高三物理一轮复习讲义63-70电磁感应、楞次定律、右手定则.doc

高三物理一轮复习讲义（63）电磁感应产生条件、楞次定律、右手定则班级 学号 姓名 一、电磁感应产生的条件1_叫电磁感应现象，是_首先发现的2感应电流产生的条件是_3感应电动势产生的条件：无论电路是否闭合，只要穿过线圈平面的_发生变化，线路中就有感应电动势二、感应电流方向的判定1楞次定律：感应电流的磁场总是要_引起感应电流的磁通量的_2右手定则：伸开右手，使拇指与其余四个手指_，并且都与手掌在同一个_，让磁感线从手心进入，并使拇指指向_的方向，这时四指所指的方向就是 的方向三、磁通量1_叫磁通量，单位_，符号_，公式_2磁通量是_，只有_，没有_，磁通量正、负表示磁感线从正、负两个面穿过3磁通量变化量= _四对“ 楞次定律”的理解1楞次定律中“阻碍”一词的含义 谁“阻碍”谁是感应电流的磁通量阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化 “阻碍”什么阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身 如何“阻碍”当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同” 结果如何只是延缓了磁通量的变化进程这种变化将继续进行，最终结果不受影响2对”阻碍”的理解 (1)“阻碍”并不是“相反”，当变小时，感应电流磁场方向与原磁场方向相同 (2)“阻碍”并不能“阻止”3楞次定律的广义表述：感应电流的“效果”总是反抗(或阻碍)引起感应电流的“原因”。 常见方式有四种：阻碍原磁通量的变化，即增加，B感与B原反向；减小，B感与B原同向阻碍导体和磁场的相对运动，即“来拒去留”或“来斥去引”通过改变线圈能够来“反抗”，即线圈有收缩或扩张趋势阻碍原电流变化，即自感现象应用 4应用楞次定律判断感应电流的方法 楞次定律没有直接告诉感应电流的方向，它说明的是感应电流的磁场与原磁场方向之间的关系，即穿过闭合回路的磁通量增大时，两磁场方向相反；磁通量减小时，两磁场方向相同因此根据楞次定律判断感应电流的方向时，应按以下步骤进行： (1)明确闭合电路范围内的原磁场的方向； (2)分析穿过闭合电路的磁通量的变化情况； (3)根据楞次定律，判定感应电流磁场的方向； (4)利用安培定则，判定感应电流的方向 例1：电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示。现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是 （ ）A从a到b，上极板带正电B从a到b，下极板带正电C从b到a，上极板带正电D从b到a，下极板带正电例2：如图所示，已知ab导线向左运动时，电阻不为零的cd导线受到向下的磁场力，问左方一对磁铁上方是什么极？下方是什么极？a、b两点哪一点电势高？c、d两点哪一点电势高？例3如图，粗糙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的中线AB正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是（ ）AFN先小于mg后大于mg，运动趋势向左BFN先大于mg后小于mg，运动趋势向左CFN先小于mg后大于mg，运动趋势向右DFN先大于mg后小于mg，运动趋势向右例4：如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是 （ ）A向右加速运动B向左加速运动C向右减速运动D向左减速运动例5：如图甲所示，等离子气流由左方以速度v0射入M和N两板间的匀强磁场中，ab直导线与M、N相连接，线圈A与直导线cd连接，线圈A内有如图乙所示变化的磁场，且规定向左为磁场B的正方向，则下列叙述正确的是 （ ）A01s内ab、cd导线互相排斥B1s2s内ab、cd导线互相吸引C2s3s内ab、cd导线互相吸引D3s4s内ab、cd导线互相排斥作业：1老师做了一个物理小实验让学生观察：一轻质横杆两侧各固定一金属环（左环有缺口），横杆可绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象是 （ ）A磁铁插向左环，横杆发生转动B磁铁插向右环，横杆发生转动C无论磁铁插向左环还是右环，横杆都不发生转动D无论磁铁插向左环还是右环，横杆都发生转动2电磁感应现象揭示了电和磁之间的内在联系，根据这一发现，发明了许多电器设备。下列家用电器中，哪个没有利用电磁感应原理 （ ）A动圈式话筒B白炽灯泡C磁带录音机D日光灯镇流器3某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律。在线圈自上而下穿过固定的条形磁铁的过程中，从上向下看，线圈中感应电流的方向是 （ ）A先顺时针方向，后逆时针方向B先逆时针方向，后顺时针方向C一直是顺时针方向D一直是逆时针方向4如图，ab是一个静止在电磁铁的两磁极间、可绕O轴转动的闭合导线框。