学×思面授秋季班高二物理秋季班讲义第15讲-改.pdf

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1、第15讲电磁综合（二）15.1电磁感应中的图象问题例题精讲电磁感应中的图象问题【例1】如图所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域，金属棒PQ沿导轨从MN处匀速运动到MN处的过程中，棒上的感应电动势E随时间t变化的规律，下列图中正确的是【答案】A【例2】如图1所示，一闭合金属圆环处在垂直圆环平面的匀强磁场中，从某时刻起磁感应强度随时间按如图2所示的规律变化。设图中磁感应强度垂直于纸面向里为正方向，环中感应电流沿顺时针方向为正方向，则环中电流随时间变化的图象是【答案】D【例3】如图所示，正方形区域MNPQ垂直纸面向里的匀强磁场。在外力作用下，一正方形闭合刚性导线框沿QN方向匀速运动，t0时刻

2、，其四个顶点M'、N'、P'、Q'恰好在磁场边界中点。下列图象中能反映线框所受安培力f的大小随时间t变化规律的是【答案】B15.2电磁感应中的电量问题知识点睛求解电磁感应中通过导体横截面电量的问题是很常见的问题。我们求电量的出发点是电流强q度的定义式，I，由定义可知，所求出的I实t际上是时间t内的平均值，为了明确其物理意义，我们将I写成I，从而，得到电量表达式qIt。在具体的问题中如何得到qIt，又要1．利用法拉第电磁感应定律．．．．．．．．．求解利用法拉第电磁感应定律求解电量的公式推导过程如下。电量表达式为qItE闭合电路欧姆定律为，IRr法拉第电磁感应定律为Ent式中求得的E亦为平均

3、值，综合上面三式，得EΔΔqIΔtΔtnΔtnRrRrΔtRr2．利用动量定理．．．．求解利用动量定理求解电量的公式推导过程如下。电量表达式为qIt动量定理为F合tp公式中的F合也是时间t内的平均值，在F合为金属棒受到的安培力时，有F安BIlp综合上面三式，得qBl3．应用微元法．．．求解有些物理问题，由于研究对象或物理过程是不均匀的，不能直接应用中学物理的知识求解，此时可将研究对象或物理过程进行分割，直至趋向于极小到达物理规律适用的条件，此种方法就是微元法。在电磁感应现象中，若磁感应强度、导体运动速度或导体的有效长度等变化是不均匀的，运用微元法，可以解答一些其他方法不易解答的问题。例题

4、精讲电磁感应中的电量问题【例4】如图所示，把矩形线圈从匀强磁场中匀速拉出，第一次速度为v，第二次速度1为v2，两次通过线圈的电量分别为q1，q2，则q2:q1_______。【答案】1:1【例5】如图甲所示，一个电阻为R、面积为S的矩形导线框abcd，水平放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，方向与ad边垂直并与线框平面成45角，O、O'分别是ab和cd边的中点。现将线框右半边ObcO'绕OO'逆时针旋转90到图乙所示位置。在这一过程中，导线中通过的电荷量是2BS2BSBSA．B．C．D．02RRR【解析】设磁感线从下向上穿出为正，则2SS甲图中1BSsin45BS，乙图中2Bsin4

5、5Bcos450222122BS导线中通过的电荷量为qR2R【答案】A【例6】如图所示，水平固定的足够长的光滑金属框架宽为L，其上放一质量为m的金属棒ab，左端连接一阻值为R的电阻（金属框架、金属棒及导线的电阻均不计），整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。现给金属棒一个初速度v0使其始终垂直框架并沿框架运动。求金属棒从开始运动到停止运动的过程中通过电阻R的电量。【解析】金属棒从开始运动到停止的过程中棒的动量变化量为p0mv0mv0根据上面的推导得通过电阻R的电量为pmv0q。BLBLmv0通过电阻R的电量为q。BLmv0【答案】qBL【例7】如图，足够长的U型光滑金属导

6、轨平面与水平面成角，MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为R，当流过ab棒某一横截面的总电量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中1A．平均速度大小为v2qRB．位移大小为BLC．产生的焦耳热为qBLv22BLvD．受到的最大安培力大小为sinR【答案】B【例8】如图所示，相距L1m的平行光滑金属导轨放在高h0.8m的水平桌面上，一根质量m3g的金属棒ab垂直地跨在导轨上，匀强磁场的磁感应强度B0.1T竖直向上。当S接通时，金属棒因受到磁场力的作用

7、而被水平抛出，落地点与抛出点之间的水平距离s2m，求S接2通后，通过金属棒的电荷量。（g10m/s）【解析】开关S接通后金属棒中有a到b方向的电流，在竖直向上的磁场中受到水平向右的安培力，加速一段时间后，获得一定的速度水平抛出。在金属棒离开轨道平抛的过程中，122hs由hgt，得t0.4s；由svt，得v5m/s。2gt接通电源在金属棒加速的过程中，由动量定理，BILtBLqmv。mv故这段时间内通过金属棒的电荷量q0.15C。BL