2019屆高三物理二輪復(fù)習(xí)法拉第電磁感應(yīng)定律題型歸納

2019屆高三物理二輪復(fù)習(xí)法拉第電磁感應(yīng)定律題型歸納類型一、感生電動(dòng)勢的運(yùn)算例1.有一面積為S=100cm2的金屬環(huán)，電阻為R=0.1Q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11到12時(shí)間內(nèi)，環(huán)中感應(yīng)電流的方向如何？通過金屬環(huán)的電荷量為多少？甲乙甲乙0.10.1【答案】逆時(shí)針方向0.01C【解析】（1）由楞次定律，可以判斷金屬環(huán)中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向.⑵由圖可知：磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率為TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"ABB—B =-2 1\o"CurrentDocument"At t-1\o"CurrentDocument"2 1金屬環(huán)中磁通量的變化率皿 AB。 B-B0=S= 1?S\o"CurrentDocument"At At t-1環(huán)中形成的感應(yīng)電流E_AG/At_AGRR RA通過金屬環(huán)的電荷量由①②③④解得C=0.01C.(B-B)S (0.2-0.1)X10-C=0.01C.舉一反三:)【變式】在下圖所示的四種磁場情況中能產(chǎn)生恒定的感生電場的是)【變式】在下圖所示的四種磁場情況中能產(chǎn)生恒定的感生電場的是（【答案】C例2.在空間出現(xiàn)如圖所示的閉合電場，電場線為一簇閉合曲線，這可能是（）A.沿AB方向磁場在迅速減弱B.沿AB方向磁場在迅速增強(qiáng)C.沿AB方向磁場在迅速減弱D.沿AB方向磁場在迅速增強(qiáng)【答案】AC【解析】根據(jù)電磁感應(yīng)，閉合回路中的磁通量變化時(shí)，使閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流可用楞次定律來判斷，根據(jù)麥克斯韋電磁理論，閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，使因?yàn)殚]合回路中受到了電場力的作用，而變化的磁場產(chǎn)生電場，與是否存在閉合回路沒有關(guān)系，故空間磁場變化產(chǎn)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(yīng)電場的方向，由此可知AC正確。【總結(jié)升華】已知感應(yīng)電場方向求原磁通量的變化情況的基本思路是：一右手螺旋定則 一楞次定感應(yīng)電場的方向 感應(yīng)磁場的方向 磁通量的變化情況一右手螺旋定則 一楞次定

舉一反三:當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度【變式1】如圖所示，一個(gè)帶正電的粒子在垂直于勻強(qiáng)磁場的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，均勻增大時(shí)，此粒子的動(dòng)能將（）當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度A.不變 B.增加C.減少 D.以上情況都可能【答案】BC.興爐技劭訃陽,使它轉(zhuǎn)動(dòng)起來,u于述錢作用.銅盤能比沒?言附*快停下來B.C.興爐技劭訃陽,使它轉(zhuǎn)動(dòng)起來,u于述錢作用.銅盤能比沒?言附*快停下來B.相同的小磁箕.從木制的甲筒下落比從等長的銅制的乙筒下落更快1LW或同巾令工用的哄-3：.■不，日大的正劫+A.〒下3云F鐵，使它上F振動(dòng).由于線圈作用.能使磁除內(nèi)振或巴段白紋用于更女地也不＜【答案】ABC例3.一個(gè)面積S=4義10-2m2、匝數(shù)n=100匝的線圈放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于線圈平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間才變化的規(guī)律如圖4—5—6所示，則下列判斷正確的是（）A.在開始的2s內(nèi)穿過線圈的磁通量變化率等于0.08Wb/sB.在開始的2s內(nèi)穿過線圈的磁通量的變化量等于零C.在開始的2s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢等于8VD.在第3s末線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢等于零【答案】AC【解析】磁通量的變化率岫AB 二 S，AtAtAB ABe其中磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率后即為BT圖象的斜率.由圖知前2s的不二2T/s,所以AG- “re ,，八八門,，——=2義4x10-2Wb/s=0.08Wb/s,AtA選項(xiàng)正確.在開始的2s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B由2T減到0,又從0向相反方向的B增加到2T,所以這2s內(nèi)的磁通量的變化量A①=BS+BS=2BS=2x2x4x10-2Wb=0.16Wb,1 2B選項(xiàng)錯(cuò).在開始的2s內(nèi)AGE=n——=100x0.08V=8V,AtC選項(xiàng)正確.第3s末的感應(yīng)電動(dòng)勢等于2s?4s內(nèi)的電動(dòng)勢，AG AB 一八「…E=n =nS=100x2x4x10-2V=8VAt AtD選項(xiàng)錯(cuò).

