體棒ab在勻強磁場中沿導軌做下列哪種運動時,銅制線圈c中將有感應電流產生且被螺線管吸引( ) A.向右做勻速運動 B.向左做減速運動 C.向右做減速運動 D.向右做加速運動 楞次定律的推廣應用 楞次定
12、律中“阻礙”的含義可以推廣為感應電流的效果總是阻礙產生感應電流的原因: (1)阻礙原磁通量的變化——“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)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)——“增反減同”. 范例 (單選)(2012·高考海南卷)如圖,一質量為m的條形磁鐵用細線懸掛在天花板上,細線從一水平金屬圓環(huán)中穿過.現(xiàn)將環(huán)從位置Ⅰ釋放,環(huán)經過磁鐵到達位置Ⅱ.設環(huán)經過磁鐵上端和下端附近時細線的張力分別為T1和T2,重力加速度大小為g,則( ) A.T1>mg,T2>mg B.T1<mg,T2<mg C.T1>mg
13、,T2<mg D.T1<mg,T2>mg [解析] 金屬環(huán)從位置Ⅰ靠近磁鐵上端,因產生感應電流,故“阻礙”相對運動,知金屬環(huán)與條形磁鐵相互排斥,故繩的拉力T1>mg.同理,當金屬環(huán)離開磁鐵下端時,金屬環(huán)與磁鐵相互吸引,因而繩的拉力T2>mg,故A正確. [答案] A [總結提升] 利用楞次定律中“阻礙”含義及結論解題,更快捷、方便. 4. (單選)如圖所示,ab是一個可以繞垂直于紙面的軸O轉動的閉合矩形導體線圈,當滑動變阻器R的滑片P自左向右滑動過程中,線圈ab將( ) A.靜止不動 B.逆時針轉動 C.順時針轉動 D.發(fā)生轉動,但因電源的極性不明,無法確定轉動的
14、方向 習慣思維造成推理錯誤 范例 (單選)如圖所示,一水平放置的矩形閉合線圈abcd,在細長磁鐵的N極附近豎直下落,保持bc邊在紙外,ad邊在紙內,從圖中位置Ⅰ經過位置Ⅱ到達位置Ⅲ,位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ.在這個過程中,線圈中感應電流( ) A.沿abcd流動 B.沿dcba流動 C.由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流動,由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流動 D.由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流動,由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流動 [誤區(qū)警示] 習慣思維之一:線圈離磁體越近,磁場越強,磁通量越大,得出從Ⅰ到Ⅱ位置的電流方向dcba. 習慣思維之二:線圈遠離磁體時與靠近磁體時,線圈中的電流方向相反,得出從Ⅱ到Ⅲ位置
15、的電流方向abcd,錯選D. [解析] 由條形磁鐵的磁場分布情況可知,線圈在位置Ⅱ時穿過矩形閉合線圈的磁通量最少.線圈從位置Ⅰ到Ⅱ,穿過abcd自下而上的磁通量減少,感應電流的磁場阻礙其減少,則在線框中產生的感應電流的方向為abcd,線圈從位置Ⅱ到Ⅲ,穿過abcd自上而下的磁通量在增加,感應電流的磁場阻礙其增加,由楞次定律可知感應電流的方向仍然是abcd.故本題答案為A. [答案] A [真知灼見] (1)穿過線圈的磁通量不僅與磁場強弱、線圈面積有關,還與磁場與線圈平面的夾角有關. (2)感應電流的方向,與磁通量的增減和原磁場的方向有關,特別要注意原磁場方向的變化. 一 高考
16、題組 1.(多選)(2012·高考山東卷)以下敘述正確的是( ) A.法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象 B.慣性是物體的固有屬性,速度大的物體慣性一定大 C.牛頓最早通過理想斜面實驗得出力不是維持物體運動的原因 D.感應電流遵從楞次定律所描述的方向,這是能量守恒定律的必然結果 2.(單選)(2012·高考北京卷)物理課上,老師做了一個奇妙的“跳環(huán)實驗”.如圖,她把一個帶鐵芯的線圈L、開關S和電源用導線連接起來后,將一金屬套環(huán)置于線圈L上,且使鐵芯穿過套環(huán).閉合開關S的瞬間,套環(huán)立刻跳起.某同學另找來器材再探究此實驗.他連接好電路,經重復試驗,線圈上的套環(huán)均未動.對比老師演示的實驗,下
17、列四個選項中,導致套環(huán)未動的原因可能是( ) A.線圈接在了直流電源上 B.電源電壓過高 C.所選線圈的匝數(shù)過多 D.所用套環(huán)的材料與老師的不同 3.(單選)(2011·高考上海卷) 如圖,均勻帶正電的絕緣圓環(huán)a與金屬圓環(huán)b同心共面放置.當a繞O點在其所在平面內旋轉時,b中產生順時針方向的感應電流,且具有收縮趨勢,由此可知,圓環(huán)a( ) A.順時針加速旋轉 B.順時針減速旋轉 C.逆時針加速旋轉 D.逆時針減速旋轉 二 模擬題組 4.(多選)(2014·德州模擬)線圈在長直導線電流的磁場中,做如圖所示的運動:A向右平動,B向下平動,C繞軸轉動(ad邊向外轉
18、動角度θ≤90°),D向上平動(D線圈有個缺口),判斷線圈中有感應電流的是( ) 5.(單選) (2014·汕頭質檢)圓形導體線圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一豎直螺線管b,二者軸線重合,螺線管與電源和滑動變阻器連接成如圖所示的電路.若將滑動變阻器的滑片P向下滑動,下列表述正確的是( ) A.線圈a中將產生俯視順時針方向的感應電流 B.穿過線圈a的磁通量變小 C.線圈a有擴張的趨勢 D.線圈a對水平桌面的壓力FN將增大 溫馨提示 日積月累,提高自我 請做課后達標檢測26 第二節(jié) 法拉第電磁感應定律 自感 渦流 一、法拉第電磁感應定
19、律 1.感應電動勢 (1)感應電動勢:在________________中產生的電動勢.產生感應電動勢的那部分導體就相當于______,導體的電阻相當于____________. (2)感應電流與感應電動勢的關系:遵循________________定律,即I=______. 2.法拉第電磁感應定律 (1)內容:閉合電路中感應電動勢的大小,跟穿過這一電路的磁通量的________成正比. (2)公式:E=________,n為線圈匝數(shù). 3.導體切割磁感線的情形 (1)若B、l、v相互垂直,則E=______. (2)E=Blvsin θ,θ為運動方向與磁感線方向的夾角.
