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高中物理解題模型高中物理

一輪復習電磁感應(4/9)高中物理

一輪復習電磁感應(4/9)1楞次定律2電磁感應定律3電路分析4線框模型5單桿模型6雙桿模型7功能及動量8圖像問題9電磁感應應用相關知識:1.線框不動,磁場變化:電磁感應

—線框模型(上)繪制ab邊所受安培力隨時間變化關系(磁場向里為正,受力向上為正):××××BabcdBtOB02t0-B04t0t03t0LLRab邊所受安培力方向:楞次定律及左手定則(楞次定律推論)FabtOFm2t0-Fm4t0t03t0相關知識:2.線框運動,磁場不動(矩形線框勻速穿過勻強磁場):電磁感應

—線框模型(上)繪制線框所受安培力合力隨時間變化關系(受力向左為正):安培力方向:右手定則及左手定則(楞次定律推論)××××××××????????LLLLvBBFtOF04F0L/v2L/v3L/v相關知識:3.線框不動,磁場運動(矩形線框,磁場勻速運動):電磁感應

—線框模型(上)繪制線框所受安培力合力隨時間變化關系(磁場向里為正,受力向右為正):ⅠⅡⅢvLL××××××××????????××××××××????????BB××××××××????????2LL/2LLLLFⅠtOFⅡtOF0FⅢtOF02t0t0t0/23t0/2安培力方向:楞次定律及左手定則(楞次定律推論)【例題1】(1)矩形導線框abcd放在勻強磁場中,在外力控制下靜止不動,磁感線方向與線圈平面垂直,磁感應強度B隨時間變化的圖象如圖所示。t=0時刻,磁感應強度的方向垂直紙面向外,在0~4s內,線框ab邊受力隨時間變化的圖象(力的方向規定以向右為正方向)可能是下圖中的()總結:1.線框不動(浸沒勻強磁場),磁場變化導致感應電流產生;2.安培力方向按照增縮減擴判斷;(2)如圖所示,在傾角為θ光滑斜面上放置著單匝矩形金屬線框,其中MN長為L1,PM長為L2,金屬線框的質量為m,其電阻恒為R,垂直于斜面向上的勻強磁場磁感應強度B隨時間的變化規律為B=B0+kt(其中B0、k均大于零)。t=0時刻將線框由斜面頂端靜止釋放,若斜面很長,不計空氣阻力,重力加速度為g。正確的是()A.線框先加速運動最后勻速運動B.線框產生的焦耳熱等于機械能的減少量C.t=t0時線框的熱功率為(L1L2k)2/R

D.t=t0時重力的瞬時功率為mg2t0sinθC方法:1.楞次定律判斷感應電流方向,左手定則判斷受力方向;2.楞次定律推論;C電磁感應

—線框模型(上)【例題2】(1)如圖,單匝線圈ABCD在外力作用下以速度v向右勻速進入勻強磁場,第二次又以速度2v勻速進入同一勻強磁場,則第二次進入與第一次進入的過程中()A.線圈中電流之比為2∶1B.通過橫截面的電荷量之比為2∶1C.外力做功的功率之比為2∶1D.線圈中產生熱量之比為2∶1總結:1.以不同速度進入勻強磁場,電流及電功與速度成正比,電功率與速度平方成正比;2.注意線框雙邊產生電動勢的疊加;(2)兩磁感應強度均為B的勻強磁場區域I、Ⅲ,方向如圖所示,兩區域中間是寬為S的無磁場區域Ⅱ,有一邊長為L(L>S)、電阻為R的均勻正方形金屬線框abcd置于I區域,ab邊與磁場邊界平行,現拉著金屬框以速度v向右勻速運動,則()A.當ab邊剛進入中央無磁場區域Ⅱ時,ab兩點間電壓為3BLv/4B.當ab邊剛進入磁場區域Ⅲ時,通過ab邊的電流大小為2BLv/R方向由a→bC.當ab邊剛進入Ⅲ區域到cd邊剛出I區域的過程中,拉力大小為B2L2v/RD.當cd邊剛出I區域到剛進入Ⅲ區域的過程中,回路中產生的焦耳熱為B2L2vS/RADBD電磁感應

