高考物理专题四 电磁感应

高考物理专题四 电磁感应内容摘要：

1、- 1 磁感应中的动力学问题电磁感应中通过导体的感应电流，在磁场中将受到安培力的作用，因此电磁感应问题往往和力学、运动学等问题联系在一起电磁感应中动力学问题的解题思路如下：【例 1】如图所示，两条平行的长直金属细导轨 Q 固定于同一水平面内，它们之间的距离为 L，电阻可忽略不计 两根质量皆为 m 的金属细杆，两杆的电阻皆为 R，杆与导轨垂直，且与导轨接触良好，并可沿导轨无摩擦地滑动杆 中点系一轻绳，绳的另一端绕过轻的定滑轮悬挂一质量为 M 的物体，滑轮与转轴之间的摩擦不计，滑轮与杆 间的轻绳处于水平伸直状态并与导轨平行导轨和金属细杆都处于匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在平面向上，磁感应强度的 2、大小为 B现两杆及悬挂物都从静止开始运动，当 及 的速度分别达到 ，两杆加速度的大小各为多少。 2电磁感应中动量定理的应用在电磁感应的问题中，金属棒往往做非匀变速运动，由于导体棒的速度变化引起了导体棒的受力发生变化，因此对于非匀变速运动的定量计算，不可能直接运用匀变速运动规律进行计算或运用恒力的冲量来解决这时往往可以借助动量定理来解决，在动量定理 中，F 合 为金属棒受到的安培力， ，可得 在双金合 属棒中，往往又分别以两棒为研究对象运用动量定理来解决，当然有时也可以把双金属棒当做一个系统直接利用动量守恒来解决【例 2】如图所示，足够长的光滑平行导轨水平放置，电阻不计，M、N 部分的宽度为 2L 3、， P、Q 部分的宽度为 L，金属棒 a 和 b 的质量 m a= 2 2m，其电阻大小 22R，a 和 b 分别在 ，垂直导轨放置且相距足够远，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为 B开始时 a 棒向右速度为 v0，b 棒静止两棒运动时始终保持平行且a 总在 M、N 上运动、 b 总在 P、Q 上运动求 a、b 最终的速度- 2 磁感应中的电量问题电磁感应中，在某段时间内流过导体棒的电量有两种计算方法。 一是，由动量定理推出：由于导体棒只受到安培力，则 ，而 ，有 可得安 ；二是，由闭合电路欧姆定律及法拉第电磁感应定律推出。 )/(【例3】如图所示，两光滑水平放置的平行金属导轨间距 4、为L，电阻不计，左端串一定值电阻R ，金属杆电阻为r 、质量为m ，匀强磁场的磁感应强度为 B现杆以初速度v 0开始运动，则：(1）杆以后的运动情况如何。 (2）整个运动过程中，通过金属杆的电量3）整个运动过程中，金属杆滑行的距离电磁感应中的能量问题电磁感应的过程是能量的转化和守恒的过程，导体切割磁感线或磁通量发生变化在回路中产生感应电流，机械能或其他形式的能便转化为电能；感应电流做功，又可使电能转化为机械能或电阻的内能等电磁感应的过程总是伴随着能量的转化，因此在分析问题时，应牢牢抓住能量守恒这一基本规律，分析清楚有哪些力做功，就可知道有哪些形式的能量参与了相互转化，然后借助于动能定理或能量守恒 5、定律等规律求解需要说明的是克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化成了电能【例 4】如图所示，一平面框架宽 L=0.3 m，与水平面成 37角，上、下两端各有一个电阻 ，框架其他部分的电阻不计。 垂直于框架平面的方向上存在向上的匀强磁场，磁感应强度 B=1T金属杆 为 L=0.3 m，质量为 m=1阻 r=2，与框架间的动摩擦因数为 =初速度 0 m/s 向上滑行，直至上升到最高点的过程中，上端电阻 生的热量 5 J。 g 取 10 m/：(1)沿斜面上升的最大距离(2)在上升过程中，通过下端电阻的电荷量5电磁感应中的图象问题电磁感应中的图象问题大体可分为两类：由给定的电磁感应过程选出或画出 6、相应的物理量的函数图象；由给定的有关图象分析电磁感应过程，确定相关物理量。 无论何种类型，常需要综合运用法拉第电磁感应定律、楞次定律、右手定则、安培定则等规律来分析相关物理量之间的函数关系，确定其大小和方向及在坐标系中的范围，同时应注意斜率的物理意义【例5】在水平桌面上，一个面积为框平面与磁场垂直，磁感应强度1圆形金属框相连接的一个水平的平行金属导轨上放置一根导体棒，导体棒的长为L、电阻为R，且与导轨接触良好导体棒处于另一匀强磁场B 2中，如图乙所示若导体棒始终保持静止，则其所受的静摩擦力f 随时间t 变化的图象是图丙中的（设向右的方向为静摩擦力甲 乙- 3 对训练1如图所示，竖直放置的 U 形 7、导轨宽为 L，上端串有电阻 R（其余导体部分的电阻都忽略不计）。 磁感应强度为 B 的匀强磁场方向垂直于纸面向外。 金属棒 质量为 m，与导轨接触良好，不计摩擦。 从静止释放后 持水平而下滑。 试求 滑的最大速度 图所示，U 形导线框固定在水平面上，右端放有质量为 m 的金属棒 ab，导轨间的动摩擦因数为 ，它们围成的矩形边长分别为 2，回路的总电阻为 R。 