第3講電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用--學(xué)生版

1、高考資源網(wǎng)（ ），您身邊的高考專家 川越教育物理教研室歡迎廣大教師踴躍來稿，稿酬豐厚。 AA2/19/2016 9:30:02 PM考名校找川越 在職教師教你學(xué)第18頁 共18頁高考資源網(wǎng)（ ），您身邊的高考專家歡迎廣大教師踴躍來稿，稿酬豐厚。 第3講專題電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用中教網(wǎng)一、電磁感應(yīng)中的電路問題1內(nèi)電路和外電路(1) (2) 2電源電動勢和路端電壓(1)電動勢： (2)路端電壓： 【即學(xué)即練】1用均勻?qū)Ь€做成的正方形線圈邊長為l，圖931正方形的一半放在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，如圖931所示，當(dāng)磁場以eq f(B,t)的變化率增大時，則()A線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍cbda B線

2、圈中產(chǎn)生的電動勢Eeq f(B,t)eq f(l2,2)C線圈中a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢 D線圈中a、b兩點(diǎn)間的電勢差為eq f(B,t)eq f(l2,2)m二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的動力學(xué)問題1安培力的大小感應(yīng)電動勢： 感應(yīng)電流： 安培力公式： 2安培力的方向(1) (2) 【即學(xué)即練】2圖932MN和PQ是兩根互相平行豎直放置的光滑金屬導(dǎo)軌，已知導(dǎo)軌足夠長，且電阻不計有一垂直導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，寬度為L，ab是一根不但與導(dǎo)軌垂直而且始終與導(dǎo)軌接觸良好的金屬桿開始，將開關(guān)S斷開，讓ab由靜止開始自由下落，過段時間后，再將S閉合，若從S閉合開始計時，則金屬桿ab的速度v隨時間t變化

3、的圖象可能是()三、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量問題com1能量的轉(zhuǎn)化： 2實(shí)質(zhì)： 【即學(xué)即練】3如圖933所示，圖933水平固定放置的足夠長的U形金屬導(dǎo)軌處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，在導(dǎo)軌上放著金屬棒ab，開始時ab棒以水平初速度v0向右運(yùn)動，最后靜止在導(dǎo)軌上，就導(dǎo)軌光滑和導(dǎo)軌粗糙的兩種情況相比較，這個過程()A安培力對ab棒所做的功不相等 B電流所做的功相等C產(chǎn)生的總內(nèi)能相等 D通過ab棒的電荷量相等題型一電磁感應(yīng)中的電路問題【典例1】 (浙江卷，25)為了提高自行車夜間行駛的安全性，小明同學(xué)設(shè)計了一圖934種“閃爍”裝置如圖934所示，自行車后輪由半徑r15.0102 m的金屬內(nèi)圈、半徑r20.4

4、0 m的金屬外圈和絕緣輻條構(gòu)成后輪的內(nèi)、外圈之間等間隔地接有4根金屬條，每根金屬條的中間均串聯(lián)有一電阻值為R的小燈泡在支架上裝有磁鐵，形成了磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.10 T、方向垂直紙面向外的“扇形”勻強(qiáng)磁場，其內(nèi)半徑為r1、外半徑為r2、張角eq f(,6).后輪以角速度2 rad/s相對于轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動若不計其它電阻，忽略磁場的邊緣效應(yīng)(1)當(dāng)金屬條ab進(jìn)入“扇形”磁場時，求感應(yīng)電動勢E，并指出ab上的電流方向；中教網(wǎng)(2)當(dāng)金屬條ab進(jìn)入“扇形”磁場時，畫出“閃爍”裝置的電路圖；(3)從金屬條ab進(jìn)入“扇形”磁場時開始，經(jīng)計算畫出輪子轉(zhuǎn)一圈過程中，內(nèi)圈與外圈之間電勢差Uab隨時間t變化的Uabt圖象；

