11高考分类汇编—电磁感应
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高考物理电磁学知识点之电磁感应分类汇编含答案一、选择题1.如图所示,矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动,当线圈平面转到与磁场方向平行时()A.线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B.线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C.线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同,都是a→b→c→dD.线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力2.如图所示,A、B是两个完全相同的灯泡,D是理想二极管,L是带铁芯的线圈,其电阻忽略不计。
下列说法正确的是A.S闭合瞬间,A先亮B.S闭合瞬间,A、B同时亮C.S断开瞬间,A闪亮一下,然后逐渐熄灭D.S断开瞬间,B逐渐熄灭3.如图所示,闭合导线框的质量可以忽略不计,将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场.若第一次用0.3 s时间拉出,外力所做的功为W1,通过导线截面的电荷量为q1;第二次用0.9 s时间拉出,外力所做的功为W2,通过导线截面的电荷量为q2,则( )A.W1<W2,q1<q2B.W1<W2,q1=q2C.W1>W2,q1=q2D.W1>W2,q1>q2 4.如图所示,MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨,间距l为0.4m,电阻不计。
导轨所在平面与磁感应强度B为0.5T的匀强磁场垂直。
质量m为6.0×10-3kg电阻为1Ω的金属杆ab始终垂直于导轨,并与其保持光滑接触。
导轨两端分别接有滑动变阻器R2和阻值为3.0Ω的电阻R1。
当杆ab达到稳定状态时以速率v匀速下滑,整个电路消耗的电功率P为0.27W。
则()A.ab稳定状态时的速率v=0.4m/sB.ab稳定状态时的速率v=0.6m/sC.滑动变阻器接入电路部分的阻值R2=4.0ΩD.滑动变阻器接入电路部分的阻值R2=6.0Ω5.如图所示,一带铁芯线圈置于竖直悬挂的闭合铝框右侧,与线圈相连的导线abcd内有水平向里变化的磁场.下列哪种变化磁场可使铝框向左偏离 ( )A.B.C.D.6.如图所示,用粗细均匀的铜导线制成半径为r、电阻为4R的圆环,PQ为圆环的直径,在PQ的左右两侧均存在垂直圆环所在平面的匀强磁场,磁感应强度大小均为B,但方向相反,一根长为2r、电阻为R的金属棒MN绕着圆心O以角速度ω顺时针匀速转动,金属棒与圆环紧密接触。
专题11 电磁感应1.(2021届福建省厦门外国语高三质检)2020年爆发了新冠肺炎,该病毒传播能力非常强,因此研究新冠肺炎病毒珠的实验室必须是全程都在高度无接触物理防护性条件下操作。
武汉病毒研究所是我国防护等级最高的P4实验室,在该实验室中有一种污水流量计,其原理可以简化为如图所示模型。
污水内含有大量正、负离子,从直径为d 的圆柱形容器右侧流入,左侧流出,流量值Q 等于单位时间通过横截面的液体的体积。
空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B 的匀强磁场,并测出M 、N 间的电压U ,则下列判断正确的是( )A .正、负离子所受洛伦兹力方向是相同的B .容器内液体的流速为Uv Bd=C .污水流量计也可以用于测量不带电的液体的流速D .污水流量为2UdQ Bπ=【答案】B【解析】根据左手定则,正、负离子所受洛伦兹力方向相反,故A 错误;容器内离子受力平衡,有Uq Bqv d=,化简得Uv Bd=,故B 正确;不带电的液体不受洛伦兹力,所以不会发生偏转,在MN 两点之间不会产生电压,无法由B 选项的分析测流速,故C 错误;污水的流量为2()24U d Ud Q vS Bd Bππ===,故D 错误。
故选B 。
2.(2021届福建省厦门外国语高三质检)放置的长直密绕螺线管接入如图甲所示的电路中,通有俯视顺时针方向的电流,其大小按图乙所示的规律变化.螺线管内中间位置固定有一水平放置的硬质闭合金属小圆环(未画出),圆环轴线与螺线管轴线重合.下列说法正确的是( )A .4Tt =时刻,圆环有扩张的趋势 B .4Tt =时刻,圆环有收缩的趋势C .4T t =和34T t =时刻,圆环内的感应电流大小相等D .34Tt =时刻,圆环内有俯视逆时针方向的感应电流【答案】BC【解析】4Tt =时刻,螺线管中电流增大,产生的磁场变强,圆环中的磁通量增多,圆环要阻碍磁通量的增多,有收缩的趋势.故选项A 错误,选项B 正确.4T t =和34Tt =时刻,螺线管内电流的变化率相等,所以圆环内的感应电流大小相等.故C 选项正确.34Tt =时刻,螺线管中俯视顺时针方向的电流减弱,圆环中的向下磁通量减少,圆环要阻碍磁通量的减少,产生向下的磁通量,所以圆环内有俯视顺时针方向的感应电流,故D 选项错误。
2019高考物理电磁感应知识点精讲
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高考物理考点分类解析十二、电磁感应
1. ★电磁感应现象:利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应,产生的电流叫做感应电流.
(1)产生感应电流的条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化,即0.(2)产生感应电动势的条件:无论回路是否闭合,只要穿过线圈平面的磁通量发生变化,线路中就有感应电动势.产生感应电动势的那部分导体相当于电源.
(2)电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果回路闭合,则有感应电流,回路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流.
2.磁通量(1)定义:磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量,定义式:=BS.如果面积S与B不垂直,应以B 乘以在垂直于磁场方向上的投影面积S,即=BS,国际单位:Wb
求磁通量时应该是穿过某一面积的磁感线的净条数.任何一个面都有正、反两个面;磁感线从面的正方向穿入时,穿过该面的磁通量为正.反之,磁通量为负.所求磁通量为正、反两面穿入的磁感线的代数和. 2019年高考物理电磁感应知识点已经呈现在各位考生面前,望各位考生能够努力奋斗,更多精彩尽在查字典物理网高考物理必考知识点频道!
