2016高考物理電學計算題預(yù)測：2016高考物理電學計算題預(yù)測

1、.2016高考物理電學計算題預(yù)測計算題通常被稱為“大題”，其原因是：此類試題一般文字敘述量較大，涉及多個物理過程，所給物理情境較復雜；涉及的物理模型較多且不明顯，甚至很隱蔽；要運用較多的物理規(guī)律進行論證或計算才能求得結(jié)論；題目的賦分值也較重從功能上講，計算題能很全面地考查學生的能力，它不僅能很好地考查學生對物理概念、物理規(guī)律的理解能力和根據(jù)已知條件及物理事實對物理問題進行邏輯推理和論證的能力，而且還能更有效地考查學生的綜合分析能力及應(yīng)用數(shù)學方法處理物理問題的能力因此計算題的難度較大，對學生的要求也比較高要想解答好計算題，除了需要扎實的物理基礎(chǔ)知識外，還需要掌握一些有效的解題方法答題規(guī)范每年高考

2、成績出來，總有一些考生的得分與自己的估分之間存在著不小的差異，有的甚至相差甚遠造成這種情況的原因有很多，但主要原因是答題不規(guī)范表述不準確、不完整，書寫不規(guī)范、不清晰，卷面不整潔、不悅目，必然會造成該得的分得不到，不該失的分失掉了，致使所答試卷不能展示自己的最高水平因此，要想提高得分率，取得好成績，在復習過程中，除了要抓好基礎(chǔ)知識的掌握、解題能力的訓練外，還必須強調(diào)答題的規(guī)范，培養(yǎng)良好的答題習慣，形成規(guī)范的答題行為 對考生的書面表達能力的要求，在高考的考試大綱中已有明確的表述：在“理解能力”中有“理解所學自然科學知識的含義及其適用條件，能用適當?shù)男问?如文字、公式、圖或表)進行表達”；在“推理能

3、力”中有“并能把推理過程正確地表達出來”，這些都是考綱對考生書面表達能力的要求物理題的解答書寫與答題格式，在高考試卷上還有明確的說明：解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出答案的不能得分；有數(shù)字計算的題目，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位評分標準中也有這樣的說明：只有最后答案而無演算過程的，不給分；解答中單純列出與解答無關(guān)的文字公式，或雖列出公式，但文字符號與題目所給定的不同，不給分事實上，規(guī)范答題體現(xiàn)了一個考生的物理學科的基本素養(yǎng)然而，令廣大教育工作者擔憂的是，這些基本素養(yǎng)正在逐漸缺失在大力倡導素質(zhì)教育的今天，這一現(xiàn)象應(yīng)引起我們足夠的重視本模塊擬從考生答題的現(xiàn)狀及成因，規(guī)范答題的

4、細則要求，良好素養(yǎng)的培養(yǎng)途徑等方面與大家進行探討 一、必要的文字說明必要的文字說明的目的是說明物理過程和答題依據(jù)，有的同學不明確應(yīng)該說什么，往往將物理解答過程變成了數(shù)學解答過程答題時應(yīng)該說些什么呢？我們應(yīng)該從以下幾個方面給予考慮：1說明研究對象(個體或系統(tǒng)，尤其是要用整體法和隔離法相結(jié)合求解的題目，一定要注意研究對象的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化問題) 2畫出受力分析圖、電路圖、光路圖或運動過程的示意圖 3說明所設(shè)字母的物理意義 4說明規(guī)定的正方向、零勢點(面) 5說明題目中的隱含條件、臨界條件 6說明所列方程的依據(jù)、名稱及對應(yīng)的物理過程或物理狀態(tài) 7說明所求結(jié)果的物理意義(有時需要討論分析)二、要有必要的方程

5、式物理方程是表達的主體，如何寫出，重點要注意以下幾點1寫出的方程式(這是評分依據(jù))必須是最基本的，不能以變形的結(jié)果式代替方程式(這是相當多的考生所忽視的)如帶電粒子在磁場中運動時應(yīng)有qvBm，而不是其變形結(jié)果式R2要用字母表達方程，不要用摻有數(shù)字的方程，不要方程套方程3要用原始方程組聯(lián)立求解，不要用連等式，不斷地“續(xù)”進一些內(nèi)容4方程式有多個的，應(yīng)分式布列(分步得分)，不要合寫一式，以免一錯而致全錯，對各方程式最好能編號三、要有必要的演算過程及明確的結(jié)果1演算時一般先進行文字運算，從列出的一系列方程推導出結(jié)果的計算式，最后代入數(shù)據(jù)并寫出結(jié)果這樣既有利于減輕運算負擔，又有利于一般規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，同時

6、也能改變每列一個方程就代入數(shù)值計算的不良習慣2數(shù)據(jù)的書寫要用科學記數(shù)法3計算結(jié)果的有效數(shù)字的位數(shù)應(yīng)根據(jù)題意確定，一般應(yīng)與題目中開列的數(shù)據(jù)相近，取兩位或三位即可如有特殊要求，應(yīng)按要求選定4計算結(jié)果是數(shù)據(jù)的要帶單位，最好不要以無理數(shù)或分數(shù)作為計算結(jié)果(文字式的系數(shù)可以)，是字母符號的不用帶單位四、解題過程中運用數(shù)學的方式有講究1“代入數(shù)據(jù)”，解方程的具體過程可以不寫出2所涉及的幾何關(guān)系只需寫出判斷結(jié)果而不必證明3重要的中間結(jié)論的文字表達式要寫出來4所求的方程若有多個解，都要寫出來，然后通過討論，該舍去的舍去5數(shù)字相乘時，數(shù)字之間不要用“·”，而應(yīng)用“×”進行連接；相除時也不要用

