热门城市 |
华北地区 |
东北地区 |
华东地区 |
华中地区 |
西南地区 |
西北地区 |
华南地区 |
2015高考信息：
特殊类招生：
高一必读：
各科辅导：
高二必读：
各科辅导：
高三必读：
各科辅导：
高中留学：
本科留学：
热门词条：
最新词条：
您现在的位置： &
高考物理知识点：电磁感应
来源：百度文库
　　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&D&P&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：&P=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&P=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。
　　3.★楞次定律
　　（1）楞次定律：感应电流的磁场，总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律适用于一般情况的感应电流方向的判定，而右手定则只适用于导线切割磁感线运动的情况，此种情况用右手定则判定比用楞次定律判定简便。
　　（2）对楞次定律的理解
　　①谁阻碍谁---感应电流的磁通量阻碍产生感应电流的磁通量。
　　②阻碍什么---阻碍的是穿过回路的磁通量的变化，而不是磁通量本身。③如何阻碍---原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即&增反减同&。④阻碍的结果---阻碍并不是阻止，结果是增加的还增加，减少的还减少。
　　（3）楞次定律的另一种表述：感应电流总是阻碍产生它的那个原因，表现形式有三种：
　　①阻碍原磁通量的变化；②阻碍物体间的相对运动；③阻碍原电流的变化（自感）。
　　★★★★4.法拉第电磁感应定律
　　电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。表达式E=n&D&P/&Dt
　　当导体做切割磁感线运动时，其感应电动势的计算公式为E=BLvsin&。当B、L、v三者两两垂直时，感应电动势E=BLv。（1）两个公式的选用方法E=n&D&P/&Dt计算的是在&Dt时间内的平均电动势，只有当磁通量的变化率是恒定不变时，它算出的才是瞬时电动势。E=BLvsin&中的v若为瞬时速度，则算出的就是瞬时电动势：若v为平均速度，算出的就是平均电动势。（2）公式的变形
　　①当线圈垂直磁场方向放置，线圈的面积S保持不变，只是磁场的磁感强度均匀变化时，感应电动势：E=nS&DB/&Dt。
　　②如果磁感强度不变，而线圈面积均匀变化时，感应电动势E=Nb&s/&Dt。
　　5.自感现象
　　（1）自感现象：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。（2）自感电动势：在自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。自感电动势的大小取决于线圈自感系数和本身电流变化的快慢，自感电动势方向总是阻碍电流的变化。
　　6.日光灯工作原理
　　（1）起动器的作用：利用动触片和静触片的接通与断开起一个自动开关的作用，起动的关键就在于断开的瞬间。
　　（2）镇流器的作用：日光灯点燃时，利用自感现象产生瞬时高压；日光灯正常发光时，利用自感现象，对灯管起到降压限流作用。
　　7.电磁感应中的电路问题
　　在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源，将它们接上电容器，便可使电容器充电；将它们接上电阻等用电器，便可对用电器供电，在回路中形成电流。因此，电磁感应问题往往与电路问题联系在一起。解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法是：
　　（1）用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向。（2）画等效电路。
　　（3）运用全电路欧姆定律，串并联电路性质，电功率等公式联立求解。
　　8.电磁感应现象中的力学问题
　　（1）通过导体的感应电流在磁场中将受到安培力作用，电磁感应问题往往和力学问题联系在一起，基本方法是：①用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向。②求回路中电流强度。
　　③分析研究导体受力情况（包含安培力，用左手定则确定其方向）。④列动力学方程或平衡方程求解。
　　（2）电磁感应力学问题中，要抓好受力情况，运动情况的动态分析，导体受力运动产生感应电动势&感应电流&通电导体受安培力&合外力变化&加速度变化&速度变化&周而复始地循环，循环结束时，加速度等于零，导体达稳定运动状态，抓住a=0时，速度v达最大值的特点。
　　9.电磁感应中能量转化问题
　　导体切割磁感线或闭合回路中磁通量发生变化，在回路中产生感应电流，机械能或其他形式能量便转化为电能，具有感应电流的导体在磁场中受安培力作用或通过电阻发热，又可使电能转化为机械能或电阻的内能，因此，电磁感应过程总是伴随着能量转化，用能量转化观点研究电磁感应问题常是导体的稳定运动（匀速直线运动或匀速转动），对应的受力特点是合外力为零，能量转化过程常常是机械能转化为内能，解决这类问题的基本方法是：
　　（1）用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向。
　　（2）画出等效电路，求出回路中电阻消耗电功率表达式。
　　（3）分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程。
　　10.电磁感应中图像问题
　　电磁感应现象中图像问题的分析，要抓住磁通量的变化是否均匀，从而推知感应电动势（电流）大小是否恒定。用楞次定律判断出感应电动势（或电流）的方向，从而确定其正负，以及在坐标中的范围。
　　另外，要正确解决图像问题，必须能根据图像的意义把图像反映的规律对应到实际过程中去，又能根据实际过程的抽象规律对应到图像中去，最终根据实际过程的物理规律进行判断。
（挑大学·选专业，一步到位！）
高校分数线
专业分数线
<option value="
<option value="
<option value="
<option value="
<option value="
<option value="
<option value="
热门关键词
百科词条：热门城市 |
华北地区 |
东北地区 |
华东地区 |
华中地区 |
西南地区 |
西北地区 |
华南地区 |
2015高考信息：
特殊类招生：
高一必读：
各科辅导：
高二必读：
各科辅导：
高三必读：
各科辅导：
高中留学：
本科留学：
热门词条：
最新词条：
您现在的位置： &
高三物理课件：高考物理电磁感应中的能量问题
来源：高考网
　　点击下载全部：
（挑大学?选专业，一步到位！）
高校分数线
专业分数线
<option value="
<option value="
<option value="
<option value="
<option value="
<option value="
<option value="
热门关键词
百科词条：762014高考物理二轮课件(热点例析+命题动向+最新预测)：电磁感应问题的综合分析
上亿文档资料，等你来发现
762014高考物理二轮课件(热点例析+命题动向+最新预测)：电磁感应问题的综合分析
