電磁學(xué)與電磁感應(yīng)綜合 熱點(diǎn)考點(diǎn)題型探析

1、 讓更多的孩子得到更好的教育電磁學(xué)與電磁感應(yīng)綜合 熱 點(diǎn) 考 點(diǎn) 題 型 探 析1電磁感應(yīng)中的力和運(yùn)動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化為如下模型，固定在列車下端的動(dòng)力繞組可視為一個(gè)矩形純電阻金屬框，電阻為R，金屬框置于xOy平面內(nèi)，長(zhǎng)邊MN長(zhǎng)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(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)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(zhǎng)邊上各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同，整個(gè)磁場(chǎng)以速度v0沿Ox方向勻速平移。設(shè)在短暫時(shí)間內(nèi)，MN、PQ邊所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化可

2、以忽略，并忽略一切阻力。列車在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作用下沿Ox方向加速行駛，某時(shí)刻速度為v(v<v0)。MOxzNPQydl圖1BOB0-B0x2圖2(1)簡(jiǎn)要敘述列車運(yùn)行中獲得驅(qū)動(dòng)力的原理；(2)為使列車獲得最大驅(qū)動(dòng)力，寫出MN、PQ邊應(yīng)處于磁場(chǎng)中的什么位置及與d之間應(yīng)滿足的關(guān)系式：(3)計(jì)算在滿足第(2)問(wèn)的條件下列車速度為v時(shí)驅(qū)動(dòng)力的大小。【解析】（1）由于列車速度與磁場(chǎng)平移速度方向相同，導(dǎo)致穿過(guò)金屬框的磁通量發(fā)生變化，由于電磁感應(yīng)，金屬框中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流受到安培力即為驅(qū)動(dòng)力。（2）為使列車獲得最大驅(qū)動(dòng)力，MM、PQ應(yīng)位于磁場(chǎng)中磁感應(yīng)強(qiáng)度同為最大值且反向的地方，這會(huì)使得金屬框所圍面積的

3、磁通量變化率最大，導(dǎo)致線框中電流最強(qiáng)，也會(huì)使得金屬框長(zhǎng)邊中電流收到的安培力最大，因此，d應(yīng)為的奇數(shù)倍，即2電磁感應(yīng)與電路的綜合例2在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.4 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放一個(gè)半徑r0=50 cm的圓形導(dǎo)軌，上面擱有互相垂直的兩根導(dǎo)體棒，一起以角速度=103 rad/s逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng).圓導(dǎo)軌邊緣和兩棒中央通過(guò)電刷與外電路連接，若每根導(dǎo)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(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).（2）當(dāng)電鍵S接通和斷開時(shí)兩電表示數(shù)（假定RV，RA0）.解析：（1）每半根導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1=Bl=Bl2=×.4×103

4、5;（0.5）2 V50 V.（2）兩根棒一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每半根棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相同、方向相同（從邊緣指向中心），相當(dāng)于四個(gè)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻相同的電池并聯(lián)，得總的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻為EE150 V，r=R00.1 當(dāng)電鍵S斷開時(shí)，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(dòng)勢(shì)，為50 V.當(dāng)電鍵S接通時(shí)，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(qiáng)度（即電流表示數(shù)）為：I A=12.5 A.此時(shí)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(diǎn)撥：本題是

5、電磁感應(yīng)圖象問(wèn)題，主要考查法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律，解題的關(guān)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(wèn)題。 3電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題例3、矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，規(guī)定磁場(chǎng)的正方向垂直低面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示。若規(guī)定順時(shí)針?lè)较驗(yàn)楦袘?yīng)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(yīng)定律可得線圈中產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電流，方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，排除A、C選項(xiàng)；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(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较颍懦鼴選項(xiàng)，D正確。

6、點(diǎn)撥：電磁感應(yīng)圖象問(wèn)題是近幾年高考的熱點(diǎn)，特別是電流隨時(shí)間變化和電壓隨時(shí)間變化的最多，復(fù)習(xí)時(shí)要加強(qiáng)這方面的訓(xùn)練。4電磁感應(yīng)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(qiáng)磁場(chǎng)，豎直方向磁場(chǎng)區(qū)域足夠長(zhǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T，每一條形磁場(chǎng)區(qū)域的寬度及相鄰條形磁場(chǎng)區(qū)域的間距均為d=0.5m，現(xiàn)有一邊長(zhǎng)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?gòu)淖髠?cè)磁場(chǎng)邊緣水平進(jìn)入磁場(chǎng)，求（1）線框MN邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受到安培力的大小F（2）線框從開始進(jìn)入磁場(chǎng)到豎直下落的過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱Q（3）線框能穿過(guò)的完整條形磁場(chǎng)區(qū)域的個(gè)數(shù)n解析：（1）線框MN邊剛開始