20、(3)導體棒在磁場中轉動: 導體棒以端點為軸,在勻強磁場中垂直于磁感線方向勻速轉動產生感應電動勢E=Bl=________(平均速度取中點位置線速度lω). 二、自感與渦流 1.自感現(xiàn)象 (1)概念:由于導體本身的______變化而產生的電磁感應現(xiàn)象稱為自感,由于自感而產生的感應電動勢叫做______________. (2)表達式:E=__________. (3)自感系數(shù)L的影響因素:與線圈的______、形狀、______以及是否有鐵芯有關. 2.渦流 當線圈中的電流發(fā)生變化時,在它附近的任何導體中都會產生像__________狀的感應電流. (1)電磁阻尼:當導體在磁
21、場中運動時,感應電流會使導體受到________,安培力的方向總是______導體的運動. (2)電磁驅動:如果磁場相對于導體轉動,在導體中會產生____________,使導體受到安培力作用,安培力使導體運動起來. 交流感應電動機就是利用____________的原理工作的.,1-1.(單選)將閉合多匝線圈置于僅隨時間變化的磁場中,線圈平面與磁場方向垂直,關于線圈中產生的感應電動勢和感應電流,下列表述正確的是( ) A.感應電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關 B.穿過線圈的磁通量越大,感應電動勢越大 C.穿過線圈的磁通量變化越快,感應電動勢越大 D.感應電流產生的磁場方向與原磁場方向
22、始終相同 1-2. (單選)如圖中半徑為r的金屬圓盤在垂直于盤面的勻強磁場B中,繞O軸以角速度ω沿逆時針方向勻速轉動,則通過電阻R的電流的方向和大小是(金屬圓盤的電阻不計)( ) A.由c到d,I=Br2ω/R B.由d到c,I=Br2ω/R C.由c到d,I=Br2ω/(2R) D.由d到c,I=Br2ω/(2R) 2-1.(多選)(2014·鄭州模擬)如圖甲、乙所示的電路中,電阻R和自感線圈L的電阻值都很小,且小于燈A的電阻,接通S,使電路達到穩(wěn)定,燈泡A發(fā)光,則( ) A.在電路甲中,斷開S后,A將逐漸變暗 B.在電路甲中,斷開S后,A將先變得更亮,然后逐漸
23、變暗 C.在電路乙中,斷開S后,A將逐漸變暗 D.在電路乙中,斷開S后,A將先變得更亮,然后逐漸變暗 2-2.(單選)(2014·南通模擬)電磁爐是利用電磁感應現(xiàn)象產生的渦流,使鍋體發(fā)熱從而加熱食物.下列相關的說法中正確的是( ) A.鍋體中渦流的強弱與磁場變化的頻率有關 B.電磁爐中通入電壓足夠高的直流電也能正常工作 C.金屬或環(huán)保絕緣材料制成的鍋體都可以利用電磁爐來烹飪食物 D.電磁爐的上表面一般都用金屬材料制成,以加快熱傳遞、減少熱損耗 公式E=nΔΦ/Δt的應用 1.感應電動勢大小的決定因素 (1)感應電動勢的大小由穿過閉合電路的磁通
24、量的變化率和線圈的匝數(shù)共同決定,而與磁通量Φ、磁通量的變化量ΔΦ的大小沒有必然聯(lián)系. (2)當ΔΦ僅由B引起時,則E=n;當ΔΦ僅由S引起時,則E=n. 2.磁通量的變化率是Φ-t圖象上某點切線的斜率. 如圖甲所示,一個電阻值為R,匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路.線圈的半徑為r1,在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域存在垂直于線圈平面向里的勻強磁場,磁感應強度B隨時間t變化的關系圖線如圖乙所示.圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0,導線的電阻不計.求0至t1時間內 (1)通過電阻R1的電流大小和方向. (2)通過電阻R1的電荷量q及電阻R1上產生的熱量. [
25、課堂筆記] [規(guī)律總結] 應用電磁感應定律應注意的三個問題: (1)公式E=n求解的是一個回路中某段時間內的平均電動勢,在磁通量均勻變化時,瞬時值才等于平均值. (2)利用公式E=nS求感應電動勢時,S為線圈在磁場范圍內的有效面積. (3)通過回路截面的電荷量q僅與n、ΔΦ和回路電阻R有關,與時間長短無關.推導如下:q=Δt=Δt=. 1.(單選)(2014·煙臺模擬)一矩形線框置于勻強磁場中,線框平面與磁場方向垂直,先保持線框的面積不變,將磁感應強度在1 s時間內均勻地增大到原來的兩倍,接著保持增大后的磁感應強度不變,在1 s時間內,再將線框的面積均勻地
26、減小到原來的一半,先后兩個過程中,線框中感應電動勢的比值為( ) A. B.1 C.2 D.4 公式E=Blv的應用 1.使用條件 本公式是在一定條件下得出的,除了磁場是勻強磁場外,還需B、l、v三者相互垂直.實際問題中當它們不相互垂直時,應取垂直的分量進行計算,公式可為E=Blvsin θ,θ為B與v方向間的夾角. 2.使用范圍 導體平動切割磁感線時,若v為平均速度,則E為平均感應電動勢,即=Bl.若v為瞬時速度,則E為相應的瞬時感應電動勢. 3.有效性 公式中的l為有效切割長度,即導體與v垂直的方向上的投影長度.例
