2022高三物理-电磁感应考纲要求与例题专题复习(22)课件2.ppt

电磁感应考纲要求与例题电磁感应考纲要求与例题 高三物理知识块高三物理知识块系列复习复习第一页，编辑于星期四：二十二点 九分。知识要求知识要求类类 自感现象自感现象 日光灯日光灯类类 电磁感应现象，电磁感应现象，感应电流的方向感应电流的方向 楞次定律楞次定律 右手定则右手定则 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 第二页，编辑于星期四：二十二点 九分。技能要求技能要求1、电磁感应现象中的能量转化与守恒、电磁感应现象中的能量转化与守恒楞次定律及其应用楞次定律及其应用 2、电磁感应现象中的全电路问题、电磁感应现象中的全电路问题法法拉第电磁感应定律的应用拉第电磁感应定律的应用 3、用图象表示电磁感应的规律、用图象表示电磁感应的规律 第三页，编辑于星期四：二十二点 九分。例题一例题一如图所示，如图所示，AB、CD是两极足够长的固定平行金是两极足够长的固定平行金属导轨，两导轨间的距离为属导轨，两导轨间的距离为L，导轨平面与水平面，导轨平面与水平面的夹角是的夹角是。在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面。在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感应强度为斜向上方的匀强磁场，磁感应强度为B，在导轨的，在导轨的AC端连接一个阻值为端连接一个阻值为R的电阻。一根垂直于导轨的电阻。一根垂直于导轨放置的金属棒放置的金属棒ab，质量为，质量为m，从静止开始沿导轨，从静止开始沿导轨下滑，求下滑，求ab棒的最大速度。要求画出棒的最大速度。要求画出ab棒的受力棒的受力图。已知图。已知ab与导轨间的滑动摩擦系数与导轨间的滑动摩擦系数，导轨和，导轨和金属棒的电阻都不计。金属棒的电阻都不计。mgNfF受力图如右受力图如右第四页，编辑于星期四：二十二点 九分。例题分析与解答例题分析与解答导导体体棒棒的的受受力力图图以以及及它它的的速速度度加速度的方向如图所示。加速度的方向如图所示。当a=0时速度最大。mgsin=mgcos+ILB I=LVmB/RVm=mgR(sin-cos)/L2B2。第五页，编辑于星期四：二十二点 九分。例题二例题二两根相距两根相距d=0.20m的平行金属导轨固定在同一水的平行金属导轨固定在同一水平面内，并处于竖直方向的匀强磁场中，磁场的平面内，并处于竖直方向的匀强磁场中，磁场的磁感应强度磁感应强度B=0.20T。导轨上面横放着两根金属。导轨上面横放着两根金属细杆，构成矩形回路，每条金属细杆的电阻细杆，构成矩形回路，每条金属细杆的电阻r=0.25，回路中其余部分的电阻可不计。已知，回路中其余部分的电阻可不计。已知两金属细杆在平行于导轨的拉力的作用下沿导轨两金属细杆在平行于导轨的拉力的作用下沿导轨朝相反方向匀速平移，速度大小都是朝相反方向匀速平移，速度大小都是v=5.0m/s，如图所示。不计导轨上的摩擦。（如图所示。不计导轨上的摩擦。（1）求作用于每）求作用于每条金属细杆的拉力的大小；（条金属细杆的拉力的大小；（2）求两金属细杆在）求两金属细杆在间距增加间距增加0.40m的滑动过程中共产生的热量。的滑动过程中共产生的热量。第六页，编辑于星期四：二十二点 九分。例题分析与解答例题分析与解答（1）E=LVB2=0.4V，I=0.8A，F=IdB=0.032N。（2）Q=I2Rt=0.0128J本本题题中中外外力力做做的的功功等等于于电电流流产产生生的的热热量量，故：故：Q=2FX=2 0.2 0.032=0.0128J第七页，编辑于星期四：二十二点 九分。例题三例题三两金属杆两金属杆ab和和cd长均为长均为L，电阻均为，电阻均为R，质量分别为，质量分别为M和和m，Mm。用两。用两根质量和电阻均可忽略的不可伸长的柔根质量和电阻均可忽略的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路，并悬挂在软导线将它们连成闭合回路，并悬挂在水平、光滑、不导电的圆棒两侧。