当滑动变阻器的滑动片向右滑动过程中，线框将（ ） A顺时针转动B逆时针转动C仍静止D因电源极性不明，无法确定线框的转动方向5与固定直导线ab共面的轻质闭合金属圆环，两者彼此绝缘。当ab中通以图示方向电流I且I不断增大的过程中，圆环将 （ ）A向下平动 B上半部向纸内、下半部向纸外转动C向上平动 D下半部向纸内、上半部向纸外转动6一航天飞机下有一细金属杆，杆指向地心，若仅考虑地磁场的影响，则当航天飞机位于赤道上空 （ ）A由东向西水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由上向下B由西向东水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由上向下C沿经过地磁极的那条经线由南向北水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由下向上D沿经过地磁极的那条经线由北向南水平飞行时，金属杆中一定没有感应电动势7如图所示，一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中，下列做法中能使圆盘中产生感应电流的是（ ）A圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动B圆盘以某一水平直径为轴匀速转动C圆盘在磁场中向右匀速平移D匀强磁场均匀增加8现将电池组、滑线变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如图所示连接。当开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑线变阻器的滑动端P向左加速滑动时，电流计指针向右偏转由此可以推断 （ ）A线圈A向上移动或滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动，都能引起电流计指针向左偏转B线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向右偏转C滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流计指针静止在中央D因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，故无法判断电流计指针偏转的方向9如图所示，一闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点，将圆环拉离平衡位置并释放，圆环摆动过程中经过有界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界，若不计空气阻力，则（ ）A圆环向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度B在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流C圆环进入磁场后，离平衡位置越近速度越大，感应电流也越大D圆环最终将静止在平衡位置10要使线圈L2产生的感应电流I方向如图所示，且导体棒ab两端的电势，则导体棒ab在两平行金属轨道上应 （ ） A向右加速运动B向左加速运动C向右减速运动D向左减速运动高三物理一轮复习讲义（64）法拉第电磁感应定律班级 学号 姓名 一、感应电动势 1感应电动势：在_中产生的电动势产生感应电动势的那部分导体就相当于_，导体的电阻相当于_ 2感应电流与感应电动势的关系：遵守闭合电路欧姆定律，即I=_二、法拉第电磁感应定律 1内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的_成正比 2公式：E=_ 3公式说明：(1)E仅由_决定，与和t的大小无关； (2)当仅由B的变化引起时，E=_； 当仅由S的变化引起时，E=_三、导体切割磁感线产生的感应电动势 1公式E=_其中为v与B的夹角，式中l为_ 2特例：长为l的导体绕一端点在垂直于磁场的平面内以角速度转动时，E=_四、磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率的比较 1是状态量，是某时刻穿过回路的磁感线条数当磁场与回路平面垂直时，=BS；不垂直时，S为垂直磁场方向的投影面积2是过程量，表示回路某段时间内磁通量的变化量=|21|，=BS或=SB 3表示磁通量变化的快慢，即磁通量的变化率，在一t图像中，可用图线的斜率表示 4、的大小没有直接关系，类似于v、v、的比较很大，可能很小；很小，可能很大例如，当闭合线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，当最大时，=0；而=0时，却最大五、动生电动势、感生电动势的理解 1电路中部分导体切割磁感线产生动生电动势，非静电力是洛伦兹力，一般由E=BLv求解 