高考物理热点专题电磁学综合
高考物理电磁学必考知识点

高考物理电磁学必考知识点随着科技的发展和社会的进步,电磁学在我们的日常生活中扮演了极为重要的角色。
在高考中,电磁学也是一门重要的考试科目。
本文将为大家介绍高考物理电磁学的必考知识点。
一、电荷和电场电荷是物质的基本性质之一,有正电荷和负电荷之分。
而电荷之间的相互作用表现为电场。
电场是指周围空间中存在电荷的物体所受到的力的结果。
电场强度E定义为单位正电荷所受到的力的大小。
电场强度的方向与力的方向一致。
点电荷的电场强度为:E=k×(Q/r²)其中,k为电场强度系数,Q为电荷量,r为距离。
二、电势和电势差电势是测量电场力作用的大小的物理量。
电势差是指从一点移动到一个点所做的功与电荷量的比值。
电势差∆V可以按照下面的公式计算:∆V=W/Q其中,W为做功,Q为电量。
三、电流和电阻在电路中,电流是指单位时间内通过导体横截面的电荷量。
电流的单位是安培(A)。
I=Q/t其中,I为电流,Q为电荷量,t为时间。
电阻是指电阻器等导体对电流的阻碍程度。
电阻的单位是欧姆(Ω)。
四、欧姆定律欧姆定律是描述电流、电压和电阻之间关系的定律。
欧姆定律的公式为:U=IR其中,U为电压,I为电流,R为电阻。
五、电磁感应电磁感应是指通过磁场改变导体中的电流的现象。
根据电磁感应定律,当磁通量Φ发生变化时,导体内会产生感应电动势E。
∆E/∆t=-dΦ/dt六、法拉第电磁感应定律根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小等于变化磁通量Φ对时间的导数。
E=-dΦ/dt七、电磁波电磁波是一种由电场和磁场相互作用而产生的波动现象。
根据电磁波的频率,可以将其分为不同的波段,包括射频、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。
八、光的折射和反射光在不同介质中传播时会发生折射和反射。
根据斯涅尔定律,入射角、折射角和折射率之间有一定的关系。
n₁sinθ₁=n₂sinθ₂其中,n₁和n₂分别是两个介质的折射率,θ₁和θ₂分别是入射角和折射角。
高考物理电磁学部分的重点是什么

高考物理电磁学部分的重点是什么对于广大高考考生来说,物理学科中的电磁学部分一直是重点和难点。
那么,高考物理电磁学部分的重点究竟是什么呢?首先,电场的相关知识是一个关键。
要理解电场强度的概念,它描述了电场的强弱和方向。
电场线则是形象化表示电场的工具,通过电场线的疏密可以判断电场强度的大小,其切线方向就是电场的方向。
库仑定律也是必不可少的重点。
它揭示了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力与电荷量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比。
在解题时,需要熟练运用这个定律来计算电荷之间的作用力。
另外,电势和电势能的概念也十分重要。
电势是描述电场能的性质的物理量,而电势能则是电荷在电场中具有的势能。
要清楚知道电场力做功与电势能变化的关系,电场力做正功,电势能减少;电场力做负功,电势能增加。
在电路方面,欧姆定律是基础中的基础。
它表明通过导体的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比。
这个定律在解决电路中电流、电压和电阻的关系问题时经常用到。
闭合电路欧姆定律则进一步拓展了欧姆定律,考虑了电源的内阻。
要能够运用这个定律来分析电路中各部分的电压、电流和功率等问题。
电阻的串并联规律也是必须掌握的。
串联电路中,总电阻等于各电阻之和;并联电路中,总电阻的倒数等于各电阻倒数之和。
电磁感应现象是电磁学中的重中之重。
要理解磁通量的变化是产生感应电动势的条件,法拉第电磁感应定律则定量地描述了感应电动势的大小与磁通量变化率的关系。
楞次定律则用来判断感应电流的方向。
它指出感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
在解决电磁感应问题时,正确运用楞次定律判断感应电流的方向是关键的一步。
安培力和洛伦兹力也是重要的知识点。