两金水平、光滑、不导电的圆棒两侧。两金属杆都处在水平位置（如图所示）。整属杆都处在水平位置（如图所示）。整个装置处在一与回路平面相垂直的匀强个装置处在一与回路平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为磁场中，磁感应强度为B。若金属杆。若金属杆ab正好匀速向下运动，求运动速度。正好匀速向下运动，求运动速度。第八页，编辑于星期四：二十二点 九分。例题分析与解答例题分析与解答设磁场方向向外设磁场方向向外先研究先研究MMgTTIF=ILBIF=ILBmgTTMg=2T+ILB 再研究mmg+ILB=2T I=2LVB/2R V=(M-m)g/2L2B2。I怎么求？第九页，编辑于星期四：二十二点 九分。例题四例题四把总电阻为把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成的均匀电阻丝焊接成一半径为一半径为a的圆环，水平固定在竖直向的圆环，水平固定在竖直向下的磁感应强度为下的磁感应强度为B的匀强磁场中，的匀强磁场中，如图所示，一长度为如图所示，一长度为2a，电阻为，电阻为R的的粗细均匀金属棒粗细均匀金属棒MN放在圆环上，它放在圆环上，它与圆环始终保护良好的电接触。当与圆环始终保护良好的电接触。当金属棒以恒定的速度金属棒以恒定的速度v垂直于棒向右垂直于棒向右运动到图示位置时，求：（运动到图示位置时，求：（1）棒中电）棒中电流的大小和方向及金属棒两端的电流的大小和方向及金属棒两端的电压压UMN；（；（2）金属棒所受磁场力的）金属棒所受磁场力的大小和方向。大小和方向。第十页，编辑于星期四：二十二点 九分。例题分析与解答例题分析与解答这类问题的关键是找出电源，分清内外电路。这类问题的关键是找出电源，分清内外电路。VIF方向向左（1）（2）第十一页，编辑于星期四：二十二点 九分。例题五例题五图为一个直流发电机及其给负载输电的电路，导体滑图为一个直流发电机及其给负载输电的电路，导体滑轨为两个半径为轨为两个半径为L1=0.3m以及以及L2=1.3m的同心圆轨，的同心圆轨，水平放置，其电阻可略去，滑线可绕过圆心且垂直水平放置，其电阻可略去，滑线可绕过圆心且垂直轨面的轴轨面的轴OO自由转动，并且与滑轨接触良好，自由转动，并且与滑轨接触良好，滑线单位长度的电阻为滑线单位长度的电阻为=1/m，整个装置处，整个装置处在垂直轨面、磁感应强度为在垂直轨面、磁感应强度为B的匀强磁场中，滑的匀强磁场中，滑轨上轨上a、b两点为发电机的输出端，两点为发电机的输出端，R0=1，L为为“2V1W”灯泡，不计其电阻的变化。当灯泡，不计其电阻的变化。当K断开时，断开时，L刚好发正常发光，刚好发正常发光，B=0.5T。求：（。求：（1）滑线的）滑线的转数；（转数；（2）当）当K闭合时，闭合时，L与与R两者的功率之和两者的功率之和正好等于正好等于L的额定功率，求的额定功率，求R。第十二页，编辑于星期四：二十二点 九分。例题分析与解答例题分析与解答（1）灯正常发光时电流）灯正常发光时电流I1=0.5A Uab=2.5V E=UabIr=3V（2）EI=I2（r+R0）+1,3I=2I2+1，I=1AU并=1V,R并=1.R并=RRL/（R+RL）=4R/（4+R）=1R=4/3=1.33 。第十三页，编辑于星期四：二十二点 九分。例题六例题六一一闭闭合合线线圈圈固固定定在在垂垂直直于于纸纸面面的的匀匀强强磁磁场场中中，设设向向里里为为磁磁感感应应强强度度B的的正正方方向向，线线圈圈中中的的箭箭头头为为电电流流i的的正正方方向向如如图图(1)所所示示。已已知知线线圈圈中中感感生生电电流流i随随时时间间而而变变化化的的图图象象如如图图(2)所所示示，则则磁磁感感应应强强度度B随随时时间间而而变变化化的的图图象可能是象可能是 第十四页，编辑于星期四：二十二点 九分。例题分析与解答例题分析与解答在已知感生电流的情况下，原磁场的变化一般有两种可能。由图在已知感生电流的情况下，原磁场的变化一般有两种可能。