人教版高考物理专题-电磁感应

高考定位

电磁感应是电磁学部分的重点之一，是高考的重要考点．考查的重点有以下几个方面：①楞次定律的理解和应用；②电磁感应图象；③电磁感应过程中的动态分析；④综合应用电路知识和能量观点解决电磁感应问题．应考策略：复习应注意“抓住两个定律，运用两种观点”．两个定律是指楞次定律和法拉第电磁感应定律；两种观点是指动力学观点和能量观点． 考题1 对楞次定律和电磁感应图象问题的考查

例1 (单选)如图1所示，直角坐标系xOy 的二、四象限有垂直坐标系向里的匀强磁场，磁感应强度大小均为B ，在第三象限有垂直坐标系向外的匀强磁场，磁感应强度大小为2B .现将半径为L 、圆心角为90°的扇形闭合导线框OPQ 在外力作用下以恒定角速度绕O 点在纸面内沿逆时针方向匀速转动．t ＝0时刻线框在图示位置，设电流逆时针方向为正方向．则下列关于导线框中的电流随时间变化的图线，正确的是( )

图1

审题突破 根据转动闭合线框切割磁感线产生的感应电动势公式E ＝12

Bl 2

ω求出每条半径切

割磁感线时产生的感应电动势，分段由闭合电路欧姆定律求出感应电流，由楞次定律判断感应电流的方向，即可选择图象．

解析 根据楞次定律，线框从第一象限进入第二象限时，电流方向是正方向，设导线框的电

阻为R ，角速度为ω，则电流大小为B ωL 2

2R ，从第二象限进入第三象限时，电流方向是负方向，

电流大小为3B ωL 22R ，从第三象限进入第四象限时，电流方向是正方向，电流大小是3B ωL

2

2R ，

线框从第四象限进入第一象限时，电流方向是负方向，电流大小为B ωL

2

2R ，B 选项正确．

答案 B

1．(双选)(2014·江苏·7)如图2所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来．若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有( )

图2

A．增加线圈的匝数

B．提高交流电源的频率

C．将金属杯换为瓷杯

D．取走线圈中的铁芯

答案AB

解析当电磁铁接通交流电源时，金属杯处在变化的磁场中产生涡电流发热，使水温升高．要缩短加热时间，需增大涡电流，即增大感应电动势或减小电阻．增加线圈匝数、提高交变电流的频率都是为了增大感应电动势，瓷杯不能产生涡电流，取走铁芯会导致磁性减弱．所以选项A、B正确，选项C、D错误．

1．楞次定律的理解和应用

(1)“阻碍”的效果表现为：①阻碍原磁通量的变化——增反减同；②阻碍物体间的相对运动——来拒去留；③阻碍自身电流的变化——自感现象．

(2)解题步骤：①确定原磁场的方向(分析合磁场)；②确定原磁通量的变化(增加或减少)；③确定感应电流磁场的方向(增反减同)；④确定感应电流方向(安培定则)．

2．求解图象问题的思路与方法

(1)图象选择问题：求解物理图象的选择题可用“排除法”，即排除与题目要求相违背的图象，留下正确图象．也可用“对照法”，即按照要求画出正确的草图，再与选项对照．解决此类问题的关键是把握图象特点，分析相关物理量的函数关系，分析物理过程的变化或物理状态的变化．

(2)图象分析问题：定性分析物理图象，要明确图象中的横轴与纵轴所代表的物理量，弄清图象的物理意义，借助有关的物理概念、公式、不变量和定律作出相应判断．在有关物理图象的定量计算时，要弄清图象所揭示的物理规律及物理量间的函数关系，善于挖掘图象中的隐含条件，明确有关图象所包围的面积、斜率，以及图象的横轴、纵轴的截距所表示的物理意义．

考题2 对电磁感应中动力学问题的考查

例2 如图3所示，间距为L 的两条足够长的光滑平行金属导轨MN 、PQ 与水平面夹角为30°，导轨的电阻不计，导轨的N 、Q 端连接一阻值为R 的电阻，导轨上有一根质量一定、电阻为r 的导体棒ab 垂直导轨放置，导体棒上方距离L 以上的范围存在着磁感应强度大小为B 、方向与导轨平面垂直向下的匀强磁场．现在施加一个平行斜面向上且与棒ab 重力相等的恒力，使导体棒ab 从静止开始沿导轨向上运动，当ab 进入磁场后，发现ab 开始匀速运动，求：

