2011年高考复习专题《电磁感应中的综合问题》
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约5840字。
专题 电磁感应中的综合问题
一、电磁感应中的图像问题
电磁感应中常涉及磁感应强度B,磁通量 ,感应电动势E和感应电流I随时间变化的图像,即B-t图像、 -t图像、E-t图像、I-t图像等,这类问题常分为两类:(1)由给出的电磁感应过程选出或者画出正确的图像;(2)由给定的有关图像分析电磁感应过程,求解相应的物理量;
1.求解思路:右手定则,楞次定律,法拉第电磁感应定律
2解决此类问题的一般步骤
(1)明确图像种类(2)分析电磁感应的具体过程
(3)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿定律等写出函数方程
(4)根据函数方程进行数学分析,如分析斜率和截距等
【例题1】匀强磁场磁感应强度 B=0.2T,磁场宽度 L=3m, 一正方形金属框边长ab= =1m, 每边电阻R=0.2Ω,金属框以 =10m/s的速度匀速穿过磁场区,其平面始终保持与磁感线方向垂直,如图所示,求:
⑴画出金属框穿过磁场区的过程中,金属框内感应电流I随时间t的变化图线.(要求写出作图的依据)
⑵画出两端电压U随时间t的变化图线.(要求写出作图的依据)
【例题2】(湖南06百校联考)边长L=0.1m的正方形金属线框abcd,质量m=0.1kg,总电阻R=0.02Ω,从高为h=0.2m处自由下落(abcd始终在竖直平面上且ab水平)线框下有一水平的有界匀强磁场,竖直宽度L=0.1m,磁感应强度B=1.0T,方向如图(g=10m/s2)
求(1)全程通过a点截面的电量;
(2)在图坐标中画出线框从开始下落到dc边穿出磁场的速度与时间的图象.
解:(1)因为线圈ab进入磁场时, ………………(2分)
产生的电动势E=BLv1=0.2V
安培力F=BLI=BL =1N …………………………(2分)
线圈在磁场中F=G匀速运动,由能量关系可知发出热: ………………………………(3分)
(2)∵ab与dc切割磁感线产生的电动势和电流是
∴通过a点电量 …(3分)
(3)由解(1)可知,线圈自由落下的时间 ……………(1分)
在磁场内匀速 v=v1
时间 ………………………………(1分)
图象如下:…………(3分)
练习:绿色通道21页例题1和变式训练1-1
二.电磁感应中的力学问题
电磁感应中通过导体的感应电流,在磁场中受将受到安培力的作用,从而影响其运动状态,电磁感应中的力学问题比纯力学问题多了一个安培力,其解题思路是:
(1) 用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向;
(2) 根据欧姆定律求感应电流;
(3) 分析导体的受力情况;
(4) 利用力学规律求解;
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