精选12电磁感应
1.如图所示,三根相互平行的固定长直导线L 1、L 2和L 3垂直纸面放置,直导线与纸面的交点及坐标原点O 分别位于边长为a 的正方形的四个顶点。L 1与L 3中的电流均为2I 、方向均垂直纸面向里,L 2中的电流为I 、方向垂直纸面向外.已知在电流为I 的长直导线的磁场中,距导线r 处的磁感应强度/r B kI ,其中k 为常数。某时刻有一电子正好经过原点O 且速度方向垂直纸面向外,速度大小为v ,电子电量为e ,则该电子所受磁场力
A .方向与y 轴正方向成45°角,大小为2a
B .方向与y 轴负方向成45°角,大小为2a
C .方向与y 轴正方向成45°角,大小为2a
D .方向与y 轴负方向成45°角,大小为
2a 2.“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、化工等生产行业的产品封口环节中,如图所示为一手持式封口机,它的工作原理是:当接通电源时,内置线圈产生磁场,当磁感线穿过封口铝箔材料时,瞬间产生大量小涡流,致使铝箔自行快速发热,熔化复合在铝箔上的溶胶,从而粘贴在承封容器的封口处,达到迅速封口的目的.下列有关说法正确的是
A .封口材料可用普通塑料来代替铝箔
B .该封口机可用干电池作为电源以方便携带
C .封口过程中温度过高,可适当减小所通电流的频率来解决
D .该封口机适用于玻璃、塑料等多种材质的容器封口但不适用于金属容器
3.如图所示,长为L 的通电指导体棒放在光滑水平绝缘轨道上,劲度系数为k 的水平轻弹簧一端固定,另一端拴在棒的中点,且与棒垂直,整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度为B 的匀强磁场中,弹簧伸长x ,棒处于静止状态。则
A .导体棒中的电流方向从b 流向a
B .导体棒中的电流大小为kx
BL
C .若只将磁场方向缓慢顺时针转过一小角度,x 变大
D .若只将磁场方向缓慢逆时针转过一小角度,x 变大
4.如图所示,两根平行金属导轨置于水平面内,导轨之间接有电阻 金属棒ab 与两导轨垂直并保持良好接触,整个装置放在匀强磁场中。磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀减小,ab 始终保持静止,下列说法正确的是
A.ab 中的感应电流方向由b 到a
B.ab 中的感应电流逐渐减小
C.ab 所受的安培力逐渐减小
D.ab 所受的静摩擦力保持不变
5.如图所示,MN 是一根固定的通电长直导线,电流方向向上,将一金属线框abcd 放在导线上,偏向导线的左边,两者彼此绝缘,当导线中的电流突然增大时,线框产生的感应电流方向及线框受力方向,正确的是()
A .顺时针,向左
B .顺时针,向右
C .逆时针,向左
D .逆时针,向右
6.如图所示是动圈式麦克风的示意简图,磁铁固定在适当的位置,线圈与一个膜片连接,声波传播时可使膜片左右移动,从而引起线圈运动产生感应电流,则线圈()
A .磁通量增大时,感应电流从a 流向b
B .磁通量减小时,感应电流从b 流向a
C .磁通量先增大后减小时,感应电流一直从a 流向b
D .磁通量先增大后减小时,感应电流先从b 流向a 再从a 流向b
7.如图所示,在磁感应强度为B 竖直向下的匀强磁场中,水平固定放置有一成45o角的金属导轨,导轨平面垂直于磁场方向。在外力F 作用下金属杆MN 以速度v 从导轨的O 点处开始无摩擦地匀速滑动,速度v 的方向与Ox 方向平行,金属杆与导轨单位长度的电阻为r ,金属杆与导轨接触良好(即无接触电阻)。下列说法正确的是()
A .t 时刻感应电动势的表达式为22
B v t
ε=B
C .t 时刻外力F 23
D .经过时间t 后金属杆与导轨产生的焦耳热为342B v t r
8.匀强磁场中一圆形铜线圈用细杆悬于P 点,开始时处于水平位置,如图。现释放,运动过程中线圈平面始终与纸面垂直,当线圈第一次先后通过位置Ⅰ和Ⅱ时,顺着磁场方向向右
看去,线圈()
A.过位置Ⅰ,感应电流顺时针方向,有扩张趋势
B.过位置Ⅰ,感应电流逆时针方向,有收缩趋势
C.过位置Ⅱ,感应电流顺时针方向,有收缩趋势
D.过位置Ⅱ,感应电流逆时针方向,有扩张趋势
9.一电流表的原理如图所示。质量为m=20g的均质细金属棒MN的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连,弹簧劲度系数为k=2.0N/m。在矩形区域abcd内有匀强磁场,磁感应强度大小B=0.20T,方向垂直纸面向外。与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数,MN的长度大于ab,ab的长度为l=0.20m,bc的长度为L=0.05m,当MN中没有电流通过且处于平衡状态时,MN与矩形区域的cd边重合,当MN中有电流通过时,指针示数可表示电流强度,不计通电时电流产生的磁场的作用(g=10m/s2)()
A.若要电流表正常工作,N端应接电源正极
B.若将量程扩大2倍,磁感应强度应变为B'=0.40T
C.此电流表可以测量的最大电流为2.0A
D.当电流表示数为零时,弹簧伸长10cm
10.如图所示,电阻不计的光滑平行金属导轨水平放置于方向竖直向下的匀强磁场中,导轨左端接一定值电阻R。电阻不可忽略的金属棒MN置于导轨上,受到垂直于金属棒的水平外力作用由静止开始运动,外力F与金属棒速度v的关系是F=F0+kv(F0、k是常量),金属棒与导轨始终垂直且接触良好。电阻R两端的电压为U R随时间t变化图像不可能的是()
A .
B .
C .
D .