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高考试题分类汇编—— 电磁感应(磁场区域充足大),磁场方向与线框平面成θ角,如图9-1-1所示,当线框以ab 为 轴顺时针转900过程中,穿过 abcd 的磁通量变化量ΔΦ= .【答案】-BS(cosθ+sinθ)2某实验小组用如图9-1-3所示的实验装置来验证楞次定律.当条形磁铁自上 而下穿过固定的线圈时,通过电流计的感应电流方向是( )A.a →○G →b B.先a →○G →b,后b →○G →a C.先b →○G →a D.先b →○G →a,后a →○G →b 【答案】( D )3如图9-1-5所示,ab 是一个能够绕垂直于纸面的轴 O 转动的闭合矩形导体线圈, 当滑动变阻器R 滑片 P 自左向右滑的过程中,线圈ab 将( ) A.静止不动B.顺时针转动C.逆时针转动D.发生转动,但电源的极性不明,无法确定转动方向 3.如图 9-1-16所示,水平放置的两条光滑轨道上,有可自由移动的金属棒PQ 、MN ,当PQ 在外力作用下运动时,MN 在磁场力作用下向右运动,则PQ 所做的运动可能是( BC )A.向右加速运动B.向左加速运动C.向右减速运动D.向左减速运动【答案】( BC )4如图9-2-2所示,导线全部为裸导线,半径为r 的圆环内有垂直于平面的匀强磁场,磁感应强度为B ,一根长度大于2r 的导线MN 以速度v 在圆环上无摩擦地自左 端匀速滑到右端.电路的固定电阻为R ,其余电阻不计.试求MN 从圆环的左端滑到右端的 过程中,电阻R 上的电流的平均值及通过的电荷量. 【答案】R BrvR 2π=E =I , Rr R t q 2πB =∆Φ=∆I =5.如图9-2-9所示,边长为a 的正方形闭合线框ABCD 在匀强磁场中绕AB 边匀速转动,磁感应强度为B ,初始时刻线框所在平面与磁感线垂直,经过t 时间转过1200角,求:(1)线框内感应电动势在t 时间内的平均值; (2)转过1200角时感应电动势的瞬时值.图9-1-3图9-1-5R图9-1-1图9-1-16图9-2-2图9-2-9图9-2-10BcB∴ ta t232B =∆∆Φ=E t aaV 3321πB =B =E6. 如图9-2-11所示,在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻R 的直角形金属导轨aOb(在纸面内),磁场方向垂直纸面朝里,另有两根金属导轨c 、d 分别平行于Oa 、Ob 放置.保持导轨接触良好,金属导轨的电阻不计.现经历以下四个过程:①以速率v 移动d,使它与Ob 的距离增大一倍;②再以速率v 移动c,使它与Oa 的距离减小一半;③然后,再以速率2v 移动c,使它回到原处;④最后以速率2v 移动d,使它也回到原处.设上述四个过程中通过电阻R 的电荷量的大小依次为Q 1、Q 2、Q 3和Q 4,则( )A.Q 1=Q 2=Q 3=Q 4B.Q 1=Q 2=2Q 3=2Q 4C.2Q 1=2Q 2=Q 3=Q 4 C.Q 1≠Q 2=Q 3≠Q 4 【答案】( A )7在如图9-1-1所示的电路中,a 、b 为两个完全相同的灯泡,L 为自感线圈,E 为 电源,S 为开关.关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序,下列说法准确的是( )A .合上开关,a 先亮,b 后亮;断开开关,a 、b 同时熄灭 B.合上开关,b 先亮,a 后亮;断开开关,a 先熄灭,b 后熄灭 C.合上开关,b 先亮,a 后亮;断开开关,a 、b 同时熄灭 D.合上开关,a 、b 同时亮;断开开关,b 先熄灭,a 后熄灭 【答案】( C )8如图9-3-2所示的电路中D 1和D 2是两个相同的小电珠,L 是一个自感系数相当大的线圈, 其电阻与R 相同,在电键S 接通和断开时,灯泡D 1和D 2亮暗的顺序是( )A .接通时D 1先达最亮,断开时D 1后灭B .接通时D 2先达最亮,断开时D 1后灭C .接通时D 1先达最亮,断开时D 1先灭 D .接通时D 2先达最亮,断开时D 2先灭 【答案】( D )9.如图9-3-13(a)、(b)电路中,电阻R 和自感线圈L 的电阻值都很小,接通K ,使电路达到稳定,灯泡S 发光.下列判断准确的是( )①在电路(a)中,断开K ,S 将逐渐变暗②在电路(a)中,断开K ,S 将先变得更亮,然后逐渐变暗图9-2-11图9-3-1图9-3-2图9-3-13③在电路(b)中,断开K ,S 将逐渐变暗④在电路(b)中,断开K ,S 将先变得更亮,然后逐渐变暗 A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ 【答案】( B )10如图9-4-3所示,粗细均匀的金属环的电阻为R ,可转动的金属杆OA 的电阻为R /4,杆长为L , A 端与环相接触,一定值电阻分别与杆的端点O 及环边连接.杆OA 在垂直于环面向里、磁感应强度为B 的匀强磁场中,绕O 端以角速度ω顺时针转动,求电路中总电流的变化范围. ∴22223L L RRωωBB ≤I ≤11 两根光滑的长直金属导轨MN 、M ′N ′平行置于同一水平面内,导轨间距为L ,电阻不计,M 、M ’处接有如图9-4-5所示的电路,电路中各电阻的阻值均为R ,电容器的电容为C 、长度也为L 、电阻值同为R 的金属棒ab 垂直于导轨放置,导轨处于磁感应强度为B 、方向竖直向下的匀强磁场中,ab 在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触,在ab 运动距离为s 的过程中,整个回路中产生的焦耳热为Q ,求: (1)ab 运动速 度V 的大小;(2)电容器所 带的电荷量q. 【答案】422QRv L s=B , CQR qBLs=12如图9-5-1所示,两根足够长的直金属导轨MN 、PQ 平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上,两导轨间距为L ,M 、P 两点之间接有阻值为R 的电阻.一根质量为m 的均匀直金属杆ab 放在两导轨上,并与导轨垂直.整套装置处于磁感应强度为B 的匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向下,导轨和金属杆的电阻可忽略.让ab 杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦.(1)由b 向a 方向看到的装置如图(b)所示,请在此图中画出ab 杆下滑过程中某时刻的受力示意图;(2)在加速下滑过程中,当ab 杆的速度大小为v图9-4-3图9-4-4图9-4-5图9-5-1时,求此时ab 杆中的电流及加速度大小;(3)求在下滑过程中,ab 杆可以达到的速度最大值. 【答案】(1)见解析(2) BLv IR=22sin B L v a g mRθ=-(3) sin 22mgR m B Lv θ=13如图9-5-3所示,固定的水平光滑金属导轨,间距为L ,左端接有 阻值为R 的电阻,处在方 向竖直向下、磁感应强度 为B 的匀强磁场中.质量 为m 的导体棒与固定弹簧 相连,放在导轨上,导轨与 导体棒的电阻均可忽略.初始时刻,弹簧恰处于自然长度,导体棒具有水平向右的初速度v 0,在沿导轨往复运动的过程中,导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触.试求:(1)初始时刻导体棒受到的安培力.(2)若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时,弹簧的弹性势能为E P ,则这一过程中安培力所做的功W 1和电阻R 上产生的焦耳热Q 1分别为多少?(3)导体棒往复运动,最终将静止于何处?从导体棒开始运动直到最终静止的过程中,电阻R 上产生的焦耳热Q 为多少?【答案】(1) 022B L F Rv =,方向水平向左.