2019-2020年高三物理第二輪復(fù)習(xí) 電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用 新人教版.doc

2019-2020年高三物理第二輪復(fù)習(xí) 電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用 新人教版第3講 電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用【核心要點(diǎn)突破】知識(shí)鏈接一、 安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律的應(yīng)用情況二、法拉第電磁感應(yīng)定律1.公式：，N為線圈匝數(shù)2、 導(dǎo)體切割磁感線的情形（1）一般情況：運(yùn)動(dòng)速度v與磁感應(yīng)線方向夾角為時(shí)則（2）E=BLv (垂直平動(dòng)切割) L是導(dǎo)線的有效切割長(zhǎng)度 (v為磁場(chǎng)與導(dǎo)體的相對(duì)切割速度) (B不動(dòng)而導(dǎo)體動(dòng)；導(dǎo)體不動(dòng)而B(niǎo)運(yùn)動(dòng))（3） (直導(dǎo)體繞一端轉(zhuǎn)動(dòng)切割)深化整合一、感應(yīng)電流方向的判斷、楞次定律的理解楞次定律判定感應(yīng)電流方向的一般步驟，基本思路可歸結(jié)為：“一原、二感、三電流”，（1）明確閉合回路中引起感應(yīng)電流的原磁場(chǎng)方向如何； （2）確定原磁場(chǎng)穿過(guò)閉合回路中的磁通量如何變化(是增還是減)（3）根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流磁場(chǎng)的方向（4）再利用安培定則，根據(jù)感應(yīng)電流磁場(chǎng)的方向來(lái)確定感應(yīng)電流方向2.楞次定律中“阻礙”兩字的含義：（1）誰(shuí)阻礙誰(shuí)?是感應(yīng)電流的磁通量阻礙原磁通量;（2）阻礙什么?阻礙的是磁通量的變化而不是磁通量本身;（3）如何阻礙?當(dāng)磁通量增加時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反,當(dāng)磁通量減小時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同,即”增反減同”;（4）結(jié)果如何?阻礙不是阻止,只是延緩了磁通量變化的快慢,結(jié)果是增加的還是增加,減少的還是減少.【典例訓(xùn)練1】（xx全國(guó)理綜T18）如圖，空間某區(qū)域中有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平，且垂直于紙面向里，磁場(chǎng)上邊界b 和下邊界d水平。在豎直面內(nèi)有一矩形金屬線圈，線圈上下邊的距離很短，下邊水平。線圈從水平面a開(kāi)始下落。已知磁場(chǎng)上下邊界之間的距離大于水平面a、b之間的距離。若線圈下邊剛通過(guò)水平面b、c（位于磁場(chǎng)中）和d時(shí)，線圈所受到的磁場(chǎng)力的大小分別為、和，則 A>> B. << C. >> D. <<【命題立意】本題涉及到電磁感應(yīng)及安培力公式等知識(shí)，考查了考生的理解能力、分析綜合能力，是高考命題的熱點(diǎn)。【思路點(diǎn)撥】解答本題時(shí),可參照以下解題步驟:關(guān)鍵點(diǎn)(1) 應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律和安培力公式,(2)應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)有關(guān)公式進(jìn)行線圈下落分析并考慮到線圈的上下邊距離很短及磁場(chǎng)上下邊界之間的距離大于水平面a、b之間的距離.【規(guī)范解答】選D，金屬線圈進(jìn)入與離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中，產(chǎn)生感應(yīng)電流，線圈受到向上的磁場(chǎng)力力即安培力，根據(jù),，可得：，由此可知線圈所受到的磁場(chǎng)力與速度成正比。當(dāng)線圈完全進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，沒(méi)有安培力，故；通過(guò)水平面b時(shí)，有，則；通過(guò)水平面d時(shí)，有，則，而，故，則，所以D正確。二、電磁感應(yīng)綜合問(wèn)題分類1. 電路問(wèn)題（1）切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，則這部分電路就是等效電源，確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻（2）正確分析電路的結(jié)構(gòu)，畫出等效電路圖（3）利用電路規(guī)律求解主要閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路性質(zhì)特點(diǎn)、電功、電熱的公式求解未知物理量2. 動(dòng)力學(xué)問(wèn)題解題關(guān)鍵：在于通過(guò)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析來(lái)尋找過(guò)程中的臨界狀態(tài)，如速度、加速度取最大值或最小值的條件等，基本思路方法是：F=BIL臨界狀態(tài)v與a方向關(guān)系運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析a變化情況F=ma合外力運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體所受的安培力感應(yīng)電流確定電源（E，r）（1）用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向.（2）求回路中電流強(qiáng)度. （3）分析研究導(dǎo)體受力情況（包含安培力，用左手定則確定其方向）.（4）列動(dòng)力學(xué)方程或平衡方程求解. 3. 能量問(wèn)題（1）產(chǎn)生和維持感應(yīng)電流的存在的過(guò)程就是其它形式的能量轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流電能的過(guò)程。 