2若S不变，B变化，则产生感生电动势，非静电力是变化磁场产生的电场力3若磁场变化的同时，电路中部分导体也做切割磁感线运动，则既有动生电动势又有感生电动势六、对E=的理解 (1)若s不变，B变化，则E=；(2)若B不变，S变化，则E=例1：如图，EF、GH为平行金属导轨，其电阻可不计，R为电阻器，C为电容器，AB为可在EF和GH上滑动的导体横杆，匀强磁场垂直导轨平面，若用I1和I2分别表示图中该处的电流，则当横杆AB（ ）A匀速滑动时，I1=0，I2=0B匀速滑动时，I10，I20C加速滑动时，I1=0，I2=0D加速滑动时，I10，I20例2：如图所示，水平导轨间距为L，左端接有阻值为R的定值电阻，在距左端x0处放置一根质量为m、电阻为r的导体棒，导体棒与导轨间无摩擦且始终保持良好接触，导轨的电阻可忽略，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中。问：在下列各种情况下，作用在导体棒上的水平拉力F的大小应如何？（1）磁感应强度为B=B0保持恒定，导体棒以速度v向右做匀速直线运动；（2）磁感应强度为B=B0+kt随时间t均匀增强，导体棒保持静止；（3）磁感应强度为B=B0保持恒定，导体棒由静止开始以加速度a向右做匀加速直线运动；（4）磁感应强度为B=B0+kt随时间t均匀增强，导体棒以速度v向右做匀速直线运动。例3：如图所示，固定于水平桌面上的deba构成一个边长为l的正方形，棒ab的电阻为r，其余部分电阻不计，开始时磁感强度为B0.（1）若从t=0时刻起，磁感强度均匀增加，每秒增量为k，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。（2）在上述（1）情况中，始终保持棒静止，当t=t1s末时需要垂直加在棒上的水平拉力为多大？（3）若从t=0时刻起，磁感强度逐渐减小，当棒以恒定速度v向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感强度应怎样随时间变化。（写出B与t的关系式）例4：如图所示，磁场的方向垂直于xOy平面向里磁感应强度B沿y方向没有变化，沿x 方向均匀增加，每经过1 cm增加量为1.0104T，即B/x=1.0102T/m。有一个长L=0.2m，宽h=0.1 m的不变形的矩形金属线圈，以v=0.2 m/s的速度沿x方向运动问：（1）线圈中感应电动势E是多少?（2）如果线圈电阻R=0.02，线圈消耗的电功率是多少？（3）为保持线圈的匀速运动，需要多大外力？机械功率是多少？作业：1在电磁感应中，下列说法中正确的是（ ） A穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也一定为零B穿过线圈的磁通量不为零时，感应电动势也一定不为零C穿过线圈的磁通量均匀变化时，感应电动势也均匀变化D穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大2如图，在竖直向下的匀强磁场中，将一垂直于磁感线、水平放置的金属棒以水平初速v0水平抛出。设棒在运动中始终水平，不计空气阻力，则金属棒在运动过程中产生的感应电动势将 （ ）A越来越大 B越来越小 C保持不变 D先变大，后变小3两块水平放置的金属板间的距离为d，用导线与一个n匝线圈相连，线圈电阻为r，线圈中有竖直方向的磁场，电阻R与金属板连接如图所示，两板间有一个质量为m、电量+q的油滴恰好处于静止，则线圈中的磁感应强度B的变化情况和磁通量的变化率分别是 A磁感应强度B竖直向上且正在增强，（ ）B磁感应强度B竖直向下且正在增强，C磁感应强度B竖直向上且正在减弱，D磁感应强度B竖直向下且正在减弱，4北半球海洋某处，地磁场水平分量B1=0.8104T，竖直分量B2=0.5104 T，海水向北流动。海洋工作者测量海水的流速时，将两极板竖直插入此处海水中，保持两极板正对且垂线沿东西方向，两极板相距L=20m，如图所示。与两极板相连的电压表（可看作理想电压表）示数为U=0.2mV，则 （ ）A西侧极板电势高，东侧极板电势低B西侧极板电势低，东侧极板电势高C海水的流速大小为0.125 m/sD海水的流速大小为0.2 m/s5用一条形金属板折成一狭长的矩形框架，框架右边是缺口，如图所示框架在垂直纸面向里的匀强磁场中以速度v1向右匀速运动，此时从框架右方的缺口处射入一速度为v2、方向向左的带电油滴。若油滴恰好在框架内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ） A油滴带正电 B油滴带负电 C油滴做匀速圆周运动，半径为v12/g D油滴做匀速圆周运动，半径为v1v2/g6把一个矩形线圈从有理想边界的匀强磁场中匀速拉出（如图所示），第一次速度为v1，第二次速度为v2，且v2=2v1，则两情况下拉力的功之比W1W2=_，拉力的功率之比P1P2=_，线圈中产生焦耳热之比Q1Q2=_，流过线圈的电荷量之比q1q2=_。