(2) 1212W mv P =E -, 12102Q mv P=-E(3)初始位置 1202Qmv =142007 全国·21 如图9-6-3所示,在PQ 、QR 区域中存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场,磁场方向均垂直于纸面.一导线框abcdefa 位于纸面内,框的 邻边都相互垂直,bc 边与磁 场的边界P 重合.导线框与 磁场区域的尺寸如图所示. 从t=0时刻开始,线框匀 速横穿两个磁场区域.以a →b →c →d →e →f 为线框中的电动势ε的正方向,以下四个ε→t 关系示意图中正确的是( )图9-5-3图9-6-3【答案】( C )15.2008 全国Ⅰ·浙、闽、皖、辽·20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9-6-5所示.若规定顺时针方向为感应电流i的正方向,下列i-t图中正确的是( )【答案】( D )16.2006 上海单科·12如图9-6-10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沿导轨向上运动,当上滑的速度为v时,受到安培力的大小为F.此时( )A.整个装置因摩擦而消耗的热功率为µmg v cosθB.整个装置消耗的机械功率为(F+µmg cosθ)vC.电阻R1消耗的热功率为F v/3D.电阻R2消耗的热功率为F v/6【答案】(ABD)高考试题分类汇编——交变电流(2013天津理综)4.普通的交流电流表不能直接接在高图9-6-5图9-6-10压输电线路上测量电流,通常要通过电流互感器来连接,图中电流互感器ab 一侧线圈的匝数较少,工作时电流为I ab ,cd 一侧线圈的匝数较多,工作时电流为I cd ,为了使电流表能正常工作,则A .ab 接MN 、cd 接PQ ,I ab <I cdB .ab 接MN 、cd 接PQ ,I ab >I cdC .ab 接PQ 、cd 接MN ,I ab <I cdD .ab 接PQ 、cd 接MN ,I ab >I cd【答案】B(2013山东理综)17.图甲是小型交流发电机的示意图,两磁极N 、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,○A 为交流电流表。
202x高考《电磁感应》真题归类解析一、考纲解读内容要求说明1.电磁感应现象II2.感应电流的方向、楞次定律与右手定则II 不要求推断内电路中各点电势上下3.法拉第电磁感应定律II 导体切割磁感线时感应电动势的计算,只限L垂直B、V的情况4.自感现象与日光灯I二、考点统计考点〔内容〕卷子题号题型分值1.电磁感应现象的实际应用X卷大综28 选择题6分2.楞次定律与右手定则X卷理综21 选择题6分全国卷理综316 选择题6分3.法拉第电磁感应定律①感应电动势与感应电流大小X卷大综34 选择题6分X卷物理11 选择题6分全国卷理综119 选择题6分②与力学、能量综合X卷物理 6 选择题6分③与电场、能量综合X卷物理17 计算题16分④与电路、能量综合X卷理综16 选择题6分X卷理综23 计算题16分X物理卷22 计算题14分X卷物理16 计算题16分三、考题例示〔一〕考查电磁感应现象的实际应用1.〔X大综卷第28题〕电磁感应现象揭示了电和磁之间的内在联系,依据这一觉察,制造了许多电器设备。
以下用电器中,哪个没有利用电磁感应原理]A.动圈式话筒B.白炽灯泡C.磁带录音机D.日光灯镇流器解析:动圈式话筒是通过线圈振动引起线圈中磁通量变化从而激起感应电流,把声音信号转化为电信号;磁带录音机录音原理与动圈式话筒相同,放音时磁带经过放音头,放音头内线圈中磁通量变化激起感应电流,磁信号转化为电信号,再经扬声器复原为声音;日光灯镇流器通过自感原理工作。
三者均属于电磁感应现象。
白炽灯泡是利用电流的热效应发热发光。
选项B正确。
〔二〕考查感应电流的方向、楞次定律与右手定则2.〔X理综卷第21题〕现将电池组、滑线变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如图1连接。
在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下,某同学觉察当他将滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动时,电流计指针向右偏转。
由此可以推断]BA.线圈A向上移动或滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动,都能引起电流计指针向左偏转B.线圈A中铁芯向上拔出或断开开关,都能引起电流计指针向右偏转C.滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动,都能使电流计指针静止在中央D.因为线圈A、线圈B的绕线方向未知,故无法推断电流计指针偏转的方向解析:滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻增大,电路中电流减小,A线圈中磁通量减小,引起B线圈中磁通量减小,此时连接B线圈的电流计指针向右偏转。
专题十一电磁感应中的动力学、能量和动量问题考点一电磁感应中的动力学问题师生共研例1 如图所示,两平行且无限长光滑金属导轨MN、PQ与水平面的夹角为θ=30°,两导轨之间的距离为L=1 m,两导轨M、P之间接入电阻R=0.2 Ω,导轨电阻不计,在abdc区域内有一个方向垂直于两导轨平面向下的磁场Ⅰ,磁感应强度B0=1 T,磁场的宽度x1=1 m;在cd连线以下区域有一个方向也垂直于导轨平面向下的磁场Ⅱ,磁感应强度B1=0.5 T.一个质量为m=1 kg的金属棒垂直放在金属导轨上,与导轨接触良好,金属棒的电阻r=0.2 Ω,若金属棒在离ab连线上端x0处自由释放,则金属棒进入磁场Ⅰ恰好做匀速运动.金属棒进入磁场Ⅱ后,经过ef时又达到稳定状态,cd与ef之间的距离x2=8 m.求(g取10 m/s2):(1)金属棒在磁场Ⅰ运动的速度大小;(2)金属棒滑过cd位置时的加速度大小;(3)金属棒在磁场Ⅱ中达到稳定状态时的速度大小.【考法拓展1】在【例1】中,求金属棒从开始到刚离开磁场Ⅰ所经历的时间.【考法拓展2】在【例1】中,求金属棒由释放到ab连线滑过的距离x0.【考法拓展3】在【例1】中,求金属棒从开始到在磁场Ⅱ中达到稳定状态这段时间中电阻R产生的热量.练1 [2021·黑龙江大庆模拟](多选)在倾角θ=30°的斜面上固定两根足够长的平行金属导轨MN、EF,间距为L,导轨处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向下.有两根质量均为m、电阻均为R、长度均为L的金属棒ab、cd垂直导轨放置且与导轨接触良好,光滑的ab棒用平行于导轨的不可伸长的轻绳跨过光滑定滑轮与质量为2m的重物P连接,如图所示.初始时作用在ab棒上一个外力(题中未画出)使ab棒、重物P保持静止,cd棒也静止在导轨上且刚好不下滑.已知重力加速度大小为g,导轨电阻不计,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.现撤去外力,ab棒和重物P从静止开始运动,到cd棒刚好要向上滑动的过程中,则( )A.重物P向下做加速度不断减小的加速运动B.cd棒刚好要向上滑动时,ab棒中的电流大小I=C.cd棒刚好要向上滑动时,重物P的速度大小为v=D.重物P减少的重力势能等于ab棒、重物P增加的动能与ab、cd棒产生的焦耳热之和练2 [2020·全国卷Ⅰ](多选)如图,U形光滑金属框abcd置于水平绝缘平台上,ab和dc边平行,和bc边垂直.ab、dc足够长,整个金属框电阻可忽略.一根具有一定电阻的导体棒MN置于金属框上,用水平恒力F向右拉动金属框,运动过程中,装置始终处于竖直向下的匀强磁场中,MN与金属框保持良好接触,且与bc边保持平行.经过一段时间后( )A.金属框的速度大小趋于恒定值B.