【3年高考2年模拟】2019高考物理二轮重难点:第13讲 电磁感应(可编辑word)
- 格式:docx
- 大小:219.25 KB
- 文档页数:8
2019年高考物理试题汇编—电磁感应编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望(2019年高考物理试题汇编—电磁感应)的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈,这将是我们进步的源泉,前进的动力。
本文可编辑可修改,如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅,最后祝您生活愉快业绩进步,以下为2019年高考物理试题汇编—电磁感应的全部内容。
2018普通高校招生考试试题汇编—电磁感应24.(2018全国卷1).(15分)(注意:在试题卷上作答无效)如图,两根足够长的金属导轨ab 、cd 竖直放置,导轨间距离为L 1电阻不计。
在导轨上端并接两个额定功率均为P 、电阻均为R 的小灯泡。
整个系统置于匀强磁场中,磁感应强度方向与导轨所在平面垂直。
现将一质量为m 、电阻可以忽略的金属棒MN 从图示位置由静止开始释放。
金属棒下落过程中保持水平,且与导轨接触良好。
已知某时刻后两灯泡保持正常发光.重力加速度为g 。
求:(1)磁感应强度的大小:(2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率.解析:每个灯上的额定电流为I=U =(1)最后MN 匀速运动故:B2IL=mg B =(2)U=BLv 得:2P v mg==6.如图,EOF 和为空间一匀强磁场的边界,其中EO∥E O F ''',FO∥E O '',且EO⊥OF; 为∠EOF 的角平分线,F O ''OO 'OO '间的距离为l ;磁场方向垂直于纸面向里。
一边长为l 的正方形导线框沿方向匀速通过磁场,t =0时刻恰好位于图OO '示位置。
规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正,则感应电流i 与实践t 的关系图线可能正确的是7.(2018海南).自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的,很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献。
电磁感应综合应用1.掌握电磁感应与电路结合问题的分析方法2.掌握电磁感应动力学问题的重要求解内容3.能解决电磁感应与能量结合题型4.培养学生模型构建能力和运用科学思维解决问题的能力电磁感应中的电路问题1、分析电磁感应电路问题的基本思路对电路的理解:内电路是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈,外电路由电阻、电容等电学元件组成.在闭合电路中,“相当于电源”的导体两端的电压与真实的电源两端的电压一样,等于路端电压,而不等于感应电动势.【例题1】用均匀导线做成的正方形线框边长为0.2m,正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中,如图所示,当磁场以10T/s的变化率增强时,线框中a、b两点间的电势差是()A.U ab=0.1V B.U ab=-0.1VC.U ab=0.2V D.U ab=-0.2V【演练1】如图所示,两个相同导线制成的开口圆环,大环半径为小环半径的2倍,现用电阻不计的导线将两环连接在一起,若将大环放入一均匀变化的磁场中,小环处在磁场外,a、b两点间电压为U1,若将小环放入这个磁场中,大环在磁场外,a、b两点间电压为U2,则()A.=1B.=2C.=4D.=【例题2】把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环,水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,如图所示,一长度为2a,电阻等于R,粗细均匀的金属棒MN放在圆环上,它与圆环始终保持良好的接触,当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时,求:(1)棒上电流的大小和方向及棒两端的电压U MN;(2)圆环消耗的热功率和在圆环及金属棒上消耗的总热功率.【演练2】如图甲所示,固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨,间距d=0.5m.右端接一阻值为4Ω的小灯泡L,在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B按如图乙规律变化.CF长为2m.在t=0时,金属棒从图中位置由静止在恒力F作用下向右运动到EF位置,整个过程中,小灯泡亮度始终不变.已知ab金属棒电阻为1Ω,求:(1)通过小灯泡的电流;(2)恒力F的大小;(3)金属棒的质量.电磁感应的动力学问题1.导体棒的两种运动状态(1)平衡状态——导体棒处于静止状态或匀速直线运动状态,加速度为零;(2)非平衡状态——导体棒的加速度不为零.2.两个研究对象及其关系电磁感应中导体棒既可看作电学对象(因为它相当于电源),又可看作力学对象(因为有感应电流而受到安培力),而感应电流I和导体棒的速度v是联系这两个对象的纽带.3.电磁感应中的动力学问题分析思路(1)电路分析:导体棒相当于电源,感应电动势相当于电源的电动势,导体棒的电阻相当于电源的内阻,感应电流I=.(2)受力分析:导体棒受到安培力及其他力,安培力F安=BIl=,根据牛顿第二定律:F合=ma.(3)过程分析:由于安培力是变力,导体棒做变加速运动或变减速运动,当加速度为零时,达到稳定状态,最后做匀速直线运动,根据共点力的平衡条件列方程:F合=0.4. 电磁感应中电量求解(1)利用法拉第电磁感应定律由整理得:若是单棒问题(2)利用动量定理单棒无动力运动时-BILΔt=mv2-mv1 又整理得:BLq= mv1-mv2【例题3】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θ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,磁场方向垂直于斜面向下.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.(4)若从开始下滑到最大速度时,下滑的距离为x,求这一过程中通过电阻R的电量q.【演练3】(多选)如图所示,电阻不计间距为L的光滑平行导轨水平放置,导轨左端接有阻值为R的电阻,以导轨的左端为原点,沿导轨方向建立x轴,导轨处于竖直向下的磁感应强度大小为B的匀强磁场中。
