電磁學與電磁感應綜合 熱點考點題型探析

1、電磁學與電磁感應綜合 熱 點 考 點 題 型 探 析1電磁感應中的力和運動例1磁懸浮列車是一種高速低耗的新型交通工具。它的驅(qū)動系統(tǒng)簡化為如下模型，固定在列車下端的動力繞組可視為一個矩形純電阻金屬框，電阻為R，金屬框置于xOy平面內(nèi)，長邊MN長為l，平行于y軸，寬為d的NP邊平行于x軸，如圖1所示。列車軌道沿Ox方向，軌道區(qū)域內(nèi)存在垂直于金屬框平面的磁場，磁感應強度B沿Ox方向按正弦規(guī)律分布，其空間周期為，最大值為B0，如圖2所示，金屬框同一長邊上各處的磁感應強度相同，整個磁場以速度v0沿Ox方向勻速平移。設在短暫時間內(nèi)，MN、PQ邊所在位置的磁感應強度隨時間的變化可以忽略，并忽略一切阻力。列車

2、在驅(qū)動系統(tǒng)作用下沿Ox方向加速行駛，某時刻速度為v(v<v0)。MOxzNPQydl圖1BOB0-B0x2圖2(1)簡要敘述列車運行中獲得驅(qū)動力的原理；(2)為使列車獲得最大驅(qū)動力，寫出MN、PQ邊應處于磁場中的什么位置及與d之間應滿足的關系式：(3)計算在滿足第(2)問的條件下列車速度為v時驅(qū)動力的大小。【解析】（1）由于列車速度與磁場平移速度方向相同，導致穿過金屬框的磁通量發(fā)生變化，由于電磁感應，金屬框中會產(chǎn)生感應電流，該電流受到安培力即為驅(qū)動力。（2）為使列車獲得最大驅(qū)動力，MM、PQ應位于磁場中磁感應強度同為最大值且反向的地方，這會使得金屬框所圍面積的磁通量變化率最大，導致線框中

3、電流最強，也會使得金屬框長邊中電流收到的安培力最大，因此，d應為的奇數(shù)倍，即2電磁感應與電路的綜合例2在磁感應強度為B=0.4 T的勻強磁場中放一個半徑r0=50 cm的圓形導軌，上面擱有互相垂直的兩根導體棒，一起以角速度=103 rad/s逆時針勻速轉(zhuǎn)動.圓導軌邊緣和兩棒中央通過電刷與外電路連接，若每根導體棒的有效電阻為R0=0.8 ，外接電阻R=3.9 ，如所示，求：（1）每半根導體棒產(chǎn)生的感應電動勢.（2）當電鍵S接通和斷開時兩電表示數(shù)（假定RV，RA0）.解析：（1）每半根導體棒產(chǎn)生的感應電動勢為E1=Bl=Bl2=×.4×103×（0.5）2 V50 V

4、.（2）兩根棒一起轉(zhuǎn)動時，每半根棒中產(chǎn)生的感應電動勢大小相同、方向相同（從邊緣指向中心），相當于四個電動勢和內(nèi)阻相同的電池并聯(lián)，得總的電動勢和內(nèi)電阻為EE150 V，r=R00.1 當電鍵S斷開時，外電路開路，電流表示數(shù)為零，電壓表示數(shù)等于電源電動勢，為50 V.當電鍵S接通時，全電路總電阻為：R=r+R=（0.1+3.9）=4.由全電路歐姆定律得電流強度（即電流表示數(shù)）為：I A=12.5 A.此時電壓表示數(shù)即路端電壓為：U=E-Ir=50-12.5×0.1 V48.75 V（電壓表示數(shù)）或UIR12.5×3.9 V48.75 V.點撥：本題是電磁感應圖象問題，主要考查法