導(dǎo)體在達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)之前,外力移動(dòng)導(dǎo)體所做的功，一部分消耗于克服安培力做功，轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生感應(yīng)電流的電能或最后在轉(zhuǎn)化為焦耳熱，另一部分用于增加導(dǎo)體的動(dòng)能，即 導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)（作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)），外力所做的功，完全消耗于克服安培力做功，并轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的電能或最后在轉(zhuǎn)化為焦耳熱（2）在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，能量是守恒的。楞次定律與能量守恒定律是相符合的，認(rèn)真分析電磁感應(yīng)過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化，熟練地應(yīng)用能量轉(zhuǎn)化與守恒定律是求解叫復(fù)雜的電磁感應(yīng)問(wèn)題常用的簡(jiǎn)便方法。4.圖象問(wèn)題 （1）電磁感應(yīng)中常涉及磁感應(yīng)強(qiáng)度B、 磁通量、 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E或e 和 感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖線，即Bt圖線、 一t圖線、 e一t圖線 和I一t圖線。（2） 對(duì)于切割產(chǎn)生應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的情況，還常涉及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和感應(yīng)電流I隨位移X變化的圖線，即eX圖線和IX圖線。這些圖象問(wèn)題大體上可分為兩類：由給定的電磁感應(yīng)過(guò)程選出或畫出正確的圖象，或由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過(guò)程，求解相應(yīng)的物理量，不管是何種類型，電磁感應(yīng)中的圖象常需利用右手定則、楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律等規(guī)律分析解決感應(yīng)電流的方向和感應(yīng)電流的大小。電磁感應(yīng)現(xiàn)象中圖像問(wèn)題的分析，要抓住磁通量的變化是否均勻，從而推知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（電流）大小是否恒定.用楞次定律判斷出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（或電流）的方向，從而確定其正負(fù)，以及在坐標(biāo)中的范圍. 【典例訓(xùn)練2】（xx四川理綜T20）如圖所示，電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌固定在一絕緣斜面上，兩相同的金屬導(dǎo)體棒a、b垂直于導(dǎo)軌靜止放置，且與導(dǎo)軌接觸良好，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)導(dǎo)軌平面。現(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌的恒力F作用在a的中點(diǎn)，使其向上運(yùn)動(dòng)。若b始終保持靜止，則它所受摩擦力可能A變?yōu)? B . 先減小后不變 C . 等于F D先增大再減小【命題立意】結(jié)合電磁感應(yīng)現(xiàn)象，考查受力分析【思路點(diǎn)撥】解答本題時(shí),可參照以下解題步驟:A受恒力F作用,結(jié)合電磁感應(yīng)定律,判斷出a運(yùn)動(dòng)速度的變化確定感應(yīng)電流變化的情況,并判斷出a和b所受安培力的變化確定b所受摩擦力的情況.【規(guī)范解答】選AB，a棒所受恒定的拉力作用，隨著速度的增大，安培阻力增大，因此，a做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)a加速度為0后勻速運(yùn)動(dòng)，所以a所受安培力先增大后不變。由于a、b所受安培力大小相等，所以，b所受安培力先增大后不變，由于b始終保持靜止，故b所受摩擦力先減小后不變，B正確；若b所受安培力等于下滑力，則b所受摩擦力為零，A正確.【高考真題探究】1.（xx新課標(biāo)全國(guó)卷T14）在電磁學(xué)發(fā)展過(guò)程中，許多科學(xué)家做出了貢獻(xiàn)。下列說(shuō)法正確的是 A奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流磁效應(yīng)；法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象B麥克斯韋預(yù)言了電磁波；楞次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在C庫(kù)侖發(fā)現(xiàn)了點(diǎn)電荷的相互作用規(guī)律；密立根通過(guò)油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)定了元電荷的數(shù)值D安培發(fā)現(xiàn)了磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用規(guī)律；洛倫茲發(fā)現(xiàn)了磁場(chǎng)對(duì)電流的作用規(guī)律【命題立意】本題以電磁學(xué)發(fā)展史為基礎(chǔ)，主要考查考生對(duì)電磁學(xué)知識(shí)系統(tǒng)的了解以及對(duì)電磁學(xué)發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家的偉大成就的了解?！舅悸伏c(diǎn)撥】解答本題時(shí)可按以下思路分析：科學(xué)家的重要貢獻(xiàn) 電磁學(xué)主干知識(shí)和重點(diǎn)內(nèi)容【規(guī)范解答】選AC，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在；選項(xiàng)D錯(cuò)誤，洛倫茲發(fā)現(xiàn)了磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用規(guī)律，安培發(fā)現(xiàn)了磁場(chǎng)對(duì)電流的作用規(guī)律。