高三高考二轮复习物理6电磁感应

高三高考二轮复习物理6电磁感应

专题六 电磁感应 教案 一． 专题要点 ‎1.感应电流：⑴产生条件：闭合电路的磁通量发生变化。⑵方向判断：楞次定律和右手定则。⑶“阻碍”的表现：阻碍磁通量的变化（增反减同），阻碍物体间的相对运动（来斥去吸），阻碍原电流的变化（自感现象）。‎ ‎2.感应电动势的产生：‎ ‎⑴感生电场：英国物理学家麦克斯韦的电磁场理论认为，变化的磁场周围产生电场，这种电场叫感生电场。感生电场是产生感生电动势的原因。‎ ‎⑵动生电动势：由于导体的运动而产生的感应电动势为动生电动势。产生动生电动势的那部分导体相当于电源 ‎ ‎3.感应电动势的分类、计算 ‎ ‎ 二． 知识网络 三． 典例精析 题型1.（楞次定律的应用和图像）如图甲所示，存在有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B，方向分别垂直纸面向里和向外，磁场宽度均为L，在磁场区域的左侧相距为L处，有一边长为L的正方形导体线框，总电阻为R，且线框平面与磁场方向垂直. 现使线框以速度v匀速穿过磁场区域以初始位置为计时起点，规定电流逆时针方向时的电流和电动势方向为正，B垂直纸面向里时为正，则以下关于线框中的感应电动势、磁通量、感应电流、和电功率的四个图象描述不正确的是 （ ）‎ ‎ ‎ 解析：在第一段时间内，磁通量等于零，感应电动势为零，感应电流为零，电功率为零。‎ 在第二段时间内，，，，。‎ 在第三段时间内， ，，，。‎ 在第四段时间内， ，，，。此题选B。‎ 规律总结：对应线圈穿过磁场产生感应电流的图像问题，应该注意以下几点：‎ ‎⑴要划分每个不同的阶段，对每一过程采用楞次定律和法拉第电磁感应定律进行分析。‎ ‎⑵要根据有关物理规律找到物理量间的函数关系式，以便确定图像的形状 ‎ ‎⑶线圈穿越方向相反的两磁场时，要注意有两条边都切割磁感线产生感应电动势。‎ 题型2.（电磁感应中的动力学分析）如图所示，固定在绝缘水平面上的的金属框架cdef处于竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab电阻为r，跨在框架上，可以无摩擦地滑动，其余电阻不计．在t=0时刻，磁感应强度为B0，adeb恰好构成一个边长为L的正方形．⑴若从t=0时刻起，磁感应强度均匀增加，增加率为 k(T/s)，用一个水平拉力让金属棒保持静止．在t=t1时刻， 所施加的对金属棒的水平拉力大小是多大？⑵若从t=0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当金属棒以速度v向右匀速运动时，可以使金属棒中恰好不产生感应电流．则磁感应强度B应怎样随时间t变化？写出B与t 间的函数关系式． ‎ 解析：‎ ‎ ‎ 规律总结：‎ 题型3.（电磁感应中的能量问题）如图甲所示，相距为L的光滑平行金属导轨水平放置，导轨一部分处在以OO′为右边界匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直导轨平面向下，导轨右侧接有定值电阻R，导轨电阻忽略不计. 在距边界OO′也为L处垂直导轨放置一质量为m、电阻r的金属杆ab.‎ ‎（1）若ab杆在恒力作用下由静止开始向右运动‎3L距离，其速度一位移的关系图象如图乙所示（图中所示量为已知量）. 求此过程中电阻R上产生的焦耳QR及ab杆在刚要离开磁场时的加速度大小a. ‎ ‎（2）若ab杆固定在导轨上的初始位置，使匀强磁场保持大小不变，绕OO′轴匀速转动. 若从磁场方向由图示位置开始转过的过程中，电路中产生的焦耳热为Q2. 