磁場與電磁感應(yīng)

1、高考物理電學部分第二輪復(fù)習的建議全國物理學科高考大綱其主導(dǎo)思想仍然注重對學生能力的考察，縱觀近幾年的試題，不難發(fā)現(xiàn)，物理 試題既常規(guī)又有所創(chuàng)新，不刻意追求熱點，注重對物理基礎(chǔ)知識和基本能力進行考查；注重對物理過程分 析、建立物理模型及運用數(shù)學知識處理物理問題的綜合能力的考查。一 注重高考研究，吃透考綱與歷年考題。進行仔細的試題研究、科學的規(guī)律總結(jié)、深入的對策研究、可行的實踐活動，只有這樣才可能有高效 的課堂教學。1. 近三年試題欣賞【2008年高考I卷電學試題】20T.矩形導(dǎo)線框abed固定在勻強磁場中，磁感線的方 向與導(dǎo)線框所在平面垂直，規(guī)定磁場的正方向垂直低面向 里，磁感應(yīng)強度 B隨時間變

2、化的規(guī)律如圖所示.若規(guī)定順時 針方向為感應(yīng)電流I的正方向，下列各圖中正確的是【答案】0*i/A23 t4 t/si/AI0：I。1234 t/sI0 TAI。1 2 34 t/sB【解析】01s內(nèi)B垂直紙面向里均勻增大，定的感應(yīng)電流，方向為逆時針方向，排除 圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為順時針方向，排除CD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A、C選項；2s3s內(nèi)，B垂直紙面向外均勻增大，同理可得線 B選項，D正確。25T.(22分)如圖所示，在坐標系 xOy中，過原點的直線 OC與x軸正向的夾角 一勻強電場，在第二、三象限內(nèi)有一勻強磁場，其上邊界與電場邊界重疊，右邊界為 平行于y軸的虛

3、線，磁場的磁感應(yīng)強度大小為B,方向垂直于紙面向里。一帶正電荷以某一速度自磁場左邊界上的A點射入磁場區(qū)域，并從O點射出，粒子射出磁場的速度方向與=120，在OC右側(cè)有 y軸，左邊界為圖中q、質(zhì)量為m的粒子 x軸的夾角=30，大小為V,粒子在磁場內(nèi)的運動軌跡為紙面內(nèi)的一段圓弧，且弧的 半徑為磁場左右邊界間距的2倍，粒子進入電場后，在電場力的作用下又由O點返回磁場區(qū)域，經(jīng)過一段時間后再次離開磁場。已知粒子從A點射入到第二次離開磁場所用時間恰好粒子在磁場中做圓周運動的周期。忽略重力的影響。求：(1) 粒子經(jīng)過A點時的速度方向和 A點到x軸的距離；(2) 勻強電場的大小和方向；(3) 粒子從第二次離開磁

4、場到再次進入電場所用的時間。【2008年高考n卷電學試題】19T. 一平行板電容器的兩個極板水平放置，兩極板間有一帶電量不變的小油滴，油滴在極板間運動時所受空氣阻力的大小與其速率成正比.若兩極板間電壓為零，經(jīng)一段時間后，油滴以速率v勻速下降；若兩極板間的電壓為U,經(jīng)一段時間后，油滴以速率v勻速上升.若兩極板間電壓為一A.2v、向下B.2v、向上C.3 v、向下D.3 v、向上U,油滴做勻速運動時速度的大小、方向?qū)⑹恰敬鸢浮緾【解析】當不加電場時，油滴勻速下降，即f=kv=mg;當兩極板間電壓為 U時，油滴向上勻速運動，即F電=kv+mg,解之得：F電=2mg,當兩極間電壓為一U時,電場力方向反