7、“÷”，而應(yīng)用“/”五、使用各種字母符號要規(guī)范1字母符號要寫清楚、規(guī)范，忌字跡潦草閱卷時因為“v、r、”不分，大小寫“M、m”或“L、l”不分，“G”的草體像“a”，希臘字母“、”筆順或形狀不對而被扣分已屢見不鮮2尊重題目所給的符號，題目給了符號的一定不要再另立符號如題目給出半徑是r，你若寫成R就算錯3一個字母在一個題目中只能用來表示一個物理量，忌一字母多用；一個物理量在同一題中不能有多個符號，以免混淆4尊重習慣用法如拉力用F，摩擦力用f表示，閱卷人一看便明白，如果用反了就會帶來誤解5角標要講究角標的位置應(yīng)當在右下角，比字母本身小許多角標的選用亦應(yīng)講究，如通過A點的速度用vA就比用v

8、1好；通過某相同點的速度，按時間順序第一次用v1、第二次用v2就很清楚，如果倒置，必然帶來誤解6物理量單位的符號源于人名的單位，由單個字母表示的應(yīng)大寫，如庫侖C、亨利H；由兩個字母組成的單位，一般前面的字母用大寫，后面的字母用小寫，如Hz、Wb六、學科語言要規(guī)范，有學科特色1學科術(shù)語要規(guī)范如“定律”、“定理”、“公式”、“關(guān)系”、“定則”等詞要用準確，閱卷時?？煽吹健芭ｎD運動定理”、“動能定律”、“四邊形公式”、“油標卡尺”等錯誤說法2語言要富有學科特色在有圖示的坐標系中將電場的方向說成“西南方向”、“南偏西45°”、“向左下方”等均是不規(guī)范的，應(yīng)說成“與x軸正方向的夾角為135&#

9、176;”或“如圖所示”等 七、繪制圖形、圖象要清晰、準確1必須用鉛筆(便于修改)、圓規(guī)、直尺、三角板繪制，反對隨心所欲徒手畫2畫出的示意圖(受力分析圖、電路圖、光路圖、運動過程圖等)應(yīng)大致能反映有關(guān)量的關(guān)系，圖文要對應(yīng)3畫函數(shù)圖象時，要畫好坐標原點和坐標軸上的箭頭，標好物理量的符號、單位及坐標軸上的數(shù)據(jù)4圖形、圖線應(yīng)清晰、準確，線段的虛實要分明，有區(qū)別抓住關(guān)鍵詞語，挖掘隱含條件在讀題時不僅要注意那些給出具體數(shù)字或字母的顯性條件，更要抓住另外一些敘述性的語言，特別是一些關(guān)鍵詞語所謂關(guān)鍵詞語，指的是題目中提出的一些限制性語言，它們或是對題目中所涉及的物理變化的描述，或是對變化過程的界定等高考物理

10、計算題之所以較難，不僅是因為物理過程復雜、多變，還由于潛在條件隱蔽、難尋，往往使考生們產(chǎn)生條件不足之感而陷入困境，這也正考查了考生思維的深刻程度在審題過程中，必須把隱含條件充分挖掘出來，這常常是解題的關(guān)鍵有些隱含條件隱蔽得并不深，平時又經(jīng)常見到，挖掘起來很容易，例如題目中說“光滑的平面”，就表示“摩擦可忽略不計”；題目中說“恰好不滑出木板”，就表示小物體“恰好滑到木板邊緣處且具有與木板相同的速度”等等但還有一些隱含條件隱藏較深或不常見到，挖掘起來就有一定的難度了2016高考物理電學計算題預(yù)測重視對基本過程的分析(畫好情境示意圖)在高中物理中，力學部分涉及的運動過程有勻速直線運動、勻變速直線運動

11、、平拋運動、圓周運動、簡諧運動等，除了這些運動過程外，還有兩類重要的過程：一類是碰撞過程，另一類是先變加速運動最終勻速運動的過程(如汽車以恒定功率啟動問題)熱學中的變化過程主要有等溫變化、等壓變化、等容變化、絕熱變化等(這些過程的定量計算在某些省的高考中已不作要求)電學中的變化過程主要有電容器的充電和放電、電磁振蕩、電磁感應(yīng)中的導體棒做先變加速后勻速的運動等，而畫出這些物理過程的示意圖或畫出關(guān)鍵情境的受力分析示意圖是解析計算題的常規(guī)手段畫好分析草圖是審題的重要步驟，它有助于建立清晰有序的物理過程和確立物理量間的關(guān)系，可以把問題具體化、形象化分析圖可以是運動過程圖、受力分析圖、狀態(tài)變化圖，也可以

12、是投影法、等效法得到的示意圖等在審題過程中，要養(yǎng)成畫示意圖的習慣解物理題，能畫圖的盡量畫圖，圖能幫助我們理解題意、分析過程以及探討過程中各物理量的變化幾乎無一物理問題不是用圖來加強認識的，而畫圖又迫使我們審查問題的各個細節(jié)以及細節(jié)之間的關(guān)系1.如圖103甲所示，建立Oxy坐標系兩平行極板P、Q垂直于y軸且關(guān)于x軸對稱，極板長度和板間距均為l，在第一、四象限有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，方向垂直于Oxy平面向里位于極板左側(cè)的粒子源沿x軸向右連續(xù)發(fā)射質(zhì)量為m、電荷量為q、速度相同、重力不計的帶電粒子在03t0時間內(nèi)兩板間加上如圖103乙所示的電壓(不考慮極板邊緣的影響)已知t0時刻進入兩板間的帶電粒

13、子恰好在t0時刻經(jīng)極板邊緣射入磁場上述m、q、l、t0、B為已知量，不考慮粒子間相互影響及返回極板間的情況(1)求電壓U0的大小(2)求t0時刻進入兩板間的帶電粒子在磁場中做圓周運動的半徑(3)何時進入兩板間的帶電粒子在磁場中的運動時間最短？求此最短時間圖103【解析】(1)t0時刻進入兩板間的帶電粒子在電場中做勻變速曲線運動，t0時刻剛好從極板邊緣射出，在y軸負方向偏移的距離為l，則有：E(1分)qEma(1分)lat02(2分)聯(lián)立解得：兩板間的偏轉(zhuǎn)電壓U0(1分)(2)t0時刻進入兩板間的帶電粒子，前t0時間在電場中偏轉(zhuǎn)，后t0時間兩板間沒有電場，帶電粒子做勻速直線運動帶電粒子沿x軸方向

