2020高考物理考前专题突破 专题7 电磁感应最神秘

2020高考物理考前专题突破 专题7 电磁感应最神秘

电磁感应最神秘 ‎ 一、重要地位 二、突破策略 ‎1、、、同v、△v、一样都是容易混淆的物理量，如果理不清它们之间的关系，求解感应电动势就会受到影响，要真正掌握它们的区别应从以下几个方面深入理解。‎ 磁通量 磁通量变化量 磁通量变化率 物理意义 磁通量越大，某时刻穿过磁场中某个面的磁感线条数越多 某段时间穿过某个面的末、初磁通量的差值 表述磁场中穿过某个面的磁通量变化快慢的物理量 大小计算 ‎，为与B垂直的面积[‎ ‎，或 或 开始和转过1800‎ 注 意 若穿过某个面有方向相反的磁场，则不能直接用，应考虑相反方向的磁通量相互抵消以后所剩余的磁通量 时平面都与磁场垂直，穿过平面的磁通量是不同的，一正一负，△φ=2 BS，而不是零 既不表示磁通量的大小，也不表示变化的多少，在φ—t图象中用图线的斜率表示 ‎2、明确感应电动势的三种特殊情况中各公式的具体用法及应用时须注意的问题 ‎⑴导体切割磁感线产生的感应电动势E=Blv，应用此公式时B、l、v三个量必须是两两相互垂直，若不垂直应转化成相互垂直的有效分量进行计算，生硬地套用公式会导致错误。有的注意到三者之间的关系，发现不垂直后，在不明白θ角含义的情况下用E=Blvsinθ求解，这也是不可取的。处理这类问题，最好画图找B、l、v三个量的关系，如若不两两垂直则在图上画出它们两两垂直的有效分量，然后将有效分量代入公式E=Blv求解。此公式也可计算平均感应电动势，只要将v代入平均速度即可。‎ 另外，求的是整个闭合回路的平均感应电动势，△t→0的极限值才等于瞬时感应电动势。当△φ均匀变化时，平均感应电动势等于瞬时感应电动势。但三种特殊情况中的公式通常用来求感应电动势的瞬时值。4、典型例 例1： 关于感应电动势，下列说法正确的是（ ）‎ A．穿过回路的磁通量越大，回路中的感应电动势就越大 B．穿过回路的磁通量变化量越大，回路中的感应电动势就越大 C．穿过回路的磁通量变化率越大，回路中的感应电动势就越大[‎ D．单位时间内穿过回路的磁通量变化量越大，回路中的感应电动势就越大 变化率，它越大感应电动势E就越大，故D对。‎ 答案：CD ‎【解析】根据磁通量变化率的定义得= S△B /△t=4×10-2×2 Wb/s=8×10-2Wb/s 由E=N△φ/△t得E=100×8×10-2V=8V 答案：8×10-2；8‎ ‎∴‎ 答案：‎ 图7-2‎ ‎【总结】用E=N△φ/△t求的是平均感应电动势，由平均感应电动势求闭合回路的平均电流。而电路中通过的电荷量等于平均电流与时间的乘积，即，注意这个式子在不同情况下的应用。‎ 例4：如图7-2所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒以水平速度V0抛出，设整个过程中，棒的取向不变，不计空气阻力，则金属棒运动过程中产生的感应电动势的大小变化情况应是（ ）‎ A．越来越大 B．越来越小 C．保持不变 D．无法判断 ‎【总结】若用E=Blv求E，则必须先求出平均切割速率；若用E=n△φ/△t求E，则必须先求出金属棒ab在△t时间扫过的扇形面积，从而求出磁通量的变化率。‎ 图7-4‎ 例6：如图7-4所示，矩形线圈abcd共有n匝，总电阻为R，部分置于有理想边界的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直，磁感应强度大小为B。让线圈从图示位置开始以ab边为轴匀速转动，角速度为ω。若线圈ab边长为L1，ad边长为L2，在磁场外部分为，则 ‎⑴线圈从图示位置转过530时的感应电动势的大小为 。‎ ‎⑵线圈从图示位置转过1800的过程中，线圈中的平均感应电流为 。‎ ‎⑶若磁场没有边界，线圈从图示位置转过450时的感应电动势的大小为 ，磁通量的变化率为 。‎ ‎【总结】本题考查了三个知识点：①感应电动势的产生由△φ决定，△φ=0则感应电动势等于零；②磁通量的变化量的求法，开始和转过1800时平面都与磁场垂直，△φ=2 BS，而不是零；③线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动产生感应电动势的表达式及此过程中任一时刻磁通量的变化率的求法。‎ 图7-5‎ 例7：一个圆形闭合线圈固定在垂直纸面的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，如图7-5甲所示。设垂直纸面向里的磁感应强度方向为正，垂直纸面向外的磁感应强度方向为负。线圈中顺时针方向的感应电流为正，逆时针方向的感应电流为负。已知圆形线圈中感应电流i随时间变化的图象如图7-5乙所示，则线圈所在处的磁场的磁感应强度随时间变化的图象可能是（ ）‎ ‎【审题】由图乙可知线圈中的感应电流是周期性变化的，因此只研究一个周期（即前两秒）的情况即可。0～0.5s，感应电流沿逆时针方向且大小不变，所以垂直纸面向里的磁场在均匀增强或垂直纸面向外的磁场在均匀减弱；0.5～1.5s，感应电流沿顺时针方向，所以垂直纸面向里的磁场在均匀减弱或垂直纸面向外的磁场在均匀增强；1.5～2s的情况同0～0.5s.‎ 例8：如图7-6所示，金属导轨间距为d，左端接一电阻R，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于平行金属导轨所在的平面，一根长金属棒与导轨成θ角放置，金属棒与导轨电阻不计。当金属棒沿垂直于棒的方向，以恒定速度v在金属导轨上滑行时，通过电阻的电流强度为 ；电阻R上的发热功率为 ；拉力的机械功率为 。‎ 图7-6‎ ‎【审题】导体棒做切割磁感线运动，导体棒两端产生的感应电动势相当于闭合回路的电源，所以题中R是外电阻，金属棒为电源且电源内阻不计。由于金属棒切割磁感线时，B、L、v两两垂直，则感应电动势可直接用E=Blv求解，从而求出感应电流和发热功率，又因为金属棒匀速运动，所以拉力的机械功率等于电阻R上的发热功率，也可以用P=Fv=BILv求拉力的机械功率。‎ ‎【解析】⑴‎ ‎∴‎ ‎⑵‎ ‎⑶或者 答案：；；‎ ‎【总结】本题是法拉第电磁感应定律与闭合回路欧姆定律、焦耳定律及力学中功率相结合的题目，涉及到能量转化的问题，扎实的基础知识是解题的关键。‎ ‎⑵当F=mgsinθ时，ab杆达最大速度vmax，所以 答案：；‎ ‎ ‎