安培力是磁场对通电导线的作用力,洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力。
要掌握它们的大小和方向的判断方法,以及在实际问题中的应用。
例如,在电动机中,就是利用安培力使线圈转动;在显像管中,则是利用洛伦兹力使电子束偏转。
2024高考物理电磁学知识点总结与题型分析

2024高考物理电磁学知识点总结与题型分析一、电磁学知识点总结1. 静电场- 库仑定律:描述静电力的大小和方向关系。
F = k * |q1 * q2| / r^2- 电场强度:在电场中某点受到的电场力的大小和方向。
E =F / q2. 电场中的电势- 电势能:带电粒子在电场力作用下所具有的能量。
U = q * V- 电势:单位正电荷在电场中所具有的电势能。
V = U / q3. 磁场- 安培环路定理:描述磁场的大小和方向关系。
B = μ * I / (2πd)- 磁感应强度:在磁场中单位定向导线上某点受到的磁场力的大小和方向。
F = B * I * l4. 电磁感应- 法拉第电磁感应定律:描述变化磁场中的感应电动势大小和方向关系。
ε = -Δφ / Δt- 感应电动势:导体中由于磁场变化而产生的电动势。
ε = B * l * v * sinθ5. 交流电- 交流电的特点:频率恒定,电流方向和大小随时间变化。
- 有效值和最大值的关系:I(有效值) = I(最大值) / √2二、题型分析1. 选择题- 静电场题型:根据静电场力的基本公式进行计算。
- 电场与电势题型:根据电场强度和电势能公式进行计算。
- 磁场与电磁感应题型:根据安培环路定理和法拉第电磁感应定律进行计算。
2. 计算题- 计算电势能:给定电荷和电场强度,计算电势能。
- 计算电场强度:给定电荷和距离,计算电场强度。
- 计算磁场强度:给定电流和距离,计算磁场强度。
- 计算感应电动势:给定磁感应强度、导线长度、速度和角度,计算感应电动势。
3. 分析题- 静电场分析:分析电场强度、电势和电势能的变化规律。
- 磁场分析:分析磁场强度和磁感应强度的变化规律。
- 电磁感应分析:分析感应电动势的大小和方向变化规律。
三、总结与展望本文对2024高考物理电磁学的知识点进行了总结,并针对不同类型的题目进行了分析。
希望通过此文章的阅读与学习,能够对物理电磁学有更加深入的理解,并在高考中取得好成绩。
2024全国高考真题物理汇编:电磁感应章节综合

2024全国高考真题物理汇编电磁感应章节综合一、单选题1.(2024甘肃高考真题)如图,相距为d 的固定平行光滑金属导轨与阻值为R 的电阻相连,处在磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场中长度为L 的导体棒ab 沿导轨向右做匀速直线运动,速度大小为v 。
则导体棒ab 所受的安培力为()A .22B d v R,方向向左B .22B d v R ,方向向右C .22B L v R ,方向向左D .22B L v R,方向向右2.(2024甘肃高考真题)工业上常利用感应电炉冶炼合金,装置如图所示。
当线圈中通有交变电流时,下列说法正确的是()A .金属中产生恒定感应电流B .金属中产生交变感应电流C .若线圈匝数增加,则金属中感应电流减小D .若线圈匝数增加,则金属中感应电流不变3.(2024广东高考真题)电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收,结构如图甲所示。
两对永磁铁可随发动机一起上下振动,每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场,磁感应强度大小均为B .磁场中,边长为L 的正方形线圈竖直固定在减震装置上。
某时刻磁场分布与线圈位置如图乙所示,永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。
关于图乙中的线圈。