14、的分速度大小v0(1分)帶電粒子離開電場時沿y軸負方向的分速度大小vya·t0(1分)帶電粒子離開電場時的速度大小v(1分)設(shè)帶電粒子離開電場進入磁場做勻速圓周運動的半徑為R，則有：qvBm(1分)聯(lián)立解得：R(1分)(3)2t0時刻進入兩板間的帶電粒子在磁場中運動的時間最短(2分)帶電粒子離開電場時沿y軸正方向的分速度為：vyat0 (1分)圖103丙設(shè)帶電粒子離開電場時速度方向與y軸正方向的夾角為，則tan (1分)聯(lián)立解得：(1分)帶電粒子在磁場中的運動軌跡如圖103丙所示，圓弧所對的圓心角2，所求最短時間為：tminT(1分)帶電粒子在磁場中運動的周期T(1分)聯(lián)立解得：tm

15、in(1分)答案(1)(2)(3)2t0時刻【點評】在解決帶電粒子在電場、磁場中的偏轉(zhuǎn)問題時，要充分分析題意，結(jié)合必要的計算，畫出物體運動的軌跡圖為了確保解題的正確，所畫的軌跡圖必須準確，同學們可以想一下在做數(shù)學中的幾何題時是如何作圖的在解決這類物理題時，也要作出一個標準的圖形要謹慎細致，謹防定勢思維經(jīng)常遇到一些物理題故意多給出已知條件，或表述物理情境時精心設(shè)置一些陷阱，安排一些似是而非的判斷，以此形成干擾因素，來考查學生明辨是非的能力這些因素的迷惑程度愈大，同學們愈容易在解題過程中犯錯誤在審題過程中，只有有效地排除這些干擾因素，才能迅速而正確地得出答案有些題目的物理過程含而不露，需結(jié)合已知條

16、件，應(yīng)用相關(guān)概念和規(guī)律進行具體分析分析前不要急于動筆列方程，以免用假的過程模型代替了實際的物理過程，防止定勢思維的負遷移2.如圖104甲所示，用長為L的絲線懸掛著一質(zhì)量為m、帶電荷量為q 的小球，將它們放入水平向右的勻強電場中，場強大小E今將小球拉至水平方向的A點后由靜止釋放圖104甲(1)求小球落至最低點B處時的速度大小(2)若小球落至最低點B處時，繩突然斷開，同時使電場反向，大小不變，則小球在以后的運動過程中的最小動能為多少？【解析】(1)由題意知：小球受到水平向右的電場力qE和重力mg的作用，使小球沿合力的方向做勻加速直線運動到C點，如圖104乙所示由幾何知識得：LACL(1分)圖104

17、乙由動能定理可得：F合·LmvC2(3分)即mvC2(1分)解得：vC(1分)繩子繃緊的瞬間，繩子給小球的沖量使小球沿繩方向的速度減為零沿切線方向的速度vCvCcos 30°(2分)此后小球從C點運動到B點的過程中，繩子對小球不做功，電場力和重力均對小球做正功，則有：mg(LLcos 30°)EqLsin 30°mvB2mvC2(3分)解得：vB2(2)gL即vB1.6(2分)(2)繩斷后，電場反向，則重力和電場力的合力對小球先做負功后做正功，把小球的速度沿合力和垂直于合力的方向進行分解，如圖104丙所示，當沿合力方向的分速度為零時，小球的速度最小，動能

18、最小，則有：圖104丙vLvBcos 30°vB(2分)其最小動能為：EkmvL20.97mgL(3分)答案(1)1.6(2)0.97mgL【點評】本題易錯之處有三個：小球從A運動到B的過程中，初始階段并非做圓周運動；小球運動到C點時繩子拉直的瞬間機械能有損失；不能利用合力做功分析出小球后來最小速度的位置及大小善于從復雜的情境中快速地提取有效信息現(xiàn)在的物理試題中介紹性、描述性的語句相當多，題目的信息量很大，解題時應(yīng)具備敏銳的眼光和靈活的思維，善于從復雜的情境中快速地提取有效信息，準確理解題意3.風能將成為21世紀大規(guī)模開發(fā)的一種可再生清潔能源風力發(fā)電機是將風能(氣流的功能)轉(zhuǎn)化為電能

19、的裝置，其主要部件包括風輪機、齒輪箱、發(fā)電機等如圖105所示圖105(1)利用總電阻R10 的線路向外輸送風力發(fā)電機產(chǎn)生的電能輸送功率P0300 kW，輸電電壓U10 kV，求導線上損失的功率與輸送功率的比值(2)風輪機葉片旋轉(zhuǎn)所掃過的面積為風力發(fā)電機可接受風能的面積設(shè)空氣密度為，氣流速度為v，風輪機葉片的長度為r求單位時間內(nèi)流向風輪機的最大風能Pm在風速和葉片數(shù)確定的情況下，要提高風輪機單位時間接受的風能，簡述可采取的措施(3)已知風力發(fā)電機的輸出電功率P與Pm成正比某風力發(fā)電機的風速v19 m/s時能夠輸出電功率P1540 kW我國某地區(qū)風速不低于v26 m/s的時間每年約為5000 h，

20、試估算這臺風力發(fā)電機在該地區(qū)的最小年發(fā)電量【解析】(1)導線上損失的功率PI2R()2R(2分)可解得：P()2×10 W9 kW(2分)損失的功率與輸送功率的比值為：0.03(2分)(2)風垂直流向風輪機時，提供的風能功率最大單位時間內(nèi)垂直流向葉片旋轉(zhuǎn)面積的氣體的質(zhì)量為：m0vSvr2(2分)風能的最大功率可表示為：Pmm0v2r2v3(2分)采取的合理措施有：增加風輪機葉片的長度，安裝調(diào)向裝置保持風輪機正面迎風等(3分)(3)按題意，風力發(fā)電機的輸出功率為：P2()3·P1()3×540 kW160 kW(3分)最小年發(fā)電量約為：WP2t160×50

