2020屆高考物理一輪復(fù)習第10單元電磁感應(yīng)聽課正文.docx

電磁感應(yīng)高考熱點統(tǒng)計要求2015年2016年2017年2018年高考基礎(chǔ)要求及冷點統(tǒng)計電磁感應(yīng)現(xiàn)象18201519自感、渦流()高考對于自感、渦流的考查屬于冷點,一般不單獨出題.可以與物理學(xué)史結(jié)合考查電磁感應(yīng)現(xiàn)象.如2015年全國卷第19題.磁通量19251817法拉第電磁感應(yīng)定律15242021、2518201518楞次定律1924202520151920考情分析1.高考著重考查的知識點有:電磁感應(yīng)現(xiàn)象、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律.2.從近年來高考命題趨勢看,結(jié)合圖像綜合考查楞次定律和電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用為選擇題的命題熱點;以導(dǎo)軌+導(dǎo)體棒模型為載體,以近代科技、生活實際為背景,考查電磁感應(yīng)規(guī)律與力學(xué)、電路知識的綜合應(yīng)用,是計算題(或選擇題)的命題熱點.第26講電磁感應(yīng)現(xiàn)象、楞次定律一、磁通量1.磁通量(1)定義:磁感應(yīng)強度B與垂直于磁場方向的面積S的.(2)公式:=(BS);單位:韋伯(Wb).(3)矢標性:磁通量是,但有正負.2.磁通量的變化量:=.3.磁通量的變化率:與所用時間的比值,即,與線圈的匝數(shù)無關(guān).二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象當穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時,電路中有產(chǎn)生的現(xiàn)象.2.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件:(1)閉合電路;(2)發(fā)生變化.三、感應(yīng)電流的方向1.楞次定律:感應(yīng)電流的磁場總要引起感應(yīng)電流的的變化.2.右手定則:伸開右手,使拇指與其余四個手指垂直,并且都與手掌在同一個平面內(nèi);讓磁感線從掌心進入,并使拇指指向的方向,這時四指所指方向就是感應(yīng)電流的方向.【辨別明理】(1)線框不閉合時,即使穿過線框的磁通量發(fā)生變化,線框中也沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生.()(2)當導(dǎo)體切割磁感線時,一定產(chǎn)生感應(yīng)電動勢.()(3)由楞次定律知,感應(yīng)電流的磁場一定與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反.()圖26-1(4)人教版選修3-2改編 如圖26-1所示,線圈兩端與電阻相連構(gòu)成閉合回路,在線圈上方有一豎直放置的條形磁鐵,磁鐵的S極朝下.在將磁鐵的S極插入線圈的過程中,通過電阻的感應(yīng)電流的方向,線圈與磁鐵相互.考點一電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解與判斷1.磁通量發(fā)生變化的三種常見情況(1)磁場強弱不變,回路面積改變.(2)回路面積不變,磁場強弱改變.(3)回路面積和磁場強弱均不變,但二者的相對位置發(fā)生改變.2.判斷是否產(chǎn)生感應(yīng)電流的流程(1)確定研究的回路.(2)弄清楚回路內(nèi)的磁場分布,并確定穿過該回路的磁通量.(3)不變無感應(yīng)電流變化圖26-2例1 2017全國卷 掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌.為了有效隔離外界振動對STM的擾動,在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板,并施加磁場來快速衰減其微小振動,如圖26-2所示.無擾動時,按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場;出現(xiàn)擾動后,對于紫銅薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是圖26-3中的() ABCD圖26-3變式題 2018安徽皖江區(qū)域聯(lián)考 如圖26-4所示,閉合圓形導(dǎo)體線圈放置在勻強磁場中,線圈平面與磁場平行,當磁感應(yīng)強度逐漸增大時,以下說法正確的是圖26-4()A.線圈中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流B.線圈中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流C.線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流D.線圈面積有縮小的傾向考點二楞次定律的理解與應(yīng)用考向一應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的“四步法”例2 2017全國卷 如圖26-5所示,在方向垂直于紙面向里的勻強磁場中有一U形金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌平面與磁場垂直.金屬桿PQ置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路PQRS,一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi),線框與導(dǎo)軌共面.現(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運動,在運動開始的瞬間,關(guān)于感應(yīng)電流的方向,下列說法正確的是()圖26-5A.PQRS中沿順時針方向,T中沿逆時針方向B.PQRS中沿順時針方向,T中沿順時針方向C.PQRS中沿逆時針方向,T中沿逆時針方向D.PQRS中沿逆時針方向,T中沿順時針方向圖26-6變式題 2018洛陽一中模擬 如圖26-6所示為安檢門原理圖,左邊門框中有一通電線圈,右邊門框中有一接收線圈.工作過程中某段時間通電線圈中存在順時針方向均勻增大的電流,則()A.無金屬片通過時,接收線圈中的感應(yīng)電流方向為順時針B.無金屬片通過時,接收線圈中的感應(yīng)電流增大C.有金屬片通過時,接收線圈中的感應(yīng)電流方向為順時針D.