5、拉第電磁感應定律、閉合電路歐姆定律，解題的關鍵是畫出等效電路，知道電路的連接方式，根據(jù)規(guī)律去解決問題。 3電磁感應中的圖象問題例3、矩形導線框abcd固定在勻強磁場中，磁感線的方向與導線框所在平面垂直，規(guī)定磁場的正方向垂直低面向里，磁感應強度B隨時間變化的規(guī)律如圖所示。若規(guī)定順時針方向為感應電流I的正方向，下列各圖中正確的是( )解析：0-1s內(nèi)B垂直紙面向里均勻增大，則由楞次定律及法拉第電磁感應定律可得線圈中產(chǎn)生恒定的感應電流，方向為逆時針方向，排除A、C選項；2s-3s內(nèi)，B垂直紙面向外均勻增大，同理可得線圈中產(chǎn)生的感應電流方向為順時針方向，排除B選項，D正確。點撥：電磁感應圖象問題是近幾

6、年高考的熱點，特別是電流隨時間變化和電壓隨時間變化的最多，復習時要加強這方面的訓練。4電磁感應中的能量轉(zhuǎn)化例4 如圖所示，空間等間距分布著水平方向的條形勻強磁場，豎直方向磁場區(qū)域足夠長，磁感應強度B=1T，每一條形磁場區(qū)域的寬度及相鄰條形磁場區(qū)域的間距均為d=0.5m，現(xiàn)有一邊長l=0.2m、質(zhì)量m=0.1kg、電阻R=0.1的正方形線框MNOP以v0=7m/s的初速從左側(cè)磁場邊緣水平進入磁場，求（1）線框MN邊剛進入磁場時受到安培力的大小F（2）線框從開始進入磁場到豎直下落的過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q（3）線框能穿過的完整條形磁場區(qū)域的個數(shù)n解析：（1）線框MN邊剛開始進入磁場區(qū)域時，感應電動勢，

7、感應電流 ，安培力 ，聯(lián)立解得 N（2）設線框豎直下落時，線框下落了H，速度為，根據(jù)能量守恒定律有： ，根據(jù)自由落體規(guī)律有：，解得J（3）只有在線框進入和穿出條形磁場區(qū)域時，才產(chǎn)生感應電動勢線框部分進入磁場區(qū)域時，感應電動勢，感應電流，安培力，解得在時間內(nèi)由動量定理得，求和，解得 ，穿過條形磁場區(qū)域的個數(shù)為，解得可穿過4個完整條形磁場區(qū)域答案：（1）N （2）2.45J （3）4個點拔：在電磁感應中應用動量定理時，若安培力為變力作用，則可以利用平均值的方法分析求解，也可以應用數(shù)學知識中的求和進行求解對于電磁感應中能量的轉(zhuǎn)化問題，則通常采用能量高考預測一、選擇題（共10小題，在每小題給出的四個選

8、項中，有的小題只有一個選項正確，有的小題有多個選項正確。全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯的或不答的得0分）1. 水平放置的金屬框架處于如圖1所示的勻強磁場中，金屬棒置于光滑的框架上且接觸良好，從某時刻開始磁感應強度均勻增加，現(xiàn)施加一外力使金屬棒保持靜止，則金屬棒受到的安培力是（）.方向向右，且為恒力B.方向向右，且為變力.方向向左，且為變力.方向向左，且為恒力2. 現(xiàn)將電池組、滑線變阻器、帶鐵心的線圈、線圈B、電流計及如下圖連接，在開關閉合、線圈放在線圈中的情況下，某同學發(fā)現(xiàn)當他將滑線變阻器的滑動端向左加速滑動時，電流計指針向右偏轉(zhuǎn)。由此可以推斷（）.線圈向上移動或滑動變阻器的滑動端向

9、右加速滑動，都能引起電流計指針向左偏轉(zhuǎn).線圈中鐵芯向上拔出或斷開開關，都能引起電流計指針向右偏轉(zhuǎn).滑動變阻器的滑動端勻速向左或勻速向右滑動，都能使電流計指針靜止在中央.因為線圈、線圈的繞線方向未知，故無法判斷電流計指針偏轉(zhuǎn)的方向3. 如圖2所示，兩光滑平行導軌水平放置在勻強磁場中，磁場垂直于導軌所在平面向里，金屬棒可沿導軌自由滑動，導軌一端跨接一個定值電阻，導軌電阻不計，現(xiàn)將金屬棒沿導軌由靜止向右拉、若保持拉力恒定，當速度為時，加速度為，最終以速度2做勻速運動；若保持拉力的功率恒定，當速度為時，加速度為，最終也以2做勻速運動，則（）. 圖24. 電子感應加速度是利用變化磁場產(chǎn)生的電場來加速電子