【總結(jié)升華】正確計(jì)算磁通量的變化量①，是解題的關(guān)鍵。舉一反三:【變式1】閉合電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大小，跟穿過這一閉合電路的下列哪個(gè)物理量成正比（）A.磁通量A.磁通量C.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(dāng)條形磁鐵沿軸線豎直向下迅速靠近鋁環(huán)時(shí)，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(kuò)張的趨勢，對桌面的壓力增大C.鋁環(huán)有收縮的趨勢，對桌面的壓力減小D.鋁環(huán)有擴(kuò)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(nèi)運(yùn)動(dòng)，從上方俯視，沿逆時(shí)針方向如圖?？臻g內(nèi)存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場，不計(jì)一切摩擦，當(dāng)磁場均勻增強(qiáng)時(shí)，小球的動(dòng)能將（ ）

XXXXQXX-XXA.逐漸增大B.逐漸減小C.不變D.無法判定【答案】A類型二、動(dòng)生電動(dòng)勢的運(yùn)算例4.如圖所示，三角形金屬導(dǎo)軌EOF上放有一金屬桿AB，在外力作用下，使AB保持與OF垂直，以速度v勻速從O點(diǎn)開始右移，設(shè)導(dǎo)軌與金屬棒均為粗細(xì)相同的同種金屬制成，則下列判斷正確的是（）XXXIXXXxxxPxXxx/xIXXx/xXXxFXXXeXXA.電路中的感應(yīng)電流大小不變B.電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢大小不變C.電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢逐漸增大D.電路中的感應(yīng)電流逐漸減小【答案】AC【解析】導(dǎo)體棒從O開始到如圖所示位置所經(jīng)歷時(shí)間設(shè)為才,/EOF=。,則導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長度L=OBtan。,E=BLv=Bv?vt?tan0=Bv2tan0-t11即電路中電動(dòng)勢與時(shí)間成正比，C選項(xiàng)正確；電路中電流強(qiáng)度EBv2tan0?tI== .R pL/S而L等于AOAB的周長，L=OB+AB+OA=vt+vt-tanO+vt=vt(1+tan0+—J—)，cos0 cos0所以BvtanO?S