高三物理知识点电磁感应查字典物理网高中频道为各位同学整理了高三物理知识点电磁感应,供大家参考学习。
更多内容请关注查字典物理网高中频道。
1.★电磁感应现象:利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应,产生的电流叫做感应电流。
(1)产生感应电流的条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化,即0。
(2)产生感应电动势的条件:无论回路是否闭合,只要穿过线圈平面的磁通量发生变化,线路中就有感应电动势。
产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
(2)电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果回路闭合,则有感应电流,回路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流。
2.磁通量(1)定义:磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量,定义式:=BS。
如果面积S 与B不垂直,应以B乘以在垂直于磁场方向上的投影面积S,即=BS,国际单位:Wb求磁通量时应该是穿过某一面积的磁感线的净条数。
任何一个面都有正、反两个面;磁感线从面的正方向穿入时,穿过该面的磁通量为正。
反之,磁通量为负。
所求磁通量为正、反两面穿入的磁感线的代数和。
3.★楞次定律(1)楞次定律:感应电流的磁场,总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
楞次定律适用于一般情况的感应电流方向的判定,而右手定则只适用于导线切割磁感线运动的情况,此种情况用右手定则判定比用楞次定律判定简便。
(2)对楞次定律的理解①谁阻碍谁---感应电流的磁通量阻碍产生感应电流的磁通量。
②阻碍什么---阻碍的是穿过回路的磁通量的变化,而不是磁通量本身。
③如何阻碍---原磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当原磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,即增反减同。
④阻碍的结果---阻碍并不是阻止,结果是增加的还增加,减少的还减少。
(3)楞次定律的另一种表述:感应电流总是阻碍产生它的那个原因,表现形式有三种:①阻碍原磁通量的变化;②阻碍物体间的相对运动;③阻碍原电流的变化(自感)。
★★★★4.法拉第电磁感应定律电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
河北省2021年高考物理二轮练习考点综述电磁感应定律的综合运用电磁感应定律旳综合运用1. 如图1所示旳电路可以用来“研究电磁感应现象〞. 干电池、开关、线圈A.滑动变阻器串联成一个电路, 电流计、线圈B串联成另一个电路. 线圈A.B套在同一个闭合铁芯上, 且它们旳匝数足够多. 从开关闭合时开场计时, 流经电流计旳电流大小i随时间t变化旳图象是( ).图12. 如图2所示, 两竖直放置旳平行光滑导轨相距0.2 m, 其电阻不计, 处于水平向里旳匀强磁场中, 匀强磁场旳磁感应强度为0.5 T, 导体棒ab与cd旳旳力拉ab 棒, 使之匀速向上运动, 此时cd棒恰好静止, 棒与导轨始终接触良好, 导轨足够长, g 取10 m/s2, 那么( ).图2A. ab棒向上运动旳速度为1 m/sB. ab棒受到旳拉力大小为0.2 NC. 在2 s时间内, 拉力做功为0.4 JD. 在2 s时间内, ab棒上产生旳焦耳热为0.4 J3. 物理课上, 教师做了一个奇妙旳“跳环实验〞. 如图3所示, 她把一个带铁芯旳线圈L、开关S和电源用导线连接起来后, 将一金属套环置于线圈L上, 且使铁芯穿过套环, 闭合开关S旳瞬间, 套环立刻跳起.某同学另找来器材再探究此实验.他连接好电路, 经重复试验, 线圈上旳套环均未动.比照教师演示旳实验, 以下四个选项中, 导致套环未动旳原因可能是( ).图3A. 线圈接在了直流电源上B. 电源电压过高C. 所选线圈旳匝数过多D. 所用套环旳材料与教师旳不同4.如图4所示, 在倾角为θ旳斜面上固定有两根足够长旳平行光滑导轨, 两导轨间距为L, 金属导体棒ab垂直于两导轨放在导轨上, 导体棒ab旳质量为m, 电阻为R.导轨电阻不计.空间有垂直于导轨平面旳匀强磁场, 磁感应强度为B.当金属导体棒ab由静止开场向下滑动一段时间t0后, 再接通开关S, 那么关于导体棒ab运动旳v-t图象可能正确旳是( ).图45. 如图5所示, 在垂直纸面向里、磁感应强度为B旳匀强磁场区域中有一个均匀导线制成旳单匝直角三角形线框.现用外力使线框以恒定旳速度v沿垂直磁场方向向右运动, 运动中线框旳AB边始终与磁场右边界平行.AB=BC=l, 线框导线旳总电阻为R, 那么线框离开磁场旳过程中( ).图5A. 线框中旳电动势随时间均匀减小B. 通过线框截面旳电荷量为C. 线框所受外力旳最大值为D. 线框中旳热功率与时间成正比6.如图6所示, 相距为L旳两条足够长旳光滑平行金属导轨与水平面旳旳导体棒由静止释放, 当速度到达v时开场匀速运动, 此时对导体棒施加一平行于导轨向下旳拉力, 并保持拉力旳功率恒为P, 导体棒最终以2v旳速度匀速运动.导体棒始终与导轨垂直且接触良好, 不计导轨和导体棒旳旳是( ).图6A. P=2mgvsin θB. P=3mgvsin θC. 当导体棒速度到达时加速度大小为sin θD. 在速度到达2v以后匀速运动旳过程中, R上产生旳焦耳热等于拉力所做旳功7. 