11.如图所示的“U”形框架固定在绝缘水平面上,两导轨之间的距离为L ,左端连接一阻值为R 的定值电阻,阻值为r 、质量为m 的金属棒垂直地放在导轨上,整个装置处在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为B 。现给金属棒以水平向右的初速度v 0,金属棒向右运动的距离为x 后停止运动,已知该过程中定值电阻上产生的焦耳热为Q ,重力加速度为g ,忽略导轨的电阻,整个过程金属棒始终与导轨垂直接触。则该过程中()
A .磁场对金属棒做功为R r Q R
+B .流过金属棒的电荷量为BLx
R r
+C .整个过程因摩擦而产生的热量为
2012mv Q -D .金属棒与导轨之间的动摩擦因数为202v R r Q gx mgxR
+-12.如图所示,A 、B 是两根平行且水平放置的长直导线,通以大小、方向均相同的恒定电流,在A 、B 连线的垂直平分线上放置一段为L 的直导线,A 、B 、C 刚好在正三角形的三个顶点上。现给C 通以恒定电流,C 受到的安培力大小为F ,若不再给A 导线通电,则C 受到的安培力大小为
A .33F
B .32F
C .12F
D .F
13.如图所示,金属环半径为a ,总电阻为2R ,匀强磁场磁感应强度为B ,垂直穿过环所在平面.电阻为2
R 的导体杆AB 沿环表面以速度v
向右滑至环中央时,杆的端电压为A .Bav B .2
Bav C .3Bav D .43
Bav 14.如图,一个半径为L 的半圆形硬导体AB 以速度v ,在水平U 形框架上匀速滑动,匀强磁场的磁感应强度为B ,回路中的电阻为0R ,半圆形硬导体AB 的电阻为r ,其余电阻不计,则半圆形导体AB 切割磁感线产生感应电动势的大小及AB
之间的电势差分别为A .BLv ,00BLvR R r
+B .2BLv ,BLv C .BLv ,2BLv D .2BLv ,002BLvR R r
+15.如图所示,竖直放置的长直导线AB 通以图示方向的恒定电流,一矩形线框abcd 与导线AB 在同一平面内。在下列情况中,线框abcd 中能产生顺时针感应电流的是
A .导线A
B 中的电流变小B .线框abcd 向右平动
C .线框abcd 向左平动
D .线框abcd 以导线AB 为轴转动
16.如图所示,间距为L 、电阻不计的足够长平行光滑金属导轨水平放置,导轨左端有一阻值为R 的电阻,一质量为m 、电阻也为R 的金属棒横跨在导轨上,棒与导轨接触良好。整个装置处于竖直向上、磁感应强度为B 的匀强磁场中,金属棒以初速度0v 沿导轨向右运动,前进距离为s 。在金属棒整个运动过程中,下列说法正确的是
A .金属棒运动平均速度大于02
v B .金属棒克服安培力做的功等于电阻R 上产生的焦耳热
C .通过电阻R 电荷量为2BLs
R
D .电阻R 上产生的焦耳热为2012
mv 17.如图所示,电阻不计,间距为L =1.0m 的光滑平行导轨水平放置于磁感应强度为B =0.5T ,方向竖直向上的匀强磁场中,导轨左端接有定值电阻R =4.0Ω。金属棒MN 垂直导轨放置,在水平外力F 作用下由静止开始向右运动,外力F 与金属棒速度v 的关系为F =2+kv (N )(k 为常数),已知金属棒的质量m =2.0kg ,其电阻r =1.0Ω,金属棒与导轨始终垂直且接触良好。下列说法中正确的是
A .如果导轨足够长,金属棒中感应电流一定将一直增大
B .如果金属棒运动时间足够长,金属棒的动能一定将一直增大
C .外力F 所做的总功等于电阻R 上产生的热能和金属棒的动能之和
D .电阻R 上产生的热功率可能先增大后不变
18.如图(a )所示,一根直导线和一个矩形导线框固定在同一竖直平面内,直导线在导线框上方,规定图(b )中箭头方向为电流的正方向。直导线中通以图(b )所示的电流,则在0~1t 时间内,导线框中感应电流的方向
A .先顺时针后逆时针
B .先逆时针后顺时针
C .始终沿顺时针
D .始终沿逆时针
19.如图甲所示,abcd 是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框,在金属线框的下方有一磁感应强度为B 的匀强磁场区域,MN 和M ′N ′是匀强磁场区域的水平边界,并与线框的bc 边平行,磁场方向与线框平面垂直.现让金属线框由距MN 的某一高度从静止开始下落,图乙是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域的v–t 图象(其中OA 、BC 、DE 相互平行)。已知金属线框的边长为L (L 小于磁场上下边界宽度)、质量为m ,电阻为R ,当地的重力加速度为g ,图象中坐标轴上所标出的字母v 1、v 2、t 1、t 2、t 3、t 4均为已知量.(下落过程中bc 边始终水平)根据题中所给条件,以下说法正确的是
A .可以求出磁场上下边界的宽度
B .若磁场上下边界宽度为S ,则从bc 边进入磁场到ad 边离开磁场的过程中,线框产生的焦耳热为mgS
C .v 1的大小为22
mgR
B L
D.线框穿出磁场过程中流经线框横截面的电荷量比线框进入磁场过程中流经框横截面的电荷量多
20.如图所示,在竖直向下的y轴两侧分布有垂直纸面向外和向里的磁场,磁感应强度均随位置坐标按B=B0+k y(k为正常数)的规律变化。两个完全相同的正方形线框甲和乙的上边均与y轴垂直,甲的初始位置高于乙的初始位置,两线框平面均与磁场垂直。现同时分别给两个线框一个竖直向下的初速度v l和v2,设磁场的范围足够大,当线框完全在磁场中运动时,不考虑两线框的相互作用,下列说法正确的是()
A.运动中两线框所受磁场的作用力方向相反
B.若v1=v2,则开始时甲所受磁场力等于乙所受磁场力
C.若v1>v2,则开始时甲中的感应电流一定大于乙中的感应电流
D.若v1<v2,则最终稳定状态时甲的速度可能大于乙的速度
21.近年来,手机无线充电功能越来越广泛的在汽车配置中出现,该技术为人们提供了很大便利性。如图甲为充电原理示意图。充电板接交流电源,对充电板供电,充电板内的励磁线圈可产生交变磁场,从而使手机内的感应线圈产生感应电流。当充电板内的励磁线圈通入如图乙所示的交变电流时(电流由a流入时方向为正),下列说法正确的是()
A.感应线圈中产生的是恒定电流
B.t3~t4时间内,感应线圈中电流的方向与励磁线圈中电流方向相同
C.t1~t3时间内,c点电势高于d点电势
D.t1时刻,感应线圈中电流瞬时值为0
22.如图甲所示,圆形的刚性金属线圈与一平行板电容器连接,线圈内存在垂直于线圈平面的匀强磁场,取垂直于纸面向里为磁感应强度B的正方向,B随时间t的变化关系如图乙所
示.t=0时刻,在平行板电容器间,由静止释放一带正电的粒子(重力可忽略不计),假设粒子运动未碰到极板,不计线圈内部磁场变化对外部空间的影响,下列关于板间电场强度、粒子在板间运动的位移、速度和加速度与时间的关系图象中(以向上为正方向)可能正确的是()
A. B.
C. D.
23.图示为一对同轴的螺线管(轴线水平)剖面图。现给线圈A通电,其中的电流方向用“·”和“×”表示,且电流不断增大,线圈B中就会产生感应电流。下列说法正确的是()
A.线圈A中的磁场方向向左
B.线圈B中感应电流的磁场方向向右
C.线圈B中产生的感应电流大小不可能保持恒定
D.从左向右看线圈B中产生的感应电流为逆时针方向
24.如图所示,在竖直向下磁感应强度为B的匀强磁场中,有两条固定在绝缘水平面上的平行光滑金属导轨,导轨的电阻不计,间距为d,左端接阻值为R的电阻。一个直径为d、
质量为m的导体圆环放在两导轨上,单位长度的电阻为2R
d ,圆环与两导轨始终接触良好。
初速度为v 0的圆环在与导轨平行的水平恒力F 的作用下,运动距离s 后速度达到v 。已知n 个电动势为E 、内阻为r 的电源并联,其等效电动势E 并=E ,等效内阻r r n =并,则()
A .圆环速度达到v 时,电阻R 两端的电压23
U Bdv =B .圆环速度达到v 时,圆环受到的安培力223B d v F R
=安C .整个过程,经历时间()
22023m v v B d s t F FR
-=+D .整个过程中R 产生的热量220211333
Q Fs mv mv =+-25.在直角三角形PQS 中,∠S=30°,O 为PS 的中点,四根长度均为L 的直导线均垂直于纸面并分别固定于P 、Q 、S 、O 点。若四根导线均通有大小为I 的电流,方向如图所示。已知通电直导线Q 在P 处产生的磁感应强度大小为0B ,则通电直导线O 受到的安培力大小为()
A 0IL
B 0IL
C 0IL
D .03B IL
26.将条形磁铁系在轻绳下端,在其正下方放置一金属环,如图所示。当t =0时,将条形磁铁由图中位置自静止释放而来回摆动,短时间内,若条形磁铁的摆动可视为周期性运动,其周期为T 。规定图中箭头所示方向为环中电流的正方向,下列描述环中电流i 随时间t 变化关系的图像可能正确的是()
A .
