高考三轮思维训练——电磁学不错

1、课 题高考三轮思维训练电磁学教学目的掌握电磁感应与电路的分析与计算教学内容电磁感应现象产生电磁感应现象的条件感应电动势的大小E=n/tE=BLv感应电流的方向楞次定律右手定则应用牛顿第二定律解决导体切割磁感应线运动问题应用能的转化和守恒定律解决电磁感应能量问题图像和运动情况间的联系【题型总结】1、电磁感应中电荷量问题 2、电磁感应中感应电动势及电流计算 3、电磁感应中的力学问题 4、电磁感应中的电学问题 5、电磁感应中的能量问题 6、电磁感应中的图像问题 注重基本知识的梳理1、注意区分磁通量，磁通量的变化量，磁通量的变化率2、法拉第电磁感应定律的变形式3、两种计算电动势的使用条件4、金属导体棒

2、切割磁场的模型分析针对易错点的典型例题练习1、磁通量的正负情况2、单根金属感切割和两根切割时的电动势和安培力的不同点3、热量的计算和在电阻上的分配4、产生电动势的部分在整个电路中的作用学会举一反三，对同类型的题目多练，提高熟练度1、以力学的题目为主，引导学生一定要进行受力分析，对变化的力，明确变化情况2、对图像问题，从图上横纵坐标的关系作为突破口强调做题的格式1、对某些推出来的公式不能直接写在试卷上，要写清楚推导过程2、临界情况要在试卷上写明，一些需要计算得出的一定要写过程【例题解析】【例1】如图甲所示，一个电阻为R面积为S的矩形导线框abcd，水平放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，方向

3、与ad边垂直并与线框平面成45角，O、O分别是ab和cd边的中点。 现将线框右半边绕OO逆时针旋转90到图乙所示位置。在这一过程中，导线中通过的电荷量是( )A、 B、 C、 D、 0知识点：法拉第电磁感应定律、电流的定义式、磁通量的计算解题技巧归纳：由得，n为线圈匝数，为磁通量的变化，R为闭合电路的总电阻 易错点：磁通量变化的计算、忽略线圈匝数【例2】如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场。方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是( )A.感应电流方向不

4、变 B.CD段直线始终不受安培力C.感应电动势最大值EmBav D.感应电动势平均值知识点：楞次定律、右手安培定则解题技巧归纳：1、回路中原磁场的方向及磁通量的变化情况2、依据楞次定律确定感应电流的磁场方向3、根据安培定则确定感应电流的方向4、由左手定则判断安培力的方向易错点：感应电动势的计算、左右手使用混乱，不理解有效切割长度【例3】如图所示，两根电阻不计的光滑平行金属导轨倾角为，导轨下端接有电阻R，匀强磁场垂直于斜面向上，质量为m、电阻不计的金属棒ab在沿斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，上升高度h.在这过程中（）A金属棒所受各力的合力所做功等于零B金属棒所受各力的合力所做的功等于

5、mgh和电阻R上发出的焦耳热之和C恒力F与重力的合力所做的功等于棒克服安培力所做的功与电阻R上焦耳热之和D恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热【例4】两个沿竖直方向的磁感应强度大小相等，方向相反的匀强磁场穿过光滑的水平桌面，它们的宽度均为L。在水平桌面上有质量为m，边长为L的正方形线圈，线圈的ab边与磁场的边界ee的距离为L，（如图所示），线圈在恒力作用下由静止开始沿桌面加速运动，当ab边进入左边磁场时恰好做速度为v的匀速直线运动，求：（1）当ab边刚越过ff边界时线圈的加速度；（2）当ab边运动到ff与gg之间的正中间位置时，线圈又恰好做匀速直线运动，求线圈的ab边从刚越过ee

6、至到达右边磁场正中间位置的过程中，线圈共产生多少热量？知识点：电磁学中的有关规律，如楞次定律、法拉第电磁感应定律、左手定则、右手定则、安培力计算等力学的有关规律，如受力平衡、牛顿运动定律解题技巧归纳受力分析（特别是安培力）、运动情况分析、临界点，给学生分析金属杆在磁场中切割磁感线运动的模型易错点：受力分析不清，导致运动状态混乱，不注意隐含条件的挖掘【例5】如图，环a的半径为2r，环b的半径为r，a、b都是由完全相同的导线绕成的圆环，两环用长度很短、不计电阻的导线连接。开始a中有指向纸外且均匀增加的匀强磁场，b中磁场不变，测得连接点M、N间的电势差UMN4V。现在使b中指向纸外的匀强磁场均匀增加

