高考物理狀元謀略九電磁感應(yīng)綜合運(yùn)用

電磁感應(yīng)綜合運(yùn)用力、電綜合命題多以帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)、電磁感應(yīng)中導(dǎo)體棒動(dòng)態(tài)分析、電磁感應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化等為載體考查學(xué)生理解實(shí)力、推理實(shí)力、綜合分析實(shí)力及運(yùn)用數(shù)學(xué)學(xué)問解決物理問題實(shí)力.命題在實(shí)力立意下,這類綜合題目往往以力和能量為主線,通過力學(xué)學(xué)問和電學(xué)學(xué)問串接滲透作為背景,并且常常對(duì)物理情景重組翻新,奇妙變換設(shè)問一、解答力電綜合題要留意以下幾點(diǎn):1.審題、畫草圖.對(duì)題目信息進(jìn)行加工處理,畫出示意圖(包括受力分析圖、運(yùn)動(dòng)情景圖和軌跡圖),借助圖示建立起清楚物理情景.2.選對(duì)象,建模型.通過對(duì)整個(gè)題目情景把握,選取探討對(duì)象,通過抽象、概括或類比等效方法建立相應(yīng)物理模型,并對(duì)其進(jìn)行全面受力分析.3.分析狀態(tài)和過程.對(duì)物體參及全過程層層分析,對(duì)每一個(gè)中間過程特點(diǎn)規(guī)律加以探討,分析挖掘相鄰過程中臨界狀態(tài)和臨界條件,找尋各階段物理量改變及聯(lián)系.4.找規(guī)律、列方程.找尋題設(shè)條件及所求未知物理量聯(lián)系,從力觀點(diǎn)或能量觀點(diǎn),依據(jù)物理規(guī)律(牛頓其次定律、能轉(zhuǎn)化及守恒、動(dòng)量守恒定律等)列出方程求解,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn).二、熱點(diǎn)一：電磁感應(yīng)中電路問題在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,切割磁感線導(dǎo)體或磁通量發(fā)生改變回路相當(dāng)于電源.解決電磁感應(yīng)中電路問題基本思路是:(1)明確哪部分相當(dāng)于電源,由法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小和方向;(2)畫出等效電路圖;(3)運(yùn)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路性質(zhì)求解未知物理量.三、熱點(diǎn)二：電磁感應(yīng)中動(dòng)力學(xué)分析導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流,使導(dǎo)體受到安培力作用,從而干脆影響到導(dǎo)體進(jìn)一步運(yùn)動(dòng),這種狀況我們可以對(duì)導(dǎo)體或線圈受力狀況、運(yùn)動(dòng)狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析.解決這類問題基本思路是:導(dǎo)體受力運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)→感應(yīng)電流→通電導(dǎo)體受安培力→合力改變→加速度改變→速度改變→感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)改變→……周而復(fù)始循環(huán),循環(huán)結(jié)束時(shí),加速度等于零,導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài).電磁感應(yīng)過程中往往伴隨著多種形式能量轉(zhuǎn)化,其中克服安培力做功過程就是其他形式能轉(zhuǎn)化為電能過程,從功能觀點(diǎn)入手也是解決電磁感應(yīng)問題有效途徑.四、熱點(diǎn)三：綜合運(yùn)用力學(xué)方法解決帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)對(duì)于電荷在復(fù)合場(chǎng)(即重力場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)并存場(chǎng))中運(yùn)動(dòng)問題,其分析方法和力學(xué)問題分析方法基本相同,不同之處就是多了電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力,但其思路、方法及解題步驟相同,因此在利用力學(xué)兩大觀點(diǎn)(動(dòng)力學(xué)、能量)分析問題過程中,要特殊留意幾點(diǎn):①弄清物理情境,即在頭腦中再現(xiàn)客觀事物運(yùn)動(dòng)全過程,對(duì)問題情境原型進(jìn)行詳細(xì)抽象,從而建立起正確、清楚物理情景;②要對(duì)物理學(xué)問有全面深化理解;③嫻熟駕馭相關(guān)數(shù)學(xué)學(xué)問.