10、的。在圓形磁場的兩極之間有一環(huán)行真空室，用交變電流勵磁的電磁鐵在兩極間產(chǎn)生交變磁場，從而在環(huán)形室內(nèi)產(chǎn)生很強的電場，使電子加速，被加速的電子同時在洛倫茲力的作用下沿圓形軌道運動，設法把高能電子引入靶室，橫使其進一步加速，在一個半徑為的電子感應加速器中，電子在被加速的秒內(nèi)獲得的能量為，這期間電子軌道內(nèi)的高頻交變磁場是線性變化的，磁通量從零增加到，則下列說法正確的是（）.環(huán)形室內(nèi)的感應電動勢為.電子在被加速的秒內(nèi)獲得能量為而底子要繞行周.電子在被加速的秒內(nèi)獲得能量為的過程中，電場力做功為.電子在被加速的秒內(nèi)獲得能量為的過程中，電場力做功為5. 如圖3中的甲所示，為導體做成的框架，其平面與水平面成角，

11、質(zhì)量為的導體棒與、接觸良好，回路的總電阻為，整個裝置放在垂直于框架平面的變化磁場中，磁場的磁感應強度隨時間的變化情況如圖3中的乙所示（設圖甲中的方向為正方向）。若始終靜止，關于與框架間的摩擦力在0-時間內(nèi)的變化情況，以下對摩擦力變化情況的判斷可能的是（）A.一直增大B.一直減小C.先減小后增大D.先增大后減小 6.如圖4所示，兩根足夠長的固定平行金屬光滑導軌位于同一水平面，導軌上橫放著兩根相同的導體棒、與導軌構(gòu)成矩形回路，導體棒的兩端連接著處于壓縮狀態(tài)的兩根輕質(zhì)彈簧，兩棒的中間用細線綁住，它們的電阻均為，回路上其余部分的電阻不計，在導軌平面內(nèi)兩導軌間有一豎直向下的勻強磁場，開始時，導體棒處于靜

12、止狀態(tài)，剪斷細線后，導體棒在運動過程中（）.回路中有感應電動勢.兩根導體棒所受安培力的方向相同C.兩根導體棒和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)動量守恒，機械能守恒.兩根導體棒和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)動量守恒，機械能不守恒 圖47. 物理實驗中，常用一種叫做“沖擊電流計”的儀器測定通過電路的電量，如圖5所示，探測線圈與沖擊電流計串聯(lián)后可用來測定磁場的磁感應強度。已知線圈的匝數(shù)為，面極為，線圈與沖擊電流計組成的回路總電阻為。若將線圈放在被測勻強磁場中，開始線圈平面與磁場垂直，現(xiàn)把探測線圈翻轉(zhuǎn)1800，沖擊電流計測出通過線圈的電量為，由上述數(shù)據(jù)可測出被測磁場的磁感應強度為（）. . . . 8. 粗細均勻的電阻絲圍成的正方形

13、線框原先整個置于有界勻強磁場內(nèi)，磁場方向垂直于線框平面，其邊界與正方形線框的邊平行，現(xiàn)使線框沿四個不同方向勻速平移出磁場，如圖6所示，線框移出磁場的整個過程（）.四種情況下流過邊的電流的方向都相同.圖中流過線框的電量與的大小無關.圖中線框的電功率與的大小成正比.圖中磁場力對線框的功與成正比 圖6 9. 彈簧的上端固定，下端掛一根質(zhì)量為的磁鐵，在磁鐵下端放一個固定的閉合金屬線圈，將磁鐵抬到彈簧原長處由靜止開始釋放，使磁鐵上下振動時穿過線圈。已知彈簧的勁度系數(shù)為，彈簧的伸長量與彈性勢能的關系為，則線圈產(chǎn)生的焦耳熱的總量是( )A. 0 B. C. D. 圖710. 如圖7所示，兩根相距為l的平行直