由图2知知00.5s内感生电流是负值，即感生电流产生内感生电流是负值，即感生电流产生“点点”原磁场可能是原磁场可能是“点点”减少或者减少或者“叉叉”增加；增加；0.5s1.5s内感生电流是正值，即感生电流产生内感生电流是正值，即感生电流产生“叉叉”，原磁场可能是原磁场可能是“叉叉”减少或者减少或者“点点”增加；增加；1.5s2.5s内感生电流是负值，感生电流又产生内感生电流是负值，感生电流又产生“点点”，原磁场又可能是原磁场又可能是“点点”减少或者减少或者“叉叉”增加；增加；这里这里“叉叉”增的意义就是增的意义就是B0且增大；且增大；“点点”减的意义是减的意义是B0且绝对值减小，且绝对值减小，所以正确选项是所以正确选项是CD。第十五页，编辑于星期四：二十二点 九分。作业作业1、如如图图所所示示，A、B为为大大小小、形形状状均均相相同同且且内内壁壁光光滑滑，但但用用不不同同材材料料制制成成的的圆圆管管，竖竖直直固固定定在在相相同同高高度度。两两个个相相同同的的磁磁性性小小球球，同同时时从从A、B管管上上端端的的管管口口无无初初速速释释放放，穿穿过过A管管的的小小球球比比穿穿过过B管管的的小小球球先先落落到到地面。下面对于两管的描述中可能正确的是地面。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，管是用塑料制成的，B管是用铜制成的管是用铜制成的B A管是用铝制成的，管是用铝制成的，B管是用胶木制成的管是用胶木制成的C A管是用胶木制成的，管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的管是用塑料制成的D A管是用胶木制成的，管是用胶木制成的，B管是用铝制成的管是用铝制成的 B中的小球阻力较大，可能发生了电磁感应现象AD第十六页，编辑于星期四：二十二点 九分。作业作业2、如如图图所所示示，有有两两根根和和水水平平方方向向成成角角的的光光滑滑平平行行的的金金属属轨轨道道，上上端端接接有有可可变变电电阻阻R，下下端端足足够够长长，空空间间有有垂垂直直于于轨轨道道平平面面的的匀匀强强磁磁场场，磁磁感感强强度度为为B，有有一一根根质质量量为为m的的金金属属杆杆从从轨轨道道上上由由静静止止滑滑下下。经经过过足足够够长长的的时时间间后后金金属属杆杆的的速速度度会趋近于一个最大速度则会趋近于一个最大速度则 A、如果、如果B增大，增大，vm将变大将变大 B、如果、如果变大，变大，vm将变大将变大C、如果、如果R变大，变大，vm将变大将变大 D、如果、如果m变小，变小，vm将变大将变大 BC第十七页，编辑于星期四：二十二点 九分。作业作业3、如如图图所所示示是是一一种种延延时时开开关关，当当S1闭闭合合时时，电电磁磁铁铁F将将衔衔铁铁D吸吸下下，C线线路路接接通通。当当S1断断开开时时，由由于于电电磁磁感感应应作作用用，D将将延延迟迟一一段时间才被释放。则段时间才被释放。则 A、由由于于A线线圈圈的的电电磁磁感感应应作作用用，才才产产生生延延时释放时释放D的作用的作用B、由由于于B线线圈圈的的电电磁磁感感应应作作用用，才才产产生生延时释放延时释放D的作用的作用C、如果断开、如果断开B线圈的电键线圈的电键S2无延时作用无延时作用 D、如果断开、如果断开B线圈的电键线圈的电键S2延时将变长延时将变长 B C第十八页，编辑于星期四：二十二点 九分。作业作业4、如如图图（a），圆圆形形线线圈圈P静静止止在在水水平平桌桌面面上上，其其正正上上方方悬悬挂挂一一相相同同的的线线圈圈Q，P和和Q共共轴轴，Q中中通通有有变变化化电电流流，电电流流随随时时间间变变化化的的规规律律如如图图（b）所所示示，P所所受的重力为受的重力为G，桌面对，桌面对P的支持力为的支持力为N，则，则 A、t t1 1时刻时刻NG。B、t t2 2时刻时刻NG。C、t t3 3时刻时刻NG。D、t t4 4时刻时刻N=G。Q中电流增大相当于Q向P靠近，P中感应电流要排斥Q。AC第十九页，编辑于星期四：二十二点 九分。作业作业5、如图所示，一宽如图所示，一宽40cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。