五、例題賞析：1.如圖，閉合圓線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，t=O時(shí)磁感線垂直線圈平面對(duì)里穿過線圈，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間改變關(guān)系圖線如圖中所示，則在0～2s內(nèi)線圈中感應(yīng)電流大小和方向?yàn)椋ǎ〢．漸漸增大，逆時(shí)針B．漸漸減小，順時(shí)針C．大小不變，順時(shí)針D．大小不變，先順時(shí)針后逆時(shí)針2.在豎直向上勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，水平放置一個(gè)不變形單匝金屬圓線圈，規(guī)定線圈中感應(yīng)電流正方向如圖1所示，當(dāng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t如圖2改變時(shí)，圖中正確表示線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E改變是（）A． B．C． D．3．[多選](2015·全國(guó)新課標(biāo)Ⅰ)【題號(hào)：3200000905】1824年，法國(guó)科學(xué)家阿拉果完成了聞名“圓盤試驗(yàn)”。試驗(yàn)中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用松軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)磁針，如圖所示。試驗(yàn)中發(fā)覺，當(dāng)圓盤在磁針磁場(chǎng)中繞過圓盤中心豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來，但略有滯后。下列說法正確是()A．圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B．圓盤內(nèi)渦電流產(chǎn)生磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)C．在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，磁針磁場(chǎng)穿過整個(gè)圓盤磁通量發(fā)生了改變D．圓盤中自由電子隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)形成電流，此電流產(chǎn)生磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)【命題立意】學(xué)問：本題考查了法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律。實(shí)力：考查對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律理解實(shí)力和推理實(shí)力。4．[2016全國(guó)III-21]【題號(hào)：3200003065】、如圖，M為半圓形導(dǎo)線框，圓心為OM；N是圓心角為直角扇形導(dǎo)線框，圓心為ON；兩導(dǎo)線框在同一豎直面（紙面）內(nèi)；兩圓弧半徑相等；過直線OMON水平面上方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面?，F(xiàn)使線框M、N在t=0時(shí)從圖示位置起先，分別繞垂直于紙面、且過OM和ON軸，以相同周日T逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則A.兩導(dǎo)線框中均會(huì)產(chǎn)生正弦溝通電B.兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流周期都等于TC.在時(shí)，兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等D.兩導(dǎo)線框電阻相等時(shí)，兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流有效值也相等5．[2016江蘇13]【題號(hào)：3200003102】.（15分）據(jù)報(bào)道，一法國(guó)攝影師拍到“天宮一號(hào)”空間站飛過太陽瞬間.照片中，“天宮一號(hào)”太陽帆板輪廓清楚可見.如圖所示，假設(shè)“天宮一號(hào)”正以熟讀v=7.7km/s繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向及太陽帆板兩端M、N連線垂直，M、N間距離L=20m，地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直于v、MN所在平面重量B=1.0×105T，將太陽帆板視為導(dǎo)體.