下列说法正确的是()A .穿过线圈的磁通量为2BL B .永磁铁相对线圈上升越高,线圈中感应电动势越大C .永磁铁相对线圈上升越快,线圈中感应电动势越小D .永磁铁相对线圈下降时,线圈中感应电流的方向为顺时针方向4.(2024江苏高考真题)如图所示,在绝缘的水平面上,有闭合的两个线圈a 、b ,线圈a 处在匀强磁场中,现将线圈a 从磁场中匀速拉出,线圈a 、b 中产生的感应电流方向分别是()A .顺时针,顺时针B .顺时针,逆时针C .逆时针,顺时针D .逆时针,逆时针5.(2024湖北高考真题)《梦溪笔谈》中记录了一次罕见的雷击事件:房屋被雷击后,屋内的银饰、宝刀等金属熔化了,但是漆器、刀鞘等非金属却完好(原文为:有一木格,其中杂贮诸器,其漆器银扣者,银悉熔流在地,漆器曾不焦灼。
物理高三电磁学重点知识总结与典型题解析

物理高三电磁学重点知识总结与典型题解析导言:电磁学是物理学中的一个重要分支,它研究的是电和磁的相互作用关系。
在高中物理的学习中,电磁学是一个重要的内容,也是高考物理考试中的必考点。
本文将对高三电磁学的重点知识进行总结,同时提供一些典型题目的解析,希望能帮助学生复习和巩固相关知识。
一、电场与电势1. 电场的概念与性质:电场是指电荷在周围的物质中产生的一种作用力场。
电场强度的定义为单位正电荷所受到的力。
根据库仑定律,电场强度与电荷量成正比,与距离的平方成反比。
2. 电势差与电势能:电势差是指单位正电荷从某一点移动到另一点所做的功。
电势差与电场强度的关系为 V = E × d。
电势能是单位正电荷在电场中由某一点移动到无穷远所具有的能量。
例题解析:已知两个电荷的电势差为10V,如果将其中一个电荷的电量增大2倍,则电势差会发生怎样的变化?解析:电势差与电量成正比关系,因此电势差会增大2倍,即变为20V。
二、电场强度与电势分布1. 均匀带电直线:当沿垂直连线方向移动时,电场强度大小保持不变,方向由正电荷指向负电荷;当沿平行连线方向移动时,电场强度大小按反比例减少,方向同样由正电荷指向负电荷。
电势沿线分布均匀。
2. 均匀带电平面:垂直于带电平面的方向上,电场强度大小保持不变,方向垂直于带电平面的向外;平行于带电平面的方向上,电场强度不存在,电势为常数。
例题解析:一块带正电的无限大带电平面,其电势为+100V。
现在在电场中引入一个电荷,当电荷在距离平面10cm处,电势为多少?解析:对于带电平面,电势为常数,因此与距离无关,所以电势也是+100V。
三、静电场的高斯定律1. 高斯定律的表述:高斯定律是描述电场的一个重要定律,它表达了电场通过一个封闭曲面的总电通量与该曲面内包围的总电荷量之间的关系。
数学表达式为Φ = Q/ε0,其中Φ表示电通量,Q表示包围在封闭曲面内的总电荷量,ε0为电场常数。
2. 高斯定律的应用:高斯定律可以用来求解各种情况下的电场分布。
电磁学物理高考知识点归纳

电磁学物理高考知识点归纳电磁学是物理学中的一门重要学科,也是高考物理考试的重点内容之一。
掌握好电磁学的基础知识,对于解答试题、提高分数至关重要。
本文将对电磁学物理高考知识点进行归纳,以帮助读者更好地复习和应对考试。
一、电场与电势电场是描述电荷周围空间的物理量,它表示单位正电荷所受到的电力。
电场强度的计算公式为E=KQ/R^2,其中E为电场强度,K为库仑常数,Q为电荷量,R为距离。
电势是描述电场中各点电荷状态的物理量,它是单位正电荷所具有的电势能。
电势的计算公式为V=KQ/R,其中V为电势,K为库仑常数,Q为电荷量,R为距离。
二、电场与导体在导体中,电荷能够自由移动,并且在静电平衡状态下,电荷分布在导体表面。
在导体表面,电场强度垂直于表面,并且电场强度最大。
导体中的任意一点的电势相等,且内部电场强度为零。
导体表面的电势与电场强度之间存在关系,即电场强度的方向指向电势降的方向。
三、电容与电容器电容是表示电荷与电势之间关系的物理量,它是电荷量和电势之比。
电容的计算公式为C=Q/V,其中C为电容,Q为电荷量,V为电势。
电容器是一种能够储存电荷的装置,它的基本构成包括两块导体板和之间的介质。
根据导体板之间的介质不同,可以将电容器分为电容分布均匀的平行板电容器和电容分布不均匀的非平行板电容器。
四、电流与电路电流是描述电荷在导体中移动的物理量,它表示单位时间内通过导体横截面的电荷量。
电流的计算公式为I=Q/t,其中I为电流,Q为电荷量,t为时间。