从 t=0 时刻起，在竖直向上方向加一个随时间均匀变 化的匀强磁场B=（ k0）那么在 t 为多大时，金属棒开始移动。 3如图所示，光滑的平行导轨处于匀强磁场中，R 为定值电阻，其他电阻不计若原来静止在导轨上的导体捧 恒力 F 作用而运动起来，对于 8、电路中感应电流的变化，图乙中描述正确的是4如图所示，质量为 m、边长为 l 的正方形线框，从有界的匀强磁场上方由静止自由下落，线框电阻为 R。 匀强磁场的宽度为 H。 （lH，磁感强度为 B，线框下落过程中 与磁场边界平行且沿水平方向。 已知 刚进入磁场和刚穿出磁场时线框都作减速运动，加速度大小都是。 求）刚进入磁场时与 刚出磁场时的速度大小；（2）刚进入磁场时，线框的速度大小；（3）线框进入磁场的过程中，产生的热量。 5如图所示，竖直放置的导轨ab、b 、 量为的两端分别与 能沿框架无摩擦下滑整个装置放在与框架垂直的匀强磁场中，当静止下滑一段时间后闭合开关S，则开关加速度可能大于 g B加速度一定 9、小于 C b m -C最终速度与 S 闭合的时刻无关D机械能一定守恒6如图所示, 光滑的平行导轨处于匀强磁场中，他电阻不计一根垂直于导轨放置的金属棒L ，质量为m，令棒以一定的初速度向右运动，当其通过位置a,通过位置b，到位置c 时恰好静止，如果 a、 c 间的间距的2倍，求棒通过a、电功率之比。 7如图所示,在倾角为 的光滑斜面上存在着两个磁感强度相等的匀强磁场,方向一个垂直斜面向上,另一个垂直斜面向下,宽度均为 m、边长也为 L 的正方形线框（设电阻为 R）以速度 v 进入磁场时，恰好作匀速直线运动。 若当 到达 间位置时，线框又恰好作匀速直线运动，则：（1）当 刚越过 ，线框加速度的值为多少 10、。 （2）求线框从开始进入磁场到 到达 点的过程中产生的热量是多少。 8如图所示，两根平行光滑导轨 距d们与水平方向的倾角为 （，导轨的上方跟电阻为 R 4 相连，导轨上放一个金属棒，金属棒的质量为 m电阻 r2。 整个装置放在方向竖直向上的匀强磁场中，磁感强度B属棒在沿斜面方向向上的恒力作用下收静止开始沿斜面向上运动，电阻 R 消耗的最大电功率 P1W。 （g10m/s 2）求：（1）恒力的大小；（2）恒力作用功的最大功率。 9如图所示，D 是两根足够长的固定平行金属导轨，两轨间距离为 L，导轨平面与水平面的夹角为，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感应强度为B，在导轨的 连 11、接一个阻值为 R 的电阻，一根垂直于导轨放置的金属棒 量为 m，电阻为 R，与导轨的动摩擦因数为 ，从静止开始沿导轨下滑，求：（1）的最大速度（2）放的最大功率（3）若 下降高度 h 时达到最大速度，在这个过程中，0如图所示，两根光滑的金属导轨平行放置在倾角为 的斜面上，导轨的下端接有电阻 R，导轨自身的电阻可忽略 a b 面处在一匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上质量为 m、电阻可不计的金属棒 沿着斜面与棒垂直的恒力 F 作用下沿导轨匀速上滑，并上升 h 高度在这过程中A作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于电阻 用于棒上的各个力的合力所做的功等于力力产生的焦耳热11如图甲所示，交流发电机 12、的矩形线圈边长ab=圈匝数为 50匝，线圈电阻 r=1，线圈在磁感强度B=匀强磁场中绕垂直磁场的转轴以100ns 的转速匀速转动，外接电阻 R = 9。 求： （1）图甲中交流电压表的示数和电阻的电功率各是多少。 （2）如图乙所示，在外电路上接上理想变压器，为了使电阻变压器原、副线圈的匝数比n 1：n 2。 12如图所示两根光滑、平行、电阻不计的金属导轨 直放置在垂直于导轨平面向里、磁感应强度为 B 的匀强磁场中，导轨上端接有阻值为 电阻、电容为 C 的电容以及阻值为 电阻。 一根长为 L、质量为 m、电阻为 r 的水平金属棒 静止开始释放。 下滑过程中 导轨接触良好，导轨足够长，磁场足够大。 求（1）的 13、最大速度 2）系统稳定时 功率。 （3）整个过程中流过 电量。 13一有左边界的匀强磁场区域如图甲所示，质量为 m、电阻为 R 的长方形线圈 边长分别为 L 和 2L，线圈一半在磁场外，一半在磁场内，磁感应强度为 B0。 t=0时刻磁场开始均匀减小（不反向）线圈中产生感应电流，在磁场力的作用下运动，其 象如图乙所示，图中斜向虚线为过 O 点的速度图线的切线，数据由图中给出，不考虑重力影响，求：(1)磁场磁感应强度的变化率(2)刻回路的电功率14如图所示，质量 M=2平行“”型金属导轨 在光滑绝缘的水平面上，另有一根质量 m=金属棒 行于 放在水平导轨上，左边靠着绝缘的竖直立柱 直立柱光滑，且固定不动）导轨处于匀强磁场中，磁场以 界，左侧的磁场方向竖直向上，右侧的磁场方向水平向左，磁感应强度 B 导轨的 长 L=0.5 m、电阻 r=属棒 电阻 R=余电阻均可不计金属棒与导轨间的动摩擦因数 =在导轨上作用一个。