2.（xx山東理綜T21）如圖所示，空間存在兩個(gè)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為，方向相反且垂直紙面，、為其邊界，OO為其對(duì)稱軸。一導(dǎo)線折成邊長(zhǎng)為的正方形閉合回路，回路在紙面內(nèi)以恒定速度向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到關(guān)于OO對(duì)稱的位置時(shí)A穿過(guò)回路的磁通量為零B回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為2BC回路中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较駾回路中邊與邊所受安培力方向相同【命題立意】本題以線框切割磁場(chǎng)為背景,主要考查法拉第電磁感應(yīng)定律、右手定則、左手定則等知識(shí)點(diǎn)。 【思路點(diǎn)撥】解答本題時(shí)可按以下思路分析：右手定則判斷感應(yīng)電流方向切割方向磁場(chǎng)方向 【規(guī)范解答】選ABD.正方形閉合回路運(yùn)動(dòng)到關(guān)于OO對(duì)稱的位置時(shí)，穿過(guò)回路的合磁通量為零，A正確；由右手定則可以判斷ab邊上的電流方向?yàn)橛蒩到b，cd邊上的電流方向?yàn)橛蒫到d，所以回路中感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较颍珻錯(cuò)誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律可知回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為，B正確；由左手定則可以判定回路中邊與邊所受安培力方向相同，都是水平向左的，D正確。3. （xx北京理綜T16）在如圖所示的電路中，兩個(gè)相同的小燈泡L1和L2分別串聯(lián)一個(gè)帶鐵芯的電感線圈L和一個(gè)滑動(dòng)變阻器R。閉合開(kāi)關(guān)S后，調(diào)整R，使L1和L2發(fā)光的亮度一樣，此時(shí)流過(guò)兩個(gè)燈泡的電流為。然后，斷開(kāi)。若時(shí)刻再閉合，則在前后的一小段時(shí)間內(nèi)，正確反映流過(guò)L1的電流、流過(guò)的電流隨時(shí)間的變化的圖像是【命題立意】本題以通電自感實(shí)驗(yàn)為例,注重對(duì)考生物理學(xué)科能力的考查，體現(xiàn)新課改的探究理念?！舅悸伏c(diǎn)撥】 解答本題時(shí)可按以下思路分析：燈泡L1逐漸變亮燈泡L2立即亮?xí)r刻閉合L1、L2亮最終亮度一樣 【規(guī)范解答】選B，閉合開(kāi)關(guān)S后，調(diào)整R，使兩個(gè)燈泡L1、L2發(fā)光的亮度一樣，電流為，說(shuō)明。若時(shí)刻再閉合，流過(guò)電感線圈L和燈泡L1的電流迅速增大，使電感線圈L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙了流過(guò)L1的電流增大，直至到達(dá)電流為，故A錯(cuò)誤，B正確；而對(duì)于時(shí)刻再閉合，流過(guò)燈泡L2的電流立即達(dá)到電流為，故C、D錯(cuò)誤。4.（xx江蘇物理卷T2）一矩形線框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框平面與磁場(chǎng)方向垂直，先保持線框的面積不變，將磁感應(yīng)強(qiáng)度在1 s 時(shí)間內(nèi)均勻地增大到原來(lái)的兩倍，接著保持增大后的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，在1 s 時(shí)間內(nèi)，再將線框的面積均勻地減小到原來(lái)的一半，先后兩個(gè)過(guò)程中，線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的比值為A. B.1 C.2 D.4【命題立意】本題考查電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用，題目設(shè)置不難。 【思路點(diǎn)撥】解答本題需要考生正確理解法拉第電磁感應(yīng)定律的表達(dá)式含義和電動(dòng)勢(shì)正比于磁通量的變化率的規(guī)律。【規(guī)范解答】選B。先保持線框的面積不變，由法拉第電磁定律可知；再保持增大后的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，有,可見(jiàn)先后兩個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)大小相等，兩者的比值為1，選項(xiàng)B正確。【類題拓展】應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律求解問(wèn)題的四種方法 1應(yīng)用公式：這里主要兩種情況，一是面積不變，這時(shí)公式為；另一種是磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，這時(shí)公式為。 2公式E=BLvsin：該公式一般用來(lái)計(jì)算導(dǎo)體棒切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，式中B表示磁感應(yīng)強(qiáng)度，L表示導(dǎo)體棒的有效長(zhǎng)度，v表示瞬時(shí)速度，表示v與B之間的夾角。 3公式：主要適用于導(dǎo)體棒繞一個(gè)端點(diǎn)垂直于磁感線勻速轉(zhuǎn)動(dòng)切割。 4公式：適用線框垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向的一條軸從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，與軸的位置無(wú)關(guān)，與線框的形狀無(wú)關(guān)，當(dāng)從與中性面垂直的位置開(kāi)始計(jì)時(shí)起，公式變?yōu)椤?.（xx江蘇物理卷T4）如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,電感L的電阻不計(jì)，電阻R的阻值大于燈泡D的阻值，在t=0時(shí)刻閉合開(kāi)關(guān)S,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，在t=t1時(shí)刻斷開(kāi)S,下列表示A、B兩點(diǎn)間電壓UAB隨時(shí)間t變化的圖像中，正確的是【命題立意】本題通過(guò)兩個(gè)時(shí)刻：開(kāi)關(guān)閉合時(shí)刻和斷開(kāi)時(shí)刻，考查自感和電壓圖象的知識(shí)?！