高考物理電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用考點(diǎn)總結(jié)-文庫吧
2025-07-17 10:28 本頁面
【正文】 或右手 定則、安培定則和左手定則，還有與之相關(guān)的電路知識和 力學(xué)知識等． 2．圖象問題的特點(diǎn)：考查方式比較靈活，有時根據(jù)電磁感應(yīng) 現(xiàn)象發(fā)生的過程，確定圖象的正確與否，有時依據(jù)不同的 圖象進(jìn)行綜合計算． 3．解題關(guān)鍵：弄清初始條件，正、負(fù)方向的對應(yīng)，變化范 圍，所研究物理量的函數(shù)表達(dá)式，進(jìn)出磁場的轉(zhuǎn)折點(diǎn)是 解決問題的關(guān)鍵． 4．解決圖象問題的一般步驟 (1)明確圖象的種類，即是 B－ t圖還是 Φ－ t圖，或者 E－ t圖、 I－ t圖等． (2)分析電磁感應(yīng)的具體過程． 在 B－ t圖象中，其斜率 k＝ 表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化快慢；在 Φ－ t圖象中，其斜率 k＝ 表示磁通量的變化快慢，也表示單匝線圈上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢． 4．單匝線圈在勻強(qiáng)磁 場中繞垂直于磁場的軸勻 速轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通 量 Φ隨時間 t變化的關(guān)系如 圖 9－ 3－ 4所示，則 ( ) 圖 9－ 3－ 4 A．在 t＝ 0時刻，線圈中磁通量最大，感應(yīng)電動勢也最大 B．在 t＝ 1 10－ 2 s時刻，感應(yīng)電動勢最大 C．在 t＝ 2 10－ 2 s時刻，感應(yīng)電動勢為零 D．在 0～ 2 10－ 2 s時間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動勢的平均值為零 解析： 在 t＝ 0與 t＝ 2 10－ 2 s時刻磁通量最大，但磁通量的變化率為零， t＝ 1 10－ 2 s時，磁通量為零，但磁通量的變化率最大，所以 B、 C正確， A錯．而在 0～ 2 10－ 2 s內(nèi)磁通量的變化量為 2 10－ 3 Wb，故感應(yīng)電動勢不為零，所以 D錯． 答案： BC 如圖 9－ 3－ 5甲所示，矩形導(dǎo)線框 abcd固定在勻強(qiáng)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于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B隨時間變化的規(guī)律如圖 9－ 3－ 5乙所示，若規(guī)定順時針方向?yàn)楦袘?yīng)電流 i的正方向，圖 9－ 3－ 6所示的 i－ t圖中正確的是 ( ) 圖 9－ 3－ 5 圖 9－ 3－ 5 [思路點(diǎn)撥 ] 分析本題時應(yīng)抓住以下關(guān)鍵點(diǎn)： (1)利用楞次定律確定各時間段感應(yīng)電流的方向； (2)借助法拉第電磁感應(yīng)定律確定感應(yīng)電動勢的大?。? (3)利用閉合電路歐姆定律確定各時間段電流的大?。? [課堂筆記 ] 由楞次定律可判斷出在前 4 s每秒內(nèi)感應(yīng)電流的方向分別為負(fù)方向、正方向、正方向、負(fù)方向．由圖 9－ 3－ 5乙可知：在每一秒內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率 的大小相同，導(dǎo)線框中磁通量的變化率 S的大小 相同，形成的感應(yīng)電流的大小 i＝ 相同．因此選 D. [答案 ] D 解決此類問題一般由 Φ－ t圖象、 B－ t圖象等分析電磁感應(yīng)的具體過程，求解時要注意分清 “ 圖象段 ” ，依照規(guī)律逐段分析，同時還要用好斜率的物理意義． 如圖 9－ 3－ 7(a)所示，水平放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌，間距 L＝ m．導(dǎo)軌左端連接 R＝ Ω的電阻．區(qū)域 abcd內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面的 B＝ T的勻強(qiáng)磁場，磁場區(qū)域?qū)?D＝ m．細(xì)金屬棒 A1和 A2用長為 2D＝ m的輕質(zhì)絕緣桿連接，放置在導(dǎo)軌平面上，并與導(dǎo)軌垂直，每根金屬棒在導(dǎo)軌間的電阻均為 r＝ Ω，導(dǎo)軌電阻不計，使金屬棒以恒定速度 v＝ m/s沿導(dǎo)軌向右穿越磁場，計算從金屬棒 A1進(jìn)入磁場 (t＝ 0)到 A2離開磁場的時間內(nèi)，不同時間段通過電阻 R的電流大小，并在圖 (b)中畫出． 