如图7所示, 空间被分成假设干个区域, 分别以水平线aa′、bb′、cc′、dd′为界, 每个区域旳高度均为h, 其中区域Ⅱ存在垂直于纸面向外旳匀强磁场, 区域Ⅲ存在垂直于纸面向里且与区域Ⅱ旳磁感应强度大小相等旳匀强磁场.竖直面内有一边长为h、质量为m旳正方形导体框, 导体框下边与aa′重合并由静止开场自由下落, 导体框下边刚进入bb′就做匀速直线运动, 之后导体框下边越过cc′进入区域Ⅲ, 导体框旳下边到达区域Ⅲ旳某一位置时又开场做匀速直线运动.求:图7(1)导体框在区域Ⅲ匀速运动旳速度.(2)从导体框下边刚进入bb′时到下边刚触到dd′时旳过程中, 导体框中产生旳热量.(重力加速度为g, 导体框始终在竖直面内运动且下边始终水平)8. 如图8甲所示, 两根质量均为0.1 kg完全一样旳导体棒a、b, 用绝缘轻杆相连置于由金属导轨PQ、MN架设旳斜面上.斜面倾角θ为53°, a、b导体棒旳间距是PQ、MN导轨旳间距旳一半, 导轨间分界限OO′以下有方向垂直斜面向上旳匀强磁场.当a、b导体棒沿导轨下滑时, 其下滑速度v与时间旳关系图象如图乙所示.假设a、b导体棒接入电路旳电阻均为1 Ω, 其他电阻不计, 取g=10 m/s2, sin 53°=0.8, cos53°=0.6, 试求:图8(1)PQ、MN导轨旳间距d;(2)a、b导体棒与导轨间旳动摩擦因数;(3)匀强磁场旳磁感应强度B旳大小.9.如图9所示, 水平放置旳金属细圆环半径为0.1 m, 竖直放置旳金属细圆图9柱(其半径比0.1 m小得多)旳端面与金属圆环旳上外表在同一平面内, 圆柱旳细轴通过圆环旳中心O, 将一质量和电阻均不计旳导体棒一端固定一个质量为10 g旳金属小球, 被圆环和细圆柱端面支撑, 棒旳一端有一小孔套在细轴O上, 固定小球旳一端可绕轴线沿圆环作圆周运动, 小球与圆环旳摩擦因数为0.1, 圆环处于磁感应强度大小为 4 T, 方向竖直向上旳恒定磁场中, 金属细圆柱与圆环之间连接如图电学元件, 不计棒与轴及与细圆柱端面旳摩擦, 也不计细圆柱、圆环及感应电流产生旳磁场, 开场时S1断开, S2拨在1位置, R1=R3=4 Ω, R2=R4=6 Ω, C=30 μF, 求:(1)S1闭合, 问沿垂直于棒旳方向以多大旳水平外力作用于棒旳A端, 才能使棒稳定后以角速度10 rad/s匀速转动?(2)S1闭合稳定后, S2由1拨到2位置, 作用在棒上旳外力不变, 那么至棒又稳定匀速转动旳过程中, 流经R3旳电量是多少?参考答案1.B2.B3. D [金属套环跳起旳原因是开关S闭合时, 套环上产生感应电流与通电螺线管上旳电流相互作用而引起旳. 线圈接在直流电源上, S闭合时, 金属套环也会跳起. 电压越高, 线圈匝数越多, S闭合时, 金属套环跳起越剧烈. 假设套环是非导体材料, 那么套环不会跳起. 应选项A.B.C错误, 选项D正确. ]4. ACD [当开关S闭合前导体棒ab匀加速运动时, 其加速度为a=gsin θ,经时间t0, 其末速度为vt=gt0sin θ.当开关S闭合后, 导体棒ab会受到安培力作用, 由左手定那么可知, 安培力沿导轨向上, 当导体棒旳重力沿导轨向下旳分力与安培力平衡时, 导体棒旳运动速度到达稳定, 这就是导体棒旳收尾速度. ]5. B [三角形线框向外匀速运动旳过程中, 由于有效切割磁感线旳长度L=vt, 所以线框中感应电动势旳大小E =BLv =Bv2t, 应选项A 错误;线框离开磁场旳运动过程中, 通过线圈旳电荷量Q =I Δt =·Δt =, 选项B 正确;当线框恰好刚要完全离开磁场时, 线框有效切割磁感线旳长度最大, 那么F =BIt =, 选项C 错误;线框旳热功率P =Fv =BIv2t =, 选项D 错误. ]6. AC [导体棒由静止释放, 速度到达v 时, 回路中旳电流为I, 那么根据共点力旳旳拉力, 以2v 旳速度匀速运动时, 那么回路中旳电流为2I, 那么根据平衡条件, 有F +mgsin θ=B ×2IL, 所以拉力F =mgsin θ, 拉力旳功率P =F ×2v =2mgvsin θ, 应选项A 正确、选项B 错误;当导体棒旳速度到达时, 回路中旳电流为, 根据牛顿第二定律, 得mgsin θ-BL =ma, 解得a =sin θ, 选项C 正确;当导体棒以2v 旳速度匀速运动时, 根据能量守恒定律, 重力和拉力所做旳功之和等于R 上产生旳焦耳热, 应选项D 错误. ]7. 解析 (1)导体框从aa ′到bb ′过程中, 设刚进入bb ′时导体框旳速度为v, 那么mgh =mv2, 所以v =导体框进入bb ′开场匀速运动时mg =BIh, I =,所以mg =B2h2v R 导体框下边到达区域Ⅲ旳某一位置时又开场做匀速直线运动时mg =2BI ′h, I ′=, 所以mg =由以上各式得v′=v 4=142gh(2)从导体框下边刚进入bb ′时到下边刚出dd ′时旳过程中, 设产生旳热量为Q 由动能定理:2mgh -Q =mv ′2-mv2, Q =2mgh +mv2所以Q =4716mgh.答案 (1)142gh (2)4716mgh8. 解析 (1)由题图乙可知导体棒b 刚进入磁场时a 、b 和轻杆所组成旳系统做匀速运动, 当导体棒a 进入磁场后才再次做加速运动, 因而b 棒匀速运动旳位移即为a 、b 棒旳间距, 依题意可得:d =2vt =2×3×(0.6-0.4)m =1.2 m(2)设进入磁场前导体棒运动旳加速度为a, 由图乙得: a ==7.5 m/s2, 因a 、b 一起运动, 故可看作一个整体, 其受力分析如下图. 由牛顿第二定律得: 2mgsin θ-μ2mgcos θ=2ma解得: μ=(3)当b 导体棒在磁场中做匀速运动时, 有2mgsin θ-μ2mgcos θ-BId =0I =Bdv 2R联立解得: B =0.83 T答案 (1)1.2 m (2)0.083 (3)0.83 T9. 解析 (1)金属细圆柱产生旳电动势为E =B ωL2=2 V,对整个系统由功能关系得(F -f)ωL =, 代入数据解得F =0.41 N.(2)S1闭合, S2拨到2位置, 稳定后旳金属细圆柱旳角速度为ω′, 由对整个系统由功能关系有(F -f)ω′L =, 代入数据解得ω′=ω=10 rad/s, S2拨向1稳定后电容器两端旳电压为U1==12 V, 且上板带正电.S2拨向2稳定后电容两端旳电压为U2==0.8 V, 且上板带负电, 电容器上旳电量变化为ΔQ =(U1+U2)C =6×10-5C, 所以流过R3旳电量为Q3=ΔQ =3.6×10-5C.答案 (1)0.41 N (2)3.6×10-5C。