21、00 kW·h8×105 kW·h(2分)答案(1)0.03(2)r2v3措施略(3)8×105 kW·h【點評】由本例可看出，這類題型敘述較長，但將所給的信息進行提煉后，解析過程并不復雜所以審題的關(guān)鍵是認真閱讀題意，建立物理模型4.如圖所示，一質(zhì)量為m、電荷量為e的電子經(jīng)電壓U加速后，由靜止開始從O點沿水平方向OA射出，要使電子恰好能夠擊中位于C處的靶面，已知OA與OC方向間的夾角為，OCd(1)如果在電子出射后的右側(cè)空間施加豎直方向的勻強電場，求該勻強電場的電場強度E的大小和方向(2)如果在電子出射后的右側(cè)空間施加垂直紙面方向的勻強磁場，求

22、該勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的大小和方向【解析】(1)電子由靜止開始經(jīng)電壓U加速后獲得的動能為：EkeUmv02(2分)當施加豎直向上的勻強電場時，電子做類平拋運動有：d·cos v0t(1分)d·sin ·t2(1分)聯(lián)立解得：勻強電場的電場強度E，方向豎直向上(1分)(2)當施加垂直紙面向里的勻強磁場時，電子做勻速圓周運動，此時由幾何關(guān)系可知：d2R·sin (2分)又evBm(2分)故B，方向垂直紙面向里(1分)答案(1)，方向豎直向上(2)，方向垂直紙面向里電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用問題不僅涉及法拉第電磁感應(yīng)定律，還涉及力學、熱學、靜電場、直流電路、磁場

23、等許多知識電磁感應(yīng)的綜合題有兩種基本類型：一是電磁感應(yīng)與電路、電場的綜合；二是發(fā)生電磁感應(yīng)的導體的受力和運動以及功能問題的綜合也有這兩種基本類型的復合題，題中電磁現(xiàn)象與力現(xiàn)象相互聯(lián)系、相互影響、相互制約，其基本形式如下：注意：(1)求解一段時間內(nèi)流過電路某一截面的電荷量要用電流的平均值；(2)求解一段時間內(nèi)的熱量要用電流的有效值；(3)求解瞬時功率要用瞬時值，求解平均功率要用有效值1電磁感應(yīng)中的電路問題在電磁感應(yīng)中，切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該導體或回路相當于電源因此，電磁感應(yīng)問題往往與電路問題聯(lián)系在一起解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問題的基本方法如下：(1)用法拉第

24、電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動勢的大小和方向；(2)畫等效電路圖，注意區(qū)別內(nèi)外電路，區(qū)別路端電壓、電動勢；(3)運用閉合電路歐姆定律，串、并聯(lián)電路性質(zhì)以及電功率等公式聯(lián)立求解2感應(yīng)電路中電動勢、電壓、電功率的計算5.如圖59甲所示，水平放置的U形金屬框架中接有電源，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r現(xiàn)在框架上放置一質(zhì)量為m、電阻為R的金屬桿，它可以在框架上無摩擦地滑動，框架兩邊相距L，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向豎直向上ab桿受到水平向右的恒力F后由靜止開始向右滑動，求：圖59甲(1)ab桿由靜止啟動時的加速度(2)ab桿可以達到的最大速度vm(3)當ab桿達到最大速度vm時，電路中每秒放出的熱

25、量Q【解析】(1)ab滑動前通過的電流：I受到的安培力F安，方向水平向左所以ab剛運動時的瞬時加速度為：a1(2)ab運動后產(chǎn)生的感應(yīng)電流與原電路電流相同，到達最大速度時，感應(yīng)電路如圖59乙所示此時電流Im圖59乙由平衡條件得：FBImL故可得：vm(3)方法一由以上可知，Im由焦耳定律得：QIm2(Rr)方法二由能量守恒定律知，電路每秒釋放的熱量等于電源的總功率加上恒力F所做的功率，即：QE·ImF·vm答案(1)(2)(3)【點評】本例全面考查了感應(yīng)電路的特點，特別是對于電功率的解析，通過對兩種求解方法的對比能很好地加深對功能關(guān)系的理解ab棒運動的vt圖象如圖59丙所示

26、圖59丙電磁感應(yīng)中的圖象問題電磁感應(yīng)中的圖象大致可分為以下兩類(1)由給定的電磁感應(yīng)過程確定相關(guān)物理量的函數(shù)圖象一類常見的情形是在某導體受恒力作用做切割磁感線運動而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)中，該導體由于安培力的作用往往做加速度越來越小的變加速運動，圖象趨向于一漸近線(2)由給定的圖象分析電磁感應(yīng)過程，確定相關(guān)的物理量無論何種類型問題，都需要綜合運用法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律、右手定則、安培定則等規(guī)律來分析相關(guān)物理量之間的函數(shù)關(guān)系，確定其大小和方向及在坐標系中的范圍，同時應(yīng)注意斜率的物理意義6.青藏鐵路上安裝的一種電磁裝置可以向控制中心傳輸信號，以確定火車的位置和運動狀態(tài)，其原理是將能產(chǎn)生勻強磁場的磁鐵

27、安裝在火車首節(jié)車廂下面，如圖58甲所示(俯視圖)當它經(jīng)過安放在兩鐵軌間的線圈時，線圈便產(chǎn)生一個電信號傳輸給控制中心線圈邊長分別為l1和l2，匝數(shù)為n，線圈和傳輸線的電阻忽略不計若火車通過線圈時，控制中心接收到線圈兩端的電壓信號u與時間t的關(guān)系如圖510乙所示(ab、cd為直線)，t1、t2、t3、t4是運動過程的四個時刻，則下列說法正確的是()圖510A火車在t1t2時間內(nèi)做勻加速直線運動B火車在t3t4時間內(nèi)做勻減速直線運動C火車在t1t2時間內(nèi)的加速度大小為D火車在t3t4時間內(nèi)的平均速度的大小為【解析】信號電壓unBl1v，由ut圖象可知，火車在t1t2和t3t4時間內(nèi)都做勻加速直線運動