则磁场转动的角速度ω大小是多少？‎ ‎ ‎ 解析：（1）ab杆离起起始位置的位移从L到‎3L的过程中，由动能定理可得 ‎ （2分）‎ ‎ ab杆在磁场中由起始位置发生位移L的过程，根据功能关系，恒力F做的功等于ab杆杆增加的动能与回路产生的焦耳热之和，则 ‎ （2分）‎ ‎ 联立解得，（1分） R上产生热量（1分）‎ ‎ ab杆刚要离开磁场时，水平向上受安培力F总和恒力F作用，‎ ‎ 安培力为：（2分）‎ ‎ 由牛顿第二定律可得：（1分）‎ ‎ 解得（1分）‎ ‎ （2）磁场旋转时，可等效为矩形闭合电路在匀强磁场中反方向匀速转动，所以闭合电路中产生正弦式电流，感应电动势的峰值（2分）‎ ‎ 有效值 （2分） （1分） 而（1分）‎ 题型4.（电磁感应中的电路问题）如图所示，匀强磁场的磁感应强度T，金属棒AD长 ‎0.4m，与框架宽度相同，电阻1／3，框架电阻不计，电阻R1=2，R2=1．当金属棒以‎5m／s速度匀速向右运动时，求： ‎ ‎(1)流过金属棒的感应电流为多大?‎ ‎(2)若图中电容器C为‎0.3‎F，则电容器中储存多少电荷量?．‎ 题型5.（电磁感应定律）穿过闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图像分别如下图①~④所示。下列关于回路中产生的感应电动势的论述中正确的是：‎ A图①中回路产生的感应电动势恒定不变 B图②中回路产生的感应电动势一直在变大 C图③中回路0~t1时间内产生的感应电动势小于在t1~t2时间内产生的感应电动势 D图④中回路产生的感应电动势先变小再变大 t Φ ‎①‎ Φ ‎②‎ Φ ‎③‎ t t t1‎ t2‎ t Φ ‎④‎ o o o o 解析：‎ 丙图：0~t0斜率（不变）大于t0~2t0的斜率（不变）丁图：斜率先减小后增大 D选项对。‎ O R a c d b 题型6.（流过截面的电量问题）如图7-1，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)，磁场方向垂直于纸面朝里，另有两根金属导轨c、d分别平行于oa、ob放置。保持导轨之间接触良好，金属导轨的电阻不计。现经历以下四个过程：①以速度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的电量的大小依次为Q1、Q2、Q3和Q4,则（ ）‎ A、Q1=Q2=Q3=Q4 B、Q1=Q2=2Q3=2Q4 ‎ C、2Q1=2Q2=Q3=Q4 D、Q1≠Q2=Q3≠Q4‎ 解析：设开始导轨d与Ob的距离为x1，导轨c与Oa的距离为x2，由法拉第电磁感应定律知移动c或d时产生的感应电动势：E＝＝，通过R的电量为：Q＝I＝Δt＝。可见通过R的电量与导体d或c移动的速度无关，由于B与R为定值，其电量取决于所围成面积的变化。①若导轨d与Ob距离增大一倍，即由x1变2x1，则所围成的面积增大了ΔS1＝x1·x2；②若导轨c再与Oa距离减小一半，即由x2变为x2/2，则所围成的面积又减小了ΔS2＝2x1·x2/2＝x1·x2；③若导轨c再回到原处，此过程面积的变化为ΔS3＝ΔS2＝2x1·x2/2＝x1·x2；④最后导轨d又回到原处，此过程面积的变化为ΔS4＝x1·x2；由于ΔS1＝ΔS2＝ΔS3＝ΔS4，则通过电阻R的电量是相等的，即Q1＝Q2＝Q3＝Q4。选A。‎ 规律总结：计算感应电量的两条思路：‎ 思路一：当闭合电路中的磁通量发生变化时，根据法拉第电磁感应定律，平均感应电动势E=NΔφ/Δ t，平均感应电流I＝E/R＝NΔφ/RΔt，则通过导体横截面的电量q=I＝NΔφ/R。