14、導軌ab、cd，b、d間連有一固定電阻R，導軌電阻可忽略不計。MN為放在ab和cd上的一導體桿，與ab垂直，其電阻也為R。整個裝置處于勻強磁場中，磁感應強度的大小為B，磁場方向垂直于導軌所在平面（指向圖中紙面內(nèi)），現(xiàn)對MN施力使它沿導軌方向以速度v向右做勻速運動。令U表示MN兩端電壓的大小，則( )A.流過固定電阻R的感應電流由b到dB.流過固定電阻R的感應電流由d到bC.流過固定電阻R的感應電流由b到dD.流過固定電阻R的感應電流由d到b二、填空題（共2小題，共30 把答案填在題中的橫線上）11. 一種測量血管中血流速度儀器的原理如圖8所示，在動脈血管左右兩側(cè)安裝電極并連接電壓表，設血管直徑

15、是2.00，磁場的磁感應強度為0.080，電壓表測出的電壓為0.10，則血流速度大小為 （取兩位有效數(shù)字）12. 有一個被稱為“千人震”的趣味物理小實驗，實驗是用一節(jié)電動勢為1.5的新干電池，幾根導線，開關和一個用于日光燈上的鎮(zhèn)流器，幾位做這個實驗的同學手拉手成一串，另一同學將電池、鎮(zhèn)流器、開關用導線將它們首、尾兩位同學兩個空著的手相連，如圖9所示，在開關通或斷時，就會連成一串的同學都有觸電感覺，該實驗原理是；人有觸電感覺時開關是接通還是開關是斷開的瞬間，因為 。13. 如圖10所示，水平銅盤半徑為r，置于磁感強度為B，方向豎直向下的勻強磁場中，銅盤繞過中心軸以角速度做勻速圓周運動，銅盤的中心

16、及邊緣處分別用滑片與一理想變壓器的原線圈相連，理想變壓器原副線圈匝數(shù)比為n，變壓器的副線圈與一電阻為R的負載相連，則變壓器原線圈兩端的電壓為_，通過負載R的電流為_。三、計算題（共4小題，共80分解答下列各題時，應寫出必要的文字說明、表達式和重要步驟。只寫最后答案的不得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。）14. 如圖11所示在半徑為的絕緣圓筒內(nèi)有勻強磁場，方向垂直紙面向里，圓周正下方有小孔與平行金屬板、相通，兩板間距為，兩板與電動勢為的電源連接，一帶電量為-、質(zhì)量為的帶電粒子（重力忽略不計），開始時靜止于孔正下方緊靠板的點，經(jīng)電場加速后從孔進入磁場，并以最短的時間從孔射出。已知

17、帶電粒子與筒壁的碰撞無電量損失，且每次碰撞時間極短，碰后以速率返回，求：（）筒內(nèi)磁場的磁感應強度大小；（）帶電粒子從點出發(fā)至第一次回到點所經(jīng)歷的時間；15. .如圖12所示，一矩形線圈在勻強磁場中繞軸勻速轉(zhuǎn)動，磁場方向與轉(zhuǎn)軸垂直，線圈匝數(shù)40，電阻0.1，長0.05，寬0.04，角速度，磁場的磁感應強度，線圈兩端外接電阻9.9，的用電器和一個交流電流表。求：（）線圈中產(chǎn)生的最大感應電動勢；（）電流表的讀數(shù)；（）用電器的功率16.如圖13所示，平行的光滑金屬導軌和相距L，處于同一豎直平面內(nèi)，間解有阻值為的電阻，輕質(zhì)金屬桿長為L，近貼導軌數(shù)值放置，離端0.5L處固定有質(zhì)量為的小球，整個裝置處于磁感應強度為并與導軌平面垂直的勻強磁場中，當桿由靜止開始緊貼導軌繞端向右倒下至水平