高三物理第二轮复习

1、高三物理第二轮复习高三物理第二轮复习电磁感应电磁感应导体棒、图像问题导体棒、图像问题 例例1.2002广东广东如图所示，半径为如图所示，半径为R，单位长度电，单位长度电阻为阻为的均匀导体圆环固定在水平面上，圆环中心为的均匀导体圆环固定在水平面上，圆环中心为O.匀强磁场垂直水平面方向向下，磁感强度为匀强磁场垂直水平面方向向下，磁感强度为B.平行于平行于直线直线MON的导体杆的导体杆ab，沿垂直于杆的方向向右运动，沿垂直于杆的方向向右运动.杆杆的电阻可以忽略不计，杆与圆环接触良好的电阻可以忽略不计，杆与圆环接触良好.某时刻，杆某时刻，杆的位置如图，的位置如图，aOb=2，速度为，速度为v.求此时刻

2、作用在杆求此时刻作用在杆上安培力的大小上安培力的大小. 例例2.如图所示如图所示,平行长直金属导轨置于竖直平面内平行长直金属导轨置于竖直平面内,间距为间距为l，导轨，导轨上端接有阻值为上端接有阻值为R的电阻的电阻,质量为质量为m的导体垂直跨放在导轨上的导体垂直跨放在导轨上,并搁在并搁在支架上支架上.导轨和导体棒的电阻均不计导轨和导体棒的电阻均不计,且接触良好且接触良好,他们之间的摩擦不他们之间的摩擦不计计.在导轨平面内有一矩形区域内存在着垂直向里的匀强电场在导轨平面内有一矩形区域内存在着垂直向里的匀强电场,磁感磁感应强度大小为应强度大小为B.开始时开始时,导体棒静止导体棒静止.当磁场以速度当磁

3、场以速度v0匀速向上运动时匀速向上运动时,导体棒随之开始运动导体棒随之开始运动,并很快达到恒定的速度并很快达到恒定的速度,此时导体棒仍处于磁此时导体棒仍处于磁场区域内场区域内.求求 (1)导体棒所达到的恒定速度导体棒所达到的恒定速度? (2)导体棒以恒定速度运动时导体棒以恒定速度运动时,电路中消耗电路中消耗的电功率是多少？的电功率是多少？解：解：(1)设导体棒所达到的恒定速度为设导体棒所达到的恒定速度为v 则感应电动势则感应电动势 E=Bl(v1 v) 感应电流感应电流 I=E/R 导体棒受的安培力导体棒受的安培力F=BI l=B 2 l 2(v0-v)/R 根据二力平衡得根据二力平衡得 B

4、2 l 2(v0-v)/R = mg 解得解得 v = v1-mgR/B2l2 (2) 电路中消耗的电动势为电路中消耗的电动势为P 则则P=I2R= B 2 l 2(v0-v)2/R= m2g2R/B2l2 例例3.如图所示如图所示,为足够长的光滑导轨为足够长的光滑导轨MN和和PQ,导轨相距为导轨相距为L,上上端端MP之间连接的电阻为之间连接的电阻为R,并处于垂直纸面向外的均匀磁场中并处于垂直纸面向外的均匀磁场中,磁感磁感应强度的大小应强度的大小B 随时间随时间 t 的变化规律的变化规律 B= k t ,其中其中 k 为大于零的常为大于零的常数数.质量为质量为m的金属捧的金属捧 ab 垂直导轨

5、放在垂直导轨放在MP 附近附近,从静止开始下滑从静止开始下滑,当下滑高度为当下滑高度为 h 时速度恰好最大时速度恰好最大, 此时磁感应强度大小为此时磁感应强度大小为B1,设金设金属捧电阻为属捧电阻为 r,导轨电阻忽略不计导轨电阻忽略不计.求金属捧能达到的最大速度求金属捧能达到的最大速度. 解解:金属捧达到最大速度时金属捧达到最大速度时,由于金属棒切割磁感由于金属棒切割磁感线而产生的感应电动势为线而产生的感应电动势为E1=B1Lv 由于磁感应强度的变化而产生的感应电动势为由于磁感应强度的变化而产生的感应电动势为 电流强度为电流强度为kLhkSttSktBStE2rRkhLLvBI1当重力和安培力