有金屬片通過時,接收線圈中的感應(yīng)電流大小發(fā)生變化 要點總結(jié)楞次定律中“阻礙”的含義考向二利用楞次定律的推論速解電磁感應(yīng)問題電磁感應(yīng)現(xiàn)象中因果相對的關(guān)系恰好反映了自然界的這種對立統(tǒng)一規(guī)律,對楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為感應(yīng)電流的“效果”總是阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因,可由以下四種方式呈現(xiàn):(1)阻礙磁通量的變化,即“增反減同”.(2)阻礙相對運動,即“來拒去留”.(3)使線圈面積有擴大或縮小的趨勢,即“增縮減擴”.(4)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象),即“增反減同”.例3 如圖26-7所示,光滑固定金屬導(dǎo)軌M、N水平放置,兩根導(dǎo)體棒P、Q平行放置在導(dǎo)軌上,形成一個閉合回路,當一條形磁鐵從高處下落接近回路時(重力加速度為g)()圖26-7A.P、Q將互相靠攏B.P、Q將互相遠離C.磁鐵的加速度仍為gD.磁鐵的加速度大于g變式題 2018重慶質(zhì)檢 如圖26-8所示,ab是一個可以繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動的閉合矩形導(dǎo)體線圈,當滑動變阻器R的滑片P自左向右滑動的過程中,線圈ab將()圖26-8A.靜止不動B.順時針轉(zhuǎn)動C.逆時針轉(zhuǎn)動D.發(fā)生轉(zhuǎn)動,但電源的極性不明,無法確定轉(zhuǎn)動方向考點三左手定則、右手定則、楞次定律、安培定則1.規(guī)律比較名稱基本現(xiàn)象因果關(guān)系應(yīng)用的定則或定律電流的磁效應(yīng)運動電荷、電流產(chǎn)生磁場因電生磁安培定則洛倫茲力、安培力磁場對運動電荷、電流有作用力因電受力左手定則電磁感應(yīng)部分導(dǎo)體做切割磁感線運動因磁生電右手定則閉合回路磁通量變化因磁生電楞次定律2.相互聯(lián)系(1)應(yīng)用楞次定律時,一般要用到安培定則.(2)研究感應(yīng)電流受到的安培力,一般先用右手定則確定電流方向,再用左手定則確定安培力的方向,有時也可以直接應(yīng)用楞次定律的推論確定.例4 (多選)2018全國卷 如圖26-9所示,兩個線圈繞在同一根鐵芯上,其中一線圈通過開關(guān)與電源連接,另一線圈與遠處沿南北方向水平放置在紙面內(nèi)的直導(dǎo)線連接成回路.將一小磁針懸掛在直導(dǎo)線正上方,開關(guān)未閉合時小磁針處于靜止狀態(tài).下列說法正確的是()圖26-9A.開關(guān)閉合后的瞬間,小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動B.開關(guān)閉合并保持一段時間后,小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向C.開關(guān)閉合并保持一段時間后,小磁針的N極指向垂直紙面向外的方向D.開關(guān)閉合并保持一段時間再斷開后的瞬間,小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動變式題 (多選)如圖26-10所示裝置中,金屬桿cd原來靜止.要使金屬桿cd將向右運動,可以使金屬桿ab()圖26-10A.向右勻速運動B.向右加速運動C.向左加速運動D.向左減速運動 要點總結(jié)左、右手定則巧區(qū)分(1)右手定則與左手定則的區(qū)別:抓住“因果關(guān)系”才能無誤,“因動而電”用右手;“因電而動”用左手.(2)左手定則和右手定則很容易混淆,為了便于區(qū)分,可把兩個定則簡單地總結(jié)為“通電受力用左手,運動生電用右手”.完成課時作業(yè)(二十六)第27講法拉第電磁感應(yīng)定律、自感和渦流一、法拉第電磁感應(yīng)定律1.感應(yīng)電動勢(1)定義:在中產(chǎn)生的電動勢.(2)產(chǎn)生條件:穿過回路的發(fā)生改變,與電路是否閉合無關(guān).(3)方向判斷:感應(yīng)電動勢的方向用或判斷.2.法拉第電磁感應(yīng)定律(1)內(nèi)容:感應(yīng)電動勢的大小跟穿過這一回路的成正比.(2)公式:E=.二、自感和渦流1.自感現(xiàn)象(1)由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化時而產(chǎn)生的現(xiàn)象.由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫作自感電動勢.(2)自感電動勢E=.(3)自感系數(shù)L與線圈的大小、形狀、圈數(shù)、是否有鐵芯等有關(guān),單位是.2.渦流:塊狀金屬在磁場中運動,或者處在變化的磁場中,金屬塊內(nèi)部會產(chǎn)生感應(yīng)電流,這種電流在整塊金屬內(nèi)部自成閉合回路,叫作.【辨別明理】(1)穿過線圈的磁通量變化越快,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大.()(2)線圈匝數(shù)n越多,磁通量越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也越大.()(3)對于同一線圈,電流變化越快,線圈中的自感電動勢越大.()(4)法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象之后不久,他又利用電磁感應(yīng)發(fā)明了世界上第一臺發(fā)電機法拉第圓盤發(fā)電機,如圖27-1甲所示.圖乙是這個圓盤發(fā)電機的示意圖:銅盤安裝在水平的銅軸上,它的邊緣正好在兩磁極之間,兩塊銅片C、D分別與轉(zhuǎn)動軸和銅盤的邊緣接觸.使銅盤轉(zhuǎn)動,電阻R中就有電流通過. 試說明圓盤發(fā)電機的原理.圖27-1考點一法拉第電磁感應(yīng)定律的理解和應(yīng)用1.法拉第電磁感應(yīng)定律的理解(1)感應(yīng)電動勢的大小由線圈的匝數(shù)和穿過線圈的磁通量的變化率共同決定,而與磁通量的大小、變化量的大小沒有必然聯(lián)系.(2)磁通量的變化率對應(yīng)-t圖線上某點切線的斜率.2.