27、如,求下圖中MN兩點間的電動勢時,有效長度分別為 甲圖:l=cdsin β. 乙圖:沿v1方向運動時,l=;沿v2方向運動時,l=0. 丙圖:沿v1方向運動時,l=R;沿v2方向運動時,l=0;沿v3方向運動時,l=R. 4.相對性 E=Blv中的速度v是相對于磁場的速度,若磁場也運動,應注意速度間的相對關系. (多選)(2012·高考四川卷)半徑為a右端開小口的導體圓環(huán)和長為2a的導體直桿,單位長度電阻均為R0.圓環(huán)水平固定放置,整個內部區(qū)域分布著豎直向下的勻強磁場,磁感應強度為B.桿在圓環(huán)上以速度v平行于直徑CD向右做勻速直線運動,桿始終有兩點與圓環(huán)良好接觸,從圓環(huán)
28、中心O開始,桿的位置由θ確定,如圖所示.則( ) A.θ=0時,桿產生的電動勢為2Bav B.θ=時,桿產生的電動勢為Bav C.θ=0時,桿受的安培力大小為 D.θ=時,桿受的安培力大小為 [嘗試解答] ________ [總結提升] 感應電動勢兩個公式的比較 公式 E=n E=Blv 導體 一個回路 一段導體 適用 普遍適用 導體切割磁感線 意義 常用于求平均電動勢 既可求平均值也可求瞬時值 聯(lián)系 本質上是統(tǒng)一的.但是,當導體做切割磁感線運動時,用E=Blv求E比較方便;當穿過電路的磁通量發(fā)生變化時,用E=n求E比較方便 2. (單選)
29、(2012·高考新課標全國卷)如圖,均勻磁場中有一由半圓弧及其直徑構成的導線框,半圓直徑與磁場邊緣重合;磁場方向垂直于半圓面(紙面)向里,磁感應強度大小為B0.使該線框從靜止開始繞過圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度ω勻速轉動半周,在線框中產生感應電流.現(xiàn)使線框保持圖中所示位置,磁感應強度大小隨時間線性變化.為了產生與線框轉動半周過程中同樣大小的電流,磁感應強度隨時間的變化率的大小應為( ) A. B. C. D. 自感現(xiàn)象的分析 1.自感現(xiàn)象“阻礙”作用的理解 (1)流過線圈的電流增加時,線圈中產生的自感電動勢與電流方向相反,阻礙電流的
30、增加,使其緩慢地增加. (2)流過線圈的電流減小時,線圈中產生的自感電動勢與電流方向相同,阻礙電流的減小,使其緩慢地減?。? 2.自感現(xiàn)象的四大特點 (1)自感電動勢總是阻礙導體中原電流的變化. (2)通過線圈中的電流不能發(fā)生突變,只能緩慢變化. (3)電流穩(wěn)定時,自感線圈就相當于普通導體. (4)線圈的自感系數(shù)越大,自感現(xiàn)象越明顯,自感電動勢只是延緩了過程的進行,但它不能使過程停止,更不能使過程反向. 3.自感現(xiàn)象中的能量轉化 通電自感中,電能轉化為磁場能;斷電自感中,磁場能轉化為電能. (多選) 如圖所示的電路中,L為一個自感系數(shù)很大、直流電阻不計的線圈,D1、D2是
31、兩個完全相同的電燈,E是內阻不計的電源.t=0時刻,閉合開關S,經過一段時間后,電路達到穩(wěn)定,t1時刻斷開開關S.I1、I2分別表示通過電燈D1和D2中的電流,規(guī)定圖中箭頭所示方向為電流正方向,以下各圖中能定性描述電流I隨時間t變化關系的是( ) [嘗試解答] ________ [總結提升] 分析自感現(xiàn)象的兩點注意 (1)通過自感線圈中的電流不能發(fā)生突變,即通電過程,線圈中電流是逐漸變大,斷電過程,線圈中電流是逐漸變小,方向不變.此時線圈可等效為“電源”,該“電源”與其他電路元件形成回路. (2)斷電自感現(xiàn)象中燈泡是否“閃亮”問題的判斷,在于對電流大小的分析,若斷電后通過燈泡的電
32、流比原來強,則燈泡先閃亮后再慢慢熄滅. 3. (單選)某同學為了驗證斷電自感現(xiàn)象,自己找來帶鐵芯的線圈L,小燈泡A ,開關S和電池組E,用導線將它們連接成如圖所示的電路.檢查電路后,閉合開關S,小燈泡發(fā)光;再斷開開關S,小燈泡僅有不顯著的延時熄滅現(xiàn)象.雖經多次重復,仍未見老師演示時出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象,他冥思苦想找不出原因,你認為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是 ( ) A.電源的內阻較大 B.小燈泡電阻偏大 C.線圈電阻偏大 D.線圈的自感系數(shù)較大 與電磁感應有關的綜合問題 ————————————該得的分一分不丟! (1)由圖象可知,在
33、ab段 I=(-45 rad/s≤ω≤15 rad/s)(2分) 在bc段 I=-0.05(15 rad/s<ω≤45 rad/s)(2分) (2)由題意可知,P兩端的電壓UP等于圓盤產生的電動勢,UP=Br2ω(2分) b點時ωb=15 rad/s,Ub=Br2ωb=0.3 V(2分) c點時ωc=45 rad/s,Uc=Br2ωc=0.9 V.(2分) (3)由圖象中電流變化規(guī)律可知電子元件P在b點時開始導通,則:在ab段 IP=0(-0.9 V≤UP≤0.3 V)(2分) 在bc段 IP=I-(2分) 而I=-0.05,UP=Br2ω(2分) 聯(lián)立可得IP=-0.