电路是电流在导线中流动的路径,根据导线的连接方式,电路可以分为串联电路和并联电路。
串联电路中,电流只有一条路径可以流通;而并联电路中,电流可以分流通过多条路径。
五、电阻与电阻器电阻是描述导体对电流流动阻碍程度的物理量,它是电压和电流之比。
电阻的计算公式为R=U/I,其中R为电阻,U为电压,I为电流。
电阻器是一种能够产生电阻的元件,它通常由金属丝制成,丝的长度和截面积决定了电阻的大小。
高考物理二轮复习 第二部分 热点 专题十二 电磁学综合题课件

图2 (1)若某带电粒子从 P 点沿 PO 方向射入磁场,恰好 未能进入内部圆形区域,求该粒子在磁场中运动的时 间。 (2)若有些带电粒子第一次穿过磁场后恰能经过 O 点,求这些粒子中最小的入射速率。
[解析] (1)该粒子恰好没有进入内部圆形区域,说 明粒子轨迹与内圆相切,设粒子做圆周运动的半径为 R1,圆心为 Q1,轨迹如图,则有:
又因为 v1∶v2= 2∶1,v0∶v1=2∶1,可得
v0∶v2=2 2∶1
整理可得 a3=2+32
2 g
设导体棒向上运动刚好经过虚线 2 时的加速度大小
为 a4,则由牛顿第二定律得 mgsin 30°+16mg+B2Rl2v1=
ma4,整理可得 a4=2+3 2g,解得 a3∶a4= 2∶1。
(3)设虚线 1 和虚线 2 之间的距离为 d,导体棒沿导 轨向上运动穿过磁场区域时,由功能关系得 mgsin 30°·d +16mgd+Q1=12mv20-12mv21
由题意知导体棒沿导轨向下运动经过虚线 2 时的速 度大小为 v2,此时的感应电动势为 E2=Blv2,回路中的 电流为 I2=ER2=BRlv2
此时导体棒所受的安培力大小为 F2=BI2l=B2Rl2v2, 方向沿导轨向上
由力的平衡条件可得 mgsin 30°=16mg+F2,解得
F2=13mg=B2Rl2v2
(2)求导体棒沿导轨向上运动刚经过虚线 1 和刚经 过虚线 2 的加速度大小之比。
(3)求导体棒沿导轨向上运动经过磁场过程中与沿 导轨向下运动经过磁场过程中定值电阻 R 上产生的热 量之比 Q1∶Q2。
[解析] (1)设虚线 2、3 之间的距离为 x,导体棒由 虚线 2 运动到虚线 3 的过程中,由牛顿第二定律得 mgsin 30°+16mg=ma1,解得 a1=23g,又由 0-v21=-2a1x 可 得 v1= 43gx导体棒由虚线 3 运动到虚线 2 的过程中, 由牛顿第二定律得 mgsin 30°-16mg=ma2,解得 a2=13g, 又由 v22=2a2x 可得 v2= 23gx,因此 v1∶v2= 2∶1。
物理高考电磁学要点

物理高考电磁学要点电磁学作为物理学的重要分支,是高考物理考试的重要内容之一。
本文将为大家总结电磁学的关键要点,以帮助大家更好地复习和应对物理高考。
一、静电场1. 静电场基本概念静电场是由静止的电荷所产生的电场。
静电场强度表示电场对单位正电荷的作用力。
电场强度的方向与电场线相切,并指向电场中正荷所受到的力的方向。
2. 静电场的高斯定理静电场的高斯定理描述了电荷所产生的电场对电场线通过的闭合曲线所围成的面积的积分。
高斯定理的公式为Φ = ε₀Q(其中Φ为电场线通过的闭合曲线所围成的面积,ε₀为真空中的介电常数,Q为电荷)。
3. 静电场的电势电势是描述电场的物理量,表示单位正电荷在电场中具有的能量。
电势的公式为V = kq/r(其中V为电势,k为库仑常数,q为电荷,r为距离)。
二、恒定磁场1. 恒定磁场基本概念恒定磁场是不随时间变化的磁场。
磁感应强度B表示磁场的强弱和方向,单位为特斯拉(T)。
2. 洛伦兹力洛伦兹力是运动带电粒子在磁场中所受的力。
洛伦兹力的公式为F= qvBsinθ(其中F为力,q为电荷,v为速度,B为磁感应强度,θ为磁感应强度与速度之间的夹角)。
3. 磁感应强度的计算磁感应强度的计算公式为B = μ₀I/2πr(其中B为磁感应强度,μ₀为真空中的磁导率,I为电流,r为电流元到观察点的距离)。
三、电磁感应与电磁波1. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律描述了变化磁场中的电流感应现象。