應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律的三種情況(1)磁通量的變化是由面積變化引起時,=BS,則E=n;(2)磁通量的變化是由磁場變化引起時,=SB,則E=n;(3)磁通量的變化是由面積和磁場共同變化引起時,則根據(jù)定義,=|末-初|,E=nn.例1 2015重慶卷 圖27-2為無線充電技術(shù)中使用的受電線圈示意圖,線圈匝數(shù)為n,面積為S.若在t1到t2時間內(nèi),勻強磁場平行于線圈軸線向右穿過線圈,其磁感應(yīng)強度大小由B1均勻增加到B2,則該段時間線圈兩端a和b之間的電勢差a-b()圖27-2A.恒為nS(B2-B1)t2-t1B.從0均勻變化到nS(B2-B1)t2-t1C.恒為-nS(B2-B1)t2-t1D.從0均勻變化到-nS(B2-B1)t2-t1變式題 (多選)2018滄州一中模擬 線圈所圍的面積為0.1 m2,線圈電阻為1 ,規(guī)定線圈中感應(yīng)電流I的正方向從上往下看是順時針方向,如圖27-3甲所示,磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示,則下列說法正確的是()圖27-3A.在05 s時間內(nèi),I的最大值為0.01 AB.在第4 s末,I的方向為逆時針C.前2 s內(nèi),通過線圈某截面的總電荷量為0.01 CD.第3 s內(nèi),線圈的發(fā)熱功率最大 要點總結(jié)應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律應(yīng)注意的兩個問題(1)公式E=n求解的是一個回路中某段時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢,在磁通量均勻變化時,瞬時值才等于平均值.(2)利用公式E=nS求感應(yīng)電動勢時,S為線圈在磁場范圍內(nèi)的有效面積.考點二導(dǎo)體棒切割磁感線引起的感應(yīng)電動勢的計算例2 如圖27-4所示,abcd為水平放置的平行“匚”形光滑金屬導(dǎo)軌,間距為l,導(dǎo)軌間有垂直于導(dǎo)軌平面的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B,導(dǎo)軌電阻不計.已知金屬桿MN傾斜放置,與導(dǎo)軌成角,單位長度的電阻為r,保持金屬桿以速度v沿平行于cd的方向滑動(金屬桿滑動過程中與導(dǎo)軌接觸良好),則()圖27-4A.電路中感應(yīng)電動勢的大小為B.電路中感應(yīng)電流的大小為C.金屬桿所受安培力的大小為B2lvsin胃rD.金屬桿的熱功率為 題根分析分析導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢時應(yīng)注意,一是導(dǎo)體棒切割磁感線有平動切割和轉(zhuǎn)動切割兩種,二是要將其與根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律計算的感應(yīng)電動勢區(qū)別開.(1)E=Blv的三個特性正交性:本公式要求磁場為勻強磁場,而且B、l、v三者互相垂直.有效性:公式中的l為導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長度.圖27-5中,導(dǎo)體棒的有效長度為a、b間的距離.圖27-5相對性:E=Blv中的速度v是導(dǎo)體棒相對磁場的速度,若磁場也在運動,應(yīng)注意速度間的相對關(guān)系.(2)導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動切割磁感線當導(dǎo)體棒在垂直于磁場的平面內(nèi)繞一端以角速度勻速轉(zhuǎn)動時,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=Blv=12Bl2,如圖27-6所示.圖27-6 變式網(wǎng)絡(luò)圖27-7變式題1 (多選)2016全國卷 法拉第圓盤發(fā)電機的示意圖如圖27-7所示.銅圓盤安裝在豎直的銅軸上,兩銅片P、Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸.圓盤處于方向豎直向上的勻強磁場B中.圓盤旋轉(zhuǎn)時,關(guān)于流過電阻R的電流,下列說法正確的是()A.若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度恒定,則電流大小恒定B.若從上向下看,圓盤順時針轉(zhuǎn)動,則電流沿a到b的方向流動C.若圓盤轉(zhuǎn)動方向不變,角速度大小發(fā)生變化,則電流方向可能發(fā)生變化D.若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍,則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?倍圖27-8變式題2 (多選)2018瀏陽模擬 如圖27-8所示,一導(dǎo)線彎成直徑為d的半圓形閉合回路,虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場,方向垂直于回路所在的平面,回路以速度v向右勻速進入磁場,直徑CD始終與MN垂直.從D點到達邊界開始到C點進入磁場為止,下列說法中正確的是()A.感應(yīng)電流方向為逆時針方向B.CD段直導(dǎo)線始終不受安培力C.感應(yīng)電動勢的最大值E=BdvD.感應(yīng)電動勢的平均值E=18Bdv變式題3 如圖27-9所示,兩根光滑的平行長直金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi),導(dǎo)軌間距為L,導(dǎo)軌左端接有阻值為R的電阻,質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒垂直跨接在導(dǎo)軌上.導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均不計,且接觸良好.在導(dǎo)軌平面上有一矩形區(qū)域內(nèi)存在著豎直向下的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B.開始時,導(dǎo)體棒靜止于磁場區(qū)域的右端,當磁場以速度v1勻速向右移動時,導(dǎo)體棒隨之開始運動,同時受到水平向左、大小為f的恒定阻力,并很快達到恒定速度,此時導(dǎo)體棒仍處于磁場區(qū)域內(nèi).(1)求導(dǎo)體棒所達到的恒定速度v2;(2)為使導(dǎo)體棒能隨磁場運動,阻力最大不能超過多少?