一边长为向里。一边长为20cm的正方形导线框位于纸面内，以垂直于的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度磁场边界的恒定速度v=20cm/s通过磁场区域，在运动过程中，通过磁场区域，在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行。取它刚进入磁场的线框有一边始终与磁场区域的边界平行。取它刚进入磁场的时刻时刻t=0，在下列图线中，正确反映感生电流强度随时间变化，在下列图线中，正确反映感生电流强度随时间变化规律的是规律的是 磁通量先增大，再不变，最后减少C第二十页，编辑于星期四：二十二点 九分。作业作业6、M和和N是是绕绕在在一一个个环环形形铁铁心心上上的的两两个个线线圈圈，绕绕法法和和线线路路如如图图所所示示。现现将将开开关关K从从a处处断断开开，然然后后合合向向b处处，在在此此过过程程中中，通通过过电电阻阻R2的的电电流流方方向向是：是：A、先由、先由c流向流向d，后又由，后又由c流向流向d B、先由、先由c流向流向d，后又由，后又由d流向流向cC、先由、先由d流向流向c，后又由，后又由d流向流向c D、先由、先由d流向流向c，后又由，后又由c流向流向d 对线圈N来说，a断开则顺时针的磁通量减少，b接通则逆进针的磁通量增大。A第二十一页，编辑于星期四：二十二点 九分。作业作业7、图图示示电电路路中中A1和和A2是是完完全全相相同同的的灯灯泡泡，线线圈圈L的的电电阻阻为为零下列说法中正确的是：零下列说法中正确的是：A、合上开关、合上开关K接通电路时接通电路时A2先亮，先亮，A1后亮最后一样亮后亮最后一样亮B、合上开关、合上开关K接通电路时，接通电路时，A1和和A2始终一样亮始终一样亮C、断开开关、断开开关K切断电路时，切断电路时，A2立刻熄灭，立刻熄灭，A1过一会儿熄灭过一会儿熄灭D、断开开关、断开开关K切断电路时，切断电路时，A1和和A2都要过一会儿才熄灭都要过一会儿才熄灭 合上电键时L阻碍电流增大，A2先亮断开电键时L是个电源，LA1A2是个新回路AD第二十二页，编辑于星期四：二十二点 九分。作业作业8、在在图图中中的的自自感感现现象象中中，发发现现当当断断开开电电键键K时时，灯泡灯泡A会更亮一些再熄灭此现象表明会更亮一些再熄灭此现象表明 A、线圈、线圈L中电流增大中电流增大 B、线圈、线圈L中电流减小中电流减小C、线圈、线圈L中电流先增大后减小中电流先增大后减小 D、线圈线圈L中电流变化无法判断中电流变化无法判断 L的作用是阻碍电流的减少，但电流肯定在减少因为阻碍不是阻止。B灯变亮是因为A 中电流比原来的电流大灯为何变亮？第二十三页，编辑于星期四：二十二点 九分。作业作业9、如图所示，两条互相平行的光滑金属导轨位于水平面内，距离为如图所示，两条互相平行的光滑金属导轨位于水平面内，距离为l0.2米，在导轨的米，在导轨的一端接有阻值为一端接有阻值为R0.5欧的电阻，在欧的电阻，在X0处有一与水平面垂直的均匀磁场，磁感处有一与水平面垂直的均匀磁场，磁感强度强度B0.5特斯拉。一质量为特斯拉。一质量为m0.1千克的金属直杆垂直放置在导轨上，并以千克的金属直杆垂直放置在导轨上，并以v02米米/秒的初速度进入磁场，在安培力和一垂直于杆的水平外力秒的初速度进入磁场，在安培力和一垂直于杆的水平外力F的共同作的共同作用下作匀变速直线运动，加速度大小为用下作匀变速直线运动，加速度大小为a2米米/秒秒2、方向与初速度方向相反。、方向与初速度方向相反。设导轨和金属杆的电阻都可以忽略，且接触良好。求：（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）电流为零时金属杆所处的位置；（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）电流为最大值的一半时施加在金属杆上外力F的大小和的大小和方向；（方向；（3）保持其他条件不变，而初速度）保持其他条件不变，而初速度v0取不同值，求开始时取不同值，求开始时F的方向与初速度的方向与初速度v0取值的关系。