根据该定律,导线中感应电动势的大小与导线所围成的磁通量的变化率成正比。
2. 感应电动势的计算感应电动势的计算公式为ε = -dΦ/dt(其中ε为感应电动势,dΦ/dt为磁通量的变化率)。
3. 电磁波的概念与特性电磁波是由变化的电场和磁场相互作用而产生的波动现象。
电磁波具有电场、磁场垂直于传播方向且振幅相等的特性。
四、电磁感应与电路1. 动生电动势动生电动势是由于导体相对于磁场运动而产生的电动势。
动生电动势的大小与导体长度、磁感应强度、运动速度以及导体与磁场夹角有关。
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2009年高考物理热点专题:电磁学综合玉田一中:李树余一、规律整合1.解决电磁感应现象中力学问题的基本方法与技巧(1)基本方法①用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向;②求出回路的电流强度;③分析研究导体受力情况(包括安培力,用左手定则确定其方向);④列平衡方程或动力学方程求解.(2)解决电磁感应现象中力学问题的技巧①因电磁感应中力和运动问题所给图形大多为立体空间分布图,故在受力分析时,应把立体图转化为平面图,使物体(导体)所受的各力尽可能在同一平面图内,以便正确对力进行分解与合成,利用物体的平衡条件和牛顿运动定律列式求解.②对于非匀变速运动最值问题的分析,注意应用加速度为零,速度达到最值的特点.2.解决电磁感应现象中电路问题的基本方法与分析误区(1)基本方法①确定电源:先判断产生电磁感应现象的那一部分导体,该部分导体可视为等效电源.②分析电路结构,画等效电路图.③利用电路规律求解,主要有欧姆定律,串并联规律等.(2)常见的一些分析误区①不能正确分析感应电动势及感应电流的方向.因产生感应电动势那部分电路为电源部分,故该部分电路中的电流应为电源内部的电流,而外电路中的电流方向仍是从高电势到低电势.②应用欧姆定律分析求解电路时,不注意等效电源的内阻对电路的影响.③对联接在电路中电表的读数不能正确进行分析,特别是并联在等效电源两端的电压表,其示数应该是外电压,而不是等效电源的电动势.3.解决电磁感应现象中能量转化问题的基本方法与要点(1)基本方法①用法拉第电磁感应和楞次定律确定感应电动势的大小和方向.②画出等效电路,求出回路中电阻消耗电功率表达式.③分析导体机械能的变化,用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程,即能量守恒方程.(2)分析要点分析过程中应当牢牢抓住能量守恒这一基本规律,即分析清楚有哪些力做功,就可知道有哪些形式的能量参与了相互转化,如有摩擦力做功,必然有内能出现;重力做功,就可能有机械能参与转化;安培力做负功就将其它形式能转化为电能,做正功将电能转化为其它形式的能;然后利用能量守恒列出方程求解.4.解决电磁感应现象中图像问题的基本方法与要点(1)基本方法①看清横、纵坐标表示的物理量.②理解图像的物理意义.③画出对应的物理图像(常常采用分段法,数学法来处理).(2)分析要点①定性或定量地表示出所研究问题的函数关系.②注意横、纵坐标表达的物理理,以及各物理量的单位.③注意在图象中E、I、B等物理量的方向是通过正负值来反映,故确定大小变化的同时,还应确定方向的变化情况.二、高考预测:电磁感应是物理学主干知识,对于高中物理所涉及的许多知识在该处得到了高度综合,是历年高考的热点和必考点。
2006年、2007年、2008年试卷都考查了这一知识点,其中06年江苏、广东和北京卷、07年天津、四川、重庆、北京、江苏和上海以计算题形式综合考查了力学、电磁学与电磁感应问题,分值在18分左右。
其他试卷以选择题形式出现,分值在6分左右,个别试卷以填空题形式出现,分值为4分。
从近几年的高考考点分布可以看出:1.考查的内容集中在法拉第电磁感应定律的应用与力学、能量、电路、图象的综合上,涉及本专题内容的高考题,如2008年重庆理综卷18题.2.题型多是选择题或分值较高的计算题,如2007年山东理综第21题,4分,2007年广东单科第18题,17分,2006年北京理综第24题,20分,2008天津理综第25题,22分.由此可见,2009年的高考如果是物理单科有可能在感应电流的产生和感应电流的方向的判定方面出题,而如果是理综考试试题,由于命题的要求的限制,单独考查的可能性很小,还应注意本考点与其他考点的结合而出现的综合性题目。