B .
C .
D .
27.如图所示,x 轴上方有两条曲线均为正弦曲线的半个周期,其高和底的长度均为l ,在x 轴与曲线所围的两区域内存在大小均为B ,方向如图所示的匀强磁场,MNPQ 为一边长为l 的正方形导线框,其电阻为R ,MN 与x 轴重合,在外力的作用下,线框从图示位置开始沿x 轴正方向以速度v 匀速向右穿越磁场区域,则下列说法中正确的是()
A .线框的PN 边到达x 坐标为
2l 处时,感应电流最大B .线框的PN 边到达x 坐标为32l 处时,感应电流最大C .穿越磁场的整个过程中,线框中产生的焦耳热为233B l v R
D .穿越磁场的整个过程中,外力所做的功为2332B l v R
高考物理电磁感应现象的两类情况(大题培优)及答案 一、电磁感应现象的两类情况 1.如图所示,光滑的长平行金属导轨宽度d=50cm ,导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°,导轨上端电阻R=0.8Ω,其他电阻不计.导轨放在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.4T .金属棒ab 从上端由静止开始下滑,金属棒ab 的质量m=0.1kg .(sin37°=0.6,g=10m/s 2) (1)求导体棒下滑的最大速度; (2)求当速度达到5m/s 时导体棒的加速度; (3)若经过时间t ,导体棒下滑的垂直距离为s ,速度为v .若在同一时间内,电阻产生的热与一恒定电流I 0在该电阻上产生的热相同,求恒定电流I 0的表达式(各物理量全部用字母表示). 【答案】(1)18.75m/s (2)a=4.4m/s 2 (32 22mgs mv Rt 【解析】 【分析】根据感应电动势大小与安培力大小表达式,结合闭合电路欧姆定律与受力平衡方程,即可求解;根据牛顿第二定律,由受力分析,列出方程,即可求解;根据能量守恒求解; 解:(1)当物体达到平衡时,导体棒有最大速度,有:sin cos mg F θθ= , 根据安培力公式有: F BIL =, 根据欧姆定律有: cos E BLv I R R θ==, 解得: 222 sin 18.75cos mgR v B L θ θ = =; (2)由牛顿第二定律有:sin cos mg F ma θθ-= , cos 1BLv I A R θ = =, 0.2F BIL N ==, 24.4/a m s =; (3)根据能量守恒有:22012 mgs mv I Rt = + , 解得: 2 02mgs mv I Rt -=
电磁感应综合问题 电磁感应综合问题,涉及力学知识(如牛顿运动定律、功、动能定 理、动量和能量守恒定律等)、电学知识(如电磁感应定律、楞次定律、 直流电路知识、磁场知识等)等多个知识点,其具体应用可分为以下 两个方面: (1)受力情况、运动情况的动态分析。思考方向是:导体受力运动产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化→感应电动势变化→……,周而复始,循环结束时,加速度等于零,导体达到稳定运动状态。要画好受力图,抓住a=0时,速度v达最大值的特点。 (2)功能分析,电磁感应过程往往涉及多种能量形势的转化。例 如:如图所示中的金属棒ab沿导轨由静止下滑时,重力势能减小,一 部分用来克服安培力做功转化为感应电流的电能,最终在 R上转转化为焦耳热,另一部分转化为金属棒的动能.若 导轨足够长,棒最终达到稳定状态为匀速运动时,重力势 能用来克服安培力做功转化为感应电流的电能,因此,从 功和能的观点人手,分析清楚电磁感应过程中能量转化的关系,往往 是解决电磁感应问题的重要途径. 【例1】如图1所示,矩形裸导线框长边的长度为2l,短边的长度 为l,在两个短边上均接有电阻R,其余部分电阻不计,导线框一长边
及x 轴重合,左边的坐标x=0,线框内有一垂直于线框平面的磁场,磁场的感应强度满足关系)sin(l x B B 20π=。一光滑导体棒AB 及短边平行且 及长边接触良好,电阻也是R ,开始时导体棒处于x=0处,从t=0时刻起,导体棒AB 在沿x 方向的力F 作用下做速度为v 的匀速运动,求: (1)导体棒AB 从x=0到x=2l 的过程中力F 随时间t 变化的规律; (2)导体棒AB 从x=0到x=2l 的过程中回路产生的热量。 答案:(1))()(sin v l t R l vt v l B F 203222220≤≤=π (2)R v l B Q 32320= 【例2】 如图2所示,两条互相平行的光滑金属导 轨位于水平面内,它们之间的距离为l =0.2m ,在导轨的一端接有阻值为R=0.5Ω的电阻,在x ≥0处有一及水平面垂直的均匀磁场,磁感强度B=0.5T 。一质量为m=01kg 的金属杆垂直放置在导轨上,并以v 0=2m/s 的初速度进入磁场,在安培力和一垂直于杆的水平外力F 的共同作用下作匀变速直线运动,加速度大小为a=2m/s 2,方向及初速度方向相反,设导轨和金属杆的电阻都可以忽略,且接触良好。求: (1)电流为零时金属杆所处的位置; (2)电流为最大值的一半时施加在金属杆上外力F 的大小和方向; (3)保持其他条件不变,而初速度v 0取不同值,求开始时F 的方
2020高考物理热点分析与预测专题9·电磁感应 一、2020大纲解读 本专题涉及的考点有:电磁感应现象、磁通量、法拉第电磁感应定律、楞次定律、导体切割磁感线时的感应电动势、右手定则、自感现象、日光灯等.《2020考试大纲》对自感现象等考点为Ⅰ类要求,而对电磁感应现象、磁通量、法拉第电磁感应定律、楞次定律、导体切割磁感线时的感应电动势、右手定则等考点为Ⅱ类要求. 电磁感应是每年高考考查的重点内容之一,电磁学与电磁感应的综合应用是高考热点之一,往往由于其综合性较强,在选择题与计算题都可能出现较为复杂的试题.电磁感应的综合应用主要体现在与电学知识的综合,以导轨+导体棒模型为主,充分利用电磁感应定律、楞次定律、安培力、直流电路知识、磁场知识等多个知识点,可能以图象的形式进行考查,也可能是求解有关电学的一些物理量(如电量、电功率或电热等).同时在求解过程中通常也会涉及力学知识,如物体的平衡条件(运动最大速度求解)、牛顿运动定律、动能定理、动量守恒定理(双导体棒)及能量守恒等知识点.电磁感应的综合应用突出考查了考生理解能力、分析综合能力,尤其是考查了从实际问题中抽象概括构建物理模型的创新能力. 二、重点剖析 电磁感应综合应用的中心是法拉第电磁感应定律,近年来的高考中,电磁感应的考查主要是通过法拉第电磁感应定律再综合力、热、静电场、直流电路、磁场等知识内容,有机地把力与电磁结合起来,具体反映在以下几个方面: 1.以电磁感应现象为核心,综合应用力学各种不同的规律(如牛顿运动定律、动量守恒定律、动能定理)等内容形成的综合类问题.通常以导体棒或线圈为载体,分析导体棒在磁场中因电磁感应现象对运动情况的影响,解决此类问题的关键在于运动情况的分析,特别是最终稳定状态的确定,利用物体的平衡条件可求最大速度之类的问题,利用动量观点可分析双导体棒运动情况. 2.电磁感应与电路的综合问题,关键在于电路结构的分析,能正确画出等效电路图,并结合电学知识进行分析、求解.求解过程中首先要注意电源的确定.通常将切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路作为等效电源.若产生感应电动势是由几个相互联系部分构成时,可视为电源的串联与并联.其次是要能正确区分内、外电路,通常把产生感应电动势那部分电路视为内电路.最后应用全电路欧姆定律及串并联电路的基本性质列方程求解. 3.电磁感应中的能量转化问题 电磁感应过程实质是不同形式的能量转化的过程,而能量的转化则是通过安培力做功的形式而实现的,安培力做功的过程,是电能转化为其他形式的能的过程,“外力”克服安培力做功,则是其他形式的能转化为电能的过程.求解过程中主要从以下三种思路进行分析:①利用安培力做功求解,电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功.