（1）求M、N間感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小E；（2）在太陽帆板上將一只“1.5V、0.3W”小燈泡及M、N相連構(gòu)成閉合電路，不計(jì)太陽帆板和導(dǎo)線電阻.試推斷小燈泡能否發(fā)光，并說明理由；（3）取地球半徑R=6.4×103km，地球表面重力加速度g=9.8m/s2，試估算“天宮一號(hào)”距離地球表面高度6．【題文】（物理卷·2015屆江蘇省鹽城中學(xué)高三上學(xué)期開學(xué)考試（2014.08））17、（15分）如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一傾斜平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，長(zhǎng)為3d，導(dǎo)軌平面及水平面夾角為θ，在導(dǎo)軌中部刷有一段長(zhǎng)為d薄絕緣涂層。勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向及導(dǎo)軌平面垂直。質(zhì)量為m導(dǎo)體棒從導(dǎo)軌頂端由靜止釋放，在滑上涂層之前已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng)，并始終勻速滑到導(dǎo)軌底端。導(dǎo)體棒始終及導(dǎo)軌垂直，且僅及涂層間有摩擦，接在兩導(dǎo)軌間電阻為R，其他部分電阻均不計(jì)，重力加速度為g。求：(1)導(dǎo)體棒及涂層間動(dòng)摩擦因數(shù)μ；(2)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)速度大小v；(3)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，電阻產(chǎn)生焦耳熱Q。7．【題文】（物理卷·2015屆江蘇省鹽城中學(xué)高三上學(xué)期開學(xué)考試（2014.08））12、如圖所示，導(dǎo)電物質(zhì)為電子霍爾元件位于兩串聯(lián)線圈之間，線圈中電流為I，線圈間產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B及I成正比，方向垂直于霍爾元件兩側(cè)面，此時(shí)通過霍爾元件電流為IH，及其前后表面相連電壓表測(cè)出霍爾電壓UH滿意：，式中k為霍爾系數(shù)，d為霍爾元件兩側(cè)面間距離。電阻R遠(yuǎn)大于RL，霍爾元件電阻可以忽視，則（）A．霍爾元件前表面電勢(shì)低于后表面B．若電源正負(fù)極對(duì)調(diào)，電壓表將反偏C．IH及I成正比D．電壓表示數(shù)及RL消耗電功率成正比8．【題文】（物理卷·2015屆安徽省黃山市屯溪一中高三上學(xué)期其次次月考（2014.10））8．如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)光滑導(dǎo)軌固定豎直放置，間距為L(zhǎng)，底端接阻值為R電阻。將質(zhì)量為m金屬棒懸掛在一個(gè)固定輕彈簧下端，金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌所在平面及磁感應(yīng)強(qiáng)度為B勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直。除電阻R外其余電阻不計(jì)?，F(xiàn)將金屬棒從彈簧原長(zhǎng)位置由靜止釋放，則（）A．釋放瞬間金屬棒加速度小于重力加速度gB．金屬棒速度為v時(shí)，所受安培力大小為C．金屬棒向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，流過電阻R電流方向?yàn)镈．電阻R上產(chǎn)生總熱量等于金屬棒重力勢(shì)能削減量9．[多選](2015·江西九校聯(lián)考)如圖所示，空間存在一個(gè)有邊界條形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向及豎直平面(紙面)垂直，磁場(chǎng)寬度為l。一個(gè)質(zhì)量為m、邊長(zhǎng)也為l正方形導(dǎo)線框沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，線框所在平面始終及磁場(chǎng)方向垂直，且線框上、下邊始終及磁場(chǎng)邊界平行。t＝0時(shí)刻導(dǎo)線框上邊恰好及磁場(chǎng)下邊界重合(圖中位置Ⅰ)，導(dǎo)線框速度為v0，經(jīng)驗(yàn)一段時(shí)間后，當(dāng)導(dǎo)線框下邊恰好及磁場(chǎng)上邊界重合時(shí)(圖中位置Ⅱ)，導(dǎo)線框速度剛好為零，此后，導(dǎo)線框下落，經(jīng)過一段時(shí)間回到初始位置Ⅰ(不計(jì)空氣阻力)。