高中物理_电磁学与电磁感应综合研讨.doc

电磁学与电磁感应综合 一、大纲解读 电磁感应是每年高考考查的重点内容之一，电磁学与电磁感应的综合应用是高考热点之一，往往由于其综合性较强，在选择题与计算题都可能出现较为复杂的试题．电磁感应的综合应用主要体现在与电学知识的综合，以导轨+导体棒模型为主，充分利用电磁感应定律、楞次定律、安培力、直流电路知识、磁场知识等多个知识点，可能以图象的形式进行考查，也可能是求解有关电学的一些物理量（如电量、电功率或电热等）．同时在求解过程中通常也会涉及力学知识，如物体的平衡条件（运动最大速度求解）、牛顿运动定律、动能定理、动量守恒定理（双导体棒）及能量守恒等知识点．电磁感应的综合应用突出考查了考生理解能力、分析综合能力，尤其是考查了从实际问题中抽象概括构建物理模型的创新能力． 二、重点剖析 电磁感应综合应用的，把力与电磁结合起来，具体反映在以下几个方面： 1以电磁感应现象为核心，综合力学各种不同的规律（如牛顿运动定律动量、）等内容形成的综合类问题以导体棒或线圈为载体，分析导体棒在2．电磁感应与电路的综合问题，关键在于电路结构的分析，能正确画出等效电路图，并结合电学知识进行分析、求解．电源的确定．通常将切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路作为等效电源．产生感应电动势是由．应用全电路欧姆定律及串并联电路的基本性质列方程求解． 3电磁感应中的能量转化问题 电磁感应过程实质是不同形式的能量转化的过程，安培力做功的过程，是电能转化为其他形式的能的过程，“外力”克服安培力做利用安培力求解电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功用能量守恒求解开始的机械能总和与最后的机械能总和之差等于产生的电能利用电路特征来求解通过电路中所产生的电能来计算4．电磁感应中的图象问题 电磁感应B-t图象、Φ-t图象、E-t图象和I-t图象涉及感应电动势E和感应电流I随线圈位移x变化的图象，即E-x图象和I-x图象图象问题分为两类：由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量电磁感应中的图象问题利用右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律分析解．电磁感应中的力和运动 （08年天津理综2）磁悬浮列车是一种高速低耗的新型交通工具。它的驱动系统简化为如下模型，固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框，电阻为R，金属框置于xOy平面内，长边MN长为l，平行于y轴，宽为d的NP边平行于x轴，如图1所示。列车轨道沿Ox方向，轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场，磁感应强度B沿Ox方向按正弦规律分布，其空间周期为λ，最大值为，如图2所示，金属框同一长边上各处的磁感应强度相同，整个磁场以速度v0沿Ox方向匀速平移。设在短暂时间内，MN、PQ边所在位置的磁感应强度随时间的变化可以忽略，并忽略一切阻力。列车在驱动系统作用下沿Ox方向加速行驶，某时刻速度为v(vv0)。 (1)简要叙述列车运行中获得驱动力的原理； (2)为使列车获得最大驱动力，写出MN、PQ边应处于磁场中的什么位置及λ与d之间应满足的关系式： (3)计算在满足第(2)问的条件下列车速度为时驱动力的大小。（1）由于列车速度与磁场平移速度方向相同，导致穿过金属框的磁通量发生变化，由于电磁感应，金属框中会产生感应电流，该电流受到安培力即为驱动力。 （2）为使列车获得最大驱动力，MM、PQ应位于磁场中磁感应强度同为最大值且反向的地方，这会使得金属框所围面积的磁通量变化率最大，导致线框中电流最强，也会使得金属框长边中电流收到的安培力最大，因此，d应为的奇数倍，即 （3）由于满足（2）问条件，则MM、PQ边所在处的磁感应强度大小均为B0且方向总相反，经短暂的时间Δt，磁场沿Ox方向平移的距离为v0Δt，同时，金属框沿Ox方向移动的距离为vΔt。 因为v0v，所以在Δt时间内MN边扫过磁场的面积 S=（v0-v）lΔt 在此Δt时间内，MN边左侧穿过S的磁通量移进金属框而引起框内磁通量变化 ΔΦMN= B0l（v0-v）ΔtΔt时间内，PQ边左侧ΔΦPQ = B0l（v0-v）Δt 故在Δt内金属框所围面积的磁通量变化 ΔΦ = ΔΦMN +ΔΦPQ④ 根据法拉第电磁感应定律，金属框中的感应电动势大小 ⑤ 根据闭合电路欧姆定律有 ⑥ 根据安培力公式，MN边所受的安培力 FMN = B0Il PQ边MM、PQ⑧． 点拔：本题是联系实际的问题，能很好考查电磁感应和力学结合的试题，有一定的难度，复习时要注意各知识的灵活运用． 2．电磁感应与电路的综合 例．=Bl2ω=×０.4×103×（0.5）2 V＝50 V. （2）两根棒一起转动时，每半根棒中产生的感应电动势大小相同、方向相同（从边缘指向中心），相当于四个电动势和内阻相同的电池并联，得总的电动势和内电阻 为E＝E1＝50 V