2020年高三物理尖子生养成：电磁感应压轴题中失分点逐个梳理(教师版)
高中物理电磁感应部分学生易错点有哪些
高中物理“电磁感应”部分，学生易错点有哪些?高中物理“电磁感应”部分现在是教科版选修3-2第一章的教学内容；第一节“电磁感应的发现”，第二节“感应电流产生的条件”，第三节“法拉第电磁感应定律”，第四节“楞次定律”，第五节“电磁感应中的能量转化与守恒”，第六节“自感”，第七节“涡流”（选学）。
高考对“电磁感应”部分的知识内容及要求和说明：电磁感应现象Ⅰ；磁通量Ⅰ；法拉第电磁感应定律Ⅱ；楞次定律Ⅱ；自感、涡流Ⅰ，说明：1.导体切割磁感线时，感应电动势的计算，只限于L垂直于B、V的情况；2.在电磁感应现象里，不要求判断内电路各电势的高低；3.不要求用自感系数计算自感电动势。
高考对电磁感应部分的考查频率很高，主要集中在感应电流的产生、感应电动势方向的判断、感应电动势大小的计算；特别重视E=BLV的应用：平动切割、转动切割、单杆切割和双杆切割问题，处理好与力、电综合的问题；本部分命题热点仍是滑轨类问题、线框穿过有界匀强磁场的问题、电磁感应的图像问题、电磁感应的能量问题。
综上所述，高中物理电磁感应部分中高考热点也是学生易错点有：1.磁通量的变化、磁通量的变化量比如：如图所示，a、b、c三个闭合线圈放在同一平面内，当a线圈中有电流I通过时，它们的磁通量分别为Φa、Φb、Φc，下列判断正确的是()A．Φa<Φb<Φc B．Φa>Φb>ΦcC．Φa<Φc<Φb D．Φa>Φc>Φb2.产生感应电动势和感应电流的条件3.感应电流方向的判断比如：2．(2011·高考上海卷)如图所示，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布．一铜制圆环用丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速释放，在圆环从a摆向b的过程中()A．感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针B．感应电流方向一直是逆时针C．安培力方向始终与速度方向相反D．安培力方向始终沿水平方向4.楞次定律（1）因果关系磁通量发生变化是原因，产生感应电流是结果，产生出的感应电流又阻碍引起感应电流的磁通量的变化，即原因产生结果，结果反过来影响原因。
高考物理电磁感应现象压轴题知识归纳总结含答案解析
高考物理电磁感应现象压轴题知识归纳总结含答案解析一、高中物理解题方法：电磁感应现象的两类情况1．如图所示，质量为4m 的物块与边长为L 、质量为m 、阻值为R 的正方形金属线圈abcd 由绕过轻质光滑定滑轮的绝缘细线相连，已知细线与斜面平行，物块放在光滑且足够长的固定斜面上，斜面倾角为300。
垂直纸面向里的匀强磁场的磁感应强度为B ，磁场上下边缘的高度为L ，上边界距离滑轮足够远，线圈ab 边距离磁场下边界的距离也为L 。
现将物块由静止释放，已知线圈cd 边出磁场前线圈已经做匀速直线运动，不计空气阻力，重力加速度为g ，求：（1）线圈刚进入磁场时ab 两点的电势差大小 （2）线圈通过磁场的过程中产生的热量【答案】（1）3245ab U BL gL =；（2）32244532m g R Q mgL B L =-【解析】 【详解】（1）从开始运动到ab 边刚进入磁场，根据机械能守恒定律可得214sin 30(4)2mgL mgL m m v =++，25v gL =应电动势E BLv =，此时ab 边相当于是电源，感应电流的方向为badcb ，a 为正极，b 为负极，所以ab 的电势差等于电路的路端电压，可得332445ab U E BL gL == （2）线圈cd 边出磁场前线圈已经做匀速直线运动，所以线圈和物块均合外力为0，可得绳子的拉力为2mg ，线圈受的安培力为mg ，所以线圈匀速的速度满足22mB L v mg R=，从ab 边刚进入磁场到cd 边刚离开磁场，根据能量守恒定律可知2143sin 3(4)2m mg L mgL m m v Q θ=+++，32244532m g R Q mgL B L=-2．如图，垂直于纸面的磁感应强度为B ，边长为 L 、电阻为 R 的单匝方形线圈 ABCD 在外力 F 的作用下向右匀速进入匀强磁场，在线圈进入磁场过程中，求：(1)线圈进入磁场时的速度 v 。
高考物理总复习 考查点15 电磁感应掌中宝素材
考查点15电磁感应[考点巧记]考点1 电磁感应现象及其应用 A1．电磁感应现象的发现：1831年英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象．2．电磁感应现象：利用磁场获得电流的现象，叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流．3．磁铁插入或拔出闭合线圈时产生了感应电流，产生感应电流的条件是：穿过闭合电路的磁通量发生变化．考点2 电磁感应定律 A1．感应电动势(1)感应电动势产生的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化．(2)感应电动势：电磁感应现象中产生的电动势．产生感应电动势的那部分电路相当于电源．2．法拉第电磁感应定律(1)内容：闭合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．(2)公式：E ＝N ΔΦΔt(N 为线圈的匝数)． (3)物理意义：闭合电路中产生的感应电动势的大小取决于此回路的磁通量变化的快慢，与磁通量多少无关，与穿过磁通量的变化多少无关．