第13章电磁感应与电磁波初步1.磁场磁感线 (1)2.磁感应强度磁通量 (5)3.电磁感应现象及应用 (10)4.电磁波的发现及应用 (14)5.能量量子化 (19)1.磁场磁感线一、电和磁的联系1.磁极:自然界中的磁体总是存在两个磁极。
2.磁极间的作用:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。
3.电流的磁效应(1)奥斯特实验:通电导线使小磁针偏转。
(2)实验结论:电流可以产生磁场——发现了电流的磁效应。
二、磁场1.定义:磁体与磁体之间,磁体与通电导体之间,以及通电导体与通电导体之间的相互作用,都是通过磁场发生的。
2.基本性质:对放入其中的磁体或电流有力的作用。
三、磁感线1.磁场的方向规定:小磁针静止时N极所指的方向。
2.磁感线:用来形象地描述磁场的曲线,曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致。
3.磁感线的疏密表示磁场的强弱。
四、安培定则1.直线电流的磁场:右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向,如图甲所示。
2.环形电流的磁场:让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向,如图乙所示。
3.通电螺线管的磁场:右手握住螺线管,让弯曲的四指所指的方向跟螺线管电流方向一致,拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向,或拇指指向螺线管的N极,如图丙所示。
五、安培分子电流假说1.分子电流假说:安培认为,在原子、分子等物质微粒的内部,存在着一种环形电流,即分子电流。
分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于两个磁极。
2.分子电流假说意义:能够解释磁化以及退磁现象,解释磁现象的电本质。
考点1:对磁场的理解1.磁场的存在:磁体的周围、电流的周围都存在磁场。
2.磁场的客观性:磁场虽然看不见、摸不着,不是由分子、原子组成的,但却是客观存在的。
场和实物是物质存在的两种形式。
3.磁场的基本性质:对放入其中的磁体或电流有力的作用。
【模块标题】电磁感应【模块目标】块讲解】【常规讲解】1:电磁感应——感生(6星)【授课流程】步骤①【感生】模型的解题思路和方法步骤②实例讲解配题逻辑:【感生】,求解E、q、Q例题1.【2013•江苏】如图所示,匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd,线圈平面与磁场垂直。
已知线圈的匝数N=100,边长ab=1.0m、bc=0.5m,电阻r=2Ω.磁感应强度B在0~1s内从零均匀变化到0.2T.在1~5s 内从0.2T均匀变化到﹣0.2T,取垂直纸面向里为磁场的正方向。
求:(1)0.5s时线圈内感应电动势的大小E和感应电流的方向;(2)在1~5s内通过线圈的电荷量q;(3)在0~5s内线圈产生的焦耳热Q。
断感应电流的方向;根据法拉第电磁感应定律得:1~5s时线圈内感应电动势的大小(2)在1~5s内通过线圈的电荷量q为10C。
(3)在0~5s内线圈产生的焦耳热Q为100J。
配题逻辑:【感生】,求解q、Q、F安练习1-1.【2018•徐州一模】如图甲所示,单匝正方形线框abcd的电阻R=0.5Ω,边长L=20cm,匀强磁场垂直于线框平面,磁感强度B随时间t的变化规律如图乙所示。
求:(1)0~2s内通过ab边横截面的电荷量q;(2)3s时ab边所受安培力的大小F;(3)0~4s内线框中产生的焦耳热Q。
【讲解】(1)由法拉第电磁感应定律与闭合电路欧姆定律,结合电量表达式,即可求解;(2)根据安培力大小公式,结合图象中3s时磁场,即可求解;(3)依据焦耳定律,即可求解。
配题逻辑:【感生】,求解q、Q、其他力练习1-2.【2018•南通二模】如图甲所示,水平面矩形虚线区域有竖直方向的匀强磁场,磁感强度B随时间t变化规律如图乙所示(图中B0、t0已知)。
边长为L、电阻为R的正方形导体线框abcd放置在水平面上,有一半在磁场区内,由于水平面粗糙,线框能保持静止状态。
(1)求0~2t0时间内通过线框导线任一截面的电荷量q。
课 题: 电磁感应类型:复习课目的要求:重点难点:教 具:过程及内容:电磁感应现象 愣次定律 基础知识 一、电磁感应1.电磁感应现象只要穿过闭合回路的磁通量发生变化,闭合回路中就有电流产生,这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应,产生的电流叫做感应电流.2.产生感应电流的条件:闭合回路中磁通量发生变化3.引起磁通量变化的常见情况①闭合电路中的部分导线做切割磁感线运动导致Φ变化;②线圈在磁场中转动导致Φ变化③磁感应强度随时间或位置变化,或闭合回路变化导致Φ变化注意: 磁通量的变化,应注意方向的变化,如某一面积为S 的回路原来的感应强度垂直纸面向里,如图所示,后来磁感应强度的方向恰好与原来相反,则回路中磁通量的变化最为2BS ,而不是零.4.产生感应电动势的条件:无论回路是否闭合,只要穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中就有感应电动势产生,产生感应电动势的那部分导体相当于电源.电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果回路闭合,则有感应电流,如果回路不闭合,则只能出现感应电动势,而不会形成持续的电流.我们看变化是看回路中的磁通量变化,而不是看回路外面的磁通量变化【例1】线圈在长直导线电流的磁场中,作如图所示的运动:A 向右平动;B 向下平动,C 、绕轴转动(ad 边向外),D 、从纸面向纸外作平动,E 、向上平动(E 线圈有个缺口),判断线圈中有没有感应电流?解析:A .向右平移,穿过线圈的磁通量没有变化,故A 线圈中没有感应电流;B .