7、進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電流 ，安培力 ，聯(lián)立解得 N（2）設(shè)線框豎直下落時(shí)，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(jìn)入和穿出條形磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，才產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)線框部分進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電流，安培力，解得在時(shí)間內(nèi)由動(dòng)量定理得，求和，解得 ，穿過(guò)條形磁場(chǎng)區(qū)域的個(gè)數(shù)為，解得可穿過(guò)4個(gè)完整條形磁場(chǎng)區(qū)域答案：（1）N （2）2.45J （3）4個(gè)點(diǎn)拔：在電磁感應(yīng)中應(yīng)用動(dòng)量定理時(shí)，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(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)中的求和進(jìn)行求解對(duì)于電磁感應(yīng)中能量的轉(zhuǎn)化問(wèn)題，則通常采用能量高考預(yù)測(cè)一、選擇題（共1

8、0小題，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確。全部選對(duì)的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)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(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒置于光滑的框架上且接觸良好，從某時(shí)刻開始磁感應(yīng)強(qiáng)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(jì)及如下圖連接，在開關(guān)閉合、線圈放在線圈中的情況下，某同學(xué)發(fā)現(xiàn)當(dāng)他將滑線變阻器的滑動(dòng)端向左加速滑動(dòng)時(shí)，電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)。由此可以推斷（）.線圈向

9、上移動(dòng)或滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端向右加速滑動(dòng)，都能引起電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn).線圈中鐵芯向上拔出或斷開開關(guān)，都能引起電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn).滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端勻速向左或勻速向右滑動(dòng)，都能使電流計(jì)指針靜止在中央.因?yàn)榫€圈、線圈的繞線方向未知，故無(wú)法判斷電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的方向3. 如圖2所示，兩光滑平行導(dǎo)軌水平放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌所在平面向里，金屬棒可沿導(dǎo)軌自由滑動(dòng)，導(dǎo)軌一端跨接一個(gè)定值電阻，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，現(xiàn)將金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止向右拉、若保持拉力恒定，當(dāng)速度為時(shí)，加速度為，最終以速度2做勻速運(yùn)動(dòng)；若保持拉力的功率恒定，當(dāng)速度為時(shí)，加速度為，最終也以2做勻速運(yùn)動(dòng)，則（）. 圖24. 電子感應(yīng)加速度是利用

10、變化磁場(chǎng)產(chǎn)生的電場(chǎng)來(lái)加速電子的。在圓形磁場(chǎng)的兩極之間有一環(huán)行真空室，用交變電流勵(lì)磁的電磁鐵在兩極間產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，從而在環(huán)形室內(nèi)產(chǎn)生很強(qiáng)的電場(chǎng)，使電子加速，被加速的電子同時(shí)在洛倫茲力的作用下沿圓形軌道運(yùn)動(dòng)，設(shè)法把高能電子引入靶室，橫使其進(jìn)一步加速，在一個(gè)半徑為的電子感應(yīng)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(chǎng)是線性變化的，磁通量從零增加到，則下列說(shuō)法正確的是（）.環(huán)形室內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(guò)程中，電場(chǎng)力做功為.電子在被加速的秒內(nèi)獲得能量為的過(guò)程中，電場(chǎng)力做功為5. 如圖3中的甲所示，為導(dǎo)體做成

11、的框架，其平面與水平面成角，質(zhì)量為的導(dǎo)體棒與、接觸良好，回路的總電阻為，整個(gè)裝置放在垂直于框架平面的變化磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化情況如圖3中的乙所示（設(shè)圖甲中的方向?yàn)檎较颍?。若始終靜止，關(guān)于與框架間的摩擦力在0-時(shí)間內(nèi)的變化情況，以下對(duì)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(zhǎng)的固定平行金屬光滑導(dǎo)軌位于同一水平面，導(dǎo)軌上橫放著兩根相同的導(dǎo)體棒、與導(dǎo)軌構(gòu)成矩形回路，導(dǎo)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(xì)線綁住，它們的電阻均為，回路上其余部分的電阻不計(jì)，在導(dǎo)軌平面內(nèi)兩導(dǎo)軌間有一豎直向下的勻

12、強(qiáng)磁場(chǎng)，開始時(shí)，導(dǎo)體棒處于靜止?fàn)顟B(tài)，剪斷細(xì)線后，導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中（）.回路中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).兩根導(dǎo)體棒所受安培力的方向相同C.兩根導(dǎo)體棒和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，機(jī)械能守恒.兩根導(dǎo)體棒和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，機(jī)械能不守恒 圖47. 物理實(shí)驗(yàn)中，常用一種叫做“沖擊電流計(jì)”的儀器測(cè)定通過(guò)電路的電量，如圖5所示，探測(cè)線圈與沖擊電流計(jì)串聯(lián)后可用來(lái)測(cè)定磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。已知線圈的匝數(shù)為，面極為，線圈與沖擊電流計(jì)組成的回路總電阻為。若將線圈放在被測(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，開始線圈平面與磁場(chǎng)垂直，現(xiàn)把探測(cè)線圈翻轉(zhuǎn)1800，沖擊電流計(jì)測(cè)出通過(guò)線圈的電量為，由上述數(shù)據(jù)可測(cè)出被測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為（）. . . . 8.