則()A．上升過程中，導(dǎo)線框加速度漸漸減小B．上升過程中，導(dǎo)線框克服重力做功平均功率小于下降過程中重力做功平均功率C．上升過程中線框產(chǎn)生熱量比下降過程中線框產(chǎn)生熱量多D．上升過程中合力做功及下降過程中合力做功相等六、例題賞析答案1．答案見二維碼2．答案見二維碼3．答案見二維碼4．答案見二維碼5．答案見二維碼6．【學(xué)問點(diǎn)】導(dǎo)體切割磁感線時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；共點(diǎn)力平衡條件及其應(yīng)用；焦耳定律；安培力．【答案】tanθ；；。【思路點(diǎn)撥】（1）探討導(dǎo)體棒在絕緣涂層上勻速運(yùn)動(dòng)過程，受力平衡，依據(jù)平衡條件即可求解動(dòng)摩擦因數(shù)μ．（2）據(jù)題導(dǎo)體棒在滑上涂層之前已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng)，推導(dǎo)出安培力及速度關(guān)系，再由平衡條件求解速度v．（3）導(dǎo)體棒在滑上涂層滑動(dòng)時(shí)摩擦生熱為QT=μmgdcosθ，再依據(jù)能量守恒定律求解電阻產(chǎn)生焦耳熱Q．本題實(shí)質(zhì)是力學(xué)共點(diǎn)力平衡及電磁感應(yīng)綜合，都要求正確分析受力狀況，運(yùn)用平衡條件列方程，關(guān)鍵要正確推導(dǎo)出安培力及速度關(guān)系式，分析出能量是怎樣轉(zhuǎn)化．7．【學(xué)問點(diǎn)】霍爾效應(yīng)及其應(yīng)用；電勢(shì)差．【答案解析】CD解析：A、依據(jù)電流四周存在磁場(chǎng)，結(jié)合安培定則可知，磁場(chǎng)方向，而電子移動(dòng)方向及電流方向相反，再由左手定則可得，電子偏向內(nèi)側(cè)，導(dǎo)致前表面電勢(shì)高于后表面，故A錯(cuò)誤；B、當(dāng)電源正負(fù)對(duì)調(diào)后，磁場(chǎng)雖反向，而電子運(yùn)動(dòng)方向也反向，由左手定則可知，洛倫茲力方向不變，則電壓表將不會(huì)反偏，故B錯(cuò)誤；C、如圖所示，霍爾元件及電阻R串聯(lián)后及RL并聯(lián)，依據(jù)串并聯(lián)特點(diǎn)，則有：IHR=（I-IL）RL；因此則有IH及I成線性關(guān)系，故C錯(cuò)誤；D、依據(jù)U=k，且磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B及I成正比，即為B=K′I，又IH及I成正比，結(jié)合P=UI，因此：U=，則有U及PRL成正比，故D正確；故選：D．【思路點(diǎn)撥】A、依據(jù)通電導(dǎo)線產(chǎn)生磁場(chǎng)，帶電粒子在電場(chǎng)力作用下加速，而磁場(chǎng)力作用下偏轉(zhuǎn)，由左手定則可知，偏轉(zhuǎn)方向，得出電勢(shì)凹凸；B、由電源正負(fù)極改變，導(dǎo)致電子運(yùn)動(dòng)方向也改變，由左手定則可知，電子偏轉(zhuǎn)方向，從而即可求解；C、依據(jù)并聯(lián)電壓相等，可知，電流及電阻成反比，即可求解；D、依據(jù)IH及I關(guān)系，結(jié)合U=k，及P=IU，即可求解．考查電流形成條件，理解左手定則及安培定則應(yīng)用，留意串并聯(lián)電路特點(diǎn)，駕馭理論推理方法：緊扣供應(yīng)信息，結(jié)合已有規(guī)律．8．導(dǎo)體切割磁感線時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；電磁感應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化．【答案】B【思路點(diǎn)撥】釋放瞬間金屬棒速度為零，沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，不受安培力，金屬棒加速度為g．通過R感應(yīng)電流方向由右手定則推斷；由于金屬棒產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到安培力阻礙，系統(tǒng)機(jī)械能不斷削減，最終金屬棒停止運(yùn)動(dòng)．依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律求解安培力．依據(jù)能量守恒定律分析R上產(chǎn)生總熱量及重力勢(shì)能削減．本題考查電磁感應(yīng)中電路、受力、功能等問題，對(duì)于這類問題肯定做好感應(yīng)電流、安培力、運(yùn)動(dòng)狀況、功能轉(zhuǎn)化這四個(gè)方面分析．要能嫻熟推導(dǎo)出安培力及速度關(guān)系式．9．答案：AC解析：選AC上升過程中，導(dǎo)線框加速度a1＝eq\f(mg＋\f(B2l2v,R),m