高考物理二轮复习专题：磁场与电磁感应.pdf

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1、2023 届高考物理专题复习届高考物理专题复习专题磁场与电磁感应一、知识精讲一、知识精讲（一）（一）磁场对通电导体的作用磁场对通电导体的作用1.安培力匀强磁场对直线电流的安培力()FBIL LB,力的方向始终垂直于 I、B 决定的平面。遵守左手定则左手定则。当电流与磁场平行时，安培力最小，F=02.安培力作用下物体运动方向的判断方法（1）微元法：把整段电流分为数段，确定各段安培力方向，在此基础上确定整段电流所受安培力的方向。（2）推论法：同向电流相互吸引，异向电流相互排斥（二）感应电动势的大小和方向（二）感应电动势的大小和方向1.导体棒切割磁感线运动（1）感应电动势大小：EBLv注意：公式中三

2、个量要两两垂直，式子中的 L 是有效长度；求的是瞬时的感应电动势（2）右手定则：开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线垂直于手心进入，并使拇指指向导线运动方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。2.楞次定律内容：感应电流的磁场总要阻碍阻碍引起感应电流的磁通量的变化。阻碍阻止常见表现：“增反减同”“来拒去留”“增缩减扩”判断感应电流方向或导体运动趋势可用常规法或者效果法（三）导体棒切割磁感线运动的综合问题（三）导体棒切割磁感线运动的综合问题基本思路：确定电源计算感应电流计算运动导体所受的安培力求出合外力根据牛二定律求出加速度情况分析运动状态基本步骤：求出感应电动

3、势根据欧姆定律求出回路中电流分析导体的受力情况并画出受力图列出动力学方程或平衡方程以及运动学方程求解二、例题分析二、例题分析1.线圈 P 中通以如图所示的电流,沿箭头方向运动,则眼中看到的 L,R 两线圈中的感应电流方向为()A.顺时针,逆时针 B.逆时针,顺时针 C.都是顺时针 D 都是逆时针分析：L、R 两个线圈中的电流是由于 P 线圈移动而形成的。L 中磁通量增大，电流与 P 中相反；R 中磁通量减小，电流与 P 中相同解答：B说明：本题考查楞次定律增反减同。2.如图所示，一个边长 L、三边电阻相同的正三角形金属框放置在磁感应强度为 B 的匀强磁场中若通以图示方向的电流，电流强度 I，则

4、金属框受到的磁场力为（）A.0B.BILC.43BILD.2BIL分析：流进金属框的电流分成两条支路，框所受安培力是两条支路所受安培力的合力；可以将金属棒等效为长度为 L 的金属棒，此棒中通过的电流为 I 时所受的安培力即为金属框所受的安培力。解答：B说明：本题考查等效安培力。3.如图（甲）所示，平行光滑金属导轨水平放置，两轨相距0.4L m，导轨一端与阻值0.4R 的电阻相连，导轨电阻不计导轨0 x 一侧存在沿 x 方向均匀增大的恒定磁场，其方向垂直导轨平面向下，磁感应强度 B 随位置 x 变化如图（乙）所示一根电阻不计的金属棒垂直置于导轨上，棒在外力作用下从0 x 处以初速度02vm/s

5、沿导轨向右变速运动已知金属棒在运动过程中受到的安培力大小不变（1）画出金属棒上的感应电流方向，并计算其受到的安培力大小AF；（2）金属棒在1x m处的速度大小；（3）金属棒从0 x 运动到2x m 过程中，电阻 R 上产生的热量 Q 大小；（4）金属棒从0 x 运动到2x m 过程中，流过金属棒的电量 q 大小图(乙)B/Tx/mO1.02.01.00.51.5xORBL图(甲)解答：解：（1）在 x=0 米处 B1=0.5TE1=B1Lv0=0.4V（1 分）I1=E/R=1A（1 分）FA=B1I1L=0.2N（1 分）（2）在 x=1 米处 B2=1T（1 分）FA不变，FA=B2IL

