江苏省姜堰市张甸中学2020届高三物理一轮复习 9.3 电磁感应的综合应用教学案+同步作业

1、课题：9.3 电磁感应的综合应用 知识点一、电磁感应电路问题的理解和分类1对电源的理解：电源是将其他形式的能转化为电能的装置在电磁感应现象里，通过导体切割磁感线和线圈磁通量的变化而将其他形式的能转化为电能2对电路的理解：内电路是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈，外电路由电阻、电容等电学元件组成3问题分类：(1)确定等效电源的正负极，感应电流的方向，电势高低，电容器极板带电性质等问题(2)根据闭合电路求解电路中的总电阻，路端电压，电功率的问题(3)根据电磁感应的平均感应电动势求解电路中通过的电荷量：针对训练：1如图所示，在磁感应强度B0.5 T的匀强磁场中，有一等边三角形ABC的固定裸导体

2、框架，框架平面与磁感线方向垂直，裸导体DE能沿着导体框架滑动，且滑动时一直能与框架保持良好的接触已知三角形的边长为0.2 m，且三角形框架和导体DE的材料、横截面积相同，它们单位长度的电阻均为每米10 ，当导体DE以v4.2 m/s的速度(速度方向与DE垂直)下滑至AB、AC的中点M、N时，求：(1)M、N两点间感应电动势的大小；(2)流过导体框底边BC的电流多大？方向如何？知识点 二、求解电磁感应与力学综合题的思路思路有两种：一种是力的观点，另一种是能量的观点1、力的观点： 力的观点是指应用牛顿第二定律和运动学公式解决问题的方法即先对研究对象进行受力分析，根据受力变化应用牛顿第二定律判断加速

3、度变化情况，最后找出求解问题的方法2能量观点 ：动能定理、能量转化守恒定律在电磁感应中同样适用针对训练：2如图甲所示为两根平行放置的相距L0.5 m且足够长的固定金属直角导轨，一部分水平，另一部分竖直质量均为m0.5 kg的金属细杆ab、cd始终与导轨垂直且接触良好形成闭合回路，水平导轨与ab杆之间的动摩擦因数为，竖直导轨光滑ab与cd之间用一根足够长的绝缘细线跨过定滑轮相连，每根杆的电阻均为R1 ，其他电阻不计 整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，现用一平行于水平导轨的恒定拉力F作用于ab杆，使之从静止开始向右运动， ab杆最终将做匀速运动，且在运动过程中， cd杆始终在竖直导轨上运动当改变拉

4、力F的大小时，ab杆相对应的匀速运动的速度v的大小也随之改变，F与v的关系图线如图乙所示不计细线与滑轮之间的摩擦和空气阻力，g取10 m/s2.求：(1)杆与水平导轨之间的动摩擦因数和磁感应强度B各为多大？(2)若ab杆在F9 N的恒力作用下从静止开始向右运动8 m后达到匀速状态，则在这一过程中整个回路产生的焦耳热为多少？四、研究电磁感应中的图象问题图象类型(1)磁感应强度B、磁通量、感应电动势E和感应电流I随时间t变化的图象，即Bt图象、t图象、Et图象和It图象(2)对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常涉及感应电动势E和感应电流I随线圈位移x变化的图象，即Ex图象和Ix图象【

5、例1】如图所示，两条平行的光滑水平导轨上，用套环连着一质量为0.2 kg、电阻为2 的导体杆ab，导轨间匀强磁场的方向垂直纸面向里已知R13 ，R26 ，电压表的量程为010 V，电流表的量程为03 A(导轨的电阻不计)求：(1)将R调到30 时，用垂直于杆ab的力F40 N，使杆ab沿着导轨向右移动且达到最大速度时，两表中有一表的示数恰好满量程，另一表又能安全使用，则杆ab的速度多大？(2)将R调到3 时，欲使杆ab运动达到稳定状态时，两表中有一表的示数恰好满量程，另一表又能安全使用，则拉力应为多大？(3)在第(1)小题的条件下，当杆ab运动达到最大速度时突然撤去拉力，则电阻R1上还能产生多

6、少热量？小结：解决电磁感应电路问题的基本步骤(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律或右手定则确定感应电动势的大小和方向：感应电流方向是电源内部电流的方向(2)根据“等效电源”和电路中其他各元件的连接方式画出等效电路(3)根据EBLv或En 结合闭合电路欧姆定律，串并联电路知识和电功率、焦耳定律等关系式联立求解【例2】、如图所示，两竖直放置的平行光滑导轨相距0.2 m，其电阻不计，处于水平向里的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度为0.5 T，导体棒ab与cd的电阻均为0.1 ，质量均为0.01 kg.现用竖直向上的力拉ab棒，使之匀速向上运动，此时cd棒恰好静止，已知棒与导轨始终接触良好，导轨足够长

7、，g取10 m/s2，则()Aab棒向上运动的速度为2 m/sBab棒受到的拉力大小为0.2 NC在2 s时间内，拉力做功为0.4 JD在2 s时间内，ab棒上产生的焦耳热为0.4 J【例3】如图甲所示，两根足够长的光滑平行金属导轨相距l0.4 m，导轨平面与水平面成30角，下端通过导线连接阻值R0.5 的电阻金属棒ab阻值r0.3 ，质量m0.2 kg，放在两导轨上，与导轨垂直并保持良好接触其余部分电阻不计，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中取g10 m/s2.(1)若磁场是均匀增大的匀强磁场，在开始计时即t0时刻磁感应强度B02.0 T，为保持金属棒静止，作用在金属棒上平行斜面向上的