考点3 交变电流 A1．交变电流(1)交变电流(俗称交流)：大小和方向都随时间做周期性变化的电流．(2)交流的变化规律：日常使用的交变电流，它的电流、电压随时间按正弦函数的规律变化，叫做正弦式电流．①表达式：e ＝E m sin ωt i ＝I m sin ωt .②图象：(3)描述物理量：周期(T )、频率(f )、有效值(E 、U 、I )、峰值(E m 、U m 、I m )．各物理量间的关系：T ＝1f ，E ＝E m 2，U ＝U m 2，I ＝I m 2. 家用电器铭牌上的额定电压、额定电流都是指有效值．交流电表的测量值都是有效值．保险丝的额定电流是有效值，电容器的额定电压是击穿电压，对应交流电的峰值．2．变压器(1)构造：变压器由一个闭合的铁芯、原线圈、副线圈组成．(2)工作原理：变压器利用的是电磁感应现象的互感现象．(3)在同一个铁芯上，哪个线圈的匝数多，哪个线圈的电压就高．U 1U 2＝n 1n 2，I 1I 2＝n 2n 1. 3．高压输电远距离输电减小输电线路上电能损失的方法：(1)降低导线电阻R (从ρ、L 、S 三个角度考虑，但效果不佳)．(2)降低输电电流I (因为I ＝P U，所以采用高压输电既有效又经济)． 4．自感现象 涡流(1)导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象．自感现象中产生的电动势叫自感电动势．(2)自感的应用：电感器(特点：通直流、阻交流)、日光灯电子镇流器．(3)通电自感和断电自感①A 1、A 2是规格完全一样的灯泡．闭合电键S ，调节变阻器R ，使A 1、A 2亮度相同，再调节R 1，使两灯正常发光，然后断开开关S.重新闭合S ，观察到灯泡A 2立刻正常发光，跟线圈L 串联的灯泡A 1逐渐亮起来．原因：电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈L 的磁通量逐渐增加，L 中产生的感应电动势的方向与原来的电流方向相反，阻碍L 中电流增加，即推迟了电流达到正常值的时间．②接通电路，待灯泡A 正常发光．然后断开电路，观察到S 断开时，A 灯突然闪亮一下才熄灭．原因：当S 断开时，L 中的电流突然减弱，穿过L 的磁通量逐渐减少，L 中产生感应电动势，方向与原电流方向相同，阻碍原电流减小．L 相当于一个电源，此时L 与A 构成闭合回路，故A 中还有一段持续电流．灯A 闪亮一下，说明流过A 的电流比原电流大．(4)涡流的应用：①真空冶炼炉(高频感应炉)(冶炼特种合金和特种钢)；②金属探测器(用于安检、探雷、探矿等)；③电磁炉．考点4 电磁波 A1．电磁波(1)电磁波的发现：麦克斯韦预言电磁波的存在，而赫兹通过实验证实了电磁波的存在．(2)麦克斯韦电磁场理论：①变化的磁场产生电场；②变化的电场产生磁场．③非均匀变化的周期性磁场与电场相互激发形成电磁场，电磁场由近向远传播出去形成电磁波．家庭是幼儿语言活动的重要环境，为了与家长配合做好幼儿阅读训练工作，孩子一入园就召开家长会，给家长提出早期抓好幼儿阅读的要求。
高中物理法拉第电磁感应定律压轴题知识归纳总结含答案
高中物理法拉第电磁感应定律压轴题知识归纳总结含答案一、高中物理解题方法：法拉第电磁感应定律1．如图甲所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路。
线圈的半径为r1。
在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示，图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0。
导线的电阻不计，求0至t1时间内(1)通过电阻R1上的电流大小及方向。
(2)通过电阻R1上的电荷量q。
【答案】(1)2023n B rRtπ电流由b向a通过R1(2)20213n B r tRtπ【解析】【详解】(1)由法拉第电磁感应定律得感应电动势为22022n B rBE n n rt t tππ∆Φ∆===∆∆由闭合电路的欧姆定律，得通过R1的电流大小为20233n B rEIR Rtπ==由楞次定律知该电流由b向a通过R1。
(2)由qIt=得在0至t1时间内通过R1的电量为:202113n B r tq ItRtπ==2．如下图所示，MN、PQ为足够长的光滑平行导轨，间距L=0.5m.导轨平面与水平面间的夹角θ= 30°，NQ丄MN，N Q间连接有一个3R=Ω的电阻，有一匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为01B T=，将一根质量为m=0.02kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好，金属棒的电阻1r=Ω，其余部分电阻不计，现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行，当金属棒滑行至cd处时速度大小开始保持不变，cd距离NQ为s=0.5 m，g=10m/s2。