28、在t1t2時間內(nèi)，a1，在t3t4時間內(nèi)的平均速度，故B、D錯誤答案AC【點評】從題圖可以看出，在t3t4時間內(nèi)的ut圖線關(guān)于t軸的對稱線與t1t2時間內(nèi)的ut圖線在同一直線上，由此可判斷，火車在0t4時間內(nèi)一直做勻加速直線運動的可能性很大7如圖511甲所示，兩個垂直于紙面的勻強磁場方向相反，磁感應(yīng)強度的大小均為B，磁場區(qū)域的寬度均為a一正三角形(高為a)導線框ACD從圖示位置沿圖示方向勻速穿過兩磁場區(qū)域以逆時針方向為電流的正方向，則圖511乙中能正確表示感應(yīng)電流i與線框移動的距離x之間的關(guān)系的圖象是()圖511甲圖511乙【解析】如圖511丙所示，當xa時，線框切割磁感線的有效長度等于線框內(nèi)

29、磁場邊界的長度圖511丙故有E12Bvxtan 30°當ax2a時，線框在左右兩磁場中切割磁感線產(chǎn)生的電動勢方向相同，且都與xa 時相反故E24Bv(xa)·tan 30°當2ax3a時，感應(yīng)電動勢的方向與xa時相同故E32Bv(x2a)tan 30°答案C8.如圖512甲所示，光滑的平行金屬導軌水平放置，電阻不計，導軌間距為l，左側(cè)接一阻值為R的電阻區(qū)域cdef內(nèi)存在垂直軌道平面向下的有界勻強磁場，磁場寬度為s一質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒MN置于導軌上，與導軌垂直且接觸良好，受到F0.5v0.4(N)(v為金屬棒速度)的水平外力作用，從磁場的左邊界由靜

30、止開始運動，測得電阻兩端電壓隨時間均勻增大(已知：l1 m，m1 kg，R0.3 ，r0.2 ，s1 m)圖512甲(1)分析并說明該金屬棒在磁場中做何種運動(2)求磁感應(yīng)強度B的大小(3)若撤去外力后棒的速度v隨位移x的變化規(guī)律滿足vv0x，且棒在運動到ef處時恰好靜止，則外力F作用的時間為多少？(4)若在棒未出磁場區(qū)域時撤去外力，畫出棒在整個運動過程中速度隨位移變化所對應(yīng)的各種可能的圖線【解析】(1)金屬棒做勻加速運動，R兩端的電壓UIEv，U隨時間均勻增大，即v隨時間均勻增大，故加速度為恒量(2)Fvma，將F0.5v0.4代入得：v0.4ma因為加速度為恒量，與v無關(guān)，m1 kg所以0

31、.50，a0.4 m/s2代入數(shù)據(jù)得：B0.5 T(3)x1at2v0x2atx1x2s故at2ats代入數(shù)據(jù)得：0.2t20.8t10解方程得：t1 s(4)速度隨位移變化的可能圖象如圖510乙所示圖512乙答案(1)略(2)0.5 T(3)1 s(4)如圖512乙所示電磁感應(yīng)中的動力學、功能問題電磁感應(yīng)中，通有感應(yīng)電流的導體在磁場中將受到安培力的作用，因此電磁感應(yīng)問題往往和力學、運動學等問題聯(lián)系在一起電磁感應(yīng)中的動力學問題的解題思路如下：9.如圖513所示，光滑斜面的傾角為，在斜面上放置一矩形線框abcd，ab邊的邊長為l1，bc邊的長為l2，線框的質(zhì)量為m、電阻為R，線框通過細線與重物相

32、連， 重物的質(zhì)量為M，斜面上ef線(ef平行底邊)的右方有垂直斜面向上的勻強磁場(磁場寬度大于l2)，磁感應(yīng)強度為B如果線框從靜止開始運動，且進入磁場的最初一段時間是做勻速運動，則()圖513A線框abcd進入磁場前運動的加速度為 B線框在進入磁場過程中的運動速度vC線框做勻速運動的時間為D該過程產(chǎn)生的焦耳熱Q(Mgmgsin )l1【解析】設(shè)線框進入磁場前運動的加速度為a，細線的張力為FT，有：MgFTMaFTmgsin ma解得：a設(shè)線框進入磁場的過程中的速度為v，由平衡條件得：Mgmgsin 解得：v故線框做勻速運動的時間t1這一過程產(chǎn)生的焦耳熱等于電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)化的電能，等于克服安培力做的

33、功，等于系統(tǒng)機械能的減小量，即：QMgl2mgl2sin (Mgmgsin )l2答案BC【點評】求線框受恒定拉力作用下進入勻強磁場后達到的最大速度在高中物理試題中較為常見這類問題求轉(zhuǎn)化的電能往往有三種方法：一是t；二是，克服安培力做的功；三是，根據(jù)能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律10如圖514所示，虛線右側(cè)為一有界的勻強磁場區(qū)域，現(xiàn)有一匝數(shù)為n、總電阻為R的邊長分別為L和2L的閉合矩形線框abcd，其線框平面與磁場垂直，cd邊剛好在磁場外(與虛線幾乎重合)在t0時刻磁場開始均勻減小，磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化關(guān)系為BB0kt圖514(1)試求處于靜止狀態(tài)的線框在t0時刻其ad邊受到的安培力的大小和方向(

34、2)假設(shè)在t1時刻，線框在如圖所示的位置且具有向左的速度v，此時回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為多大？(3)在第(2)問的情況下，回路中的電功率是多大？【解析】(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得，t0時刻線框中的感應(yīng)電動勢為：E0nn2nkL2根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得，t0時刻線框中感應(yīng)電流的大小為：I0根據(jù)安培力公式可得，線框的ad邊受到的安培力大小為：F2nB0I0L根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的方向沿順時針方向，再根據(jù)左手定則可知，ad邊受到的安培力的方向為豎直(或垂直于ad邊)向上(2)在t1時刻，磁感應(yīng)強度B1線框中由于線框的運動而產(chǎn)生的動生電動勢的大小為：E1nB1Lv，方向沿順時針方向線框