圖27-9考點三渦流、自感現(xiàn)象的理解及應(yīng)用考向一通電自感與斷電自感現(xiàn)象對比通電自感斷電自感自感電路器材規(guī)格A1、A2燈規(guī)格相同,R=RL,L較大L很大(有鐵芯)自感現(xiàn)象在S閉合瞬間,A2燈立即亮起來,A1燈逐漸變亮,最終兩燈一樣亮在開關(guān)S斷開時,A燈逐漸變暗直至熄滅產(chǎn)生原因開關(guān)閉合時,流過電感線圈的電流迅速增大,線圈中產(chǎn)生自感電動勢,阻礙電流的增大,流過A1燈的電流比流過A2燈的電流增加得慢斷開開關(guān)S時,流過線圈L的電流減小,自感電動勢阻礙電流的減小,通過L的電流通過A燈,A燈不會立即熄滅,若RLIA,則A燈熄滅前要閃亮一下,若RLRA,原來的電流ILIA,則A燈逐漸變暗直至熄滅,不會閃亮一下例3 2017北京卷 圖27-10甲和乙是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個電路圖,L1和L2為電感線圈.實驗時,斷開開關(guān)S1瞬間,燈A1突然閃亮,隨后逐漸變暗;閉合開關(guān)S2,燈A2逐漸變亮,而另一個相同的燈A3立即變亮,最終A2與A3的亮度相同.下列說法正確的是()甲乙圖27-10A.圖甲中,A1與L1的電阻值相同B.圖甲中,閉合S1,電路穩(wěn)定后,A1中電流大于L1中電流C.圖乙中,變阻器R與L2的電阻值相同D.圖乙中,閉合S2瞬間,L2中電流與變阻器R中電流相等變式題 2018江蘇常州檢測 如圖27-11所示,電路中A、B是兩個完全相同的燈泡,L是一個自感系數(shù)很大、電阻可忽略的自感線圈,C是電容很大的電容器.當S閉合時,A、B燈泡的發(fā)光情況是()圖27-11A.S剛閉合后,A亮一下又逐漸熄滅,B逐漸變亮B.S剛閉合后,B亮一下又逐漸變暗,A逐漸變亮C.S閉合足夠長時間后,A和B一樣亮D.S閉合足夠長時間后,A、B都熄滅考向二對渦流的考查例4 (多選)1824年,法國科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”.實驗中將一銅圓盤水平放置,在其中心正上方用柔軟細線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針,如圖27-12所示,實驗中發(fā)現(xiàn),當圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時,磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動起來,但略有滯后.下列說法正確的是()圖27-12A.圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢B.圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動C.在圓盤轉(zhuǎn)動的過程中,磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發(fā)生了變化D.圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流,此電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動完成課時作業(yè)(二十七)專題九電磁感應(yīng)中的電路和圖像問題熱點一電磁感應(yīng)中的電路問題1.電磁感應(yīng)中電路知識的關(guān)系圖2.分析電磁感應(yīng)電路問題的基本思路例1 如圖Z9-1甲所示,水平放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌間距L=0.3 m,導(dǎo)軌左端連接阻值R=0.6 的電阻,區(qū)域abcd內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面、磁感應(yīng)強度B=0.6 T的勻強磁場,磁場區(qū)域?qū)扗=0.2 m.細金屬棒A1和A2用長為2D=0.4 m的輕質(zhì)絕緣桿連接,放置在導(dǎo)軌平面上,均與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,每根金屬棒在導(dǎo)軌間的電阻均為r=0.3 .導(dǎo)軌電阻不計.使金屬棒以恒定速度v=1.0 m/s沿導(dǎo)軌向右穿過磁場.計算從金屬棒A1進入磁場(t=0)到A2離開磁場的時間內(nèi),不同時間段通過電阻R的電流,并在圖乙中畫出.圖Z9-1變式題 (多選)2018陜西摸底 半徑分別為r和2r的同心圓形金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi),導(dǎo)軌電阻不計,一長為r、電阻為R的均勻金屬棒AB置于圓導(dǎo)軌上面,BA的延長線通過圓導(dǎo)軌中心O,裝置的俯視圖如圖Z9-2所示,整個裝置位于一勻強磁場中,磁感應(yīng)強度的大小為B,方向豎直向下.在兩導(dǎo)軌之間接有阻值為R的定值電阻和電容為C的電容器.金屬棒在水平外力作用下以角速度繞O逆時針勻速轉(zhuǎn)動,圖Z9-2在轉(zhuǎn)動過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸.下列說法中正確的是()A.金屬棒中電流從B流向AB.金屬棒兩端電壓為34Br2C.電容器的M板帶負電D.電容器所帶電荷量為32CBr2 要點總結(jié)(1)對電源的理解:在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當于電源.如:切割磁感線的導(dǎo)體棒、內(nèi)有磁通量變化的線圈等.(2)對電路的理解:內(nèi)電路是切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的線圈;除電源外其余部分是外電路,外電路由電阻、電容器等電學(xué)元件組成.在外電路中,電流從高電勢處流向低電勢處;在內(nèi)電路中,電流則從低電勢處流向高電勢處.熱點二電磁感應(yīng)中的圖像問題考向一感生類圖像問題總結(jié)(1)問題類型給定電磁感應(yīng)過程,選出或畫出正確的圖像.由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過程,求解相應(yīng)物理量.(2)分析方法電動勢大小:E=n,取決于磁通量的變化率.電動勢方向:注意感應(yīng)電流的實際方向是否與規(guī)定情況一致,同向取正,反向取負.(3)注意問題關(guān)注初始時刻:如初始時刻感應(yīng)電流是否為零,是正方向還是負方向.