高考專題突破(電磁感應(yīng)定律與應(yīng)用)

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載高考專題突破：電磁感應(yīng)規(guī)律與應(yīng)用一、基礎(chǔ)知識要記牢1 感應(yīng)電流(1)產(chǎn)生條件：閉合電路的部分導(dǎo)體在磁場內(nèi)做切割磁感線運(yùn)動；穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。(2)方向判斷：右手定則：常用于情況；楞次定律：常用于情況。2 感應(yīng)電動勢的計(jì)算B(1)法拉第電磁感應(yīng)定律：Ent 。若 B 變，而 S 不變，則 E n t ·S；若 S 變而 B 不S變，則 E nBt 。常用于計(jì)算平均電動勢。(2)導(dǎo)體垂直切割磁感線運(yùn)動：E Blv，主要用于求電動勢的瞬時(shí)值。二、方法技巧要用好1 楞次定律推廣的三種表述(1)阻礙原磁通量的變化(增反減同 )。(2)阻礙相對運(yùn)動(來拒去留 )。(3

2、)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象 )。2 解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問題的基本方法(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律(右手定則 )確定感應(yīng)電動勢的大小和方向。(2) 畫出等效電路，對整個(gè)回路進(jìn)行分析，確定哪一部分是電源，哪一部分為負(fù)載以及負(fù)載間的連接關(guān)系。(3)運(yùn)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路的性質(zhì)、電功率等公式求解。例 1、(2012 ·四川高考 )半徑為 a 右端開小口的導(dǎo)體圓環(huán)和長為2a 的導(dǎo)體直桿， 單位長度電阻均為 R0。圓環(huán)水平固定放置，整個(gè)內(nèi)部區(qū)域分布著豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。桿在圓環(huán)上以速度 v 平行于直徑 CD 向右做勻速直線運(yùn)動， 桿始終有兩點(diǎn)與圓環(huán)良好

3、接觸，從圓環(huán)中心 O 開始，桿的位置由 確定，如圖所示。則()A 0 時(shí)，桿產(chǎn)生的電動勢為2Bav3BavB 時(shí)，桿產(chǎn)生的電動勢為32B2avC 0 時(shí)，桿受的安培力大小為 2 R03B2avD 時(shí)，桿受的安培力大小為5 3 R03例 2、 (2012 ·新課標(biāo)全國卷 )如圖 1 示，均勻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，磁感應(yīng)強(qiáng)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勻速轉(zhuǎn)動半周， 在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流?，F(xiàn)使線框保持圖中所示位置，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間線性變化。為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動半周過

4、程中同樣大小的電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率B的大小應(yīng)為 ()tA. 4B0B.2B0B0B0C. D. 2學(xué)習(xí)必備歡迎下載例 3、物理課上，老師做了一個(gè)奇妙的“跳環(huán)實(shí)驗(yàn)”。如圖所示，她把一個(gè)帶鐵芯的線圈 L、開關(guān) S 和電源用導(dǎo)線連接起來后，將一金屬套環(huán)置于線圈L 上，且使鐵芯穿過套環(huán)。閉合開關(guān)S 的瞬間，套環(huán)立刻跳起。某同學(xué)另找來器材再探究此實(shí)驗(yàn)。他連接好電路，經(jīng)重復(fù)試驗(yàn)， 線圈上的套環(huán)均未動。對比老師演示的實(shí)驗(yàn)，下列四個(gè)選項(xiàng)中，導(dǎo)致套環(huán)未動的原因可能是 ()A 線圈接在了直流電源上B電源電壓過高C所選線圈的匝數(shù)過多D所用套環(huán)的材料與老師的不同1 電磁感應(yīng)的圖象問題分類在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，回

