選修32培優(yōu)7電磁感應(yīng)章末歸納提升

選修3-2培優(yōu)7：電磁感覺章末歸納提升選修3-2培優(yōu)7：電磁感覺章末歸納提升選修3-2培優(yōu)7：電磁感覺章末歸納提升第四章：電磁感覺章末歸納提升電磁感覺與力學(xué)的綜合電磁感覺和力學(xué)的綜合題，其聯(lián)系的橋梁是磁場對感覺電流的安培力，由于感覺電流與導(dǎo)體運動的加速度有相互限制的關(guān)系．這類題要重點進(jìn)行以下解析：1．電路解析在電磁感覺現(xiàn)象中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感覺電動勢，該導(dǎo)體或回路相當(dāng)于電源，若是它有電阻，就相當(dāng)于存在內(nèi)電阻，它兩端的電壓就是路端電壓．解決與電路相聯(lián)系的電磁感覺問題的基本方法是：確定感覺電動勢的大小和方向，用法拉第電磁感覺定律確定感覺電動勢的大小，用楞次定律確定感覺電動勢的方向(不論回路可否閉合，都設(shè)想電路閉合，判斷出感覺電流的方向，導(dǎo)體兩端相當(dāng)于電源的正、負(fù)極)．畫出等效電路圖，分清內(nèi)外電路，此環(huán)節(jié)是解決此類問題的重點．運用全電路歐姆定律，串、并聯(lián)電路的特點，電功率、電熱等公式聯(lián)立求解．2．受力解析依照電路解析，表示出電路中電流，進(jìn)而表示出安培力，對研究對象進(jìn)行受力解析，確定物體越多努力越1多奇景所受的合外力．3．運動解析依照物體的受力情況，解析加速度的變化，若是物體做勻變速直線運動，能夠利用運動學(xué)公式和牛頓第二定律求解；若是物體不做勻變速直線運動，則必定進(jìn)行能量解析，從能量轉(zhuǎn)變和守恒的角度求解．4．能量解析解決電磁感覺中能量轉(zhuǎn)變問題的一般思路在電磁感覺現(xiàn)象中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感覺電動勢，該導(dǎo)體或回路相當(dāng)于電源．解析清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)變．如：①有摩擦力做功，必有內(nèi)能產(chǎn)生．②戰(zhàn)勝安培力做功，就有電能產(chǎn)生．③若是安培力做正功，就有電能轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪埽邢嚓P(guān)能量的關(guān)系式求解．如圖4－1所示，電動機牽引一根原來靜止的、長L＝1m、質(zhì)量m＝0.1kg的導(dǎo)體棒MN，其電阻R＝1Ω，導(dǎo)體棒架在處于磁感覺強度B＝1T的勻強磁場中豎直放置的框架上，當(dāng)導(dǎo)體棒上升h＝3.8m時，獲得牢固的速度，此過程中導(dǎo)體棒產(chǎn)生的熱量Q＝2J，電動機牽引棒時，電壓表和電流表的示數(shù)分別為7V、1A，電動機線圈內(nèi)阻r＝1Ω，不計框架電阻及所有摩擦，g取10m/s2求：圖4－1棒能達(dá)到的牢固速度；棒從靜止到達(dá)到牢固速度所需的時間．【解析】(1)電動機的輸出功率P22出＝IU－Ir＝1×7W－1×1W＝6W當(dāng)棒達(dá)到牢固速度時，受力平衡，F(xiàn)＝mg＋F安，式中F為繩的拉力，BLvB2L2B2L2F安＝BIL，I＝R，F(xiàn)安＝Rv，即F＝mg＋Rv越多努力越2多奇景由P出＝Fv得P出＝(mg＋B2L2vR)v，代入數(shù)據(jù)，解得v＝2m/s.2由能量守恒關(guān)系，P出t＝mgh＋2mv＋Q代入數(shù)據(jù)解得t＝1s.【答案】(1)2m/s(2)1s1.如圖4－2所示，邊長為L的正方形金屬框，質(zhì)量為m，電阻為R，用細(xì)線把它懸掛于一個有界的勻強磁場邊緣，金屬框的上半部處于磁場內(nèi)，下半部處于磁場外．