舅悸伏c(diǎn)撥】能正確分析并理解閉電路外電路電阻的變化，如何影響外電壓的問(wèn)題?！疽?guī)范解答】選B。開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，由于線圈的自感阻礙作用，可看做電阻，線圈電阻逐漸減小，并聯(lián)電路電阻逐漸減小，路端電壓逐漸減?。婚_(kāi)關(guān)閉合后再斷開(kāi)時(shí)，線圈的感應(yīng)電流與原電流方向相同，形成回路，燈泡的電流與原來(lái)相反，并逐漸減小到0，路端電壓逐漸減小到零，為負(fù)值。A圖象開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，增大，不符合題意，錯(cuò)誤；B圖象電壓的變化規(guī)律符合題意，正確；C圖象的電壓先增大后減小，且方向不變，錯(cuò)誤；D圖象在兩過(guò)程中電壓始終為不正確。6.（xx新課標(biāo)全國(guó)卷T21）如圖所示，兩個(gè)端面半徑同為R的圓柱形鐵芯同軸水平放置，相對(duì)的端面之間有一縫隙，鐵芯上繞導(dǎo)線并與電源連接，在縫隙中形成一勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一銅質(zhì)細(xì)直棒ab水平置于縫隙中，且與圓柱軸線等高、垂直。讓銅棒從靜止開(kāi)始自由下落，銅棒下落距離為0.2R時(shí)銅棒中電動(dòng)勢(shì)大小為E1，下落距離為0.8R時(shí)電動(dòng)勢(shì)大小為E2，忽略渦流損耗和邊緣效應(yīng)。關(guān)于E1、E2 的大小和銅棒離開(kāi)磁場(chǎng)前兩端的極性，下列判斷正確的是 A.E1>E2，a端為正 B. E1>E2，b端為正 C. E1<E2，a端為正 D. E1<E2，b端為正【命題立意】本題以水平金屬棒在兩通電螺線管間的水平圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)中自由下落，垂直切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，考查考生的空間想象能力和把立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖思維方法。【思路點(diǎn)撥】解答本題可按以下思路分析：將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖由安培定則判螺線管磁場(chǎng)方向由E=BLv計(jì)算得結(jié)果確定有效切割長(zhǎng)度和切割速度【規(guī)范解答】選D，將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖如右圖所示，由幾何關(guān)系計(jì)算有效切割長(zhǎng)度L由機(jī)械能守恒定律計(jì)算切割速度v，即：，得，則：，根據(jù)E=BLv， ，可見(jiàn)E1<E2。又根據(jù)右手定則判斷電流方向從a到b，在電源內(nèi)部，電流是從負(fù)極流向正極的，所以選項(xiàng)D正確。【類題拓展】求動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的“一變?nèi)础狈ǎ海?）變立體圖為平面圖（2）一看三量夾角關(guān)系（3）二看有效切割長(zhǎng)度（4）三看有效切割速度【專題模擬演練】一、選擇題1. 如圖1所示，質(zhì)量為m的金屬環(huán)用線懸掛起來(lái)，金屬環(huán)有一半處于水平且與環(huán)面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，從某時(shí)刻開(kāi)始，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小，則在磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小的過(guò)程中，關(guān)于線的拉力大小,下列說(shuō)法中正確的是（ ）A.大于環(huán)重力mg,并逐漸減小B.始終等于環(huán)重力mgC.小于環(huán)重力mg，并保持恒定D.大于環(huán)重力mg,并保持恒定2. 矩形金屬導(dǎo)線框ABCD固定在水平面內(nèi)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域abc沿著矩形線框的對(duì)稱軸線勻速穿過(guò)矩形導(dǎo)線框，如圖2所示.若規(guī)定導(dǎo)線框中的順時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较?，那么在磁?chǎng)區(qū)域穿越ABCD導(dǎo)線框的過(guò)程中，導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流可以用下列哪個(gè)選項(xiàng)的圖象來(lái)定量描述（ ）3.在光滑水平面上方，有兩個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向相反的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖3所示，PQ為兩個(gè)磁場(chǎng)的邊界，磁場(chǎng)范圍足夠大.一個(gè)邊長(zhǎng)為a，質(zhì)量為m，電阻為R的正方形金屬線框垂直磁場(chǎng)方向，以速度v從圖示位置向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)線框中心線AB運(yùn)動(dòng)到與PQ重合時(shí)，線框的速度為 ，則（ ）A.此時(shí)線框中的電功率為4B2a2v2/RB.此時(shí)線框的加速度為4B2a2v/(mR)C.此過(guò)程通過(guò)線框截面的電量為Ba2/RD.此過(guò)程回路產(chǎn)生的電能為0.75 mv24.如圖4所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)=2 m的正方形導(dǎo)線框ABCD和一金屬棒MN由粗細(xì)相同的同種材料制成，每米長(zhǎng)電阻為R0=1 .以導(dǎo)線框兩條對(duì)角線交點(diǎn)O為圓心，半徑r=0.5 m的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5 T,方向垂直紙面向里.金屬棒MN與導(dǎo)線框接觸良好,且與對(duì)角線AC平行.