高三物理复习研讨会交流材料对磁场电磁感应和交流电复习的建议.pdf

对磁场、电磁感应和交流电复习的建议一、高考真题2008 年14.（16 分）在场强为B 的水平匀强磁场中，一质量为m、带正电q 的小球在O 点静止释放，小球的运动曲线如图所示.已知此曲线在最低点的曲率半径为该点到x 轴距离的2倍，重力加速度为g.求：（1）小球运动到任意位置P（x,y）处的速率v. （2）小球在运动过程中第一次下降的最大距离ym. （3）当在上述磁场中加一竖直向上场强为E（mgEq）的匀强电场时，小球从O 静止释放后获得的最大速率vm. 15.（16 分）如图所示，间距为l 的两条足够长的平行金属导轨与水平面的夹角为，导轨光滑且电阻忽略不计.场强为 B 的条形匀强磁场方向与导轨平面垂直，磁场区域的宽度为 d1，间距为d2，两根质量均为m、有效电阻均匀为R 的导体棒a 和 b 放在导轨上，并与导轨垂直.（设重力加速度为g）（1）若 d 进入第 2 个磁场区域时， b 以与 a 同样的速度进入第1 个磁场区域， 求 b 穿过第 1 个磁场区域过程中增加的动能KE. （2）若 a 进入第 2 个磁场区域时，b 恰好离开第1 个磁场区域 ;此后 a 离开第 2 个磁场区域时， b 又恰好进入第2个磁场区域 .且 a、b 在任意一个磁场区域或无磁场区域的运动时间均相等.求 a 穿过第 2个磁场区域过程中，两导体棒产生的总焦耳热 Q. （3）对于第（ 2）问所述的运动情况，求a 穿出第 k 个磁场区域时的速率v. 2009 年14. （ 16 分） 1932 年，劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器。回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计。磁感应强度为B 的匀强磁场与盒面垂直。A 处粒子源产生的粒子，质量为m 、电荷量为 +q ，在加速器中被加速，加速电压为U。加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。（1）求粒子第2次和第 1 次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比；（2）求粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t ；（3）实际使用中，磁感应强度和加速电场频率都有最大值的限制。若某一加速器磁感应强度和加速电场频率的最大值分别为Bm、fm，试讨论粒子能获得的最大动能E。15. （ 16 分）如图所示，两平行的光滑金属导轨安装在一光滑绝缘斜面上，导轨间距为l 、足够长且电阻忽略不计，导轨平面的倾角为，条形匀强磁场的宽度为d，磁感应强度大小为B、方向与导轨平面垂直。长度为2d 的绝缘杆将导体棒和正方形的单匝线框连接在一起组成“”型装置，总质量为m，置于导轨上。导体棒中通以大小恒为 I 的电流（由外接恒流源产生，图中未图出）。线框的边长为d（d l） ，电阻为 R，下边与磁场区域上边界重合。将装置由静止释放，导体棒恰好运动到磁场区域下边界处返回，导体棒在整个运动过程中始终与导轨垂直。重力加速度为g。求： （ 1）装置从释放到开始返回的过程中，线框中产生的焦耳热Q；（ 2）线框第一次穿越磁场区域所需的时间t1；（ 3）经过足够长时间后，线框上边与磁场区域下边界的最大距离m。2010 年9.如图所示，在匀强磁场中附加另一匀强磁场，附加磁场位于图中阴影区域，附加磁场区域的对称轴OO 与SS 垂直。 a、b、c 三个质子先后从S点沿垂直于磁场的方向摄入磁场，它们的速度大小相等，b 的速度方向与SS 垂直， a、c 的速度方向与b 的速度方向间的夹角分别为、，且。三个质子经过附加磁场区域后能达到同一点S ，则下列说法中正确的有A三个质子从S 运动到 S 的时间相等B三个质子在附加磁场以外区域运动时，运动轨迹的圆心均在OO 轴上C若撤去附加磁场，a 到达 SS 连线上的位置距S 点最近D附加磁场方向与原磁场方向相同13 （ 15 分）如图所示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为 L, 一理想电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直。一质量为m、有效电阻为R 的导体棒在距磁场上边界h 处静止释放。导体棒进入磁场后，流经电流表的电流逐渐减小，最终稳定为 I。整个运动过程中， 导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻。求：（1）磁感应强度的大小B；（2）电流稳定后，导体棒运动速度的大小v；（3）流经电流表电流的最大值mI2011 年13(15 分) 题 13-1 图为一理想变压器，ab 为原线圈， ce 为副线圈， d 为副线圈引出的一个接头。原线圈输入正弦式交变电压的u-t图象如题13-2 图所示。若只在ce 间接一只Rce=400 的电阻，或只在 de 间接一只Rde=225 的电阻 , 两种情况下电阻消耗的功率均为80W 。(1) 请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式；(2) 求只在 ce 间接 400的电阻时，原线圈中的电流I1；(3) 求 ce 和 de 间线圈的匝数比cedenn。15(16 分)某种加速器的理想模型如题15-1 图所示： 两块相距很近的平行小极板中间各开有一小孔a、b，两极板间电压uab的变化图象如图15-2 图所示， 电压的最大值为U0、周期为 T0，在两极板外有垂直纸面向里的匀强磁场。若将一质量为m0、电荷量为q 的带正电的粒子从板内a 孔处静止释放， 经电场加速后进入磁场，在磁场中运动时间T0后恰能再次从 a 孔进入电场加速。 现该粒子的质量增加了01100m。 (粒子在两极板间的运动时间不计，两极板外无电场，不考虑粒子所受的重力) (1)若在 t=0 时刻将该粒子从板内a孔处静止释放， 求其第二次加速后从b 孔射出时的动能；(2)现在利用一根长为L 的磁屏蔽管 (磁屏蔽管置于磁场中时管内无磁场，忽略其对管外磁场的影响 )，使题 15-1 图中实线轨迹(圆心为O)上运动的粒子从a 孔正下方相距L 处的 c孔水平射出，请在答题卡图上的相应位置处画出磁屏蔽管；(3)若将电压uab的频率提高为原来的2 倍，该粒子应何时由板内a 孔处静止开始加速，才能经多次加速后获得最大动能？最大动能是多少？2012 年9. 如图所示 ,MN 是磁感应强度为B 的匀强磁场的边界. 一质量为 m、 电荷量为 q 的粒子在纸面内从 O 点射入磁场 . 若粒子速度为v0,最远能落在边界上的A 点. 下列说法正确的有(A) 若粒子落在 A 点的左侧 ,其速度一定小于v0 (B) 若粒子落在 A 点的右侧 ,其速度一定大于v0 (C) 若粒子落在 A 点左右两侧 d 的范围内 ,其速度不可能小于v0 -qBd/2m (D)若粒子落在 A 点左右两侧 d 的范围内 ,其速度不可能大于v0 +qBd/2m 13. (15 分 )某兴趣小组设计了一种发电装置,如图所示 . 在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角琢均为49仔,磁场均沿半径方向. 匝数为 N 的矩形线圈 abcd 的边长 ab =cd =l、bc =ad =2l. 线圈以角速度棕绕中心轴匀速转动,bc和ad 边同时进入磁场. 在磁场中,两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直. 线圈的总电阻为 r,外接电阻为 R. 求: (1)线圈切割磁感线时,感应电动势的大小Em; (2)线圈切割磁感线时,bc 边所受安培力的大小F; (3)外接电阻上电流的有效值I. 二、四年高考试题命题分析1、该部分知识非常重要，考查频率最高，10 年考了两题，一道选择题和一道计算题（共计 19 分） ,11 年考了一道选择题和两道大题（34 分） ，12 年考了两题，一道选择题和一道计算题（共计19 分） ，这一部分的内容是高中物理各章节考查所占分值最高的；2、 选择题考查的难度一般为中等难度偏上一点的题为主，考查的知识一般是左手定则，安培力的计算，通电导线在磁场中的平衡等问题；3、该部分知识很容易与生活中的前沿科学挂钩，比如电磁流量计、电磁炮、磁流体发电机、质谱仪、速度选择器等；三、复习建议现在计算题第一题往往是电磁感应或交流电部分内容，第一题又是得分的重点，所以电磁感应部分要强化训练。电磁感应主要包含以下几块内容：1、电磁感应现象；2、感应电流的方向；3、感应电动势的大小；4、楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体表现； 5、例析电磁感应中的图象问题；6、自感现象。其中第4 部分电磁感应中的能量问题又是重中之重，在电磁感应现象中，感应电流在闭合电路中流动时将电能转化为内能，根据能量守恒定律，这部分能量只能从其他形式的能量转化而来，所以楞次定律在本质上是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体表现。