向下平动,穿过线圈的磁通量减少,必产生感应电动势和感应电流;C .绕轴转动.穿过线圈的磁通量变化(开始时减少),必产生感应电动势和感应电流;D .离纸面向外,线圈中磁通量减少,故情况同BC ;E .向上平移,穿过线圈的磁通量增加,故产生感应电动势,但由于线圈没有闭合电路,因而无感应电流因此,判断是否产生感应电流关键是分清磁感线的疏密分布,进而判断磁通量是否变化. 答案:BCD 中有感应电流【例2】如图所示,当导线MN 中通以向右方向电流的瞬间,则cd 中电流的方向( B )A .由 C 向dB .由d 向CC .无电流产生D .AB 两情况都有可能解析:当MN 中通以如图方向电流的瞬间,闭合回路abcd 中磁场方向向外增加,则第1课根据楞次定律,感应电流产生磁场的方向应当垂直纸面向里,再根据安培定则可知,cd中的电流的方向由d到C,所以B结论正确.二、感应电流方向的判定1.右手定则:伸开右手,使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内,让磁感线垂直穿过手心,手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直,大拇指指向导线运动的方向, 四指所指的方向即为感应电流方向.【例3】图中为地磁场磁感线的示意图,在南半球地磁场的竖直分量向上,飞机在南半球上空匀速飞行,机翼保持水平,飞机高度不变,由于地磁场的作用,金属机翼上有电势差.设飞行员左方机翼末端处的电势为U1,右方机翼末端处的电势为U2()A.若飞机从西往东飞,U1比U2高;B.若飞机从东往西飞,U2比U1高;C.若飞机从南往北飞,U1比U2高;D.若飞机从北往南飞,U2比U1高;解析:在地球南半球,地磁场在竖直方向上的分量是向上的,飞机在空中水平飞行时,飞行员的右手掌向上,大姆指向前(飞行方向),则其余四指指向了飞行员的左侧,就是感应电流的方向,而右手定则判断的是电源内部的电流方向,故飞行员右侧的电势总比左侧高,与飞行员和飞行方向无关.故选项B、D正确。
专题13电磁感应中的单杆、双杆、导线框问题01专题网络.思维脑图 (1)02考情分析.解密高考 (2)03高频考点.以考定法 (2) (2) (5) (7)考向1:导体棒平动切割磁感应线的综合问题 (7)考向2:导体棒旋转切割磁感应线的综合问题 (8)考向3:线框进出磁场类问题的综合应用 (9)考向4:双杆在导轨上运动的综合应用 (10)04核心素养.难点突破 (11)05创新好题.轻松练 (16)新情境1:航空航天类 (16)新情境2:航洋科技类 (18)新情境3:生产生活相关类 (19)一、电磁感应中的单杆模型1.单杆模型的常见情况质量为m、电阻不计的单杆ab以一定初速度v0在光滑水平轨道上滑动,两平行导轨间距为L 轨道水平光滑,单杆ab质量为m,电阻不计,两平行导轨间距为L轨道水平光滑,单杆ab质量为m,电阻不计,两平行导轨间距为L,拉力F恒定轨道水平光滑,单杆ab质量为m,电阻不计,两平行导轨间距为L,拉力F恒定F 做的功一部分转化2.在电磁感应中,动量定理应用于单杆切割磁感线运动,可求解变力的时间、速度、位移和电荷量。
(1)求电荷量或速度:B I LΔt =mv 2-mv 1,q =I Δt 。
(2)求位移:-B 2L 2v ΔtR 总=0-mv 0,x =v̅Δt 。
(3)求时间:⇒-B I LΔt +F 其他·Δt =mv 2-mv 1,即-BLq +F 其他·Δt =mv 2-mv 1 已知电荷量q ,F 其他为恒力,可求出变加速运动的时间。
⇒-B 2L 2v ΔtR 总+F 其他·Δt =mv 2-mv 1,v̅Δt =x已知位移x ,F 其他为恒力,也可求出变加速运动的时间。
二、电磁感应中的双杆模型1.双杆模型的常见情况(1)初速度不为零,不受其他水平外力的作用质量m b=m a;电阻r b=r a;长度L b=L a质量m b=m a;电阻r b=r a;长度L b=2L a杆b受安培力做变减速运动,杆a受安培力能量质量m b=m a;电阻r b=r a;长度L b=L a摩擦力F fb=F fa;质量m b=m a;电阻r b=r a;长度L b=L a 开始时,两杆受安培力做变加速运动;开始时,若F<F≤2F,则a杆先变加速后匀速运动;b杆F做的功转化为两杆的动能和内能:F做的功转化为两杆的动能和内能(包括电热和摩擦热):进行解决。
专题12 电磁感应1.(2019·新课标全国Ⅰ卷)空间存在一方向与直面垂直、大小随时间变化的匀强磁场,其边界如图(a )中虚线MN 所示,一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S ,将该导线做成半径为r 的圆环固定在纸面内,圆心O 在MN 上。
t =0时磁感应强度的方向如图(a )所示。
磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图(b )所示,则在t =0到t =t 1的时间间隔内A .圆环所受安培力的方向始终不变B .圆环中的感应电流始终沿顺时针方向C .圆环中的感应电流大小为004B rS t ρD .圆环中的感应电动势大小为200π4B r t 【答案】BC【解析】AB 、根据B-t 图象,由楞次定律可知,线圈中感应电流方向一直为顺时针,但在t 0时刻,磁场的方向发生变化,故安培力方向A F 的方向在t 0时刻发生变化,则A 错误,B 正确; CD 、由闭合电路欧姆定律得:E I R =,又根据法拉第电磁感应定律得:,又根据电阻定律得:2r R Sπρ=,联立得:004B rS I t ρ=,则C 正确,D 错误。
故本题选BC 。
2.(2019·新课标全国Ⅱ卷)如图,两条光滑平行金属导轨固定,所在平面与水平面夹角为θ,导轨电阻忽略不计。
虚线ab、cd均与导轨垂直,在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场。
将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放,两者始终与导轨垂直且接触良好。
已知PQ进入磁场时加速度变小恰好为零,从PQ进入磁场开始计时,到MN离开磁场区域为止,流过PQ的电流随时间变化的图像可能正确的是【答案】AD【解析】于PQ进入磁场时加速度为零,AB.若PQ出磁场时MN仍然没有进入磁场,则PQ 出磁场后至MN进入磁场的这段时间,由于磁通量φ不变,无感应电流。