(1)求金属棒达到稳定时的速度是多大；(2)金属棒从静止开始到稳定速度的过程中，电阻R上产生的热量是多少？(3)若将金属棒滑行至cd 处的时刻记作t =0,从此时刻起，让磁感应强度逐渐减小，可使金属棒中不产生感应电流，则t =1s 时磁感应强度应为多大？ 【答案】(1)8m/s 5 (2)0.0183J(3) 5T 46【解析】 【详解】(1) 在达到稳定速度前，金属棒的加速度逐渐减小，速度逐渐增大，达到稳定速度时，有sin A mg F θ=其中,A EF BIL I R r==+ 根据法拉第电磁感应定律，有E BLv = 联立解得：m 1.6sv =(2) 根据能量关系有21·sin 2mgs mv Q θ=+ 电阻R 上产生的热量R RQ Q R r=+ 解得：0.0183J R Q =(3) 当回路中的总磁通量不变时，金属棒中不产生感应电流，此时金属棒将沿导轨做匀加速运动，根据牛顿第二定律，有：sin mg ma θ=根据位移时间关系公式，有212x vt at =+设t 时刻磁感应强度为B ，总磁通量不变，有：()BLs B L s x '=+当t =1s 时，代入数据解得，此时磁感应强度：5T 46B '=3．如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨MN 、PQ 竖直放置，其宽度1L m =，一匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的上端M 与P 之间连接一阻值为0.40R =Ω的电阻，质量为0.01m kg =、电阻为0.30r =Ω的金属棒ab 紧贴在导轨上.现使金属棒ab 由静止开始下滑，下滑过程中ab 始终保持水平，且与导轨接触良好，其下滑距离x 与时间t 的关系如图乙所示，图象中的OA 段为曲线，AB 段为直线，导轨电阻不计，g 取210/(m s 忽略ab 棒运动过程中对原磁场的影响)．()1判断金属棒两端a 、b 的电势哪端高； ()2求磁感应强度B 的大小；()3在金属棒ab 从开始运动的1.5s 内，电阻R 上产生的热量．【答案】(1) b 端电势较高(2)0.1B T = (3) 0.26J 【解析】 【详解】()1由右手定可判断感应电流由a 到b ，可知b 端为感应电动势的正极，故b 端电势较高。
2020高考物理绝杀80题---选择题电磁感应满分冲刺篇教师版
A. ab 中的感应电流方向由 b 到 a
I
nBLv R
，联立解得 v
2mgR n2 B2 L2
，D
正确．
故选 CD
4.如图所示，一根质量为 M、长为 L 的铜管放置在水平桌面上，现让一块质量为 m、可视为质
点的钕铁硼强磁铁从铜管上端由静止下落，强磁铁在下落过程中不与铜管接触，在此过程中
()
A. 桌面对铜管的支持力一直为 Mg B. 铜管和强磁铁组成的系统机械能守恒 C. 铜管中没有感应电流
A. 磁感应电流始终沿逆时针方向 B. 感应电流一直增大
C. 通过线框某截面的电荷量为 3BL2 6R
D. c、b 两点的最大电势差为 2 3BLv 3
【答案】D
【解析】
【详解】A．当三角形导线框 abc 从 A 点沿 AB 运动到 B 点时，穿过线圈的磁通量一直增大，
此时线圈产生一个逆时针电流；而后线圈逐渐离开磁场，磁通量减少，线圈产生一个顺时针电
BiLt 0 mv ， I mv ， q it
可得
q I BL
C 项正确；
D．由于
q it E t BLx Rr Rr
将 q I 代入等式，可得导体棒移动的位移 BL
x
I(R r) B2 L2
D 项正确。
故选 CD。
3.如图所示，一匝数为 n，边长为 L，质量为 m，电阻为 R 的正方形导体线框bcd，与一质量
高考物理电磁感应现象压轴题提高题专题及答案
高考物理电磁感应现象压轴题提高题专题及答案一、高中物理解题方法：电磁感应现象的两类情况1．如图，光滑金属轨道POQ 、´´´P O Q 互相平行，间距为L ，其中´´O Q 和OQ 位于同一水平面内，PO 和´´P O 构成的平面与水平面成30°。
正方形线框ABCD 边长为L ，其中AB 边和CD 边质量均为m ，电阻均为r ，两端与轨道始终接触良好，导轨电阻不计。
BC 边和AD 边为绝缘轻杆，质量不计。
线框从斜轨上自静止开始下滑，开始时底边AB 与OO ´相距L 。
在水平轨道之间，´´MNN M 长方形区域分布着有竖直向上的匀强磁场，´OM O N L =>，´´N M 右侧区域分布着竖直向下的匀强磁场，这两处磁场的磁感应强度大小均为B 。
在右侧磁场区域内有一垂直轨道放置并被暂时锁定的导体杆EF ，其质量为m 电阻为r 。
锁定解除开关K 与M 点的距离为L ，不会阻隔导轨中的电流。
当线框AB 边经过开关K 时，EF 杆的锁定被解除，不计轨道转折处OO ´和锁定解除开关造成的机械能损耗。
（1）求整个线框刚到达水平面时的速度0v ； （2）求线框AB 边刚进入磁场时，AB 两端的电压U AB ； （3）求CD 边进入磁场时，线框的速度v ；（4）若线框AB 边尚未到达´´M N ，杆EF 就以速度23123B L v mr=离开M ´N ´右侧磁场区域，求此时线框的速度多大？【答案】（132gL 2）16BL gL ；（3）23323B L gL mr；（4）233223B L gL mr【解析】 【分析】 【详解】（1）由机械能守恒201sin 302sin 30022mgL mg L mv +=︒︒- 可得032v gL =（2）由法拉第电磁感应定律可知0E BLv =根据闭合电路欧姆定律可知032BLv I r =根据部分电路欧姆定律12AB U I r =⋅可得AB U =（3）线框进入磁场的过程中，由动量定理022BIL t mv mv -⋅∆=-又有232BL I t r ⋅∆=代入可得233B L v mr= （4）杆EF 解除锁定后，杆EF 向左运动，线框向右运动，线框总电流等于杆EF 上电流 对杆EF1BIL t m v ⋅∆=∆对线框22BIL t m v ⋅∆=⋅∆可得122v v ∆=∆整理得到2321123B L v v mr∆=∆=可得232223B L v v v mr=-∆=2．如图所示，光滑导线框abfede 的abfe 部分水平，efcd 部分与水平面成α角，ae 与ed 、bf 与cf 连接处为小圆弧，匀强磁场仅分布于efcd 所在平面，方向垂直于efcd 平面，线框边ab 、cd 长均为L ，电阻均为2R ，线框其余部分电阻不计。