取值的关系。第二十四页，编辑于星期四：二十二点 九分。解答解答（1）V=0时时I=0-2aX=0-V02,X=1m.(2)Im=LV0B/R=0.4A,当当I=0.2A时时ILB=0.02N 当导体棒向右运动时当导体棒向右运动时 Ff安安ma，Fmaf安安0.18N 方向与方向与x轴相反轴相反 当导体棒向左运动时当导体棒向左运动时Ff安安ma Fmaf安安0.22N 方向与方向与x轴相反轴相反（3）开始时）开始时 vv0，f安安ImBLB2L2v0/R Ff安安ma，Fmaf安安maB2L2v0/R当当v0maR/B2L210m/s 时，时，F0 方向与方向与x轴相反轴相反 当当v0maR/B2L210m/sm/s 时，时，F0 方向与方向与x轴相同轴相同 第二十五页，编辑于星期四：二十二点 九分。作业作业10、如图所示，固定水平桌面上的金属框架如图所示，固定水平桌面上的金属框架cdef，处在竖直，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动，搁在框架上，可无摩擦滑动，此时此时adeb构成一个边长为构成一个边长为L的正方形，棒的电阻为的正方形，棒的电阻为r r，其余部，其余部分电阻不计，开始时磁感强度为分电阻不计，开始时磁感强度为B B0 0。（。（1）若从时刻起，磁感）若从时刻起，磁感强度均匀增加，每秒增量为强度均匀增加，每秒增量为K K，同时保持棒静止，求棒中的，同时保持棒静止，求棒中的感应电流，在图上标出感应电流的方向。（感应电流，在图上标出感应电流的方向。（2）在上述（）在上述（1）情况中，始终保持棒静止，当秒）情况中，始终保持棒静止，当秒t=tt=t1 1秒末时需加的垂直秒末时需加的垂直于棒的水平拉力为多大？（于棒的水平拉力为多大？（3）若从）若从t=0t=0时刻起，磁感强时刻起，磁感强度逐渐减小，当棒以恒定速度度逐渐减小，当棒以恒定速度V V向右作匀速运动时，可向右作匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感强度应怎样随时间变使棒中不产生感应电流，则磁感强度应怎样随时间变化（写出化（写出B与与t t的关系式）的关系式）第二十六页，编辑于星期四：二十二点 九分。解答解答（1）感应电流方向：逆时针（见下图）感应电流方向：逆时针（见下图）I（2）感应电动势E=BL2/t=KL2，I=KL2/r,F=ILBF=(B0+Kt)KL3/r(3)=0时感应电流等于零。=BtSt-B0L2=0St=L(L+Vt)BtL(L+Vt)=B0L2第二十七页，编辑于星期四：二十二点 九分。作业作业11、图中图中abcd为一边长为为一边长为l，具有质量的刚性导线框，位于水平，具有质量的刚性导线框，位于水平面内。面内。bc边中串接有电阻边中串接有电阻R，导线的电阻不计。虚线表，导线的电阻不计。虚线表示一匀强磁场区域的边界，它与线框示一匀强磁场区域的边界，它与线框ab边平行，磁场区边平行，磁场区域的宽度为域的宽度为2l，磁感应强度为，磁感应强度为B，方向竖直向下。线框在一，方向竖直向下。线框在一垂直于垂直于ab边的水平恒定拉力作用下，沿光滑水平面移动，边的水平恒定拉力作用下，沿光滑水平面移动，直到通过磁场区域，已知线框刚进入磁场，线框便作匀速运直到通过磁场区域，已知线框刚进入磁场，线框便作匀速运动，此时通过电阻动，此时通过电阻R的电流大小为的电流大小为i0。试在右图。试在右图i-x坐标上坐标上定性画出，从导线框刚进入磁场到完全离开磁场的过定性画出，从导线框刚进入磁场到完全离开磁场的过程中，阻程中，阻R的电流的电流i的大小随的大小随a、b边的位置坐标边的位置坐标x变化的曲变化的曲线。线。第二十八页，编辑于星期四：二十二点 九分。解答解答已知线框刚进入磁场，线框便作匀速运动已知线框刚进入磁场，线框便作匀速运动所以电流恒定所以电流恒定线框全部进入磁场后磁通量不变，I=0。线框作匀加速运动。线框出磁场开始出现电流，即出现安培力。此后它的速度如何变化？它的加速度有何特点？第二十九页，编辑于星期四：二十二点 九分。