注意安培力应为恒力.②利用能量守恒求解,开始的机械能总和与最后的机械能总和之差等于产生的电能.适用于安培力为变力.③利用电路特征来求解,通过电路中所产生的电能来计算. 4.电磁感应中的图象问题 电磁感应的图象主要包括B-t图象、Φ-t图象、E-t图象和I-t图象,还可能涉及感应电动势E和感应电流I随线圈位移x变化的图象,即E-x图象和I-x图象.一般又可把图象问题分为两类:①由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象.②由给定的有关图象分析电磁感应过程,求解相应的物理量.解答电磁感应中的图象问题的基本方法是利用右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律分析解答. 三、高考考点透视 1.电磁感应中的力和运动 例1.磁悬浮列车是一种高速低耗的新型交通工具。它的驱动系统简化为如下模型,固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框,电阻为R,金属框置于xOy平面内,长边MN长为l,平行于y轴,宽为d的NP边平行于x轴,如图1所示。列车轨道沿Ox方向,轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场,磁
θ v 0 y M a B 电磁感应 2006年全国理综 (北京卷) 24.(20分)磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用。图1是平静海面上某 实验船的示意图,磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道(简称通道)组成。 如图2所示,通道尺寸a =2.0m ,b =0.15m 、c =0.10m 。工作时,在通道内沿z 轴正方 向加B =8.0T 的匀强磁场;沿x 轴正方向加匀强电场,使两金属板间的电压U =99.6V ;海水沿y 轴正方向流过通道。已知海水的电阻率ρ=0.22Ω·m 。 (1)船静止时,求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向; (2)船以v s =5.0m /s 的速度匀速前进。若以船为参照物,海水以5.0m /s 的速率涌入进 水口由于通道的截面积小球进水口的截面积,在通道内海水速率增加到v d =8.0m /s 。求此时两金属板间的感应电动势U 感。 (3)船行驶时,通道中海水两侧的电压U /=U -U 感计算,海水受到电磁力的80%可以 转化为对船的推力。当船以v s =5.0m /s 的船速度匀速前进时,求海水推力的功率。 解析24.(20分) (1)根据安培力公式,推力F 1=I 1Bb ,其中I 1= R U ,R =ρac b 则F t = 8.796==B p U Bb R U ac N 对海水推力的方向沿y 轴正方向(向右) (2)U 感=Bu 感b=9.6 V (3)根据欧姆定律,I 2= 600)('4=-=pb ac b Bv U R U A 安培推力F 2=I 2Bb =720 N
推力的功率P =Fv s =80%F 2v s =2 880 W 2006年全国物理试题(江苏卷) 19.(17分)如图所示,顶角θ=45°,的金属导轨 MON 固定在水平面内,导轨处在方向竖直、磁感应强度为B 的匀强磁场中。一根与ON 垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v 0沿导轨MON 向左滑动,导体棒的质量为m ,导轨与导体棒单位长度的电阻均匀为r 。导体棒与导轨接触点的a 和b ,导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触。t =0时,导体棒位于顶角O 处,求: (1)t 时刻流过导体棒的电流强度I 和电流方向。 (2)导体棒作匀速直线运动时水平外力F 的表达式。 (3)导体棒在0~t 时间内产生的焦耳热Q 。 (4)若在t 0时刻将外力F 撤去,导体棒最终在导轨上静止时的坐标x 。 19.(1)0到t 时间内,导体棒的位移 x =t t 时刻,导体棒的长度 l =x 导体棒的电动势 E =Bl v 0 回路总电阻 R =(2x +2x )r 电流强度 022E I R r ==(+) 电流方向 b →a (2) F =BlI =22 02 22E I R r ==(+) (3)解法一 t 时刻导体的电功率 P =I 2R = 23 02 22E I R r ==(+) ∵P ∝t ∴ Q =2P t =232 02 2(22E I R r ==+) 解法二 t 时刻导体棒的电功率 P =I 2R 由于I 恒定 R /=v 0rt ∝t
一、法拉第电磁感应定律 1.如图甲所示,两根足够长的水平放置的平行的光滑金属导轨,导轨电阻不计,间距为L ,导轨间电阻为R 。PQ 右侧区域处于垂直纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度大小为B ;PQ 左侧区域两导轨间有一面积为S 的圆形磁场区,该区域内磁感应强度随时间变化的图象如图乙所示,取垂直纸面向外为正方向,图象中B 0和t 0都为已知量。一根电阻为r 、质量为m 的导体棒置于导轨上,0?t 0时间内导体棒在水平外力作用下处于静止状态,t 0时刻立即撤掉外力,同时给导体棒瞬时冲量,此后导体棒向右做匀速直线运动,且始终与导轨保持良好接触。求: (1)0~t 0时间内导体棒ab 所受水平外力的大小及方向 (2)t 0时刻给导体棒的瞬时冲量的大小 【答案】(1) ()00=BB SL t F R r + 水平向左 (2) 00 mB S BLt 【解析】 【详解】 (1)由法拉第电磁感应定律得 : 010 B S BS E t t t ?Φ?= ==?? 所以此时回路中的电流为: () 1 00B S E I R r R r t = =++ 根据右手螺旋定则知电流方向为a 到b. 因为导体棒在水平外力作用下处于静止状态,故外力等于此时的安培力,即: () 00==BB SL F F BIL R t r = +安 由左手定则知安培力方向向右,故水平外力方向向左. (2)导体棒做匀速直线运动,切割磁感线产生电动势为: 2E BLv = 由题意知: 12E E = 所以联立解得:
00 B S v BLt = 所以根据动量定理知t 0时刻给导体棒的瞬时冲量的大小为: 00 0mB S I mv BLt =-= 答:(1)0~t 0时间内导体棒ab 所受水平外力为() 00= BB SL t F R r +,方向水平向左. (2)t 0时刻给导体棒的瞬时冲量的大小 00 mB S BLt 2.如图所示,在垂直纸面向里的磁感应强度为B 的有界矩形匀强磁场区域内,有一个由均匀导线制成的单匝矩形线框abcd ,线框平面垂直于磁感线。线框以恒定的速度v 沿垂直磁场边界向左运动,运动中线框dc 边始终与磁场右边界平行,线框边长ad =l ,cd =2l ,线框导线的总电阻为R ,则线框离开磁场的过程中,求: (1)线框离开磁场的过程中流过线框截面的电量q ; (2)线框离开磁场的过程中产生的热量 Q ; (3)线框离开磁场过程中cd 两点间的电势差U cd . 【答案】(1)22Bl q R =(2) 234B l v Q R =(3)43cd Blv U = 【解析】 【详解】 (1)线框离开磁场的过程中,则有: 2E B lv = E I R = q It = l t v = 联立可得:2 2Bl q R = (2)线框中的产生的热量: 2Q I Rt =