13、粗細(xì)均勻的電阻絲圍成的正方形線框原先整個(gè)置于有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，磁場(chǎng)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(gè)不同方向勻速平移出磁場(chǎng)，如圖6所示，線框移出磁場(chǎng)的整個(gè)過(guò)程（）.四種情況下流過(guò)邊的電流的方向都相同.圖中流過(guò)線框的電量與的大小無(wú)關(guān).圖中線框的電功率與的大小成正比.圖中磁場(chǎng)力對(duì)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(gè)固定的閉合金屬線圈，將磁鐵抬到彈簧原長(zhǎng)處由靜止開始釋放，使磁鐵上下振動(dòng)時(shí)穿過(guò)線圈。已知彈簧的勁度系數(shù)為，彈簧的伸長(zhǎng)量與彈性勢(shì)能的關(guān)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

14、7所示，兩根相距為l的平行直導(dǎo)軌ab、cd，b、d間連有一固定電阻R，導(dǎo)軌電阻可忽略不計(jì)。MN為放在ab和cd上的一導(dǎo)體桿，與ab垂直，其電阻也為R。整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌所在平面（指向圖中紙面內(nèi)），現(xiàn)對(duì)MN施力使它沿導(dǎo)軌方向以速度v向右做勻速運(yùn)動(dòng)。令U表示MN兩端電壓的大小，則( )A.流過(guò)固定電阻R的感應(yīng)電流由b到dB.流過(guò)固定電阻R的感應(yīng)電流由d到bC.流過(guò)固定電阻R的感應(yīng)電流由b到dD.流過(guò)固定電阻R的感應(yīng)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(cè)量血管中血流速度儀器的原理如圖8所示，在動(dòng)脈血管左右兩側(cè)安裝

15、電極并連接電壓表，設(shè)血管直徑是2.00，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.080，電壓表測(cè)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(gè)被稱為“千人震”的趣味物理小實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)是用一節(jié)電動(dòng)勢(shì)為1.5的新干電池，幾根導(dǎo)線，開關(guān)和一個(gè)用于日光燈上的鎮(zhèn)流器，幾位做這個(gè)實(shí)驗(yàn)的同學(xué)手拉手成一串，另一同學(xué)將電池、鎮(zhèn)流器、開關(guān)用導(dǎo)線將它們首、尾兩位同學(xué)兩個(gè)空著的手相連，如圖9所示，在開關(guān)通或斷時(shí)，就會(huì)連成一串的同學(xué)都有觸電感覺，該實(shí)驗(yàn)原理是；人有觸電感覺時(shí)開關(guān)是接通還是開關(guān)是斷開的瞬間，因?yàn)?。13. 如圖10所示，水平銅盤半徑為r，置于磁感強(qiáng)度為B，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，銅盤繞過(guò)中心軸以角速

16、度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，銅盤的中心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(fù)載相連，則變壓器原線圈兩端的電壓為_，通過(guò)負(fù)載R的電流為_。三、計(jì)算題（共4小題，共80分解答下列各題時(shí)，應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、表達(dá)式和重要步驟。只寫最后答案的不得分。有數(shù)值計(jì)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(qiáng)磁場(chǎng)，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(dòng)勢(shì)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(jì)），開始時(shí)靜止于孔正下方緊靠板的點(diǎn)，經(jīng)電場(chǎng)加速后從孔進(jìn)入磁場(chǎng)，

17、并以最短的時(shí)間從孔射出。已知帶電粒子與筒壁的碰撞無(wú)電量損失，且每次碰撞時(shí)間極短，碰后以速率返回，求：（）筒內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大?。唬ǎщ娏Ｗ訌狞c(diǎn)出發(fā)至第一次回到點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間；15. .如圖12所示，一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向與轉(zhuǎn)軸垂直，線圈匝數(shù)40，電阻0.1，長(zhǎng)0.05，寬0.04，角速度，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，線圈兩端外接電阻9.9，的用電器和一個(gè)交流電流表。求：（）線圈中產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；（）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(dǎo)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(zhǎng)為L(zhǎng)，近貼導(dǎo)軌數(shù)值放置，離端0.5L處固定有質(zhì)量為的小球，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為并與導(dǎo)軌平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)桿由靜止開始緊貼導(dǎo)軌繞端向右倒下至水平位置時(shí)，球的速度為，若導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，導(dǎo)軌及金屬桿電阻不計(jì)，求在此過(guò)程中：（）通過(guò)電阻的電量；（）中通過(guò)的最大電流