34、05(0.3 V
35、選)(2013·高考北京卷)如圖所示,在磁感應強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中,金屬桿MN在平行金屬導軌上以速度v向右勻速滑動, MN中產生的感應電動勢為E1;若磁感應強度增為2B,其他條件不變,MN中產生的感應電動勢變?yōu)镋2.則通過電阻R的電流方向及E1與E2之比E1∶E2分別為( ) A.c→a,2∶1 B.a→c,2∶1 C.a→c,1∶2 D.c→a,1∶2 2.(單選)(2010·高考北京卷)在如圖所示的電路中,兩個相同的小燈泡L1和L2分別串聯(lián)一個帶鐵芯的電感線圈L和一個滑動變阻器R.閉合開關S后,調整R,使L1和L2發(fā)光的亮度一樣,此時流過兩個燈泡
36、的電流均為I.然后,斷開S.若t′時刻再閉合S,則在t′前后的一小段時間內,正確反映流過L1的電流i1、流過L2的電流i2隨時間t變化的圖象是( ) 3. (2013·高考重慶卷)小明在研究性學習中設計了一種可測量磁感應強度的實驗,其裝置如圖所示.在該實驗中,磁鐵固定在水平放置的電子測力計上,此時電子測力計的讀數(shù)為G1,磁鐵兩極之間的磁場可視為水平勻強磁場,其余區(qū)域磁場不計.直銅條AB的兩端通過導線與一電阻連接成閉合回路,總阻值為R.若讓銅條水平且垂直于磁場,以恒定的速率v在磁場中豎直向下運動,這時電子測力計的讀數(shù)為G2,銅條在磁場中的長度為L. (1)判斷銅條所受安培力的
37、方向,G1和G2哪個大? (2)求銅條勻速運動時所受安培力的大小和磁感應強度的大小. 二 模擬題組 4.(多選)(2014·長沙重點高中測試)一環(huán)形線圈放在勻強磁場中,設第1 s內磁感線垂直線圈平面向里,如圖甲所示.若磁感應強度B隨時間t變化的關系如圖乙所示,那么下列選項正確的是( ) A.第1 s內線圈中感應電流的大小逐漸增加 B.第2 s內線圈中感應電流的大小恒定 C.第3 s內線圈中感應電流的方向為順時針方向 D.第4 s內線圈中感應電流的方向為逆時針方向 5.(多選)(2014·開封模擬)如圖所示,有一個磁感應強度為B的
38、勻強磁場,磁場方向垂直紙面向里,一半徑為r、電阻為2R的金屬圓環(huán)放置在磁場中,金屬圓環(huán)所在的平面與磁場垂直.金屬桿Oa一端可繞環(huán)的圓心O旋轉,另一端a擱在環(huán)上,電阻值為R;另一金屬桿Ob一端固定在O點,另一端b固定在環(huán)上,電阻值也是R.已知Oa桿以角速度ω勻速旋轉,所有接觸點接觸良好,Ob不影響Oa的轉動,則下列說法正確的是( ) A.流過Oa的電流可能為Bωr2/(5R) B.流過Oa的電流可能為6Bωr2/(25R) C.Oa旋轉時產生的感應電動勢的大小為Bωr2 D.Oa旋轉時產生的感應電動勢的大小為Bωr2 6.(2014·北京東城區(qū)模擬)如圖甲所示,光滑導軌寬0.4 m,
39、ab為金屬棒,均勻變化的磁場垂直穿過軌道平面,磁場的變化情況如圖乙所示,金屬棒ab的電阻為1 Ω,導軌電阻不計.t=0時刻,ab棒從導軌最左端,以v=1 m/s的速度向右勻速運動,求1 s末回路中的感應電流及金屬棒ab受到的安培力. 溫馨提示 日積月累,提高自我 請做課后達標檢測27 第三節(jié) 電磁感應中的電路和圖象問題 一、電磁感應中的電路問題 1.內電路和外電路 (1)切割磁感線運動的導體或磁通量發(fā)生變化的線圈都相當于______. (2)該部分導體的電阻或線圈的電阻相當于電源的______,其余部分是
40、______. 2.電源電動勢和路端電壓 (1)電動勢:E=____或E=________. (2)路端電壓:U=IR=________. 二、電磁感應中的圖象問題 1.圖象類型 (1)隨時間變化的圖象如B-t圖象、Φ-t圖象、E-t圖象和i-t圖象. (2)隨位移x變化的圖象如E-x圖象和i-x圖象. 2.問題類型 (1)由給定的電磁感應過程判斷或畫出正確的圖象. (2)由給定的有關圖象分析電磁感應過程,求解相應的物理量. (3)利用給出的圖象判斷或畫出新的圖象.,1.(單選)粗細均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強磁場中,磁場方向垂直于線框平面,其邊界與正方形線框
41、的邊平行.現(xiàn)使線框以同樣大小的速度沿四個不同方向平移出磁場,如圖所示,則在移出過程中線框一邊a、b兩點間的電勢差絕對值最大的是( ) 2.(單選) (2014·安徽名校聯(lián)考)如圖所示,空間存在一個足夠大的三角形區(qū)域(頂角為45°),區(qū)域內存在垂直紙面向里的勻強磁場,一個頂角為45°的三角形導體線框,自距離磁場左側邊界L處以平行于紙面向上的速度勻速通過了該區(qū)域,若以逆時針為正方向,回路中感應電流I隨時間t的變化關系圖象正確的是( ) 電磁感應中的電路問題 1.對電磁感應中電源的理解 (1)等效電源的正負極、感應電流的方向、電勢的高低、電