金属框的加速度大小趋于恒定值C.导体棒所受安培力的大小趋于恒定值D.导体棒到金属框bc边的距离趋于恒定值练3 如图所示,间距为L的两根平行金属导轨弯成“L”形,竖直导轨面与水平导轨面均足够长,整个装置处于竖直向上大小为B的匀强磁场中.质量均为m、阻值均为R的导体棒ab、cd均垂直于导轨放置,两导体棒与导轨间动摩擦因数均为μ,当导体棒cd在水平恒力作用下以速度v0沿水平导轨向右匀速运动时,释放导体棒ab,它在竖直导轨上匀加速下滑.某时刻将导体棒cd所受水平恒力撤去,经过一段时间,导体棒cd静止,此过程流经导体棒cd的电荷量为q(导体棒ab、cd与导轨间接触良好且接触点及金属导轨的电阻不计,已知重力加速度为g),则下列判断错误的是( )A.导体棒cd受水平恒力作用时流经它的电流I=B.导体棒ab匀加速下滑时的加速度大小a=g-C.导体棒cd在水平恒力撤去后它的位移为s=D.导体棒cd在水平恒力撤去后它产生的焦耳热为Q=m-题后反思1.电磁感应中动力学问题的解题思路2.电磁感应中的动态分析导体受外力运动感应电动势感应电流导体受安培力―→合力变化加速度变化―→速度变化―→临界状态.考点二电磁感应中的能量问题多维探究1.能量转化2.求解焦耳热Q的三种方法3.解题的一般步骤(1)确定研究对象(导体棒或回路);(2)弄清电磁感应过程中哪些力做功,以及哪些形式的能量相互转化;(3)根据功能关系或能量守恒定律列式求解.题型1|由焦耳定律求解焦耳热例 2 小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示,两根平行金属导轨相距l=0.50 m,倾角θ=53 °,导轨上端串接一个R=0.05 Ω的电阻.在导轨间长d=0.56 m的区域内,存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度B=2.0 T.质量m=4.0 kg的金属棒CD水平置于导轨上,用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆GH相连.CD棒的初始位置与磁场区域的下边界相距s=0.24 m.一位健身者用恒力F=80 N 拉动GH杆,CD棒由静止开始运动,上升过程中CD棒始终保持与导轨垂直.当CD棒到达磁场上边界时健身者松手,触发恢复装置使CD棒回到初始位置(重力加速度g取10 m/s2,sin 53°=0.8,不计其他电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量).求:(1)CD棒进入磁场时速度v的大小.(2)CD棒进入磁场时所受的安培力F A的大小.(3)在拉升CD棒的过程中,健身者所做的功W和电阻产生的焦耳热Q.题型2|由安培力做功求解焦耳热例3 如图所示,足够长的粗糙斜面与水平面成θ=37°角放置,在斜面上虚线cc′和bb′与斜面底边平行,且两线间距为d=0.1 m,在cc′、bb′围成的区域内有垂直斜面向上的有界匀强磁场,磁感应强度为B=1 T;现有一质量为m=10 g,总电阻为R=1 Ω,边长也为d=0.1 m的正方形金属线圈MNPQ,其初始位置PQ边与cc′重合,现让金属线圈以一定初速度沿斜面向上运动,当金属线圈从最高点返回到磁场区域时,线圈刚好做匀速直线运动.已知线圈与斜面间的动摩擦因数为μ=0.5,取g=10 m/s2,不计其他阻力,求:(取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)(1)线圈向下返回到磁场区域时的速度大小;(2)线圈向上离开磁场区域时的动能;(3)线圈向下通过磁场区域过程中,线圈中产生的焦耳热.题型3|由能量守恒或功能关系求解焦耳热例4 [2021·广州市模拟]如图甲所示,空间存在B=0.5 T、方向竖直向下的匀强磁场,MN、PQ是水平放置的平行长直导轨,其间距L=0.2 m,R是连在导轨一端的电阻,ab是跨接在导轨上质量m=0.1 kg 的导体棒.从零时刻开始,对ab施加一个大小为F=0.45 N、方向水平向左的恒定拉力,使其从静止开始沿导轨滑动,滑动过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好,图乙是棒的v t图象,其中AO是图象在O 点的切线,AB是图象的渐近线.除R以外,其余部分的电阻均不计.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.已知当棒的位移为100 m时,其速度达到了最大速度10 m/s.求:(1)R的阻值;(2)在棒运动100 m过程中电阻R上产生的焦耳热.练4 [2020·济南模拟]如图所示,水平传送带上放置n个相同的正方形闭合导线圈,每个线圈的质量均为m,电阻均为R,边长均为L,线圈与传送带间的动摩擦因数均为μ,线圈与传送带共同以速度v0匀速向右运动.MN与PQ为匀强磁场的边界,平行间距为d(L<d),速度v0方向与MN垂直.磁场的磁感应强度为B,方向竖直向下.当线圈右侧边进入磁场时与传送带发生相对运动,线圈的右侧边到达边界PQ 时又恰好与传送带的速度相同.设传送带足够长,且线圈在传送带上始终保持右侧边平行于磁场边界.已知重力加速度为g,线圈间不会相碰.求:(1)线圈的右侧边刚进入磁场时,线圈的加速度大小;(2)线圈右侧边从MN运动到PQ经过的时间t;(3)n个线圈均通过磁场区域到恢复和传送带共速,线圈释放的焦耳热.练5 [2021·石嘴山模拟]如图所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在竖直平面内,两导轨间的距离为L=1 m,导轨间连接的定值电阻R=3 Ω,导轨上放一质量为m=0.1 kg的金属杆ab,金属杆始终与导轨接触良好,杆的电阻r=1 Ω,其余电阻不计,AB位置下方存在磁感应强度为B=1 T 的匀强磁场,磁场的方向垂直导轨平面向里.重力加速度g取10 m/s2.现让金属杆从AB水平位置由静止释放,忽略空气阻力的影响,求:(1)金属杆的最大速度.(2)若从金属杆开始下落到刚好达到最大速度的过程中,电阻R上产生的焦耳热Q=0.6 J,此时金属杆下落的高度为多少?(3)达到最大速度后,为使ab杆中不产生感应电流,从该时刻开始,磁感应强度B′应怎样随时间t 变化?推导这种情况下B′与t的关系式.考点三电磁感应与动量的综合问题多维探究题型1|动量定理在电磁感应中的应用在电磁感应中,动量定理应用于单杆切割磁感线运动,可求解变力的时间、速度、位移和电荷量.(1)求电荷量或速度:B lΔt=mv2-mv1,q=t.(2)求时间:Ft=I冲=mv2-mv1,I冲=BIlΔt=Bl(3)求位移:-BIlΔt=-=0-mv0,即-x=m(0-v0).例5 [2020·山东潍坊期末] (多选)如图所示,水平金属导轨P、Q间距为L,M、N间距为2L,P与M相连,Q与N相连,金属棒a垂直于P、Q放置,金属棒b垂直于M、N放置,整个装置处在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中.现给棒a一大小为v0、水平向右的初速度,假设导轨都足够长,两棒质量均为m,在棒a的速度由v0减小到0.8v0的过程中,两棒始终与导轨接触良好.以下说法正确的是( )A.俯视时感应电流方向为顺时针B.棒b的最大速度为0.4v0C.回路中产生的焦耳热为0.1mD.通过回路中某一截面的电荷量为题型2|动量守恒定律在电磁感应中的应用例6 [2019·全国卷Ⅲ,19](多选)如图,方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨,两相同的光滑导体棒ab、cd静止在导轨上.t=0时,棒ab以初速度v0向右滑动.运动过程中,ab、cd始终与导轨垂直并接触良好,两者速度分别用v1、v2表示,回路中的电流用I表示.