若棒MN以v=4 m/s的速度沿垂直于AC方向向右勻速運(yùn)動(dòng),當(dāng)運(yùn)動(dòng)至AC位置時(shí)（ ）A.棒MN上通過(guò)的電流為0.41 AB.棒MN上通過(guò)的電流為1.2 AC.棒MN所受安培力大小為1.2 ND.棒MN所受安培力大小為0.21 N5.在豎直平面內(nèi)建立如圖5所示的直角坐標(biāo)系，x軸水平，y軸正向豎直向上，AOB是坐標(biāo)平面內(nèi)光滑的半圓形金屬軌道，A、B連線水平，其最低點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)，在x軸上方存在著垂直紙面向外的磁場(chǎng)（圖中未畫出），磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的變化規(guī)律為B=yB0(B0為一不為零的常數(shù)，y為縱坐標(biāo)值).一質(zhì)量分布均勻、有一定電阻的金屬棒PQ（長(zhǎng)度與AO連線等長(zhǎng)）放在軌道上，初始位置如圖，由于重力作用從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中（PQ始終與軌道接觸良好）,下列說(shuō)法正確的是（ ）A.金屬棒中的感應(yīng)電流可能是從Q到PB.最終金屬棒PQ可能在軌道上來(lái)回運(yùn)動(dòng)C.最終金屬棒PQ一定停在水平方向D.金屬棒PQ一定在軌道上往復(fù)運(yùn)動(dòng)多次，最終停下6.（xx濟(jì)南市二模）兩塊水平放置的金屬板間的距離為d，用導(dǎo)線與一個(gè)n匝線圈相連，線圈電阻為r，線圈中有豎直方向的磁場(chǎng)，電阻R與金屬板連接，其余電阻均不計(jì)。如圖所示，兩板間有一個(gè)質(zhì)量為m、電量q的帶正電的油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，則線圈中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化情況和磁通量的變化率分別是A磁感應(yīng)強(qiáng)度B豎直向上且正在增強(qiáng),B 磁感應(yīng)強(qiáng)度B豎直向下且正在增強(qiáng), C磁感應(yīng)強(qiáng)度B豎直向上且正在減弱, D磁感應(yīng)強(qiáng)度B豎直向下且正在減弱, 7.（xx徐州市三模）如圖所示,通電螺線管置于水平放置的兩根光滑平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ之間,ab和cd是放在導(dǎo)軌上的兩根金屬棒,它們分別放在螺線管的左右兩側(cè).保持開(kāi)關(guān)閉合,最初兩金屬棒處于靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向左滑動(dòng)時(shí),ab和cd棒的運(yùn)動(dòng)情況是A. ab向左,cd向右 B. ab向右,cd向左C. ab、cd都向右運(yùn)動(dòng) D.ab、cd都不動(dòng)8.（xx揚(yáng)州四模）在我省某中學(xué)實(shí)驗(yàn)室的水平桌面上，放置邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形閉合導(dǎo)體線圈abcd，線圈的ab邊沿南北方向，ad邊沿東西方向，如圖所示已知北半球地磁場(chǎng)的豎直分量向下下列說(shuō)法中正確的是A若使線圈向東平動(dòng)，則a點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的電勢(shì)高，線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcdaB若使線圈向北平動(dòng)，則a點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的電勢(shì)高，線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍dcbaC若以ab為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn)，則a點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的電勢(shì)高，線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcdaD若以ab為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn)，則b點(diǎn)的電勢(shì)比a點(diǎn)的電勢(shì)高，線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍dcba二、計(jì)算題9.(16分)如圖8（a）所示，兩根足夠長(zhǎng)的水平平行金屬導(dǎo)軌相距為L(zhǎng)=0.5 m，其右端通過(guò)導(dǎo)線連接阻值R=0.6 的電阻，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，一根質(zhì)量為m=0.2 kg、阻值r=0.2 的金屬棒ab放在兩導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.5.整個(gè)裝置處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，取g=10 m/s2.若所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B，通過(guò)小電動(dòng)機(jī)對(duì)金屬棒施加水平向左的牽引力，使金屬棒沿導(dǎo)軌向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)0.5 s電動(dòng)機(jī)的輸出功率達(dá)到P=10 W，此后電動(dòng)機(jī)功率保持不變.金屬棒運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖（b）所示，試求：（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；（2）在00.5 s時(shí)間內(nèi)金屬棒的加速度a的大小；（3）若在0 0.3 s時(shí)間內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量為0.15 J，則在這段時(shí)間內(nèi)電動(dòng)機(jī)做的功為多少.10.