42、容器極板帶電問題,可用右手定則或楞次定律判定. (2)等效電源的電動勢的大小可由E=Blv或E=n求解. 2.對電磁感應電路的理解 (1)在電磁感應電路中,相當于電源的部分把其他形式的能通過電流做功轉化為電能. (2)等效電源兩端的電壓為路端電壓,而不是感應電動勢. (2014·石家莊質檢)如圖甲所示,兩根足夠長的平行光滑金屬導軌MN、PQ被固定在水平面上,導軌間距l(xiāng)=0.6 m,兩導軌的左端用導線連接電阻R1及理想電壓表V,電阻為r=2 Ω的金屬棒垂直于導軌靜止在AB處;右端用導線連接電阻R2,已知R1=2 Ω,R2=1 Ω,導軌及導線電阻均不計.在矩形區(qū)域CDFE內有豎直向上的磁
43、場,CE=0.2 m,磁感應強度隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示.開始時電壓表有示數(shù),當電壓表示數(shù)變?yōu)榱愫?,對金屬棒施加一水平向右的恒力F,使金屬棒剛進入磁場區(qū)域時電壓表的示數(shù)又變?yōu)樵瓉淼闹?,金屬棒在磁場區(qū)域內運動的過程中電壓表的示數(shù)始終保持不變.求: (1)t=0.1 s時電壓表的示數(shù); (2)恒力F的大?。? (3)從t=0時刻到金屬棒運動出磁場的過程中整個電路產生的熱量. [思路點撥] (1)在0~0.2 s內,R1、R2和金屬棒是如何連接的?電壓表示數(shù)等于感應電動勢嗎? (2)電壓表示數(shù)始終保持不變,說明金屬棒做什么運動? [課堂筆記]
44、 [方法總結] 解決電磁感應中電路問題的一般思路: (1)確定等效電源,利用E=n或E=Blvsin θ求感應電動勢的大小,利用右手定則或楞次定律判斷電流方向. (2)分析電路結構(內、外電路及外電路的串、并聯(lián)關系),畫出等效電路圖. (3)利用電路規(guī)律求解.主要應用歐姆定律及串、并聯(lián)電路的基本性質等列方程求解. 1. (單選)(2014·廣東六校聯(lián)考)如圖所示,△ABC為等腰直角三角形,AB邊與x軸垂直,A點坐標為(a,0),C點坐標為(0,a),三角形區(qū)域內存在垂直平面向里的磁場,磁感應強度B與橫坐標x的變化關系滿足B=(k為常量),三角形區(qū)域的左側有一單匝矩形線
45、圈,線圈平面與紙面平行,線圈寬為a,高為2a,電阻為R.若線圈以某一速度v勻速穿過磁場,整個運動過程中線圈不發(fā)生轉動,則下列說法正確的是( ) A.線圈穿過磁場的過程中感應電流的大小逐漸增大 B.線圈穿過磁場的過程中產生的焦耳熱為Q= C.線圈穿過磁場的過程中通過導線截面的電荷量為零 D.穿過三角形區(qū)域的磁通量為2ka 電磁感應中的圖象問題 1.題型特點 一般可把圖象問題分為三類: (1)由給定的電磁感應過程選出或畫出正確的圖象; (2)由給定的有關圖象分析電磁感應過程,求解相應的物理量; (3)根據圖象定量計算. 2.解題關鍵 弄清初始條件
46、,正負方向的對應,變化范圍,所研究物理量的函數(shù)表達式,進、出磁場的轉折點是解決問題的關鍵. 3.解決圖象問題的一般步驟 (1)明確圖象的種類,即是B—t圖象還是Φ—t圖象,或者是E—t圖象、I—t圖象等; (2)分析電磁感應的具體過程; (3)用右手定則或楞次定律確定方向對應關系; (4)結合法拉第電磁感應定律、歐姆定律、牛頓運動定律等規(guī)律寫出函數(shù)關系式; (5)根據函數(shù)關系式,進行數(shù)學分析,如分析斜率的變化、截距等. (6)畫出圖象或判斷圖象. (單選)(2013·高考山東卷) 將一段導線繞成圖甲所示的閉合回路,并固定在水平面(紙面)內.回路的ab邊置于垂直紙
47、面向里的勻強磁場Ⅰ中.回路的圓形區(qū)域內有垂直紙面的磁場Ⅱ,以向里為磁場Ⅱ的正方向,其磁感應強度B隨時間t變化的圖象如圖乙所示.用F表示ab邊受到的安培力,以水平向右為F的正方向,能正確反映F隨時間t變化的圖象是( ) [思路點撥] (1)在0~和~T內,磁場Ⅱ的變化具有什么特點?感應電動勢是恒定的還是變化的? (2)在0~和~T內,感應電流方向有什么關系. [嘗試解答] ________ [方法總結] (1)解決電磁感應圖象問題,必須做到“四明確”: ①明確圖象所描述的物理意義; ②明確各種“+”、“-”的含義; ③明確斜率的含義; ④明確圖象和電磁感應過程之間的對應關系