磁場隨時間變化規(guī)律為B＝kt(k>0)，已知細(xì)線所能承受的最大拉力為2mg，求從t＝0開始，經(jīng)多長時間細(xì)線會被拉斷？圖4－2B【解析】由題意知t＝k依照法拉第電磁感覺定律知E＝BL2t·S＝k·2當(dāng)細(xì)線剛要斷時：mg＝F安＝BILE＝kL2，B＝ktI＝R2R2mgR聯(lián)立以上各式解得：t＝k2L3.【答案】2mgR23kL電磁感覺中的圖象問題越多努力越3多奇景(1)磁感覺強度B、磁通量Ф、感覺電動勢E和感覺電流i隨時間t變化的圖圖象象，即B－t圖象、Ф－t圖象、E－t圖象和i－t圖象種類(2)對于切割磁感線產(chǎn)生感覺電動勢和感覺電流的情況，還常涉及感覺電動勢E和感覺電流i隨線圈位移x變化的圖象，即E－x圖象和i－x圖象問題(1)由給定的電磁感覺過程選出或畫出正確的圖象種類(2)由給定的相關(guān)圖象解析電磁感覺過程，求解相應(yīng)的物理量應(yīng)用左手定則、安培定則、楞次定律、法拉第電磁感覺定律、歐姆定律、牛頓知識定律、相關(guān)數(shù)學(xué)知識等在豎直向上的勻強磁場中，水平放置一個不變形的單匝金屬圓線圈，規(guī)定線圈中磁場和感覺電流的正方向如圖4－3(甲)所示，當(dāng)磁場的磁感覺強度B隨時間t如圖(乙)變化時，圖中正確表示線圈中感覺電動勢E變化的是()(甲)(乙)圖4－3越多努力越4多奇景ABCDΔΦBSB【解析】由法拉第電磁感覺定律E＝nt＝nt知，在0～1s內(nèi)，B均勻增大，t為一恒量，則E為一恒量，再由楞次定律，可判斷感覺電動勢為順時針方向(從上往下看)，則電動勢為正當(dāng)，在1～3s內(nèi)，B不變化，則感覺電動勢為零，在3～5s內(nèi)，B均勻減小，B為一恒量，但B變化得t較慢，則E為一恒量，但比前者小，再由楞次定律，可判斷感覺電動勢為逆時針方向(從上往下看)，則電動勢為負(fù)值，所以A選項正確．【答案】A2．(2013臺·州高二檢測)一矩形線圈位于一隨時間t變化的勻強磁場內(nèi)，磁場方向垂直線圈所在的平面(紙面)向里，如圖4－4甲所示．磁感覺強度B隨t的變化規(guī)律如圖乙所示．以I表示線圈中的感覺電流，以圖甲中線圈上箭頭所示方向的電流為正，則以下I－t圖中正確的選項是()甲乙圖4－4越多努力越5多奇景【解析】0～1s內(nèi)，B向里且均勻增大，由楞次定律知，線框中感覺電流大小恒定，方向與圖示相反，B、C錯誤；4s～5s內(nèi)，B不變，所以感覺電流為0，故D錯誤，只有A正確．【答案】A越多努力越6多奇景綜合檢測第四章電磁感覺(分值：100分時間：60分鐘)一、選擇題(本大題共7個小題，每題6分，共計42分，每題最少一個選項正確，把正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi)．)1．(2012·東高考山)以下表達(dá)正確的選項是()．法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感覺現(xiàn)象．慣性是物體的固有屬性，速度大的物體慣性必然大C．牛頓最早經(jīng)過理想斜面實驗得用心不是保持物體運動的原因．感覺電流依照楞次定律所描述的方向，這是能量守恒定律的必然結(jié)果【解析】質(zhì)量是慣性大小的唯一量度，與速度大小沒關(guān)，B錯誤；伽利略經(jīng)過實驗與設(shè)想得用心不是保持物體運動的原因，C錯誤．【答案】AD圖12．如圖1所示，線圈內(nèi)有條形磁鐵，將磁鐵從線圈中拔出來時()．φa>φb．φa<φbC．電阻中電流方向由a到bD．電阻中電流方向由b到a【解析】磁鐵從線圈中拔出時，線圈中磁場方向向右，磁通量減少，依照楞次定律，線圈中產(chǎn)生感覺電動勢，右端為正極，左端為負(fù)極，所以電阻中電流方向由b到a，故φ項正確．b>φa.B、D【答案】BD3．研究表示，地球磁場對鴿子鑒識方向起重視要作用．鴿子體內(nèi)的電阻大體為103Ω，當(dāng)它在地球磁場中展翅翱翔時，會切割磁感線，在兩翅之間產(chǎn)生動生電動勢．這樣，鴿子體內(nèi)矯捷的感覺器即可依照動生電動勢的大小來鑒識其翱翔方向．