5、路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流及磁場對導(dǎo)線的作用力隨時(shí)間的變化規(guī)律，也可用圖象直觀地表示出來。如 I t、 B t、 Et 、E x、 I x 圖象等。此問題可分為兩類：(1)由給定的電磁感應(yīng)過程選出或畫出相應(yīng)的物理量的函數(shù)圖象。(2)由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程，確定相關(guān)的物理量。2 分析思路(1)明確圖象的種類。(2)分析電磁感應(yīng)的具體過程。(3)結(jié)合相關(guān)規(guī)律寫出函數(shù)表達(dá)式。(4)根據(jù)函數(shù)關(guān)系進(jìn)行圖象分析。二、方法技巧要用好1 圖象選擇問題求解物理圖象的選擇類問題可用“排除法”， 即排除與題目要求相違背的圖象， 留下正確圖象；也可用“對照法”，即按照題目要求畫出正確的草圖，再與選項(xiàng)對照，

6、選出正確選擇。解決此類問題的關(guān)鍵就是把握圖象特點(diǎn)、 分析相關(guān)物理量的函數(shù)關(guān)系、 分析物理過程的變化規(guī)律或關(guān)鍵物理狀態(tài)。2 圖象分析問題在定性分析物理圖象時(shí)，要明確圖象中的橫軸與縱軸所代表的物理量， 要弄清圖象的物理意義， 借助有關(guān)的物理概念、公式、 定理和定律作出分析判斷；而對物理圖象定量計(jì)算時(shí)，要搞清圖象所揭示的物理規(guī)律或物理量間的函數(shù)關(guān)系，并要注意物理量的單位換算問題，要善于挖掘圖象中的隱含條件，明確有關(guān)圖線所包圍的面積、圖象在某位置的斜率(或其絕對值 )、圖線在縱軸和橫軸上的截距所表示的物理意義。例 1、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、

7、 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，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ac 表示 c 的加速度， Ekd 表示 d 的動能， xc、xd 分別表示c、d 相對釋放點(diǎn)的位移。圖中正確的是()例 2、 (2012 ·新課標(biāo)全國卷 )如圖所示，一載流長直導(dǎo)線和一矩形導(dǎo)線框固定在同一平面內(nèi)，線框在長直導(dǎo)線右側(cè)，且其長邊與長直導(dǎo)線平行。已知在 t 0到 tt 1 的時(shí)間間隔內(nèi)， 直導(dǎo)線中電流i發(fā)生某種變化， 而線框中的感應(yīng)電流總學(xué)習(xí)必備歡迎下載是沿順時(shí)針方向；線框受到的安培力的合力先

8、水平向左、后水平向右。設(shè)電流中箭頭所示方向相同，則i 隨時(shí)間 t 變化的圖線可能是()i 正方向與圖例 3、如圖所示，一圓形閉合銅環(huán)由高處從靜止開始下落，穿過一根豎直懸掛的條形磁鐵，銅環(huán)的中心軸線與條形磁鐵的中軸線始終保持重合。若取磁鐵中心O 為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立豎直向下為正方向的x 軸，則圖 3 中最能正確反映環(huán)中感應(yīng)電流i 隨環(huán)心位置坐標(biāo)x 變化的關(guān)系圖象是 ()一、基礎(chǔ)知識要記牢1 動力學(xué)問題電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場中將受到安培力的作用，因此，電磁感應(yīng)問題往往與力學(xué)問題聯(lián)系在一起，解決這類電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題，要重視動態(tài)分析。電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電動勢感應(yīng)電流通電導(dǎo)體受安培力合外力變化加

9、速度變化速度變化感應(yīng)電動勢變化周而復(fù)始地循環(huán)， 循環(huán)結(jié)束時(shí)， 加速度等于零， 導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。2 能量問題(1)安培力做的功是電能和其他形式的能之間相互轉(zhuǎn)化的“橋梁”，用框圖表示如下：W安 0電能其他形式的能W安 0安培力做的功是電能與其他形式的能轉(zhuǎn)化的量度。 安培力做多少正功， 就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能；安培力做多少負(fù)功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。(2)明確功能關(guān)系，確定有哪些形式的能發(fā)生了轉(zhuǎn)化。如有摩擦力做功，必有內(nèi)能產(chǎn)生；有重力做功，重力勢能必然發(fā)生變化；安培力做負(fù)功，必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能等。二、方法技巧要用好1 解決電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題的具體步驟為(1)明確哪一部