35、中由于磁場變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小為：E2n2nkL2，方向沿順時針方向故此時回路的感應(yīng)電動勢為：EE1E22nkL2(3)由(2)知線框中的總感應(yīng)電動勢大小為：E2nkL2此時回路中的電功率為：P答案(1)，方向豎直(或垂直于ad邊)向上(2)2nkL2(3)【點評】感生電動勢可表示為E1nS，動生電動勢可表示為E2nB，要注意這兩式都是En的推導式或?qū)懗蒃nn(SB)11磁流體動力發(fā)電機的原理圖如圖515所示一個水平放置的上下、前后均封閉的橫截面為矩形的塑料管的寬度為l，高度為h，管內(nèi)充滿電阻率為的某種導電流體(如電解質(zhì))矩形塑料管的兩端接有渦輪機，由渦輪機提供動力使流體通過管道時具有

36、恒定的水平向右的流速v0管道的前后兩個側(cè)面上各有長為d的相互平行且正對的銅板M和N實際流體的運動非常復雜，為簡化起見作如下假設(shè)：在垂直于流動方向的橫截面上各處流體的速度相同；流體不可壓縮圖515(1)若在兩個銅板M、N之間的區(qū)域內(nèi)加有方向豎直向上、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，則當流體以穩(wěn)定的速度v0流過時，兩銅板M、N之間將產(chǎn)生電勢差求此電勢差的大小，并判斷M、N兩板中哪個板的電勢較高(2)用電阻不計的導線將銅板M、N外側(cè)相連接，由于此時磁場對流體有阻力的作用，使流體的穩(wěn)定速度變?yōu)関(vv0)，求磁場對流體的作用力(3)為使流體的流速增大到原來的值v0，則渦輪機提供動力的功率必須增大假設(shè)流體在流

37、動過程中所受到的來自磁場以外的阻力與它的流速成正比，試導出渦輪機新增大的功率的表達式【解析】(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律得：兩銅板間的電勢差EBlv0由右手定則可判斷出M板的電勢高(2)用電阻不計的導線將銅板M、N外側(cè)相連接，即使兩銅板的外側(cè)短路，M、N兩板間的電動勢EBlv短路電流I又R內(nèi)磁場對流體的作用力FBIl解得：F，方向與v的方向相反(或水平向左)(3)解法一設(shè)流體在流動過程中所受到的其他阻力與流速成正比的比例系數(shù)為k，在外電路未短路時流體以穩(wěn)定速度v0流過，此時流體所受到的阻力(即渦輪機所提供的動力)為：F0kv0渦輪機提供的功率P0F0v0kv02外電路短路后，流體仍以穩(wěn)定速度v0

38、流過，設(shè)此時磁場對流體的作用力為F安，根據(jù)第(2)問的結(jié)果可知：F安此時，渦輪機提供的動力FtF0F安kv0渦輪機提供的功率PtFtv0 kv02所以渦輪機新增大的功率PPtP0解法二由能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律可知，渦輪機新增大的功率等于電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電功率，即P答案(1)Blv0M板的電勢高(2)，方向與v的方向相反(或水平向左)(3)【點評】磁流體發(fā)電機的原理可以當做導體連續(xù)切割磁感線來分析，此時有EBLv；也可用外電路開路時，洛倫茲力與電場力平衡，此時有qvBq，得EU0BLv磁流體發(fā)電機附加壓強做功等于克服安培力做功，等于轉(zhuǎn)化的總電能12. 如圖甲所示，一個電阻值為R、匝數(shù)為n的圓形金屬線

39、圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路，線圈的半徑為r1 在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的關(guān)系圖線如圖乙所示，圖線與橫縱軸的截距分別為t0和B0導線的電阻不計求0t1時間內(nèi)(1)通過電阻R1上的電流大小和方向(2)通過電阻R1上的電荷量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量甲乙【解析】(1)由圖象分析可知，0t1時間內(nèi)，由法拉第電磁感應(yīng)定律有：Enn·S而Sr22由閉合電路的歐姆定律有：I1聯(lián)立解得：通過電阻R1上的電流大小I1由楞次定律可判斷，通過電阻R1上的電流方向為從b到a(2)通過電阻R1上的電荷量qI1t1電阻R1上產(chǎn)生的熱量QI

40、12R1t1答案(1)方向從b到a(2)13如圖甲所示，水平放置的兩根平行金屬導軌，間距L0.3 m，導軌左端連接R0.6 的電阻，區(qū)域abcd內(nèi)存在垂直于導軌平面B0.6 T的勻強磁場，磁場區(qū)域?qū)扗0.2 m細金屬棒A1和A2用長為2D0.4 m的輕質(zhì)絕緣桿連接，放置在導軌平面上，并與導軌垂直，每根金屬棒在導軌間的電阻均為r0.3 ，導軌電阻不計，使金屬棒以恒定速度v1.0 m/s沿導軌向右穿越磁場，計算從金屬棒A1進入磁場(t0)到A2離開磁場的時間內(nèi)，不同時間段通過電阻R的電流強度，并在圖乙中畫出甲乙【解析】A1從進入磁場到離開的時間為：t10.2 s在0t1時間內(nèi)，A1產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢

41、為：EBLv0.18 V丙丁由圖丙知，電路的總電阻為：R0r0.5 總電流i0.36 A通過R的電流iR0.12 AA1離開磁場t10.2 s至A2未進入磁場t20.4 s的時間內(nèi)，回路中無電流，即iR0從A2進入磁場t20.4 s至離開磁場t30.6 s的時間內(nèi)，A2上的感應(yīng)電動勢為：E0.18 V由圖丁知，電路總電阻R00.5 總電流i0.36 A流過R的電流iR0.12 A綜合上述計算結(jié)果，繪制通過R的電流與時間的關(guān)系圖線，如圖戊所示戊答案00.2 s時，0.12 A；0.20.4 s時，0；0.40.6 s時，0.12 A，圖象如圖戊所示14單位時間內(nèi)流過管道橫截面的液體體積叫做液體的

