资源描述
单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,电磁感应综合题,第1页,电磁感应现象,自感现象,产生电磁感应现象条件,感应电动势大小,E=n/t,E=BLv,感应电流方向,楞次定律,右手定则,应用牛顿第二定律，处理导体切割磁感应线运动问题,应用动量定理、动量守恒定律处理导体切割磁感应线运动问题,应用能转化和守恒定律处理电磁感应问题,第2页,法拉第电磁感应定律,1.引发某一回路磁通量改变原因,（1）磁感强度改变,（2）线圈面积改变,（3）线圈平面法线方向与磁场方向夹角改变,2.电磁感应现象中能转化,电磁感应现象中，克服安培力做功，其它形式能,转化为电能。,3.法拉第电磁感应定律：,（1）决定感应电动势大小原因：穿过这个闭合电路中磁通量改变快慢（即磁通量改变率）,（2）注意区分磁通量，磁通量改变量，磁通量改变率不一样,磁通量，磁通量改变量，,/t=（,2,-,1,）/,t -磁通量改变率,第3页,（3）定律内容：感应电动势大小与穿过这一电路磁通量改变率成正比。,（4）感应电动势大小计算式：,（5）几个题型,线圈面积S不变，磁感应强度均匀改变：,磁感强度B不变，线圈面积均匀改变：,B、S均不变，线圈绕过线圈平面内某一轴转动时,第4页,二.导体切割磁感线时产生感应电动势大小计算：,1.公式：,2.若导体在磁场中绕着导体上某一点转动时，,3.矩形线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动时产生交流电,从中性面计时 e=E,m,sin t,最大值 E,m,=nBS,第5页,三.楞次定律应用题型,1.妨碍原磁通改变，即“增反减同”,2.妨碍（导体间）相对运动，,即“来时拒，去时留”,3.妨碍原电流改变，（,线圈中电流不能突变,）,应用在解释自感现象相关问题。,四.综合应用题型,1.电磁感应现象中动态过程分析,2.用功效观点分析电磁感应现象中相关问题,第6页,例1.,水平放置于匀强磁场中光滑导轨上，有一根导体棒ab，用恒力F作用在ab上，由静止开始运动，回路总电阻为R，分析ab 运动情况，并求ab最大速度。,a,b,B,R,分析：ab 在F作用下向右加速运动，切割磁感应线，产生感应电流，感应电流又受到磁场作用力f，画出受力图：,F,f,1,a=(F-f)/m v =BLv I=/R f=BIL,F,f,2,F,f,最终，当f=F 时，a=0，速度到达最大，,F=f=BIL=B,2,L,2,v,m,/R,v,m,=FR/B,2,L,2,v,m,称为收尾速度.,又解：匀速运动时，拉力,所做功使机械能转化为,电阻R上内能。,F v,m,=I,2,R=B,2,L,2,v,2,m,/R v,m,=FR/B,2,L,2,第7页,3.爱因斯坦由光电效应试验规律，猜测光含有粒子性，从而提出光子说。从科学研究方法来说，这属于 （）,A.等效替换 B.控制变量,C.科学假说 D.数学归纳,年上海高考,C,6.粗细均匀电阻丝围成正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框边平行。现使线框以一样大小速度沿四个不一样方向平移出磁场，如图所表示，则在移出过程中线框一边,a,、,b,两点间电势差绝对值最大是（）,A.B.C.D.,a b,v,a b,v,a b,v,a b,v,B,第8页,例2,、如图示，正方形线圈边长为a，总电阻为R，以速度v从左向右匀速穿过两个宽为L（L a），磁感应强度为B，但方向相反两个匀强磁场区域，运动方向与线圈一边、磁场边界及磁场方向均垂直，则这一过程中线圈中感应电流最大值为,，全过程中产生内能为,。,a,L,L,解：在磁场分界限两侧时感应电流最大 I,2,=2Bav/R,此时产生电能为,W,2,=I,2,2,Rt=4B,2,a,2,v,2,/Ra/v=4B,2,a,3,v/R,进入和出来感应电流为,I,1,=Bav/R,产生电能分别为,W,1,=W,3,=I,1,2,Rt=B,2,a,2,v,2,/Ra/v,=B,2,a,3,v/R,2Bav/R,6B,2,a,3,v/R,第9页,例3,.