电磁感应现象的实质是不同形式能量转化的过程，产生和维持感应电流的存在的过程就是其它形式的能量转化为感应电流电能的过程。安培力做正功的过程是电能转化为其它形式能量的过程，安培力做多少正功，就有多少电能转化为其它形式能量。导体在达到稳定状态之前，外力移动导体所做的功，一部分用于克服安培力做功，转化为产生感应电流的电能或最后转化为焦耳热，另一部分用于增加导体的动能。用能量转化和守恒的观点解决电磁感应问题，只需要从全过程考虑,不涉及电流产生过程的具体的细节，可以使计算方便，解题简便。计算题最后一题往往考的是带电粒子在复合场中的运动，并且是匀强电场和匀强磁场，两种场不叠加，在匀强电场中的运动只有两类沿电场强度方向进入电场，做匀变速直线运动，垂直于电场强度方向进入电场做类平抛运动，在磁场中运动只考垂直于磁感应强度方向进入磁场，做匀速圆周运动。考的题都是不考虑粒子重力的题，所以，表面上看是复合场的问题，实际上是带电粒子在单一匀强电场和单一匀强磁场中的运动问题，分开来看都不是很难的过程，所以该种类型题往往是综合的难度，不是单一过程的难度。在这种题上不可能得零分，只要按单一过程分析例方程，那一半分应该是很容易做到的；四、模拟试题1、如图所示，一光滑平行金属轨道平面与水平面成 角，两导轨上端用一电阻R相连，该装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上。质量为m的金属杆ab，以初速度v0从轨道底端向上滑行，滑行到某一高度h后又返回 到底端。 若运动过程中， 金属h a b Rv0杆保持与导轨垂直且接触良好，并不计金属杆ab的电阻及空气阻力，则（）A上滑过程中安培力做的功小于动能减少量B上滑过程通过电阻R的电量比下滑过程多C上滑过程通过电阻R产生的热量比下滑过程多D上滑过程的时间比下滑过程长2、如图所示，铜制闭合线圈c 被轻线竖直悬吊于天花板上，当金属导轨上的导体棒ab 在匀强磁场中沿导轨运动时（导轨电阻不计） ，下列说法正确的是： （）A ab 向右做匀速运动时闭合线圈c将被螺线管吸引B ab 向左做匀速运动时闭合线圈c 将被螺线管排斥C ab 向右做减速运动时闭合线圈c 将被螺线管吸引D ab 向左做加速运动时闭合线圈c 将被螺线管吸引3、如图，平行板电容器的两个极板竖直放置，并接直流电源。若一带电粒子恰好能沿图中轨迹穿过电容器，a 到 c 是直线，由于电极板边缘效应，粒子从c 到 d 是曲线，重力加速度为g，则该粒子（）A在 ac 段受重力与电场力平衡并做匀速运动，cd 段电场力大于重力Ba 到 c 匀加速直线运动，加速度是g/cos Ca 至 d 重力势能减小，电势能增加Da 至 d 粒子所受合力一直沿轨迹的切线方向4、上题中，若两极板间还有匀强磁场，则该粒子（）5、如图所示，在xOy坐标系中， x 轴上 N点到 O点的距离是12cm ，虚线 NP与 x 轴负向的夹角是 30第象限内NP的上方有匀强磁场，磁感应强度B1T，第 IV 象限有匀强电场，方向沿y 轴正向一质量m 8 10-10kg. 电荷量 q=110-4C 带正电粒子，从电场中M（12，8）点由静止释放，经电场加速后从N点进入磁场， 又从 y 轴上 P点穿出磁场 不计粒子 重力，取3，求：（1）粒子在磁场中运动的速度v；（2）粒子在磁场中运动的时间t ；（3）匀强电场的电场强度E。a b c 6、如图甲所示， 两定滑轮可以绕垂直于纸面的光滑水平轴O、O 转动， 滑轮上绕一细线，线的一端系一质量为M 的重物，另一端系一质量为m 的金属杆在竖直平面内有两根间距为 L 的足够长的平行金属导轨PQ、MN，在 Q、N 之间连接有阻值为R 的电阻，其余电阻不计磁感应强度为B 的匀强磁场与导轨平面垂直开始时金属杆置于导轨下端，将重物由静止释放， 重物最终能匀速下降，运动过程中金属杆始终与导轨接触良好（1）求重物匀速下降的速度大小（2）对一定的磁感应强度B，取不同的质量 M，测出相应的重物做匀速运动时的v值，得到实验图线如图乙所示，图中画出了磁感应强度分别为B1和 B2时的两条实验图线。试根据实验结果计算比值21BB参考答案：1、AC 2、C 3、B 4、C 5、 【解析】（1）粒子在磁场中的轨迹如图mcmR08.01232RvmqvB2smv/104（2）sqbmt500106 .12360120（3）221mvqEdmVqdmvE/1052326、 【解析】（1）当重物匀速下降时，设速度为v则感应电动势BLvE感应电流REI金属杆受到的安培力RvLBB I LF22由平衡条件得RvLBmgMg22解得22)(LBgRmMv（2）由（ 1）求得的结果，v-M 图线的斜率22LBgRk得1221kkBB由图乙得581k，1092k所以，4321BB