DOC《热点七 电磁感应与电路》

热点七 电磁感应与电路 电磁感应,交直流电路是电磁学较为重要的内容,也是高考命题频率较高的内容之一,本部分题型主要是选择题和计算题,选择题主要考查法拉第电磁感应定律、楞次定律、交流电的有效值、电路的动态分析以及有关图像问题,计算题以考查电磁感应中的电路问题,动力学问题和能量问题为主.

考向一 电路的动态分析 如图1所示的交流电路中,理想变压器输入电压为u1=U1msin 100πt(V),输入功率为P1,输出功率为P2,电压表读数为U2,各交流电表均为理想电表,由此可知 图1 A.灯泡中电流方向每秒钟改变100次B.变压器原、副线圈的匝数比为U1m∶U2 C.当滑动变阻器R的滑动头向下移动时各个电表读数均变大 D.当滑动变阻器R的滑动头向上移动时P1变大,且始终P1=P2 [解析] 由u1=U1msin 100πt(V),可知交变电源频率为50 Hz,灯泡中电流方向每秒钟改变100次,选项A正确;

变压器原、副线圈的匝数比为U1m∶U2,选项B错误;

电压表的示数只与原线圈电压和变压器原、副线圈匝数比有关,在只改变滑动变阻器接入电路的电阻时,电压表读数不变,选项C错误;

当滑动变阻器R的滑动头向上移动时,变压器输出电流减小,输出功率减小.根据变压器功率的制约关系,P1变小,且始终有P1=P2,选项D错误. [答案] A 考向二 电磁感应规律的应用 如图2,均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框,半圆直径与磁场边缘重合;

磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里,磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周,在线框中产生感应电流.现使线框保持图中所示位置,磁感应强度大小随时间线性变化.为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流,磁感应强度随时间的变化率的大小应为 图2 A.B. C. D. [解析] 当导线框匀速转动时,设半径为r,导线框电阻为R,当线框转动时电动势E=B0r2ω,当磁场变化时,E′==・S=・πr2,E=E′,故=,C对. [答案] C 考向三 电磁感应中的图像问题 某空间中存在一个有竖直边界的水平方向的匀强磁场区域,现将一个等腰梯形闭合导线圈从图示位置垂直于磁场方向以速度v匀速拉过磁场区域,尺寸如图3所示,取向右为力的正方向.下图中能正确反映该过程中线圈所受安培力F随时间t变化的图像是 图3 [解析] 设线圈的电阻为R,线圈切割磁感线的有效长度为l,则安培力的大小为F=,方向一直沿x轴负方向,在0~这段时间内,有效长度l增大,所以F增大且F-t图线的斜率的绝对值增大;

在~这段时间内,有效长度l=L不变,所以F大小不变且t=时刻F突然变小;

在~这段时间内,有效长度l增大,所以F增大且F-t图线的斜率的绝对值增大;

综上所述,A项正确. [答案] A 考向四 电磁感应中的动力学和能量问题 如图4甲所示,两根完全相同的光滑平行导轨固定,每根导轨均由两段与水平面成θ=30°的长直导轨和一段圆弧导轨平滑连接而成,导轨两端均连接电阻,阻值R1=R2=2 Ω,导轨间距L=0.6 m.在右侧导轨所在斜面的矩形区域M1M2P2P1内分布有垂直右侧导轨平面向上的磁场,磁场上下边界M1P

1、M2P2的距离d=0.2 m,磁感应强度大小随时间的变化规律如图乙所示,t=0时刻,在右侧导轨斜面上与M1P1距离s=0.1 m处,有一根阻值r=2 Ω的金属棒ab垂直于导轨由静止释放,恰好独立匀速通过整个磁场区域,取重力加速度g=10 m/s2,导轨电阻不计,求: 图4 (1)ab在磁场中运动的速度大小v;