7如图所示，a、b是用同种规格铜丝做成的两个同心圆环，半径之比为2：3，仅在a环所围区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，a环外无磁场当该匀强磁场的磁感应强度均匀增大时，求a、b两环内的感应电流大小之比为多大？8面积为S的矩形线框abcd，处在磁感应强度为B的匀强磁场中（磁场区域足够大），磁场方向与线框平面成角，如图所示。（1）当线框以ab为轴以角速度顺针会匀速转动90的过程中，穿过abcd的磁通量变化量为多少？该过程中产生的平均感应电动势多大？（2）若线框以ab为轴以角速度匀速转过180过程中，线框中产生的平均感应电动势多大？9如图所示，一半径为r的圆形导线框内有一匀强磁场，磁场方向垂直于导线框所在平面，导线框的左端通过导线接一对水平放置的平行金属板，两板间的距离为d，板长为l，t=0时，磁场的磁感应强度B从B0开始均匀增大，同时，在板2的左端且非常靠近板2的位置有一质量为m、带电量为q的液滴以初速度v0水平向右射入两板间，该液滴可视为质点。 （1）要使该液滴从两板间射出，磁感应强度随时间的变化率K应满足什么条件？ （2）要使该液滴能从板间右端的中点射出，磁感应强度B与时间t应满足什么关系？高三物理例题讲析（65）电磁感应中电路问题一、电磁感应现象中的电路问题1在电磁感应现象中，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，该导体或回路相当于_因此，电磁感应问题往往与电路问题联系在一起 2解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法 (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律(右手定则)确定感应电动势的_和_； (2)画等效电路； (3)运用闭合电路欧姆定律，串、并联电路的性质、电功率等公式求解 3与上述问题相关的几个知识点 (1)感应电动势E=_或E=_ (2)全电路欧姆定律I=_；部分电路欧姆定律I=_； 电源的内电压Ur=_；电源的路端电压U=IR=_ (3)通过导体的电量q=It=_例1：如图甲所示，面积S=0.2 m2的100匝线圈A处在变化的磁场中，磁感应强度B随时间按图乙所示规律变化，方向垂直线圈平面，若规定垂直纸面向外为正方向，且已知R1=4，R2=6，电容C=30F，线圈A的电阻不计（1）闭合S后，通过R2的电流强度的大小和方向如何?（2）闭合S一段时间后，再断开S，通过R2的电荷量是多少？例2：半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感强度B=0.2T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a=0.4m，b=0.6m，金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R0=2，一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计。（1）若棒以v0=5m/s的速率在环上向右匀速滑动，求金属棒滑过圆环直径OO的瞬时棒中的电动势和流过L1的电流。（2）撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环OL2O以OO为轴向纸外翻转90后，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为，求灯L1的功率。例3：如图(a)所示，水平放置的两根平行金属导轨（电阻不计），间距L=0.3m。导轨左端连接R=0.6的电阻。区域abcd内存在垂直于导轨平面B=0.6T的匀强磁场，磁场区域宽D=0.2m。细金属棒A1和A2用长为2D=0.4m的轻质绝缘杆连接，放置在导轨平面上，并与导轨垂直，每根金属棒电阻r=0.3，以恒定速度v=1.0m/s沿导轨向右穿越磁场。计算从金属棒A1进入磁场（t=0）到A2离开磁场的时间内，不同时间段通过电阻R的电流强度，并在图(b)中画出。例4：两根光滑的长直金属导轨MN、MN平行置于同一水平面内，导轨间距为l，电阻不计，M、M处接有如图所示的电路，电路中各电阻的阻值均为R，电容器的电容为C。长度为l、阻值同为R的金属棒ab垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中。ab在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在ab运动距离为s的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q。求：（1）金属棒ab运动速度v的大小；（2）电容器所带的电荷量q。作业:1在匀强磁场中有一个半径为r的n匝圆形线圈，总电阻为R，线圈与一个电荷量计串联线圈平面与磁感线垂直当线圈由原位置迅速翻转180过程中，电荷量计显示通过线圈的电荷量为q，则该匀强磁场的磁感应强度B的大小为 （ ） ABCD2如图所示，同一平面内的三条平行导线串有两个电阻R和r，导体棒PQ与三条导线接触良好，匀强磁场的方向垂直纸面向里导体棒的电阻可忽略。