下列图象中可能正确的是( )练6 [2020·山东阳谷二中期末](多选)如图所示,在高为h的桌面上固定着两根平行光滑金属导轨,导轨左段弯曲,右段水平,两部分平滑连接,导轨间距为L,电阻不计,在导轨的水平部分有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B,ab、cd为两根相同的金属棒,质量均为m,长度均为L,电阻均为r.开始时cd静置于水平导轨上某位置,将ab从弯曲导轨上距离桌面高为h处由静止释放,cd离开导轨水平抛出,落地点ef距轨道末端的水平距离也为h,金属棒在运动过程中没有发生碰撞且与导轨接触良好,重力加速度为g.以下说法正确的是( )A.cd在导轨上的最大加速度为B.cd在导轨上的最大加速度为C.ab的落地点在ef的右侧D.电路中产生的热量为mgh练7 如图甲所示,两足够长且不计其电阻的光滑金属轨道,如图所示放置,间距为d=1 m,在左端弧形轨道部分高h=1.25 m处放置一金属杆a,弧形轨道与平面轨道以光滑圆弧连接,在平直轨道右端放置另一金属杆b.杆a、b电阻分别为R a=2 Ω,R b=5 Ω,在平直轨道区域有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B=2 T.现杆b以大小5 m/s的初速度(设为v0)开始向左滑动,同时由静止释放杆a.杆a由静止滑到水平轨道的过程中,通过杆b的平均电流为0.3 A.从杆a下滑到水平轨道时开始计时,a、b杆运动图象如图乙所示(以杆a运动方向为正),其中m a=2 kg,m b=1 kg,g=10 m/s2,求:(1)杆a在弧形轨道上运动的时间;(2)杆a在水平轨道上运动过程中通过其截面的电荷量;(3)在整个运动过程中杆b上产生的焦耳热.专题十一 电磁感应中的动力学、能量和动量问题考点突破例1 解析:(1)金属棒进入磁场Ⅰ做匀速运动,设速度为v 0,由平衡条件得mgsin θ=F 安① 而F 安=B 0I 0L ,② I 0=B 0Lv 0R +r③代入数据解得v 0=2 m/s.④(2)金属棒滑过cd 位置时,其受力如图所示.由牛顿第二定律得 mgsin θ-F ′安=ma ,⑤ 而F ′安=B 1I 1L ,⑥ I 1=B 1Lv 0R +r,⑦代入数据可解得a =3.75 m/s 2.⑧(3)金属棒在进入磁场Ⅱ区域达到稳定状态时,设速度为v 1,则mgsin θ=F ″安,⑨ 而F ″安=B 1I 2L ○10 I 2=B 1Lv 1R +r,⑪代入数据解得v 1=8 m/s.⑫答案:(1)2 m/s (2)3.75 m/s 2 (3)8 m/s考法拓展1 解析:金属棒从静止开始到刚进入磁场Ⅰ的时间t 1=v 0gsin θ=0.4 s ,在磁场Ⅰ运动时间t 2=x 1v 0=0.5 s ,所以金属棒从开始到刚离开磁场Ⅰ所经历的时间为t =t 1+t 2=0.9 s.答案:0.9 s考法拓展2 解析:金属棒在未进入磁场前做初速度为0的匀加速直线运动a =gsin θ,由运动学公式得v 20=2ax 0,代入数据解得x 0=0.4 m. 答案:0.4 m考法拓展3 解析:金属棒从开始运动到在磁场Ⅱ中达到稳定状态过程中,根据能量守恒得 mg(x 0+x 1+x 2)sin θ=Q +12mv 21,Q R =R R +r Q =7.5 J.答案:7.5 J练1 解析:本题考查电磁感应中的楞次定律,通过分析安培力判断物体的运动状态,回路中的电流以及焦耳热.重物P 和ab 棒是一个系统,重物P 的重力不变,ab 棒的重力沿斜面向下的分力不变,而ab 棒切割磁感线的速度在增大,则沿斜面向下的安培力随之增大,则ab 与P 的加速度变小,所以重物P 向下做加速度不断减小的加速运动,A 正确;cd 棒刚开始恰好不下滑,则有mgsin θ=μmgcos θ,cd 棒刚好要向上滑动时,则有BIL =mgsin θ+μmgcos θ,联立解得I =mgBL ,B 正确;cd 棒刚好要向上滑动时,ab 棒切割磁感线产生的感应电动势E =BLv ,感应电流I =BLv 2R ,可得v =2mgRB 2L 2,C 正确;由能量守恒定律可知,重物P 减少的重力势能等于ab 棒、重物P 增加的动能、ab 棒增加的重力势能与ab 、cd 棒产生的焦耳热之和,D 错误.答案:ABC练2 解析:用水平恒力F 向右拉动金属框,bc 边切割磁感线产生感应电动势,回路中有感应电流i ,bc 边受到水平向左的安培力作用,设金属框的质量为M ,加速度为a 1,由牛顿第二定律有F -BiL =Ma 1;导体棒MN 受到向右的安培力,向右做加速运动,设导体棒的质量为m ,加速度为a 2,由牛顿第二定律有BiL =ma 2.设金属框bc 边的速度为v 时,导体棒的速度为v ′,则回路中产生的感应电动势为E =BL(v -v ′),由闭合电路欧姆定律i =E R =BL (v -v ′)R,F 安=BiL ,可得金属框bc 边所受安培力和导体棒MN 所受的安培力均为F 安=B 2L 2(v -v ′)R ,二者加速度之差Δa =a 1-a 2=F -F 安M -F 安m =F M -F 安⎝ ⎛⎭⎪⎫1M +1m ,随着所受安培力的增大,二者加速度之差Δa 减小,当Δa 减小到零时,F M =B 2L 2(v -v ′)R ·⎝ ⎛⎭⎪⎫1M +1m ,之后金属框和导体棒的速度之差Δv =v -v ′=FRmB 2L 2(m +M ),保持不变.由此可知,金属框的速度逐渐增大,金属框所受安培力趋于恒定值,金属框的加速度大小趋于恒定值,导体棒所受的安培力F 安=B 2L 2(v -v ′)R 趋于恒定值,选项A 错误,BC 正确;导体棒到金属框bc 边的距离x =⎠⎛0t (v -v ′)dt ,随时间的增大而增大,选项D 错误.答案:BC练3 解析:cd 切割磁感线产生感应电动势为E =BLv 0,根据闭合电路欧姆定律得I =E 2R =BLv 02R ,故A 项错误.对于ab 棒:根据牛顿第二定律得mg -F f =ma ,又F f =μF N ,F N =BIL ,联立解得,加速度大小为a =g -μB 2L 2v 02mR ,故B 项正确.对于cd 棒,由公式q =ΔΦR 总得q =BLs 2R ,则得,s =2Rq BL,故C 项正确.设导体棒cd 在水平恒力撤去后产生的焦耳热为Q ,由于ab 的电阻与cd 相同,两者串联,则ab 产生的焦耳热也为Q.根据能量守恒得2Q +μmgs =12mv 20,又s =2Rq BL ,解得Q =14mv 20-μmgRqBL ,故D 项正确.综上所述,应选择A.答案:A例2 解析:(1)由牛顿第二定律a =F -mgsin θm =12 m/s 2进入磁场时的速度v =2as =2.4 m/s. (2)感应电动势E =Blv 感应电流I =BlvR安培力F A =IBl代入得F A =(Bl )2vR =48 N.(3)健身者做功W =F(s +d)=64 J 由牛顿第二定律F -mgsin θ-F A =0 CD 棒在磁场区域做匀速运动 在磁场中运动的时间t =dv焦耳热Q =I 2Rt =26.88 J.答案:(1)2.4 m/s (2)48 N (3)64 J 26.88 J例3 解析:(1)金属线圈向下匀速进入磁场时,有mgsin θ=μmgcos θ+F 安 其中F 安=BId ,I =ER,E =Bdv解得v =(mgsin θ-μmgcos θ)RB 2d2=2 m/s. (2)设最高点离bb ′的距离为x ,线圈从最高点到开始进入磁场过程做匀加速直线运动,有v 2=2ax ,mgsin θ-μmgcos θ=ma 线圈从向上离开磁场到向下进入磁场的过程,根据动能定理有E k1-E k =μmgcos θ·2x ,其中E k =12mv 2得E k1=12mv 2+v 2μmgcos θgsin θ-μgcos θ=0.1 J.(3)线圈向下匀速通过磁场区域过程中, 有mgsin θ·2d -μmgcos θ·2d +W 安=0 Q =-W 安解得Q =2mgd(sin θ-μcos θ)=0.004 J. 