由于PQ、MN同一位置释放,故MN进入磁场时与PQ进入磁场时的速度相同,所以电流大小也应该相同,A正确B 错误;CD.若PQ出磁场前MN已经进入磁场,由于磁通量φ不变,PQ、MN均加速运动,PQ 出磁场后,MN由于加速故电流比PQ进入磁场时电流大,故C正确D错误。
电磁感应4.错误!未指定书签。
纵观近几年高考试题,预测2019年物理高考试题还会考:1.高考命题频率较高的是感应电流的产生条件、方向的判定和法拉第电磁感应定律的应用,与电路、力学、能量及动量等知识相联系的综合及图象问题(如Φ-t图象、B-t图象和i-t图象)等时有出现,要高度重视,法拉第电磁感应定律、楞次定律一直是高考命题的热点。
2.本专题因难度大、涉及知识点多、综合能力强,主要的题型还是杆+导轨模型问题,线圈穿过有界磁场问题,综合试题还会涉及力和运动、能量守恒等知识,还可能以科学技术的具体问题为背景,考查运用知识解决实际问题的能力。
错误!未指定书签。
考向01 法拉第电磁感应定律和楞次定律1.讲高考(1)考纲要求知道电磁感应现象产生的条件;理解磁通量及磁通量变化的含义,并能计算;掌握楞次定律和右手定则的应用,并能判断感应电流的方向及相关导体的运动方向;能应用法拉第电磁感应定律、公式E =Blv 计算感应电动势.2.理解自感、涡流的产生,并能分析实际应用。
考点定位】法拉第电磁感应定律、楞次定律的应用 考点定位】考查了楞次定律的应用、导体切割磁感线运动【方法技巧】在分析导体切割磁感线运动、计算电动势时,一定要注意导体切割磁感线的有效长度,在计算交变电流的有效值时,一定要注意三个相同:相同电阻,相同时间,相同热量。
2.讲基础 (1)电磁感应现象① 产生感应电流的条件:穿过闭合回路的磁通量发生变化.② 能量转化:发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化为电能. (2) 楞次定律①内容:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化. ②适用情况:所有的电磁感应现象.③右手定则:适用情况:导体棒切割磁感线产生感应电流. (3)法拉第电磁感应定律 ①法拉第电磁感应定律的公式tnE ∆∆Φ=. ②导体切割磁感线的情形:则E =Blv sin_θ.(运动速度v 和磁感线方向夹角为);E =Blv .(运动速度v 和磁感线方向垂直);导体棒以端点为轴,在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动产生感应电动势E =Bl v =12Bl 2ω(平均速度等于中点位置线速度12l ω). 3.讲典例案例1.如图所示,粗糙水平桌面上有一质量为m 的铜质矩形线圈。
2019高考物理二轮精品专项卷有详细解析:专项9电磁感应考试范围:电磁感应【一】选择题〔此题共10小题,每题4分,共40分。
在每题给出的四个选项中,有的只有一个选项符合题目要求,有的有多个选项符合题目要求。
全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
〕1、1831年法拉第发现用一块磁铁穿过一个闭合线路时,线路内就会有电流产生,这个效应叫电磁感应。
法拉第电磁感应定律可以这样表述:闭合电路中感应电动势的大小 〔 〕A 、跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比B 、跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比C 、跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比D 、跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比2、电阻箱是一种可以调节电阻大小并且能够显示出电阻阻值的变阻器。
制造某种型号的电阻箱时,要用双线绕法,如右图所示。
当电流变化时双线绕组 〔 〕A 、螺旋管内磁场发生变化B 、穿过螺旋管的磁通量不发生变化C 、回路中一定有自感电动势产生D 、回路中一定没有自感电动势产生B 、产生自上而下的恒定电流C 、电流方向周期性变化D 、没有感应电流4、如下图所示,有界匀强磁场的宽为L ,方向垂直纸面向里,梯形线圈ABCD 位于纸面内,AD 与BC 间的距离也为L 。
T =0时刻,BC 边与磁场边界重合。
当线圈沿垂直于磁场边界的方向匀速穿过磁场时,线圈中的感应电流I 随时间T 变化的图线可能是〔取顺时针方向为感应电流正方向〕〔 〕5、如右图所示,两条平行虚线之间存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,虚线间的距离为L ,金属圆环的直径也是L 。
圆环从左边界进入磁场,以垂直于磁场边界的恒定速度V 穿过磁场区域。
那么以下说法正确的选项是 〔 〕A 、感应电流的大小先增大后减小B 、感应电流的方向先逆时针后顺时针C 、金属圆环受到的安培力先向左后向右D 、进入磁场时感应电动势平均值12E Bav =π6、如右图所示电路中,均匀变化的匀强磁场只存在于虚线框内,三个电阻阻值之比R1∶R2∶R3=1∶2∶3,其他部分电阻不计。
3年高考2年模拟1年原创精品高考系列专题11 电磁感应【2019年高考考点定位】本考点从磁通量开始,以引起磁通量变化的各种原因为线索,以判断磁通量变化导致的感应电动势和感应电流大小和方向的楞次定律和法拉第电磁感应定律为重点,综合力学和电学的相关知识点,电磁感应考点主要的知识网络。
【考点p k 】名师考点透析考点一、磁通量 电磁感应现象和楞次定律 【名师点睛】1、 磁通量:穿过平面的磁感线条数,公式sin BS φθ=,θ为磁场方向和平面的夹角。
引起磁通量变化的原因可能是磁感应强度的变化,线圈面积的变化以及二者夹角的变化,磁通量变化量记做0φφφ∆=-。
2、 电磁感应现象:法拉第发现并总结出产生感应电流的五种情况:○1变化的电流○2变化的磁场○3运动的恒定电流○4运动的磁铁○5在磁场中运动的导体⇒进一步总结发现:当穿过闭合回路的磁通量发生变化时,电路中有感应电流产生。
