电磁感应应用的综合分析

1、电磁感应问题的综合分析境填更有底知识方法聚焦知识回扣1. 楞次定律中“阻碍”的表现(1) 阻碍磁通量的变化(增反减同).(2) 阻碍物体间的相对运动(來拒去留). 阻碍原电流的变化(口感现彖).2. 感应电动势的计算(1) 法拉第电磁感应定律：e=喘,常用于计算平均电动势. 若b变,而s不变，则e=rrs； 若s变，而b不变，则e=nb:.(2) 导体棒垂直切割磁感线：e=blv,主要用于求电动势的瞬时值.(3) 如图1所示，导体棒oa i韦i绕棒的一端o在垂宜磁场的平面内做匀速圆周运动而切 割磁感线，产生的电动势e=b12co.xxxxxxx图13. 感应电荷量的计算f冋路中发生磁通量变化吋

2、，在ar时间内迁移的电荷虽:(感应电荷虽:)为勺=卜"=吊=饭&=，厂-.可见，q仅由冋路电阻r和磁通虽:的变化量a0决定，与发生磁通量变 化的时间/无关.4. 电磁感应电路中产生的焦耳热当电路中电流恒定吋，可用焦耳定律计算:当电路中电流变化吋，则用功能关系或能虽 守恒定律计算.规律方法解决感应电路综合问题的一般思、路是“先电后力”，即:先作“源”的分析分析电路中由电磁感应所产生的电源，求出电源参数e和门 接着进行“路”的分析分析电路结构，弄清串、并联关系，求出相关部分的电流大 小，以便求解安培力；然后是“力”的分析分析研究对彖（通常是金属棒、导体、线圈等）的受力悄况，尤 其

3、注意其所受的安培力；接着进行“运动状态”的分析根据力和运动的关系，判断出正确的运动模型； 最后是“能量”的分析寻找电磁感应过程和研究对象的运动过程屮，其能量转化和 守恒的关系.做做有感悟热点题型例析题型1楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用m 11 （2013-山东18）将一段导线绕成图2甲所示的闭合回路，并固定在水平而（纸而）内.回 路的弘边置于垂直纸而向里的匀强磁场i中.回路的圆环区域内有垂直纸而的磁场ii, 以向里为磁场ii的正方向，其磁感应强度3随时间/变化的图象如图乙所示.用f表示边受到的安培力,以水平向右为f的正方向,能正确反应f随时间t变化的图象是cd针恥也1.如图3所示，用同种电

4、阻丝制成的正方形闭合线框1的边长与圆形闭合线 框2的直径相等.m和刃是1线框下边的两个端点，"和q是2线框水平直径的两个端 点和2线框同时市静止开始释放并进入上边界水平、足够人的匀强磁场屮，进入过程 中刃、和p、g连线始终保持水平.当两线框完全进入磁场以后，下面说法正确的是（）x xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx xa. m. n和°、q电势的关系一定有uni<uft, up<uqb. m. n和°、g间电势差的关系一定有umn=up（ic进入磁场过程屮流过1和2线框的电荷量qx>q2d.进入磁场过程屮

5、流过1和2线框的电荷量0 = 0w 21 （2013-福建18）如图4,矩形闭合导体线框在匀强磁场上方，山不同高度静止释放， 用“、“分别表示线框边和田边刚进入磁场的时亥叽线框下落过程形状不变，ab边 始终保持与磁场水平边界线00平行，线框平面与磁场方向垂直.设00下方磁场 区域足够大，不计空气的影响，则下列哪一个图象不可能反映线框下落过程中速度。随时间/变化的规律cd址加陀 如图5所示，虚线右侧存在匀强磁场，磁场方向垂査纸而向外，正方形金 属松电阻为边长为/,自线框从左边界进入磁场时开始计时，在外力作用下山静止 开始，以垂直于磁场边界的恒定加速度g进入磁场区域，时刻线框全部进入磁场.规 定顺

6、时针方向为感应电流/的正方向，外力大小为f,线框屮电功率的瞬时值为p，通 过线框横截面的电荷最为如其屮pt图象为抛物线，则这些量随时间变化的关系正 确的是()厶lii _i* i图5题型3电磁感应过程的动力学分析q例31(16分)如图6所示，两平行导轨间距厶=0.1 m,足够长光滑的倾斜部分和粗糙的水平部分圆滑连接，倾斜部分与水平面的夹角0=30。，垂宜斜面方向向上的磁场磁感应强度3=0.5 t,水平部分没有磁场.金属棒的质量加= 0.005 kg、电阻厂=0.02 q,运动中与导轨始终接触良好，并且垂直于导轨.电阻7? = o.o8q,其余电阻不计.当金属棒从斜血上离地高方=1.0 m以上的