5、(4)若選擇的是“1.5 V，0.3 A”的小燈泡，該“閃爍”裝置能否正常工作？有同學(xué)提出，通過改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B、后輪外圈半徑r2、角速度和張角等物理量的大小，優(yōu)化前同學(xué)的設(shè)計方案，請給出你的評價【變式跟蹤1】 如圖935所示，圖935在傾角為37的斜面內(nèi)，放置MN和PQ兩根不等間距的光滑金屬導(dǎo)軌，該裝置放置在垂直斜面向下的勻強(qiáng)磁場中導(dǎo)軌M、P端間接入阻值R130 的電阻和理想電流表，N、Q端間接阻值為R26 的電阻質(zhì)量為m0.6 kg、長為L1.5 m的金屬棒放在導(dǎo)軌上以v05 m/s的初速度從ab處向右上方滑到ab處的時間為t0.5 s，滑過的距離l0.5 mab處導(dǎo)軌間距Lab0.8 m

6、，ab處導(dǎo)軌間距Lab1 m若金屬棒滑動時電流表的讀數(shù)始終保持不變，不計金屬棒和導(dǎo)軌的電阻sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2，求：(1)此過程中電阻R1上產(chǎn)生的熱量；(2)此過程中電流表上的讀數(shù)；(3)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度題型二電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題【典例2】、如圖936甲所示，光滑斜面的傾角30，在斜面上放置一矩形線框abcd，ab邊的邊長l11 m，bc邊的邊長l20.6 m，線框的質(zhì)量m1 kg，電阻R0.1 ，線框受到沿光滑斜面向上的恒力F的作用，已知F10 N斜面上ef線(efgh)的右方有垂直斜面向上的均勻磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化情況如圖乙的Bt圖象

7、所示，時間t是從線框由靜止開始運(yùn)動時刻起計時的如果線框從靜止開始運(yùn)動，進(jìn)入磁場最初一段時間是勻速的，ef線和gh線的距離x5.1 m，取g10 m/s2.求：(1)線框進(jìn)入磁場前的加速度；(2)線框進(jìn)入磁場時勻速運(yùn)動的速度v；(3)線框整體進(jìn)入磁場后，ab邊運(yùn)動到gh線的過程中產(chǎn)生的焦耳熱圖936中國教育出版網(wǎng)【變式跟蹤2】 (廣東卷，35)如圖937所示，質(zhì)量為M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，不計其他電阻z*

8、zs*圖937(1)調(diào)節(jié)RxR，釋放導(dǎo)體棒，當(dāng)棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時，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，求此時的Rx.題型三電磁感應(yīng)中的能量問題【典例3】 如圖938所示，圖938兩根足夠長、電阻不計、間距為d的光滑平行金屬導(dǎo)軌，其所在平面與水平面夾角為，導(dǎo)軌平面內(nèi)的矩形區(qū)域abcd內(nèi)存在有界勻強(qiáng)磁場， 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于斜面向上，ab與cd之間相距為L，金屬桿甲、乙的阻值相同，質(zhì)量均為m.甲桿在磁場區(qū)域的上邊界ab處，乙桿在甲桿上方與甲相距L處，甲、乙兩桿都與導(dǎo)軌垂直且接觸良好由靜止

9、釋放兩桿的同時，在甲桿上施加一個垂直于桿平行于導(dǎo)軌的外力F，使甲桿在有磁場的矩形區(qū)域內(nèi)向下做勻加速直線運(yùn)動，加速度大小a2gsin ，甲離開磁場時撤去F，乙桿進(jìn)入磁場后恰好做勻速運(yùn)動，然后離開磁場(1)求每根金屬桿的電阻R是多大？(2)從釋放金屬桿開始計時，求外力F隨時間t的變化關(guān)系式，并說明F的方向(3)若整個過程中，乙金屬桿共產(chǎn)生熱量Q，求外力F對甲金屬桿做的功W是多少？【變式跟蹤3】如圖939所示，圖939足夠長的光滑斜面上中間虛線區(qū)域內(nèi)有一垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場，一正方形線框從斜面底端以一定初速度上滑，線框越過虛線進(jìn)入磁場，最后又回到斜面底端，則下列說法中正確的是()A上滑過程線框中