图3

(1)导体棒的质量；

(2)若进入磁场瞬间，拉力减小为原来的一半，求导体棒能继续向上运动的最大位移． 审题突破 (1)由牛顿第二定律求出导体棒的加速度，由匀变速运动的速度位移公式求出速度，由安培力公式求出安培力，然后由平衡条件求出导体棒的质量．(2)应用牛顿第二定律、安培力公式分析答题．

解析 (1)导体棒从静止开始在磁场外匀加速运动，距离为L ，其加速度为

F －mg sin 30°＝ma F ＝mg

得a ＝12

g

棒进入磁场时的速度为v ＝2aL ＝gL 由棒在磁场中匀速运动可知F 安＝1

2mg

F 安＝BIL ＝B 2L 2

v

R ＋r

得m ＝2B 2L 2

R ＋r L g

(2)若进入磁场瞬间使拉力减半，则F ＝1

2mg

则导体棒所受合力为F 安

F 安＝BIL ＝B 2L 2v

R ＋r

＝ma

v ＝Δs Δt

和a ＝Δv Δt 代入上式 B 2L 2Δs Δt R ＋r ＝m Δv Δt 即B 2L 2

Δs R ＋r

＝m Δv

设导体棒继续向上运动的位移为s ，则有

B 2L 2s

R ＋r

＝mv 将v ＝gL 和m ＝

2B 2L

2

R ＋r

L g

代入得s ＝2L 答案 (1)

2B 2L

2

R ＋r

L

g

(2)2L

2．(单选)如图4所示，光滑斜面PMNQ 的倾角为θ，斜面上放置一矩形导体线框abcd ，其中

ab 边长为l 1，bc 边长为l 2，线框质量为m 、电阻为R ，有界匀强磁场的磁感应强度为B ，方

向垂直于斜面向上，ef 为磁场的边界，且ef ∥MN .线框在恒力F 作用下从静止开始运动，其

ab 边始终保持与底边MN 平行，F 沿斜面向上且与斜面平行．已知线框刚进入磁场时做匀速运

动，则下列判断不正确的是( )

图4

A ．线框进入磁场前的加速度为

F －mg sin θ

m

B ．线框进入磁场时的速度为F －mg sin θR

B 2l

2

1 C ．线框进入磁场时有a →b →c →d 方向的感应电流 D ．线框进入磁场的过程中产生的热量为(F －mg sin θ)l 1 答案 D

解析 线框进入磁场前，对整体，根据牛顿第二定律得：F －mg sin θ＝ma ，线框的加速度为

a ＝F －mg sin θm ，故A 正确．设线框匀速运动的速度大小为v ，则线框受力平衡，F ＝F 安＋

mg sin θ，而F 安＝B ·Bl 1v R ·l 1＝B 2l 2

1v

R ，解得v ＝F －mg sin θR B 2l 2

1

，选项B 正确；根据右手定则可知，线框进入磁场时有a →b →c →d 方向的感应电流，选项C 正确；由能量关系，线框进入磁场的过程中产生的热量为力F 做的功与线框重力势能增量的差值，即Fl 2－mgl 2sin θ，选项D 错误，故选D.

3．如图5甲所示，MN 、PQ 是相距d ＝1.0 m 足够长的平行光滑金属导轨，导轨平面与水平面间的夹角为θ，导轨电阻不计，整个导轨处在方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，金属棒ab 垂直于导轨MN 、PQ 放置，且始终与导轨接触良好，已知金属棒ab 的质量m ＝0.1 kg ，其接入电路的电阻r ＝1 Ω，小灯泡电阻R L ＝9 Ω，重力加速度g 取10 m/s 2

.现断开开关S ，将棒ab 由静止释放并开始计时，t ＝0.5 s 时刻闭合开关S ，图乙为ab 的速度随时间变化的图象．求：

图5

(1)金属棒ab 开始下滑时的加速度大小、斜面倾角的正弦值； (2)磁感应强度B 的大小．