6、平衡时当重力和安培力平衡时,加速度为零加速度为零,速度达到最大值速度达到最大值 mg=B1ILLrRkhLLvBBmgm111221)(BkhLBRrmgvm 例例4.质量为质量为m的金属杆的金属杆ab,以一定的初速度以一定的初速度v0从一光滑平行金从一光滑平行金属导轨底端向上滑行属导轨底端向上滑行,导轨平面与水平面成导轨平面与水平面成角角,两导轨之间用一电两导轨之间用一电阻阻R相连相连,如图如图.若有磁感应强度为若有磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过轨道平面的匀强磁场垂直穿过轨道平面,导轨与杆电阻不计导轨与杆电阻不计,金属杆上行到某一高度后又返回下行金属杆上行到某一高度后又返回下行,则上行则上

7、行与下行回到底端的两个过程比较与下行回到底端的两个过程比较BCD A.所用时间上行大于下行所用时间上行大于下行 B.电阻电阻R产生的热量上行时小于初动能产生的热量上行时小于初动能,下行时小于最大重力下行时小于最大重力势能势能 C.电阻电阻R上通过的电荷量上行等于下行上通过的电荷量上行等于下行 D.金属杆金属杆ab受到磁场力的冲量大小上行等于下行受到磁场力的冲量大小上行等于下行 例例5.如图所示如图所示, 磁感应强度为磁感应强度为B的匀强磁场与水平面垂直的匀强磁场与水平面垂直,导轨导轨电阻不计电阻不计,质量为质量为m,长为长为 l , 电阻为电阻为R 的直导线的直导线AB可以在导轨上无可以在导轨

8、上无摩擦地自由滑动摩擦地自由滑动,设导轨足够长设导轨足够长,且与水平面夹角为且与水平面夹角为.求在导线从求在导线从静止开始下滑的过程中最大速度是多少静止开始下滑的过程中最大速度是多少?coscossinLRBLvBBILmgmcostan22LBmgRvm解: 动生电动势中的“导体棒导轨”问题（一）、“单棒导轨”问题 （二）、“双棒导轨”问题电磁感应的图像问题中包括Bt、st、Et、It、Ft、pt 、t、Ex、Ix图等例例1.（07全国全国I）如图所示，）如图所示，LOO L 为一折线，它所形成的两个为一折线，它所形成的两个角角LOO 和和OO L 均为均为45。折线的右边有一匀强磁场，。折

9、线的右边有一匀强磁场，其方向垂直于纸面向里。一边长为其方向垂直于纸面向里。一边长为l的正方形导线框沿垂直于的正方形导线框沿垂直于OO 的方向一速度的方向一速度v做匀速直线运动，在做匀速直线运动，在t=0时刻恰好位于图中时刻恰好位于图中所示位置。以逆时针方向为导线框中电流的正方向，在下面四所示位置。以逆时针方向为导线框中电流的正方向，在下面四幅图中能够正确表示电流幅图中能够正确表示电流-时间（时间（I-t）关系的是（时间以）关系的是（时间以l/v为单为单位）位） D例例2. （07全国全国II）如图所示，在）如图所示，在PQ、QR区域中区域中存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强存在着磁感应强

10、度大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面。一导线框磁场，磁场方向均垂直于纸面。一导线框abcdef位于纸面内，况的邻边都相互垂直，位于纸面内，况的邻边都相互垂直，bc边与磁场的边界边与磁场的边界P重合。导线框与磁场区域的尺重合。导线框与磁场区域的尺寸如图所示。从寸如图所示。从t=0时刻开始，线框匀速横穿两时刻开始，线框匀速横穿两个磁场区域。以个磁场区域。以abcdef为线框中的为线框中的电动势电动势的正方向，以下四个的正方向，以下四个-t关系示意图中正关系示意图中正确的是确的是 C A B C D例例3. （08全国全国II）如图，一个边长为）如图，一个边长为l的正方形虚线框内的正