用一样材料，不一样粗细导线绕成两个质量、面积均相同正方形线圈I和II，使它们从离有理想界面匀强磁场高度为h 地方同时自由下落，如图所表示，线圈平面与磁感线垂直，空气阻力不计，则（）,A.两线圈同时落地，线圈发烧量相同,B.细线圈先落到地，细线圈发烧量大,C.粗线圈先落到地，粗线圈发烧量大,D.两线圈同时落地，细线圈发烧量大,h,I,II,B,解：,设导线横截面积之比为n，则长度之比为1 n，匝数之比为1 n，电阻之比为1 n,2,，进入磁场时 v,2,=2gh,E,1,/E,2,=BLv/nBLv=1/n,I,1,/I,2,=E,1,R,2,/E,2,R,1,=n,安培力之比为 F,1,/F,2,=BI,1,L/nBI,2,L=1：1,加速度之比为 a,1,/a,2,=（mg-F,1,)/（mg-F,2,)=1：1,所以两线圈下落情况相同,A,第10页,例4,.以下是一些说法：正确是（）,A.在闭合金属线圈上方有一个下端为N极条形磁铁自由下落，直至穿过线圈过程中，磁铁降低机械能等于线圈增加内能与线圈产生电能之和,B.将一条形磁铁迟缓和快速地竖直插到闭合线圈中同一位置处，流过导体横截面电量相同,C.两个相同金属材料制成边长相同、横截面积不一样正方形线圈，先后从水平匀强磁场外同一高度自由下落，线圈进入磁场过程中，线圈平面与磁场一直垂直，则两线圈在进入磁场过程中产生电能相同,D.通电导线所受安培力是作用在运动电荷上洛仑兹力宏观表现,B D,第11页,例5,.下列图a中A、B为两个相同环形线圈，共轴并靠近放置，A线圈中通有如图（b）所表示交流电,i,，则（）,A.在t,1,到t,2,时间内A、B两线圈相吸,B.在t,2,到t,3,时间内A、B两线圈相斥,C.t,1,时刻两线圈间作用力为零,D.t,2,时刻两线圈间吸力最大,t,1,t,2,t,3,t,4,i,t,0,b,B,A,i,a,A B C,第12页,例6：,如图示：质量为m、边长为a 正方形金属线框自某一高度由静止下落，依次经过B,1,和B,2,两匀强磁场区域，已知B,1,=2B,2,，且B,2,磁场高度为a，线框在进入B,1,过程中做匀速运动，速度大小为v,1,，在B,1,中加速一段时间后又匀速进入和穿出B,2,，进入和穿出B,2,时速度恒为v,2,，求：,v,1,和v,2,之比,在整个下落过程中产生焦耳热,a,a,B,2,B,1,解：,v,2,v,1,进入B,1,时 mg=B,1,I,1,a=B,1,2,a,2,v,1,/R,进入,B,2,时 I,2,=(B,1,-B,2,),a,v,2,/R,mg=(B,1,-B,2,),I,2,a=(B,1,-B,2,),2,a,2,v,2,/R,v,1,/,v,2,=,(B,1,-B,2,),2,/B,1,2,=1/4,由能量守恒定律 Q=3mga,第13页,a,a,B,2,B,1,又解：,v,2,v,1,v,2,进入B,1,时 mg=B,1,I,1,a=B,1,2,a,2,v,1,/R,出,B,2,时 mg=B,2,I,2,a=B,2,2,a,2,v,2,/R,v,1,/,v,2,=,B,2,2,/B,1,2,=1/4,由能量守恒定律 Q=3mga,第14页,v,1,例7.,在光滑绝缘水平面上，一边长为10厘米、电阻1、质量0.1千克正方形金属框abcd以 速度向一有界匀强磁场滑去，磁场方向与线框面垂直，B=0.5T，当线框全部进入磁场时，线框中已放出了1.8焦耳热量，则当线框ab边刚穿出磁场瞬间，线框中电流瞬时功率为,，加速度大小为,，当线框全部穿出磁场时，线框速度,零（填）.,a,b,c,d,v,0,解：,到，由能量守恒定律1/2mv,0,2,=1/2mv,1,2,+Q,得 E,K1,=1/2mv,1,2,=1.8J v,1,=6m/s,在位置，E=BLv,1,=0.3V,P=E,2,/R=,0.09W,F=BIL=B,2,L,2,v/R=0.015N,a=F/m=,0.15m/s,2,线框全部穿出磁场过程中，速度减小，产生热量Q,2,应小于1.8J，E,K2,=E,K1,-Q,2,0,v,2,0,0.09W,0.15m/s,2,第15页,例8,.