10、分電路產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，則這部分電路就是等效電源；(2)正確分析電路的結(jié)構(gòu)，畫出等效電路圖；(3)分析所研究的導(dǎo)體的受力情況(包括安培力、用左手定則確定其方向)；(4)列出動力學(xué)方程或平衡方程或功能關(guān)系并求解。2 弄清兩種狀態(tài)(1)導(dǎo)體處于平衡狀態(tài) 靜止或勻速直線運(yùn)動(根據(jù)平衡條件，合外力為零列式分析)。(2)導(dǎo)體處于非平衡狀態(tài) 加速度不為零 (根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動態(tài)分析或結(jié)合功能關(guān)系分析 )。三、易錯(cuò)易混要明了安培力是變力時(shí)，安培力的功不能用功的定義式求解，而應(yīng)用功能關(guān)系求解。例 1、(2012 ·山東高考 )如圖 13 所示，相距為 L 的兩條足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面的夾

11、角為 ，上端接有定值電阻 R，勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B。將質(zhì)量為 m 的導(dǎo)體棒由靜止釋放，當(dāng)速度達(dá)到 v 時(shí)開始勻速運(yùn)動，此時(shí)對導(dǎo)體棒施加一平行于導(dǎo)軌向下的拉力，并保持拉力的功率恒為 P，導(dǎo)體棒最終以 2v 的速度勻速運(yùn)動。導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻，重力加速度為g。下列選項(xiàng)正確的是 ( ) A P 2mgv sin 學(xué)習(xí)必備歡迎下載BP 3mgv sin vgC當(dāng)導(dǎo)體棒速度達(dá)到2時(shí)加速度大小為2sin D. 在速度達(dá)到 2v 以后勻速運(yùn)動的過程中， R 上產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力所做的功例 2、 (2012 ·廣東高考 )如圖所示，質(zhì)量為M

12、的導(dǎo)體棒 ab，垂直放在相距為 l 的平行光滑金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為，并處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中，左側(cè)是水平放置、間距為d 的平行金屬板， R 和 Rx 分別表示定值電阻和滑動變阻器的阻值，不計(jì)其他電阻。(1)調(diào)節(jié) Rx R，釋放導(dǎo)體棒， 當(dāng)棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時(shí)， 求通過棒的電流I 及棒的速率 v。(2) 改變 Rx，待棒沿導(dǎo)軌再次勻速下滑后，將質(zhì)量為m、帶電荷量為 q 的微粒水平射入金屬板間，若它能勻速通過，求此時(shí)的Rx。例 3、 (2012 ·蘇北四市一模 )兩根足夠長的光滑平行直導(dǎo)軌MN 、 PQ 與水平面成 角放置，兩導(dǎo)軌間距為

13、L， M、 P 兩點(diǎn)間接有阻值為 R 的電阻。一根質(zhì)量為m 的均勻直金屬桿 ab 放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向上，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，它們的電阻不計(jì)?，F(xiàn)讓ab 桿由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑。(1)求 ab 桿下滑的最大速度 vm；(2)ab 桿由靜止釋放至達(dá)到最大速度的過程中，電阻R 產(chǎn)生的焦耳熱為 Q，求該過程中ab 桿下滑的距離 x 及通過電阻 R 的電荷量 q?！咀晕已菥殹?、（ 2013 甘肅省蘭州市模擬） 一接有電壓表的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中向ab右作勻速運(yùn)動，如圖所示，下列說法正確的是A線圈中有感應(yīng)電流，有感應(yīng)電動勢VB線