7、，a中磁场不变（设两次线圈中磁感应强度的变化率相同），求此时MN间的电势差。 【例6】两条彼此平行、间距为l0.5m的光滑金属导轨水平固定放置，导轨左端接一电阻，其阻值R2，右端接阻值RL4的小灯泡，如下面左图所示。在导轨的MNQP矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，MP的长d2m，MNQP区域内磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系如下面右图所示。垂直导轨跨接一金属杆，金属杆的电阻r2 ，两导轨电阻不计。在t0时刻，用水平力F拉金属杆，使金属杆由静止开始从GH位置向右运动。在金属杆从GH位置运动到PQ位置的过程中，小灯泡的亮度一直没有变化。求：ldGHMNPQRFOB/T248（1）通过小灯泡的电

8、流IL（2）水平恒力的F的大小（3）金属杆的质量m知识点：法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、串并联特点解题技巧归纳：画等效电路图、分清内外电路的联系，多利用分压、分流的特点简化计算易错点：内外电路混淆，电动势和电势差的区别搞不清楚【例7】如图所示，电阻忽略不计的两根两平行光滑金属导轨竖直放置，其上端接一阻值为3的电阻R。在水平虚线L1、L2间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场B，磁场区域的高度为d=0.5m。导体棒a的质量ma=0.2kg、电阻Ra=3；导体棒b的质量mb=0.1kg、电阻Rb=6，它们分别从图中M、N处同时由静止开始沿导轨向下滑动，且都能匀速穿t/s过磁场区域，当b刚穿出磁

9、场时a正好进入磁场。（不计a、b之间的作用）求：（1）在整个过程中，a棒和b棒分别克服安培力做了多少功？（2）在b穿过磁场区域过程中，电阻R产生的电热；（3）M点和N点距L1的高度分别为多少？知识点：功和功率的计算、动能定理、能量守恒定律解题技巧归纳：导体棒无论做变速运动还是匀速运动都产生电能，变速运动过程产生的电能的功率是随时间变化的，不易由电磁感应定律直接计算，运用能量转化和守恒的观点进行分析求解是突破口易错点：安培力做的功和产生的热量重复计算，不注意电阻产生热量的分配【例8】如图(a)所示，平行金属导轨MN、PQ光滑且足够长，固定在同一水平面上，两导轨间距L0.25m，电阻R0.5，导轨

10、上停放一质量m0.1kg、电阻r0.1的金属杆，导轨电阻可忽略不计，整个装置处于磁感强度B0.4T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下，现用一外力F沿水平方向拉杆，使其由静止开始运动，理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图（b）所示试分析与求：01234561U(V)t(s)图(b)NFRVMPQ图(a)（1）分析证明金属杆做匀加速直线运动；（2）求金属杆运动的加速度；（3）写出外力F随时间变化的表达式；（4）求第2.5s末外力F的瞬时功率知识点：楞次定律、法拉第电磁感应定律 解题技巧归纳：磁感应强度B、磁通量、感应电动势E、感应电流I等物理量随时间t而变化图像问题大体分为两类：1、给出电磁感应过

11、程，确定这一过程中某些量的变化图象。2、给出有关量的变化图象，确定电磁感应过程以及这一过程中其它量的变化规律无论哪种类型，都必须熟练运用楞次定律及法拉第电磁感应定律，认真分析电磁感应过程中某些量的变化与另一量的变化之间的联系，从而确定物理量的变化规律 易错点：运动过程不明确，图像含义和所学公式不能结合和分析。相同点都运用了法拉第电磁感应定律，综合程度高、以受力分析为基础，伴随复杂的运动过程不同点各题型的侧重点不同，用到的知识点也不同，基本涉及了除光学和原子核物理的所有知识点至于涉及到的考点，从问法上还是很好区分的，关键是如何培养正确的解题思路和对易错点的注意【拓展训练】1、如图所示，da、cb