电磁感应的实质是产生感应电动势,如果回路闭合则产生感应电流,若回路不闭合则产生感应电动势,电路中没有感应电流。
3、 楞次定律:感应电流产生的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
⇒阻碍不是阻止,“增反减同”即若磁通量减小,感应电流产生的磁场与原磁场方向相同,若磁通量增大,感应电流产生的磁场与原磁场同向。
“增缩减扩”对线圈分析,若磁通量增大,线圈与缩小的趋势,若磁通量减小,线圈有扩大的趋势。
4、 右手定则:导体切割磁感线时判断感应电流方向用右手定则⇒伸开右手,让大拇指和其他四指垂直,并且和手掌在同一个平面内,让磁感线从掌心传入,并使拇指方向指向导体棒运动的方向,此时四指所指的方向就是感应电流方向考点二、法拉第电磁感应定律 自感和涡流 【名师点睛】1、 闭合电路中感应电动势的大小与磁通量变化率成正比即E ntφ∆=∆,其中n 为线圈匝数,普遍适用。
2、 若导体棒垂直切割磁感线则有sin E BLv θ= ,若导体棒在匀强磁场张绕其中一端点做匀速圆周运动,则产生的感应电动势212E BL ω=。
2019 高考物理试题要点原创精选系列:专项13 电磁感觉(分析版)【考点展望】本考点一般以选项题和计算题两种形式出现,假设是选项题一般观察对磁感觉强度、磁感线、安培力和洛仑兹力这些看法的理解,以及安培定那么和左手定那么的运用;假设是计算题主要观察安培力大小的计算,以及带电粒子在磁场中遇到洛伦兹力和带电粒子在磁场中的圆周运动的分析判断和计算,特别是带电粒子在电场、磁场中的运动问题对学生的空间想象能力、分析综合能力、应用数学知识办理物理问题的能力有较高的要求,还是本考点的要点内容,有可能成为试卷的压轴题。
因为本考点知识与现代科技亲近相关,在近代物理实验中有重要意义,所以考题还可能以科学技术的详尽问题为背景,观察学生运用知识解决实质问题的能力和建模能力。
展望 2018 年的高考基础试题还是要点观察法拉第电磁感觉定律及楞次定律和电路等效问题、综合试题还是涉及到力和运动、动量守恒、能量守恒、电路分析、安培力等力学和电学知识、主要的种类有滑轨类问题、线圈穿越有界磁场的问题、电磁感觉图象的问题等、此除日光灯原理、磁悬浮原理、电磁阻尼、超导技术这些在实质中有广泛的应用问题也要惹起重视。
【考点定位】历年高考对本考点知识的观察覆盖面大,几乎每个知识点都观察到。
特别是左手定那么的运用一般运动情形复杂、综合性强,多以把场的性质、运动学规律、牛顿运动定律、功能关系及交变电流等有机联合的计算题出现,难度中等偏上,对考生的空间想象能力、物理过程和运动规律的综合分析能力及用数学方法解决物理问题的能力要求较高。
从近两年高考看,涉及本考点的命题常以构思新奇、高难度的压轴题形式出现,在复习中要高度重视。
特别是带电粒子在复合场中的运动问题在历年高考中出现频率高,难度大,常常经过变换过程情形、翻新陈题容颜、突出动向变化的手法,联合社会、生产、科技实质来侧重观察综合分析能力、知识迁徙和创新应用能力。
情形新奇、数理联合、联系实质将是本考点今年高考命题的特色。
第13讲电磁感应一、选择题(每小题6分,共36分)1.(2018湖北宜昌元月调研)一种早期发电机原理示意图如图所示,该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成,两磁极相对于线圈平面对称,线圈圆心为O点。
在磁极绕转轴匀速转动的过程中,当磁极与O点在同一条直线上时,穿过线圈的( )A.磁通量最大,磁通量变化率最大B.磁通量最大,磁通量变化率最小C.磁通量最小,磁通量变化率最大D.磁通量最小,磁通量变化率最小2.(2018辽宁大连双基,8)如图所示,线圈L的自感系数很大,且其电阻可以忽略不计,L1、L2是两个完全相同的灯泡,随着开关S闭合和断开(灯丝不会断),灯L1、L2亮度的变化情况是( )A.S闭合,L1不亮,L2亮度逐渐变亮,最后两灯一样亮B.S闭合,L1、L2同时亮,而后L1逐渐熄灭,L2则逐渐变得更亮C.S断开,L1、L2立即不亮D.S断开,L1、L2都会亮一下再熄灭3.(2018安徽六校二联)(多选)如图所示,光滑水平面上存在有界匀强磁场,磁感应强度为B,质量为m、边长为a的正方形线框ABCD斜向右上方穿进磁场,当AC刚进入磁场时,线框的速度为v,方向与磁场边界成45°角,若线框的总电阻为R,则( )A.线框穿进磁场过程中,线框中电流的方向为DCBADB.AC刚进入磁场时线框中感应电流为C.AC刚进入磁场时线框所受安培力为D.此时CD两端电压为Bav4.(2018河南豫南九校联盟第一次联考)(多选)如图所示,足够长的U形光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0<θ<90°),其中MN与PQ平行且间距为L,导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,导轨电阻不计。
金属棒ab由静止开始沿导轨下滑,并与两导轨始终保持垂直且良好接触,金属棒ab接入电路的电阻为R,当流过金属棒ab某一横截面的电量为q时,金属棒ab的速度大小为v,则金属棒ab在这一过程中( )A.运动的平均速度大于vB.受到的最大安培力大小为 sin θC.下滑的位移大小为D.产生的焦耳热为qBLv5.(2018宁夏银川唐徕回民中学等三校三模,7)(多选)如图甲所示,光滑的平行金属导轨AB、CD竖直放置,AB、CD相距L,在B、C间接一个阻值为R的电阻;在两导轨间的abcd矩形区域内有垂直导轨平面向外、高度为5h的有界匀强磁场,磁感应强度为B。
一质量为m、电阻为r、长度也为L的导体棒放在磁场下边界ab上(与ab重合)。
现用一个竖直向上的力F拉导体棒,使它由静止开始向上运动,导体棒刚要离开磁场时恰好做匀速直线运动,导体棒与导轨始终垂直且保持良好接触,导轨电阻不计。
F随导体棒与初始位置的距离x变化的情况如图乙所示,下列说法正确的是( )A.导体棒离开磁场时速度大小为B.离开磁场时导体棒两端电压为C.导体棒经过磁场的过程中,通过电阻R的电荷量为D.导体棒经过磁场的过程中,电阻R上产生的焦耳热为-6.(2018河北衡水冀州中学一模)如图甲所示,光滑平行金属导轨MN、PQ所在平面与水平面成θ角,M、P两端接一电阻R,整个装置处于方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。