圖 9－ 3－ 7 [思路點(diǎn)撥 ] 解答本題時應(yīng)把握以下三點(diǎn)： (1)搞清不同階段 A A2誰是電源； (2)畫出不同階段的等效電路圖； (3)用閉合電路的歐姆定律知識分析． [課堂筆記 ] A1從進(jìn)入磁場到離開磁場的時間 t1＝ ＝ s 在 0～ t1時間內(nèi)， A1上的感應(yīng)電動勢 E＝ BLv＝ V 畫出等效電路圖如圖 (a)所示．由圖 (a)知，電路的總電阻 R0＝ r＋ ＝ Ω 總電流 i＝ ＝ A 通過 R的電流 iR＝ ＝ A A1離開磁場 t1＝ s至 A2未進(jìn)入磁場 t2＝ ＝ s的時間內(nèi)，回路中無電流， iR＝ 0 從 A2進(jìn)入磁場 t2＝ s至離開磁場 t3＝ ＝ s的時間內(nèi)， A2上的感應(yīng)電動勢 E＝ V 畫出等效電路圖如圖 (b)所示．由圖 (b)知，電路總電阻 R0＝ Ω 總電流 i＝ A 流過 R的電流 iR＝ A 綜合上述計算結(jié)果，繪制通過 R的電流與時間的關(guān)系圖線如圖所示． [答案 ] 0～ s： A； s～ s： 0； s～ s： A 圖見課堂筆記 電磁感應(yīng)中的電路問題，實(shí)質(zhì)是發(fā)生電磁感應(yīng)的部分相當(dāng)于電源對外供電，在供電過程遵從電路中一切規(guī)律 . 如圖 9－ 3－ 8所示，固定的水平光滑金屬導(dǎo)軌，間距為 L，左端接有阻值為 R的電阻，處在方向豎直、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，質(zhì)量為 m的導(dǎo)體棒與固定彈簧相連，放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電阻均可忽略．初始時刻，彈簧恰處于自然長度，導(dǎo)體棒具有水平向右的初速度 過程中，導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸． 圖 9－ 3－ 8 (1)求初始時刻導(dǎo)體棒受到的安培力． (2)若導(dǎo)體棒從初始時刻到速度第一次為零時，彈簧的彈性勢能為 Ep，則這一過程中安培力所做的功 W1和電阻 R上產(chǎn)生的焦耳熱 Q1分別為多少？ (3)導(dǎo)體棒往復(fù)運(yùn)動，最終將靜止于何處？從導(dǎo)體棒開始運(yùn)動到最終靜止的過程中，電阻 R上產(chǎn)生的焦耳熱 Q為多少？ [思路點(diǎn)撥 ] 解答本題時，借助法拉第電磁感應(yīng)定律及歐姆定律求出感應(yīng)電流，然后利用 F＝ BIL求出安培力，棒在整個運(yùn)動過程中，其動能、彈簧彈性勢能及電能相互轉(zhuǎn)化，可利用功能關(guān)系或能量守恒求得結(jié)果． [課堂筆記 ] (1)初始時刻棒中感應(yīng)電動勢 E＝ BLv0 ① 棒中感應(yīng)電流 I＝ ② 作用于棒上的安培力 F＝ BIL ③ 聯(lián)立 ①②③ ，得 F＝ 安培力方向：水平向左． (2)由功能關(guān)系得 安培力做功 W1＝ Ep－ mv02 電阻 R上產(chǎn)生的焦耳熱 Q1＝ mv02－ Ep. (3)由能量轉(zhuǎn)化及平衡條件等，可判斷： 棒最終靜止于初始位置： Q＝ mv02. [答案 ] (1) ，方向水平向左 (2)Ep－ mv02 mv02－ Ep (3)棒最終靜止于初始位置， mv02 安培力做功，數(shù)值上等于產(chǎn)生的電能，電能通過電流做功，轉(zhuǎn)化為焦耳熱或其他形式的能 (如機(jī)械能 ). (10分 )如 圖 9－ 3－ 9甲所示，一對平行光滑軌道放置在水平面上，兩軌道間距 l＝ m，電阻 R＝ Ω；有一導(dǎo)體桿靜止地放在軌道上，與兩軌道垂直，桿及軌道的電阻皆可忽略不計，整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度 B＝ T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直軌道面向下．現(xiàn)用一外力 F沿軌道方向拉桿，使之做勻加速運(yùn)動，測得力 F與時間 t的關(guān)系如圖乙所示．求桿的質(zhì)量 m和加速度 a. 圖 9－ 3－ 9 [思路點(diǎn)撥 ] 此題是牛頓第二定律、閉合電路、電磁感應(yīng)綜合運(yùn)用的題目，要從圖中得到電路和力與時間的信息，將上述
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