当导体棒向左滑动时，下列说法正确的是 （ ）A流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由b到aB流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由b到aC流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由a到b D流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由a到b3用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导体线框，以相同的速度进入右侧匀强磁场，如图所示在每个线框进入磁场的过程中，M、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud下列判断正确的是（ ）AUaUbUcUdBUaUbUdUcCUa=Ub=Uc=UdDUbUaUdUc4如图所示，粗细均匀的电阻丝绕制的矩形导线框abcd处于匀强磁场中，另一种材料的导体棒MN可与导线框保持良好地接触并做无摩擦滑动，当导体棒MN在外力作用下从导线框左端开始做切割磁感线的匀速运动到一直滑到右端的过程中，导线框上消耗的电功率的变化情况可能为 （ ） A逐渐增大 B先增大后减小 C先减小后增大 D先增大后减小，再增大再减小5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长度为，磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里，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ac方向以恒定速度v向b端滑动，滑动中始终与ac平行并与导线框保持良好接触。求：（1）当MN滑过的距离为时，导线ac中的电流是多大？方向如何？（2）当MN滑过的距离为时，M、N两端电势差为多大？哪一端电势高？6如图所示，P、Q为水平面内平行放置的光滑金属长直导轨，间距为L1，处在竖直向下、磁感应强度大小为B1的匀强磁场中。一导体杆ef垂直于P、Q放在导轨上，在外力作用下向左做匀速直线运动质量为m、每边电阻均为r、边长为L2的正方形金属框abcd置于竖直平面内，两顶点a、b通过细导线与导轨相连，磁感应强度大小为B2的匀强磁场垂直金属框向里，金属框恰好处于静止状态不计其余电阻和细导线对a、b点的作用力（1）作出等效电路图；（2）通过ab边的电流Iab是多大?（3）导体杆ef的运动速度v是多大?7如图所示，水平面上有两电阻不计的光滑金属导轨平行固定放置，间距d为0.5m，左端通过导线与阻值2的电阻R连接，右端通过导线与阻值为4的小灯泡L连接，在CDFE矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，CE长为2m，CDFE区域内磁场的磁感应强度B随时间变化如图所示，在t=0时，一阻值为2的金属棒在恒力F作用下由静止开始从ab位置沿导轨向右运动，在金属棒从ab位置运动到EF位置的过程中，小灯泡的亮度没有发生变化，求：（1）通过小灯泡的电流强度；（2）恒力F的大小；（3）金属棒的质量。高三物理例题讲析（66）电磁感应中动力学问题电磁感应现象中的力学问题 1通电导体在磁场中将受到_作用 电磁感应问题往往和力学问题联系在一起，基本方法是： (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向；(2)求回路中的电流；(3)分析导体受力情况(包含安培力在内的全面受力分析)；(4)根据平衡条件或牛顿第二定律列方程 2两种状态处理 (1)导体处于平衡态静止或匀速直线运动状态 处理方法：根据平衡条件合外力_列式分析 (2)导体处于非平衡态处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析，或结合功能关系分析例1：如图（甲）所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻，一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略。让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦。 （1）由b向a方向看到的装置如图（乙）所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图； （2）在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小； （3）求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值。