高考物理电磁感应现象压轴题二轮复习及答案解析
高考物理电磁感应现象压轴题二轮复习及答案解析一、高中物理解题方法：电磁感应现象的两类情况1．如图所示，足够长的光滑平行金属导轨MN 、PQ 倾斜放置，两导轨间距离为L ，导轨平面与水平面间的夹角θ，所处的匀强磁场垂直于导轨平面向上，质量为m 的金属棒ab 垂直于导轨放置，导轨和金属棒接触良好，不计导轨和金属棒ab 的电阻，重力加速度为g ．若在导轨的M 、P 两端连接阻值R 的电阻，将金属棒ab 由静止释放，则在下滑的过程中，金属棒ab 沿导轨下滑的稳定速度为v ，若在导轨M 、P 两端将电阻R 改接成电容为C 的电容器，仍将金属棒ab 由静止释放，金属棒ab 下滑时间t ，此过程中电容器没有被击穿，求：（1）匀强磁场的磁感应强度B 的大小为多少？ （2）金属棒ab 下滑t 秒末的速度是多大？ 【答案】（1）2sin mgR B L vθ=2）sin sin t gvt v v CgR θθ=+ 【解析】试题分析：（1）若在M 、P 间接电阻R 时，金属棒先做变加速运动，当加速度为零时做匀速运动，达到稳定状态．则感应电动势E BLv =，感应电流EI R=，棒所受的安培力F BIL =联立可得22B L v F R =，由平衡条件可得F mgsin θ=，解得2mgRsin B L vθ（2）若在导轨 M 、P 两端将电阻R 改接成电容为C 的电容器，将金属棒ab 由静止释放，产生感应电动势，电容器充电，电路中有充电电流，ab 棒受到安培力． 设棒下滑的速度大小为v '，经历的时间为t则电容器板间电压为 U E BLv ='= 此时电容器的带电量为Q CU = 设时间间隔△t 时间内流经棒的电荷量为Q则电路中电流Q C U CBL v i t t t ∆∆∆===∆∆∆，又va t∆=∆，解得i CBLa = 根据牛顿第二定律得mgsin BiL ma θ-=，解得22mgsin gvsin a m B L C v CgRsin θθθ==++所以金属棒做初速度为0的匀加速直线运动，ts 末的速度gvtsin v at v CgRsin θθ'==+．考点：导体切割磁感线时的感应电动势；功能关系；电磁感应中的能量转化【名师点睛】本题是电磁感应与电路、力学知识的综合，关键要会推导加速度的表达式，通过分析棒的受力情况，确定其运动情况．2．某兴趣小组设计制作了一种磁悬浮列车模型，原理如图所示，PQ 和MN 是固定在水平地面上的两根足够长的平直导轨，导轨间分布着竖直（垂直纸面）方向等间距的匀强磁场1B 和2B ，二者方向相反．矩形金属框固定在实验车底部（车厢与金属框绝缘）．其中ad边宽度与磁场间隔相等，当磁场1B 和2B 同时以速度0m 10s v =沿导轨向右匀速运动时，金属框受到磁场力，并带动实验车沿导轨运动．已知金属框垂直导轨的ab 边长0.1m L =m 、总电阻0.8R =Ω，列车与线框的总质量0.4kg m =，12 2.0T B B ==T ，悬浮状态下，实验车运动时受到恒定的阻力1h N ．（1）求实验车所能达到的最大速率；（2）实验车达到的最大速率后,某时刻让磁场立即停止运动,实验车运动20s 之后也停止运动，求实验车在这20s 内的通过的距离；（3）假设两磁场由静止开始向右做匀加速运动，当时间为24s t =时，发现实验车正在向右做匀加速直线运动，此时实验车的速度为m 2s v =，求由两磁场开始运动到实验车开始运动所需要的时间．【答案】(1)m 8s ；(2)120m ；(3)2s 【解析】 【分析】 【详解】（1）实验车最大速率为m v 时相对磁场的切割速率为0m v v -，则此时线框所受的磁场力大小为2204-B L v v F R=（）此时线框所受的磁场力与阻力平衡，得：F f = 2m 028m/s 4fRv v B L =-= （2）磁场停止运动后，线圈中的电动势：2E BLv =线圈中的电流：EI R=实验车所受的安培力：2F BIL =根据动量定理，实验车停止运动的过程：m F t ft mv ∑∆+=整理得：224m B L vt ft mv R∑∆+=而v t x ∑∆=解得：120m x =（3）根据题意分析可得，为实现实验车最终沿水平方向做匀加速直线运动，其加速度必须与两磁场由静止开始做匀加速直线运动的加速度相同，设加速度为a ，则t 时刻金属线圈中的电动势 2)E BLat v =-（ 金属框中感应电流 2)BL at v I R-=（ 又因为安培力224)2B L at v F BIL R（-==所以对试验车，由牛顿第二定律得 224)B L at v f ma R（--=得 21.0m/s a =设从磁场运动到实验车起动需要时间为0t ，则0t 时刻金属线圈中的电动势002E BLat =金属框中感应电流002BLat I R=又因为安培力2200042B L at F BI L R==对实验车，由牛顿第二定律得：0F f =即2204B L at f R= 得：02s t =3．