—線框模型(上)【例題3】(1)如圖甲所示,abcd是位于豎直平面內的正方形閉合金屬線框,金屬線框的質量為m,電阻為R,MN和PQ是勻強磁場區域的水平邊界,并與線框的bc邊平行,磁場方向垂直于線框平面向里。如圖乙是金屬線框由開始下落到bc剛好運動到勻強磁場PQ邊界的v-t圖像,不計阻力。以下說法正確的是()A.金屬線框剛進入磁場時感應電流方向沿adcba方向B.金屬線框的邊長v1(t2-t1)C.MN和PQ之間的距離為v1(t2-t1)

D.磁場的磁感應強度為總結:1.線框在豎直面(斜面)上運動,注意重力及其它外力的參與;2.線框中產生的焦耳熱由線框克服安培力做功產生。B(2)如圖(a),線框位于傾斜角θ=30o的斜面上,斜面上有一長度為D的矩形磁場區域,磁場方向垂直于斜面向上,大小為0.5T,已知線框邊長cd=D=0.4m,m=0.1kg,總電阻R=0.25Ω,現對線框施加一沿斜面向上的恒力F使之運動,當ed邊離開磁場撤去恒力。動摩擦因數,線框速度隨時間變化如圖(b)所示。①求外力F大小;②求cf長度L;③求回路產生的焦耳熱Q。①②③電磁感應

—線框模型(上)【例題4】磁懸浮列車是一種高速低耗的新型交通工具。它的驅動系統簡化為如下模型.固定在列車下端的動力繞組可視為一個矩形純電阻金屬框,電阻為R,金屬框置于xOy平面內,長邊MN為L平行于y軸,寬為d的NP邊平行于x軸,如圖1所示。列車軌道沿Ox方向,軌道區域內存在垂直于金屬框平面的磁場,磁感應強度B沿Ox方向按正弦規律分布,其空間周期為λ,最大值為B0,如圖2所示,金屬框同一長邊上各處的磁感應強度相同,整個磁場以速度v0沿Ox方向勻速平移。設在短暫時間內,MN、PQ邊所在位置的磁感應強度隨時問的變化可以忽略,并忽略一切阻力。列車在驅動系統作用下沿Ox方向加速行駛,某時刻速度為v(v<v0)。①敘述列車運行中獲得驅動力的原理;②列車獲得最大驅動力,寫出MN、PQ邊應處于磁場中的什么位置及λ與d之間應滿足的關系式;③計算在滿足第②問的條件下列車速度為v時驅動力的大小??偨Y:1.電磁驅動的本質是阻礙磁場與線框間的相對運動;2.理解線框寬度與最大驅動力間的聯系。①②③速度不同,導致磁通量變化,金屬框中產生感應電流,該電流受到的安培力為驅動力。電磁感應

—線框模型(上)MN、PQ位于磁場中磁感應強度最大值且反向的地方或例題1例題2例題3例題4【例題1】(1)矩形導線框abcd放在勻強磁場中,在外力控制下靜止不動,磁感線方向與線圈平面垂直,磁感應強度B隨時間變化的圖象如圖所示。t=0時刻,磁感應強度的方向垂直紙面向外,在0~4s內,線框ab邊受力隨時間變化的圖象(力的方向規定以向右為正方向)可能是下圖中的()(2)如圖所示,在傾角為θ光滑斜面上放置著單匝矩形金屬線框,其中MN長為L1,PM長為L2,金屬線框的質量為m,其電阻恒為R,垂直于斜面向上的勻強磁場磁感應強度B隨時間的變化規律為B=B0+kt(其中B0、k均大于零)。t=0時刻將線框由斜面頂端靜止釋放,若斜面很長,不計空氣阻力,重力加速度為g。正確的是()A.線框先加速運動最后勻速運動B.線框產生的焦耳熱等于機械能的減少量C.t=t0時線框的熱功率為(L1L2k)2/R

