高考物理复习 电磁感应专题.doc

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1、高考物理复习 电磁感应专题一、内容概要本章内容包括电磁感应现象、磁通量的变化率、感应电动势、自感现象等基本概念，法拉第电磁感应定律、楞次定律、等规律; 以及电磁感应的应用（自感，交流电 、 变压器等）。重、难点是电磁感应的综合题。与电路综合感应电流方向的判定：楞次定律、右手定则产生感应电流的条件感应电动势的大小电磁感应运用牛顿第二定律运用动量定理、动量守恒定律运用能量转化与守恒定律自感；交流电，变压器自感与图象问题综合二、基本方法本章涉及到的基本方法，要求能够从空间想象的角度理解法拉第电磁感应定律，用画图的方法将题目中所叙述的电磁感应现象表示出来。能够将电磁感应现象的实际问题抽象成直流电路的问

2、题；能够用牛顿定律、动量及能量转化和守恒的观点分析解决电磁感应问题；会用图象表示电磁感应的物理过程，也能够识别电磁感应问题的图象。三 、电磁感应综合问题（一）、电磁感应与电路的综合在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源。解决电磁感应中的电路问题的基本思路是，首先要明确其等效电路，然后根据电磁感应定律和楞次定律求出感应电动势的大小和方向，再根据电路有关规律进行综合分析。例1、 如图所示，直角三角形导线框abc固定在匀强磁场中，ab是一段长为l、电阻为R的均匀导线，ac和bc的电阻可不计，ac的长度为。磁场的磁感应强度为B，方向垂直于线框平面

3、向里。现有一段长度为、电阻为的均匀导体杆MN架在导线框上，开始时紧靠ac，然后沿ab方向以恒定的速度v向b端滑动，滑动过程中始终与ac平行并与导线框保持良好接触。当MN滑过的距离为时，导线ac中的电流是多大？方向如何？MMMMbac解、由等效电路图有，并, r=由欧姆定律有中电流为ac中电流为Iac=方向由a流向c。(二)、电磁感应与牛顿第二定律、运动学相结合例2、 如图，不计电阻的U形导轨水平放置，导轨宽l = 0.5 m，左端连接阻值为0.4的电阻R，在导轨上垂直于导轨放一电阻为0.1的导体棒MN，并用水平轻绳通过定滑轮吊着质量m = 2.4 g的重物，图中L = 0.8 m，开始重物与水

4、平地面接触并处于静止，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，此时磁感应强度B0 = 0.5 T,并且以0.1 T/s的变化率在增大，不计摩擦阻力，求至少经过多长时间才能将重物吊起？ （g = 10 m/s2） 解：以MN为研究对象，有BIl = T；以重物为研究对象，有T + N = mg。由于B在增大，安培力BIl增大，绳的拉力T增大，地面的支持力N减小，当N = 0，重物将被吊起。设将重物吊起需要的时间至少为t，此时BIl = mg，B = B0 +感应电动势E =感应电流I =由以上各式求出t = 1 s。（三）、电磁感应中动量守恒、动量定理的应用在电磁感应的问题中，金属棒往往做非匀加速运动

5、，由于导体棒的速度变化引起了导体棒的受力发生变化，因此对于非匀加速运动的定量计算，不可能直接运用匀变速运动规律进行计算或运用恒力的冲量来解决。这时往往可以借助动量定理来解决。例4、 在如图所示的水平导轨上（摩擦、电阻忽略不计），有竖直向下的匀强磁场，磁感强度B，导轨左端的间距为L1=4l0，右端间距为L2=l0。今在导轨上放置AC 、DE两根导体棒，质量分别为m1=2m0，m2=m0，电阻R1=4R0，R2=R0。若AC棒以初速度V0向右运动，求AC棒运动的过程中产生的总焦耳热QAC, 以及通过它们某横截面积的总电量q。 【常见错解】AC棒在磁场力的作用下，做变速运动。运动过程复杂，应从功能关

6、系的角度来分析。由于没有摩擦，最后稳定的状态应为两棒做匀速运动。根据动量守恒定律m1v0=（m1m2）v整个回路产生的焦耳热因为R1=4R0，R2=R0。所以AC棒在运动过程中产生的焦耳热对AC棒应用动量定理-Bllt=m1v1-m1v0【错解原因】AC棒在磁场力的作用下做变速运动，最后达到运动稳定，两棒都做匀速运动的分析是正确的。但是以此类推认为两棒的运动速度相同是错误的。如果两棒的速度相同则回路中还有磁通量的变化，还会存在感应电动势，感应电流还会受到安培力的作用，AC，DE不可能做匀速运动。 【分析解答】由于棒l1向右运动，回路中产生电流，ll受安培力的作用后减速，l2受安培力加速使回路中

