7、磁场与电磁感应综合题的分析-2020年5月刊高二物理《中学生数理化》

煌方片中学生数理化 磁场与电磁感应综合题的分析 ■甘肃省天水市麦积区向荣学校高云芳 磁场与电磁感应的综合题,一般是将这0~t1时间间隔内()。 两种相互影响的物理现象交织在一起。从物 理性质分析看,同学们对这两种不同物理现 象难解难分;从物理关系应用看,同学们对这 两种不同物理规律容易混淆。下面结合实例 进行讨论 磁场与电磁感应的现象和规律 1.磁场现象:电流周围存在磁场,磁场对 A.圆环所受安培力的方向始终不变 电流产生作用力,这是最基本的磁场现象。 B.圆环中的感应电流始终沿顺时针方向 需要明确的是:①电流产生磁场的分析判断 应用安培定则(右手螺旋定则);②磁场对通 C.圆环中的感应电流大小为 电导体安培力的大小根据公式F=BIL计 算,方向应用左手定则判断 D.圆环中的感应电动势大小为 2.电磁感应现象:当穿过闭合回路的磁 分析:这是一道以闭合线圈和变化的磁 通量变化时,回路中产生感应电动势和感应场为物理情境,将磁场和电磁感应两种物理 电流,这就是电磁感应现象。需要明确的是:现象综合在一起的问题,考查考生对两种物 ①磁场变化或闭合回路包围的有效面积变理现象的基本规律和重要结论的理解和应 化,引起磁通量的变化,使得导体产生感应电用。求解本题需要充分利用题给已知条件, 动势,其大小遵从法拉第电磁感应定律E=找到突破口。从题给信息看,两个图像包含 △中。若闭合回路包围的有效面积S不变,则的已知条件最多,因此根据图像信息分析清 楚两种物理现象的因果关系是关键。 △B E=54;若磁感应强度B不变,则E 解:从物理现象及因果关系看,磁场变化 产生感应电动势和感应电流(电磁感应现 B△。②当产生感应电动势的导体与其他象),继而磁场对通电导体有力的作用(磁场 导体组成闭合回路时,回路中有感应电流,其现象)。在电磁感应现象中,根据法拉第电磁 大小遵从欧姆定律。判断感应电动势和感应感应定律E △d 可知,圆环中产生的感应电 电流的方向应用楞次定律或右手定则 二、磁场与电磁感应综合题实例剖析 动势大小E=、△B》丌2,B。Bx2 侧题(2019年高考全国I卷)空间存 在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀 选项D错误。根据电阻定律R=Ps可知 强磁场,其边界如图1甲中虚线MN所示。圆环的电阻R=2P,根据欧姆定律可知,圆 硬质细导线的电阻率为p、横截面积为S e Bos 将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面环中的感应电流1=R=4选项C正 内,圆心O在虚线MN上。t=0时刻磁感应 确。根据楞次定律可知,0~t。时间内,垂直 强度的方向垂直于纸面向里,磁感应强度B于纸面向里的磁场减小,感应电流产生的磁 随时间t的变化关系如图1乙所示。则在场应该与原磁场方向相同才能阻碍原磁场的 中学生数理代寓三用经魏率破方法 减小。根据安培定则可知,圆环中的感应电 B.线框产生的平均感应电动势大小相等 流沿顺时针方向。to~t1时间内,垂直于纸 C.线框中产生的焦耳热相等 面向外的磁场增大,感应电流产生的磁场应 D.通过线框导线横截面的电荷量相等 该与原磁场方向相反才能阻碍原磁场的增 2.如图3所示,垂直 大。根据安培定则可知,圆环中的感应电流于纸面向里的匀强磁场 沿顺时针方向。因此0~t1时间内圆环中的的磁感应强度为B,纸面 感应电流始终沿顺时针方向,选项B正确。内一正方形均匀金属线ⅹ 在磁场现象中,闭合圆环中产生感应电流,左框abcd的边长为I,每 边半个圆环处在匀强磁场中,受到安培力作边的电阻为R,ad边与 用。根据左手定则可知,0~t。时间内圆环磁场边界平行。从ad边刚进入磁场直至b 所受安培力向左,to~t1时间内圆环所受安边刚要进入磁场的过程中,线框在垂直于磁 培力向右,选项A错误, 场边界向左的拉力作用下以速度v匀速运 答案:BC 点拨:这是一道以线圈为主要问题载体 (1)线框中电流Ⅰ的大小和方向。 以变化的磁场和图像为主要信息载体的综合 (2)拉力所做的功W 性选择题,较妤地考查了考生对电磁感应现象 (3)ad边中产生的焦耳热Q。 遵从的法拉第电磁感应定律、楞次定律、安培 3.如图4所示,间 定则(右手螺旋定则),以及磁场现象遵从的左距L=0.5m的平行hF 手定则等重点知识的理解和应用。分析判断金属导轨固定在水平 ,需要先根据物理现象的因果关系找到突破面(纸面)上,导轨左 图 口,再根据信息载体遵从的规律和结论,逐· 端接一定值电阻R, 分析,各个击破,最终得出正确结论。需要强质量m=0.1kg的金属杆置于导轨上。t 调的是,磁场现象和电磁感应现象容易混淆,0时刻,金属杆在水平向右的恒定拉力F作 所运用的右手定则、左手定则、安培定则(右手用下由静止开始运动。t1=5s时刻,金属杆 螺旋定则)也容易混淆,因此同学们在分析判以速度υ=4m/s进