關(guān)注變化過程:看電磁感應(yīng)發(fā)生過程分為幾個階段,這幾個階段是否和圖像變化相對應(yīng).關(guān)注大小、方向的變化趨勢,看圖像斜率大小、圖像的曲直和物理過程是否相對應(yīng).求F-t圖像時,不但要注意i-t變化,還需要關(guān)注B-t變化.有時I0,但B=0,所以F=0.例2 將一段導(dǎo)線繞成如圖Z9-3甲所示的閉合回路,并固定在水平面(紙面)內(nèi).回路的ab邊置于垂直于紙面向里的勻強磁場中.回路的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的磁場,以向里為磁場的正方向,其磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的圖像如圖乙所示.用F表示ab邊受到的安培力,以水平向右為F的正方向,能正確反映F隨時間t變化的圖像是圖Z9-4中的()圖Z9-3圖Z9-4變式題 (多選)2018全國卷 如圖Z9-5甲所示,在同一平面內(nèi)固定有一長直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R,R在PQ的右側(cè).導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電i,i的變化如圖乙所示,規(guī)定從Q到P為電流正方向.導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動勢()圖Z9-5A.在t=T4時為零B.在t=T2時改變方向C.在t=T2時最大,且沿順時針方向D.在t=T時最大,且沿順時針方向考向二動生類圖像問題總結(jié)(1)問題類型由閉合線圈的運動過程畫出i-t圖像或E-t圖像.(2)分析方法電動勢大小:E=Blv.要注意是單邊切割還是雙邊切割(感應(yīng)電流同向相加、反向相減),等效長度為在磁場中導(dǎo)線首尾相連在垂直于速度方向的分量.電動勢方向:用右手定則判斷.例3 如圖Z9-6所示為兩個有界勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小均為B,方向分別垂直于紙面向里和向外,磁場寬度均為L,距磁場區(qū)域的左側(cè)L處有一邊長為L的正方形導(dǎo)線框,總電阻為R,且線框平面與磁場方向垂直.現(xiàn)用外力F使線框以速度v勻速穿過磁場區(qū)域,以初始位置為計時起點,規(guī)定電流沿逆時針方向時的電動勢E為正,磁感線垂直于圖Z9-6紙面向里時磁通量的方向為正,外力F向右為正.如圖Z9-7所示關(guān)于線框中的磁通量、感應(yīng)電動勢E、外力F和電功率P隨時間變化的圖像中正確的是()圖Z9-7圖Z9-8變式題1 2018江西聯(lián)考 如圖Z9-8所示,導(dǎo)體棒沿兩平行金屬導(dǎo)軌從圖中位置以速度v向右勻速通過一正方形勻強磁場區(qū)域abcd,ac垂直于導(dǎo)軌且平行于導(dǎo)體棒,ac右側(cè)的磁感應(yīng)強度是左側(cè)的2倍且方向相反,導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均不計,如圖Z9-9所示關(guān)于導(dǎo)體棒中感應(yīng)電流和所受安培力隨時間變化的圖像正確的是(規(guī)定電流從M經(jīng)R到N為正方向,安培力向左為正方向)()圖Z9-9圖Z9-10變式題2 如圖Z9-10所示的勻強磁場中有一根彎成45角的金屬線POQ,其所在平面與磁場垂直,長直導(dǎo)線MN與金屬線緊密接觸,起始時OA=l0,且MNOQ,所有導(dǎo)線單位長度電阻均為r,MN水平向右勻速運動的速度為v,使MN勻速運動的外力為F,則外力F隨時間變化的規(guī)律圖像正確的是圖Z9-11中的()圖Z9-11熱點三電磁感應(yīng)中電路與圖像的綜合例4 勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=0.2 T,磁場寬度L=3 m,一正方形金屬框邊長ab=l=1 m,每邊電阻r=0.2 ,金屬框以v=10 m/s的速度勻速穿過磁場區(qū)域,其平面始終保持與磁感線方向垂直,如圖Z9-12所示.(1)畫出金屬框穿過磁場區(qū)域的過程中金屬框內(nèi)感應(yīng)電流的I-t圖像;(以逆時針方向為I的正方向)(2)畫出ab兩端電壓的U-t圖像.圖Z9-12變式題 2018浙江寧波模擬 如圖Z9-13甲所示,在水平桌面上固定著兩根相距L=20 cm、相互平行的無電阻金屬軌道P、Q,軌道一端固定一根電阻R=0.02 的導(dǎo)體棒a,軌道上垂直放置一根質(zhì)量m=40 g、電阻可忽略不計的金屬棒b,兩棒相距也為L=20 cm,該軌道平面處在磁感應(yīng)強度大小可以調(diào)節(jié)的豎直向上的勻強磁場中.開始時,磁感應(yīng)強度B0=0.1 T.設(shè)棒與軌道間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,g取10 m/s2.(1)若保持磁感應(yīng)強度B0的大小不變,從t=0時刻開始,給b棒施加一個水平向右的拉力,使它由靜止開始做勻加速直線運動.此拉力F的大小隨時間t變化關(guān)系如圖乙所示.求b棒做勻加速運動的加速度大小及b棒與軌道間的滑動摩擦力大小;(2)接(1)問,若從t=0開始,磁感應(yīng)強度B隨時間t按圖丙所示的規(guī)律變化,在金屬棒b開始運動前,求這個裝置釋放的熱量.圖Z9-131.(多選)2016四川卷 圖Z9-14如圖Z9-14所示,電阻不計、間距為l的光滑平行金屬導(dǎo)軌水平放置于磁感應(yīng)強度為B、方向豎直向下的勻強磁場中,導(dǎo)軌左端接一定值電阻R.質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒MN置于導(dǎo)軌上,受到垂直于金屬棒的水平外力F的作用由靜止開始運動,外力F與金屬棒速度v的關(guān)系是F=F0+kv(F0、k是常量),金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好.金屬棒中感應(yīng)電流為i,受到的安培力大小為FA,電阻R兩端的電壓為UR,感應(yīng)電流的功率為P,它們隨時間t變化圖像可能正確的是圖Z9-15中的()圖Z9-152.(多選)2016上海卷 如圖Z9-16甲所示,螺線管內(nèi)有平行于軸線的外加勻強磁場,以圖中箭頭所示方向為其正方向.螺線管與導(dǎo)線框abcd相連,導(dǎo)線框內(nèi)有一小金屬圓環(huán)L,圓環(huán)與導(dǎo)線框在同一平面內(nèi).當螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強度B隨時間按圖乙所示規(guī)律變化時()圖Z9-16A.在t1t2時間內(nèi),L有收縮趨勢B.在t2t3時間內(nèi),L有擴張趨勢C.在t2t3時間內(nèi),L內(nèi)有逆時針方向的感應(yīng)電流D.在t3t4時間內(nèi),L內(nèi)有順時針方向的感應(yīng)電流3.(多選)2018寧夏石嘴山三中期末 如圖Z9-17甲所示,光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ所在平面與水平面成角,M、P兩端接一電阻R,金屬棒ab與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,整個裝置處于方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場中.t=0時對金屬棒ab施加一平行于導(dǎo)軌的外力F,使金屬棒由靜止開始沿導(dǎo)軌向上運動,金屬棒電阻為r,導(dǎo)軌電阻忽略不計.已知通過電阻R的感應(yīng)電流I隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示.關(guān)于棒運動速度v、外力F、流過R的電荷量q以及穿過閉合回路的磁通量的變化率隨時間變化的圖像,正確的是圖Z9-18中的()圖Z9-17圖Z9-184.(多選)2018山西師大附中月考 在水平放置的兩條平行光滑直金屬導(dǎo)軌上放有一與其垂直的金屬棒ab,勻強磁場與導(dǎo)軌平面垂直,磁場方向如圖Z9-196所示,導(dǎo)軌接有R1=5 和R2=6 的兩定值電阻及電阻箱R,其余電阻不計.電路中的電壓表量程為010 V,電流表的量程為03 A.現(xiàn)將R調(diào)至30 ,用F=40 N的水平向右的力使ab垂直導(dǎo)軌向右平移,當棒ab達到穩(wěn)定狀態(tài)時,兩電表中有一表正好達到滿偏,而另一表未達到滿偏.下列說法正確的是()圖Z9-19A.當棒ab達到穩(wěn)定狀態(tài)時,電流表滿偏B.當棒ab達到穩(wěn)定狀態(tài)時,電壓表滿偏C.當棒ab達到穩(wěn)定狀態(tài)時,棒ab的速度大小是1 m/sD.當棒ab達到穩(wěn)定狀態(tài)時,棒ab的速度大小是2 m/s5.2018三明質(zhì)檢 如圖Z9-20甲所示,半徑為r的帶缺口的剛性金屬圓環(huán)固定在水平面內(nèi),缺口兩端引出兩根導(dǎo)線,與電阻R構(gòu)成閉合回路.若圓環(huán)內(nèi)加一垂直于紙面、磁感應(yīng)強度變化的勻強磁場,變化規(guī)律如圖乙所示.規(guī)定磁場方向垂直于紙面向里為正,不計金屬圓環(huán)的電阻.以下說法正確的是()圖Z9-20A.01 s內(nèi),流過電阻R的電流方向為abB.12 s內(nèi),回路中的電流逐漸減小C.23 s內(nèi),穿過金屬圓環(huán)的磁通量在減小D.t=2 s時,Uab=r2B0完成專題訓(xùn)練(九)專題十涉及電磁感應(yīng)的力電綜合問題熱點一電磁感應(yīng)的動力學(xué)問題1.用“四步法”分析電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題:解決電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題的一般思路是“先電后力”,具體思路如下:2.動態(tài)分析的基本思路解決這類問題的關(guān)鍵是通過運動狀態(tài)的分析,尋找過程中的臨界狀態(tài),如速度、加速度最大或最小的條件.具體思路如下:導(dǎo)體在外力作用下運動感應(yīng)電動勢感應(yīng)電流導(dǎo)體受安培力合力變化加速度變化速度變化臨界狀態(tài)例1 (15分)2018江蘇卷 如圖Z10-1所示,兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌所在平面與水平面的夾角為,間距為d.導(dǎo)軌處于勻強磁場中,磁感應(yīng)強度大小為B,方向與導(dǎo)軌平面垂直.質(zhì)量為m的金屬棒被固定在導(dǎo)軌上,距底端的距離為s,導(dǎo)軌與外接電源相連,使金屬棒通有電流.金屬棒被松開后,以加速度a沿導(dǎo)軌勻加速下滑,金屬棒中的電流始終保持恒定,重力加速度為g.求下滑到底端的過程中,金屬棒(1)末速度的大小v;(2)通過的電流大小I;(3)通過的電荷量Q.圖Z10-1【規(guī)范步驟】(1)金屬棒做勻加速直線運動,有(2分)解得v=(1分)(2)金屬棒所受的安培力F安=IdB(2分)金屬棒所受合力F=(2分)由牛頓運動定律有F=ma(2分)解得I=(1分)(3)運動時間t=va(2分)通過的電荷量Q=It(2分)解得Q=(1分)變式題 如圖Z10-2甲所示,兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌ab、cd與水平面成=30角且固定,導(dǎo)軌間距離為L=2.0 m,電阻不計.在導(dǎo)軌上端接一個阻值為R0的定值電阻,在c、N之間接有電阻箱.整個系統(tǒng)置于勻強磁場中,磁感應(yīng)強度方向與導(dǎo)軌所在平面垂直,磁感應(yīng)強度大小為B=1 T.現(xiàn)將一質(zhì)量為m、電阻可以忽略的金屬棒MN從圖示位置由靜止開始釋放,金屬棒下滑過程中與導(dǎo)軌接觸良好.不計一切摩擦.改變電阻箱的阻值R,測定金屬棒的最大速度vm,得到vm-R的關(guān)系如圖乙所示.若導(dǎo)軌足夠長,重力加速度g取10 m/s2.(1)求金屬棒的質(zhì)量m和定值電阻R0的阻值;(2)當電阻箱R取3.5 ,且金屬棒的加速度為3 m/s2時,金屬棒的速度為多大?圖Z10-2熱點二電磁感應(yīng)的能量問題1.能量轉(zhuǎn)化及焦耳熱的求法(1)能量轉(zhuǎn)化其他形式的能量電能焦耳熱或其他形式的能量(2)求解焦耳熱Q的三種方法2.解題的一般步驟(1)確定研究對象(導(dǎo)體棒或回路);(2)弄清電磁感應(yīng)過程中哪些力做功,以及哪些形式的能量相互轉(zhuǎn)化;(3)根據(jù)功能關(guān)系或能量守恒定律列式求解.例2 如圖Z10-3所示,在高度差h=0.5 m的平行虛線間有磁感應(yīng)強度B=0.5 T、方向垂直于豎直平面向里的勻強磁場,正方形線框abcd的質(zhì)量為m=0.1 kg,邊長為L=0.5 m,電阻為R=0.5 ,線框平面與豎直平面平行,靜止在位置“”時,cd邊跟磁場下邊緣有一段距離.