如图所示，MN 、PQ 为足够长的平行金属导轨．间距L=0.50m ，导轨平面与水平面间夹角θ=37°，N 、Q 间连接一个电阻R=5.0Ω，匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度B=1.0T ．将一根质量m=0.05kg 的金属棒放在导轨的ab 位置，金属棒及导轨的电阻不计．现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好．已知金属棒与导轨间的动摩擦因数0.50μ=，当金属棒滑至cd 处时，其速度大小开始保持不变，位置cd 与ab 之间的距离 2.0m s =．已知210m/s g =， sin370.60︒=，cos370.80︒=．求：（1）金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小； （2）金属棒达到cd 处的速度大小；（3）金属棒由位置ab 运动到cd 的过程中，电阻R 产生的热量． 【答案】（1）22.0/a m s = （2） 2.0/v m s = （3）0.10Q J = 【解析】 【分析】根据牛顿第二定律求加速度，根据平衡条件求金属棒速度大小，由能量守恒求电阻R 上产生的热量； 【详解】（1）设金属杆的加速度大小a ，则sin cos mg mg ma θμθ-= 解得22.0m/s a =（2）设金属棒达到cd 位置时速度大小为V ，电流为I ，金属棒受力平衡，有sin cos mg BIL mg θμθ=+BLvI R=解得： 2.0m/s V =．（3）设金属棒从ab 运动到cd 的过程中，电阻R 上产生的热量为Q ，由能量守恒，有21sin cos 2mgs mv mgs Q θμθ⋅=+⋅+ 解得：0.10J Q =4．为了提高自行车夜间行驶的安全性，小明同学设计了一种闪烁装置．如图所示，自行车后轮由半径的金属内圈、半径的金属外圈和绝缘幅条构成．后轮的内、外圈之间等间隔地接有4跟金属条，每根金属条的中间均串联有一电阻值为的小灯泡．在支架上装有磁铁，形成了磁感应强度、方向垂直纸面向外的扇形匀强磁场，其内半径为、外半径为、张角．后轮以角速度，相对转轴转动．若不计其它电阻，忽略磁场的边缘效应．（1）当金属条进入扇形磁场时，求感应电动势E，并指出ab上的电流方向；（2）当金属条进入扇形磁场时，画出闪烁装置的电路图；（3）从金属条进入扇形磁场时开始，经计算画出轮子一圈过程中，内圈与外圈之间电势差随时间变化的图象；【答案】（1），电流方向由到；（2）见解析；（3）见解析【解析】【分析】【详解】（1）金属条ab在匀强磁场中转动切割，由得：感应电动势为，根据右手定则判断可知电流方向由到；（2）边切割充当电源，其余为外电路，且并联，其等效电路如图所示（3）设电路的总电阻为，根据电路图可知，两端电势差：设离开磁场区域的时刻，下一根金属条进入磁场的时刻，则：，，设轮子转一圈的时间为，则，在内，金属条有四次进出，后三次与第一次相同，由上面的分析可以画出如下图象：【点睛】本题考查了电磁感应和恒定电路的知识，设计问题从容易入手，层层递进，较好地把握了试题的难度和区分度．5．如图所示，一对光滑的平行金属导轨（电阻不计）固定在同一水平面内，导轨足够长且间距为L，左端接有阻值R的电阻，一质量m、长度L的金属棒MN放置在导轨上，棒的电阻为r，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，棒在水平向右的外力作用下，由静止开始做加速运动，保持外力的功率为P不变，经过时间t导体棒最终做匀速运动．求：（1）导体棒匀速运动时的速度是多少？（2）t时间内回路中产生的焦耳热是多少?【答案】（1）；（2）【解析】【分析】（1）金属棒在功率不变的外力作用下，先做变加速运动，后做匀速运动，此时受到的安培力与F二力平衡，由法拉第定律、欧姆定律和安培力公式推导出安培力与速度的关系式，再由平衡条件求解速度；（2）t时间内，外力F做功为Pt，外力F和安培力对金属棒做功，根据动能定理列式求出金属棒克服安培力做功，即可得到焦耳热．【详解】（1）金属棒匀速运动时产生的感应电动势为 E=BLv感应电流I=金属棒所受的安培力 F安=BIL联立以上三式得：F安=外力的功率 P=Fv匀速运动时，有F=F安联立上面几式可得：v=（2）根据动能定理：W F+W安=其中 W F=Pt，Q=﹣W安可得：Q=Pt﹣答：（1）金属棒匀速运动时的速度是．（2）t时间内回路中产生的焦耳热是Pt﹣．【点睛】金属棒在运动过程中克服安培力做功，把金属棒的动能转化为焦耳热，在此过程中金属棒做加速度减小的减速运动；对棒进行受力分析、熟练应用法拉第电磁感应定律、欧姆定律、动能定理等正确解题．6．（1）如图1所示，固定于水平面上的金属框架abcd，处在竖直向下的匀强磁场中．金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动．框架的ab与dc平行，bc与ab、dc垂直．MN 与bc的长度均为l，在运动过程中MN始终与bc平行，且与框架保持良好接触．磁场的磁感应强度为B．a. 请根据法拉第电磁感应定律，推导金属棒MN中的感应电动势E；b. 在上述情景中，金属棒MN相当于一个电源，这时的非静电力与棒中自由电子所受洛伦兹力有关．请根据电动势的定义，推导金属棒MN中的感应电动势E．