14、圈中無感應(yīng)電流，也無感應(yīng)電動勢vdc學(xué)習(xí)必備歡迎下載C線圈中無感應(yīng)電流，有感應(yīng)電動勢D線圈中無感應(yīng)電流，但電壓表有示數(shù)2、 （山東省淄博市20XX屆高三第二次模擬考試?yán)砜凭C合）如圖，足夠長的“U”形光滑金屬導(dǎo)軌平面與水平面成口角(0<<90°)，其中MN與PQ平行且間距為L ，導(dǎo)軌平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 的勻強(qiáng)磁場垂直，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。金屬棒由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，并與兩導(dǎo)軌始終保持垂直且接觸良好，棒接人電路的電阻為R，當(dāng)流過棒某一橫截面的電量為q 時(shí)，棒的速度大小為v，則金屬棒在這一過程中A a 點(diǎn)的電勢高于b 點(diǎn)的電勢B棒中產(chǎn)生的焦耳熱小于棒重力勢能的減少量C下滑位移大

15、小為D受到的最大安培力大小為3、 （ 20XX 屆浙江省臺州市六校）如圖所示，一導(dǎo)線彎成半徑為a 的半圓形閉合回路。虛線 MN 右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 的勻強(qiáng)磁場，方向垂直于回路所在的平面?；芈芬运俣葀向右勻速進(jìn)入磁場，直徑 CD 始絡(luò)與 MN 垂直。從 D 點(diǎn)到達(dá)邊界開始到C 點(diǎn)進(jìn)入磁場為止，下列結(jié)論正確的是（）A 感應(yīng)電流方向不變B CD 段直線始終不受安培力C感應(yīng)電動勢最大值E BavD感應(yīng)電動勢平均值4、（江西省新余市20XX 屆高三第二次模擬考試?yán)砜凭C合）如圖所示，有一等腰直角三角形的區(qū)域，其斜邊長為2L ，高為 L。在該區(qū)域內(nèi)分布著如圖所示的磁場，左側(cè)磁場方向垂直紙面向外，右側(cè)磁場方

16、向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B 。一邊長為L、總電阻為R 的正方形導(dǎo)線框abcd ，從圖示位置開始沿x 軸正方向以速度v 勻速穿過磁場區(qū)域。取沿順時(shí)針的感應(yīng)電流方向?yàn)檎?，由圖乙中表示線框中電流i 隨 bc 邊的位置坐標(biāo)x 變化的圖象正確的是學(xué)習(xí)必備歡迎下載例 5、 （河南省十所名校 20XX 屆高三第三次聯(lián)考理科綜合） 如圖所示，在邊長為 l 的等邊三角形區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B、方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場。一個(gè)邊長也為 l 的等邊三角形導(dǎo)線框 abc，在 t 0 時(shí)恰與上述磁場區(qū)域的邊界重合。 此后三角形線框以周期 T 繞其中心在紙面內(nèi)沿順時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動。則在其轉(zhuǎn)動的0時(shí)間內(nèi)A 感應(yīng)

17、電流的方向先逆時(shí)針后順時(shí)針，平均感應(yīng)電動勢為0B 感應(yīng)電流的方向先順時(shí)針后逆時(shí)針，平均感應(yīng)電動勢為C感應(yīng)電流的方向先順時(shí)針后逆時(shí)針，平均感應(yīng)電動勢為0D感應(yīng)電流的方向先逆時(shí)針后順時(shí)針，平均感應(yīng)電動勢為例 6、（ 河南省平頂山許昌新鄉(xiāng)20XX 屆高三第三次調(diào)研考試?yán)砜凭C合） 如圖所示，兩條足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌豎直固定放置，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，其間距為L=2m 。在兩導(dǎo)軌之間有磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B=0.5T 的勻強(qiáng)磁場，其方向垂直導(dǎo)軌所在的豎直面水平向外。金屬棒ab的質(zhì)量為 m1 =2kg ，金屬棒 cd 的質(zhì)量為 m2 =1kg ，ab 和 cd 都與導(dǎo)軌垂直放置，且其長度剛好都和導(dǎo)軌寬度相同， ab 和 cd 的電阻之和