答案:(1)2 m/s (2)0.1 J (3)0.004 J例4 解析:(1)由图乙得ab 棒刚开始运动瞬间a =2.5 m/s 2, 则F -F f =ma , 解得F f =0.2 N.ab 棒最终以速度v =10 m/s 匀速运动,则所受到拉力、摩擦力和安培力的合力为零,F -F f -F 安=0.F 安=BIL =BL Blv R =B 2L 2vR .联立可得R =B 2L 2vF -F f=0.4 Ω.(2)由功能关系可得(F -F f )x =12mv 2+Q ,解得Q =20 J.答案:(1)0.4 Ω (2)20 J练4 解析:(1)线圈刚进入磁场时有:E =BLv 0 根据闭合电路欧姆定律:I =ER所以安培力F =B 2L 2v 0R根据牛顿第二定律:F -μmg =ma. a =B 2L 2v 0mR -μg ,方向向左(2)根据动量定理,对线圈: μmgt -I 安=0. 其中安培力的冲量:I 安=F 安t ′=B I -L ·t ′=BLq q =ΔΦR =BL 2R .综上解得t =B 2L 3μmgR.(3)自线圈进入磁场到线圈右侧边到达PQ 过程中,对于单个线圈,根据动能定理得 μmgd -W 安=0,所以克服安培力做功W 安=μmgd单个线圈离开磁场的运动情况和进入磁场相同,W ′安=W 安=μmgd , 所以对于n 个线圈有Q =2n μmgd答案:(1)B 2L 2v 0mR -μg (2)B 2L3μmgR(3)2n μmgd练5 解析:(1)设金属杆的最大速度为v m ,安培力与重力平衡,则有:F 安=mg 又F 安=BIL ,I =ER +r,E =BLv m 联立得:F 安=B 2L 2v mR +r解得:v m =4 m/s(2)电路中产生的总焦耳热: Q 总=R +r R Q =3+13×0.6 J =0.8 J由能量守恒定律得:mgh =12mv 2m +Q 总解得:h =1.6 m(3)为使ab 杆中不产生感应电流,应使穿过回路平面的磁通量不发生变化, 在该时刻穿过回路平面的磁通量为: Φ1=BLht 时刻的磁通量为: Φ2=B ′L ⎝ ⎛⎭⎪⎫h +v m t +12gt 2 由Φ1=Φ2得:B ′=Bhh +v m t +12gt2代入数据解得:B ′= 1.65t 2+4t +1.6T答案:(1)4 m/s (2)1.6 m (3)B ′= 1.65t 2+4t +1.6T例5 解析:本题考查电磁感应中的电荷量、能量等物理量的计算.棒a 向右运动,回路面积减小,根据楞次定律可知,俯视时感应电流方向为逆时针,A 错误;在棒a 的速度由v 0减小到0.8v 0的过程中,棒a 减速,棒b 加速,对棒a ,由动量定理可得B I -·Lt =BqL =mv 0-0.8mv 0,对棒b ,由动量定理可得B I -·2Lt =mv ,联立可得v =0.4v 0,q =mv 05BL ,B 正确,D 错误;根据能量守恒定律可得Q =12mv 20-12m(0.8v 0)2+12m(0.4v 0)2=0.1mv 20,C 正确.答案:BC例6 解析:由楞次定律可知ab 棒做减速运动,cd 棒做加速运动,即v 1减小,v 2增加.回路中的感应电动势E =BL(v 1-v 2),回路中的电流I =E R =BL (v 1-v 2)R ,回路中的导体棒ab 、cd 的加速度大小均为a =F m =BIL m =B 2L 2(v 1-v 2)mR ,由于v 1-v 2减小,可知a 减小,所以ab 与cd 的v t 图线斜率减小,I 也非线性减小,所以A 、C 正确,B 、D 错误.答案:AC练6 解析:本题从动量和能量两个角度考查双棒问题.当cd 受到的安培力最大时,cd 在导轨上的加速度最大,即ab 刚进入磁场时,cd 在导轨上的加速度最大,设此时ab 的速度为v ,根据机械能守恒定律可得12mv 2=mgh ,解得v =2gh ,此时回路中的感应电流I =BLv 2r ,cd 在导轨上的最大加速度a =BIL m =B 2L 22gh2mr,故A 正确,B 错误; 设cd 离开导轨时的速度为v 1,根据平抛运动规律可知,下落时间t =2h g ,则v 1=h t=gh2,设cd 离开导轨时ab 的速度为v ′,根据动量守恒定律可得mv =mv ′+mv 1,解得v ′=v 1=gh2,所以ab 的落地点也在ef 处,故C 错误;电路中产生的热量Q =mgh -12mv ′2-12mv 21=12mgh ,故D 正确.答案:AD练7 解析:(1)设杆a 刚滑到水平轨道时,杆b 的速度为v b ,杆a 在弧形轨道上运动的时间与杆b 从开始滑动到杆a 刚滑到水平轨道时所用时间相等,对杆b 应用动量定理有Bd I -t 1=m b v b -m b v 0其中v 0=-5 m/s ,v b =-2 m/s 解得t 1=5 s.(2)设杆a 下滑到水平轨道时的速度为v a ,由杆a 下滑的过程中机械能守恒有 m a gh =12m a v 2a解得v a =5 m/s设两杆最后共同的速度为v ,两杆在水平轨道上运动过程中动量守恒,有 m a v a +m b v b =(m a +m b )v 解得v =83m/s对杆a 在水平轨道上运动过程应用动量定理有 -Bd I -t 2=m a v -m a v a 又q =I -t 2解得q =73C.(3)由能量守恒定律得,两杆产生的总焦耳热Q 总=m a gh +12m b v 20-12(m a +m b )v 2=1616 J杆a 、b 串联,电流相等,则相同时间内产生的焦耳热与电阻成正比 故杆b 上产生的焦耳热Q =R b R a +R b Q 总=1156J. 答案:(1)5 s (2)73 C (3)1156 J。
考点11 电磁感应一、选择题1.(2011·北京高考·T19)某同学为了验证断电自感现象,自己找来带铁心的线圈L 、小灯泡A 、开关S 和电池组E ,用导线将它们连接成如图所示的电路。
检查电路后,闭合开关s ,小灯泡发光;再断开开关S ,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。
虽经多次重复,仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象,他冥思苦想找不出原因。
你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是( )A .电源的内阻较大B .小灯泡电阻偏大C .线圈电阻偏大D .线圈的自感系数较大【思路点拨】解答本题时可按以下思路分析:⑴首先将实物连线图转化为电路图。
⑵理解断电自感现象的实质.⑶明确小灯泡出现闪亮的原因。
【精讲精析】选C. 根据实物连线图画出正确的电路图,当闭合电键S ,电路稳定之后,小灯泡中有稳定的电流A I ,电感线圈中有稳定的电流L I ,当电键S 突然断开时,电流A I 立即消失,但是,由于自感电动势的作用,流过线圈的电流L I 不能突变,而是要继续流动,于是,电感线圈和小灯泡构成了回路,如果A L I I >,则能观察到小灯泡闪亮一下再熄灭,线圈的自感系数越大,小灯泡延时闪亮的时间就越长.如果不满足A L I I >的条件,小灯泡只是延时熄灭,不会观察到闪亮一下再熄灭.可见灯泡未闪亮的根本原因是不满足A L I I >的条件,这是线圈电阻偏大造成的L I 偏小。
所以本题正确选项是C.2.(2011·山东高考·T16)了解物理规律的发现过程,学会像科学家那样观察和思考,往往比掌握知识本身更重要。
以下符合事实的是( ) A.焦耳发现了电流热效应的规律 B.库仑总结出了点电荷间相互作用的规律C.楞次发现了电流的磁效应,拉开了研究电与磁相互关系的序幕D.牛顿将斜面实验的结论合理外推,间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动【思路点拨】本题考查物理学史,考查对物理学发展过程中物理学家在物理发展过程中所做贡献的了解。
电磁感应学问点总结一、电磁感应现象1、电磁感应现象与感应电流.(1)利用磁场产生电流的现象,叫做电磁感应现象。
(2)由电磁感应现象产生的电流,叫做感应电流。