例2：如图所示，光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，轨道间距为0.2 m，金属杆ab的质量为0.1 kg，电容器电容为0.5 F，耐压足够大，A为理想电流表，导轨与金属杆接触良好，各自的电阻忽略不计整个装置处于磁感应强度大小为0.5 T、方向垂直导轨平面向下的匀强磁场中，现用水平外力F拉ab向右运动，使电流表示数恒为0.5A。求：（1）t=2 s时电容器的带电荷量；（2）说明金属杆做什么运动？（3）t=2 s时外力做功的功率。例3：如图所示，在水平方向的磁感应强度为B0的匀强磁场中竖直放置两平行导轨，磁场方向与导轨所在平面垂直，导轨上端跨接一阻值为R的电阻，导轨电阻不计。两金属棒a和b的电阻都为R，质量分别为ma=20g和mb=10g，它们与导轨相连，并可沿导轨无摩擦滑动，闭合开关S，先固定b，用一恒力F向上拉a，稳定后a以v1=10m/s的速度匀速运动，此时再释放b，b正好能保持静止，g=10m/s2，导轨足够长。 （1）求拉力F的大小； （2）若固定金属棒a，让金属棒b自由下滑（开关仍闭合），b滑行的最大速度v2为多大？ （3）若断开开关，将金属棒a和b都固定，使磁感应强度从B0随时间均匀增加，经0.1s后磁感应强度增到2 B0时，a棒受到的安培力正好等于a棒的重力，求两棒间的距离h。例4：如图所示，竖直平面内有一半径为r、电阻为R1、粗细均匀的光滑半圆形金属环，在M、N处与相距为2r、电阻不计的平行光滑金属轨道ME、NF相接，EF之间接有电阻R2，已知R1=12R，R2=4R在MN上方及CD下方有水平方向的匀强磁场I和，磁感应强度大小均为B现有质量为m、电阻不计的导体棒ab，从半圆环的最高点A处由静止下落，在下落过程中导体棒始终保持水平，与半圆形金属环及轨道接触良好，两平行轨道足够长已知导体棒ab下落r/2时的速度大小为v1，下落到MN处的速度大小为v2。（1）求导体棒ab从A下落r/2时的加速度大小（2）若导体棒ab进入磁场后棒中电流大小始终不变，求磁场I和之间的距离h和R2上的电功率P2（3）若将磁场的CD边界略微下移，导体棒ab刚进入磁场时速度大小为v3，要使其在外力F作用下做匀加速直线运动，加速度大小为a，求所加外力F随时间变化的关系式作业1如图所示，平行金属导轨MN、PQ水平放置，接电阻为R的固定电阻金属棒ab垂直于导轨放置，且始终与导轨接触良好导轨和金属棒的电阻不计匀强磁场方向垂直导轨所在平面现用垂直于ab棒的水平向右的外力F，拉动ab棒由静止开始向右做匀加速直线运动，则图中哪一个能够正确表示外力F随时间变化的规律? （ ）2如图甲中abcd为导体做成的框架，其平面与水平面成角，质量为m的导体棒PQ与ab、cd垂直且接触良好，回路的电阻为R，整个装置放于垂直框架平面的变化的磁场中，磁感应强度B随时间变化规律如图乙所示，棒PQ始终静止，在时间0t0内，棒PQ受到的静摩擦力的大小变化是 （ ）A一直增大 B一直减小C先减小后增大 D先增大后减小3长为4L的粗细均匀的金属杆围成一个正方形闭合框架，框架放在光滑的水平桌面上，另一根长为L的同种材料、同样粗细的金属杆搁在其上，如图所示匀强磁场垂直穿过框架平面，不计一切摩擦，当直杆ab获得一个初速度沿框架从左向右运动的过程中 （ ）A任一时刻ab杆的加速度大小均是框架加速度大小的4倍B任一时刻ab杆的加速度方向均和框架的加速度方向相同Cab杆对地做匀减速运动，框架对地做匀加速运动D任一时刻ab杆的发热功率均是框架发热功率的4如图所示，在与水平面成=30角的平面内放置两条平行、光滑且足够长的金属轨道，其电阻可忽略不计空间存在着匀强磁场，磁感应强度B=0.20T，方向垂直轨道平面上。导体棒ab、cd垂直于轨道放置，且与金属轨道接触良好构成闭合回路，每根导体棒的质量m=2.0 102kg，回路中每根导体棒电阻r=5.0102，金属轨道宽度l=0.50 m。现对导体棒ab施加平行于轨道向上的拉力，使之匀速向上运动在导体棒ab匀速向上运动的过程中，导体棒cd始终能静止在轨道上g取10 m/s2，求：（1）导体棒cd受到的安培力大小；（2）导体棒ab运动的速度大小；（3）拉力对导体棒ab做功的功率5如图甲所示，一正方形金属线框位于有界匀强磁场区域内，线框的右边紧贴着边界t=0时刻对线框施加一水平向右的外力F，让线框从静止开始做匀加速直线运动，经过时间t0穿出磁场，图乙为外力F随时间t变化的图象若线框质量m，电阻R及图象中F0、t0均为已知量，则根据上述条件，请你推出（1）磁感应强度B的计算表达式（2）线框左边刚离开磁场前瞬间的感应电动势E的计算表达式6两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间均有摩擦且ab、cd两杆与导轨间的动摩擦因数相同，导轨电阻不计，回路总电阻为2R整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中当ab杆在平行于水平导轨的拉力作用下以速度v1沿导轨向右匀速运动时，cd杆也正好以速度v2向下匀速运动，重力加速度为g 求：（1）电路中电流强度大小。