10、產(chǎn)生的焦耳熱等于下滑過程線框中產(chǎn)生的焦耳熱B上滑過程線框中產(chǎn)生的焦耳熱大于下滑過程線框中產(chǎn)生的焦耳熱中教網(wǎng)C上滑過程線框克服重力做功的平均功率等于下滑過程中重力的平均功率D上滑過程線框克服重力做功的平均功率大于下滑過程中重力的平均功率物理建模7電磁感應(yīng)中的“桿導(dǎo)軌”模型模型特點(diǎn)“桿導(dǎo)軌”模型是電磁感應(yīng)問題高考命題的“基本道具”，也是高考的熱點(diǎn)，考查的知識點(diǎn)多，題目的綜合性強(qiáng)，物理情景變化空間大，是我們復(fù)習(xí)中的難點(diǎn)“桿導(dǎo)軌”模型又分為“單桿”型和“雙桿”型(“單桿”型為重點(diǎn))；導(dǎo)軌放置方式可分為水平、豎直和傾斜；桿的運(yùn)動狀態(tài)可分為勻速、勻變速、非勻變速運(yùn)動等.單桿水平式(如典例1)物理模型動態(tài)分

11、析中國教育出版網(wǎng)收尾狀態(tài)運(yùn)動形式力學(xué)特征電學(xué)特征.單桿傾斜式(如典例2)物理模型動態(tài)分析網(wǎng)收尾狀態(tài)運(yùn)動形式力學(xué)特征電學(xué)特征典例1(天津卷，11)圖9310如圖9310所示，一對光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距l(xiāng)0.5 m，左端接有阻值R0.3 的電阻一質(zhì)量m0.1 kg，電阻r0.1 的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上，整個裝置置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.4 T棒在水平向右的外力作用下，由靜止開始以a2 m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動，當(dāng)棒的位移x9 m時撤去外力，棒繼續(xù)運(yùn)動一段距離后停下來，已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1Q221.導(dǎo)軌足夠長且電阻不計，棒在運(yùn)

12、動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸求(1)棒在勻加速運(yùn)動過程中，通過電阻R的電荷量q；(2)撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2；(3)外力做的功WF.典例2(山東卷，20)圖9311如圖9311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時開始勻速運(yùn)動，此時對導(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，不計導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻，重力加速度為g.下列選項正確的是()AP2mgvsin BP3mg

13、vsin C當(dāng)導(dǎo)體棒速度達(dá)到eq f(v,2)時加速度大小為eq f(g,2)sin 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一、電磁感應(yīng)中的電路問題1粗細(xì)均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于線框平面，其邊界與正方形線框的邊平行現(xiàn)使線框以同樣大小的速度沿四個不同方向平移出磁場，如圖所示，則在移出過程中線框一邊a、b兩點(diǎn)間的電勢差絕對值最大的是()2兩根平行的長直金屬導(dǎo)軌，圖9312其電阻不計，導(dǎo)線ab、cd跨在導(dǎo)軌上且與導(dǎo)軌接觸良好，如圖9312所示，ab的電阻大于cd的電阻，當(dāng)cd在外力F1(大小)的作用下，勻速向右運(yùn)動時，ab在外力F

14、2(大小)的作用下保持靜止，那么在不計摩擦力的情況下(Uab、Ucd是導(dǎo)線與導(dǎo)軌接觸間的電勢差)()AF1F2，UabUcd BF1Ucd DF1F2，UabUcd二、電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題3如圖9313所示，圖9313兩光滑平行導(dǎo)軌水平放置在勻強(qiáng)磁場中，磁場垂直導(dǎo)軌所在平面，金屬棒ab可沿導(dǎo)軌自由滑動，導(dǎo)軌一端連接一個定值電阻R，金屬棒和導(dǎo)軌電阻不計現(xiàn)將金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止向右拉，若保持拉力F恒定，經(jīng)時間t1后速度為v，加速度為a1，最終以速度2v做勻速運(yùn)動；若保持拉力的功率P恒定，棒由靜止經(jīng)時間t2后速度為v，加速度為a2，最終也以速度2v做勻速運(yùn)動，則()At2t1 Bt1t2 Ca22a