物理模型上下移动导线AB,不产生感应电流左右移动导线AB,产生感应电流缘由:闭合回路磁感线通过面积发生改变不管是N级还是S级向下插入,都会产生感应电流,抽出也会产生,唯独磁铁停止在线圈力不会产生缘由闭合电路磁场B发生改变开关闭合、开关断开、开关闭合,快速滑动变阻器,只要线圈A中电流发生改变,线圈B就有感应电流二、产生感应电流的条件1、产生感应电流的条件:闭合电路.......。
....中磁通量发生改变2、产生感应电流的常见状况.(1)线圈在磁场中转动。
(法拉第电动机)(2)闭合电路一部分导线运动(切割磁感线)。
(3)磁场强度B改变或有效面积S改变。
(比如有电流产生的磁场,电流大小改变或者开关断开)3、对“磁通量改变”需留意的两点.(1)磁通量有正负之分,求磁通量时要按代数和(标量计算法则)的方法求总的磁通量(穿过平面的磁感线的净条数)。
(2)“运动不肯定切割,切割不肯定生电”。
导体切割磁感线,不是在导体中产生感应电流的充要条件,归根结底还要看穿过闭合电路的磁通量是否发生改变。
三、感应电流的方向1、楞次定律.(1)内容:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的改变。
(2)“阻碍”的含义.从阻碍磁通量的改变理解为:当磁通量增大时,会阻碍磁通量增大,当磁通量减小时,会阻碍磁通量减小。
从阻碍相对运动理解为:阻碍相对运动是“阻碍”的又一种体现,表现在“近斥远吸,来拒去留”。
(3)“阻碍”的作用.楞次定律中的“阻碍”作用,正是能的转化和守恒定律的反映,在克服这种阻碍的过程中,其他形式的能转化成电能。
(4)“阻碍”的形式.1.阻碍原磁通量的改变,即“增反减同”。
2.阻碍相对运动,即“来拒去留”。
3. 使线圈面积有扩大或缩小的趋势,即“增缩减扩”。
电磁感应常考考点真题举例法拉第电磁感应定律的表述和表达式掌握电磁感应现象的产生条件并会分析解决实际问题;掌握楞次定律、右手定则判断感应电流的方向的方法;掌握法拉第电磁感应定律,会应用公式计算动生电动势,会计算导体切割磁感线产生的感应电动势;掌握电磁感应中电路问题的求解方法,会计算电磁感应电路问题中电压、电流、电荷量、热量等物理量;掌握三大观点解决单杆、双杆和线框模型问题的方法。
核心考点01 电磁感应一、电磁感应现象 (3)二、楞次定律 (3)三、右手定则 (5)四、三个定则和一个规律的综合应用 (5)核心考点02法拉第电磁感应定律 (6)一、感应电动势 (6)二、法拉第电磁感应定律 (7)三、导体切割磁感线时的感应电动势 (7)四、电磁感应中的电路问题 (9)五、电磁感应的图像问题 (10)核心考点03动力学三大观点在电磁感应中的应用 (12)一、力学的观点二、能量的观点 (13)三、动量的观点 (14)四、单导体棒模型 (14)五、双导体棒模型 (19)六、线框模型 (23)核心考点04 电磁感应现象及其应用 (25)一、互感 (26)二、自感 (26)三、涡流 (27)四、电磁阻尼 (28)五、电磁驱动 (28)核心考点01 电磁感应一、电磁感应现象1、定义当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,闭合导体回路中有感应电流产生,这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应。
2、判断磁通量变化的方法根据公式Φ=BS sin θ(θ为B 与S 间的夹角)判断。
根据穿过平面的磁感线的条数是否变化判断。
3、感应电动势产生的条件无论回路是否闭合,只要穿过线圈平面的磁通量发生变化,回路中就有感应电动势。
产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
4、感应电流产生的条件穿过闭合电路的磁通量发生变化,即0 ΔΦ。
穿过闭合电路的磁通量发生变化的四种情况:①磁感应强度B 不变,线圈面积S 发生变化;②线圈面积S 不变,磁感应强度B 发生变化③线圈面积S 变化,磁感应强度B 也变化,它们的乘积BS 发生变化;④线圈面积S 不变,磁感应强度B 也不变,但二者之间夹角发生变化。
2011普通高校招生考试试题汇编-电磁感应1 (广东卷第15题).将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中,线圈平面与磁场方向垂直,关于线圈中产生的感应电动势和感应电流,下列表述正确的是 A.感应电动势的大小与线圈的匝数无关 B.穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大 C.穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大 D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同2(2011江苏卷第2题).如图所示,固定的水平长直导线中通有电流I ,矩形线框与导线在同一竖直平面内,且一边与导线平行。
线框由静止释放,在下落过程中A .穿过线框的磁通量保持不变B .线框中感应电流方向保持不变C .线框所受安掊力的合力为零D .线框的机械能不断增大3(2011江苏卷第5题).如图所示,水平面内有一平行金属导轨,导轨光滑且电阻不计。
匀强磁场与导轨一闪身垂直。
阻值为R 的导 体棒垂直于导轨静止放置,且与导轨接触。
T=0时,将形状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。
下列图象正确的是 ( D )4(福建第17题). 如图,足够长的U 型光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0<θ<90°),其中MN 平行且间距为L ,导轨平面与磁感应强度为B 的匀强磁场垂直,导轨电阻不计。
金属棒ab 由静止开始沿导轨下滑,并与两导轨始终保持垂直且良好接触,ab 棒接入电路的电阻为R ,当流过ab 棒某一横截面的电量为q 时,它的速度大小为v ,则金属棒ab 在这一过程中A.F 运动的平均速度大小为12ν B.平滑位移大小为qR BLC.产生的焦尔热为qBL νD.受到的最大安培力大小为22sin B L Rνθ5(海南第6题).如图,EOF 和E O F '''为空间一匀强磁场的边界,其中EO ∥E O '',FO ∥F O '',且EO ⊥OF ;OO '为∠EOF 的角平分线,OO '间的距离为l ;磁场方向垂直于纸面向里。
一边长为l 的正方形导线框沿OO '方向匀速通过磁场,t=0时刻恰好位于图示位置。
规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正,则感应电流i 与实践t 的关系图线可能正确的是 ( B )6(2011海南第7题).自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的,很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献。
下列说法正确的是A.奥斯特发现了电流的磁效应,揭示了电现象和磁现象之间的联系B.欧姆发现了欧姆定律,说明了热现象和电现象之间存在联系C.法拉第发现了电磁感应现象,揭示了磁现象和电现象之间的联系D.焦耳发现了电流的热效应,定量得出了电能和热能之间的转换关系 解析:考察科学史,选ACD7(2011广东第15题).将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中,线圈平面与磁场方向垂直,关于线圈中产生的感应电动势和感应电流,下列表述正确的是 A.感应电动势的大小与线圈的匝数无关 B.穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大 C.穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大 D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同 解析:由E=tBNS t N∆∆=∆∆φ,AB 错,C 正确。