42、體積流量(以下簡稱流量)由一種利用電磁原理測量非磁性導電液體(如自來水、啤酒等)流量的裝置，稱為電磁流量計它主要由將流量轉(zhuǎn)換為電壓信號的傳感器和顯示儀表兩部分組成傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示，圓筒形測量管內(nèi)壁絕緣，其上裝有一對電極a和c，a、c間的距離等于測量管內(nèi)徑D，測量管的軸線與a、c的連線方向以及通電線圈產(chǎn)生的磁場方向三者相互垂直當導電液體流過測量管時，在電極a、c間出現(xiàn)感應(yīng)電動勢E，并通過與電極連接的儀表顯示出液體流量Q設(shè)磁場均勻恒定，磁感應(yīng)強度為B(1)已知D0.40 m，B2.5×103 T，Q0.12 m3/s，設(shè)液體在測量管內(nèi)各處流速相同，試求E的大小(取3.0)(2)一新建

43、供水站安裝了電磁流量計，在向外供水時流量本應(yīng)顯示為正值但實際顯示卻為負值經(jīng)檢查，原因是誤將測量管接反了，即液體由測量管出水口流入，從入水口流出因水已加壓充滿管道，不便再將測量管拆下重裝，請你提出使顯示儀表的流量指示變?yōu)檎档暮啽惴椒?3)顯示儀表相當于傳感器的負載電阻，其阻值記為Ra、c間導電液體的電阻r隨液體電阻率的變化而變化，從而會影響顯示儀表的示數(shù)試以E、R、r為參量，給出電極a、c間輸出電壓U的表達式，并說明怎樣可以降低液體電阻率變化對顯示儀表示數(shù)的影響【解析】(1)導電液體通過測量管時，相當于導線做切割磁感線的運動，在電極a、c間切割磁感線的液柱長度為D，設(shè)液體的流速為v，則產(chǎn)生的感

44、應(yīng)電動勢為：EBDv由流量的定義，有：QSvv聯(lián)立解得：EBD代入數(shù)據(jù)得：E V1.0×103 V(2)能使儀器顯示的流量變?yōu)檎档姆椒ê啽?、合理即可如：改變通電線圈中電流的方向，使磁場B反向；或?qū)鞲衅鬏敵龆藢φ{(diào)接入顯示儀表(3)傳感器和顯示儀表構(gòu)成閉合電路，由閉合電路歐姆定律I得：UIR輸入顯示儀表的是a、c間的電壓U，流量示數(shù)和U一一對應(yīng)E與液體電阻率無關(guān)，而r隨電阻率的變化而變化，由上式可看出，r變化相應(yīng)的U也隨之變化在實際流量不變的情況下，儀表顯示的流量示數(shù)會隨a、c間的電壓U的變化而變化增大R，使Rr，則UE，這樣就可以降低液體電阻率變化對顯示儀表流量示數(shù)的影響答案(1)

45、1.0×103 V(2)見解析(3)，見解析15超導磁懸浮列車是利用超導體的抗磁作用使列車車體向上浮起，同時通過周期性地變換磁極方向而獲得推進動力的新型交通工具其推進原理可以簡化為如圖所示的模型：在水平面上相距L的兩根平行直導軌間，有豎直方向等距離分布著勻強磁場B1和B2，且B1B2B，每個磁場的寬都是l，方向相反的相間排列，所有這些磁場都以速度v向右勻速運動這時跨在兩導軌間的長為L、寬為l的金屬框abcd(懸浮在導軌上方)在磁場力的作用下也將會向右運動已知金屬框的總電阻為R，運動中所受到的阻力恒為f求金屬框的最大速度【解析】設(shè)金屬框做勻速運動的速度為vm，則：線框的感應(yīng)電動勢E2B

46、L(vvm)(3分)由平衡條件B·2Lf(3分)解得：vm(2分)答案16如圖所示，光滑平行的水平金屬導軌MN、PQ相距d，在M點和P點間接一個阻值為R的電阻，在兩導軌間OO1、O1O矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導軌平面豎直向下，寬為l的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B一質(zhì)量為m、電阻為r的導體棒ab垂直放在導軌上，與磁場左邊界相距l(xiāng)0現(xiàn)用一水平向右的恒力F拉ab棒，使它由靜止開始運動，棒ab在離開磁場前已經(jīng)做勻速直線運動(棒ab與導軌始終保持良好的接觸，導軌電阻不計)求：(1)棒ab在離開磁場右邊界時的速度(2)棒ab通過磁場區(qū)的過程中整個回路所消耗的電能(3)試分析討論ab棒在磁場中(勻速成直線運動

47、)之前可能的運動情況【解析】(1)ab棒離開磁場右邊界前做勻速直線運動，設(shè)其速度為vm，則有：EBdvm，I(2分)對ab棒，有：FBId0(1分)解得：vm(1分)(2)由能量守恒定律，可得：F(l0l)Wmvm2(2分)得：W電F(l0l)(1分)(3)設(shè)棒剛進入磁場時速度為v由F·l0mv2可得：v(2分)棒在進入磁場前做勻加速直線運動，在磁場中運動可分三種情況討論：若，則棒做勻速直線運動(1分)若，則棒先加速運動后勻速運動(1分)若，則棒先減速運動后勻速運動(1分)答案(1)(2)F(l0l)(3)略17如圖所示，在水平面內(nèi)有兩條光滑軌道MN、PQ，其上放有兩根靜止的導體棒a

