高考物理复习专题八---电磁学

2006-2007年高考复习，专题83:电磁感应综合题，2007，3，1。命题趋势和测试地点，电磁感应综合问题，涉及机械知识(如牛顿运动定律、功、动能定理、动量和能量守恒定律等。)，电学知识(如电磁感应定律、伦茨定律、DC电路知识、磁场知识等。)热学知识等知识点，突出考查考生的理解能力、分析和综合能力，特别是从实际问题中抽象和概括物理模型构建的创新能力。因此，这个题目的内容是历年高考的重点。每年都有试题，其中大部分是计算题，分数高，难度大，对考生的歧视程度高。常识和方法1。电磁感应主题通常是全面的，并且与以前的知识有许多联系。在解决问题时，重要的是在理解了题目的含义后，分析题目包含哪些基本物理现象，然后选择相应的规律来分析物理过程，并建立求解方程来解决问题。其具体应用可分为以下两个方面：(1)应力和运动的动态分析。思维过程：导体受迫运动产生感应电动势感应电流通电导体受安培力迫外力变化加速度变化速度变化感应电动势变化循环继续。在循环结束时，加速度等于零，导体达到稳定的运动状态。画好应力图，抓住a=0，速度V达到最大值。(2)功能分析。电磁感应过程往往伴随着各种能量形式的转换。从功和能的角度出发，分析电磁感应过程中能量转换的关系是解决电磁感应问题的重要途径。例如，当图中所示的金属杆ab从静止状态滑下导轨时，重力势能降低。一部分能量用来克服安培力做功，转化为感应电流的电能，最终转化为焦耳热，另一部分转化为金属棒的动能。如果导轨足够长，杆最终达到稳定状态并以恒定速度移动。重力势能用于克服安培力做功的问题，并将其转化为感应电流的电能。2.机电结合与电磁感应是复习中需要加强的重要内容。(1)电磁感应与力和运动的结合。首先，明确研究对象和物理过程。其次，感应电动势由法拉第电磁感应定律计算，感应电流由欧姆定律计算。再次，力分析被正确地执行，并且安培力被获得。应该注意在均匀磁场中匀速运动的导体的恒定安培力，并且以可变速度运动的导体的安培力也随着速度(电流)而变化。最后，用力学定律求解，用平衡条件求解匀速运动。变速运动的瞬时速度可用牛顿第二定律和运动学公式求解。变速运动的热问题一般用能量的观点来分析。应尽可能应用能量转换和守恒定律来解决问题。(3)电磁感应的类像问题主要有两种：一种是根据导体切割的磁感应来绘制电磁感应图像和电磁感应图像；另一种方法是根据图像-T或B-T图像绘制东-西图像和东-西图像，反之亦然。(2)电磁感应的电路问题：应明确产生电动势的导体部分相当于电源。电路这一部分的电阻是电源的内阻，而电路的另一部分是电器和外部电路。通常先画出等效电路图，然后将电磁定律和电路定律综合起来(2)安培力做正功的过程就是将电能转化为其他形式能量的过程，和安培力做的一样多的正功，那么多的电能就转化为其他形式的能量。(3)安培力做负功的过程是把其他形式的能量转化为电能的过程，和安培力做的功一样多，那么多其他形式的能量转化为电能。地磁场方向垂直向上，磁感应强度为b。直升机螺旋桨叶片长度为l，螺旋桨旋转频率为f，螺旋桨沿地磁场方向观察，螺旋桨顺时针旋转。螺旋桨叶片的近端是a，远端是b，如图所示。如果忽略从A到旋转轴中心线的距离，并且每个叶片中的感应电动势由E表示，则A.E= FL2B，并且点A电势低于点B电势B.E=2 FL2B，并且点A电势低于点B电势C.E= FL2B，并且点A电势高于点B电势D.E=2 FL2B，并且点A电势高于点B电势。答：答，例2:在从矩形线圈abcd的匀速运动到矩形线圈abcd在位置一到位置二的匀速运动的整个过程中，矩形线圈ABCD中的感应电流()A在任何时候都不是0B。有一段时间是0C。