高二物理培优提高讲义16电磁感应综合应用一(学生版)

电磁感应综合应用一一、图象问题1. 图像类型(1)电磁感应中常涉及磁感应强度、磁通量、感应电动势和感应电流等随时间变化的图像，即图像、图像、图像和图像等．(2)对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，有时还常涉及感应电动势和感应电流等随位移变化的图像，即图像和图像等．2．两类图像问题(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像．(2)由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量．3．解题的基本方法(1)关键是分析磁通量的变化是否均匀，从而判断感应电动势(电流)或安培力的大小是否恒定，然后运用右手定则或左手定则判断它们的方向，分析出相关物理量之间的函数关系，确定其大小和方向及在坐标中的范围．(2)图像的初始条件，方向与正、负的对应，物理量的变化趋势，物理量的增、减或方向正、负的转折点都是判断图像的关键4．解题时要注意的事项(1)电磁感应中的图像定性或定量地表示所研究问题的函数关系．(2)在图像中、、等物理量的方向通过物理量的正负来反映．(3)画图像要注意纵、横坐标的单位长度的表述．1.图象横轴表示时间，纵轴表示磁感应强度．此图象斜率为磁感应强度变化率，一般可通过斜率判断电动势的大小及变化趋势．如图甲所示，一个匝数的圆形导体线圈，面积，电阻．在线圈中存在面积的垂直线圈平面向外的匀强磁场区域，磁感应强度随时间变化的关系如图乙所示．有一个的电阻，将其两端、分别与图甲中的圆形线圈相连接，端接地，求：1圆形线圈中产生的感应电动势．（1）、两点间电势差．（2）时间内电阻上产生的焦耳热．（3）横轴表示时间，纵轴表示磁通量．注意此图象斜率为磁通量变化率，与感应电动势成正比．A.线圈中时刻感应电动势最大B.线圈中时刻感应电动势为零C.线圈中时刻感应电动势最大D.线圈中至时刻内平均感应电动势为某单匝线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律是正弦曲线，如图所示，时刻的磁通量最大，则下列说法正确的是（ ）22.图象A.时刻线圈中感应电动势最大B.时刻线圈中感应电动势最大C.时刻线圈平面与磁感线平行D.、两时刻线圈中感应电流方向相同一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，如图甲所示，通过线圈的磁通量随时间变化的规律如图乙所示，下列叙述正确的是（ ）3横轴表示时间，纵轴表示电动势．感生电动势，动生电动势，注意的大小与或是的关系．A.B.C.D.两条平行线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直．边长为、总电阻为的正方形导线框位于纸面内，边与磁场边界平行，如图（a ）所示，已知导线框一直向右做匀速直线运动，边于时刻进入磁场．线框中感应电动势随时间变化的图线如图（b ）所示（感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正），下列说法正确的是（ ）磁感应强度的大小为导线框运动速度的大小为磁感应强度的方向垂直于纸面向外在至这段时间内，导线框所受的安培力大小为43.图象A. B. C. D.如图所示，在、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．一导线框位于纸面内，框的邻边都互相垂直，边与磁场的边界重合．导线框与磁场区域的尺寸如图所示．从时刻开始，线框匀速穿过两个磁场区域，以为线框中的电动势的正方向，以下四个关系示意图中正确的是（）5横轴表示时间，纵轴表示电流．在回路产生电磁感应现象时，回路总电阻一般保持不变，电流的大小与电动势成正比，可由电动势变化来判断电流变化．4.，图象A. B. C. D.如图1所示，矩形线圈位于匀强磁场中，磁场方向垂直线圈所在平面，磁感应强度随时间变化的规律如图2所示．以图1中箭头所示方向为线圈中感应电流的正方向，以垂直于线圈所在平面向里为磁感应强度的正方向，则选项图中能正确表示线圈中感应电流随时间变化规律的是（ ）6A. B. C. D.如图甲所示，矩形导线框固定在匀强磁场中，磁感线垂直于线框所在平面向里．规定垂直于线框所在平面向里为磁场的正方向；线框中沿着方向为感应电流的正方向．要在线框中产生如图乙所示的感应电流，则磁感应强度随时间变化的规律可能为（ ）7A. B. C. D.如图所示，有两个相邻的有界匀强磁场区域，磁感应强度的大小均为，磁场方向相反，且与纸面垂直，磁场区域在轴方向宽度均为，在轴方向足够宽．现有一高为的正三角形导线框从图示位置开始向右沿轴方向匀速穿过磁场区域．若以逆时针方向为电流的正方向，在图中，线框中感应电流与线框移动的位移的关系图象正确的是（ ）8横轴表示时间，纵轴表示电势差．和电动势不同，电势差的大小需要结合电路中实际情况（内外电路区分）来求解．A. B. C. D.如图甲所示，垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为，磁感应强度的大小为B ．一边长为、电阻为的 正方形均匀导线框从图示位置开始沿轴正以速度匀速穿过磁场区域，在乙图中给出的线框、两端的电压与线框移动距离的关系的图象正确的是（ ）95.图象横轴表示时间，纵轴表示速度．一般结合导体棒切割磁感线的问题来考察，要注意，由于电动势，电流，安培力，因此导体棒的速度可以影响受力情况，反过来又可以影响速度．A. B. C. D.