（2）杆与导轨间动摩擦因数。（3）作用于ab杆水平拉力F大小。7光滑平行的金属导轨MN和PQ，间距L=1.0 m，与水平面之间的夹角=30，匀强磁场磁感应强度B=2.0 T，垂直于导轨平面向上，MP间接有阻值R=2.0的电阻，其他电阻不计，质量m=2.0 kg的金属杆ab垂直导轨放置，如图甲所示用恒力F沿导轨平面向上拉金属杆ab，由静止开始运动，vt图象如图乙所示g=10 m/s2，导轨足够长，求：（1）恒力F的大小；（2）金属杆速度为2.0 m/s时的加速度大小；（3）根据vt图象估算在前0.8 S内电阻上产生的热量高三物理一轮复习讲义（67）电磁感应中图象问题班级_ 学号_ 姓名_解决电磁感应中的图像问题的基本方法： 明确图像的种类，是B一t图还是-t图，或者E-t图、I-t图像 分析电磁感应的具体过程 结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律列出函数方程 根据函数方程，进行数学分析，如斜率及其变化、两轴的截距等 画图像或判断图像FF例1如图甲所示，在水平绝缘的桌面上，一个用同种材料制成的均匀电阻丝构成的闭合矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示下列各图中分别是线框中的感应电流i随时间t变化的图线和ab边受到的安培力F随时间t变化的图线，其中可能正确的是 （）例2如图所示，用总电阻为8R的均匀电阻线弯成图中的框架abcdefa，各边长标示于图上，使框架以向右的速度v匀速通过宽为l、磁感强度为B的匀强磁场（磁场方向垂直纸面向里）。计算后在给出的坐标纸中定量作出框架在通过磁场的过程中，ab两点间的电压U随时间t变化的图象（以cd边刚进磁场为计时起点，a点电势高于b点电势时U为正）例3如图甲所示，垂直于水平桌面向上的有界匀强磁场，磁感应强度B=0.8 T，宽度L=2.5 m光滑金属导轨OM、ON固定在桌面上，O点位于磁场的左边界，且OM、ON与磁场左边界均成45角金属棒ab放在导轨上，且与磁场的右边界重合t=0时，ab在水平向左的外力F作用下匀速通过磁场测得回路中的感应电流随时间变化的图象如图乙所示已知OM、ON接触点的电阻为R，其余电阻不计（1）利用图象求出这个过程中通过ab棒截面的电荷量及电阻R；（2）写出水平力F随时间变化的表达式；（3）已知在ab通过磁场的过程中，力F做的功为W焦，电阻R中产生的焦耳热与一恒定电流I0在相同时间内通过该电阻产生的热量相等，求I0的值作业： adbc1如图让闭合矩形铜线圈abcd从高处自由下落一段后进入匀强磁场；在下落过程中，线圈平面始终与磁场方向保持垂直，且bc边保持水平，在bc边开始进入磁场到ad边刚进入磁场的这一段时间里，表示线圈运动情况的速度-时间图像可能的是（ ）2矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直规定磁场的正方向垂直纸面向里。磁感应强度B随时间变化的规律如图甲所示。若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，图乙的it图象中正确的是 （）3如图甲所示，平行于y轴的导体棒以速度v向右做匀速直线运动，经过半径为R、磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域，导体棒中的感应电动势与导体棒位置x关系的图象是 （ ）4如图甲所示，正三角形导线框abc放在匀强磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示，t=0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里图中能表示线框的ab边受到的磁场力F随时间t的变化关系的是(力的方向规定以向左为正方向) （）5如图所示，在PQ、QR区域中存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面一导线框abcdefa位于纸面内，框的邻边都相互垂直，bc边与磁场的边界P重合导线框与磁场区域的尺寸如图所示从t=0时刻开始，线框匀速横穿两个磁场区域，以abcdef为线框中的电动势的正方向，以下四个-t关系示意图中正确的是 （）6如图所示，在PQ、QR区域中存在着磁感应强度大小均为B、方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面，一边长为l正方形导线框abcd位于纸面内，ab边与磁场的边界P重合导线框与磁场区域的尺寸如图所示从t=0时刻开始，线框以速度v匀速横穿两个磁场区域以abcd为线框中的电流i的正方向，向左为导线框所受安培力F的正方向，计算后作出i-t图象及F-t图像（写出过程）*7如图甲所示为一研究电磁感应的装置，其中电流传感器(相当于一只理想的电流表)能将各时刻的电流数据实时送到计算机，经计算机处理后在屏幕上显示出I-t图象已知电阻R及杆的电阻r均为0.5，杆的质量m及悬挂物的质量M均为0.1 