t=0时对金属棒施加一平行于导轨的外力F,使金属棒ab由静止开始沿导轨向上运动,导轨电阻忽略不计。
已知通过电阻R的感应电流I随时间t变化的关系如图乙所示。
下列关于金属棒运动速度v、外力F、流过R的电荷量q以及闭合回路中磁通量的变化率随时间变化的图像正确的是( )二、非选择题(每小题12分,共24分)7.如图(a)所示,平行长直金属导轨水平放置,间距L=0.4 m。
导轨右端接有阻值R=1 Ω的电阻。
导体棒垂直放置在导轨上,且接触良好。
导体棒及导轨的电阻均不计。
导轨间正方形区域abcd内有方向竖直向下的匀强磁场,b、d连线与导轨垂直,长度也为L。
从0时刻开始,磁感应强度B的大小随时间t变化,规律如图(b)所示;同一时刻,棒从导轨左端开始向右匀速运动,1 s后刚好进入磁场。
若使棒在导轨上始终以速度v=1 m/s 做直线运动,求:(1)棒进入磁场前,回路中的电动势E;(2)棒在运动过程中受到的最大安培力F,以及棒通过三角形abd区域时电流i与时间t 的关系式。
图(a)图(b)8.(2018安徽A10联盟联考)(12分)如图所示,光滑平行金属导轨PQ、MN固定在光滑绝缘水平面上,导轨左端连接有阻值为R的定值电阻,导轨间距为L,磁感应强度大小为B、方向竖直向上的有界匀强磁场的边界ab、cd均垂直于导轨,且间距为s,e、f分别为ac、bd的中点,将一长度为L、质量为m、阻值也为R的金属棒垂直导轨放置在ab左侧s处,现给金属棒施加一个大小为F、方向水平向右的恒力,使金属棒从静止开始向右运动,金属棒向右运动过程中始终垂直于导轨并与导轨接触良好。
当金属棒运动到ef位置时,加速度刚好为零,不计其他电阻。
求:(1)金属棒运动到ef位置时的速度大小;(2)金属棒从初位置运动到ef位置,通过金属棒的电荷量;(3)金属棒从初位置运动到ef位置,定值电阻R上产生的焦耳热。
答案精解精析一、选择题1.B 根据磁极的转动可知线圈中的磁通量发生变化,当磁极与O点在同一条直线上时,穿过线圈的磁通量最大,此时磁通量的变化率最小,感应电动势最小,故B项正确,A、C、D项错误。
2.B 当S闭合瞬时,两灯同时获得电压,同时发光,随着线圈L中电流的增加,逐渐将L1短路,L1逐渐变暗直到熄灭,同时,L2中电流逐渐增大,变得更亮,故A错误,B正确;S断开瞬时,L2中电流消失,故立即熄灭,而由于线圈L中产生一个与电流同向的自感电动势,故电流由灯泡L1的右侧流入,所以L1亮一下后逐渐熄灭,故C、D错误。
3.CD 线框进入磁场的过程中穿过线框的磁通量增大,由楞次定律可以知道,感应电流的磁场的方向向外,由安培定则可知感应电流的方向为ABCDA方向,故A错误;AC刚进入磁场时,CD边切割磁感线,AD边不切割磁感线,所以产生的感应电动势E=Bav,则线框中感应电流I==,故B错误;AC刚进入磁场时线框的CD边受到的安培力与v的方向相反,AD边受到的安培力的方向垂直于AD向下,它们的大小都是F=BIa,由几何关系知,AD边与CD边受到的安培力的方向相互垂直,AC刚进入磁场时线框所受安培力为AD边与CD边受到的安培力的矢量和,F合=F=,故C选项正确;当AC刚进入磁场时,CD两端电压U=I×=Bav,故D选项正确。
4.AC 金属棒ab开始做加速度逐渐减小的变加速运动,不是匀变速直线运动,平均速度大于v,故A正确;金属棒ab受到的最大安培力F安=BIL=BL·=BL·=,故B错误;由q=Δ=可知,下滑的位移x=,故C正确;产生的焦耳热Q=I2Rt=qIR,而这里的电流I比棒的速度大小为v时的电流I'=小,故这一过程中产生的焦耳热小于qBLv,故D错误。
5.BD 设导体棒离开磁场时速度大小为v,此时导体棒受到的安培力大小为F安=BIL=BL=BL=,由平衡条件得F=F安+mg,结合图像知v=,故A错误。
离开磁场时,由F=BIL+mg得I=,导体棒两端电压为U=R,所以B选项正确。
导体棒经过磁场的过程中,通过电阻R的电荷量q=t=t=Δ×t=Δ=·ℎ,故C错误。
导体棒经过磁场的过程中,设回路产生的总焦耳热为Q,根据功能关系可得Q=2mgh+3mg·4h-mg·5h-mv2,而电阻R上产生的热量为Q'=Q,解得Q'=ℎ-,所以D选项正确。
6.B 设金属棒的电阻为r,金属棒长为l,由闭合电路欧姆定律知,通过电阻R的感应电流I=,由图乙可知,I=kt,由以上两式解得,v=kt,即金属棒做匀加速运动,故选项A错误;由法拉第电磁感应定律及闭合电路欧姆定律得ΔΔ=E=I(R+r)=(R+r)kt,故选项B正确;金属棒做匀加速运动,由牛顿第二定律得F-mg sin θ-BIl=ma,则F=mg sin θ+ma+BIl=mg sin θ+k+Blkt,故选项C错误;流过电阻R的电荷量q=t=kt2,故选项D错误。
二、非选择题7.答案(1)0.04 V(2)0.04 N i=t-1(1 s≤t≤1.2 s)解析(1)由题图(b)可知0~1.0 s内B的变化率ΔΔ=0.5 T/s①正方形磁场区域的面积S==0.08 m2②棒进入磁场前0~1.0 s内回路中的感应电动势E=ΔΔ=ΔΔ③由①②③式得E=0.08×0.5 V=0.04 V(2)当棒通过bd位置时,有效切割长度最大,感应电流最大,棒受到最大安培力F=BIL④棒过bd时的感应电动势Em=BLv=0.5×0.4×1 V=0.2 V⑤棒过bd时的电流I=⑥由④⑤⑥式得F=0.04 N棒通过a点后在三角形abd区域中的有效切割长度L'与时间t的关系:L'=2v(t-1),其中t的取值范围为1 s≤t≤1.2 s⑦电流i与时间t的关系式i==-=t-1(1 s≤t≤1.2 s)⑧8.答案(1)(2)(3)Fs-解析(1)设金属棒运动到与ef重合时速度为v 则感应电动势E=BLv(1分)电路中电流I=(1分)由于加速度刚好为零,则F=F安=BIL(1分) 解得v=(1分)(2)通过金属棒的电荷量q=Δt(1分)=(1分)=ΔΔ=Δ(1分)解得q=(1分)(3)设定值电阻R中产生的焦耳热为Q,由于金属棒的电阻也为R,因此整个电路中产生的总的焦耳热为2Q。
金属棒从静止运动到ef位置的过程中,根据动能定理有WF +W安=mv2(1分)根据功能关系有W安=-2Q(1分)拉力F做的功WF=Fs(1分)解得Q=Fs-(1分)。