专题四电磁感应与电路；热点视角1.电磁感应部分：以考查楞次定律和法拉；备考对策复习时应理清各个基本概念，熟记各公式及适；第1讲；电磁感应问题的综合分析；热点一；电磁感应图象问题；命题规律：电磁感应图象问题多以选择题形式出现，有；(1)综合应用楞次定律、法拉第电磁感应定律及电路；相关知识，判断电流(或安培力)随时间t(或位移x；(2013?江西联考)(
专题四 电磁感应与电路热点视角 1.电磁感应部分：以考查楞次定 律和法拉第电磁感应定律的应用 为主，多涉及牛顿运动定律、电 功和电热等力电综合问题．考查 形式为选择题或计算题． 2.恒定电流部分：以选择题的形 式考查动态电路、电路故障、含 容电路和含电表电路等问题的分 析． 3. 交变电流部分：以选择题的形 式考查交变电流有效值与峰值的 关系、理想变压器的原理．备考对策 复习时应理清各个基本概念， 熟记各公式及适用条件，掌握 交流电“四值”的特点及适用 范围，注意训练和掌握闭合电 路的动态分析问题、含容电路 的分析问题、变压器电路的动 态分析问题及电磁感应与电路 相综合问题的分析思路与方法， 强化电磁感应图象问题的训练， 提高解决与实际生活、生产科 技相结合的实际问题的能力.第1讲电磁感应问题的综合分析热点一电磁感应图象问题命题规律：电磁感应图象问题多以选择题形式出现，有时也与 计算题结合，主要考查以下内容：(1)综合应用楞次定律、法拉第电磁感应定律及电路、安培力等相关知识，判断电流(或安培力)随时间t(或位移x)变化的图象． (2)利用动力学观点判断棒(或线圈)的速度随时间变化的图象． (3)在计算题中考查学生 的识图能力，由图象获 取解题信 息的 能力．(2013? 江西联考)(单选)如图所示，xOy平面内有一半径为R的圆形区域，区域内有磁感应强度大小为B的匀强磁场，左半圆磁场方 向垂直于xOy平面向里，右半圆磁场方向垂直于 xOy 平面向外．一平行于 y 轴的长导体棒 ab 以速度 v 沿 x 轴正方向做匀速运动，则导体棒两端的电势差Uba与导体棒位置 x关系的图象是( A )【解析】设从 y 轴开始沿 x 轴正方向运动的长度为 x0(x0≤ 2R) ， 则 ab 导 体 棒 在 磁 场 中 的 切 割 长 度 l ＝2 2 R2－（ R－ x0） 2＝ 2 2Rx0－x0 ，感应电动势 E＝ Blv＝ 2 2Bv 2Rx0－x0 ，由右手定则知在左侧磁场中 b 端电势高于a 端电势，由于右侧磁场方向变化，所以在右侧 a 端电势高 于 b 端电势，再结合圆的特点，知选项 A 正确．1.判断电流方向可用楞次定律，也可用右手定则．2．感应电动势的大小用E＝Blv，注意切割导体的有效长度和导体速度的变化． 3．感应电流是由电动势和回路电阻共同决定的．4．求解选择题时，用方向排除法较为简单．拓展训练1(2013? 高考新课标全国卷Ⅰ)(单选)如图，在水平面(纸面)内有三根相 同的均匀金属棒ab、ac和MN，其中ab、 ac在a点接触，构成“V”字型导轨．空间 存在垂直于纸面的均匀磁场．用力使MN向右匀速运动，从图 示位置开始计时,运动中MN始终与∠bac的平分线垂直且和导 轨保持良好接触．下列关于回路中电流i与时间t的关系图线, 可能正确的是( A )解析：设∠bac＝ 2θ，金属棒 MN 匀速运动的速度为 v，t 时刻导 轨内切割磁感线的有效长度 L＝2vttan θ . 设导轨单位长度的电阻为 R0，则组成闭合回路的总电阻 vt 1 ? ? ? ＋ tan θ ? ＋ vttan θ ?R0＝ 2vtR0 R＝ 2? ?cos θ ? ?cos θ ? 电动势 E＝ BLv＝2Bv2ttan θ E i＝ ＝ R Bvtan θ 为恒量，故 A 正确，B、 C、 D 错误． 1 R0?cos θ ＋ tan θ ? ? ?拓展训练2(2013? 高考新课标全国卷Ⅱ)(单选)如图，在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为d(d＞L )的条形匀强磁场区域，磁场的边界 与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下．导线框以某一初速 度向右运动．t＝0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随 后导线框进入并通过磁场区域．下列v－t图象中，可能正确描 述上述过程的是( D )解析： 导线框刚进入磁场时速度设为 v0， 此时产生的感应电动势 E BLv0 E＝ BLv0，感应电流 I＝ ＝ ，线框受到的安培力 F＝ BLI＝ R R B2L2v0 B2L2v0 .由牛顿第二定律 F＝ ma 知， ＝ ma，由楞次定律知 R R 线框开始减速，随着速度 v 减小，其加速度 a 减小，故进入磁场 时做加速度减小的减速运动． 当线框全部进入磁场开始做匀速运 动，在出磁场的过程中，仍做加速度减小的减速运动，故只有 D 选项正确．热点二电磁感应电路问题命题规律：电磁感应电路问题为每年高考的热点，考查方式 既有选择题，也有计算题，注意涉及电流、电压、电功率、 电热和电量的计算．(2013? 高考广东卷)如图甲所示，在垂直于匀强磁场B 的平面内，半径为r的金属圆盘绕过圆心O的轴转动，圆心O和 边缘K通过电刷与一个电路连接．电路中的P是加上一定正向电压才能导通的电子元件．流过电流表的电流I与圆盘角速度ω的关系如图乙所示，其中ab段和bc段均为直线，且ab段过 坐标原点．ω&0代表圆盘逆时针转动.已知：R＝3.0 Ω，B＝1.0 T,r＝0.2 m．忽略圆盘、电流表和导线的电阻．(1)根据图乙写出ab、bc段对应的I与ω的关系式； (2)求出图乙中b、c两点对应的P两端的电压Ub、Uc； (3)分别求出ab、bc段流过P的电流IP与其两端电压UP的关 系式．【解析】 1 2 圆盘转动切割磁感线，根据 E＝ Br ω 计算感应电 2动势．题目给出了 I－ ω 图象，根据数学知识写出 I 与 ω 的关 系式．根据欧姆定律求解通过 R 的电流．根据并联电路的特点 求解通过 P 的电流．(1)根据数学知识， ab、 bc 段对应的 I 与 ω 的关系式分别为 Iab ＝ k1ω ， Ibc＝ k2ω ＋ b， 1 且当 ω＝ 15 rad/s， Iab＝ 0.1 A，故 k1＝ 150 1 所以 Iab＝ ω (A) 150 (－ 45 rad/s≤ ω ≤ 15 rad/s)当 ω 1＝15 rad/s 时， Ibc＝ 0.1 A，即 0.1＝15k2＋b ω 2＝ 45 rad/s 时， Ibc′＝ 0.4 A，即 0.4＝45k2＋b 1 解得 k2＝ ， b＝－0.05 100 1 所以 Ibc＝ ω － 0.05(A) 100 (15 rad/s≤ ω ≤ 45 rad/s)．(2)由题意可知， P 两端的电压 UP 等于圆盘产生的电动势， 1 2 UP＝ Br ω 2 b 点时 ωb＝15 rad/s 1 2 Ub＝ Br ω b＝0.3 V 2 c 点时 ωc＝ 45 rad/s 1 Uc＝ Br2ω c＝ 0.9 V. 2 (3)由图象中电流变化规律可知电子元件 P 在 b 点时开始导 通，则：在 ab 段 IP＝ 0 (－ 0.9 V≤ UP≤ 0.3 V) 在 bc 段 UP IP＝ I－ R ω 而 I＝ － 0.05 100 1 2 UP＝ Br ω 2 联立可得 IP＝ UP －0.05 (0.3 V&UP≤ 0.9 V)． 6 【答案】见解析电磁感应与电路的综合问题的解题关键在于电路结构的分析,能正确画出等效电路图．