如图所示，竖直平面内一具有理想边界的匀强磁场垂直纸面向里，在距离边界处一正方形线框以初速度向上运动，假设在整个过程中始终与平行，则下列图象能反映线框从开始至到达最高点的过程中速度变化规律的是（ ）10横轴表示时间，纵轴表示安培力．安培力大小与电流强度有关，先判断电流的变化，在判断安培力的变化．6.图象7.图象A. B. C. D.将一段导线绕成图甲所示的闭合电路，并固定在水平面（纸面）内，回路的边置于垂直纸面向里的匀强磁场中．回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场，以向里为磁场的正方向，其磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示．用表示边受到的安培力，以水平向右为的正方向，能正确反映随时间变化的图像是（ ）11 1.对电源的理解：在电磁感应现象中，产生感应电动势的那部分导体相当于电源．如：切割磁感线的导体棒、内有磁通量变化的线圈等．2．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；除电源外其余部分是外电路，外电路由电阻、电容器等电学元件组成．在外电路中，电流从高电势处流向低电势处；在内电路中，电流则从低电势处流向高电势处．3．电磁感应中电路知识的关系图二、电路问题1.知识点4．分析电磁感应电路问题的基本思路5．电磁感应电路的几个等效问题6．图像与电路综合题型的解决思路12如图所示，光滑导轨、在同一水平面内平行固定放置，其间距，右端通过导线与阻值的小灯泡相连，矩形区域内有竖直向下磁感应强度的匀强磁场，一质量、阻值为的金属棒在的恒力作用下水平向右运动一段距离后，以某一速度进入磁场恰好做匀速直线运动．（不考虑导轨及导线电阻，金属棒始终与导轨垂直并保持良好接触．）求：（1）金属棒进入磁场时的速度（2）小灯泡发光时的电功率．13如图所示，两平行金属导轨电阻不计，相距，导轨平面与水平面的夹角，导轨的下端连接一个电阻．匀强磁场的方向垂直于导轨平面向上，磁感应强度为．质量为、电阻不计的金属棒垂直放在两导轨上且保持良好接触，金属棒和导轨间的动摩擦因数为．金属棒沿导轨由静止开始下滑，当金属棒下滑的速度达到稳定时，其速度的大小为．取，已知，，求：（1）金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小．（2）当金属棒下滑的速度达到稳定时电阻消耗的功率．（3）电阻的阻值．A.中电流先增大后减小B.两端电压先增大后减小C.上拉力的功率先减小后增大D.线框消耗的电功率先增大后减小如图，由某种粗细均匀的总电阻为的金属条制成的矩形线框，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场中．一接入电路电阻为的导体棒，在水平拉力作用下沿、以速度匀速滑动，滑动过程始终与垂直，且与线框接触良好，不计摩擦．在从靠近处向滑动的全过程中（ ）14 A.B.C.D.如图甲所示，一对光滑的平行导轨（电阻不计）固定在同一水平面上，导轨足够长且间距，导轨左端接有阻值为的电阻．一质量为、长度也为的金属棒垂直放置在导轨上并始终与导轨接触良好，金属棒的电阻，整个装置置于方向竖直向上的磁场中，金属棒在水平向右的外力的作用下由静止开始运动，拉力与金属棒的速率的倒数关系如图乙所示，则（ ）拉力的功率逐渐增大时拉力的功率为磁场的磁感应强度大小为若经过时间金属棒达到最大速度，则在这段时间内电阻产生的热量为15A.B.C.D.一匀强磁场，磁场方向垂直纸面，规定向里的方向为正，在磁场中有一细金属圆环，圆环平面位于纸面内，如图所示，现令磁感应强度随时间变化，先按图中所示的图线变化，后来又按图线和变化．用、、分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小，、、分别表示对应的感应电流，则（ ），沿逆时针方向，沿顺时针方向，沿逆时针方向，沿顺时针方向，沿顺时针方向，沿逆时针方向，沿顺时针方向，沿顺时针方向16 A.B.C.D.一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动．线圈中的感生电动势随时间的变化如图所示．下面说法中正确的是（ ）时刻通过线圈的磁通量为零时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大每当变换方向时，通过线圈的磁通量绝对值都为最大172.课有余时18如图所示，两根半径为的光滑圆弧轨道间距为，电阻不计，在其上端连有一阻值为的电阻，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为．现有一根长度稍大于、质量为、电阻为的金属棒从轨道的顶端处开始下滑，到达轨道底端时对轨道的压力为，求：（1）棒到达最低点时电阻两端的电压．棒下滑过程中产生的热量．（2）（3）棒下滑过程中通过的电量．19如图所示，、为间距足够长的光滑平行导轨，，导轨的电阻均不计．导轨平面与水平面间的夹角，间连接有一个的电阻．有一匀强磁场垂直于导轨平面且方向向上，磁感应强度为．将一根质量为的金属棒紧靠放置在导轨上，且与导轨接触良好．现由静止释放金属棒，当金属棒滑行至处时达到稳定速度，已知在此过程中通过金属棒截面的电量．设金属棒沿导轨向下运动过程中始终与平行．取．求：（1）金属棒上的电阻．（2）离的距离．（3）金属棒滑行至处的过程中，电阻上产生的热量．（4）若将金属棒滑行至处的时刻记作，从此时刻起让磁感应强度逐渐减小，为使金属棒中不产生感应电流，则磁感应强度应怎样随时间变化．。