（17分）如圖9甲所示，空間存在豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，ab、cd是相互平行間距L=1 m的長(zhǎng)直導(dǎo)軌，它們處在同一水平面內(nèi)，左邊通過(guò)金屬桿ac相連，質(zhì)量m=1 kg的導(dǎo)體棒MN水平放置在導(dǎo)軌上，已知MN與ac的總電阻R=0.2 ，其他電阻不計(jì).導(dǎo)體棒MN通過(guò)不可伸長(zhǎng)細(xì)線經(jīng)光滑定滑輪與質(zhì)量也為m的重物相連，現(xiàn)將重物由如圖所示的靜止?fàn)顟B(tài)釋放后與導(dǎo)體棒MN一起運(yùn)動(dòng)，并始終保持導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好.已知導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.5,其他摩擦不計(jì)，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，重物離地面足夠高，重力加速度g取10 m/s2.（1）請(qǐng)定性說(shuō)明：導(dǎo)體棒MN在達(dá)到勻速運(yùn)動(dòng)前，速度和加速度是如何變化的；到達(dá)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)MN受到的哪些力合力為零，并在圖乙中定性畫出棒從靜止至勻速的過(guò)程中所受的安培力大小隨時(shí)間變化的圖象（不需說(shuō)明理由及計(jì)算達(dá)到勻速的時(shí)間）.（2）若已知重物下降高度h=2 m時(shí)，導(dǎo)體棒恰好開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng)，在此過(guò)程中ac邊產(chǎn)生的焦耳熱Q=3 J，求導(dǎo)體棒MN的電阻值r.答案及解析一、選擇題1. 【解析】選A.因穿過(guò)圓環(huán)的減小，由楞次定律知，將產(chǎn)生順時(shí)針感應(yīng)電流，再由左手定則得，圓環(huán)所受安培力向下，故線的拉力變大，即F拉=mg+F安=mg+BIL.因B在減小，故拉力減小，所以選A.2. 【解析】選C.區(qū)域abc勻速穿過(guò)ABCD，等效于導(dǎo)線框ABCD向左穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，進(jìn)入過(guò)程中，由E=Blv，i=知，l均勻增大，故E和i也均勻變大，i的方向沿逆時(shí)針?lè)较颍?dāng)磁場(chǎng)完全在ABCD內(nèi)時(shí)，i=0，同理，在離開(kāi)過(guò)程中，i又沿順時(shí)針?lè)较蚓鶆蜃兇?，故選C.3. 4. 5. 【解析】選A、C.當(dāng)金屬棒PQ向下滑時(shí)，金屬棒與圓形金屬軌道所圍的面積不變，但由于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的變化規(guī)律為B=yB0,所以磁通量發(fā)生變化，當(dāng)金屬棒PQ剛向下滑時(shí)，回路中的磁通量減小，由楞次定律可知此時(shí)金屬棒中的感應(yīng)電流是從Q到P，所以A正確；又根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量發(fā)生變化，所以金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終受到阻力，機(jī)械能將逐漸減小，最終靜止，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)金屬棒靜止時(shí)，金屬棒受重力、兩端指向圓心的彈力，因這三個(gè)力不平行，根據(jù)力的平衡條件可知三個(gè)力必共點(diǎn)，金屬棒只能在水平位置平衡，其他位置都不可能平衡，選項(xiàng)C正確；金屬棒PQ從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后，可能到達(dá)水平方向就直接停在水平位置，沒(méi)有在軌道上往復(fù)運(yùn)動(dòng)多次，D錯(cuò)誤.所以選項(xiàng)A、C正確.6.C7.A8.C二、計(jì)算題9. 【解析】（1）當(dāng)vm=5 m/s時(shí)，棒勻速運(yùn)動(dòng)，E=BLvm, （1分）I=E/(R+r) （1分）FA=BIL （1分）10.【解析】（1）當(dāng)MN棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，懸掛重物的細(xì)繩的拉力與安培力及摩擦力三力合力為零；在達(dá)到穩(wěn)定速度前，導(dǎo)體棒的加速度逐漸減小，速度逐漸增大.安培力大小隨時(shí)間變化的圖象如圖所示.（5分）【備課資源】1.（xx全國(guó)理綜T17）某地的地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量方向向下，大小為T。一靈敏電壓表連接在當(dāng)?shù)厝牒：佣蔚膬砂叮訉?00m，該河段漲潮和落潮時(shí)有海水（視為導(dǎo)體）流過(guò)。設(shè)落潮時(shí)，海水自西向東流，流速為2m/s。下列說(shuō)法正確的是A電壓表記錄的電壓為5mV B電壓表記錄的電壓為9mVC河南岸的電勢(shì)較高 D河北岸的電勢(shì)較高【命題立意】本題以在豎直向下的磁場(chǎng)中漲潮和落潮時(shí)海水的流動(dòng)作為背景材料,要我們根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律求南北兩岸電勢(shì)的高低及大小，體現(xiàn)了理論聯(lián)系實(shí)際，本題主要考查導(dǎo)體棒切割磁場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用?！舅悸伏c(diǎn)撥】解答本題時(shí)可按以下思路分析：落潮時(shí)海水的運(yùn)動(dòng)方向根據(jù)及右手定則求出的大小及方向 【規(guī)范解答】選.海水在落潮時(shí)自西向東流，該過(guò)程可以理解為：自西向東運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體棒在切割豎直向下的磁場(chǎng)。根據(jù)右手定則，北岸是正極電勢(shì)高，南岸電勢(shì)低,所以D正確C錯(cuò)。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律V, 所以B正確A錯(cuò)2.（xx.上海物理卷T13）. 