48、; (2)解決電磁感應中圖象類選擇題的最簡方法—分類排除法 首先對題中給出的四個圖象根據大小或方向變化特點分類,然后定性地分析電磁感應過程中物理量的變化趨勢(增大還是減小)、變化快慢(均勻變化還是非均勻變化),特別是物理量的正負,排除錯誤的選項,該法是最簡捷、最有效的方法. 2.(單選)(2013·高考浙江卷)磁卡的磁條中有用于存儲信息的磁極方向不同的磁化區(qū),刷卡器中有檢測線圈,當以速度v0刷卡時,在線圈中產生感應電動勢.其E-t關系如圖所示.如果只將刷卡速度改為,線圈中的E-t關系圖可能是( ) 等效法在電磁感應中的應用 等效法是科學研究中常用的思維方法之一,
49、它是從事物的等同效果這一基本點出發(fā)的,把復雜的物理現(xiàn)象、物理過程轉化為較為簡單的物理現(xiàn)象、物理過程來進行研究和處理,其目的是降低思維活動的難度.在電磁感應中的應用,主要體現(xiàn)在下列兩點: 1.明確切割磁感線的導體相當于電源,其電阻是電源的內阻,其他部分為外電路,電源的正負極由右手定則來判定; 2.畫出等效電路圖,并結合閉合電路歐姆定律等有關知識解決相關問題. ————————————該得的分一分不丟! (1)金屬條切割磁感線時產生的電動勢大小為: E=B(r2-r1)·=B(r2-r1)· =Bω(r-r)(4分) 代入數(shù)據得:E≈4.9×10-2 V(1分) 根據右手定則可
50、得感應電流方向為b→a.(1分) (2)通過分析,可得電路圖為(4分) (3)設電路中的總電阻為R總,根據電路圖可知, R總=R+R=R①(2分) ab兩端電勢差 Uab=E-IR=E-R=E=1.2×10-2 V②(2分) 設ab離開磁場區(qū)域的時刻為t1,下一根金屬條進入磁場區(qū)域的時刻為t2, t1== s③(1分) t2== s④(1分) 設輪子轉一圈的時間為T, T==1 s⑤(1分) 在T=1 s內,金屬條有四次進出,后三次與第一次相同.⑥(1分) 由②、③、④、⑤、⑥可畫出如下Uab-t圖象.(4分) [答案] 見規(guī)范解答 3. (多選)
51、如圖所示,電阻均勻的正方形導體框abcd勻速通過勻強磁場區(qū)域,整個過程中,保持磁感線與導體框平面垂直,在圖示兩個位置時( ) A.ab中的感應電流方向相同 B.ab中的電流大小相同 C.ab兩端的電壓相同 D.所需外力相同 一 高考題組 1. (單選)(2012·高考新課標全國卷)如圖,一載流長直導線和一矩形導線框固定在同一平面內,線框在長直導線右側,且其長邊與長直導線平行.已知在t=0到t=t1的時間間隔內,直導線中電流i發(fā)生某種變化,而線框中的感應電流總是沿順時針方向;線框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右.設電流i正方向與圖中箭頭所示方向相同,則
52、i隨時間t變化的圖線可能是( ) 2. (單選)(2013·高考新課標全國卷Ⅰ)如圖,在水平面(紙面)內有三根相同的均勻金屬棒ab、ac和MN,其中ab、ac在a點接觸,構成“V”字型導軌.空間存在垂直于紙面的均勻磁場.用力使MN向右勻速運動,從圖示位置開始計時,運動中MN始終與∠bac的平分線垂直且和導軌保持良好接觸.下列關于回路中電流i與時間t的關系圖線,可能正確的是( ) 3.(2011·高考重慶卷)有人設計了一種可測速的跑步機,測速原理如圖所示.該機底面固定有間距為L、長度為d的平行金屬電極.電極間充滿磁感應強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場,且接有電壓表和電阻
53、R.絕緣橡膠帶上鍍有間距為d的平行細金屬條,磁場中始終僅有一根金屬條,且與電極接觸良好,不計金屬電阻.若橡膠帶勻速運動時,電壓表讀數(shù)為U,求: (1)橡膠帶勻速運動的速率; (2)電阻R消耗的電功率; (3)一根金屬條每次經過磁場區(qū)域克服安培力做的功. 二 模擬題組 4.(單選) (2014·江西六校聯(lián)考)如圖所示,xOy平面內有一半徑為R的圓形區(qū)域,區(qū)域內有磁感應強度大小為B的勻強磁場,左半圓磁場方向垂直于xOy平面向里,右半圓磁場方向垂直于xOy平面向外.一平行于y軸的長導體棒ab以速度v沿x軸正方向做勻速運動,則導體棒兩端的電勢
54、差Uba與導體棒位置x關系的圖象是( ) 5.(多選)(2014·武漢模擬) 如圖所示,在水平面內的直角坐標系xOy中有一光滑金屬導軌AOC,其中曲線導軌OA滿足方程y=Lsin kx,長度為的直導軌OC與x軸重合,整個導軌處于垂直紙面向外的勻強磁場中.現(xiàn)有一長為L的金屬棒從圖示位置開始沿x軸正方向以速度v做勻速直線運動,已知金屬棒單位長度的電阻為R0,除金屬棒的電阻外其余部分電阻均不計,棒與兩導軌始終接觸良好,則在金屬棒運動至AC的過程中( ) A.感應電動勢的瞬時值為e=BvLsin kvt B.感應電流逐漸減小 C.閉合回路消耗的電功率逐漸增大 D.通過金屬棒的電