11、方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场；一个边长也为有垂直于纸面向里的匀强磁场；一个边长也为l的正方的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直；虚线框对角线形导线框所在平面与磁场方向垂直；虚线框对角线ab与导线框的一条边垂直，与导线框的一条边垂直，ba 的延长线平分导线框。在的延长线平分导线框。在t0时，使导线框从图示位置开始以恒定速度沿时，使导线框从图示位置开始以恒定速度沿ab方方向移动，直到整个导线框离开磁场区域。以向移动，直到整个导线框离开磁场区域。以i表示导线表示导线框中感应电流的强度，取逆时针方向为正。下列表示框中感应电流的强度，取逆时针方向为正。下列表示it关系的图示中，可能正确的是关系

12、的图示中，可能正确的是 C例例4.如图所示，一有界匀强磁场，磁感应强度大小均为如图所示，一有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B，方，方向分别垂直纸面向里和向外，磁场宽度均为向分别垂直纸面向里和向外，磁场宽度均为L，在磁场区域，在磁场区域的左侧相距为的左侧相距为L处，有一边长为处，有一边长为L的正方形导体线框，总电阻的正方形导体线框，总电阻为为R，且线框平面与磁场方向垂直。现使线框以速度，且线框平面与磁场方向垂直。现使线框以速度v匀速穿匀速穿过磁场区域。若以初始位置为计时起点，规定电流逆时针方过磁场区域。若以初始位置为计时起点，规定电流逆时针方向时的电流和电动势方向为正，向时的电流和电动势方向为正

13、，B垂直纸面向里时为正，则垂直纸面向里时为正，则以下关于线框中的感应电动势、以下关于线框中的感应电动势、 磁通量、感应电流、和电功磁通量、感应电流、和电功 率的四个图象描述正确的是：率的四个图象描述正确的是：ACD例例5.如图甲所示，两个垂直纸面的匀强磁场方向相反，如图甲所示，两个垂直纸面的匀强磁场方向相反，磁感应强度的大小均为磁感应强度的大小均为B，磁场区域的宽度均为，磁场区域的宽度均为a，一正三角形（高度为一正三角形（高度为a）导线框）导线框ABC从图示位置沿从图示位置沿图示方向匀速穿过两磁场区域，图示方向匀速穿过两磁场区域， 以逆时针方向为电以逆时针方向为电流的正方向，在图乙中感应电流流

14、的正方向，在图乙中感应电流I与线框移动距离与线框移动距离x的关系图象正确的关系图象正确 的是的是 C 例例6.如图所示，一个边长为如图所示，一个边长为a、电阻为、电阻为R的等边三角形线的等边三角形线框，在外力作用下，以速度框，在外力作用下，以速度v匀速穿过宽度均为匀速穿过宽度均为a的两个的两个匀强磁场。这两个磁场的磁感应强度大小均为匀强磁场。这两个磁场的磁感应强度大小均为B，方向，方向相反。线框运动方向与底边平行且与磁场边缘垂直。取相反。线框运动方向与底边平行且与磁场边缘垂直。取逆时针方向的电流为正。若从图示位逆时针方向的电流为正。若从图示位 置开始，线框中产生的感应电置开始，线框中产生的感应

15、电 流流i与沿运动方向的位移与沿运动方向的位移x之间之间 的函数图象，下面四个图中正的函数图象，下面四个图中正 确的是确的是B 例例7. （08全国全国I）矩形导线框）矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，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低面向里，磁感应强度方向垂直低面向里，磁感应强度B随时间变化的规律随时间变化的规律如图所示如图所示.若规定顺时针方向为感应电流若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，下的正方向，下列各图中正确的是列各图中正确的是 D例例8. 06天津天津在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图的正方向如图1所示，当磁场的磁感应强度所示，当磁场的磁感应强度B随时间随时间如图如图2变化时，图变化时，图3中正确表示线圈中感应电动势中正确表示线圈中感应电动势E变变化的是（化的是（ A ）