力学、电学、电磁场、电磁感应知识的综合题知识点

B 2 L2v ，在导体棒从左到右匀速通过 M 区时，磁场由弱到强，所以 FM 逐渐增大；在导体棒从左 Rr
到右匀速通过 N 区时，磁场由强到弱，所以 FN 逐渐减小。选项 C、D 正确。 例 4． （2014·浙江卷） 某同学设计一个发电测速装置，工作原理如图所示。一个半径为 R ＝0.1 m 的圆形金属导轨固定在竖直平面上，一根长为 R 的金属棒 OA，A 端与导轨接触良好，O R 端固定在圆心处的转轴上。转轴的左端有一 个半径为 r＝ 的圆盘，圆盘和金属棒能随转轴一起 3 转动。圆盘上绕有不可伸长的细线，下端 挂着一个质量为 m＝0.5 kg 的铝块。在金属导轨区域内 存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场，磁感应强度 B＝0.5 T。a 点与导轨相连，b 点通过电刷与 O 端相连。测量 a、b 两点间的电势差 U 可算得铝块速度。铝块由静止释放，下落 h＝0.3 m 时， 测得 U＝0.15 V。(细线与圆盘间没有滑动，金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计，重力加 2 速度 g 取 10 m/s )
(1)测 U 时，与 a 点相接的是电压表的“正极”还是“负极”？ (2)求此时铝块的速度大小； (3)求此下落过程中铝块机械能的损失。 【解析】(1)正极 (2)2 m/s (3)0.5 J 本题考查法拉第电磁感应定律、右手定则等知识和分析综合及建模能力。 (1)正极 ΔΦ (2)由电磁感应定律得 U＝E＝ Δt 1 2 1 2 ΔΦ＝ BR Δθ，U＝ BωR 2 2
(1)0.5 s 时线圈内感应电动势的大小 E 和感应电流的方向； (2)在 1～5 s 内通过线圈的电荷量 q； (3)在 0～5 s 内线圈产生的焦耳热 Q。 【解析】(1)感应电动势 E1＝
N 1 ， t1
磁通量的变化ΔΦ1 ＝ΔB1S， 解得 E1＝N
B1S ， t1
代入数据得 E1＝10 V， 感应电流的方向为 a→d→c→b→a。 (2)同理 可得 E2＝ N
B2 S ， t 2
感应电流 I2＝
E2 ， r
电量 q＝I2Δt2， 解得 q＝N
B2 S ， r
代入数据得 q＝10 C。 2 ( 3)0～1 s 内的焦耳热 Q1＝I1rΔt1， 且 I1＝
E1 ， r
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1～5 s 内的焦耳热 Q2＝I2rΔt2， 由 Q＝Q1＋Q2，代入数据得 Q＝100 J。 例 3． （2014·山东卷） 如图所示，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通 有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好，在向右匀速通 过 M、N 两区的过程中，导体棒所受安培力分别用 FM、FN 表示。不计轨道电阻。以下叙述正确的 是( )
2
S B ＝kS，其 t
中回路面积为圆的面积，所以感应电动势为 kπr ，D 错。 例 2．(2013·江苏卷）如图所示，匀强磁场中有一矩形闭合线圈 abc d，线圈平面与磁场垂 直。已知线圈的匝数 N＝100，边长 ab＝1. 0 m、bc＝0.5 m，电阻 r＝2 Ω。磁感应强度 B 在 0～ 1 s 内从零均匀变化到 0.2 T。在 1～5 s 内从 0.2 T 均匀变化到－0.2 T，取垂直纸面向里为磁 场的正方向 。求：
1 v＝rω＝ ωR 3 2U 所以 v＝ ＝2 m/s。 3BR 1 2 (3)ΔE＝mgh－ mv 2 ΔE＝0.5 J 例 5． （2014·新课标Ⅱ卷）半径分别为 r 和 2r 的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长 为 r、质量为 m 且质量分布均匀的直导体棒 AB 置于圆导轨上面，BA 的延长线通过圆导轨中心 O， 装置的俯视图如图所示。整个装置位于一匀强磁场 中，磁感应强度的大小为 B，方向竖直向下。 在内圆导轨的 C 点和外圆导轨的 D 点之间 接有一阻值为 R 的电阻(图中未画出)。 直导体棒在水平 外力作用下以角速度ω绕 O 逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触。设导体棒 与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒和导轨的电阻均可忽略。重力加速度大小 g。求：
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典型例题 例 1． （2013·四川卷） 如图所示，边长为 L、不可形变的正方形导线框内有半径为 r 的圆 形磁场区域，其磁感应强度 B 随时间 t 的变化关系为 B＝kt(常量 k＞0)。回路中滑动变阻器 R 的 最大阻值为 R0，滑动片 P 位于滑动变阻器中央，定值电阻 R1＝R0、R2＝ 的示数为 U，不考虑虚线 MN 右侧导体的感应电动势，则( )
1 7
U 7
，A 对；通 过 R2 的电流与通过滑动变阻器右
半部分的电流相等，故通过滑动变阻器左半部分的电 流是通过 R2 的电流的 2 倍，其热功率是 R2 的 4 倍， 滑动变阻器右半部分又与 R2 的热功率相等， 所以滑动变阻器的热功率是 R2 的 5 倍， C 对；
由楞次定律、安培定则可判断 a 极板带负电，B 错；由法拉第电磁感应定律得 E＝
R0 。闭合开关 S，电压表 2
A．R2 两端的电压为
U 7
B．电容器的 a 极板带正电 C．滑动变阻器 R 的热功率为电阻 R2 的 5 倍 2 D．正方形导线框中的感应电动势为 kL 【解析】AC.R2 先与滑动变阻器右半部分并联，后与左半部分串联，再与 R1 串联，R2 所在并 联电路的电阻占外电阻的 ，故 R2 两端的电压为
六、力学、电学、电磁场、电磁感应知识的综合题
力学、电学、电磁场、电磁感应知识的综合题
主标题：力学、电学、电磁场、电磁感应知识的综合题 副标题：剖析考点规律，明确高考考查重点，为学生备考提供简洁有效的备考策略。 关键词：力学、电学、电磁场、电磁感应 难度：3 重要程度：5 内容： 考点剖析： 这类涉及力学、电路、电磁学、电磁感应等知识的综合题，一般难度较大。解此类题要注意 分析物体的运动过程，根据物体的运动过程，运用牛顿第二定律、动能定理、电路知识和电磁学 知识解题。
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A．FM 向右 B．FN 向左 C．FM 逐渐增大 D．FN 逐渐减小 【解析】BCD.根据安培定则可判断出，通电导线在 M 区产生竖直向上的磁场，在 N 区产生竖 直向下的磁场。当导体棒匀速通过 M 区时，由楞次定律可知导体棒受到的安培力向左。当导体棒 匀速通过 N 区时，由楞次定律可知导体棒受到的安培力也向左。选项 B 正确。设导体棒的电阻为 r ，轨道的宽度为 L ，导体棒产生的感应电流为 I′，则导体棒所受到的安培力 F 安 ＝ BI′L ＝