（2）为进一步研究导线做切割磁感线运动产生感应电动势的过程，现构建如下情景：如图2所示，在垂直于纸面向里的匀强磁场中，一内壁光滑长为l的绝缘细管MN，沿纸面以速度v向右做匀速运动．在管的N端固定一个电量为q的带正电小球（可看做质点）．某时刻将小球释放，小球将会沿管运动．已知磁感应强度大小为B，小球的重力可忽略．在小球沿管从N运动到M的过程中，求小球所受各力分别对小球做的功．【答案】（1）见解析（2）洛伦兹力做功为0，管的支持力做功【解析】【分析】【详解】（1）如图1所示，在一小段时间Dt内，金属棒MN的位移这个过程中线框的面积的变化量穿过闭合电路的磁通量的变化量根据法拉第电磁感应定律解得如图2所示，棒向右运动时，电子具有向右的分速度，受到沿棒向下的洛伦兹力，f即非静电力在f的作用下，电子从M移动到N的过程中，非静电力做功根据电动势定义解得（2）小球随管向右运动的同时还沿管向上运动，其速度如图3所示．小球所受洛伦兹力f 如图4所示．将f合正交分解如图5所示．合小球除受到洛伦兹力f合外，还受到管对它向右的支持力F，如图6所示．洛伦兹力f合不做功沿管方向，洛伦兹力f做正功垂直管方向，洛伦兹力是变力，做负功由于小球在水平方向做匀速运动，则 因此，管的支持力F 对小球做正功7．如图所示，在竖直平面内有间距L =0.2 m 的足够长的金属导轨CD 、EF ，在C 、E 之间连接有阻值R =0.05 Ω的电阻。
高考物理电磁感应现象压轴难题知识归纳总结word
高考物理电磁感应现象压轴难题知识归纳总结word一、高中物理解题方法：电磁感应现象的两类情况1．如图甲所示，MN 、PQ 两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ = 30°角固定，M 、P 之间接电阻箱R ，导轨所在空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B = 1T ．质量为m 的金属杆ab 水平放置在轨道上，其接入电路的电阻值为r ，现从静止释放杆ab ，测得最大速度为v m ．改变电阻箱的阻值R ，得到v m 与R 的关系如图乙所示．已知轨距为L = 2m ，重力加速度g 取l0m/s 2，轨道足够长且电阻不计．求：(1)杆ab 下滑过程中流过R 的感应电流的方向及R =0时最大感应电动势E 的大小； (2)金属杆的质量m 和阻值r ；(3)当R =4Ω时，求回路瞬时电功率每增加2W 的过程中合外力对杆做的功W ． 【答案】(1)电流方向从M 流到P ，E =4V (2)m =0.8kg ，r =2Ω (3)W =1.2J 【解析】本题考查电磁感应中的单棒问题，涉及动生电动势、闭合电路欧姆定律、动能定理等知识．(1)由右手定则可得，流过R 的电流方向从M 流到P 据乙图可得，R=0时，最大速度为2m/s ，则E m = BLv = 4V (2)设最大速度为v ，杆切割磁感线产生的感应电动势 E = BLv 由闭合电路的欧姆定律EI R r=+ 杆达到最大速度时0mgsin BIL θ-= 得 2222sin sin B L mg mg v R r B Lθθ=+ 结合函数图像解得：m = 0.8kg 、r = 2Ω(3)由题意：由感应电动势E = BLv 和功率关系2E P R r =+得222B L V P R r=+则22222221B L V B L V P R r R r∆=-++ 再由动能定理22211122W mV mV =- 得22()1.22m R r W P J B L +=∆=2．如图所示，两条相距d 的平行金属导轨位于同一水平面内，其右端接一阻值为R 的电阻．质量为m 的金属杆静置在导轨上，其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ 的磁感应强度大小为B 、方向竖直向下．当该磁场区域以速度v 0匀速地向右扫过金属杆后，金属杆的速度变为v ．导轨和金属杆的电阻不计，导轨光滑且足够长，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触．求：（1）MN 刚扫过金属杆时，杆中感应电流的大小I ； （2）MN 刚扫过金属杆时，杆的加速度大小a ； （3）PQ 刚要离开金属杆时，感应电流的功率P ．【答案】（1）0Bdv R ；（2）220B d v mR ；（3）2220()B d v v R-；【解析】 【分析】本题的关键在于导体切割磁感线产生电动势E =Blv ，切割的速度（v ）是导体与磁场的相对速度，分析这类问题，通常是先电后力，再功能．（1）根据电磁感应定律的公式可得知产生的电动势，结合闭合电路的欧姆定律，即可求得MN 刚扫过金属杆时，杆中感应电流的大小I ；（2）根据第一问求得的电流，利用安培力的公式，结合牛顿第二定律，即可求得MN 刚扫过金属杆时，杆的加速度大小a ；（3）首先要得知，PQ 刚要离开金属杆时，杆切割磁场的速度，即为两者的相对速度，然后结合感应电动势的公式以及功率的公式即可得知感应电流的功率P ． 【详解】（1）感应电动势 0E Bdv =感应电流E I R =解得0Bdv I R= （2）安培力 F BId = 牛顿第二定律 F ma =解得220B d v a mR=（3）金属杆切割磁感线的速度0=v v v '-，则感应电动势 0()E Bd v v =-电功率2E P R= 解得2220()B d v v P R -=该题是一道较为综合的题，考查了电磁感应，闭合电路的欧姆定律以及电功电功率．