若某處地磁場磁感覺強度的豎直重量約為×10－4()T.鴿子以20m/s速度水圓滑翔，則可估計出兩翅之間產(chǎn)生的動生電動勢大體為A．30mVB．3mVC．0.3mVD．0.03mV【解析】鴿子展翅翱翔時若兩翅端間距為0.3m．由E＝Blv得E＝0.3mV.C項正確．【答案】C越多努力越7多奇景圖24．半徑為R的圓形線圈，兩端A、D接有一個平行板電容器，線圈垂直放在隨時間均勻變化的勻強磁場中，如圖2所示，則要使電容器所帶電荷量Q增大，能夠采用的措施是()．增大電容器兩極板間的距離．增大磁感覺強度的變化率C．減小線圈的半徑．改變線圈所在平面與磁場方向間的夾角【解析】由Q＝CU，U＝E＝ΔΦ＝BS，解析可得增大磁感覺強度變化率、增大線圈在垂直tt磁場方向的投影面積可增大A、D間電壓，進(jìn)而使Q增大，B項正確，C、D錯誤．減小電容器兩極板間距離可使Q增大，A錯誤．【答案】B圖35．(2013洛·陽一中高二檢測)如圖3所示，一個銅質(zhì)圓環(huán)，無初速度地自地址Ⅰ下落到地址Ⅱ，若圓環(huán)下落時其軸線與磁鐵懸線重合，圓環(huán)面向來水平．地址Ⅰ與地址Ⅱ的高度差為h，則運動時間()A．等于2hB．大于2hggC．小于2hD．無法判斷g【解析】由于電磁阻尼，阻攔銅質(zhì)圓環(huán)的下落，所以下落時間大于自由下落時間2hg.【答案】B6．如圖4所示，電燈A、B與固定電阻的阻值均為R，L是自感系數(shù)較大的線圈．當(dāng)S1閉合、S2斷開且電路穩(wěn)準(zhǔn)時A、B亮度同樣，再閉合S2，待電路牢固后將S1斷開，以下說法正確的選項是()越多努力越8多奇景圖4A．B燈馬上熄滅B．A燈將比原來更亮一些后再熄滅C．有電流經(jīng)過B燈，方向為c→dD．有電流經(jīng)過A燈，方向為b→a【解析】S2斷開而只閉合S1，穩(wěn)準(zhǔn)時，A，B兩燈同樣亮，說明兩條支路電流相等，這時線圈無自感作用，可知線圈L的電阻也是R；在S2閉合、S1閉合且穩(wěn)準(zhǔn)時，IA＝IL；當(dāng)S2閉合、S1突然斷開時，流過A燈的電流可是方向變?yōu)閎→a，但其大小不能夠突然增大，A燈不能夠出現(xiàn)閃亮一下再熄滅的現(xiàn)象，故D正確，B錯誤；由于固定電阻R沒有自感作用，故斷開S1時，B燈被斷路，電流迅速變?yōu)榱?，B燈馬上熄滅．A正確，C錯誤．故正確答案為A、D.【答案】AD圖57．(2012新·課標(biāo)全國高考)如圖5，勻強磁場中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框，半圓直徑與磁場邊緣重合；磁場方向垂直于半圓面(紙面)向里，磁感覺強度大小為B0.使該線框從靜止開始繞過圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動半周，在線框中產(chǎn)生感覺電流．現(xiàn)使線框保持圖中所示地址，磁感覺強度大小隨時間線性變化．為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動半周過程中同樣大小的電流，B磁感覺強度隨時間的變化率t的大小應(yīng)為()A.4ωB0B.2ωB0ππωBωBC.πD.2π【解析】設(shè)圓的半徑為L，電阻為R，當(dāng)線框以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感覺電動勢E＝112212B，由E1E2121πL2B，即B＝B0ωL.當(dāng)線框不動，而磁感覺強度隨時間變化時E2＝πLt＝R得B0ωL＝tt2R22ωBπ0，故C項正確．【答案】C越多努力越9多奇景二、非選擇題(本題共5小題，共58分，解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位．)圖68．(6分)電磁流量計廣泛應(yīng)用于測量導(dǎo)電流體(如污水)在管中的流量(在單位時間內(nèi)經(jīng)過管內(nèi)橫截面的流體的體積)．