5、向，大小不變，油滴向下運動，當勻速運動時，F(xiàn) 電+ m g= kv /+,解之得：v=3v,C項正確.21T.如圖,一個邊長為I的正方形虛線框內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強磁場；一個邊長也為I的正方形導(dǎo)線框所在平面與磁場方向垂直；虛線框?qū)蔷€ab與導(dǎo)線框的一條邊垂直,ba的延長線平分導(dǎo)線框.在t=0時，使導(dǎo)線框從圖示位置開始以恒 定速度沿ab方向移動,直到整個導(dǎo)線框離開磁場區(qū)域.以i表示導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的強度，取逆時針方向為正.下列表示i-t關(guān)系的圖示中，可能正確的是【答案】CbABCD【解析】從正方形線框下邊開始進入到下邊完全進入過程中，線框切割磁感線的有效長度逐漸增大，所以感應(yīng)電流也逐漸拉增大,

6、A項錯誤；從正方形線框下邊完全進入至下邊剛穿出磁場邊界時，切割磁感線有效長度不變，故感應(yīng)電流不變,B項錯；當正方形線框下邊離開磁場，上邊未進入磁場的過程比正方形線框上邊進入磁場過程中，磁通量減少的稍慢，故這兩個過程中感應(yīng)電動勢不相等，感應(yīng)電流也不相等，D項錯，故正確選項為C.24T.（19分）如圖所示，一直導(dǎo)體棒質(zhì)量為m、長為L、電阻為r,其兩端放在位于水平面內(nèi)間距也為L的光滑平行導(dǎo)軌上，并與之密接；棒左側(cè)兩導(dǎo)軌之間連接一可控制的負載電阻（圖中未畫出）;導(dǎo)軌置于勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度大小為 B,方向垂直于導(dǎo)軌所在平面.開始時,給導(dǎo)體棒一個平行于導(dǎo)軌 的初速度vo.在棒的運動速度由vo減小

7、至V1的過程中，通過控制負載電阻的阻 值使棒中的電流強度I保持恒定.導(dǎo)體棒一直在磁場中運動.若不計導(dǎo)軌電阻， 求此過程中導(dǎo)體棒上感應(yīng)電動勢的平均值和負載電阻上消耗的平均功率.【2007年高考I卷電學試題】XXXXXXX XXXd8XX XXXXX XXX20T.a、b、c、d是勻強電場中的四個點，它們正好是一個矩形的四個頂點 .電場線 與矩形所在平面平行.已知a點的電勢為20 V,b點的電勢為24 V,d點的電勢為4 V,如 圖.由此可知c點的電勢為【答案】BA.4 VB.8 VC.12 VD.24 V24V解析:運用一個結(jié)論：在勻強電場中，任意一族平行線上等距離的兩點的電勢差相等，所以Uab

8、=Ucd,所以c點電勢為8V;21T.如圖所示丄00 L，為一折線，它所形成的兩個角/ LOO 和/ 00 L 均為45折線的右邊有；X勻強磁場.其方向垂直于紙面向里.一邊長為I的正方形導(dǎo)線框沿垂直于 00 的方向 以速度v作勻速直線運動，在 t = 0的刻恰好位于圖中所示位置 .以逆時針方向為導(dǎo)線 框中電流的正方向，在下面四幅圖中能夠正確表示電流一時間（I 一-1）關(guān)系的是（時間以I/v為單位）【答案】D，切割的有效長度在逐漸變大，且為逆時針，所以BD中選一個，由于BD兩項中第2解析:由初始位置可得秒是一樣的，沒有區(qū)別.在第3秒內(nèi)，線框已經(jīng)有部分出上面磁場，切割的有效長度在減少，且為順時針方