通常将切割磁感线的导体或磁通量 发生变化的回路作为等效电源，其余部分相当于外电路，应 用闭合电路的欧姆定律及串并联电路的基本规律求解．拓展训练 3 (2013? 高考四川卷 ) (多选 )如图所示，边长为 L、不 可形变的正方形导线框内有半径为 r 的圆形磁场区域，其磁感 应强度 B 随时间 t 的变化关系为 B＝ kt(常量 k&0)．回路中滑动 变阻器 R 的最大阻值为 R0， 滑动片 P 位于滑动变阻器中央， 定 R0 值电阻 R1＝ R0、R2＝ .闭合开关 S，电压表的示数为 U，不考 2 虑虚线 MN 右侧导体的感应电动势，则( AC )U A．R2 两端的电压为 7 B．电容器的 a 极板带正电 C．滑动变阻器 R 的热功率为电阻 R2 的 5 倍 D．正方形导线框中的感应电动势为 kL2解析： 根据串、并联电路特点，虚线 MN 右侧回路的总电阻 7 U 4U I 2U R＝ R0.回路的总电流 I＝ ＝ ， 通过 R2 的电流 I2＝ ＝ ， 4 2 7R0 R 7R0 2U R0 1 所以 R2 两端电压 U2＝I2R2＝ ? ＝ U，选项 A 正确； 7R0 2 7根据楞次定律知回路中的电流为逆时针方向， 即流过 R2 的电流 方向向左，所以电容器 b 极板带正电，选项 B 错误；根据 P＝2 I R0 5 2 ? ? I R，滑动变阻器 R 的热功率 P＝ I ＋?2 ? ＝ I R0，电阻 R2 2 2 822R02 I 12 1 ? ? 的热功率 P2＝?2 ? R2＝ I R0＝ P， 选项 C 正确； 根据法拉第电 8 5ΔΦ B 磁感应定律得，线框中产生的感应电动势 E＝ ＝ S＝ kπ t Δt r2，选项 D 错误．拓展训练 4如图甲所示， 10 匝圆形 ( 半径 r0＝ 0.1 m) 线圈的区域内有均匀变化的磁场，滑动变阻器的最大阻值为 R0＝22 Ω, 与线圈连接后，组成分压器对负载 R′( 纯电阻 ) 供电．图乙 所示为该电路的路端电压随外电阻变化的关系图线，每匝线 圈允许通过的电流不能超过2 A．求：ΔB (1)磁场磁感应强度的变化率 和单匝线圈的内阻； Δt (2)接到滑动变阻器 a、b 间的负载电阻 R′的阻值许可范围．解析：(1)由题图乙知，线圈的感应电动势 E＝12 V 即 nπ2Δ r0B ΔB ＝ E＝ 12 V，可得 ＝38 T/s Δt ΔtE 当路端电压 U＝ 时，外电路电阻等于内阻，由题图乙知单匝 2 线圈的内阻 r＝ 0.2 Ω .(2)单匝线圈允许通过的电流不能超过 2 A，内电压的最大值 是 4 V，外电压的最小值为 8 V，所以电路的外电阻必须大 于或等于 4 Ω 当滑动变阻器的滑动触头处在 a 端时，负载电阻 R′与 R0 并 R0R′ 联，应有 ≥ 4 Ω ，得负载电阻 R′≥4.9 Ω R0＋ R′ 即接到变阻器 a、 b 间的负载电阻不能小于 4.9 Ω .答案：见解析热点三电磁感应过程中的动力学问题命题规律：电磁感应中的动力学问题为每年高考的热点， 考查方式既有选择题,又有计算题，命题规律有以下两点： (1)与牛顿第二定律、运动学知识结合的动态分析问题． (2)电磁感应中的安培力问题、涉及受力分析及功能关系的 问题．(2012? 高考广东卷 ) 如图所示，质量为 M的导体棒 ab，垂直放在相距为l的平行光滑金属导轨上．导轨平面与水平面 的夹角为θ，并处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平 面向上的匀强磁场中．左侧是水平放置、间距为 d的平行金 属板，R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计 其他电阻.(1)调节Rx＝R，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通 过棒的电流I及棒的速率v. (2)改变Rx，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m、带 电荷量为＋q的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过， 求此时的Rx.【解析】 (1)导体棒匀速下滑时， Mgsin θ ＝ BIl① Mgsin θ I＝ ② Bl 设导体棒产生的感应电动势为 E0 E0＝ Blv③ 由闭合电路欧姆定律得 E0 I＝ ④ R＋ Rx 联立②③④，得 2MgRsin θ v＝ .⑤ B2l2(2)改变 Rx，由②式可知电流不变．设带电微粒在金属板 间匀速通过时，板间电压为 U，电场强度大小为 E U＝ IRx⑥ U E＝ ⑦ d mg＝qE⑧ 联立②⑥⑦⑧，得 mBld Rx＝ . qMsin θ【答案】 Mgsin θ (1) Bl 2MgRsin θ B2l2 mBld (2) qMsin θ电磁感应中的动力学问题的解题思路： (1)找准主动运动者，用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解 感应电动势的大小和方向． (2)根据等效电路图，求解回路中电流的大小及方向． (3)分析安培力对导体棒运动速度、加速度的影响，从而推理 得出对电路中的电流有什么影响，最后定性分析导体棒的最 终运动情况． (4)列牛顿第二定律或平衡方程求解．拓展训练5(2013? 云南部分名校统考)(多选)如图所示，足够长的光滑导轨倾斜放置，其下端连接一个定值电阻 R ，匀强 磁场垂直于导轨所在平面，将ab棒在导轨上无初速度释放,当 ab 棒下滑到稳定状态时 , 速度为 v ，电阻 R 上消耗的功率为 P. BD 导 轨和导体棒电阻不计．下列判断正确的是( )A．导体棒的 a 端比 b 端电势低 B．ab 棒在达到稳定状态前做加速度减小的加速运动 C．若磁感应强度增大为原来的 2 倍，其他条件不变，则 ab 棒 1 下滑到稳定状态时速度将变为原来的 2 D．若换成一根质量为原来 2 倍的导体棒，其他条件不变，则 ab 棒下滑到稳定状态时的功率将变为原来的 4 倍解析：导体棒下滑切割磁感线，产生感应电动势相当于电源， 由右手定则知 a 端为正极， b 端为负极， A 项错误． B2L2v E 感应电动势 E＝ BLv， I＝ ， 对 ab 受力分析有 mgsin θ － R R ＝ ma， 则知导体棒做加速度减小的加速运动， 当 a＝ 0 时， mgsin B2L2vm mgRsin θ θ ＝ ，得： vm＝ ，若 B 增大为原来的 2 倍， 2 2 R BL 1 稳定状态时速度变为原来的 ，所以 B 项正确， C 项错误．若 4 质量增大为原来的 2 倍，导体棒稳定时的速度为原来的 2 倍， B2L2v2 R 的功率 P＝ ，可知功率变为原来的 4 倍， D 项正确． R拓展训练6(2013? 高考重庆卷)小明在研究性学习中设计了一种可测量磁感 应强度的实验,其装置如图所示.在该实 验中，磁铁固定在水平放置的电子测 力计上，此时电子测力计的读数为 G1，磁铁两极之间的磁场 可视为水平匀强磁场，其余区域磁场不计．直铜条AB的两端 通过导线与一电阻连接成闭合回路，总阻值为R.若让铜条水 平且垂直于磁场，以恒定的速率v在磁场中竖直向下运动，这 时电子测力计的读数为G2，铜条在磁场中的长度为L. (1)判断铜条所受安培力的方向，G1和G2哪个大？ (2)求铜条匀速运动时所受安培力的大小和磁感应强度的大小.解析：(1)铜条匀速向下运动，由楞次定律可知，其所受安培力 竖直向上． 根据牛顿第三定律， 铜条对磁铁的作用力竖直向下， 故 G 2 & G1 . (2)由题意知： G1＝ G2－ F， F＝ G2－ G1，由安培力公式 F＝ BIL I＝ E R （ G2－ G1） R . vE＝ BLv 1 联立以上各式，解得 B＝ L 答案：(1)竖直向上 G2(2)G2－G1 1 L（G2－ G1） R v用动力学和能量观点解决电磁感应综合问题电磁感应综合问题往往涉及法拉第电磁感应定律、楞次定律、闭 合电路欧姆定律、动力学问题、能量问题等，综合性较强，常为 压轴计算题，有时也有选择题．