思路二：当导体棒在安培力(变力)作用下做变速运动，磁通量的变化难以确定时，常用动量定理通过求安培力的冲量求通过导体横截面积的电量。要快速求得通过导体横截面的电量Q，关键是正确求得穿过某一回路变化的磁通量ΔΦ。‎ 题型7.（自感现象的应用） 如图1所示电路中, D1和D2是两个相同的小灯泡, L是一个自感系 数很大的线圈, 其电阻与R相同, 由于存在自感现象, 在开关S接通和断开瞬间, D1和D2发亮的顺序是怎样的？‎ 解析：开关接通时，由于线圈的自感作用，流过线圈的电流为零，D2与R并联再与D1串联，所以两灯同时亮；开关断开时，D2立即熄灭，由于线圈的自感作用，流过线圈的电流不能突变，线圈与等D1组成闭合回路，D1滞后一段时间灭。‎ 规律总结：自感电动势仅仅是减缓了原电流的变化，不会阻止原电流的变化或逆转原电流的变化．原电流最终还是要增加到稳定值或减小到零 ，在自感现象发生的一瞬间电路中的电流为原值，然后逐渐改变。‎ 题型8.（导体棒平动切割磁感线问题）如图所示，在一磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场中，垂直于磁场方向水平放置着两根相距为h＝‎0.1m的平行金属导轨MN和PQ，导轨电阻忽略不计，在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值R＝0.3Ω的电阻。导轨上跨放着一根长为L＝‎0.2m，每米长电阻r＝2.0Ω/m的金属棒ab，金属棒与导轨正交放置，交点为c、d，当金属棒在水平拉力作用于以速度v＝‎4.0m/s向左做匀速运动时，试求：‎ ‎（1）电阻R中的电流强度大小和方向；‎ ‎（2）使金属棒做匀速运动的拉力；‎ ‎（3）金属棒ab两端点间的电势差；‎ ‎（4）回路中的发热功率。‎ ‎ 解析：金属棒向左匀速运动时，等效电路如图、所示。在闭合回路中，金属棒cd部分相当于电源，内阻rcd＝hr，电动势Ecd＝ Bhv。‎ ‎ （1）根据欧姆定律，R中的电流强度为‎0.4A，方向从N经R到Q。‎ ‎ （2）使金属棒匀速运动的外力与安培力是一对平衡力，方向向左，大小为F＝F安＝BIh＝0.02N。‎ ‎ （3）金属棒ab两端的电势差等于Uac、Ucd与Udb三者之和，由于Ucd＝Ecd－Ircd，所以Uab＝Eab－Ircd＝BLv－Ircd＝0.32V。‎ ‎（4）回路中的热功率P热＝I2（R＋hr）＝0.08W。‎ 规律总结：①不要把ab两端的电势差与ab棒产生的感应电动势这两个概念混为一谈。‎ ‎②金属棒匀速运动时，拉力和安培力平衡，拉力做正功，安培力做负功，能量守恒，外力的机械功率和回路中的热功率相等，即。‎ 题型9.（导体棒转动切割磁感线问题）一直升飞机停在南半球某处上空．设该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B．直升飞机螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动．螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图所示．如果忽略到转轴中心线的距离，用E表示每个叶片中的感应电动势，则 （ ）‎ A．E = πfl2B，且a点电势低于b点电势　　‎ B．E = 2πfl2B，且a点电势低于b 点电势 C．E = πfl2B，且a点电势高于b点电势　　‎ D．E = 2πfl2B，且a点电势高于b点电势 解析：棒转动切割电动势E=BLV棒中，选A。‎ 规律总结：①若转轴在0点： ‎ ‎②若转轴不在棒上：‎ 教学资源网 www.jb1000.com