12、为相距L的平行导轨(电阻可以忽略不计).a、b间接有一个固定电阻，阻值为R.长直细金属杆MN可以按任意角架在水平导轨上，并以速度v匀速滑动(平移)，v的方向和da平行. 杆MN有电阻，每米长的电阻值为R.整个空间充满匀强磁场，磁感应强度的大小为B，方向垂直纸面(dabc平面)向里(1)求固定电阻R上消耗的电功率为最大时角的值(2)求杆MN上消耗的电功率为最大时角的值.2、半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感应强度为B0.3T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心放置，磁场与环面垂直，其中a0.2m，b0.4m，金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R1，一金属棒MN与金属环

13、接触良好，棒单位长度的电阻R00.5/m，金属环的电阻忽略不计求：（1）若棒以v03m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO的瞬时（如图所示）MN中的电动势和流过灯L1的电流；（2）撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环OL2O以OO为轴逆时针向上翻转90，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为B/t（8/）T/s，求L1的功率；（3）在问题（2）的情景后，如果磁感应强度B不变，将右面的半圆环OL2O以OO为轴顺时针匀速翻转90，分析此过程中灯L2的亮度如何变化？3、如图甲所示，质量为m、电阻为R的矩形线圈平放在光滑水平面上，矩形线圈ab、bc边分别长为L和2L，足够大的有界匀强磁场垂

14、直于水平面向下，线圈一半在磁场内，另一半在磁场外，磁感强度为B0。t= 0时刻磁感强度开始均匀减小，线圈中产生感应电流，并在磁场力作用下开始运动，v-t图象如图乙所示，图中斜向虚线为v-t图线上O点的切线，标出的t1、t2、v0为已知量。求：（1）t=0时刻线圈的加速度；（2）磁感强度的变化率；（3）t2时刻矩形线圈回路的电功率。4、如图所示，在倾角为的光滑的斜面上，存在着两个磁感应强度相等的匀强磁场，方向一个垂直斜面向上，另一个垂直斜面向下，宽度均为L，一个质量为m，边长也为L的正方形线框(设电阻为R)以速度v进入磁场时，恰好做匀速直线运动.若当ab边到达gg与ff中间位置时，线框又恰好做匀

15、速运动，则：(1)当ab边刚越过ff时，线框加速度的值为多少?(2)求线框开始进入磁场到ab边到达gg与ff中点的过程中产生的热量是多少? 5、如图所示，光滑的平行导轨P、Q相距L=1m，处在同一水平面中，导轨左端接有如图所示的电路，其中水平放置的平行板电容器C两极板间距离d=10mm，定值电阻R1=R3=8，R2=2，导轨电阻不计. 磁感应强度B=0.4T的匀强磁场竖直向下穿过导轨面.当金属棒ab沿导轨向右匀速运动(开关S断开)时，电容器两极板之间质量m=110-14kg、带电量Q=-110-15C的微粒恰好静止不动；当S闭合时，微粒以加速度a=7m/s2向下做匀加速运动，取g=10m/s2

16、，求： (1)金属棒ab运动的速度多大?电阻多大? (2)S闭合后，使金属棒ab做匀速运动的外力的功率多大?6、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，以及通过它们的总电量q。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

17、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。【针对练习】图151、如图15所示，矩形裸导线框长边的长度为2l，短边的长度为l，在两个短边上均接有电阻R，其余部分电阻不计。导线框一长边与x轴重合，左边的坐标x=0，线框内有一垂直于线

18、框平面的磁场，磁场的磁感应强度满足关系B=B0sin（）。一光滑导体棒AB与短边平行且与长边接触良好，电阻也是R。开始时导体棒处于x=0处，从t=0时刻起，导体棒AB在沿x方向的力F作用下做速度为v的匀速运动，求：（1）导体棒AB从x=0到x=2l的过程中力F随时间t变化的规律；（2）导体棒AB从x=0到x=2l的过程中回路产生的热量。2、如图（a）所示，光滑的平行长直金属导轨置于水平面内，间距为L、导轨左端接有阻值为R的电阻，质量为m的导体棒垂直跨接在导轨上。导轨和导体棒的电阻均不计，且接触良好。在导轨平面上有一矩形区域内存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。开始时，导体棒静止于磁场区域的右端，当磁场以速度v1匀速向右移动时，导体棒随之开始运动，同时受到水平向左、大小为f的恒定阻力，并很快达到恒定速度，此时导体棒仍处于磁场区域内。求导体棒所达到的恒定速度v2；为使导体棒能随磁场运动，阻力最大不能