1 p1p1+tanO+

(cosO/所以A正確.【總結(jié)升華】導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長度在變化，同時(shí)導(dǎo)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(qiáng)磁場中有一傾斜的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L,長為3d,導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為仇在導(dǎo)軌的中部刷有一段長為d的薄絕緣涂層。勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向與導(dǎo)軌平面垂直。質(zhì)量為n的導(dǎo)體棒從導(dǎo)軌的頂端由靜止釋放，在滑上涂層之前已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng)，并一直勻速滑到導(dǎo)軌底端。導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直，且僅與涂層間有摩擦，接在兩導(dǎo)軌間的電阻為R,其他部分的電阻均不計(jì)，重力加速度為g。求：(1)導(dǎo)體棒與涂層間的動(dòng)摩擦因數(shù)〃;（2）導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小w⑶整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q。【答案】（1）tan0【答案】（1）tan0（2）mgRsin0（3）2mgdsin0-m3g2R2sin202B4L4【解析】（1）在絕緣涂層上受力平衡mgsin0=日mgcos0解得R=tan0（2）在光滑導(dǎo)軌上E感應(yīng)電動(dòng)勢E=BL 感應(yīng)電流I=—R安培力f=bil受力平衡f=mgsin0mgRsin0（3）摩擦生熱Qr=Rmgdcos01 2能量守恒定律3mgdsin0=Q+Q+-mv2r2解得Q=2解得Q=2mgdsin0-m3g2R2sin202B4L4【總結(jié)升華】用能量角度來思維，會使問題簡化；用能量轉(zhuǎn)化與守恒定律來解題是學(xué)習(xí)高中物理應(yīng)該具備的能力之一。電阻例6.如圖所示，小燈泡規(guī)格為“2V,4W ”，接在光滑水平導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌間距為0.1m電阻不計(jì).金屬棒ab垂直擱在導(dǎo)軌上，電阻為1Q，整個(gè)裝置處于B=1T的勻強(qiáng)磁場中?求:TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"X X X X? 乂 X X X\o"CurrentDocument"X X X X(1)為使燈泡正常發(fā)光，ab的滑行速度為多大？(2)拉動(dòng)金屬棒ab的外力的功率有多大？【答案】(1)40m/s (2)8W【解析】當(dāng)金屬棒在導(dǎo)軌上滑行時(shí)，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，相當(dāng)于回路的電源，為小燈泡提供電壓.金屬棒在光滑的導(dǎo)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(chǎn)生的電功率相等.(1)燈泡的額定電流和電阻分別為I=P=2A,U設(shè)金屬棒的滑行速度為V，則式中r為棒的電阻.由1感=1,即BlvT =I.R+r得I(R+r)2*(1+1),心,