9、向，所以只有D選項是正確的.25T.（22分）兩平面熒光屏互相垂直放置，在兩屏內(nèi)分別取垂直于XXXXi*E1I:bVVXX9PL1*XXVL i1*XXf兩屏交線的直線為 x軸和y軸，交點0為原點，如圖所示，在y0,0xO,xa的區(qū)域有垂直于紙面向外的勻強磁場，兩區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強度大小均為B.在0點處有一小孔，一束質(zhì)量為m、帶電量為q（q0）的粒子沿x軸經(jīng)小孔射入磁場，最后打在豎直和水平熒光屏上，使熒光屏發(fā)亮.入射粒子的速度可取從零到某一最大值之間的各種數(shù)值.已知速度最大的粒子在0xa的區(qū)域中運動的時間之比為2 : 5,在磁場中運動的總時間為7T/12,其中T為該粒子在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場

10、中作圓周運動的周期.試求兩個熒光屏上亮線的范圍（不計重力的影響）.【2007年高考H卷電學試題】19T.如圖所示，一帶負電的質(zhì)點在固定的正的點電荷作用下繞該正電荷做勻速圓周運動，周期為To,軌未加磁場:kQq = m匚T磁場指向紙里:警-qvB=r4 2m rT12磁場指向紙外:警 + qvB=r4 2m rT22道平面位于紙面內(nèi)，質(zhì)點的速度方向如圖中箭頭所示.現(xiàn)加一垂直于軌道平面的勻強磁場，已知軌道半徑并不因此而改變，則【答案】ADvA.右磁場方向指向紙里，質(zhì)點運動的周期將大于T0B.右磁場方向指向紙里，質(zhì)點運動的周期將小于T0C.右磁場方向指向紙外，質(zhì)點運動的周期將大于T0D.右磁場方向指

11、向紙外，質(zhì)點運動的周期將小于T0【分析】勻速圓周運動、庫侖定律、洛侖茲力、左手定則等知識列出：比較上述式子,Ti To, T2V To,故AD選項正確。21T.如圖所示，在 PO、QR區(qū)域中存在著磁感應(yīng)強度大小相等、方向相反的勻強磁場、磁場方向均垂直 于紙面.一導(dǎo)線框abcdefa位于紙面內(nèi)，框的鄰邊都相互垂直，bc邊與磁場的邊界 P重合,導(dǎo)線框與磁場區(qū)域的 尺寸如圖所示.從t= 0時刻開始，線框勻速橫穿兩個磁場區(qū)域 .以btctf為線框中的電動勢&的正 方向，以下四個 t關(guān)系示意圖中正確的是【答案】CABJiCD【分析】第一階段,bc邊剛進入磁場，線框中的感應(yīng)電動勢方向為負方向，1=-Blv

12、 ;第二階段，因bc與de產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢等大，反向，所以&2=0。第三階段，因de產(chǎn)生的電動勢為正方向，af產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也為正方向， 所以& 3=2BIv+BIv=3BIv。第四階段，af切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為負方向，& 4=-2 Blv，故正確答案為 C。25T.（20分）如圖所示，在坐標系Oxy的第一象限中存在沿y軸正方向的勻速電場，場強大小為 E.在其它象限中存在勻強磁場，磁場方向垂直于紙X面向里.A是y軸上的一點，它到坐標原點 O的距離為h;C是x軸上的一點， 到O的距離為L.一質(zhì)量為m,電荷量為q的帶負電的粒子以某一初速度沿x軸方向從A點進入電場區(qū)域，繼而通過C點進入磁

13、場區(qū)域.并再次通過A點,此時速度方向與y軸正方向成銳角不計重力作用試求:(1) 粒子經(jīng)過C點速度的大小和方向；(2) 磁感應(yīng)強度的大小 B.【2006年高考I卷電學試題】i7T .圖中為一“濾速器” 水平方向經(jīng)小孔 0進入a、 于紙面的方向加一勻強磁場 述目的的辦法是【答案】A. 使a板電勢高于B. 使a板電勢低于C. 使a板電勢高于D. 使a板電勢低于裝置示意圖 .a、b為水平放置的平行金屬板b兩板之間.為了選取具有某種特定速率的電子,使所選電子仍能夠沿水平直線 00運動,由ADb板，磁場方向垂直紙面向里 b板,磁場方向垂直紙面向里 b板,磁場方向垂直紙面向外 b板，磁場方向垂直紙面向外，一