对于法拉第电磁感应定律是非常重要的考点，经常入选高考物理压轴题，平时学习时要从以下几方面掌握．（1）切割速度v的问题切割速度的大小决定了E的大小；切割速度是由导体棒的初速度与加速度共同决定的．同时还要注意磁场和金属棒都运动的情况，切割速度为相对运动的速度；不难看出，考电磁感应的问题，十之八九会用到牛顿三大定律与直线运动的知识．（2）能量转化的问题电磁感应主要是将其他形式能量（机械能）转化为电能，可由于电能的不可保存性，很快又会想着其他形式能量（焦耳热等等）转化．（3）安培力做功的问题电磁感应中，安培力做的功全部转化为系统全部的热能，而且任意时刻安培力的功率等于系统中所有电阻的热功率．（4）动能定理的应用动能定理当然也能应用在电磁感应中，只不过同学们要明确研究对象，我们大多情况下是通过导体棒的．固定在轨道上的电阻，速度不会变化，显然没有用动能定理研究的必要．3．如图所示，在坐标xoy平面内存在B=2．0T的匀强磁场，OA与OCA为置于竖直平面内的光滑金属导轨，其中OCA满足曲线方程，C为导轨的最右端，导轨OA与OCA相交处的O点和A点分别接有体积可忽略的定值电阻R1和R2，其R1=4．0Ω、R2=12．0Ω．现有一足够长、质量m=0．10kg的金属棒MN在竖直向上的外力F作用下，以v=3．0m/s的速度向上匀速运动，设棒与两导轨接触良好，除电阻R1、R2外其余电阻不计，g取10m/s2，求：（1）金属棒MN在导轨上运动时感应电流的最大值；（2）外力F的最大值；（3）金属棒MN滑过导轨OC段，整个回路产生的热量．【答案】（1）1．0A（2）20．0N（3）1．25J【解析】【详解】（1）金属棒MN沿导轨竖直向上运动，进入磁场中切割磁感线产生感应电动势．当金属棒MN匀速运动到C点时，电路中感应电动势最大，产生的感应电流最大．金属棒MN接入电路的有效长度为导轨OCA形状满足的曲线方程中的x值．因此接入电路的金属棒的有效长度为L m=x m=0.5mE m=3.0V且A(2)金属棒MN匀速运动中受重力mg、安培力F安、外力F外作用NN（3）金属棒MN在运动过程中，产生的感应电动势有效值为金属棒MN滑过导轨OC段的时间为tms滑过OC段产生的热量J.4．如图所示，间距L=1m的足够长的两不行金属导轨PQ、MN之间连接一个阻值为R=0.75Ω的定值电阻，一质量m=0.2kg、长度L=1m、阻值r=0.25Ω的金属棒ab水平放置在θ=︒，导轨所在的空间存导轨上，它与导轨间的动摩擦因数μ=0. 5。
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“强基计划”尖子生的自我修养系列
电磁感应失分点之(一)——电磁感应的图像问题(2角度破解)
电磁感应中的图像问题是考生容易失分的考点,因为该题型难度大综合性强,而且“名目繁多”,包括B t 、i t 、F t 、a t 、v t 等图像都可能涉及。
但只要通过深入研究、认真归纳,就可以站在更高的角度上来审视电磁感应图像问题：“感生”图像和“动生”图像。
从“感生”角度命题,可以考查学生对法拉第电磁感应定律和楞次定律的综合分析能力。
但是设问形式有所不同,具体如下：
1．直接设问式
[例1] [多选](2020·聊城二模)如图甲所示,一个半径为r 1、匝数为n 、电阻值为R 的圆形金属线圈与阻值为2R 的电阻R 1连接成闭合回路,导线的电阻不计。
在线圈中半径为r 2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B 随时间t 变化的图像如图乙所示,图线与横、纵轴的截距分别为t 0和B 0,关于0到t 1时间内的下列分析,正确的是( )
A ．R 1中电流的方向由a 到b
B ．电流的大小为n πB 0r 223Rt 0
C ．线圈两端的电压为n πB 0r 223t 0
D ．通过电阻R 1的电荷量为n πB 0r 22t 13Rt 0
【解析】 由图像分析可知,0至t 1时间内,由法拉第电磁感应定律有E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔB Δt
S ,面积为S ＝πr 22,由闭合电路欧姆定律有I 1＝E 2R ＋R
,联立以上各式解得,通过电阻R 1上的电流大小为I 1＝n πB 0r 22
3Rt 0,由楞次定律可判断通过电阻R 1上的电流方向为从b 到a ,故A 项错误,B 项正确；线圈两端的电压大小为U ＝I 1·2R ＝2n πB 0r 22
3t 0
,故C 项错误；通过电阻R 1上的电荷量为q ＝I 1t 1＝n πB 0r 22t 13Rt 0
,故D 项正确。
【答案】 BD
[题后悟通]
(1)法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt ,常有两种特殊情况,即E ＝n ΔB Δt S 和E ＝nB ΔS Δt ,其中ΔB Δt
是B t 图像中图线的斜率,若斜率不变则感应电动势是恒定不变的。
(2)感生电动势产生的感应电流方向,一般用楞次定律结合安培定则来判定。
(3)计算电动势时要注意有效面积,求解电压时要分清内外电路。
2．图像转化式
[例2] (2020·福安质检)如图甲所示,正三角形硬导线框abc 固定在磁场中,磁场方向与线框平面垂直。
图乙表示该磁场的磁感应强度B 随时间t 变化的关系,t ＝0时刻磁场方向垂直纸面向里。
在0～4t 0时间内,线框ab 边受到该磁场对它的安培力F 随时间t 变化的关系图为(规定垂直ab 边向左为安培力的正方向)( )