D.t=t0時重力的瞬時功率為mg2t0sinθC方法:1.楞次定律判斷感應電流方向,左手定則判斷受力方向;2.楞次定律推論;C電磁感應

—線框模型(上)例題1例題2例題3例題4【例題2】(1)如圖,單匝線圈ABCD在外力作用下以速度v向右勻速進入勻強磁場,第二次又以速度2v勻速進入同一勻強磁場,則第二次進入與第一次進入的過程中()A.線圈中電流之比為2∶1B.通過橫截面的電荷量之比為2∶1C.外力做功的功率之比為2∶1D.線圈中產生熱量之比為2∶1(2)兩磁感應強度均為B的勻強磁場區域I、Ⅲ,方向如圖所示,兩區域中間是寬為S的無磁場區域Ⅱ,有一邊長為L(L>S)、電阻為R的均勻正方形金屬線框abcd置于I區域,ab邊與磁場邊界平行,現拉著金屬框以速度v向右勻速運動,則()A.當ab邊剛進入中央無磁場區域Ⅱ時,ab兩點間電壓為3BLv/4B.當ab邊剛進入磁場區域Ⅲ時,通過ab邊的電流大小為2BLv/R方向由a→bC.當ab邊剛進入Ⅲ區域到cd邊剛出I區域的過程中,拉力大小為B2L2v/RD.當cd邊剛出I區域到剛進入Ⅲ區域的過程中,回路中產生的焦耳熱為B2L2vS/RADBD電磁感應

—線框模型(上)例題1例題2例題3例題4【例題3】(1)如圖甲所示,abcd是位于豎直平面內的正方形閉合金屬線框,金屬線框的質量為m,電阻為R,MN和PQ是勻強磁場區域的水平邊界,并與線框的bc邊平行,磁場方向垂直于線框平面向里。如圖乙是金屬線框的v-t圖像,圖乙中數據均為已知量。重力加速度為g,不計阻力。以下說法正確的是()A.金屬線框剛進入磁場時感應電流方向沿adcba方向B.金屬線框的邊長v1(t2-t1)C.MN和PQ之間的距離為v1(t2-t1)

D.磁場的磁感應強度為(2)如圖(a),線框位于傾斜角θ=30o的斜面上,斜面上有一長度為D的矩形磁場區域,磁場方向垂直于斜面向上,大小為0.5T,已知線框邊長cd=D=0.4m,m=0.1kg,總電阻R=0.25Ω,現對線框施加一沿斜面向上的恒力F使之運動,當ed邊離開磁場撤去恒力。動摩擦因數,線框速度隨時間變化如圖(b)所示。①求外力F大小;②求cf長度L;③求回路產生的焦耳熱Q。B①②③電磁感應

—線框模型(上)例題1例題2例題3例題4【例題4】磁懸浮列車是一種高速低耗的新型交通工具。它的驅動系統簡化為如下模型.固定在列車下端的動力繞組可視為一個矩形純電阻金屬框,電阻為R,金屬框置于xOy平面內,長邊MN為L平行于y軸,寬為d的NP邊平行于x軸,如圖1所示。列車軌道沿Ox方向,軌道區域內存在垂直于金屬框平面的磁場,磁感應強度B沿Ox方向按正弦規律分布,其空間周期為λ,最大值為B0,如圖2所示,金屬框同一長邊上各處的磁感應強度相同,整個磁場以速度v0沿Ox方向勻速平移。設在短暫時間內,MN、PQ邊所在位置的磁感應強度隨時問的變化可以忽略,并忽略一切阻力。列車在驅動系統作用下沿Ox方向加速行駛,某時刻速度為v(v<v0)。①敘述列車運行中獲得驅動力的原理;②列車獲得最大驅動力,寫出MN、PQ邊應處于磁場中的什么位置及λ與d之間應滿足的關系式;③計算在滿足第②問的條件下列車速度為v時驅動力的大小。①②③速度不同,導致磁通量變化,金屬框中產生感應電流,該電流受到的安培力為驅動力。或電磁感應

—線框模型(上)本節重點:1.電學分析:①線框不動,磁場變化:感生電動勢→內外電路分析→閉合電路歐姆定律→感應電流→電荷量、電功率、輸出功率、電功及電源效率。

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