55、荷量為 溫馨提示 日積月累,提高自我 請做課后達標檢測28 第四節(jié) 電磁感應中的動力學和能量問題 一、電磁感應現(xiàn)象中的動力學問題 1.安培力的大小 ?F=________ 2.安培力的方向 (1)先用____________判定感應電流方向,再用____________判定安培力方向. (2)根據楞次定律,安培力的方向一定和導體切割磁感線運動方向______. 二、電磁感應中的能量轉化 1.過程分析 (1)電磁感應現(xiàn)象中產生感應電流的過程,實質上是能量的轉化過程. (2)感應電流在磁場中受安培力,若克服安培力做功,則____________的能
56、轉化為______;若安培力做正功,則電能轉化為其他形式的能. (3)當感應電流通過用電器時,____能轉化為____________的能. 2.安培力做功和電能變化的對應關系 “外力”克服安培力做多少功,就有多少其他形式的能轉化為電能;安培力做多少功,就有多少電能轉化為其他形式的能.,1. (單選)如圖所示,在一勻強磁場中有一U形導體框bacd,線框處于水平面內,磁場與線框平面垂直,R為一電阻,ef為垂直于ab的一根導體桿,它可以在ab、cd上無摩擦地滑動,桿ef及線框中導體的電阻都可不計.開始時,給ef一個向右的初速度,則( ) A.ef將減速向右運動,但不是勻減速 B.
57、ef將勻速向右運動 C.ef將加速向右運動 D.ef將做往復運動 2. (單選)(2014·平頂山統(tǒng)考)如圖所示,固定在水平絕緣平面上足夠長的金屬導軌不計電阻,但表面粗糙,導軌左端連接一個電阻R,質量為m的金屬棒(電阻也不計)放在導軌上,并與導軌垂直,整個裝置放在勻強磁場中,磁場方向與導軌平面垂直.用水平恒力F把ab棒從靜止起向右拉動的過程中,下列說法正確的是( ) A.恒力F做的功等于電路產生的電能 B.恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產生的電能 C.克服安培力做的功等于電路中產生的電能 D.恒力F和摩擦力的合力做的功小于電路中產生的電能和棒獲得的動能之和
58、 電磁感應中的動力學問題分析 1.導體的兩種運動狀態(tài) (1)導體的平衡狀態(tài)——靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài). (2)導體的非平衡狀態(tài)——加速度不為零. 2.導體處于平衡狀態(tài)的分析思路 (1)用法拉第電磁感應定律和楞次定律確定感應電動勢的大小和方向. (2)由閉合電路歐姆定律確定回路中的電流. (3)分析導體的受力情況. (4)由平衡條件列方程求解. 3.導體做變加速運動,最終趨于穩(wěn)定狀態(tài)的分析思路 (1)做好受力分析和運動狀態(tài)分析 導體受力→速度變化→產生變化的感應電動勢→產生變化的感應電流→導體受變化的安培力作用→合外力變化→加速度變化→速度變化
59、→感應電動勢變化……最終加速度等于零,導體達到穩(wěn)定運動狀態(tài). (2)達到平衡狀態(tài)時,列方程求解. 利用好導體達到穩(wěn)定狀態(tài)時的受力平衡方程往往是解決這類問題的突破口. (3)此類問題中極值問題的分析方法 ①加速度的最大值出現(xiàn)在初位置,可先對初位置進行受力分析,然后由牛頓第二定律求解加速度. ②速度的最大值、最小值一般出現(xiàn)在勻速運動時,通常根據平衡條件進行分析和求解. 如圖甲所示,相距L=0.5 m、電阻不計的兩根長金屬導軌,各有一部分在同一水平面上,另一部分沿豎直面.質量均為m=50 g、電阻均為R=1.0 Ω的金屬細桿ab、cd與導軌垂直接觸形成閉合回路,桿與導軌之間的動摩擦因數(shù)μ
60、=B=1.0 T、方向豎直向上的勻強磁場中.當ab桿在水平拉力F作用下沿導軌向右運動時,從t=0時刻開始釋放cd桿,cd桿的vcd-t圖象如圖乙所示(在0~1 s和2 s~3 s內,圖線為直線). (1)在0~1 s內,ab桿做什么運動? (2)在0~1 s內,ab桿的速度為多少? (3)已知1 s~2 s內,ab桿做勻加速直線運動,求這段時間內拉力F隨時間變化的函數(shù)方程. [課堂筆記] [總結提升] 用“四步法”分析電磁感應中的動力學問題 解決電磁感應中的動力學問題的一般思路是“先電后力”,具體思路如下: (1)先