B 原与B 感的方向可相同亦可相反。
D 错。
选C 8(2011北京第19题).某同学为了验证断电自感现象,自己找来带铁心的线圈L 、小灯泡A 、开关S 和电池组E ,用导线将它们连接成如图所示的电路。
检查电路后,闭合开关S ,小灯泡发光;再断开开关S ,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。
虽经多次重复,仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象,他冥思苦想找不出原因。
你认为最有可能造成小灯泡末闪亮的原因是A .电源的内阻较大B .小灯泡电阻偏大C .线圈电阻偏大D .线圈的自感系数较大 9 (2011上海第13题).如图,均匀带正电的绝缘圆环a 与金属圆环b 同心共面放置,当a 绕O 点在其所在平面内旋转时, b 中产生顺时针方向的感应电流,且具有收缩趋势,由此可知,圆环a (A)顺时针加速旋转 (B)顺时针减速旋转 (C)逆时针加速旋转 (D)逆时针减速旋转10(2011上海第20题).如图,磁场垂直于纸面,磁感应强度在 竖直方向均匀分布,水平方向非均匀分布。
一铜制圆环用丝线悬挂于O 点,将圆环拉至位置a 后无初速释放,在圆 环从a 摆向b 的过程中(A)感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针 (B)感应电流方向一直是逆时针 (C)安培力方向始终与速度方向相反 (D)安培力方向始终沿水平方向 11(201山东第22题).如图甲所示,两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计。
两质量、长度均相同的导 体棒c 、d ,置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h 处。
磁场宽为3h ,方向与导轨平面垂直。
先由静止释放c ,c 刚进入磁 场即匀速运动,此时再由静止释放d ,两导体棒与导轨始终保持 良好接触。
用c a 表示c 的加速度,kd E 表示d 的动能,c x 、d x 分 别表示c 、d 相对释放点的位移。
图乙中正确的是答案:BD解析:开始c 的加速度为g ,c 刚进入磁场即匀速运动,加速度为0,在d 下落h 的过程中,221gt h =,c 匀速下降了h t gt x c 2=⋅=,d 进入磁场后,c 、d 又只在重力作用下运动,加速度为g ,一起运动了h ,c 出磁场,这时c 的加速度仍为g ,因此A 错误,B 正确;c 出磁场后,d 这时受到重力和向上的安培力,并且合力向上,开始做减速运动,当运动了2h 后,d 出磁场,又做加速运动,所以C 错误,D 正确。
12(2011上海第28题).在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”实验(见图(a))中,得到1/E t -∆图线如图(b)所示。
(1)(多选题)在实验中需保持不变的是( ) (A)挡光片的宽度 (B)小车的释放位置 (C)导轨倾斜的角度 (D)光电门的位置(2)线圈匝数增加一倍后重做该实验,在图(b)中画出实验图线。
(1) A ,D (3分) (2)见图 (2分) 13(2011全国卷1第24题).(15分)如图,两根足够长的金属导轨ab 、cd 竖直放置,导轨间距离为L 1电阻不计。
在导轨上端并接两个额定功率均为P 、电阻均为R 的小灯泡。
整个系统置于匀强磁场中,磁感应强度方向与导轨所在平面垂直。
现将一质量为m 、电阻可以忽略的金属棒MN 从图示位置由静止开始释放。
金属棒下落过程中保持水平,且与导轨接触良好。
已知某时刻后两灯泡保持正常发光。
重力加速度为g 。
求: (1)磁感应强度的大小:(2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率。
解析:每个灯上的额定电流为I =额定电压为:U =(1)最后MN 匀速运动故:B2IL=mg 求出:2B PL=(2)U=BLv 得:2Pv BL mg==14(2011海南第16题).如图,ab 和cd 是两条竖直放置的长直光滑金属导轨,MN 和''M N 是两根用细线连接的金属杆,其质 量分别为m 和2m 。
竖直向上的外力F 作用在杆MN 上,使两杆水平静止,并刚好与导轨接触;两杆的总电阻为R ,导轨间距为l 。
整个装置处在磁感应强度为B 的匀强磁场中,磁场方向与导轨所在平面垂直。
导轨电阻可忽略,重力加速度为g 。
在t=0时刻将细线烧断,保持F 不变,金属杆和导轨始终接触良好。
求(1)细线少断后,任意时刻两杆运动的速度之比; (2)两杆分别达到的最大速度。
解析:设某时刻MN 和''M N 速度分别为v 1、v 2。
(1)MN 和''M N 动量守恒:mv 1-2mv 2=0 求出:122v v =① (2)当MN 和''M N 的加速度为零时,速度最大 对''M N 受力平衡:BIl mg = ② EI R=③ 12E Blv blv =+④ 由①——④得:12223mgR v B l =、2223mgRv B l = 15(2011天津第11题).(18分)如图所示,两根足够长的光滑金属导轨MN 、PQ 间距为l =0.5m ,其电阻不计,两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角。
完全相同的两金属棒ab 、cd 分别垂直导轨放置,每棒两端都与导轨始终有良好接触,已知两棒的质量均为0.02kg ,电阻均为R =0.1Ω,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度为B =0.2T ,棒ab 在平行于导轨向上的力F 作用下,沿导轨向上匀速运动,而棒cd 恰好能保持静止。
取g =10m/s 2,问: (1)通过cd 棒的电流I 是多少,方向如何? (2)棒ab 受到的力F 多大?(3)棒cd 每产生Q =0.1J 的热量,力F 做的功W 是多少?解析:(1)棒cd 受到的安培力 cd F IlB =① 棒cd 在共点力作用下平衡,则 sin30cd F mg =②由①②式代入数据解得 I =1A ,方向由右手定则可知由d 到c 。
(2)棒ab 与棒cd 受到的安培力大小相等 F ab =F cd对棒ab 由共点力平衡有 sin30F mg IlB =+ ③ 代入数据解得 F =0.2N④ (3)设在时间t 内棒cd 产生Q =0.1J 热量,由焦耳定律可知 2Q I Rt =⑤ 设ab 棒匀速运动的速度大小为v ,则产生的感应电动势 E=Blv ⑥ 由闭合电路欧姆定律知 2E I R=⑦ 由运动学公式知,在时间t 内,棒ab 沿导轨的位移 x =vt ⑧ 力F 做的功 W =Fx⑨综合上述各式,代入数据解得 W =0.4J 16(2011浙江第23题).(16分)如图甲所示,在水平面上固定有长为L =2m 、宽为d =1m 的金属“U ”型轨导,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m /1.0Ω=λ,不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(取2/10s m g =)。
(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。
答案:(1)导体棒在s 1前做匀减速运动,在s 1后以后一直保持静止。
(2)A 2.0,电流方向是顺时针方向。
(3)J 04.0解析:(1)导体棒先在无磁场区域做匀减速运动,有ma mg =-μ at v v t +=0 2021at t v x +=代入数据解得:s t 1=,m x 5.0=,导体棒没有进入磁场区域。