2018年高考物理试题分类解析:电磁感应 全国1卷 17.如图,导体轨道OPQS固定,其中PQS是半圆弧,Q为半圆弧的中心,O为圆心。轨道的电阻忽略不计。OM是有一定电阻、可绕O转动的金属杆。M端位于PQS上,O M与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为B,现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定(过程Ⅰ);再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B'(过程Ⅱ)。在过程Ⅰ、Ⅱ中,流过OM 的电荷量相等,则 B B ' 等于 A. 5 4 B. 3 2 C. 7 4 D.2 【解析】在过程Ⅰ中 R r B R t R E t I q 2 __4 1 π ? = ?Φ = = =,在过程Ⅱ中 2 2 1 ) ' (r B B R q π ? - = ?Φ =二者相等,解得 B B ' = 3 2 。 【答案】17.B 全国1卷 19.如图,两个线圈绕在同一根铁芯上,其中一线圈通过开关与电源连接,另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方,开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是 A.开关闭合后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动 B.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向 C.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向
D .开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,小磁针的N 极朝垂直纸面向外的方向转动 【解析】A .开关闭合后的瞬间,铁芯内磁通量向右并增加,根据楞次定律,左线圈感应电流方向在直导线从南向北,其磁场在其上方向里,所以小磁针的N 极朝垂直纸面向里的方向转动,A 正确; B 、 C 直导线无电流,小磁针恢复图中方向。 D .开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,电流方向与A 相反,小磁针的N 极朝垂直纸面向外的方向转动,D 正确。 【答案】19.AD 全国2卷 18.如图,在同一平面内有两根平行长导轨,导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域, 区域宽度均为l ,磁感应强度大小相等、方向交替向上向下。一边长为 3 2 l 的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动,线框中感应电流i 随时间t 变化的正确图线可能是 【解析】如图情况下,电流方向为顺时针,当前边在向里的磁场时,电流方向为逆时针,但因为两导体棒之间距离为磁场宽度的 2 3 倍,所以有一段时间两个导体棒都在同一方向的磁场中,感应电流方向相反,总电流为0,所以选D. 【答案】18.D 全国3卷 20.如图(a ),在同一平面内固定有一长直导线PQ 和一导线框R ,R 在PQ 的右侧。导线 PQ 中通有正弦交流电流i ,i 的变化如图(b )所示,规定从Q 到P 为电流的正方向。导线框R 中的感应电动势
高中物理总复习 —电磁感应 本卷共150分,一卷40分,二卷110分,限时120分钟。请各位同学认真答题,本卷后附答案及解析。 一、不定项选择题:本题共10小题,每小题4分,共40分.在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的不得分. 1.图12-2,甲、乙两图为与匀强磁场垂直放置的两个金属框架,乙图除了一个电阻为零、自感系数为L的线圈外,其他部分与甲图都相同,导体AB以相同的加速度向右做匀加速直线运动。若位移相同,则() A.甲图中外力做功多B.两图中外力做功相同 C.乙图中外力做功多D.无法判断 2.图12-1,平行导轨间距为d,一端跨接一电阻为R,匀强磁场磁感强度为B,方向与导轨所在平面垂直。一根足够长的金属棒与导轨成θ角放置,金属棒与导轨的电阻不计。当金属棒沿垂直于棒的方向以速度v滑行时,通过电阻R的电流强度是() A. Bdv R B.sin Bdv R θ C.cos Bdv R θ D. sin Bdv Rθ 3.图12-3,在光滑水平面上的直线MN左侧有垂直于纸面向里的匀强磁场,右侧是无磁场空间。将两个大小相同的铜质矩形闭合线框由图示位置以同样的速度v向右完全拉出匀强磁场。已知制作这两只线框的铜质导线的横截面积之比是1:2.则拉出过程中下列说法中正确的是()A.所用拉力大小之比为2:1 R v a b θ d 图12-1 M v B
B .通过导线某一横截面的电荷量之比是1:1 C .拉力做功之比是1:4 D .线框中产生的电热之比为1:2 4. 图12-5,条形磁铁用细线悬挂在O 点。O 点正下方固定一个水平放置的铝线圈。让磁铁在竖直面内摆动,下列说法中正确的是 ( ) A .在磁铁摆动一个周期内,线圈内感应电流的方向改变2次 B .磁铁始终受到感应电流磁铁的斥力作用 C .磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力 D .磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力 5. 两相同的白炽灯L 1和L 2,接到如图12-4的电路中,灯L 1与电容器串联,灯L 2与电感线圈串联,当a 、b 处接电压最大值为U m 、频率为f 的正弦交流电源时,两灯都发光,且亮度相同。更换一个新的正弦交流电源后,灯L 1的亮度大于大于灯L 2的亮度。新电源的电压最大值和频率可能是 ( ) A .最大值仍为U m ,而频率大于f B .最大值仍为U m ,而频率小于f C .最大值大于U m ,而频率仍为f D .最大值小于U m ,而频率仍为f 6.一飞机,在北京上空做飞行表演.当它沿西向东方向做飞行表演时(图12-6),飞行员左右两机翼端点哪一点电势高( ) A .飞行员右侧机翼电势低,左侧高 B .飞行员右侧机翼电势高,左侧电势低 C .两机翼电势一样高 D .条件不具备,无法判断 7.图12-7,设套在条形磁铁上的弹性金属导线圈Ⅰ突然缩小为线圈Ⅱ,则关于线圈的感应电流及其方向(从上往下看)应是( ) A .有顺时针方向的感应电流 B .有逆时针方向的感应电流 C .有先逆时针后顺时针方向的感应电流 D .无感应电流 8.图12-8,a 、b 是同种材料的等长导体棒,静止于水平面内的足够长的光滑平行导轨上,b 棒的质量是a 棒的两倍。匀强磁场竖直向下。若给a 棒以4.5J 的初动能,使之向左运动,不 L 1 L 2 图12-4 v 0 a b 图12-8 图12-6 S N O 图12-5 图12-7
届高三物理电磁感应知识点 物理二字出现在中文中,是取格物致理四字的简称,即考察事物的形态和变化,总结研究它们的规律的意思。小编准备了高三物理电磁感应知识点,具体请看以下内容。 1.电磁感应现象 电磁感应现象:利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应,产生的电流叫做感应电流。 (1)产生感应电流的条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化,即0。 (2)产生感应电动势的条件:无论回路是否闭合,只要穿过线圈平面的磁通量发生变化,线路中就有感应电动势。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。 (3)电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果回路闭合,则有感应电流,回路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流。 2.磁通量 (1)定义:磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量,定义式:=BS。如果面积S与B不垂直,应以B乘以在垂直于磁场方向上的投影面积S,即=BS,国际单位:Wb 求磁通量时应该是穿过某一面积的磁感线的净条数。任何一个面都有正、反两个面;磁感线从面的正方向穿入时,穿过