14、束具有各種不同速率的電子沿，可在a、b間加上電壓，并沿垂直0射出.不計重力作用.可能達到上2iT.如圖所示，在勻強磁場中固定放置一根串接一電阻R的直角形金屬導(dǎo)軌 aob(在紙面內(nèi)),磁場方向垂直紙面朝里，另有兩根金屬導(dǎo)軌 c、d分別平行于oa、ob放置.保持導(dǎo)軌之間接觸良好， 金屬導(dǎo)軌的電阻不計.現(xiàn)經(jīng)歷以下四個過程：以速率v移動d,使它與ob的距離增大 一倍；再以速率 v移動c,使它與oa的距離減小一半；然后，再以速率2v移動c, 使它回到原處；最后以速率2v移動d,使它也回到原處.設(shè)上述四個過程中通過電阻 R的電量的大小依次為 Qi、A. Qi = Q2= Q3= Q4C. 2Qi= 2Q2

15、= Q3= Q4Q2、Q3和Q4，則【答案】AB. Qi = Q2= 2Q3= 2Q4D. Qi 豐 Q2= Q3M Q4dXXXXxX亠.X25T.(20分)有個演示實驗，在上下面都是金屬板的玻璃盒內(nèi) 上電壓后，小球就上下不停地跳動.現(xiàn)取以下簡化模型進行定量研究如圖所示，電容量為C的平行板電容器的極板A和B水平放置，相距為d,與電動勢為八 內(nèi)阻可不計的電源相連.設(shè)兩板之間只有一個質(zhì)量為m的導(dǎo)電小球，小球可視為質(zhì)點.已知：若小球與極板發(fā)生碰撞，則碰撞后小球的速度立即變?yōu)榱?，帶電狀態(tài)也立即改變，改變后,小球所帶電荷符號與 該極板相同，電量為極板電量的a倍 (a E2,Ei E2,Ei E2,處在

16、勻強磁場中ab放在導(dǎo)軌上并與F拉桿ab,使它由靜止開始向右運動.桿和導(dǎo)軌的 .用E表示回路中的感應(yīng)電動勢,i表示回路中的 ，電阻消耗的功率等于【答案】BDB.安培力的功率的絕對值D.iE，磁場方向垂直于導(dǎo)軌25T.(20分)如圖所示，在x 0的區(qū)域中，存在磁感應(yīng)強度大小分別 為Bi與B2的勻強磁場，磁場方向均垂直于紙面向里且Bi B2.一個帶負電荷的X XX X X XX X X XBiX XX X X XX X X Xj 4X X X X X XX X X XX XX X X XX X X X粒子從坐標原點 0以速度v沿x軸負方向射出，要使該粒子經(jīng)過一段時間后又經(jīng)過0點,B1與B2的比值應(yīng)滿

17、足什么條件？2. 近三年試題分析試卷選擇題1的考點選擇題2的考點計算題的考點2008 年I卷電磁感應(yīng) 磁場變化 產(chǎn)生電流 圖象識別帶電粒子先通過磁場 后通過電場求電場求時間難度:0.688區(qū)分度:0.528難度:0.156區(qū)分度:0.605有43.5%的考生得0分有1.2%的考生得滿分2008 年n卷平行板電容器帶電油滴沿電場線勻速運 動有變化的空氣阻力電磁感應(yīng)，導(dǎo)體框通過 磁場，產(chǎn)生電流，圖象識 別導(dǎo)體棒切割磁感線求感應(yīng)電動勢的平均值求負載電阻上消耗的平均功率難度:0.612 區(qū)分度:0.408難度:0.403 區(qū)分度:0.294難度:0.417區(qū)分度:0.6892007 年I卷勻強電場 電