还可以看出,矩形线框穿越有界匀强磁场问题,涉及楞次定律(或右手定则)、法拉第电磁感应定律、磁场对电路的作用力、含电源电路的计算等知识,综合性强,能力要求高,这也是命题热点。
2009年的高考,感应电动势的计算问题是肯定会出现的一个计算点,如果在选择题中出现则应当是一个综合性较强的题目。
电磁感应图象问题也是高考常见的题型之一,滑轨类问题是电磁感应中的典型综合性问题,涉及的知识多,与力学、静电场、电路、磁场及能量等知识综合,能很好的考查考生的综合分析能力。
总之, 2009年高考无论是物理单科还是理综,电磁感应综合问题是必考内容,并且全国卷中仍会考查电磁学问题中图象(如2008全国理综Ⅰ第20题、2008全国理综Ⅱ第21题),占6分,但也不排除考查电磁感应综合问题的可能性,这一部分知识难度较大,所占分值在20分左右,我们复习时要重视。
三、实例分析1.电磁感应中的力和运动例题1.磁悬浮列车是一种高速低耗的新型交通工具。
它的驱动系统简化为如下模型,固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框,电阻为R ,金属框置于xOy 平面内,长边MN 长为l ,平行于y 轴,宽为d 的NP 边平行于x 轴,如图1所示。
列车轨道沿Ox 方向,轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场,磁感应强度B 沿Ox 方向按正弦规律分布,其空间周期为λ,最大值为B 0,如图2所示,金属框同一长边上各处的磁感应强度相同,整个磁场以速度v 0沿Ox 方向匀速平移。
设在短暂时间内,MN 、PQ 边所在位置的磁感应强度随时间的变化可以忽略,并忽略一切阻力。
列车在驱动系统作用下沿Ox 方向加速行驶,某时刻速度为v (v <v 0)。
(1)简要叙述列车运行中获得驱动力的原理;(2)为使列车获得最大驱动力,写出MN 、PQ边应处于磁场中的什么位置及λ与d 之间应满足的关系式: (3)计算在满足第(2)问的条件下列车速度为v 时驱动力的大小。
【解析】(1)由于列车速度与磁场平移速度方向相同,导致穿过金属框的磁通量发生变化,由于电磁感应,金属框中会产生感应电流,该电流受到安培力即为驱动力。
xB(2)为使列车获得最大驱动力,MM 、PQ 应位于磁场中磁感应强度同为最大值且反向的地方,这会使得金属框所围面积的磁通量变化率最大,导致线框中电流最强,也会使得金属框长边中电流收到的安培力最大,因此,d 应为2λ的奇数倍,即 2(21)()221d d k k N k λλ=+=∈+或① (3)由于满足(2)问条件,则MM 、PQ 边所在处的磁感应强度大小均为B 0且方向总相反,经短暂的时间Δt ,磁场沿Ox 方向平移的距离为v 0Δt ,同时,金属框沿Ox 方向移动的距离为v Δt 。
因为v 0>v ,所以在Δt 时间内MN 边扫过磁场的面积S=(v 0-v )l Δt在此Δt 时间内,MN 边左侧穿过S 的磁通量移进金属框而引起框内磁通量变化 ΔΦMN = B 0l (v 0-v )Δt ②同理,该Δt 时间内,PQ 边左侧移出金属框的磁通引起框内磁通量变化ΔΦPQ = B 0l (v 0-v )Δt ③故在Δt 内金属框所围面积的磁通量变化ΔΦ = ΔΦMN +ΔΦPQ ④根据法拉第电磁感应定律,金属框中的感应电动势大小E t∆Φ=∆⑤ 根据闭合电路欧姆定律有 E I R =⑥ 根据安培力公式,MN 边所受的安培力F MN = B 0IlPQ 边所受的安培力F PQ = B 0Il根据左手定则,MM 、PQ 边所受的安培力方向相同,此时列车驱动力的大小F = F MN + F PQ = 2 B 0Il ⑦联立解得22004()B l v v F R-=⑧. 点拔:本题是联系实际的问题,能很好考查电磁感应和力学结合的试题,有一定的难度,复习时要注意各知识的灵活运用.2.电磁感应与电路的综合例题2.