如图所表示，在水平面内有一对平行放置金属导轨，其电阻不计，连接在导轨左端电阻 R=2，垂直放置在导轨上金属棒ab电阻为 r=1，整个装置放置在垂直于导轨平面匀强磁场中，方向如图所表示。现给ab一个方向向右瞬时冲量，使杆取得动量p=0.25kgm/s，此时杆加速度大小为a=5m/s,2,.已知杆与导轨间动摩擦因数=0.2，g=10m/s,2,则此时经过电阻R上电流大小为多少？,a,b,R,p,第16页,解,：画出示意图如图示，,v,0,=p/m,B,导体棒向右运动时产生感应电流，受到安培力和摩擦力,F,安,f=mg,BIL+mg=ma,即BIL=ma-mg=3m ,I=E/(R+r)=BL v,0,/(R+r),B,2,L,2,v,0,/(R+r)=3m ,以v,0,=p/m (R+r)=3代入上式得,B,2,L,2,p,=9m,2,p,=9m,2,B,2,L,2,I=3m/BL=p,1/2,=,0.5 A,第17页,年河南15,：如图所表示，半径为R、单位长度电阻为均匀导电圆环固定在水平面上，圆环中心为O。匀强磁场垂直水平方向向下，磁感强度为B。平行于直径MON导体杆，沿垂直于杆方向向右运动。杆电阻能够忽略不计，杆与圆环接触良好,某时刻，杆位置如图，aOb=2 ，速度为,v,。求此时刻作用在杆上安培力大小。,N,M,O,b,a,R,d,c,解：,E=B,v,l,ab,=B,v,2Rsin 等效电路如图示：,c,a,b,d,此时弧acb和弧adb电阻分别为2 R(,-,)和 2 R ，,它们并联电阻为 R,并,=2 R(-)/,I=E/R,并,=B,v,sin (-),F=BI(2Rsin),F=,第18页,例9、,如图示，固定于水平桌面上金属框架cdef，处于竖直向下匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，此时adeb组成一个边长为L正方形，棒电阻为r，其余部分电阻不计，不计摩擦，开始时磁感应强度为B,0,.,（1）若从t=0 时刻起，磁感应强度均匀增加，每秒增量为k，同时保持棒静止，求棒中感应电流，在图上标出感应电流方向。,（2）在上述（1）情况中，一直保持棒静止，当t=t,1,末时需加垂直于棒水平拉力为多大？,（3）若从t=0 时刻起，磁感应强度逐步减小，当棒以恒定速度v向右匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则感应强度应怎样随,时间t 改变？（写出B与t,关系式）,a,b,c,d,f,e,B,0,L,L,第19页,a,b,c,d,f,e,B,0,L,L,解：,（1）E,感,=SB/t=kL,2,I=E,感,/r=kL,2,/r,电流为逆时针方向,（2）t=t,1,时磁感应强度 B,1,=B,0-,+kt,1,外力大小 F=F,安,=B,1,I L=（B,0-,+kt,1,）kL,3,/r,（3）要使棒不产生感应电流，即要回路中abed中磁通量不变 即,t 秒时磁感强度,第20页,例10、,如图甲示，在周期性改变匀强磁场区域内有垂直于磁场、半径为r=1m、电阻为R=3.14金属圆形线框，当磁场按图乙所表示规律改变时，线框中有感应电流产生，,（1）在丙图中画出电流随时间改变,i,t,图象（以逆时针方向为正）,（2）求出线框中感应电流有效值。,t/s,B/T,1,0,2,3,4,5,6,7,2,乙,甲,t/s,i/A,1,0,2,3,4,5,6,7,丙,解：,E,1,=SB,1,/t=2S（V）,i,1,=E,1,/R=2r,2,/3.14=2 A,E,2,=SB,2,/t=S（V）,i,2,=E,2,/R=r,2,/3.14=1 A,电流,i,1,i,2,分别为逆时针和顺时针方向,-1,2,（2）Q=4R1+1R2=I,2,R3,有效值 I=1.41A,第21页,A 逐步增大,B.