61、進行“源”的分析——分離出電路中由電磁感應所產生的電源,求出電源參數(shù)E和r; (2)再進行“路”的分析——分析電路結構,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; (3)然后是“力”的分析——分析研究對象(常是金屬桿、導體線圈等)的受力情況,尤其注意其所受的安培力; (4)接著進行“運動”狀態(tài)的分析——根據力和運動的關系,判斷出正確的運動模型. 1.(多選)(2014·云南部分名校統(tǒng)考)如圖所示,足夠長的光滑導軌傾斜放置,其下端連接一個定值電阻R,勻強磁場垂直于導軌所在平面,將ab棒在導軌上無初速度釋放,當ab棒下滑到穩(wěn)定狀態(tài)時,速度為v,電阻R上消耗的功率為P.導
62、軌和導體棒電阻不計.下列判斷正確的是( ) A.導體棒的a端比b端電勢低 B.ab棒在達到穩(wěn)定狀態(tài)前做加速度減小的加速運動 C.若磁感應強度增大為原來的2倍,其他條件不變,則ab棒下滑到穩(wěn)定狀態(tài)時速度將變?yōu)樵瓉淼? D.若換成一根質量為原來2倍的導體棒,其他條件不變,則ab棒下滑到穩(wěn)定狀態(tài)時的功率將變?yōu)樵瓉淼?倍 電磁感應中的能量問題 1.電磁感應過程的實質是不同形式的能量轉化的過程,而能量的轉化是通過安培力做功的形式實現(xiàn)的,安培力做功的過程,是電能轉化為其他形式能的過程,外力克服安培力做功,則是其他形式的能轉化為電能的過程. 2.能量轉化及焦耳熱的
63、求法 (1)能量轉化 (2)求解焦耳熱Q的三種方法 如圖所示,在傾角θ=37°的斜面內,放置MN和PQ兩根不等間距的光滑金屬導軌,該裝置放置在垂直斜面向下的勻強磁場中.導軌M、P兩端間接入阻值R1=30 Ω的電阻和理想電流表,N、Q兩端間接入阻值R2=6 Ω的電阻.質量m=0.6 kg、長L=1.5 m的金屬棒放在導軌上以v0=5 m/s的初速度從ab處向右上滑到a′b′處的時間為t=0.5 s,滑過的距離l=0.5 m.ab處導軌間距Lab=0.8 m,a′b′處導軌間距La′b′=1 m.若金屬棒滑動時電流表的讀數(shù)始終保持不變,不計金屬棒和導軌的電阻.sin 37°=
64、0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2,求: (1)此過程中電阻R1上產生的熱量; (2)此過程中電流表的讀數(shù); (3)勻強磁場的磁感應強度. [思路分析] 先根據感應電流以及感應電動勢不變的特點確定金屬棒的速度,再結合能量守恒定律分析電阻上產生的總熱量,并利用兩電阻的關系確定電阻R1上產生的熱量.因為是恒定電流,故可以直接利用焦耳定律求解電流的大小以及電動勢的大小,并得出磁感應強度的大小. [課堂筆記] [方法總結] 在利用功能關系分析電磁感應的能量問題時,首先應對研究對象進行準確的受力分析,判斷各力做功的情況,再利用動能定理或功能
65、關系列式求解.同時還應注意明確初、末狀態(tài)及其能量轉化,根據各力做功和相應形式的能之間的轉化列式求解. 解決這類問題的基本方法為: (1)利用法拉第電磁感應定律和楞次定律確定感應電動勢的大小和方向. (2)畫出等效電路,求出回路中電阻消耗的電能(或電功率). (3)分析導體機械能的變化,用動能定理或能量守恒定律列方程. 2.(單選)如圖,足夠長的U型光滑金屬導軌平面與水平面成θ角(0<θ<90°),其中MN與PQ平行且間距為L,導軌平面與磁感應強度為B的勻強磁場垂直,導軌電阻不計.金屬棒ab由靜止開始沿導軌下滑,并與兩導軌始終保持垂直且良好接觸,ab棒接入電路的電阻為R,當流過ab
66、棒某一橫截面的電量為q時,棒的速度大小為v,則金屬棒ab在這一過程中( ) A.運動的平均速度大小為v B.下滑的位移大小為 C.產生的焦耳熱為qBLv D.受到的最大安培力大小為sin θ 電磁感應中的“桿+導軌”模型 1.模型分類 “桿軌”模型分為“單桿”型和“雙桿”型;導軌放置方式可分為水平、豎直和傾斜三種;桿的運動狀態(tài)可分為勻速運動、勻變速運動、非勻變速運動或轉動等;磁場的狀態(tài)可分為恒定不變、均勻變化和非均勻變化等.情景復雜,形式多變. 2.分析方法 通過受力分析,確定運動狀態(tài),一般會有收尾狀態(tài).對于收尾狀態(tài)則有恒定的速度或者加速度等,再結合運動學規(guī)律、牛頓運動定律和能量觀點分析求解. ————————————該得的分一分不丟! (1)由題圖乙可知,在t=0時,F(xiàn)=1.5 N(1分) 對ab桿進行受力分析,由牛頓第二定律得 F-μmg=ma(2分) 代入數(shù)據解得a=10 m/s2.(1分) (2)從d向c看,對cd桿進行受力分析如圖所示,當cd速度最大時,有 Ff=mg=μFN,F(xiàn)N=F安,F(xiàn)安=BIL,I=(4分) 綜合以
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