如圖，長(zhǎng)為的直導(dǎo)線拆成邊長(zhǎng)相等，夾角為的形，并置于與其所在平面相垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，當(dāng)在該導(dǎo)線中通以電流強(qiáng)度為的電流時(shí)，該形通電導(dǎo)線受到的安培力大小為（A）0 （B）0.5 （C）（D）【命題立意】本題考查安培力大小的計(jì)算。【思路點(diǎn)撥】可以分別求出兩股導(dǎo)線受到的安培力，然后再將這兩個(gè)力合成，也可以先計(jì)算導(dǎo)線有效長(zhǎng)度，然后用安培力公式求解【規(guī)范解答】選C，導(dǎo)線有效長(zhǎng)度為2lsin30=l，根據(jù)安培力公式，該V形通電導(dǎo)線收到的安培力大小為。3.（xx.上海物理卷T19）如右圖，一有界區(qū)域內(nèi)，存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為，方向分別垂直于光滑水平桌面向下和向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)寬度均為，邊長(zhǎng)為的正方形框的邊緊靠磁場(chǎng)邊緣置于桌面上，使線框從靜止開(kāi)始沿軸正方向勻加速通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，若以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较?，能反映線框中感應(yīng)電流變化規(guī)律的是圖【命題立意】本題主要考查感應(yīng)電流的判斷?！舅悸伏c(diǎn)撥】感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小EBLv，當(dāng)線圈有兩個(gè)邊切割磁感線時(shí)，要注意感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的的方向是相同還是相反。【規(guī)范解答】選A，在0-，電流均勻增大，排除CD.在-，兩邊感應(yīng)電流方向相同，大小相加，故電流大。在，因右邊離開(kāi)磁場(chǎng)，只有一邊產(chǎn)生感應(yīng)電流，故電流小.4.用相同導(dǎo)線繞制的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)和2 L的四個(gè)閉合導(dǎo)體線框，以相同的速度勻速進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示，在每個(gè)線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，M、N兩點(diǎn)間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Ud.下列判斷正確的是（ ）A.Ua<Ub<Uc<Ud B.Ud<Ub<Ua<UcC.Ua=Ub=Uc=Ud D.Ua<Ub<Ud<Uc5.如圖所示，兩個(gè)垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向相反，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B，磁場(chǎng)區(qū)域的寬度均為a,一正三角形（高度為a）導(dǎo)線框ABC從圖示位置沿圖示方向勻速穿過(guò)兩磁場(chǎng)區(qū)域，以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较颍瑒t下列關(guān)于感應(yīng)電流I與導(dǎo)線框移動(dòng)距離x的關(guān)系圖象正確的是（ ）【解析】選C.根據(jù)楞次定律可判斷出當(dāng)導(dǎo)線框剛進(jìn)入第一個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針，故選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤；當(dāng)導(dǎo)線框逐漸進(jìn)入第二個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，且逐漸增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤、C正確.6.如圖所示，在空間中存在兩個(gè)相鄰的、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其寬度均為L(zhǎng)，現(xiàn)將寬度也為L(zhǎng)的矩形閉合線圈，從圖示位置垂直于磁場(chǎng)方向勻速拉過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，則在該過(guò)程中，能正確反映線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電流或其所受的安培力隨時(shí)間變化的圖象是（ ）【解析】選D.線框穿越磁場(chǎng)區(qū)可分為三個(gè)過(guò)程：過(guò)程1：線框右邊切割磁感線；過(guò)程2：線框左右兩邊均切割磁感線；過(guò)程3：線框左邊切割磁感線.由右手定則判斷出三個(gè)過(guò)程中感應(yīng)電流方向分別為逆時(shí)針、順時(shí)針、逆時(shí)針，大小分別為 ，僅從大小即可判斷A、B均錯(cuò)誤.由左手定則判斷出三個(gè)過(guò)程中線框受力方向始終向左.三個(gè)過(guò)程中安培力的大小分別為 ，故D正確，C錯(cuò)誤.7.（xx福建理綜T21）如圖所示，兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌固定在傾角為的絕緣斜面上，導(dǎo)軌上端連接一個(gè)定值電阻。導(dǎo)體棒a和b放在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直并良好接觸。斜面上水平虛線PQ以下區(qū)域內(nèi)，存在著垂直穿過(guò)斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)?，F(xiàn)對(duì)a棒施以平行導(dǎo)軌斜向上的拉力，使它沿導(dǎo)軌勻速向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)放在導(dǎo)軌下端的b棒恰好靜止。當(dāng)a棒運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)的上邊界PQ處時(shí)，撤去拉力，a棒將繼續(xù)沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)一小段距離后再向下滑動(dòng)，此時(shí)b棒已滑離導(dǎo)軌。當(dāng)a棒再次滑回到磁場(chǎng)邊界PQ處時(shí)，又恰能沿導(dǎo)軌勻速向下運(yùn)動(dòng)。