現(xiàn)用一豎直向上的恒力F=4.0 N向上提線框,線框由位置“”無初速度開始向上運動,穿過磁場區(qū),最后到達位置“”(ab邊恰好出磁場),線框平面在運動中始終保持與磁場方向垂直,且cd邊保持水平.設(shè)cd邊剛進入磁場時,線框恰好開始做勻速直線運動,g取10 m/s2.(1)求線框進入磁場前距磁場下邊界的距離H;(2)線框由位置“”到位置“”的過程中,恒力F做的功是多少?線框內(nèi)產(chǎn)生的熱量又是多少?圖Z10-3圖Z10-4變式題1 (多選)如圖Z10-4所示,光滑平行金屬軌道平面與水平面成角,兩軌道上端用一電阻R相連,該裝置處于勻強磁場中,磁場方向垂直于軌道平面向上.質(zhì)量為m的金屬桿ab以初速度v0從軌道底端向上滑行,滑行到某一高度h后又返回到底端.若運動過程中,金屬桿始終保持與軌道垂直且接觸良好,軌道與金屬桿的電阻均忽略不計,重力加速度為g,則()A.金屬桿返回到底端時的速度大小為v0B.金屬桿上滑到最高點的過程中克服安培力與重力做功之和等于12mv02C.上滑到最高點的過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量等于12mv02-mghD.金屬桿兩次通過軌道上的同一位置時電阻R的熱功率相同變式題2 (多選)2018山東濰坊中學(xué)一模 如圖Z10-5所示,同一豎直面內(nèi)的正方形導(dǎo)線框a、b的邊長均為l,電阻均為R,質(zhì)量分別為2m和m.它們分別系在一跨過兩個定滑輪的輕繩兩端,在兩導(dǎo)線框之間有一寬度為2l、磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直于豎直面的勻強磁場區(qū)域.開始時,線框b的上邊與勻強磁場的下邊界重合,線框a的下邊到勻強磁場的上邊界的距離為l.現(xiàn)將系統(tǒng)由靜止釋放,當線框b全部進入磁場時,a、b兩個線框開始做勻速運動.不計摩擦和空氣阻力,重力加速度為g,則()圖Z10-5A.a、b兩個線框勻速運動時的速度大小為2mgRB2l2B.線框a從下邊進入磁場到上邊離開磁場所用時間為3B2l3mgRC.從開始運動到線框a全部進入磁場的過程中,線框a所產(chǎn)生的焦耳熱為mglD.從開始運動到線框a全部進入磁場的過程中,兩線框共克服安培力做功為2mgl 要點總結(jié)求解電能應(yīng)分清兩類情況:(1)若回路中電流恒定,可以利用電路結(jié)構(gòu)及W=UIt或Q=I2Rt直接進行計算.(2)若電流變化,則利用安培力做功求解:電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功;利用能量守恒定律求解:若只有電能與機械能的轉(zhuǎn)化,則減少的機械能等于產(chǎn)生的電能.熱點三電磁感應(yīng)與動量結(jié)合問題考向一動量定理的應(yīng)用例3 一實驗小組想要探究電磁剎車的效果.在遙控小車底面安裝寬為L、長為2.5L的N匝矩形導(dǎo)線框,線框電阻為R,面積可認為與小車底面相同,其平面與水平地面平行,小車總質(zhì)量為m,其俯視圖如圖Z10-6所示.小車在磁場外行駛時保持功率始終為P,且在進入磁場前已達到最大速度,當車頭剛要進入磁場時立即撤去牽引力,完全進入磁場時速度恰好為零.已知有界勻強磁場邊界PQ和MN間的距離為2.5L,磁感應(yīng)強度大小為B,方向豎直向上,小車在行駛過程中受到地面的阻力恒為f.(1)小車車頭剛進入磁場時,求線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E;(2)求電磁剎車過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q;(3)若只改變小車功率,使小車恰好穿出磁場時的速度為零,假設(shè)小車兩次與磁場作用時間相同,求小車的功率P.圖Z10-6變式題 2018甘肅天水模擬 如圖Z10-7所示,豎直放置的兩條光滑平行金屬導(dǎo)軌置于垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強磁場中,兩根質(zhì)量相同的導(dǎo)體棒a和b與導(dǎo)軌緊密接觸且可自由滑動.先固定a,釋放b,當b的速度達到10 m/s時,再釋放a,經(jīng)過1 s后,a的速度達到12 m/s,g取10 m/s2,則:(1)此時b的速度是多大?(2)若導(dǎo)軌足夠長,a、b棒最后的運動狀態(tài)怎樣?圖Z10-7 要點總結(jié)求電荷量q的兩種方法從上圖可見,這些物理量之間的關(guān)系可能會出現(xiàn)以下三種題型:第一:方法中相關(guān)物理量的關(guān)系.第二:方法中相關(guān)物理量的關(guān)系.第三:就是以電荷量作為橋梁,直接把上面框圖中左、右兩邊的物理量聯(lián)系起來,如把導(dǎo)體棒的位移和速度聯(lián)系起來,但由于這類問題導(dǎo)體棒的運動一般都不是勻變速直線運動,無法使用勻變速直線運動的公式進行求解,所以這種方法就顯得十分巧妙.這種題型難度最大.考向二電磁感應(yīng)與動量守恒結(jié)合例4 2017浙江4月選考 間距為l的兩平行金屬導(dǎo)軌由水平部分和傾斜部分平滑連接而成,如圖Z10-8所示.傾角為的導(dǎo)軌處于大小為B1、方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場區(qū)間中.水平導(dǎo)軌上的無磁場區(qū)間靜止放置一質(zhì)量為3m的“聯(lián)動雙桿”(由兩根長為l的金屬桿cd和ef,用長度為L的剛性絕緣桿連接構(gòu)成),在“聯(lián)動雙桿”右側(cè)存在大小為B2、方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場區(qū)間,其長度大于L.質(zhì)量為m、長為l的金屬桿ab從傾斜導(dǎo)軌上端釋放,達到勻速后進入水平導(dǎo)軌(無能量損失),桿ab與“聯(lián)動雙桿”發(fā)生碰撞,碰后桿ab和cd合在一起形成“聯(lián)動三桿”.“聯(lián)動三桿”繼續(xù)沿水平導(dǎo)軌進入磁場區(qū)間并從中滑出.運動過程中,桿ab、cd和ef與導(dǎo)軌始終接觸良好,且保持與導(dǎo)軌垂直.已知桿ab、cd和ef電阻均為R=0.02 ,m=0.1 kg,l=0.5 m,L=0.3 m,=30,B1=0.1 T,B2=0.2 T.不計摩擦阻力和導(dǎo)軌電阻,忽略磁場邊界效應(yīng).求:(1)桿ab在傾斜導(dǎo)軌上勻速運動時的速度大小v0;(2)“聯(lián)動三桿”進入磁場區(qū)間前的速度大小v; (3)“聯(lián)動三桿”滑過磁場區(qū)間產(chǎn)生的焦耳熱Q.