18、勢咼低電磁感應(yīng)，導(dǎo)體框通過 磁場，產(chǎn)生電流，圖象識 別帶電粒子先通過磁場后通過電場求軌跡邊界難度:0.837區(qū)分度:0.260難度:0.501區(qū)分度:0.361難度:0.159區(qū)分度:0.6122007 年n卷帶負電的質(zhì)點在重疊的電 場磁場中做勻速圓周運動 ， 判斷周期電磁感應(yīng)，導(dǎo)體框通過 磁場，產(chǎn)生電動勢，圖象 識別帶電粒子先通過電場平拋后通過磁場勻圓求磁場難度:0.494 區(qū)分度:0.496難度:0.567 區(qū)分度:0.284難度:0.287 區(qū)分度:0.6902006 年I卷速度選擇器導(dǎo)體棒切割磁感線 判斷電量平行板電容器帶電油滴沿電場線勻加速運動2006 年n卷電場疊加判斷導(dǎo)體棒切割磁

19、感線 判斷電阻消耗的功率帶電粒子先通過強磁場，后通過 弱磁場通過分析可得出以下特點：1電學內(nèi)容（實驗除外）在試卷中所占比重較為穩(wěn)定，基本上是兩個選擇題，一個計算題（壓軸題）2考察重點非常集中，每年均涉及帶點粒子在電磁場中的運動和電磁感應(yīng)，且?guī)c粒子的運動均以壓軸題形式出現(xiàn)。3計算題都未涉及到電磁感應(yīng)，顯示出一定的延續(xù)性和統(tǒng)一性。4電學必考題：電磁感應(yīng)；帶電粒子運動（電場磁場）；3. 2008年全國各地高考試題:選擇題計算題全國卷n勻強電場中電荷受力感應(yīng)電流圖像電磁感應(yīng)北京交變電流粒子在電磁場中運動電磁感應(yīng)江蘇邏輯電路電勢差與電場強度自感現(xiàn)象粒子在電磁場中運動電磁感應(yīng)上海電勢能與電場力做功交變電

20、流電磁感 應(yīng)帶點粒子運動遠距離輸電粒子在電場中運動電磁感應(yīng)廣東回旋加速器交變電流電路分析粒子在電場中運動電磁感應(yīng)各地試卷的分析結(jié)果：1考察重點較為一致，還是以粒子在場中的運動和電磁感應(yīng)現(xiàn)象作為核心內(nèi)容。2值得注意的是幾份試卷的計算題均有電磁感應(yīng)內(nèi)容，這是和全國卷I的較大區(qū)別。3選擇題所涉及知識點較為分散，僅從08年試題看，對交變電流的考察次數(shù)較多。4.電學試卷命題趨勢1電學選擇題的命題預(yù)期：(1) 高考選擇題仍將注重物理學科的主干知識的考察、同時可能與生活實際相結(jié)合。交流電等問題可能會在選擇題中出現(xiàn)。畢竟作為高中物理的必要部分，交變電流已經(jīng)連續(xù)幾年沒有在卷中出現(xiàn)，也有一定的出現(xiàn)概率。2電學計算

21、題的命題預(yù)期：(1) 由帶電粒子在電磁場中運動結(jié)合動力學、運動學知識構(gòu)成一類題目。(05、06、07、08全國卷I的25題均是如此)(2) 由電磁感應(yīng)與直流電路、安培力、牛頓定律、能量守恒定律等知識構(gòu)成另一類題目。(2003、2004兩年全國卷I的電學試題即如此)二 注重試題編與、及時講評與反饋，提咼有效性1. 精心選擇資料、篩選信息，把編寫試題作為備課的切入點。例如單根導(dǎo)體棒切割磁感線的習題編制，可選以下試題：1如圖所示,平行長直金屬導(dǎo)軌置于豎直平面內(nèi) ，間距為I，導(dǎo)軌上端接有阻值為 R的電阻，質(zhì)量為m的導(dǎo) 體垂直跨放在導(dǎo)軌上，并擱在支架上導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均不計，且接觸良好，他們之間的摩擦