【解析】 (1)金属棒从离地高 h＝ 1.0 m 以上任何地方由静 止释放后，在到达水平面之前已经开始匀速运动 (1 分) 设最大速度为 v，则感应电动势 E＝ BLv(1 分) E 感应电流 I＝ (1 分 ) R＋ r 安培力 F＝ BIL(1 分 ) 匀速运动时，有 mgsin θ＝ F(1 分 ) 解得 v＝ 1.0 m/s.(1 分 ) (2)在水平面上运动时， 金属棒所受滑动摩擦力为 Ff＝ μmg(1 分) 包含各类专业文献、应用写作文书、行业资料、外语学习资料、762014高考物理二轮课件(热点例析+命题动向+最新预测)：电磁感应问题的综合分析等内容。　
　【高考复习指导】2014年高考物理二轮复习+专题滚动检测+电路和电磁感应(含2013试题,含详解)_高考_高中教育_教育专区。专题滚动检测(五) (满分:100 分 时间:60 ... 　2015届高考物理二轮复习综合讲与练:专题四 电路和电磁感应(含2014高考题)_理化...交变电流的综合问题分析 [典例] 如图所示,有一矩形线圈的面积为 S,匝数为 N... 　2015届高考物理大二轮专题复习训练:专题六 第1课时 电磁感应问题的综合分析_理化生_高中教育_教育专区。专题定位 高考对本部分内容的要求较高, 常在选择题中考查电... 　搜 试试 7 帮助 全部 DOC PPT TXT PDF XLS ...2014 高考物理二轮复习 07:电磁感应问题的综合分析...题型 2 R S 4ρ 电磁感应图象问题 例 2 (2013... 　2014步步高高考物理《大...1/2 相关文档推荐 ...【二轮推荐】2013届高中... 暂无评价 32页 1下载...和感应电路. 第 1 课时 电磁感应问题的综合分析 1... 　2015高考物理二轮(广东专用)专题突破word版训练:专题十 电磁感应问题的综合分析_理化生_高中教育_教育专区。2015高考物理二轮(广东专用)专题突破word版训练专题... 　【创新设计】2015届高考物理二轮精选题组:专练20+应用动力学和能量观点分析电磁感应问题(含解析)_理化生_高中教育_教育专区。专练 20 应用动力学和能量观点 分析... 　【步步高】2015高考物理二轮(广东专用)专题突破word版...综合应用动力学观点和能量观点分析电磁感应问题 例4 ...和法拉第电磁感应定律的应用 1.(双选)(2014? 四川... 　2015年高考二轮精华汇编:考点 18 电磁感应中的动力学...电磁感应问题在高考命题中的“基本道具”, 也是高考的热点, 考 查的知识点多,题目的综合性强,物理...欢迎来到高考学习网，
免费咨询热线：400-606-3393
今日：3259套总数：5068447套专访：2729部会员：54253位
当前位置：
& 2013高考物理易错题解题方法大全（5）：电磁感应
2013高考物理易错题解题方法大全（5）：电磁感应
资料类别: /
所属版本: 通用
上传时间：
下载次数：463次
资料类型：专题资料
文档大小：1.20M
所属点数: 0点
【下载此资源需要登录并付出 0 点，】
资料概述与简介
高考物理易错题解题方法大全（5）
　　　　1、在图11－1中，CDEF为闭合线圈，AB为电阻丝。当滑动变阻器的滑动头向下滑动时，线圈CDEF中的感应电流在G处产生的磁感强度的方向是“·”时，电源的哪一端是正极？
　　AB因被短路而无电流通过。由此可知，滑动头下移时，流过AB中的电流是增加的。当线圈CDEF中的电流在G处产生的磁感强度的方向是“·”时，由楞次定律可知AB中逐渐增加的电流在G处产生的磁感强度的方向是“×”，再由右手定则可知，AB中的电流方向是从A流向B，从而判定电源的上端为正极。
　　【正确解答】
　　CDEF中的感应电流在G处产生的磁感强度的方向是“·”时，它在线圈内部产生磁感强度方向应是“×”，AB中增强的电流在线圈内部产生的磁感强度方向是“·”，所以，AB中电流的方向是由B流向A，故电源的下端为正极。
同学们往往认为力学中有确定研究对象的问题，忽略了电学中也有选择研究对象的问题。学习中应该注意这些研究方法上的共同点。
练习61、如图所示电路中,当电键S断开瞬间( )
(A)流经R2的电流方向向右,流经L的电流方向向左
(B)流经R2的电流方向向左,流经L的电流方向向右
(C)流经R2和L的电流方向都向右
()流经R2和L的电流方向都向左
　　2、长为a宽为b的矩形线圈，在磁感强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的OO′轴以恒定的角速度ω旋转，设t= 0时，线圈平面与磁场方向平行，则此时的磁通量和磁通量的变化率分别是 [ 　]
　　t=0时，线圈平面与磁场平行、磁通量为零，对应的磁通量的变化率也为零，选A。
　　=BS⊥BS（S⊥是线圈垂直磁场的面积），磁通量的变化ΔΦ=Φ2－Φ1，两者的物理意义截然不同，不能理解为磁通量为零，磁通量的变化率也为零。
　　【正确解答】
实际上，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动时，产生交变电动势e=εmcosωt = Babωcosωt。当t=0时，cosωt=1，虽然磁通量
可知当电动势为最大值时，对应的磁通量的变化率也最大，即
弄清概念之间的联系和区别，是正确解题的前提条件。在电磁感应中要弄清磁通量Φ、磁通量的变化ΔΦ以及磁通量的变化率ΔΦ/Δt之间的联系和区别。
练习62、如图所,开始时矩形线与磁场垂直,且一半在匀强磁场内,一半在匀强磁场外要线圈产生感应电流,下列方法中可行的是( )
(A)将线圈向左平移一小段距离(B)将线圈向上平移
()以ab为轴转动(小于90°)(D)以bc为轴转动(小于90°)
　　3、一个共有10匝的闭合矩形线圈，总电阻为10Ω、面积为0.04m2，置于水平面上。若线框内的磁感强度在0.02s内，由垂直纸面向里，从1.6T均匀减少到零，再反向均匀增加到2.4T。则在此时间内，线圈内导线中的感应电流大小为______A，从上向下俯视，线圈中电流的方向为______时针方向。
　　【错解分析】错解：由于磁感强度均匀变化，使得闭合线圈中产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势
　　根据楞次定律，开始时原磁场方向垂直纸面向里，而且是均匀减少的。那么感应电流产生的磁场的方向应该与原磁场方向相同，仍然向里。再根据安培定则判断感应电流的方向为顺时针方向。同理，既然原磁场均匀减少产生的感应电流的方向为顺时针方向。那么，原磁场均匀增加时，产生的感应电流的方向必然是逆时针方向。
　　由于磁场的变化，而产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律矢量差。在0.02s内磁场的方向发生了一次反向。设垂直纸面向里为正方向，ΔB=B2-（-B1）=B2+Bl
　　【正确解答】
　　根据法拉第电磁感应定律