kg，杆长L=1 m实验时，先断开开关S，取下细线，调节轨道倾角，使杆恰好能沿轨道匀速下滑然后固定轨道，闭合开关S，在导轨区域加一垂直轨道平面向下的匀强磁场，让杆在物M的牵引下从图示位置由静止开始释放，此时计算机屏幕上显示出如图乙所示的I-t图象(设杆在整个运动过程中与轨道垂直，且细线始终沿与轨道平行的方向拉杆，导轨的电阻忽略不计，细线与滑轮间的摩擦忽略不计，g=10 m/s2)试求：（1）匀强磁场的磁感应强度B的大小；（2）00.4s内通过电阻R的电荷量；（3）00.4 s内电阻R上产生的焦耳热高三物理例题讲析（68）电磁感应中能量问题班级_ 学号_ 姓名_1电磁感应过程实质是不同形式的能量的转化过程电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到_作用，因此要维持安培力存在，必须有“外力”克服_做功此过程中，其他形式的能转化为_“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为_当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能 同理，安培力做功的过程，是_转化为其他形式的能的过程，安培力做多少功就有多少_转化为其他形式的能 2电能求解思路主要有3种 (1)利用克服安培力求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功； (2)利用能量守恒求解：机械能的减小量等于产生的电能； (3)利用电路特征来求解：通过电路中所产生的电能来计算 3解电磁感应现象中的能量问题的一般步骤 (1)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_ (2)分析清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的能量发生了相互转化(3)根据能量守恒列方程求解例1如图所示，竖直平行金属导轨M、N上端接有电阻R，金属杆ab质量为m，跨在平行导轨上，垂直导轨平面的水平匀强磁场为B，不计ab与导轨电阻，不计摩擦，且ab与导轨接触良好，若ab杆在竖直向上的外力F作用下匀速上升，则以下说法正确的是（ ） A拉力F所做的功等于电阻R上产生的热B拉力F与重力做功的代数和等于电阻R上产生的热量C拉力F所做的功等于电阻R上产生的热量及杆ab重力势能增加量之和D杆ab克服安培力做的功等于电阻R上产生的热量例2如图所示，两根足够长固定平行金属导轨位于倾角=30的斜面上，导轨上、下端各接有阻值R=20的电阻，导轨电阻忽略不计，导轨宽度L=2 m，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B=1T，质量m=0.1kg、连入电路的电阻r=10的金属棒ab在较高处由静止释放，当金属棒ab下滑高度h=3m时，速度恰好达到最大值v=2 m/s金属棒ab在下滑过程中始终与导轨垂直且与导轨良好接触g取10 m/s2，求：（1）金属棒ab由静止至下滑高度为3m的运动过程中机械能的减少量（2）金属棒ab由静止至下滑高度为3 m的运动过程中导轨上端电阻R中产生的热量例3如图(a)所示，光滑的平行水平金属导轨MN、PQ相距l，在M点和P点间连接一个阻值为R的电阻，在两导轨间cdfe矩形区域内有垂直导轨平面竖直向上、宽为d的匀强磁场，磁感应强度为B一质量为m、电阻为r、长度也刚好为l的导体棒ab垂直搁在导轨上，与磁场左边界相距d0现用一个水平向右的力F拉棒ab，使它由静止开始运动，棒ab离开磁场前已做匀速直线运动，棒ab与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计，F随ab与初始位置的距离x变化的情况如图(b)所示，F0已知求：（1）棒ab离开磁场右边界时的速度（2）棒ab通过磁场区域的过程中整个回路所消耗的电能（3）d0满足什么条件时，棒ab进入磁场后一直做匀速运动例4如图甲所示，质量为m，边长为L的正方形线框abcd，从垂直纸面向里的水平有界匀强磁场的上方h高度处由静止开始自由下落，磁场高度为H，线框下落过程中始终在同一竖直平面内且cd边与磁场边界都沿水平方向（1）请证明线框进入磁场的过程中任意时刻线框克服安培力做功的功率等于线框的电功率；（2）若m=0.40 kg，L=0.45 m，h=0.80 m，H=1.45 m，且cd边进磁场时线框刚好做匀速运动，求cd边刚穿出磁场时线框的加速度大小；(g取10 m/s2)（3）在（2）中，若线框刚进入磁场时对其施加一竖直方向的外力F，使其以a=10.0m/s2的加速度竖直向下做匀加速运动，请在图乙中作出线框abcd进入磁场的过程中外力F随时间t变化的图像作业：1如图所示，位于同一水平面内的、两根平行的光滑金属导轨，处在匀强磁场中，磁场方 向垂直于导轨所在的平