0D有两次。0的三倍。解决方法是：画一个-t图，c，=/t，当斜率为0时，感应电流为0。如图所示，电阻为r=12欧姆的电阻丝被制成半径为r=1米的圆形线框，该线框被垂直放置在水平均匀磁场中。线框的平面垂直于磁场的方向，磁感应强度为b=0.2t。目前，质量为m=0.1kg且没有电阻的导体棒被允许从圆形线框的最高点沿着线框下落。在下落过程中，线框始终与线框保持良好接触。当已知的下落距离为r/2时，当下落通过圆心时，杆的速度为V1=8/3米/秒，V2=10/3米/秒。试着找出：(1)当下落距离为r/2时，杆的加速度，(2)从开始下落到通过圆心的过程中，金属丝框架产生的热量，以及解决方法：(1)当金属杆的下落距离为r/2时，金属杆中产生感应电动势，这是由法拉第电磁感应定律得到的，E=B(r)v1。此时，金属环是一个外部电路，等效电阻为，金属棒中的电流为，金属棒上的安培力为：f=bil=0.12 n，由mg-f=ma获得：a=g-f/m=10-0.12/0.1=10-1.2=8.8(m/S2)，(2) mgr-q=mv22-0来自节能电力，因此，在引线框从(05上海)如图所示，在均匀磁场中，两个足够长且没有电阻的平行金属导轨被lm隔开，导轨平面与水平面成=37角。下端连接一个电阻值为r的电阻。均匀磁场的方向垂直于导轨平面。质量为0.2千克且无阻力的金属杆放置在两条导轨上。杆垂直于导轨，并与导轨保持良好接触。它们之间的动摩擦系数为0.25。(1)当金属杆从静止位置滑下导轨时，找出其加速度；(2)当金属棒的滑动速度达到稳定水平时，电阻r消耗的功率为8W，计算速度的大小；(3)在上述问题中，如果r=2并且金属棒中的电流方向是从a到b，则计算磁感应强度的大小和方向。(g=10m/S2，sin 37=0.6，cos 37=0.8)，解：(1)金属杆开始滑动的初始速度为零，mgsin -微米gcos=ma 根据牛顿第二定律，由公式(1)得到A=10 (0.6-0.250.8) m/S2=4m/S2 (2)，(2)当金属杆的运动达到稳定时，速度为v，安培力为f，力为这些问题中力现象和电磁现象的基本形式如下：(1)对于那些发现主动运动(即切断磁感应线)的人，用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解电动势的大小和方向。(2)根据等效电路图，求解回路电流的大小和方向(3)分析导体棒的应力和导体棒移动后电路中电气参数的“反作用”。(4)从宏观角度推断最终状态(5)列出要求解的动力学方程或平衡方程。例5。(04广东)如图所示，水平面上有两条平行的导电导轨MN、PQ，导轨之间的距离为l，均匀磁场垂直于导轨所在的平面(纸面)内侧。磁感应强度的大小为B，两根金属杆1和2放置在导轨上并垂直于导轨，它们的质量和阻力分别为m1、m2和R1、R2，两根金属杆与导轨接触良好，两根金属杆与导轨之间的动摩擦系数为。众所周知，杆1被外力牵引并以恒定速度v0沿着导轨移动；当达到稳定状态时，杆2也以恒定的速度沿着导轨移动，导轨的阻力可以忽略，并且计算此时杆2克服摩擦力做功的功率。解决方案1:将杆2的运动速度设置为V。当两个杆和导轨形成的回路中的磁通量随着两个杆的运动而改变时，产生感应电动势，产生感应电流，杆2以匀速运动，它所受到的安培力等于它所受到的摩擦力，解决了导体杆2克服摩擦力做功的功率。 解2: F代表牵引杆1的外力，I代表由牵引杆1、牵引杆2和导轨形成的回路中的电流，当电流达到稳定时，对于牵引杆1，f-微米1g-bil=0 .对于杆2，bil-微米2g=0.、外力f的功率pf=fv0.