先减小后增大,C.先增大后减小,D.增大、减小、,再增大、再减小,例11,.如图示：abcd是粗细均匀电阻丝制成长方形线框，另一个材料制成导体棒MN有电阻，可与保持良好接触并做无摩擦滑动，线框处于垂直纸面向里匀强磁场B中，当导体棒MN在外力作用下从导线框左端开始做切割磁感应线匀速运动，一直滑到右端过程中，导线框上消耗电功率改变情况可能为：（）,b,v,0,B,c,M,N,a,d,解,：MN电阻为r，MN 在中间位置时,导线框,总电阻最大为R,画出P-R图线如图示，若R r，选C,O R,P,出,P,m,r,若R r 且在两端时电阻等于r，则选B.,若R r 且在两端时电阻小于r，则选D.,B C D,第22页,练习：,如图示：abcd是粗细均匀电阻丝制成长方形线框，导体棒MN有电阻，可在ad边与bc边上无摩擦滑动，且接触良好，线框处于垂直纸面向里匀强磁场B中，在MN由靠近ab边向dc边匀速滑动过程中，以下说法正确是：（）,A.矩形线框消耗功率一定先减小后增大,B.MN棒中电流强度一定先减小后增大,C.MN两端电压一定先减小后增大,D.MN棒上拉力功率一定先减小后增大,B D,v,0,B,c,M,N,a,b,d,解：,在ad中点时，并联电阻最大，电流最小，路端电压最大，安培力最小。,第23页,例12、,如图示，光滑平行导轨P、Q间距,l,=1m，处于同一竖直面内，导轨左端接有如图所表示电路，其中水平放置电容器两极板相距d=10mm，定值电阻R,1,=R,3,=8，R,2,=2,导轨电阻不计。磁感强度B=0.4T匀强磁场垂直穿过导轨面。当金属棒ab沿导轨向右匀速运动（开关S断开）时，电容器两极板之间质量m=110,-14,kg、带电量q=-1 10,-15,C微粒恰好静止不动；当S闭合时，微粒以加速度a=7m/s,2,向下做匀加速运动，取g=10 m/s,2,。求,（1）金属棒ab运动速度多大？电阻多大？,（2）S闭合后，使金属棒ab做,匀速运动外力功率多大？,R,3,R,1,R,2,S,C,v,0,a,b,P,Q,第24页,B=0.4T m=110,-14,kg q=-1 10,-15,C d=10mm,l,=1m a=7m/s,2,R,3,R,1,R,2,S,C,E r,2,8,8,解：,（1）带电微粒在电容器两极间静止时，,mg=qU,1,/d,求得电容器板间电压为：,U,1,=mg d/q=1V,因微粒带负电，可知上板电势高,因为S断开，R,3,上无电流经过，可知电路中,感应电流为：,由闭合电路欧姆定律，,E=U,1,+I,1,r (1),题目,第25页,B=0.4T m=110,-14,kg q=-1 10,-15,C d=10mm,l,=1m a=7m/s,2,R,3,R,1,R,2,S,C,E r,2,8,8,S闭合时，带电粒子向下做,匀加速运动，,mg qU,2,/d=ma,S闭合时电容器两板间电压为：,U,2,=m(g-a)d/q=0.3V,这时电路感应电流为：,I,2,=U,2,/R,2,=0.15A,依据闭合电路知识，可列方程,将已知量代入(1)(2)式，可求得：,E=1.2V r=2,由 E=BLv,可得：v=E/BL=3m/s,题目,上页,第26页,R,3,R,1,R,2,S,C,E r,2,8,8,（2）S 闭合时，经过ab电流 I,2,=0.15A,ab所受磁场力为F,2,=B I,2,L=0.06N,ab以速度 v=3m/s 做匀速运动，,所受外力F必与磁场力F,2,等大，反向，,即 F=F,2,=0.06N方向向右（与v相同），,所以外力功率为：,P=Fv=0.063=0.18W,题目,上页,第27页,年北京高考20,两根足够长固定平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间距离为L。