已知a棒、b棒和定值電阻的阻值均為R，b棒的質(zhì)量為m，重力加速度為g，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。求a棒在磁場(chǎng)中沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，a棒中的電流強(qiáng)度I，與定值電阻R中的電流強(qiáng)度IR之比；a棒質(zhì)量ma;a棒在磁場(chǎng)中沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的拉力F。【命題立意】本題以兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌中導(dǎo)體棒a的運(yùn)動(dòng)為背景,主要考查學(xué)生對(duì)電磁感應(yīng)的受力分析、電路問(wèn)題、力和運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)分析問(wèn)題的能力。【思路點(diǎn)撥】以導(dǎo)軌下端的b棒恰好靜止進(jìn)行受力分析得Ib,進(jìn)而根據(jù)等效電路分析a棒的電流和a棒受力情況，根據(jù)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系求解問(wèn)題【規(guī)范解答】（1）由于a棒、b棒和定值電阻的阻值均為R，由等效電路可得 且Ib=IR 因此有 （2）由于a棒繼續(xù)沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)一小段距離后再向下滑動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒，a棒離開(kāi)磁場(chǎng)的速度與下滑時(shí)勻速速度大小相等， 有E=BLV a棒上滑時(shí) 由受力分析得 a棒下滑時(shí) 聯(lián)立解得 (3)由受力分析，并代入數(shù)據(jù)聯(lián)立求解 可得a棒上滑時(shí) 【答案】（1） （2） （3）【類題拓展】巧解電磁感應(yīng)中力、電、能等綜合問(wèn)題電磁感應(yīng)類的問(wèn)題是綜合性較強(qiáng)的問(wèn)題，有些省份的高考題經(jīng)常作為壓軸題出現(xiàn)，學(xué)生普遍感到較難，實(shí)際上學(xué)生若能夠按照正確的分析問(wèn)題的習(xí)慣，還是能輕松解決此類問(wèn)題：認(rèn)真審題，弄清題目給出的情景和運(yùn)動(dòng)過(guò)程的關(guān)鍵狀態(tài)。明確等效電源，畫出等效電路，進(jìn)行電路的分析并列式。確定研究對(duì)象進(jìn)行受力分析， 畫出受力示意圖。寫出安培力的表達(dá)式，抓住關(guān)鍵狀態(tài)列出牛頓運(yùn)動(dòng)定律的表達(dá)式。確定研究過(guò)程，明確安培力做功與電路中電能的轉(zhuǎn)化關(guān)系，列出動(dòng)能定理的表達(dá)式。聯(lián)立方程進(jìn)行求解。8.（xx江蘇物理卷T13）（15分）如圖所示，兩足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，相距為L(zhǎng), 一理想電流表與兩導(dǎo)軌相連，勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直。一質(zhì)量為m、有效電阻為R的導(dǎo)體棒在距磁場(chǎng)上邊界h處?kù)o止釋放。導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)后，流經(jīng)電流表的電流逐漸減小，最終穩(wěn)定為I。整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，且始終保持水平，不計(jì)導(dǎo)軌的電阻。求： （1）磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B；（2）電流穩(wěn)定后， 導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度的大小v；（3）流經(jīng)電流表電流的最大值【命題立意】本題以一導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，來(lái)考查電磁感應(yīng)的規(guī)律和電磁感應(yīng)與力學(xué)的綜合，題目設(shè)置難度相對(duì)較容易些。【思路點(diǎn)撥】（1）通過(guò)對(duì)導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中受力分析，利用平衡條件mg=BIL可求解；（2）由導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場(chǎng)處于平衡狀態(tài)、閉合電路歐姆定律及切割公式E=BLv聯(lián)立求解；（2）通過(guò)受力分析可知，導(dǎo)體棒在進(jìn)入磁場(chǎng)瞬間時(shí)，速度最大，可由機(jī)械能守恒和E=BLv聯(lián)立求解。【規(guī)范解答】（1）電流穩(wěn)定后，導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng)，則有：BIL=mg解得： （2）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv 感應(yīng)電流 由式解得（3）由題意知，導(dǎo)體棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度最大，設(shè)為根據(jù)機(jī)械能守恒感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值感應(yīng)電流最大值解得【答案】（1）；（2）；（3）。【類題拓展】 巧解電磁感應(yīng)與力學(xué)綜合題的兩個(gè)基本思路 思路主要有兩種，一種是力的觀點(diǎn)，另一種是能量的觀點(diǎn)。 1力的觀點(diǎn)：是指應(yīng)用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解決問(wèn)題的方法，即先對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，根據(jù)受力變化應(yīng)用牛頓第二定律判斷加速度變化情況，最后找出求解問(wèn)題的方法。 2能量的觀點(diǎn)：動(dòng)能定理、能量轉(zhuǎn)化守恒定律在電磁感應(yīng)中同樣適用。