22、不計在導(dǎo)軌 平面內(nèi)有一矩形區(qū)域內(nèi)存在著垂直向里的勻強電場，磁感應(yīng)強度大小為 B.開始時，導(dǎo)體棒靜止.當磁場以速度V0勻速向上運動時，導(dǎo)體棒隨之開始運動，并很快達到恒定的速度，此時導(dǎo)體棒仍處于磁場區(qū)域內(nèi) 求(1) 導(dǎo)體棒所達到的恒定速度；(2) 導(dǎo)體棒以恒定速度運動時，電路中消耗的電功率是多少？=解：(1)設(shè)導(dǎo)體棒所達到的恒定速度為v,則感應(yīng)電動勢 E=BI(V1 -V)t感應(yīng)電流 l=E/R感應(yīng)電流所受的安培力 F=BI I =B 2 12(v0-v)/R: - -根據(jù)二力平衡得 B 2 12(v0-v)/R = mg-解得 v = v1-mgR/B2l2(2) 電路中消耗的電動勢為P,則 P

23、=I2R= B 2 l 2(v0-v)2/R= m2g2R/B2l22.如圖所示，為足夠長的光滑導(dǎo)軌 MN和PQ,導(dǎo)軌相距為L,上端MP之間連接的電阻為 R,并處于垂直紙 面向外的均勻磁場中，磁感應(yīng)強度的大小 B隨時間t的變化規(guī)律 B= k t ,其中k為大于零的常數(shù).質(zhì)量為m 的金屬捧ab垂直導(dǎo)軌放在 MP附近，從靜止開始下滑，當下滑高度為 h時速度恰好最大 大小為B1,設(shè)金屬捧電阻為r,導(dǎo)軌電阻忽略不計.求金屬捧能達到的最大速度.解:金屬捧達到最大速度時，由于金屬棒切割磁感線而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E1=B1Lv由于磁感應(yīng)強度的變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E2= 一 = S-B = kS = kL

24、ht t t電流強度為I = B1Lv khLR rmg=B1Bj Lvm khLR rvm =mg(r R)B12L2khB1此時磁感應(yīng)強度當重力和安培力平衡時，加速度為零，速度達到最大值mg=B1IL3質(zhì)量為m的金屬桿ab，以一定的初速度vo從一光滑平行金屬導(dǎo)軌底端向上滑行 ，導(dǎo)軌平面與水平面成 e角,兩導(dǎo)軌之間用一電阻 r相連，如圖若有磁感應(yīng)強度為 B的勻強磁場垂直穿過軌道平面 ，導(dǎo)軌與桿電阻不 計，金屬桿上行到某一高度后又返回下行，則上行與下行回到底端的兩個過程比較【答案】 BCDA. 所用時間上行大于下行B. 電阻R產(chǎn)生的熱量上行時小于初動能，下行時小于最大重力勢能C電阻R上通過的電

25、荷量上行等于下行D.金屬桿ab受到磁場力的沖量大小上行等于下行 解:由楞次定律知，感應(yīng)電流阻礙導(dǎo)體相對磁場的運動，因此，上行時導(dǎo)體所受安培力沿軌道平面向下；下行時安培力沿軌道平面向上由牛頓第二定律可知，上行時加速度較大，又上、下行位移等大，所以t上v t下,A錯誤；E上行時,q1= It t同理，下行時,q2=,C正確;R RR上行時,對任一小段時間有,It=BIIt=BIqt,對整個過程有4.如圖所示，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場與水平面垂直 導(dǎo)線AB可以在導(dǎo)軌上無摩擦地自由滑動，設(shè)導(dǎo)軌足夠長 從靜止開始下滑的過程中最大速度是多少BLvm cos解:mgsin a =BIL cos a = BL cos a RI=工lt=Blq，結(jié)合C選項知,選項D正確.，導(dǎo)