6、I2=0.5A（1 分）I2R=BLv1v1=0.5m/s（1 分）（3）金属棒克服安培力做功，把机械能转化为电能（1 分）纯电阻电路中，电流所做的功，全部转化为热量（1 分）Q=FAx（1 分）Q=0.4J（1 分）（4）I=BLv/R 设在t 时间内通过的电量qq=1t=BLvt/R=BS/R=/R（1 分）所以有在通过 2 米 q=It=/R=(B1+B2)Lx/2R（1 分）q=2C（1 分）说明：本题考查左（右）手定则+安培力+牛顿第二定律+受力分析+运动学公式+功率等内容三、课后练习三、课后练习1.如图，水平桌面上有一质量为 m 的铜质矩形线圈，当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB

7、 正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到桌面的支持力 FN及在水平方向上运动趋势的正确判断是（）（A）FN先小于 mg 后大于 mg，运动趋势向左（B）FN先大于 mg 后小于 mg，运动趋势向左（C）FN先小于 mg 后大于 mg，运动趋势向右（D）FN先大于 mg 后小于 mg，运动趋势向右ABSN2.如图所示，先后以速度 v1和 v2匀速把一矩形线圈拉出有界匀强磁场区域，v1=2v2在先后两种情况下（）（A）线圈中的感应电流之比为 I1I2=21（B）线圈中的感应电流之比为 I1I2=12（C）线圈中产生的焦耳热之比 Q1Q2=14（D）通过线圈某截面的电荷量之比 q1q2

8、=123.一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合线圈，则流过灵敏电流计的感应电流方向是（A）始终由 a 流向 b（B）始终由 b 流向 a（C）先由 a 流向 b，再由 b 流向 a（D）先由 b 流向 a，再由 a 流向 b4.如图 10-10 所示，有一正方形闭合线圈，在足够大的匀强磁场中运动。下列四个图中能产生感应电流的是图（）5.如图 a 所示，宽 L、不计电阻的光滑长轨道固定在水平面内，一端装有阻值 R 的定值电阻。轨道平面内存在竖直方向的匀强磁场，磁感应强度 B。质量 m、不计电阻的金属杆放在轨道平面上，与轨道垂直。初始时刻金属杆有向右的初速度 v0，同时受到向左的水平拉力。（1）初始时

9、刻流过电阻 R 上的电流大小？（2）若流过电阻 R 上的电流随时间均匀减小，试判断金属杆做什么运动？（3）若在水平变力作用下，金属杆匀减速运动到速度为零。要使此过程水平变力始终向左，则加速度满足什么条件？（4）若水平向左的拉力保持功率 P 不变，在图 b 中定性画出金属杆减速到 1m/s 的过程中的 v-t 图像（本小题可用的数据如下：B=0.5T，L=0.1m，R=0.1，P=0.1W，v0=3m/s。作图要有必要的理由。）。GNSSNabv0RBF图 av(m/s)t03图 b1答案：1.D2.A3.D4.D5.（1）由00BLvE，有RBLvI004 分（2）由挡金属杆速度为 v 时，有

10、BLvE，RBLvI 得BLIRv 2 分因为 I随时间均匀减小，则 v 也随时间均匀减小，所以金属杆做匀减速直线运动。2 分（3）以向左为正，由牛顿第二定律得 F+FA=ma，F+B2L2vR=ma，RvLBmaF222分金属杆匀减速运动，a 恒定，而 v 减小，则 F 增大，所以当 v=v0时，满足 F0，就能保证 F始终向左，aB2L2v0mR3 分（4）以向左为正，由牛顿第二定律得 F+FA=maPv+B2L2vR=ma，代入数据得，0.1v+0.025v=ma，（根据基本不等式）可知0.1v=0.025v，即 v=2m/s 时，加速度 a 最小。因为初速度v0=3m/s，所以减速过程加速度先减小后增大2 分v-t 图如图所示：1 分vt0v0