【解析】 0～t 0,磁场方向垂直纸面向里,均匀减小,ΔB Δt ＝B 0t 0
,根据楞次定律、法拉第电磁感应定律和欧姆定律可知：流经导线ab 的电流I 不变,方向从b 到a ,其受到的安培力方向向左,大小为F ＝BIL ,均匀减小到零；同
理,t 0～2t 0,磁场方向垂直纸面向外,均匀增大,ΔB Δt ＝B 0t 0
,流经导线ab 的电流I 不变,方向从b 到a ,其受到的安培力方向向右,从零开始均匀增大；2t 0～3t 0,磁场方向垂直纸面向外,ΔB Δt
＝0,导线ab 不受安培力；3t 0～3.5t 0,磁场方向垂直纸面向外,均匀减小,ΔB Δt ＝2B 0t 0
,流经导线ab 的电流为2I 不变,方向从a 到b ,其受到的安培力方向向左,大小为F ＝2BIL ,即均匀减小到零；3.5t 0～4t 0,磁场方向垂直纸面向里,均匀增加,ΔB Δt ＝2B 0t 0
,流经导线ab 的电流为2I 不变,方向从a 到b ,其受到的安培力方向向右,大小为F ＝2BIL ,即从零开始均匀增大,A 项正确。
【答案】 A
[题后悟通]
对于电磁感应图像问题的分析要注意以下三个方面：
(1)注意初始时刻的特征,如初始时刻感应电流是否为零,感应电流的方向如何。
(2)注意看电磁感应发生的过程分为几个阶段,这几个阶段是否和图像变化相对应。
(3)注意观察图像的变化趋势,看图像斜率的大小、图像的曲直是否和物理过程对应。
此类问题的命题道具主要有导体棒和导体框,综合考查了电磁感应(E ＝Blv )、楞次定律、运动性质、力和运动
的关系,主要分为以下两种情况。
1．侧重力学或电学量的图像问题
[例3](2020·黄冈测试)如图甲所示,固定的水平金属导轨足够长且电阻不计。
两阻值相同的导体棒ab、cd 置于导轨上,棒与导轨垂直且始终保持良好接触。
整个装置处在与导轨平面垂直向下的匀强磁场B中。
现让导体棒ab以如图乙所示的速度向右运动。
导体棒cd始终静止在导轨上,以水平向右为正方向,则导体棒cd 所受的静摩擦力f随时间变化的图像是选项中的()
【解析】由右手定则可知ab中感应电流的方向向上,由法拉第电磁感应定律得E＝BLv,由欧姆定律得：I
＝BLv
R。
感应电流从上向下流过cd棒,由左手定则可知,产生的安培力向右,大小为F＝BIL＝
B2L2v
R,对cd进行
受力分析可知,cd棒竖直方向受到重力和轨道的支持力；水平方向受到安培力和摩擦力的作用,由共点力的平
衡可得,水平方向受到的摩擦力与安培力大小相等,方向相反,即方向向左,大小为f＝F＝B2L2v
R,可得大小与速
度v成正比,与速度的方向相反,故B正确,A、C、D错误。
【答案】B
[题后悟通]
解决此类问题,求解选择题时,用方向排除法较为简单。
判断过程涉及三大定律。
(1)楞次定律判断电流方向。
当然,也可用右手定则。
(2)法拉第电磁感应定律计算电动势,也可以用特例E＝Blv,注意切割导体的有效长度和导体速度的变化。
(3)闭合电路的欧姆定律计算电流。
感应电流是由电动势和回路电阻共同决定的。
[引申]导体框匀加速穿过磁场、导体框在恒定拉力作用下穿过磁场等,导体框的速度图像将怎样？
[变式](2020·黄冈联考)如图所示,有理想边界的直角三角形区域abc内部存在着两个方向相反且均垂直纸
面的匀强磁场,e是斜边ac的中点,be是两个匀强磁场的理想分界线。
现以b点为原点O,沿直角边bc作x轴,让在纸面内与abc形状完全相同的金属线框ABC的BC边处在x轴上,t＝0时线框的C点恰好位于原点O的位置。
让ABC沿x轴正方向以恒定的速度v穿过磁场,现规定逆时针方向为线框中感应电流的正方向,在下列四个ix图像中,能正确表示感应电流随线框位移变化关系的是()
【解析】选D本题可以根据金属线框ABC所处的位置不同而分为三个阶段：①线框的位移为0～2L时,线框中的磁通量为零,感应电流为零；②线框的位移为2L～3L时,由于线框是匀速运动,先是正向感应电流逐渐减小,后是反向感应电流逐渐增大；③线框的位移为3L～4L时,由于线框是匀速运动,反向感应电流逐渐减小。
综上分析可知D正确。
2．侧重综合量的图像问题
[例4](2020·郑州模拟)如图所示,水平面内有一平行金属导轨,导轨光滑且电阻不计,阻值为R的导体棒垂直于导轨放置,且与导轨接触良好。
导轨所在空间存在匀强磁场,匀强磁场与导轨平面垂直,t＝0时,将开关S由1掷向2,若分别用q、i、v和a表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度大小和加速度大小,则下图所示的图像中正确的是()
【解析】电容器放电时导体棒在安培力作用下运动,产生感应电动势,感应电动势与电容器电压相等时,棒做匀速直线运动,说明极板上电荷量最终不等于零,A项错误；但电流最终必为零,B项错误；导体棒速度增大到最大后做匀速直线运动,加速度为零,C项错误,D项正确。
【答案】D
[题后悟通]
此类题型分为定性判断和定量判断两种,对于前者,一般采用排除法,即定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化),特别是物理量的正负,排除错误的选项。
当然,在定性分析过程中也可灵活地使用极值法帮助判断。
定量判断问题常用函数法,即根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系,然后由函数关系对图像作出分析和判断。
[变式]。