48、b、cd，質(zhì)量分別為m1、m2設(shè)有一質(zhì)量為M的永久磁鐵從軌道和導體棒組成的平面的正上方高為h的地方由靜止落下，當磁鐵的重心下落到軌道和導體棒組成的平面內(nèi)時，磁鐵的速度為v，導體棒ab的動能為Ek，此過程中兩根導體棒之間、導體棒與磁鐵之間都沒有發(fā)生碰撞求：(1)磁鐵在下落過程中受到的平均阻力(2)磁鐵在下落過程中在導體棒中產(chǎn)生的總熱量【解析】(1)設(shè)磁鐵在下落過程中受的平均阻力為F，根據(jù)動能定理有：(MgF)hMv2(2分)得：FMg(2分)(2)導體棒ab、cd組成的系統(tǒng)動量守恒，設(shè)磁鐵的重心下落到軌道和導體棒組成的平面內(nèi)時ab、cd(相互靠攏)的速度大小分別為v1、v2，有：m1v1m2v2

49、(2分)Ekm1v12(1分)設(shè)磁鐵在下落過程中在導體棒中產(chǎn)生的總熱量為Q，由能量守恒有：MghMv2m1v12m2v22Q(3分)聯(lián)立解得：QMghMv2()Ek(2分)答案(1)Mg(2)MghMv2()Ek18如圖甲所示，矩形線框abcd的邊ab2l，ad3l，OO為線框的轉(zhuǎn)動軸，aObO2l勻強磁場垂直于線框平面，磁感應(yīng)強度為B，OO剛好與磁場的邊界線重合，線框的總電阻為R當線框繞 OO以角速度勻速轉(zhuǎn)動時，試求：(1)線框的ab邊第一次出磁場前的瞬間，回路中電流的大小和方向(2)從圖示位置開始計時，取電流沿abcda方向為正，請在圖乙中畫出線框中的電流i隨時間t變化的關(guān)系圖象(畫兩個周

50、期)(3)線框中電流的有效值【解析】(1)在ab邊出磁場前的瞬間，感應(yīng)電動勢為：E1B·2l··2l4Bl2(2分)此時感應(yīng)電流I1，方向沿adcba方向(2分)(2)cd邊在磁場中運動時產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢為：E2B·2l·l2Bl2(2分)cd邊在磁場中運動時產(chǎn)生的最大感應(yīng)電流為：I2(1分)故it圖象如圖丙所示(2分)丙(3)設(shè)電流的有效值為I，在0T時間內(nèi)，線框中的焦耳熱為：I2RT()2R·()2R·(2分)解得：I(2分)答案(1)，方向沿adcba方向(2)如圖丙所示(3)19. 如圖410甲所示，在真空中，有

51、一半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場，磁場方向垂直紙面向外在磁場右側(cè)有一對平行金屬板M和N，兩板間距為R，板長為2R，板間的中心線O1O2與磁場的圓心O在同一直線上有一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的粒子以速度v0從圓周上的a點沿垂直于半徑OO1并指向圓心O的方向進入磁場，當從圓周上的O1點水平飛出磁場時，給M、N兩板加上如圖410乙所示的電壓，最后粒子剛好以平行于N板的速度從N板的邊緣飛出(不計粒子所受到的重力、兩板正對面之間為勻強電場，邊緣電場不計)圖410(1)求磁場的磁感應(yīng)強度B(2)求交變電壓的周期T和電壓U0的值(3)當t時，該粒子從M、N板右側(cè)沿板的中心線仍以速度v0射入M、N之間，

52、求粒子從磁場中射出的點到a點的距離【解析】(1)粒子自a點進入磁場，從O1點水平飛出磁場，則其運動的軌道半徑為R由qv0Bm，解得：B(2)粒子自O(shè)1點進入電場后恰好從N板的邊緣平行極板飛出，設(shè)運動時間為t，根據(jù)類平拋運動規(guī)律有：2Rv0t2n·()2又tnT (n1,2,3)解得：T (n1,2,3)U0 (n1,2,3)圖410丙(3)當t時，粒子以速度v0沿O2O1射入電場，該粒子恰好從M板邊緣以平行于極板的速度射入磁場，進入磁場的速度仍為v0，運動的軌跡半徑為R設(shè)進入磁場時的點為b，離開磁場時的點為c，圓心為O3，如圖410丙所示，四邊形ObO3c是菱形，所以O(shè)cO3b，故c

53、、O、a三點共線，ca即為圓的直徑，則c、a間的距離d2R答案(1)(2) (n1,2,3) (n1,2,3)(3)2R 【點評】帶電粒子在勻強電場中偏轉(zhuǎn)的運動是類平拋運動，解此類題目的關(guān)鍵是將運動分解成兩個簡單的直線運動，題中沿電場方向的分運動就是“受力周期性變化的加速運動”帶電粒子在有界磁場中(只受洛倫茲力)的運動1帶電粒子在磁場中的運動大體包含五種常見情境，即：無邊界磁場、單邊界磁場、雙邊界磁場、矩形邊界磁場、圓形邊界磁場帶電粒子在磁場中的運動問題綜合性較強，解這類問題往往要用到圓周運動的知識、洛倫茲力，還要牽涉到數(shù)學中的平面幾何、解析幾何等知識因此，解此類試題，除了運用常規(guī)的解題思路(

54、畫草圖、找“圓心”、定“半徑”等)之外，更應(yīng)側(cè)重于運用數(shù)學知識進行分析2帶電粒子在有界勻強磁場中運動時，其軌跡為不完整的圓周，解決這類問題的關(guān)鍵有以下三點確定圓周的圓心若已知入射點、出射點及入射方向、出射方向，可通過入射點和出射點作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩直線的交點即為圓周的圓心；若已知入射點、出射點及入射方向，可通過入射點作入射線的垂線，連接入射點和出射點，作此連線的垂直平分線，兩垂線的交點即為圓周的圓心確定圓的半徑一般在圓上作圖，由幾何關(guān)系求出圓的半徑求運動時間找到運動的圓弧所對應(yīng)的圓心角，由公式tT 求出運動時間3解析帶電粒子穿過圓形區(qū)域磁場問題?？捎玫揭韵峦普摚貉匕霃椒较蛉肷涞牧Ｗ右欢ㄑ亓硪话霃椒较蛏涑鐾N帶電