7、的电流逐渐减小。只需v1，v2满足一定关系，两棒做匀速运动。两棒匀速运动时，I=0，即回路的总电动势为零。所以有Bllv1=Bl2v2- BIL1t = m1v1-m1v0 再对DE棒应用动量定理BIL2t = m2v2-0【评析】以前我们做过类似的题。那道题中的平行轨道间距都是一样的。有一些同学不假思索，把那道题的结论照搬到本题中来，犯了生搬硬套的错误。差异就是矛盾。两道题的差别就在平行导轨的宽度不一样上。如何分析它们之间的差别呢？还是要从基本原理出发。平行轨道间距一样的情况两根导体棒的速度相等，才能使回路中的磁通量的变化为零。本题中如果两根导轨的速度一样，由于平行导轨的宽度不同导致磁通量的

8、变化不为零，仍然会有感应电流产生，两根导体棒还会受到安培力的作用，其中的一根继续减速，另一根继续加速，直到回路中的磁通量的变化为零，才使得两根导体棒做匀速运动。抓住了两道题的差异之所在，问题就会迎刃而解。（四）、电磁感应中的能量问题电磁感应的过程是能量的转化和守恒的过程，导体切割磁感线或磁通量发生变化在回路中产生感应电流，机械能或其他形式的能便转化为电能；感应电流做功，又可使电能转化为机械能或电阻的内能等。电磁感应的过程总是伴随着能量的转化的过程，因此在分析问题时，应牢牢抓住能量守恒这一基本规律，分析清楚有哪些力做功，就可知道有哪些形式的能量参与了相互转化，然后借助于动能定理或能量守恒定律等规

9、律求解。需要说明的是克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能.例4、如图所示，半径为r、电阻不计的两个半圆形光滑导轨并列竖直放置，半园直径水平，两导轨的间距为L，在轨道左上方的端点、间接有电阻为的小电珠，且整个轨道处在竖直向下的、磁感应强度为的匀强磁场中。现有一质量为、电阻也为的金属棒ab从M、N处由静止释放，经一定时间到达导轨的最底点OO，此时的速度为v.（1）试分析金属棒ab从MN到OO的过程中，通过小电珠的电流方向。（2）求金属棒ab到达OO时，整个电路消耗的瞬时电功率。（3）求金属棒ab从MN到OO的过程中，小电珠和金属棒上产生的总热量。解：（1）在ab下滑过程中，通过小电

10、珠的电流方向始终为 NM （2）ab棒到达OO时，E=BLv 所以整个电路消耗的瞬时电功率为 （3）在ab棒下滑的过程中，系统减少的机械能全部转化为小电珠和金属棒的内能，即： 例5、如图所示，足够长的金属导轨ABC和FED，二者相互平行且相距为L，其中AB、FE是光滑弧形导轨，BC、ED是水平放置的粗糙直导轨，在矩形区域BCDE内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B，金属棒MN质量为m、电阻为r，它与水平导轨间的动摩擦因数为，导轨上A与F、C与D之间分别接有电阻R1、R2，且R1= R2=r，其余电阻忽略不计。现将金属棒MN从弧形导轨上离水平部分高为h处由静止释放，最后棒在导轨水平部分上前进了

11、距离s后静止。(金属棒MN在通过轨道B、E交接处时不考虑能量损失，金属棒MN始终与两导轨垂直，重力加速度为g) 求：(1)金属棒在导轨水平部分运动时的最大加速度； (2)整个过程中电阻R1产生的焦耳热。解： (1)设金属棒刚到达水平轨道时速度为，且此时合外力最大，加速度最大。由牛顿第二定律，得BLI+mg=m 由欧姆定律，得 由法拉第电磁感应定律，得E=BL 由动能定理，得mgh=m2 联解，得 (2)设金属棒MN中的电流强度为，通过电阻R1、R2的电流强度分别为I 1、I 2 ， 则 I 1=I2 = 由公式Q= I 2Rt，得QMN=4QR1 整个过程中回路产生的焦耳热为Q，Q=QMN+2

12、 QR1 由能量的转化和守恒定律，得mgh=mgs+Q QR1=(五)、电磁感应中的图象问题电磁感应中的图象问题大体可分为两类：由给定的电磁感应过程选出或画出相应的物理量的函数图象；由给定的有关图象分析电磁感应过程，确定相关物理量。例6、如图 ,是一边长为的正方形线框，电阻为现维持线框以恒定的速度沿轴运动，并穿过图中所示的匀强磁场区域取逆时针方向为电流正方向，线框从图示位置开始运动，则线框中产生的感应电流随时间变化的图线是图6中的： （）解析：由于线框进入和穿出磁场时，线框内磁通量均匀变化，因此在线框中产生的感应电流大小不变根据楞次定律可知，线框进入磁场时感应电流的方向与规定的正方向相同，穿出磁场时感应电流的方向与规定的正方向相反，因此应选若将例6改为：以轴正方向作为力的正方向，则磁场对线框的作用力随时间的变化图线为图中的：( )同理可分析得正确答案应选用心 爱心 专心 125号编辑 7