　　B从B1开始均匀减少到零的过程中，感应电流的磁场阻碍原磁通的减少，与原磁通的方向同向，感应电流的方向是顺时针的。接着磁感强度B从零开始反方向均均匀增加到B2，这个过程中，穿过闭合线圈的磁通量反方向增加，感应电流的磁场要阻碍原磁场的增加，其方向是垂直纸面向里，再根据安培定则判断感应电流的方向仍然是顺时针的。
应用楞次定律时，特别要注意感应电流的磁场阻碍的是引起感应电流的磁通量的变化。不能把“阻碍变化”简单地理解为原磁场均匀减少，电流就是顺时针，原磁场均匀增加，感应电流就是逆时针。应用楞次定律解题要先判断原磁通的方向及其变化趋势，再用“阻碍变化”的原则来判断感应电流的磁场的方向，最后用右手定则来判断感应电流的方向。
练习63、如图所示，abcd单匝矩形线圈具有理想边界磁感应强度为0.1T的匀强磁场中磁场线圈ab边的轴以100πrad/s角速度匀速旋转，当线圈由图示位置转过°的过程中感应电动势平均值为
　　4、如图11－2所示，以边长为50cm的正方形导线框，放置在B=0.40T的匀强磁场中。已知磁场方向与水平方向成37°角，线框电阻为0.10Ω，求线框绕其一边从水平方向转至竖直方向的过程中通过导线横截面积的电量。
　　【错解分析】错解：线框在水平位置时穿过线框的磁通量
Φ1=BScos53°=6.0×10-2Wb
　　2=BScos37°=8.0×10-8（Wb）
　　这个过程中的平均电动势
　　通过导线横截面的电量
　　1=BScosθ，公式中θ是线圈所在平面的法线与磁感线方向的夹角。若θ＜90°时，Φ为正，θ＞90°时，Φ为负，所以磁通量Φ有正负之分，即在线框转动至框平面与B方向平行时，电流方向有一个转变过程。错解就是忽略了磁通量的正负而导致错误。
　　【正确解答】
　　11－2中）n方向向上，穿过线框的磁通量
Φ1=BScos53°=6.0×10-2Wb
　　=143°，穿过线框的磁通量Φ1=BScos143°=-8.0×10-2Wb
　　通过导线横截面的电量
通过画图判断磁通量的正负，然后在计算磁通量的变化时考虑磁通量的正负才能避免出现错误。
练习64、边长为L＝0.1m的正方形金属线框abcd，质量m＝0.1㎏总电阻R＝0.02，从高为h＝0.2m处自由下落（金属线框abcd始终在竖直平面上且ab水平）线框下有一水平的有界的匀强磁场，竖直宽度L＝0.1m。磁感应强度B＝1.0T，方向如图所示。试求：
（1）线框穿过磁场过程中产生的热；
（2）全程通过a点截面的电量；
（3）在如图坐标中画出线框从开始下落到dc边穿出磁场的速度与时间的图像
　　5、如图11－3所示，在跟匀强磁场垂直的平面内放置一个折成锐角的裸导线MON，∠MON=α。在它上面搁置另一根与ON垂直的导线PQ，PQ紧贴MO，ON并以平行于ON的速度V，从顶角O开始向右匀速滑动，设裸导线单位长度的电阻为R0，磁感强度为B，求回路中的感应电流。
　　PQ从顶角O开始向右运动的时间为Δt，
　　Ob=vt，
　　ab=vtgα，
　　不是我们要求的电动势的瞬时值。因为电阻（1＋cosα＋sinα）
　　由于两者不对应，结果就不可能正确。
　　【正确解答】
　　PQ从顶角O开始向右运动的时间为Δt，Ob=v·Δt，ab＝v·Δ　　
　　=Blv=B·ab·v=Bv2·Δt·tgα。回路中感应电流
时间增大，产生的感应电动势不是恒量。避免出错的办法是先判断感应电动势的特征，根据具体情况决定用瞬时值的表达式求解。
练习65、如图所示，质量为60g的导体棒长度S =20cm，棒两端分别与长度L=30cm的细导线相连，悬挂在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B =0.5T。当导体棒中通以稳恒电流I后，棒向上摆动（摆动过程中I始终不变），最大偏角θ=45°，求：导体棒中电流I的大小．
以下是某同学的解答：
当导体棒摆到最高位置时，导体棒受力平衡。此时有：
Gtanθ=F安= BIS
　　66、 如图11－4所示，竖直平面内有足够长的金属导轨，轨距0.2m，金属导体ab可在导轨上无摩擦地上下滑动，ab的电阻为0.4Ω，导轨电阻不计，导轨ab的质量为0.2g，垂直纸面向里的匀强磁场的磁应强度为0.2T，且磁场区域足够大，当ab导体自由下落0.4s时，突然接通电键K，则：（1）试说出K接通后，ab导体的运动情况。（2）ab导体匀速下落的速度是多少？（g取10m/s2）
　　【错解分析】错解：
　　1）K闭合后，ab受到竖直向下的重力和竖直向上的安培力作用。合力竖直向下，ab仍处于竖直向下的加速运动状态。随着向下速度的增大，安培力增大，ab受竖直向下的合力减小，直至减为0时，ab处于匀速竖直下落状态。
　　2）略。
　　l）的解法是受平常做题时总有安培力小于重力的影响，没有对初速度和加速度之间的关系做认真的分析。不善于采用定量计算的方法分析问题。
　　【正确解答】
　　1）闭合K之前导体自由下落的末速度为v0=gt=4（m/s）
　　Kab立即受到一个竖直向上的安培力。
　　此刻导体棒所受到合力的方向竖直向上，与初速度方向相反，加速
　　ab做竖直向下的加速度逐渐减小的变减速运动。当速度减小至F安=mg时，ab做竖直向下的匀速运动。
本题的最大的特点是电磁学知识与力学知识相结合。这类的综合题本质上是一道力学题，只不过在受力上多了一个感应电流受到的安培力。分析问题的基本思路还是力学解题的那些规矩。在运用牛顿第二定律与运动学结合解题时，分析加速度与初速度的关系是解题的最关键的第一步。因为加速度与初速度的关系决定了物体的运动。
练习66、如图所示，一边长L=0.2m，质量m1=0.5kg，电阻R=0.1Ω的正方形导体线框abcd，与一质量为m2=2kg的物块通过轻质细线跨过两定滑轮相连。起初ad边距磁场下边界为d1=0.8m，磁感应强度B=2.5T，磁场宽度d2=0.3m，物块放在倾角θ=530的斜面上，物块与斜面间的动摩擦因数=0.5。现将物块由静止释放，经一
段时间后发现当ad边从磁场上边缘穿出时，线框恰好做
匀速运动。（g取10m/s2，sin530=0.8，cos530=0.6）求：
⑴线框ad边从磁场上边缘穿出时速度的大小？
⑵线框刚刚全部进入磁场时动能的大小？
⑶整个运动过程线框中产生的焦耳热为多少？
　　7、如图11－5所示，水平导轨的电阻忽略不计，金属棒ab和cd的电阻多别为Rab和Rcd，且Rab＞Rcd，处于匀强磁场中。金属棒cd在力F的作用下向右匀速运动。ab在外力作用下处于静止状态，下面说法正确的是 [
　　AUab＞Ucd
　　BUab=Ucd
　　CUab＜Ucd
　　D 无法判断
　　ah和cd可以等效为两个电阻串联，而串联电路中，电压的分配跟电阻成正比。因为Rab＞Red，所以Uab＞Ucd，故选A。
　　cdF的作用下，做切割磁感线运动，应视为电源。Ucd为电源的端电压，而不是内电压。所以Ucd≠IRcd，Ucd=ε-IRcd，不能将abcd等效为两个外电阻的串联。
　　【正确解答】
　　F的作用下向右作切割磁感线的运动应视为电源，而c、d分别等效为这个电源的正、负极，Ucd是电源两极的路端电压，不是内电压。又因为导轨的电阻忽略不计，因此金属棒ab两端的电压Uab也等于路端电压，即Ucd=Uab，所以正确的答案应选B。
　　cd的作用是电源。ab则是外电路中的电阻。画出等效电路图，如图11-6所示。然后再运用恒定电流的知识进行计算。电磁感应的问题中经常用到这样的化简为直流电路的等效方法。
练习67、等腰三角形线框abc与长直导线MN绝缘，且线框被导线分成面积相等的两部分，如图所示，M接通电源瞬间电流由N流向M，则在线框中
A线框中无感应电流；???
B线框中有沿abca方向感应电流；
C线框中有沿acba方向感应电流；?