圖Z10-8變式題 兩根足夠長的固定的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi),兩導(dǎo)軌間的距離為L.導(dǎo)軌上面橫放著兩根導(dǎo)體棒ab和cd,構(gòu)成矩形閉合回路,如圖Z10-9所示.兩根導(dǎo)體棒的質(zhì)量均為m,電阻均為R,回路中其余部分的電阻可不計.在整個導(dǎo)軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B.設(shè)兩導(dǎo)體棒均可沿導(dǎo)軌無摩擦地滑行.開始時,棒cd靜止,棒ab有沿導(dǎo)軌指向棒cd的初速度v0.若兩導(dǎo)體棒在運動中始終不接觸,均始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,則:(1)在運動過程中產(chǎn)生的焦耳熱最多是多少?(2)當ab棒的速度變?yōu)槌跛俣鹊?4時,cd棒的加速度是多大?圖Z10-9熱點四電磁感應(yīng)中的導(dǎo)體棒問題(1)“桿+導(dǎo)軌”模型是高考命題的“基本道具”,也是高考的熱點,考查的知識點多,題目的綜合性強,物理情景變化空間大,是我們復(fù)習中的難點.“桿+導(dǎo)軌”模型又分為“單桿”型(“單桿”型為重點)和“雙桿”型;導(dǎo)軌放置方式可分為水平、豎直和傾斜;桿的運動狀態(tài)可分為勻速、勻變速、非勻變速運動等.(2)解題思路用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動勢的大小和方向;求回路中的電流大小;分析研究導(dǎo)體受力情況(包含安培力,用左手定則確定其方向);列動力學(xué)方程或平衡方程求解.考向一導(dǎo)體棒切割磁感線與含阻電路的綜合例5 (多選)如圖Z10-10所示,固定在傾角為=30的斜面內(nèi)的兩根平行長直光滑金屬導(dǎo)軌的間距為d=1 m,其底端接有阻值為R=2 的電阻,整個裝置處在垂直于斜面向上、磁感應(yīng)強度大小B=2 T的勻強磁場中.一質(zhì)量為m=1 kg(質(zhì)量分布均勻)的導(dǎo)體桿ab垂直于導(dǎo)軌放置,且與兩導(dǎo)軌保持良好接觸.現(xiàn)桿在沿斜面向上、垂直于桿的恒力F=10 N作用下從靜止開始沿導(dǎo)軌向上運動距離L=6 m時,速度恰好達到最大(運動過程中桿始終與導(dǎo)軌保持垂直).設(shè)桿接入電路的電阻為r=2 ,導(dǎo)軌電阻不計,重力加速度大小g取10 m/s2,則此過程()圖Z10-10A.桿的速度最大值為5 m/sB.通過電阻的電荷量為6 CC.整個回路產(chǎn)生的焦耳熱為17.5 JD.通過電阻的電流方向為由c到d考向二導(dǎo)體棒切割磁感線與含電源電路的綜合例6 如圖Z10-11所示,光滑長直平行金屬導(dǎo)軌PQ、MN相距l(xiāng)=0.5 m,處在同一水平面中,磁感應(yīng)強度B=0.8 T的勻強磁場豎直向下垂直穿過導(dǎo)軌所在平面.質(zhì)量m=0.1 kg、電阻R=0.8 的直導(dǎo)線ab橫跨在導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,導(dǎo)軌電阻不計.通過開關(guān)S將電動勢E=1.5 V、內(nèi)阻r=0.2 的電池接在導(dǎo)軌的M、P兩端.(1)導(dǎo)線ab的加速度的最大值和速度的最大值各是多少?(2)在閉合開關(guān)S后,怎樣才能使ab以恒定的速度v=7.5 m/s沿導(dǎo)軌向右運動?試描述這時電路中的能量轉(zhuǎn)化情況(通過具體的數(shù)據(jù)計算說明).圖Z10-11考向三導(dǎo)體棒切割磁感線與含電容電路的綜合圖Z10-12例7 如圖Z10-12所示,水平面內(nèi)有兩根足夠長的平行金屬導(dǎo)軌L1、L2,其間距d=0.5 m,左端接有電容C=2000 F的電容器.質(zhì)量m=20 g的導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌平面上且可在導(dǎo)軌上無摩擦滑動,導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻不計.整個空間存在垂直于導(dǎo)軌所在平面向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B=2 T.現(xiàn)用一沿導(dǎo)軌方向向右的恒力F=0.22 N作用于導(dǎo)體棒,使導(dǎo)體棒從靜止開始運動,經(jīng)過一段時間t,速度達到v=5 m/s,則()A.此時電容器兩端的電壓為10 VB.此時電容器上的電荷量為110-2 CC.導(dǎo)體棒做勻加速運動,且加速度為20 m/s2D.時間t=0.4 s 建模點撥解決此類問題要抓住三點(1)桿的穩(wěn)定狀態(tài)一般是勻速運動(達到最大速度或最小速度,此時合力為零);(2)整個電路產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功;(3)電磁感應(yīng)現(xiàn)象遵從能量守恒定律.1.2016全國卷 如圖Z10-13所示,水平面(紙面)內(nèi)間距為l的平行金屬導(dǎo)軌間接一電阻,質(zhì)量為m、長度為l的金屬桿置于導(dǎo)軌上.t=0時,金屬桿在水平向右、大小為F的恒定拉力作用下由靜止開始運動.t0時刻,金屬桿進入磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強磁場區(qū)域,且在磁場中恰好能保持勻速運動.桿與導(dǎo)軌的電阻均忽略不計,兩者始終保持垂直且接觸良好,兩者之間的動摩擦因數(shù)為.重力加速度大小為g.求:(1)金屬桿在磁場中運動時產(chǎn)生的電動勢的大小;(2)電阻的阻值.圖Z10-132.2016全國卷 如圖Z10-14所示,兩條相距l(xiāng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面(紙面)內(nèi),其左端接一阻值為R的電阻;一與導(dǎo)軌垂直的金屬棒置于兩導(dǎo)軌上;在電阻、導(dǎo)軌和金屬棒中間有一面積為S的區(qū)域,區(qū)域中存在垂直于紙面向里的均勻磁場,磁感應(yīng)強度大小B1隨時間t的變化關(guān)系為B1=kt,式中k為常量;在金屬棒右側(cè)還有一勻強磁場區(qū)域,區(qū)域左邊界MN(虛線)與導(dǎo)軌垂直,磁場的磁感應(yīng)強度大小為B0,方向也垂直于紙面向里.