该面的磁通量为正。反之,磁通量为负。所求磁通量为正、反两面穿入的磁感线的代数和。 3.楞次定律 (1)楞次定律:感应电流的磁场,总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律适用于一般情况的感应电流方向的判定,而右手定则只适用于导线切割磁感线运动的情况,此种情况用右手定则判定比用楞次定律判定简便。 (2)对楞次定律的理解 ①谁阻碍谁---感应电流的磁通量阻碍产生感应电流的磁通量。 ②阻碍什么---阻碍的是穿过回路的磁通量的变化,而不是磁通量本身。③如何阻碍---原磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当原磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,即增反减同。④阻碍的结果---阻碍并不是阻止,结果是增加的还增加,减少的还减少。 (3)楞次定律的另一种表述:感应电流总是阻碍产生它的那个原因,表现形式有三种: ①阻碍原磁通量的变化;②阻碍物体间的相对运动;③阻碍 原电流的变化(自感)。 4.法拉第电磁感应定律 电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。表达式E=n/t
1、(2011上海(14 分)电阻可忽略的光滑平行金属导轨长S=1.15m ,两导轨间距L =0.75 m ,导轨倾角为30°,导轨上端ab 接一阻值R=1.5Ω的电阻,磁感应强度B=0.8T 的匀强磁场垂直轨道平面向上。阻值r=0.5Ω,质量m=0.2kg 的金属棒与轨道垂直且接触良好,从轨道上端ab 处由静止开始下滑至底端,在此过程中金属棒产生的焦耳热0.1r Q J =。(取210/g m s =)求:(1)金属棒在此过 程中克服安培力的功W 安;(2)金属棒下滑速度2/v m s =时 的加速度a .3)为求金属棒下滑的最大速度m v ,有同学解答如下由动能定理21-=2 m W W mv 重安,……。由此所得结果是否正确?若正确,说明理由并完成本小题;若不正确,给出正确的解答。 解析:(1)下滑过程中安培力的功即为在金属棒和电阻上产生的焦耳热,由于3R r =,因此30.3()R r Q Q J == ∴=0.4()R r W Q Q Q J =+=安 (2)金属棒下滑时受重力和安培力22 =B L F BIL v R r =+安 由牛顿第二定律22 sin 30B L mg v ma R r ?-=+∴ 2222210.80.752sin 3010 3.2(/)()20.2(1.50.5)B L a g v m s m R r ??=?-=?-=+?+ (3)此解法正确。金属棒下滑时重力和安培力作用,其运动满足22 sin 30B L mg v ma R r ?-=+ 上式表明,加速度随速度增加而减小,棒作加速度减小的加速运动。无论最终是否达到匀速,当棒到达斜面底端时速度一定为最大。由动能定理可以得到棒的末速度,因此上述解法正确。21sin 302m mgS Q mv ?-= ∴ 2.74(/)m v m s === 2、(2011重庆第).(16分)有人设计了一种可测速的跑步机,测速原理如题23图所示,该机底面固定有间距为L 、长度为d 的平行金属电极。电极间充满磁感应强度为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场,且接有电压表和电阻R ,绝缘橡胶带上 镀有间距为d 的平行细金属条,磁场中始终仅有一 根金属条,且与电极接触良好,不计金属电阻,若 橡胶带匀速运动时,电压表读数为U ,求: (1)橡胶带匀速运动的速率;(2)电阻R 消耗的电 功率;(3)一根金属条每次经过磁场区域克服安培 力做的功。 解析:(1)设电动势为E ,橡胶带运动速率 为v 。由:BLv E =,U E =,得:BL U v =
高考专题:电磁感应中的动力学和能量综合问题 一.选择题。(本题共6小题,每小题6分,共36分。1—3为单选题,4—6为多选题) 1.如图所示,“U ”形金属框架固定在水平面上,处于竖直向下的匀强磁场中棒以水平初速度v 0向右运动,下列说 法正确的是( ) 棒做匀减速运动 B.回路中电流均匀减小 点电势比b 点电势低 棒受到水平向左的安培力 2.如图,一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内,线框在长直导线右侧,且其长边与长直导线平行。已知在0到1的时间间隔内,直导线中电流i 发生某种变化,而线框中感应电流总是沿顺时针方向;线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右。设电流i 正方向与图中箭头方向相同,则i 随时间t 变化的图线可能是( ) 3.如图所示,在光滑水平桌面上有一边长为L 、电阻为R 的正方形导线框;在导线框右侧有一宽度为d(d>L)的条形匀强磁场区域,磁场的边界 与导线框的一边平行,磁场方向竖直向下.导线框以某一初速度向右运动=0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合,随后导线框进入并通过磁场区域.下列v -t 图象中,可能正确描述上述过程的是( ) A B C D 4.如图1所示,两根足够长、电阻不计且相距L =0.2 m 的平行金属导轨固定在倾角θ=37°的绝缘斜面上,顶端接有一盏额定电压U =4 V 的小灯泡,两导轨间有一磁感应强度大小B =5 T 、方向垂直斜面向上的匀强磁场.今将一根长为L 、质量为m =0.2 、电阻r =1.0 Ω的金属棒垂直于导轨放置在顶端附近无初速度释放,金属棒与导轨接触良好,金属棒 与导轨间的动摩擦因数μ=0.25,已知金属棒下滑到速度稳定时,小灯泡恰能正常发光,重力加速度g 取10 2, 37°=0.6, 37°=0.8,则( ) 班级 姓名 出题者 徐利兵 审题者 得分 密 封 线
θ v 0 x y O M a b B N 电磁感应 2006年全国理综 (北京卷) 24.(20分)磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用。图1是平静海面上某 实验船的示意图,磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道(简称通道)组成。 如图2所示,通道尺寸a =,b =、c =。工作时,在通道内沿z 轴正方向加B =的匀强磁 场;沿x 轴正方向加匀强电场,使两金属板间的电压U =;海水沿y 轴正方向流过通道。已知海水的电阻率ρ=Ω·m 。 (1)船静止时,求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向; (2)船以v s =s 的速度匀速前进。若以船为参照物,海水以s 的速率涌入进水口由于通 道的截面积小球进水口的截面积,在通道内海水速率增加到v d =s 。求此时两金属板间的感应电动势U 感。 (3)船行驶时,通道中海水两侧的电压U / =U -U 感计算,海水受到电磁力的80%可以转 化为对船的推力。当船以v s =s 的船速度匀速前进时,求海水推力的功率。 解析24.(20分) (1)根据安培力公式,推力F 1=I 1Bb ,其中I 1= R U ,R =ρac b 则F t = 8.796==B p U Bb R U ac N 对海水推力的方向沿y 轴正方向(向右) (2)U 感=Bu 感b= V (3)根据欧姆定律,I 2= 600)('4=-=pb ac b Bv U R U A 安培推力F 2=I 2Bb =720 N