v= = m/s=40m/s.Bl 1x0.1⑵根據(jù)能量轉(zhuǎn)換，外力的機(jī)械功率等于整個(gè)電路中的電功率，即P二P=12(R+r)=22X(1+1)W=8W.機(jī)電【總結(jié)升華】用好“燈泡正常發(fā)光”、“光滑水平導(dǎo)軌”這些條件是這類題的思路基礎(chǔ)。類型三、動(dòng)生電動(dòng)勢和感生電動(dòng)勢的區(qū)別與聯(lián)系例7.如圖所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌固定在水平桌面上，每根導(dǎo)軌每米的電阻為『0.10Q,導(dǎo)軌的端點(diǎn)P、Q用電阻可以忽略的導(dǎo)線相連，兩導(dǎo)軌間的距離l=0.20m.有隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場垂直于桌面，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B與時(shí)間t的關(guān)系為B=kt，比例系數(shù)k=0.020T/s.X X X X X X XT B=ktX X X X X X X一電阻不計(jì)的金屬桿可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動(dòng)，在滑動(dòng)過程中保持與導(dǎo)軌垂直.在t=0時(shí)刻，金屬桿緊靠在P、Q端，在外力作用下，桿以恒定的加速度從靜止開始向?qū)к壍牧硪欢嘶瑒?dòng)，求在t=6.0s時(shí)金屬桿所受的安培力.【答案】1.44X10-3N【解析】以。表示金屬桿運(yùn)動(dòng)的加速度，在t時(shí)刻，金屬桿與初始位置的距離L=—at2.2此時(shí)桿的速度v=at,這時(shí)，桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的面積S=Ll,回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢E=S包+Blv.At因B=kt故AB,回路的總電阻R=2Lr0回路中的感應(yīng)電流作用于桿的安培力F=BlI解得廠3k212F二t，2r0代入數(shù)據(jù)為F=1.44x10-3N.【總結(jié)升華】在導(dǎo)體棒向左運(yùn)動(dòng)過程中，產(chǎn)生的是動(dòng)生電動(dòng)勢還是感生電動(dòng)勢？兩種電動(dòng)勢是相加還是相減？這是求解電流時(shí)應(yīng)注意的問題。例8.如圖所示，導(dǎo)體AB在做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢，因而在電路中有電流通過，下列說法中正確的是（）A.因?qū)w運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢稱為動(dòng)生電動(dòng)勢B.動(dòng)生電動(dòng)勢的產(chǎn)生與洛倫茲力有關(guān)C.動(dòng)生電動(dòng)勢的產(chǎn)生與電場力有關(guān)D.動(dòng)生電動(dòng)勢和感生電動(dòng)勢產(chǎn)生的原因是一樣的【答案】AB【解析】ILXXXXXXIR eJ >y?xxxLxxxT ——如圖所示，當(dāng)導(dǎo)體向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，其內(nèi)部的自由電子因受向下的洛倫茲力作用向下運(yùn)動(dòng)，于是在棒的B端出現(xiàn)負(fù)電荷，而在棒的A端出現(xiàn)正電荷，所以A端電勢比B端高.棒AB就相當(dāng)于一個(gè)電源，正極在A端.【總結(jié)升華】正確判斷洛倫磁力的方向，認(rèn)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(qiáng)磁場分布在寬度為2L的某矩形區(qū)域內(nèi)（長度足夠大），該區(qū)域的上下邊界MN、PS是水平的。有一邊長為L的正方形導(dǎo)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(dāng)線框的ab邊到達(dá)PS時(shí)線框剛好做勻速直線運(yùn)動(dòng)。以線框的ab邊到達(dá)MN時(shí)開始計(jì)時(shí)，以MN處為坐標(biāo)原點(diǎn)，取如圖坐標(biāo)軸％，并規(guī)定逆時(shí)針方向?yàn)楦袘?yīng)電流的正方向，向上為力的正方向。則關(guān)于線框中的感應(yīng)電流/和線框所受到的安培力F與ab邊的位置坐標(biāo)x的以下圖線中，可能正確的是（）【答案】AD【解析】若在第一個(gè)L內(nèi)，線框勻速運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)勢恒定，電流恒定；則在第二個(gè)L內(nèi)，線框只在重力作用下加速，速度增大；在第三個(gè)L內(nèi)，安培力F『BIL>mg，線框減速運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)勢E=Blv減小，電流i減小，B錯(cuò)。若在第一個(gè)L內(nèi)線框剛進(jìn)入磁場時(shí)受到的安培力小于重力，這個(gè)過程加速度B2Lv〃=g-——逐漸減小，但速度繼續(xù)增大，電動(dòng)勢E=Blv增大，電流i增大；則在第二個(gè)L內(nèi)，線mR框只在重力作用下加速，速度增大；在第三個(gè)L內(nèi)，安培力方安=BIL,可能與線框重力平衡，線框做勻速運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)勢E=Blv不變，電流i的大小不變但方向相反，A、D兩項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)。舉一反三:【變式】如圖所示的電路可以用來“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”。干電池、開關(guān)、線圈A、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)成一個(gè)電路，電流計(jì)、線圈B串聯(lián)成另一個(gè)電路。線圈A、B套在同一個(gè)閉合鐵芯上，且它們的匝數(shù)足夠多。從開關(guān)閉合時(shí)開始計(jì)時(shí)，流經(jīng)電流計(jì)的電流大小i隨時(shí)間才變化的圖象是（ ）【答案】B【答案】B例10.如圖所示，兩固定的豎直光滑金屬導(dǎo)軌足夠長且電阻不計(jì)。兩質(zhì)量、長度均相同的導(dǎo)體棒c、d，置于邊界水平的勻強(qiáng)磁場上方同一高度h處。磁場寬為3h，方向與導(dǎo)軌平面垂直。先由靜止釋放c，c剛進(jìn)入磁場即勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)再由靜止釋放d，兩導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終保持良好接觸。用a表示c用a表示c的加速度，cEkd表示d的動(dòng)能，qxd分別