在磁感应强度为B =0.4 T 的匀强磁场中放一个半径r 0=50 cm 的圆形导轨,上面搁有互相垂直的两根导体棒,一起以角速度ω=103 rad /s 逆时针匀速转动.圆导轨边缘和两棒中央通过电刷与外电路连接,若每根导体棒的有效电阻为R 0=0.8 Ω,外接电阻R =3.9 Ω,如所示,求:(1)每半根导体棒产生的感应电动势.(2)当电键S 接通和断开时两电表示数(假定R V →∞,R A →0).解析:(1)每半根导体棒产生的感应电动势为E 1=Bl v =21Bl 2ω=21×0.4×103×(0.5)2 V =50 V. (2)两根棒一起转动时,每半根棒中产生的感应电动势大小相同、方向相同(从边缘指向中心),相当于四个电动势和内阻相同的电池并联,得总的电动势和内电阻为E =E 1=50 V ,r =2141⨯R 0=0.1 Ω 当电键S 断开时,外电路开路,电流表示数为零,电压表示数等于电源电动势,为50 V. 当电键S ′接通时,全电路总电阻为:R ′=r +R =(0.1+3.9)Ω=4Ω.由全电路欧姆定律得电流强度(即电流表示数)为:I =450='+R r E A=12.5 A. 此时电压表示数即路端电压为:U =E -Ir =50-12.5×0.1 V =48.75 V (电压表示数) 或U =IR =12.5×3.9 V =48.75 V.点拨:本题是电磁感应图象问题,主要考查法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律,解题的关键是画出等效电路,知道电路的连接方式,根据规律去解决问题。
3.电磁感应中的图象问题例题(2008年全国I )矩形导线框abcd 固定在匀强磁场中,磁感线的方向与导线框所在平面垂直,规定磁场的正方向垂直低面向里,磁感应强度B 随时间变化的规律如图所示。
若规定顺时针方向为感应电流I 的正方向,下列各图中正确的是( )解析:0-1s 内B 垂直纸面向里均匀增大,则由楞次定律及法拉第电磁感应定律可得线圈中产生恒定的感应电流,方向为逆时针方向,排除A 、C 选项;2s-3s 内,B 垂直纸面向外均匀增大,同理可得线圈中产生的感应电流方向为顺时针方向,排除B 选项,D 正确。
点拨:电磁感应图象问题是近几年高考的热点,特别是电流随时间变化和电压随时间变化的最多,复习时要加强这方面的训练。
4.电磁感应中的能量转化例题3.(07江苏物理卷18题)如图所示,空间等间距分布着水平方向的条形匀强磁场,竖直方向磁场区域足够长,磁感应强度B =1T ,每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距均为d =0.5m ,现有一边长l =0.2m 、质量m =0.1kg 、电阻R =0.1Ω的正方形线框MNOP 以v 0=7m/s 的初速从左侧磁场边缘水平进入磁场,求(1)线框MN 边刚进入磁场时受到安培力的大小F .(2)线框从开始进入磁场到竖直下落的过程中产生的焦耳热Q .(3)线框能穿过的完整条形磁场区域的个数n .解析:(1)线框MN 边刚开始进入磁场区域时,感应电动势0BLv E =,感应电流 RE I =,安培力 BlIF =,联立解得 8.2=F N .(2)设线框竖直下落时,线框下落了H ,速度为H v ,根据能量守恒定律有:2202121H mv Q mv mgH +=+,根据自由落体规律有:gH v H 22=,解得45.22120==mv Q J . (3)只有在线框进入和穿出条形磁场区域时,才产生感应电动势.线框部分进入磁场区域x 时,感应电动势Blv E =,感应电流R E I =,安培力BlI F =,解得v R l B F 22=.在t t t ∆+→时间内由动量定理得v m t F ∆=∆-,求和02222mv x Rl B t v R l B =∆=∆∑∑,解得 022mv x Rl B =,穿过条形磁场区域的个数为l x n 2=,解得4.4≈n .可穿过4个完整条形磁场区域.答案:(1)8.2=F N (2)2.45J (3)4个点拔:在电磁感应中应用动量定理时,若安培力为变力作用,则可以利用平均值的方法分析求解,也可以应用数学知识中的求和进行求解.对于电磁感应中能量的转化问题,则通常采用能量.。