高三物理二輪復習法拉第電磁感應定律題型歸納

1、 高三物理二輪復習法拉第電磁感應定律題型歸納類型一、感生電動勢的運算例1有一面積為S100 cm2的金屬環(huán)，電阻為R0.1 ，環(huán)中磁場變化規(guī)律如圖乙所示，且磁場方向垂直環(huán)面向里，在t1到t2時間內，環(huán)中感應電流的方向如何？通過金屬環(huán)的電荷量為多少？【答案】逆時針方向0.01 C【解析】(1)由楞次定律，可以判斷金屬環(huán)中感應電流方向為逆時針方向(2)由圖可知：磁感應強度的變化率為金屬環(huán)中磁通量的變化率環(huán)中形成的感應電流 通過金屬環(huán)的電荷量 由解得舉一反三: 【變式】在下圖所示的四種磁場情況中能產生恒定的感生電場的是() 【答案】C例2在空間出現如圖所示的閉合電場，電場線為一簇閉合曲線，這可能是（

2、 ）A沿方向磁場在迅速減弱B. 沿方向磁場在迅速增強C. 沿方向磁場在迅速減弱D. 沿方向磁場在迅速增強【答案】AC【解析】根據電磁感應，閉合回路中的磁通量變化時，使閉合回路中產生感應電流，該電流可用楞次定律來判斷，根據麥克斯韋電磁理論，閉合回路中產生感應電流，使因為閉合回路中受到了電場力的作用，而變化的磁場產生電場，與是否存在閉合回路沒有關系，故空間磁場變化產生的電場方向，仍可用楞次定律來判斷，四指環(huán)繞方向即感應電場的方向，由此可知AC正確。【總結升華】已知感應電場方向求原磁通量的變化情況的基本思路是：楞次定律右手螺旋定則楞次定律右手螺旋定則感應電場的方向 感應磁場的方向 磁通量的變化情況舉

3、一反三: 【變式1】如圖所示，一個帶正電的粒子在垂直于勻強磁場的平面內做圓周運動，當磁感應強度均勻增大時，此粒子的動能將() A不變 B增加C減少 D以上情況都可能【答案】B【變式2】下列各種實驗現象，解釋正確的是（ ） 【答案】ABC例3.一個面積、匝數匝的線圈放在勻強磁場中，磁場方向垂直于線圈平面，磁感應強度隨時間變化的規(guī)律如圖456所示，則下列判斷正確的是() A在開始的內穿過線圈的磁通量變化率等于B在開始的內穿過線圈的磁通量的變化量等于零C在開始的內線圈中產生的感應電動勢等于D在第末線圈中的感應電動勢等于零【答案】AC【解析】磁通量的變化率，其中磁感應強度的變化率即為圖象的斜率由圖知前

4、的，所以，A選項正確在開始的內磁感應強度由減到，又從向相反方向的增加到，所以這內的磁通量的變化量，B選項錯在開始的內，C選項正確第末的感應電動勢等于內的電動勢，.D選項錯【總結升華】正確計算磁通量的變化量，是解題的關鍵。舉一反三: 【變式1】閉合電路中產生的感應電動勢大小，跟穿過這一閉合電路的下列哪個物理量成正比()A磁通量B磁感應強度C磁通量的變化率 D磁通量的變化量【答案】C【變式2】水平桌面上放一閉合鋁環(huán)，在鋁環(huán)軸線上方有一條形磁鐵，當條形磁鐵沿軸線豎直向下迅速靠近鋁環(huán)時，下列判斷正確的是（ ） A鋁環(huán)有收縮的趨勢，對桌面的壓力增大B鋁環(huán)有擴張的趨勢，對桌面的壓力增大C鋁環(huán)有收縮的趨勢，