导轨上面横放着两根导体棒ab和cd，组成矩形回路，如图所表示两根导体棒质量皆为 m，电阻皆为,R,，回路中其余部分电阻可不计在整个导轨平面内都有竖直向上匀强磁场，磁感应强度为B设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行开始时，棒cd静止，棒ab有指向棒cd初速度v,0,（见图）若两导体棒在运动中一直不接触，求：,（1）在运动中产生焦耳热最多是多少,（2）当ab棒速度变为初速度3/4时，棒cd加速度是多少？,v,0,B,d,a,b,c,L,第28页,v,0,B,d,a,b,c,L,解：,ab棒向cd棒运动时，产生感应电流ab棒和cd棒受到安培力作用分别作减速运动和加速运动，在ab棒速度大于cd棒速度时，回路总有感应电流，ab棒继续减速，cd棒继续加速两棒速度到达相同后，不产生感应电流，两棒以相同速度v 作匀速运动,（1）,从初始至两棒到达速度相同过程中，两棒总动量守恒，,mv,0,=2mv ,依据能量守恒，整个过程中产生总热量,Q=1/2mv,0,2,-1/22mv,2,=1/4mv,0,2,题目,第29页,（2）,设ab棒速度变为初速度3/4时，cd棒速度为v，则由动量守恒可知,3 v,0,/4,B,d,a,b,c,L,v,mv,0,=m3/4v,0,+mv ,v=v,0,/4,此时回路中感应电动势和感应电流分别为,E=BL(3/4v,0,-v)=BLv,0,/2 ,I=E/2R =BLv,0,/4R ,此时cd 棒所受安培力 F=BIL ,cd棒加速度 a=F/m ,由以上各式，可得,题目,第30页,江苏04年高考6、,如图所表示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面由位置1（左）匀速运动到位置2（右），则 （）,A.导线框进入磁场时，感应电流方向为a b c d a,B.导线框离开磁场时，感应电流方向为a d c b a,C.导线框离开磁场时，受到安培力方向水平向右,D.导线框进入磁场时，受到安培力方向水平向左,1,2,d,a,b,c,d,a,b,c,D,第31页,如图示，通电螺线管置于闭合金属环A轴线上，A环在螺线管正中间，当螺线管中电流逐步减小时：(),A.A环有收缩趋势,B.A环有扩张趋势,C.A环向左运动,D.A环向右运动,I,A,解：,画出磁感应线分布如图示（左视图）,I,A,因为A环内磁感应线由两部分叠加，且点多于叉，合磁场向外，当I 逐步减小时，磁感应强度B减小，向外磁通量要减小，由楞次定律，感应电流效果要妨碍产生感应电流原因，A环收缩能够妨碍向外磁通量减小。,A,第32页,用一样粗细铜、铝、铁做成三根相同长度直导线，分别放在电阻能够忽略不计光滑水平导轨上，使导线与导轨保持垂直，设竖直方向匀强磁场垂直于导轨平面，且充满导轨所在空间，然后用外力使导线向右做匀速直线运动，且每次外力消耗功率相同，则：(),A.三根导线上产生感应电动势相同,B.铁导线运动得最快,C.铜导线运动得最快,D.铜导线产生热功率最大,F,解：,E=BLv F=B,2,L,2,v/R P=Fv=B,2,L,2,v,2,/R,v,2,=PR/B,2,L,2,R,B,R=,L/S,铁,铝,铜,R,铁,R,铝,R,铜,第33页,例,、如图示，平行光滑导轨竖直放置，匀强磁场方向垂直导轨平面，一质量为m 金属棒沿导轨滑下，电阻R上消耗最大功率为P（不计棒及导轨电阻），要使R上消耗最大功率为4P，可行 方法有：,（）,A.将磁感应强度变为原来4倍,B.将磁感应强度变为原来1/2倍,C.将电阻R变为原来4倍,D.将电阻R变为原来2 倍,a,b,R,解：,稳定时 mg=F=BIL=B,2,L,2,v,m,R,v,m,=mgR,B,2,L,2,P,m,=Fv,m,=mgv,m,=m,2,g,2,R,B,2,L,2,B C,第34页,
展开阅读全文
浙ICP备2021020529号-1 | 浙B2-20240490 