D条件不无法判断。
　　8、 如图11－7所示装置，导体棒AB，CD在相等的外力作用下，沿着光滑的轨道各朝相反方向以0.lm/s的速度匀速运动。匀强磁场垂直纸面向里，磁感强度B=4T，导体棒有效长度都是L=0.5m，电阻R=0.5Ω，导轨上接有一只R′=1Ω的电阻和平行板电容器，它的两板间距相距1cm，试求：（l）电容器及板间的电场强度的大小和方向；（2）外力F的大小。
　　【错解分析】
　　错解一：
导体棒CD在外力作用下，会做切割磁感线运动，产生感应电动势。对导体棒AB在力F的作用下将向右做切割磁感线运动，根据右手定则可以判断出感应电动势方向向上，同理可分析出导体棒CD产生的感生
Uab=0，所以电容器两极板ab上无电压，极板间电场强度为零。
　　错解二：
　　11－7看出电容器的b板，接在CD的C端导体CD在切割磁感线产生感应电动势，C端相当于电源的正极，电容器的a接在AB的A端。导体棒AB在切割磁感线产生感应电动势，A端相当于电源的负极。导体棒AB，CD产生的电动势大小又相同，故有电容器的电压等于一根导体棒产生的感应电动势大小。
UC＝BLv＝4×0.5×0.l=0.2（V）
　　根据匀强电场场强与电势差的关系
　　b端为正极，a端为负极，所以电场强度的方向为b→a。
　　AB产生的感应电动势方向向下，导体棒CD产生的感应电动势方向向上。这个分析是对的，但是它们对整个导体回路来说作用是相同的，都使回路产生顺时针的电流，其作用是两个电动势和内阻都相同的电池串联，所以电路中总电动势不能相减，而是应该相加，等效电路图如图11－8所示。
　　a板与导体AB的A端是等势点，电容器b板与导体CD的C端是等电势点。但是a板与b板的电势差不等于一根导体棒切割磁感线产生的电动势。a板与b板的电势差应为R′两端的电压。
　　【正确解答】
　　AB、CD在外力的作用下做切割磁感线运动，使回路中产生感应电流。
　　R′两端电压UC==I=0.2×1=0.2（V）
　　D→C→R′→A→B→D。所以，电容器b极电势高于a极电势，故电场强度方向b→a。
从得数上看，两种计算的结果相同，但是错解二的思路是错误的，错在电路分析上。避免错误的方法是在解题之前，画出该物理过程的等效电路图，然后用电磁感应求感应电动势，用恒定电流知识求电流、电压和电场知识求场强，最终解决问题。
练习68、如图所示，长为L、电阻r=0.3 Ω、质量m=0.1 kg的金属棒CD垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上，两导轨间距也是L，棒与导轨间接触良好，导轨电阻不计，导轨左端接有R=0.5 Ω的电阻，量程为0～3.0 A的电流表串接在一条导轨上，量程为0～1.0 V的电压表接在电阻R的两端，垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面.现以向右恒定外力F使金属棒右移.当金属棒以v=2 m/s的速度在导轨平面上匀速滑动时，观察到电路中的一个电表正好满偏，而另一个电表未满偏。问：
（1）此满偏的电表是什么表?说明理由。
（2）拉动金属棒的外力F多大?
（3）此时撤去外力F，金属棒将逐渐慢下来，最终停止在导轨上.求从撤去外力到金属棒停止运动的过程中通过电阻R的电量。
　　9、 如图11－9所示，一个U形导体框架，其宽度L=1m，框架所在平面与水平面的夹用α=30°。其电阻可忽略不计。设匀强磁场与U形框架的平面垂直。匀强磁场的磁感强度B＝0.2T。今有一条形导体ab，其质量为m＝0.5kg，有效电阻R=0.1Ω，跨接在U形框架上，并且能无摩擦地滑动，求:
　　1）由静止释放导体，导体ab下滑的最大速度vm；
　　2）在最大速度vm时，在ab上释放的电功率。（g=10m/s2）。
　　【错解分析】
　　错解一：
　　1）ab导体下滑过程中受到重力G和框架的支持力N，如图11－10。
mgsinα= ma
a = gsinα
　　V0=0，导体做匀加速直线运动，由运动学公式
v＝v0＋at=5t
　　t的增大，导体的速度v增大vm→∞
　　=BLv可知
当vm→∞，电功率P→∞
　　错解二：
　　当导体所受合力为零时，导体速度达到最大值。
　　1）导体ab受G和框架的支持力N，而做加速运动
　　由牛顿第二定律
mgsin30°= ma
a = gsin30°
　　v的增加，加速度a逐渐减小。当a＝0时，速度v有最大值
　　ab下滑过程中物理量变化的因果关系是求ab导体下滑最大速度的关键。
　　ab导体在下滑过程中做匀加速运动。实际上，导体ab只要有速度，就会产生感应电动势，感应电流在磁场中受到安培力的作用。安培力随速度的增加而增大，且安培力的方向与速度方向相反，导体做加速度逐渐减小的变加速直线运动。
　　=BLvsin30°中30°是错误的。ε=BLvsinθ中的θ角应为磁感强度B与速度v的夹角。本题中θ=90°。
　　【正确解答】
　　1）导体ab受G和框架的支持力N，而做加速运动由牛顿第二定律
mgsin30°= ma
a = gsin30°= 5（m/s2）
　　v的增加，加速度a逐渐减小。当a=0时，速度v有最大值
　　2）在导体ab的速度达到最大值时，电阻上释放的电功率
【小结】：物理解题训练同学们的思维能力。本题要求同学从多角度来看问题。从加速度产生的角度看问题。由于导体运动切割磁感线发生电磁感应产生感应电流，感应电流的受力使得导体所受的合力发生改变，进而使导体的加速度发生变化，直到加速度为零。从能量转化和守恒的角度看：当重力做功使导体的动能增加的同时，导体又要切割磁感线发生电磁感应将动能转化为内能。直至重力做功全部转化为回路的内能。
练习69、如图所示,水平放置的U形金属框架接有电源,电源的电动势为ε,内阻为r,框架上放置一质量为m、电阻为R的金属杆,它可以在框架上无摩擦地滑动,框架两边相距L,匀强磁场的磁感应强度为B,方向竖直向下.当ab杆受到水平向右恒力F后开始向右滑动,求：
(1)ab杆从静止开始向右滑动,启动时的加速度.
(2)ab杆可以达到的最大速度vmax
(3)ab杆达到最大速度vmax时电路中每秒放出的热量Q
　　0、用均匀导线弯成正方形闭合金属线框abcd，线框每边长80cm，每边的电阻为0.01Ω。把线框放在磁感强度B=0.05T的匀强磁场中，并使它绕轴OO′以ω=100rad/s的角速度匀角速度旋转，旋转方向如图
　　1）每条边产生的感应动势大小；
　　2）线框内感应电流的大小；
　　3）e，f分别是ab和cd的中点，ef两点间的电势差。
　　ab边和cd边作切割磁感线运动，产生感应电动势。
　　2）由右手定则可知，线框在图示位置时，ab中感应电动势方向向上，而cd中感应电势的方向向下。
　　3）观察fcbe电路
　　4处错误。第一，由于审题不清没有将每一条边的感应电动势求出，即缺少εad和εbc。即使它们为零，也应表达出来。第二，边长中两部分的的倍数关系与每一部分占总长的几分之几表述不正确。第三，ab边和cd边的感应电动势的方向分别向上、向下。但是它们的关系是电源的串联，都使电路中产生顺时针方向的电流，闭合回路的总电动势应为：εcd+εab，而不是相减。第四，求Uef时，研究电路fcbe，应用闭合电路欧姆定律，内电路中产生电动势的边长只剩下一半，感应电动势也只能是εcd/2。
　　【正确解答】
　　1）线框转动时，ab边和cd边没有切割磁感线，所以εad=0,εbc=0。
　　　　　
　　3）观察fcbe电路
没有规矩不能成方圆。解决电磁感应的问题其基本解题步骤是：（1）通过多角度的视图，把磁场的空间分布弄清楚。（2）在求感应电动势时，弄清是求平均电动势还是瞬时电动势，选择合适的公式解题。（3）进行电路计算时要画出等效电路图作电路分析，然后求解。