推力的功率P =Fv s =80%F 2v s =2 880 W 2006年全国物理试题(江苏卷) 19.(17分)如图所示,顶角θ=45°,的金属导轨 MON 固定在水平面内,导轨处在方向竖直、磁感应强度为B 的匀强磁场中。一根与ON 垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v 0沿导轨MON 向左滑动,导体棒的质量为m ,导轨与导体棒单位长度的电阻均匀为r 。导体棒与导轨接触点的a 和b ,导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触。t =0时,导体棒位于顶角O 处,求: (1)t 时刻流过导体棒的电流强度I 和电流方向。 (2)导体棒作匀速直线运动时水平外力F 的表达式。 (3)导体棒在0~t 时间内产生的焦耳热Q 。 (4)若在t 0时刻将外力F 撤去,导体棒最终在导轨上静止时的坐标x 。 19.(1)0到t 时间内,导体棒的位移 x =t t 时刻,导体棒的长度 l =x 导体棒的电动势 E =Bl v 0 回路总电阻 R =(2x +2x )r 电流强度 022E I R r ==(+) 电流方向 b →a (2) F =BlI =22 02 22E I R r ==(+) (3)解法一 t 时刻导体的电功率 P =I 2 R =23 02 22E I R r ==(+) ∵P ∝t ∴ Q =2P t =232 02 2(22E I R r ==+) 解法二 t 时刻导体棒的电功率 P =I 2 R 由于I 恒定 R / =v 0rt ∝t
第22讲 电磁感应经典精讲(下) 1、如图所示,垂直纸面的正方形匀强磁场区域内有一位于纸 面内的电阻均匀的正方形导体框abcd ,现将导体框分别朝两 个方向以3υυ、速度匀速拉出磁场, 则导体框从两个方向移出磁场的两过程中() A .导体框所受安培力方向相同 B .导体框中产生的焦耳热相同 C .导体框ad 边两端电压相同 D .通过导体框截面的电荷量相同 2、如图所示电路,两根光滑金属导轨,平行放置在倾角为θ的斜面上,导轨下端接有电阻R ,导轨电阻不计,斜面处在竖直向上的匀强磁场中,电阻可略去不计的金属棒ab ,质量为m ,受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F 的作用,金属棒沿导轨匀速下滑,则它在下滑高度h 的过程中,以下说法正确的是( ) A.作用在金属棒上各力的合力做功为零 B.重力做的功等于系统产生的电能 C.金属棒克服安培力做的功等于电阻R 上产生的焦耳热 D.金属棒克服恒力F 做的功等于电阻R 上产生的焦耳热 3、物理实验中,常用一种叫做“冲击电流计”的仪器测定通过电路的电荷量,如图所示,探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度.已知线圈匝数为n ,面积为S ,线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R .若将线圈放在被测匀强磁场中,开始线圈平面与磁场垂直,现把探测线圈翻转180°,冲击电流计测出通过线圈的电荷量为q , 由上述数据可测出被测磁场的磁感应强度为 ( ) A.qR 2nS B. qR nS C.qR 2S D.qR S 4、如图所示,边长L =0.20m 的正方形导线框ABCD 由粗细均匀的同种材料制成,正方形导线框每边的电阻R 0=1.0Ω,金属棒MN 与正方形导线框的对角线长度恰好相等,金属棒MN 的电阻r =0.20Ω.导线框放置在匀强磁场中,磁场的磁感应强度B =0.50T ,方向垂直导线框所在平面向里.金属棒MN 与导线框接触良好,且与导线框对角线BD 垂直放置在导线框上,金属棒上的中点始终在BD 连线上.若金属棒以v =4.0m/s 的速度向右匀速运动,当金属棒运动至AC 位置时,求(计算结果保留两位有效数字): (1)金属棒产生的电动势大小;
专题十电磁感应 挖命题 【考情探究】 分析解读导体棒切割磁感线的计算限于导线方向与磁场方向、运动方向垂直的情况。本专题主要研究电磁感应现象的描述、感应电流的方向的判断(楞次定律、右手定则)、感应电动势的大小的计算、自感现象和涡流现象等。这部分是高考考查的重点内容,近几年多放在第一道计算题考查。在高考中电磁感应现象多
与磁场、电路、力学、能量等知识结合,综合性较高,因此在复习时应深刻理解各知识点内容、注重训练和掌握综合性题目的分析思路,要研究与实际生活、生产科技相结合的实际应用问题。命题趋势:(1)楞次定律、右手定则、左手定则的应用。(2)与图像结合考查电磁感应现象。(3)通过“杆+导轨”模型,“线圈穿过有界磁场”模型,考查电磁感应与力学、电路、能量等知识的综合应用。 【真题典例】 破考点 【考点集训】 考点一电磁感应现象、楞次定律 1.(2018江苏海安高级中学阶段检测,8)(多选)如图所示,A为一固定的圆环,条形磁铁B从左侧无穷远处以初速度v0沿圆环轴线移向圆环,穿过后移到右侧无穷远处。下列说法中正确的是( )
A.若圆环A是电阻为R的线圈,磁铁移近圆环直至离开圆环这一过程中圆环中的感应电流方向发生变化 B.若圆环A是一超导线圈,磁铁移近圆环直至离开圆环这一过程中圆环中的感应电流方向发生变化 C.若圆环A是电阻为R的线圈,磁铁的中点通过环面时,圆环中电流为零 D.若圆环A是一超导线圈,磁铁的中点通过环面时,圆环中电流为零 答案AC 2.(2018江苏泰州、宜兴能力测试,3)如图所示,螺线管与灵敏电流计相连,磁铁从螺线管的正上方由静止释放,向下穿过螺线管。下列说法正确的是( ) A.电流计中的电流先由a到b,后由b到a B.a点的电势始终低于b点的电势 C.磁铁减少的重力势能等于回路中产生的热量 D.磁铁刚离开螺线管时的加速度小于重力加速度 答案D 3.(2017江苏扬州中学月考,7)(多选)一个水平固定的金属大圆环A,通有恒定的电流,方向如图所示,现有一小金属环B自A环上方落下并穿过A环,B环在下落过程中保持水平,并与A环共轴,那么在B环下落过程中( )
2019年北京高三二模物理分类汇编: 电磁感应 【题1】(2019·东城二模19)图甲所示是工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术的原理图。其原理是用通电线圈使物件内产生涡电流,借助探测线圈测定涡电流的改变,从而获得物件内部是否断裂及位置的信息。如图乙所示的是一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来的跳环实验装置,将一个套环置于线圈L上且使铁芯穿过其中,闭合开关S的瞬间,套环将立刻跳起。对以上两个实例的理解正确的是 A.涡流探伤技术运用了电流的热效应,跳环实验演示了自感现象 B.能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料 C.以上两个实例中的线圈所连接的电源都必须是交流电源 D.以上两个实例中的线圈所连接的电源也可以都是稳恒电源 【题2】(2019·海淀二模17)如图所示,竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R,金属棒与两导轨始终保持垂直,并良好接触且无摩擦,棒与导轨的电阻均不计,整个装置放在水平匀强磁场中,棒在竖直向上的恒力F作用下匀速上升的一段时间内,下列说法正确的是 A.通过电阻R的电流方向向左 B.棒受到的安培力方向向上 C.棒机械能的增加量等于恒力F做的功 D.棒克服安培力做的功等于电路中产生的热量 R F