如圖6所示為電磁流量計的表示圖，由非磁性資料做成的圓管道，外加一勻強磁場，當(dāng)管中的導(dǎo)電液體流過此地域時，測出管壁上a、b兩點間的電動勢為E，就可以知道管中的液體的流量Q，即單位時間內(nèi)流過管道橫截面的液體體積(m3/s)，已知管道直徑為D，則D與E的關(guān)系為________．【解析】依照法拉第電磁感覺定律，E＝BDv，Q＝v×S×1＝v×π×(D)2，故Q＝πDE.24B【答案】Q＝π4BDE9．(12分)如圖7為“研究電磁感覺現(xiàn)象”的實驗裝置．圖7將圖中所缺的導(dǎo)線補接完滿．若是在閉合開關(guān)時發(fā)現(xiàn)矯捷電流計的指針向右偏了一下，那么合上開關(guān)后可能出現(xiàn)的情況有：①將原線圈迅速插入副線圈時，矯捷電流計指針將________；②原線圈插入副線圈后，將滑動變阻器觸頭迅速向左拉時，矯捷電流計指針________．(3)在做“研究電磁感覺現(xiàn)象”實驗時，若是副線圈兩端不接任何元件，則副線圈電路中將()．因電路不閉合，無電磁感覺現(xiàn)象．有電磁感覺現(xiàn)象，但無感覺電流，只有感覺電動勢C．不能夠用楞次定律判斷感覺電動勢方向．能夠用楞次定律判斷感覺電動勢方向【解析】(2)依照楞次定律及矯捷電流計的指針偏轉(zhuǎn)方向與流過它的電流方向的關(guān)系來判斷，則①向右偏轉(zhuǎn)一下；②向左偏轉(zhuǎn)一下．穿過電路中的磁通量發(fā)生變化即產(chǎn)生電磁感覺現(xiàn)象．因電路不閉合無感覺電流，但有感覺電動勢，且能夠用楞次定律判斷出感覺電動勢的方向，要產(chǎn)生感覺電流，電路要求必定閉合．故答案選B、D.越多努力越10多奇景【答案】(1)以下列圖(2)①向右偏轉(zhuǎn)一下②向左偏轉(zhuǎn)一下(3)BD10．(12分)如圖8甲所示的螺線管，匝數(shù)n＝1500匝，橫截面積S＝20cm2，電阻r＝Ω，與螺線管串通的外電阻R1＝3.5Ω，R2＝25Ω，方向向右穿過螺線管的勻強磁場，磁感覺強度按圖6乙所示規(guī)律變化，試計算電阻R2的電功率和a、b兩點的電勢差．圖8【解析】螺線管中產(chǎn)生的感覺電動勢E＝nSB＝6V，tE依照閉合電路歐姆定律，電路中的電流大小I＝＝0.2A，R1＋R2＋r電阻R2上耗資的電功率大小P＝I2R2＝1W，a、b兩點間的電勢差U＝I(R1＋R2)＝5.7V.【答案】1W圖911．(12分)如圖9所示，在圓滑絕緣水平面上，有一半徑r＝10cm、電阻R＝0.01Ω、質(zhì)量m＝0.02kg的金屬圓環(huán)以v0＝10m/s的速度向一足夠大、磁感覺強度B＝0.3T的勻強磁場滑去，當(dāng)圓環(huán)恰巧有一半進(jìn)入磁場時，圓環(huán)的加速度為a＝158.4m/s2.求此過程圓環(huán)增加的內(nèi)能．【解析】設(shè)圓環(huán)一半進(jìn)入磁場時的速度為v，則B·2r·vI＝E/R＝R22環(huán)的加速度a＝F＝2BIr＝4BrvmmmRmaR所以v＝4B2r2＝8.8m/s越多努力越11多奇景環(huán)增加的內(nèi)能1212E＝mv0－mv≈0.23J.22【答案】0.23J12．(16分)如圖10所示，P、Q為水平面內(nèi)平行放置的圓滑金屬長直導(dǎo)軌，間距為L1，處在豎直向下、磁感覺強度大小為B1的勻強磁場中．一導(dǎo)體桿ef垂直于P、Q放在導(dǎo)軌上，在外力作用下向左做勻速直線運動．質(zhì)量為m、每邊電阻均為r、邊長為L2的正方形金屬框abcd置于豎直平面內(nèi)，兩極點a、b經(jīng)過細(xì)導(dǎo)線與導(dǎo)軌相連，磁感覺強度大小為B2的勻強磁場垂直金屬框向里，金屬框恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)．不計其他電阻和細(xì)導(dǎo)線對a、b點的作用力．圖10經(jīng)過ab邊的電流