练习70、匀强磁场磁感应强度 B=0.2 T，磁场宽度L=3rn，一正方形金属框边长ab==1m，每边电阻r=0.2Ω，金属框以v=10m/s的速度匀速穿过磁场区，其平面始终保持与磁感线方向垂直，如图所示，求：
（1）画出金属框穿过磁场区的过程中，金属框内感应电流的I-t图线
（2）画出ab两端电压的U-t图线
　　1、共有100匝的矩形线圈，在磁感强度为0.1T的匀强磁场中以角速度ω=10rad/s绕线圈的中心轴旋转。已知线圈的长边a=20cm，短边b=10cm，线圈总电阻为2Ω。求（1）线圈平面转到什么位置时，线圈受到的电磁力矩最大？最大力矩有多大？（2）线圈平面转到与磁场方向夹角60°时，线圈受到的电磁力矩。
　　【错解分析】错解：
　　l） 当线圈平面与磁场方向平行时电磁力矩最大。如图ll－12所示。
　　磁场对线圈一条边的作用力
F=BIb=0.01N
　　线圈受到的电磁力矩
　　2） 若θ=6011-13
ε′=NBabωsin60°=1.73V
　　磁场对线圈一条边的作用力
F′=BI′b=0.00866N
　　此时线圈受到的电磁力矩
第一问解法是正确的。但第二问出了两点错：公式ε=Blvsinθ中的θ应该是B与v的夹角。错解中把线圈平面与磁场的夹角当作θ。另一点是在求力矩时，把力臂搞错了。在求
F′时力臂不是而是
　　【正确解答】
　　磁场对线圈一边的作用力
F′=BI′b=0.005N
　　此时的力矩
依据题意准确地作出线圈在磁场中的速度方向和受力方向是解题的前提。这就是说，逻辑思维是要借助形象来帮忙。
练习71、如图所示，闭合的单匝线框在匀强磁场中以角速度ω绕中心轴OO’时针转动，已知线框的边长ab=cd=L1=0.20m,bc=ad=L2=0.10m, 线框的电阻R=0.50Ω，角速度ω=300rad/s.匀强磁场磁感强度的大小为B=0.50T,方向与转动轴OO’垂直。规定当线框平面与B垂直并且ab边在纸面前时，开始计算线框的转角θ。
（1）当θ=ωt=300时，如图5所示，线框中感生电动势的大小和方向？线框此时所受的电磁力矩M磁的大小、方向如何？
（2）这时作用在线框上电磁力的瞬时功率等于多少？
（3）要维持线框做匀速转动，除电磁力矩M磁外，还必须另有力矩M外作用在线框上，写出M外随时间变化的关系式，并以t为横坐，M外为纵坐标，画出M外随t变化的图线。
　　2、 如图11－14所示，一闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点，将圆环拉离平衡位置并释放，圆环摆动过程中经过有界的水平匀强磁场区域，A，B为该磁场的竖直边界，若不计空气阻力，则 [
　　11－14所示，当圆环从1位置开始下落，进入磁场和摆出磁场时（即2位置和3位置），由于有磁通量变化，圆环上产生感应电流，选项B正确。由于金属圆环自身存在内阻，所以必然有热量产生（既有能量损失）。因此，圆环不会再摆到4位置。选项A错。当圆环进入磁场后，穿过环内的磁通量不再发生变化，无感应电流产生。选项C错误。由于每次通过磁场都有能量损失，所以圆环最终将静止在平衡位置，D选项正确。
　　ABC选项的判断是正确的。只有D选项选错了。在圆环穿过磁场时，要发生电磁感应现象造成机械能转化为电能，电能再进一步转化为内能。但是，这位同学忘记分析当圆环仅在匀强磁场内摆动时，穿过圆环内的磁通量还变化吗？导致了选择错误。
　　【正确解答】
　　11－14所示，当圆环从1位置开始下落，进入磁场时（即2和3位置），由于圆环内磁通量发生变化，所以有感应电流产生。同时，金属圆环本身有内阻，必然有能量的转化，即有能量的损失。因此圆环不会摆到4位置。随着圆环进出磁场，其能量逐渐减少圆环摆动的振幅越来越小。当圆环只在匀强磁场中摆动时，如图11－15所示。圆环内无磁通量的变化，无感应电流产生，无机械能向电能的转化。题意中不存在空气阻力，摆线的拉力垂直于圆环的速度方向，拉力对圆环不做功，所以系统的能量守恒，所以圆环将在AB间来回摆动。
电磁感应现象产生的条件是穿过线圈所包围的平面内的磁通量发生0，即当面积S一定时，ΔB≠0，才会有感应电动势，才有感应电流的存在。可见，在分析物理问题时，要严格按照物理规律成立的条件办事。
　　11－22所示，A，B是两个完全相同的灯泡，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻忽略不计。当电键K闭合时，下列说法正确的是 [　
　　AA比B先亮，然后A熄灭
　　BB比A先亮，然后B逐渐变暗，A逐渐变亮
　　CAB一齐亮，然后A熄灭
　　DA、B一齐亮．然后A逐渐变亮．B的亮度不变
例73、如图11-16所示，直角三角形导线框ABC，处于磁感强度为B的匀强磁场中，线框在纸面上绕B点以匀角速度ω作顺时针方向转动，∠B =60°，∠C=90°，AB=l，求A，C两端的电势差UAC。
　　AC投影到AB上，有效长度AC′，根据几何关系（如图11－17），
　　BC，在垂直于AB方向上的投影BC′也切割磁感线产生了电动势，如图11-17所示。
　　【正确解答】
　　ABC，如图11－5所示，根据法拉第电磁感应定律，穿过回路ABC的磁通量没有发生变化，所以整个回路的
　　AB，BC，AC导体产生的电动势分别为ε1、ε2、ε3，电路等效于图11-5，故有
ε总=ε1+ε2+ε3 ②
注意虽然回路中的电流为零，但是AB两端有电势差。它相当于两根金属棒并联起来，做切割磁感线运动产生感应电动势而无感应电流。
练习73、在如图11－24所示的水平导轨上（摩擦、电阻忽略不计），有竖直向下的匀强磁场，磁感强度B，导轨左端的间距为L1=4L0，右端间距为L2=L0。今在导轨上放置AC，DE两根导体棒，质量分别为m1=2m0，m2=m0，电阻R1=4R0，R2=R0。若AC棒以初速度V0向右运动，求AC棒运动的过程中产生的总焦耳热QAC，以及通过它们的总电量q。
　　4、 如图11－19所示，长为6m的导体AB在磁感强度B=0.1T的匀强磁场中，以AB上的一点O为轴，沿着顺时针方向旋转。角速度ω=5rad/s，O点距A端为2m，求AB的电势差。
　　【错解分析】错解：根据法拉第电磁感应定律
　　断路时导体端电压等于电动势
　　=BLv是有条件的。它适用于导体平动且速度方向垂直于磁感线方向的特殊情况。不符合本题的转动情况，本题用错了公式。另外判断感应电动势方向上也出现了问题。
　　【正确解答】
　　=BLv适用于导体平动且速度方向垂直于磁感线方向的特殊情况。将转动问题转化为平动作等效处理。因为v =ωL，可以用导体中点的速度的平动产生的电动势等效于OB转动切割磁感线产生的感应电动势。
UBO=UB-UO=εBO=4(V)
UAO=UA-UO=εAO=1(V)
UAB=UA-UB=(UA-UO)-(UB-UO)
=UAO-UBO=1-4=-3(V)
本题中的等效是指产生的感应电动势相同。其基础是线速度与角速度和半径成正比。
　 11－25所示光滑平行金属轨道abcd，轨道的水平部分bcd处于竖直向上的匀强磁场中，bc部分平行导轨宽度是cd部分的2倍，轨道足够长。将质量相同的金属棒P和Q分别置于轨道的ab段和cd段。P棒位于距水平轨道高为h的地方，放开P棒，使其自由下滑，求P棒和Q棒的最终速度。
　　5、 如图11－20所示，在磁感强度B= 2T的匀强磁场中，有一个半径r=0.5m的金属圆环。圆环所在的平面与磁感线垂直。OA是一个金属棒，它沿着顺时针方向以20rad/s的角速度绕圆心O匀速转动。A端始终与圆环相接触OA棒的电阻R=0.1Ω，图中定值电阻R1=100Ω，R2=4.9Ω，电容器的电容C=100pF。圆环和连接导线的电阻忽略不计，求：