【题3】(2019·海淀二模反馈17)如图所示,竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R ,质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触,棒与导轨的电阻均不计,整个装置放在水平匀强磁场中,棒在竖直向上的恒力F 作用下匀速上升的一段时间内,金属棒受恒定大小的滑动摩擦力f ,下列说法正确的是 A .通过电阻R 的电流方向水平向右,棒受到的安培力方向竖直向上 B .通过电阻R 的电流方向水平向左,棒受到的安培力方向竖直向下 C .棒机械能增加量的大小等于棒克服重力所做的功 D .棒机械能的增加量等于恒力F 和滑动摩擦力f 做的总功【题4】(2019·朝阳二模18)如图所示,空间存在垂直纸面向里的磁场,磁场在竖直方向均匀分布,在水平方向非均匀分布,且关于竖直平面MN 对称。绝缘细线上端固定在M 点,下端与一个粗细均匀的铜制圆环相接。现将圆环由P 处无初速释放,圆环第一次向右摆动最远能到达Q 处(图中未画出)。已知圆环始终在同一竖直平面内摆动,则在圆环从P 摆向Q 的过程中,下列说法正确的是 A .位置P 与Q 可能在同一高度 B .感应电流方向始终逆时针 C .感应电流方向先逆时针后顺时针D .安培力方向始终与运动方向相反 R F
高考物理压轴题专题复习—电磁感应现象的两类情况的推断题综合及答案解析一、电磁感应现象的两类情况 1.如图所示,竖直放置、半径为R的圆弧导轨与水平导轨ab、在处平滑连接,且轨道间距为2L,cd、足够长并与ab、以导棒连接,导轨间距为L,b、c、在一条直线上,且与平行,右侧空间中有竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场,均匀的金属棒pq和gh垂直导轨放置且与导轨接触良好。gh静止在cd、导轨上,pq从圆弧导轨的顶端由静止释放,进入磁场后与gh没有接触。当pq运动到时,回路中恰好没有电流,已知pq的质量为2m,长度为2L,电阻为2r,gh的质量为m,长度为L,电阻为r,除金属棒外其余电阻不计,所有轨道均光滑,重力加速度为g,求: (1)金属棒pq到达圆弧的底端时,对圆弧底端的压力; (2)金属棒pq运动到时,金属棒gh的速度大小; (3)金属棒gh产生的最大热量。 【答案】(1) (2) (3) 【解析】【分析】金属棒pq下滑过程中,根据机械能守恒和牛顿运动定律求出对圆弧底端的压力;属棒gh在cd、导轨上加速运动,回路电流逐渐减小,当回路电流第一次减小为零时,pq运动到ab、导轨的最右端,根据动量定理求出金属棒gh的速度大小;金属棒pq进入磁场后在ab、导轨上减速运动,金属棒gh在cd、导轨上加速运动,根据能量守恒求出金属棒gh产生的最大热量; 解:(1)金属棒pq下滑过程中,根据机械能守恒有: 在圆弧底端有 根据牛顿第三定律,对圆弧底端的压力有 联立解得 (2)金属棒pq进入磁场后在ab、导轨上减速运动,金属棒gh在cd、导轨上加速运动,回路电流逐渐减小,当回路电流第一次减小为零时,pq运动到ab、导轨的最右端,此时有 对于金属棒pq有 对于金属棒gh有
专题十一电磁感应 考纲解读 分析解读本专题主要内容有电磁感应现象的描述、感应电流方向的判断(楞次定律、右手定则)、感应电动势大小的计算、自感现象和涡流现象等。这部分是高考考查的重点内容。在高考中,电磁感应现象多与磁场、电路、力学、能量等知识结合,综合性较高,因此,在复习时应深刻理解各知识点内容、注重训练和掌握综合性题目的分析思路和方法,还要研究与实际生活、生产科技相结合的实际应用问题,便于全面提高分析解决综合性问题和实际应用问题的能力。 命题探究
(1)设两导线的张力大小之和为T,右斜面对ab棒的支持力的大小为N1,作用在ab棒上的安培力的大小为F,左斜面对cd棒的支持力大小为N2。对于ab棒,由力的平衡条件得 2mgsinθ=μN1+T+F① N1=2mgcosθ② 对于cd棒,同理有 mgsinθ+μN2=T③ N2=mgcosθ④ 联立①②③④式得 F=mg(sinθ-3μcosθ)⑤ (2)由安培力公式得 F=BIL⑥ 这里I是回路abdca中的感应电流。ab棒上的感应电动势为 ε=BLv⑦ 式中,v是ab棒下滑速度的大小。由欧姆定律得 I=⑧ 联立⑤⑥⑦⑧式得 v=(sinθ-3μcosθ)⑨
五年高考考点一楞次定律
1.(2017课标Ⅲ,15,6分)如图,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨,导轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS,一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内,线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向右运动,在运动开始的瞬间,关于感应电流的方向,下列说法正确的是() A.PQRS中沿顺时针方向,T中沿逆时针方向 B.PQRS中沿顺时针方向,T中沿顺时针方向 C.PQRS中沿逆时针方向,T中沿逆时针方向 D.PQRS中沿逆时针方向,T中沿顺时针方向 答案 D 2.(2017天津理综,3,6分)如图所示,两根平行金属导轨置于水平面内,导轨之间接有电阻R。金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀减小,ab始终保持静止,下列说法正确的是() A.ab中的感应电流方向由b到a B.ab中的感应电流逐渐减小 C.ab所受的安培力保持不变 D.ab所受的静摩擦力逐渐减小 答案 D 3.(2016课标Ⅱ,20,6分)(多选)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。圆盘旋转时,关于流过电阻R的电流,下列说法正确的是()
高考物理电磁感应
第一课时:电磁感应现象、楞次定律 _____班姓名_____________ 【知识梳理】 1.产生感应电流的条件:只要穿过闭合回路的磁通量发生变化.引起磁通量变化的原因很多,如面积的变化、正对面积的变化、磁场强度的变化等。 2.楞次定律:判断感应电流方向。感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流磁场磁通量的变化。应用楞次定律判断感应电流的方向的具体步骤为:(1)明确原磁通量的方向(2)判断磁通量的增减情况(3)确定感应电流的磁场的方向(4)利用安培定则反推感应电流的方向. 4.导体切割磁感线产生感应电流的方向用右手定则来判断较为简便. 5.楞次定律中的“阻碍”作用正是能的转化和守恒定律的反映.愣次定律的另一种表述:感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因.当问题不涉及感应电流的方向时,用另一种表述判断比较方便.【知识梳理】 例1.(2002年上海卷) 如图所示,A、B为大小、形状均相同且内壁光滑,但用不同材料制成的圆管,竖直固定在相同高度。两个相同的磁性小球,
同时从A、B管上端的管口无初速释放,穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面。下面对于两管的描述中可能正确的是( ) A.A管是用塑料制成的,B管是用铜制成的B.A管是用铝制成的,B管是用胶木制成的C.A管是用胶木制成的,B管是用塑料制成的D.A管是用胶木制成的,B A B 例2.(2003年上海综合卷11)唱卡拉OK用的话筒,内有传感器。其中有一种是动圈式的,它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈,线圈处于永磁体的磁场中,当声波使膜片前后振动时,就将声音信号转变为电信号。下列说法正确的是:() A.该传感器是根据电流的磁效应工作的 B.该传感器是根据电磁感应原理工作的 C.膜片振动时,穿过金属线圈的磁通量不变D.膜片振动时,金属线圈中不会产生感应电动势