5、對桌面的壓力減小D鋁環(huán)有擴張的趨勢，對桌面的壓力減小【答案】A 【變式3】帶正電的小球在水平桌面上的圓軌道內運動，從上方俯視，沿逆時針方向如圖。空間內存在豎直向下的勻強磁場，不計一切摩擦，當磁場均勻增強時，小球的動能將（ ） A逐漸增大 B逐漸減小 C不變 D無法判定【答案】A類型二、動生電動勢的運算例4如圖所示，三角形金屬導軌上放有一金屬桿，在外力作用下，使保持與垂直，以速度v勻速從O點開始右移，設導軌與金屬棒均為粗細相同的同種金屬制成，則下列判斷正確的是()A電路中的感應電流大小不變B電路中的感應電動勢大小不變C電路中的感應電動勢逐漸增大D電路中的感應電流逐漸減小【答案】AC【解析】導體棒

6、從開始到如圖所示位置所經歷時間設為，則導體棒切割磁感線的有效長度，故，即電路中電動勢與時間成正比，C選項正確；電路中電流強度.而等于的周長，所以所以A正確【總結升華】導體棒切割磁感線的有效長度在變化，同時導軌與金屬棒的長度也在變化。例5(2014 江蘇卷）如圖所示，在勻強磁場中有一傾斜的平行金屬導軌，導軌間距為L，長為3d，導軌平面與水平面的夾角為，在導軌的中部刷有一段長為d的薄絕緣涂層。勻強磁場的磁感應強度大小為B，方向與導軌平面垂直。質量為m的導體棒從導軌的頂端由靜止釋放，在滑上涂層之前已經做勻速運動，并一直勻速滑到導軌底端。導體棒始終與導軌垂直，且僅與涂層間有摩擦，接在兩導軌間的電阻為R

7、，其他部分的電阻均不計，重力加速度為g。求： (1)導體棒與涂層間的動摩擦因數；(2)導體棒勻速運動的速度大小v； (3)整個運動過程中，電阻產生的焦耳熱Q。【答案】（1）（2）（3）【解析】（1）在絕緣涂層上受力平衡解得（2）在光滑導軌上感應電動勢 感應電流安培力 受力平衡解得（3）摩擦生熱能量守恒定律解得【總結升華】用能量角度來思維，會使問題簡化；用能量轉化與守恒定律來解題是學習高中物理應該具備的能力之一。例6如圖所示，小燈泡規(guī)格為“”，接在光滑水平導軌上，導軌間距為，電阻不計金屬棒垂直擱在導軌上，電阻為，整個裝置處于的勻強磁場中求： (1)為使燈泡正常發(fā)光，的滑行速度為多大？(2)拉動金

8、屬棒的外力的功率有多大？【答案】(1)(2)【解析】當金屬棒在導軌上滑行時，切割磁感線產生感應電動勢，相當于回路的電源，為小燈泡提供電壓金屬棒在光滑的導軌上滑行過程中，外力克服安培力做功，能量守恒，所以外力的功率與電路上產生的電功率相等(1)燈泡的額定電流和電阻分別為，設金屬棒的滑行速度為，則，式中為棒的電阻由，即得(2)根據能量轉換，外力的機械功率等于整個電路中的電功率，即.【總結升華】用好“燈泡正常發(fā)光”、“光滑水平導軌”這些條件是這類題的思路基礎。類型三、動生電動勢和感生電動勢的區(qū)別與聯系例7如圖所示，兩根平行金屬導軌固定在水平桌面上，每根導軌每米的電阻為，導軌的端點用電阻可以忽略的導線

9、相連，兩導軌間的距離有隨時間變化的勻強磁場垂直于桌面，已知磁感應強度與時間的關系為，比例系數 一電阻不計的金屬桿可在導軌上無摩擦地滑動，在滑動過程中保持與導軌垂直在時刻，金屬桿緊靠在端，在外力作用下，桿以恒定的加速度從靜止開始向導軌的另一端滑動，求在時金屬桿所受的安培力【答案】【解析】以表示金屬桿運動的加速度，在時刻，金屬桿與初始位置的距離此時桿的速度，這時，桿與導軌構成的回路的面積，回路中的感應電動勢因故回路的總電阻回路中的感應電流作用于桿的安培力解得，代入數據為【總結升華】在導體棒向左運動過程中，產生的是動生電動勢還是感生電動勢？兩種電動勢是相加還是相減？這是求解電流時應注意的問題。例8如