8、外力F随时间t变化的规律如图乙所示，求磁感应强度B随时间t变化的关系(2)若磁场是磁感应强度大小恒为B1的匀强磁场，通过额定功率P10 W的小电动机对金属棒施加平行斜面向上的牵引力，使其从静止开始沿导轨做匀加速直线运动，经过8/7s，电动机达到额定功率，此后电动机功率保持不变，金属棒运动的vt图象如图丙示试求磁感应强度B1的大小和小电动机刚达到额定功率时金属棒的速度v1的大小？张甸中学高三物理一轮复习作业 姓名_课题：9.3 电磁感应的综合应用一 编制：王昭民 审核：于正华 2020.12.211.如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力的作用下运动时，M

9、N在磁场力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是()A向右加速运动 B向左加速运动 C向右减速运动 D向左减速运动2.如图所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大导线圈M相连接，要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨中的裸金属棒 ab的运动情况是(两导线圈共面放置)()A向右匀速运动 B向左加速运动 C向右减速运动 D向右加速运动3如图所示，在水平桌面上放置两条相距l的平行粗糙且无限长的金属导轨ab与cd，阻值为R的电阻与导轨的a、c端相连金属滑杆MN垂直于导轨并可在导轨上滑动，且与导轨始终接触良好整个装置放于匀强磁场中，磁场的方向竖直向上，磁感应强度的大小为B.滑杆与导轨电阻不

10、计，滑杆的中点系一不可伸长的轻绳，绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后，与一质量为m的物块相连，拉滑杆的绳处于水平拉直状态现若从静止开始释放物块，用I表示稳定后回路中的感应电流，g表示重力加速度，设滑杆在运动中所受的摩擦阻力恒为Ff，则在物块下落过程中()A物体的最终速度为 B物体的最终速度为C稳定后物体重力的功率为I2R D物体重力的最大功率可能大于4如图所示，半径为a的圆环电阻不计，放置在垂直于纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场中，环内有一导体棒电阻为r，可以绕环匀速转动将电阻R，开关S连接在环和棒的O端，将电容器极板水平放置，并联在R和开关S两端，如图所示(1)开关S断开，极板间有一带正电q，

11、质量为m的粒子恰好静止，试判断OM的转动方向和角速度的大小(2)当S闭合时，该带电粒子以1/4g的加速度向下运动，则R是r的几倍？5如图所示，两足够长的平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L1 m，导轨平面与水平面夹角30，导轨电阻不计磁感应强度为B12 T的匀强磁场垂直导轨平面向上，长为L1 m的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m12 kg、电阻为R11 .两金属导轨的上端连接右侧电路，电路中通过导线接一对水平放置的平行金属板，两板间的距离和板长均为d0.5 m，定值电阻为R23 ，现闭合开关S并将金属棒由静止释放，重力加速度为g10 m/s2，试求

12、：(1)金属棒下滑的最大速度为多大？(2)当金属棒下滑达到稳定状态时，整个电路消耗的电功率P为多少？(3)当金属棒稳定下滑时，在水平放置的平行金属间加一垂直于纸面向里的匀强磁场B23 T，在下板的右端且非常靠近下板的位置有一质量为m23104 kg、带电量为q1104 C的液滴以初速度v水平向左射入两板间，该液滴可视为质点要使带电粒子能从金属板间射出，初速度v应满足什么条件？张甸中学高三物理一轮复习作业 姓名_课题：9.3电磁感应的综合应用二 编制：王昭民 审核：于正华 2020.12.211如图所示，两个相邻的匀强磁场，宽度均为L，方向垂直纸面向外，磁感应强度大小分别为B、2B.边长为L的正

13、方形线框从位置甲匀速穿过两个磁场到位置乙，规定感应电流逆时针方向为正，则感应电流i随时间t变化的图象是()2如图所示，一个小矩形线圈从高处自由落下，进入较小的有界匀强磁场，线圈平面和磁场保持垂直设线圈下边刚进入磁场到上边刚进入磁场为A过程；线圈全部进入磁场内运动为B过程；线圈下边刚出磁场到上边刚出磁场为C过程，则()A在A过程中，线圈一定做加速运动B在B过程中，线圈机械能不变，并做匀加速运动C在A和C过程中，线圈内电流方向相同D在A和C过程中，通过线圈某截面的电量相同3如图所示，电阻为R，其他电阻均可忽略，ef是一电阻可不计的水平放置的导体棒，质量为m，棒的两端分别与ab、cd保持良好接触，又

14、能沿框架无摩擦下滑，整个装置放在与框架垂直的匀强磁场中，当导体棒ef从静止下滑经一段时间后闭合开关S，则S闭合后( )A导体棒ef的加速度可能大于g B导体棒ef的加速度一定小于gC导体棒ef最终速度随S闭合时刻的不同而不同D导体棒ef的机械能与回路内产生的电能之和一定守恒4.如图所示，电阻R1 、半径r10.2 m的单匝圆形导线框P内有一个与P共面的圆形磁场区域Q， P、Q的圆心相同，Q的半径r20.1 mt0时刻，Q内存在着垂直于圆面向里的磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系是B2t(T)若规定逆时针方向为电流的正方向，则线框P中感应电流I随时间t变化的关系图象应该是下图中的()5.如图所示，光滑曲线导轨足够长，固定在绝缘斜面上，匀强磁场B垂直斜面向上一导体棒从某处以初速度v0沿导轨面向上滑动，最后又向下滑回到原处导轨底端接有电阻R，其余电阻不计下列说法正确的是()A滑回到原处的速率小于初速度大小v0B上滑所用的时间等于下滑所用的时间C上滑过程与下滑过程通过电阻R的电荷量大小相等D上滑过程通过某位置的加速度大小等