【物理】2019届一轮复习人教版电磁综合（二）学案

【物理】2019届一轮复习人教版电磁综合（二）学案

‎ 第15讲 电磁综合（二）‎ ‎ 15.1电磁感应中的图象问题 例题精讲 电磁感应中的图象问题 【例1】 如图所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域，金属棒沿导轨从处匀速运动到处的过程中，棒上的感应电动势随时间变化的规律，下列图中正确的是 【答案】 A 【例2】 如图1所示，一闭合金属圆环处在垂直圆环平面的匀强磁场中，从某时刻起磁感应强度随时间按如图2所示的规律变化。设图中磁感应强度垂直于纸面向里为正方向，环中感应电流沿顺时针方向为正方向，则环中电流随时间变化的图象是 【答案】 D 【例3】 如图所示，正方形区域垂直纸面向里的匀强磁场。在外力作用下，一正方形闭合刚性导线框沿方向匀速运动，‎ 时刻，其四个顶点、、、恰好在磁场边界中点。下列图象中能反映线框所受安培力的大小随时间变化规律的是 【答案】 B ‎ 15.2电磁感应中的电量问题 求解电磁感应中通过导体横截面电量的问题是很常见的问题。我们求电量的出发点是电流强度的定义式，，由定义可知，所求出的实际上是时间内的平均值，为了明确其物理意义，我们将写成，从而，得到电量表达式。在具体的问题中如何得到，又要根据具体情况采取不同学的解题策略。‎ 知识点睛 ‎ ]‎ ‎ | | | | | ]‎ ‎1．利用法拉第电磁感应定律求解 利用法拉第电磁感应定律求解电量的公式推导过程如下。‎ 电量表达式为 闭合电路欧姆定律为， ‎ 法拉第电磁感应定律为 式中求得的亦为平均值，综合上面三式，得 ‎ ]‎ ‎2．利用动量定理求解 利用动量定理求解电量的公式推导过程如下。‎ 电量表达式为 动量定理为 公式中的也是时间内的平均值，在为金属棒受到的安培力时，有 综合上面三式，得 ‎ ‎3．应用微元法求解 有些物理问题，由于研究对象或物理过程是不均匀的，不能直接应用中 物理的知识求解，此时可将研究对象或物理过程进行分割，直至趋向于极小到达物理规律适用的条件，此种方法就是微元法。在电磁感应现象中，若磁感应强度、导体运动速度或导体的有效长度等变化是不均匀的，运用微元法，可以解答一些其他方法不易解答的问题。‎ 例题精讲 电磁感应中的电量问题 【例1】 如图所示，把矩形线圈从匀强磁场中匀速拉出，第一次速度为，第二次速度为，两次通过线圈的电量分别为，，则。‎ 【答案】 ‎1:1‎ 【例2】 如图甲所示，一个电阻为、面积为的矩形导线框，水平放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为，方向与边垂直并与线框平面成角，分别是和边的中点。 现将线框右半边绕逆时针旋转到图乙所示位置。 在这一过程中，导线中通过的电荷量是 A． B． C． D． ‎ 【解析】 设磁感线从下向上穿出为正，则 甲图中，乙图中 导线中通过的电荷量为 【答案】 A 【例1】 如图所示，水平固定的足够长的光滑金属框架宽为，其上放一质量为的金属棒，左端连接一阻值为的电阻（金属框架、金属棒及导线的电阻均不计），整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为。现给金属棒一个初速度使其始终垂直框架并沿框架运动。求金属棒从开始运动到停止运动的过程中通过电阻的电量。‎ 【解析】 金属棒从开始运动到停止的过程中棒的动量变化量为 根据上面的推导得通过电阻的电量为 | | | | | ]‎ ‎。‎ 通过电阻的电量为。‎ 【答案】 【例2】 ‎ , , , , , ]‎ 如图，足够长的型光滑金属导轨平面与水平面成角，与平行且间距为，导轨平面与磁感应强度为的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒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，棒接入电路的电阻为，当流过棒某一横截面的总电量为时，棒的速度大小为，则金属棒在这一过程中 A．平均速度大小为 B．位移大小为 C．产学生的焦耳热为 D．受到的最大安培力大小为 【答案】 B 【例3】 ‎ ]‎ 如图所示，相距的平行光滑金属导轨放在高的水平桌面上，一根质量的金属棒垂直地跨在导轨上，匀强磁场的磁感应强度竖直向上。当接通时，金属棒因受到磁场力的作用而被水平抛出，落地点与抛出点之间的水平距离，求接通后，通过金属棒的电荷量。（）‎ 【解析】 开关接通后金属棒中有到方向的电流，在竖直向上的磁场中受到水平向右的安培力，加速一段时间后，获得一定的速度水平抛出。在金属棒离开轨道平抛的过程中，‎ 由，得；由，得。‎ 接通电源在金属棒加速的过程中，由动量定理，。‎ 故这段时间内通过金属棒的电荷量。‎ 【答案】 【例4】 如图，宽度的光滑金属框架固定于水平面内，并处在磁感应强度大小，方向竖直向下的匀强磁场中，框架的电阻非均匀分布，将质量，电阻可忽略的金属棒放置在框架上，并且框架接触良好，以为坐标原点，‎ ‎ , , ]‎ 方向为轴正方向建立坐标，金属棒从处以的初速度，沿轴负方向做的匀减速直线运动，运动中金属棒仅受安培力作用。求：‎ ⑴ 框架中部分的电阻随金属棒的位置变化的函数关系；‎ ⑵ 为求金属棒沿轴负方向运动过程中通过的电量，某同学 解法为：先算出金属棒的运动距离，以及时回路内的电阻，然后代入求解。指出该同学 解法的错误之处，并用正确的方法解出结果。‎ 【解析】 ⑴ 金属棒所受安培力为，，所以。由于棒做匀减速直线运动，所以。‎ ⑵ 错误之处：因框架在回路中的电阻不断变化，因此不能用时回路内的电阻代入求解。‎ 正确解法：，因，所以。‎ 【答案】 ⑴ ]‎ ⑵ 错误之处：因框架在回路中的电阻不断变化，因此不能用时回路内的电阻代入求解。‎ 正确解法：，因，所以