10、圖所示，導體在做切割磁感線運動時，將產生一個電動勢，因而在電路中有電流通過，下列說法中正確的是() A因導體運動而產生的感應電動勢稱為動生電動勢B動生電動勢的產生與洛倫茲力有關C動生電動勢的產生與電場力有關D動生電動勢和感生電動勢產生的原因是一樣的【答案】AB【解析】 如圖所示，當導體向右運動時，其內部的自由電子因受向下的洛倫茲力作用向下運動，于是在棒的端出現負電荷，而在棒的端出現正電荷，所以端電勢比端高棒就相當于一個電源，正極在端 【總結升華】正確判斷洛倫磁力的方向，認清電源部分。類型三、圖像問題例9如圖所示，一沿水平方向的勻強磁場分布在寬度為2L的某矩形區(qū)域內（長度足夠大），該區(qū)域的上下邊

11、界MN、PS是水平的。有一邊長為L的正方形導線框abcd從距離磁場上邊界MN的某高處由靜止釋放下落而穿過該磁場區(qū)域，已知當線框的ab邊到達PS時線框剛好做勻速直線運動。以線框的ab邊到達MN時開始計時，以MN處為坐標原點，取如圖坐標軸x，并規(guī)定逆時針方向為感應電流的正方向，向上為力的正方向。則關于線框中的感應電流I和線框所受到的安培力F與ab邊的位置坐標x的以下圖線中，可能正確的是（ ）【答案】AD【解析】若在第一個L內，線框勻速運動，電動勢恒定，電流恒定；則在第二個L內，線框只在重力作用下加速，速度增大；在第三個L內，安培力F安BIL>mg，線框減速運動，電動勢EBlv減小，電流i減小

12、，B錯。若在第一個L內線框剛進入磁場時受到的安培力小于重力，這個過程加速度逐漸減小，但速度繼續(xù)增大，電動勢EBlv增大，電流i增大；則在第二個L內，線框只在重力作用下加速，速度增大；在第三個L內，安培力F安BIL，可能與線框重力平衡，線框做勻速運動，電動勢EBlv不變，電流i的大小不變但方向相反，A、D兩項正確，C項錯。舉一反三: 【變式】如圖所示的電路可以用來“研究電磁感應現象”。干電池、開關、線圈、滑動變阻器串聯成一個電路，電流計、線圈串聯成另一個電路。線圈套在同一個閉合鐵芯上，且它們的匝數足夠多。從開關閉合時開始計時，流經電流計的電流大小隨時間變化的圖象是（ ） 【答案】B 例10如圖所

13、示，兩固定的豎直光滑金屬導軌足夠長且電阻不計。兩質量、長度均相同的導體棒，置于邊界水平的勻強磁場上方同一高度處。磁場寬為，方向與導軌平面垂直。先由靜止釋放，剛進入磁場即勻速運動，此時再由靜止釋放，兩導體棒與導軌始終保持良好接觸。用表示的加速度，表示的動能，分別表示相對釋放點的位移。下圖中正確的是( )【答案】B D【解析】導體棒落入磁場之前做自由落體運動，加速度恒為，有，棒進入磁場以速度做勻速直線運動時，棒開始做自由落體運動，與棒做自由落體運動的過程相同，此時棒在磁場中做勻速直線運動的路程為，棒進入磁場而還沒有傳出磁場的過程，無電磁感應，兩導體棒僅受到重力作用，加速度均為，知道棒穿出磁場，B正確。棒穿出磁場，棒切割磁感線產生電動勢，在回路中產生感應電流，因此時棒速度大于進入磁場是切割磁感線的速度，故電動勢、電流、安培力都大于剛進入磁場時的大小，棒減速，直到穿出磁場僅受重力，做勻加速運動，結合勻變速直線運動，可知加速過程動能與路程成正比，D正確。【總結升華】在分析電磁感應中的圖象問題時，解決問題時可從看坐標軸表示什么物理量；看具體的圖線，它反映了物理量的狀態(tài)或變