　　1）电容器的带电量。哪个极板带正电。
　　2）电路中消耗的电功率是多少？
　　【错解分析】错解：
　　1）由于电容器两板间分别接在做切割磁感线导体棒的两端，电容器两端的电压就等于导体OA上产生的感应电动势。
　　O→A，故电容器下板由于与O相接为正，上极板与A相接为负。
　　2）根据闭合电路欧姆定律
　　P消=I2R=4.9(W)
　　错解的原因是：
　　1）电容器两板虽然与切割磁感线的导体相连，但两板间并不等于导体棒OA产生的感应电动势。因为导体棒有电阻。所以电容器的电压应等于整个回路的端电压。
　　2）电路中消耗的功率由于导体棒有电阻，即相当于电源有内阻，所以电路中消耗的功率不仅在外电阻R2上，而且还消耗在内阻R上。P消=I2(R+R2)或根据能量守恒P源=Iε。
　　【正确解答】
　　l）画出等效电路图，图11－21所示。导体棒OA产生感应电动势
　　O→A，但导体棒切割磁感线相当于电源，在电源内部电流从电势低处流向电势高处。故A点电势高于O点电势。又由于电容器上板与A点相接即为正极，同理电容器下板由于与O相接为负极。
　　2）电路中消耗的电功率P消=I2(R+R2)=5(W)，或P消=Iε=5(W)
现用恒力F作用于ab棒上，使它向右运动。则
A．安培力对cd做正功使它向右加速运动
B．外力F做的功等于克服ab棒上安培力的功
C．外力作的功等于回路产生的总热量和系统的动能
D．回路电动势先增后减两棒共速时为零
产生的电动势E＝BLV1＝0.2V
安培力F＝BLI＝BLE/R＝1N
线框在磁场中F＝G作匀速运动，Q＝mg2L＝0.1×10×2×0.1J＝0.2J
（2）因为ab与dc切割磁感线产生的电动势和电流是：E＝BLV1
所以通过a点的电量
Q＝It＝E2L/R V1＝BL2 V1L/ R V1＝2BL2/R＝2×1×0.01/0.02C＝1C
(3) 线框下落的时间：t1＝＝0.2s
在磁场内匀速V＝V1
t2＝2L/ V1＝0.1s
练习65答案: 该同学所得结论有问题。
由于45°是钢棒向上摆动的最大偏角，所以此时钢棒并不平衡。（2分）
钢棒在向上摆动过程中，仅有重力和安培力两个恒力做功。
由动能定理：BISLsinθ-mgL（1-cosθ）=0
∴钢棒中电流为：I= mg（1-cosθ）/ BSsinθ
练习66答案: 解（1）有：对有：
联立可得：
（2）ad边刚要离开磁场，由动能定理得
将速度v代入，整理可得线框刚刚全部进入磁场时，线框与物块的动能和为
所以此时线框的动能为
将数值代入，整理可得线框在整个运动过程中产生的焦耳热为：
练习67答案:C
练习68答案:（1）电压表
理由略 （2）F=1.6 N （3）Q=0.25 C
练习69答案: (1),(2)
练习70答案: 线框进人磁场区时
E1=B l v=2 V，=2.5 A
方向沿逆时针，如图（1）实线abcd所示，感电流持续的时间t1==0.1 s
线框在磁场中运动时：E2=0，I2=0
无电流的持续时间：t2==0.2 s，
线框穿出磁场区时：E3= B l v=2 V，=2.5 A
此电流的方向为顺时针，如图（1）虚线abcd所示，规定电流方向逆时针为正，得I-t图线如图（2）所示
（2）线框进人磁场区ab两端电压
U1=I1 r=2.5×0.2=0.5V
线框在磁场中运动时；b两端电压等于感应电动势
U2=B l v=2V
线框出磁场时ab两端电压：U3=E - I2 r=1.5V
由此得U-t图线如图（3）所示
点评：将线框的运动过程分为三个阶段，第一阶段ab为外电路，第二阶段ab相当于开路时的电源，第三阶段ab是接上外电路的电源
练习71答案: [分析]（1）线框在匀强磁场中匀速转动时，ab段和cd段的速率
线框内的感应电动势ε等于ab段和cd段切割磁感线产生的感应电动势之和，即ε=2BL1vsinθ=BL1L2ωsinθ。
当θ=300时ε=0.50×0.20×0.10×300×0.5=1.5(V),方向沿abcd.
线圈中的电流强度　　　　　　
ab段所受的电磁力fab的方向如图5所示，
其大小fab=BIL1=3（N）。
电磁力fab对于OO’轴的力矩方向在俯视图中时针的，大小为Mab=fab ·段所受磁力矩为Mcd，大小与ab段相同，因此总电磁力矩方向是顺时针的，大小为M磁=Mab+Mcd=fab· L2sinθ=0.15(N·m)
(2)ab段上电磁力的方向与速度方向间的夹角是90+θ，所以电磁力fab的瞬时功率Pab=fabvsin(900+θ)=-fabvsinθ.
　 因此作用在线框上的电磁力的瞬时功率为P=2Pab=-2fabvsinθ=-45(W)
(3)当线框绕OO’轴匀速转动时，线框所受力矩的代数和等于零。因此，外力矩M外的大小与电磁力矩M磁的大小相等、方向相反，为时针方向。利用（1）中得到的公式M外=fabL2sinθ,fab=BIL1,I=,ε=BL1L2ωsinθ=ωt等可得：
以t为横坐标，M外为纵坐标的M外—t图象如图6所示。
[评述]求解本题所需要的知识是感应电动势，闭合电路欧姆定律，以及电磁力矩和磁力瞬时功率等，都是电磁学的重点，因而本题对考生的能力要求较高。而判断电磁力的方向，对负功率的计算，以及M外—t函数关系图线的作图都突出了对同学空间想象能力、推理能力的考查。　　　　　　
图11-23a、b是两电源独立产生电流的流向图，C图是合并在一起的电流流向图。由图可知、在A灯处原电流与感应电流反向，故A灯不能立刻亮起来。在B灯处原电流与感应电流同向，实际电流为两者之和，大于原电流。故B灯比正常发光亮（因正常发光时电流就是原电流）。随着自感的减弱，感应电流减弱，A灯的实际电流增大，B灯实际电流减少，A变亮，B灯变暗，直到自感现象消失，两灯以原电流正常发光。应选B。
练习73答案：由于棒L1向右运动，回路中产生电流，Ll受安培力的作用后减速，L2受安培力加速使回路中的电流逐渐减小。只需v1，v2满足一定关系，
　　两棒做匀速运动。
　　I=0，即回路的总电动势为零。所以有
BLlv1=BL2v2
　　DE棒应用动量定理BL2I·△t = m2v2
练习74答案：　P棒从进入水平轨道开始到速度稳定所用的时间为△t，P，Q对PQ分别应用动量定理得
练习75答案：开始时ab棒在外力F作用下向右切割磁感线产生电磁感应，ab棒相当于电源，由右手定则，b端电势较低，a端电势高，形成由b→a→c→d→b逆时转电流。电流通过ab和cd棒，由左手定则，ab棒安培力向左，做负功，阻碍速度增加；cd棒安培力向右，做正功，使cd棒动能增加速度增大。外力除克服ab棒上安培力做功外，还要对cd棒做正功。故A对B错。由于外力和安培力的作用，开始时ab棒加速度大于cd棒，两者速度差增大，回路感应电动势增大，感应电流增大，使ab加速度减小，cd加速度增大，当两棒加速度相等时速度差最大，回路感应电动势最大。以后ab和cd棒在外力F作用下以相同加速度运动，速度差恒定不可能共速，电动势恒定不会等于零，故D错。根据能量守恒整个过程外力做的功等于回路产生的总热量和系统的动能，C项正确。所以正确选项为A、C。
小结：电磁感应中的金属棒导轨问题，可以用力学中滑块A在滑板B上运动作为物理模型。滑板B与地面光滑接触，摩擦力分别对A、B做负功和正功,使部分机械能转化为内能，相当于双金属棒情景。若B固定于地面，则类似单金属棒。摩擦力做的总功等于系统内能增量，相当于安培力做功的情景。
高考学习网－中国最大高考学习网站 | 我们负责传递知识！
其他相关资源
友情链接：
客服总机：400-606-99777 业务传真：010- 客服邮箱：Copyright &2006 - 2015 高考学习网版权所有. All Rights Reserved. 京ICP证100390号}