、p代表杆2抵抗摩擦力的能力，则如图所示，水平放置一条足够长的光滑平行导轨，不计阻力，MN部分的宽度为2L，PQ部分的宽度为l，金属杆a和b的质量ma=2mb=2m。电阻Ra=2Rb=2R，A和B分别在MN和PQ上，垂直导轨相距足够远，整个装置处于垂直向下的均匀磁场中，磁感应强度为B，A杆的起始正确速度为v0，B杆静止，两杆始终平行，A始终在MN上运动，B始终在PQ上运动，得到A和B的最终速度。由于两条导轨的宽度不相等，A系统和B系统的动量不守恒，所以动量定理可以分别应用于A系统和B系统。甲的运动产生感应电流。在安培力的作用下，甲和乙分别减速和加速。乙的运动产生反电动势。回路的电动势e总是=ea-EB=2blva-blvb。随着va的减少，vb增加，e总是减少。安培力也降低了。所以杆a的加速度减小，杆b的加速度也减小。当e总是等于0时，也就是说，2BLva=BLvb，两个杆的加速度为零，两个杆匀速运动，VB=2va.将动量定理分别应用于a和b，同时得到上述方程。示例7。如图所示，abcde和a/b/c/d/e/是两条平行的光滑轨道，其中abcde和a/b/c/d/e/part是水平面上的导轨。ab和a/b之间的距离是cd和c/d之间距离的2倍，de和d/e部分与水平导轨部分处于垂直向上的均匀磁场中，弯曲导轨部分位于半径为r的均匀磁场之外。质量为2m和m的两根金属棒MN和PQ分别放置在AA和CC附近。为了使杆PQ沿着导轨移动并通过最高点ee/，在初始位置至少必须给杆MN什么样的冲量？两个水平导轨都足够长，当PQ在磁场之外时，允许MN在宽导轨上移动。解决方法：如果杆PQ刚好能通过半圆形轨道的最高点EE，它在最高点的速度可以从、和获得因此，在时间t中，当回路中有感应电流时，假设杆MN的初始速度为v0，动量定理在时间t中分别应用于两个杆，有：将上述两个方程分开，考虑，并代入v1和v2的表达式，我们可以得到，因此至少杆MN的冲量应该给出：例8。(04 national)在图中，a1b1c1d1和a2b2c2d2是同一垂直面上的金属导轨。在磁感应强度为B的均匀磁场中，磁场方向垂直于导轨平面(纸面)并向内。导轨的a1b1段和a2b2段垂直，距离为L1；c1d1部分和c2d2部分也是垂直的。距离l2.x1y1和x2y2是由不可延伸的绝缘细线连接的两个薄金属棒。质量分别是m1和m2。它们都垂直于导轨并与导轨保持平滑接触。由两个杆和导轨形成的环的总阻力是r f，它是作用在金属杆x1y1上的垂直向上的恒定力。众所周知，当移动到图中所示的位置时，两个杆以均匀的速度向上移动。找出作用在两个杆上的重力和作用在回路电阻上的热能。解决方案1:将杆的向上速度设置为V。由于杆的运动，由两个杆和导轨形成的环的面积减小，从而减小磁通量。根据法拉第电磁感应定律，电路中感应电动势的大小、电路中的电流和电流都是顺时针方向。两个金属杆都受到安培力，作用在杆x1y1上的安培力向上，作用在杆x2y2上的安培力向下，当杆以匀速运动时，根据牛顿第二定律，上述方程有解，作用在两个杆的重力上的功率大小，代入v，电阻器上的热功率，代入I， 解决方案2，电路中电阻器的热功率等于运动过程中克服安培力的功率。 当杆以匀速运动时，根据牛顿第二定律，克服电路中安培力的功率如下：代入电路，得到、例9。(05广东)如图所示，半径为r的圆形引线框具有均匀的磁场，磁场的方向垂直于引线框的平面，引线框的左端通过引线连接到一对水平排列的平行金属板。当两个板之间的距离为d，板长度为l，t=0时，磁场的磁感应强度b从B0均匀地增加。同时，在板2的左端并且非常靠近板2，质量为m并且电荷为-q的液滴以初始速度v0水平注入到