15、1 D4如圖9314所示，圖9314足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置，且都傾斜著與水平面成夾角.在導(dǎo)軌的最上端M、P之間接有電阻R，不計其他電阻導(dǎo)體棒ab從導(dǎo)軌的最底端沖上導(dǎo)軌，當(dāng)沒有磁場時，ab上升的最大高度為H；若存在垂直導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場時，ab上升的最大高度為h.在兩次運(yùn)動過程中ab都與導(dǎo)軌保持垂直，且初速度都相等關(guān)于上述情景，下列說法正確的是()A兩次上升的最大高度相比較為Hh B有磁場時導(dǎo)體棒所受合力的功等于無磁場時合力的功C有磁場時，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為eq f(1,2)mveq oal(2,0) D有磁場時，ab上升過程的最小加速度大小為gsin 三、電磁感應(yīng)中的能量問題

16、5如圖9315所示，圖9315邊長為L的正方形導(dǎo)線框質(zhì)量為m，由距磁場Heq f(4,3)L高處自由下落，其下邊ab進(jìn)入勻強(qiáng)磁場后，線圈開始做減速運(yùn)動，直到其上邊cd剛剛穿出磁場時，速度減為ab邊進(jìn)入磁場時的一半，磁場的寬度也為L，則線框穿越勻強(qiáng)磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱為()A2mgL B.eq f(10,3)mgL C3mgL D.eq f(7,3)mgL&國教&育出&版網(wǎng)6如圖9316所示，圖9316電阻不計且足夠長的U型金屬框架放置在絕緣水平面上，框架與水平面間的動摩擦因數(shù)0.2，框架的寬度l0.4 m、質(zhì)量m10.2 kg.質(zhì)量m20.1 kg、電阻R0.4 的導(dǎo)體棒ab垂直放在框架上，

17、整個裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B0.5 T對棒施加圖示的水平恒力F，棒從靜止開始無摩擦地運(yùn)動，當(dāng)棒的運(yùn)動速度達(dá)到某值時，框架開始運(yùn)動棒與框架接觸良好，設(shè)框架與水平面間最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，g取10 m/s2.求：(1)框架剛開始運(yùn)動時棒的速度v；(2)欲使框架運(yùn)動，所施加水平恒力F的最小值；(3)若施加于棒的水平恒力F為3 N，棒從靜止開始運(yùn)動0.7 m時框架開始運(yùn)動，求此過程中回路中產(chǎn)生的熱量Q.課時作業(yè)1.(汕頭模擬)用均勻?qū)Ь€做成的正方形線圈邊長為l，正方形的一半放在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，如圖所示，當(dāng)磁場以eq f(B,t)的變化率增強(qiáng)時，則()A線圈中感

18、應(yīng)電流方向?yàn)閍cbdaB線圈中產(chǎn)生的電動勢Eeq f(B,t)eq f(l2,2)C線圈中a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢D線圈中a、b兩點(diǎn)間的電勢差為eq f(B,t)eq f(l2,2)2.(安徽皖白高三聯(lián)考)如圖所示，水平虛線MN的上方有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，矩形導(dǎo)線框abcd從MN下方某處以v0的速度豎直上拋，向上運(yùn)動高度H后垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，此過程中導(dǎo)線框的ab邊始終與邊界MN平行不計空氣阻力，在導(dǎo)線框從拋出到速度減為零的過程中，以下四個圖像中可能正確反映導(dǎo)線框的速度與時間的關(guān)系的是()3(揚(yáng)州模擬)如圖甲所示，光滑導(dǎo)軌水平放置在與水平方向夾角60斜向下的勻強(qiáng)磁場中，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨

19、時間的變化規(guī)律如圖乙所示，規(guī)定斜向下為正方向，導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置，除電阻R的阻值外，其余電阻不計，導(dǎo)體棒ab在水平外力作用下始終處于靜止?fàn)顟B(tài)規(guī)定ab的方向?yàn)殡娏鞯恼较?，水平向右的方向?yàn)橥饬Φ恼较?，則在0t時間內(nèi)，能正確反映流過導(dǎo)體棒ab的電流i和導(dǎo)體棒ab所受水平外力F隨時間t變化的圖像是()4在水平面內(nèi)的直角體系xOy中有一光滑金屬導(dǎo)軌AOC，其中曲線導(dǎo)軌OA滿足方程yLsin kx，長度為eq f(,2k)的直導(dǎo)軌OC與x軸重合，整個導(dǎo)軌處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，其俯視圖如圖所示現(xiàn)有一長為L的金屬棒從圖示位置開始沿x軸正方向做勻速直線運(yùn)動，已知金屬棒單位長度的電阻值為R0，除金屬棒

20、的電阻外其余電阻均不計，棒與兩導(dǎo)軌始終接觸良好，則在金屬棒運(yùn)動的過程中()A回路中的感應(yīng)電動勢保持不變B回路中的感應(yīng)電流保持不變C回路中消耗的電功率保持不變D金屬棒所受的安培力保持不變5半徑為r帶缺口的剛性金屬圓環(huán)在紙面上固定放置，在圓環(huán)的缺口兩端引出兩根導(dǎo)線，分別與兩塊垂直于紙面固定放置的平行金屬板連接，兩板間距為d，如圖甲所示有一變化的磁場垂直于紙面，規(guī)定向內(nèi)為正，變化規(guī)律如圖乙所示在t0時刻平板之間中心有一重力不計，電荷量為q的靜止微粒則以下說法正確的是()A第2秒內(nèi)上極板為正極B第3秒內(nèi)上極板為負(fù)極C第2秒末微?；氐搅嗽瓉砦恢肈第2秒末兩極板之間的電場強(qiáng)度大小為0.2r2/d6如圖甲所

21、示，光滑的平行水平金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距L，在M、P之間接一個阻值為R的電阻，在兩導(dǎo)軌間cdfe矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面豎直向上、寬為d的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一質(zhì)量為m、電阻為r、長度也剛好為L的導(dǎo)體棒ab垂直擱在導(dǎo)軌上，與磁場左邊界相距d0.現(xiàn)用一個水平向右的力F拉棒ab，使它由靜止開始運(yùn)動，棒ab離開磁場前已做勻速直線運(yùn)動，棒ab與導(dǎo)軌始終保持良好接觸，導(dǎo)軌電阻不計，F(xiàn)隨ab與初始位置的距離x變化的情況如圖乙所示，F(xiàn)0已知下列判斷正確的是()A棒ab在ac之間的運(yùn)動是勻加速直線運(yùn)動B棒ab在ce之間可能先做加速度減小的運(yùn)動，再做勻速運(yùn)動C棒ab在ce之間不可能一直做勻速運(yùn)動D棒ab經(jīng)

22、過磁場的過程中，通過電阻R的電荷量為eq f(BLd,R)7(重慶卷)有人設(shè)計了一種可測速的跑步機(jī)測速原理如圖所示該機(jī)底面固定有間距為L、長度為d的平行金屬電極電極間充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，且接有電壓表和電阻R.絕緣橡膠帶上鍍有間距為d的平行細(xì)金屬條，磁場中始終僅有一根金屬條，且與電極接觸良好，不計金屬電阻若橡膠帶勻速運(yùn)動時，電壓表讀數(shù)為U，求：(1)橡膠帶勻速運(yùn)動的速率；(2)電阻R消耗的電功率；(3)一根金屬條每次經(jīng)過磁場區(qū)域克服安培力做的功8(廣東理綜)如圖所示，質(zhì)量為M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