7、任何地方由静止释放后，在水平血上滑行的最大距离x都是1.25 m.取纟=(1) 金属棒在斜面上的最人速度：金属棒与水平面间的动摩擦因数；(3) 从高度 q1.0 m处滑下后电阻r上产牛的热量.iml纽 如图7甲所示，光滑绝缘水平而上有一竖岂向下的匀强磁场，磁感应强度 5=0.2 t,以虚线mn为左边界，mv的左侧有一质量777 = 0.1 kg,比边长厶】=0.2m, 电阻r = 0.2 q的矩形线圈cd./=0时，用一恒定拉力f拉线圈，使其由静止开始向右 做匀加速运动，经过时间is,线圈的比边到达磁场边界画，此时有一装置立即将拉 力f改为变力，又经过is,线圈恰好完全进入磁场.整个运动过程中

8、，线圈屮感应电 流,随时间/变化的图象如图乙所示.mi/kixxx xn甲乙 图7(1) 求线圈处边刚进入磁场时的速度0和线圈在笫1 s內运动的距离曲(2) 写出第2 s内变力f随时间/变化的关系式；(3) 求线圈边的长度厶2题题有秘诀读题审题解题10.综合应用动力学观点和能量观点分析电磁感应问题u审题示例】(22分)相距厶=1.5 m的足够长金属导轨竖直放置，质量为2=1 kg的金属棒ab和质 量为刃2 = 0.27 kg的金属林cd均通过棒两端的套环水平地套在金属导轨上，如图8(a) 所示，虚线上方磁场方向垂直纸面向里，虚线下方磁场方向竖直向下，两处磁场磁感应 强度大小相同棒光滑，山棒与导

9、轨间的动摩擦因数为“ = 0.75,两棒总电阻为1.8 q, 导轨电阻不计，g取10 m/s2.ab棒在方向竖直向上、大小按图(b)所示规律变化的外力f 作用下，从静止开始，沿导轨匀加速运动，同时cd棒也由静止释放.(a)fg(b)图8(1) 求出磁感应强度b的大小和ab棒加速度的大小；(2) 己知在2 s内外力f做功40 j,求这一过程屮两金属棒产生的总焦耳热；(3) 判断刃棒将做怎样的运动，求出cd棒达到最大速度所需的时间心并在图(c)中定性 画出cd林所受摩擦力仟山随时间变化的图象.対対坍级 如图9所示，正方形单匝均匀线框abed,边氏厶= 0.4 m,每边电阻相等， 总电阻/?=0.5

10、 q.根足够长的绝缘轻质细线跨过两个轻质光滑定滑轮，一端连接正方 形线松，另-端连接绝缘物体p.物体p放在一个光滑的足够长的i古i定斜而上，斜而倾 角0=30。，斜面上方的细线与斜而平行.在正方形线框正下方有一有界的匀强磁场， 上边界i和下边界ii都水平，两边界z间距离也是厶=0.4 m.磁场方向水平，垂直纸 面向里，磁感应强度大小b=0.5t.现讣正方形线框的刃边距上边界i高度a=0.9 m 的位置由静止释放，且线框在运动过程小始终与磁场垂直，cd边始终保持水平，物体p 始终在斜面上运动，线框刚好能以0=3 m/s的速度进入匀强磁场并匀速通过匀强磁场 区域.释放前细线绷紧，重力加速度g =1

11、0计"，不计空气阻力.求：x x x >gzx 1 ,.j.x x.x,x«xn图9(1) 线框的c边在匀强磁场屮运动的过程中，c、间的电压是多大；(2) 线框的质量m和物体p的质量牝分别是多人；(3) 在田边刚进入磁场时，给线框施加一个竖直向下的拉力f,使线框以进入磁场前的 加速度匀加速通过磁场区域，在此过程中，力f做功0=0.23 j,求正方形线松边产 生的焦耳热是多少.专题突破练（限时:45分钟）单项选择题（2013噺课标117）如图,在水平面（纸面）内有三根相同的均匀金属棒"、°c和其屮、gc在g点接触，构成“v”字型导轨.空间存在垂直于纸

12、面的均匀磁场.川 力使向右匀速运动，从图示位置开始计时，运动'' mn始终与zbs的平分线垂直 r和导轨保持良好接触.下列关于回路中电流，与时间/的关系图线，可能正确的是2.2.a. 2.5 m/s 1 w b. 5 m/s 1 w c. 7.5 m/s 9 w d. 15 m/s 9 w 如图3所示，两平行的虚线间的区域内存在着冇界匀强磁场，冇一较小的直角三角形线 框a比的边与磁场边界平行，现使此线框向右匀速穿过磁场区域，运动过程中始终 保持速度方向与ab边垂直.则下列各图小可以定性地表示线框在进入磁场的过程屮感 应电流随吋间变化的规律的是d4. （2013-新课标如图4,在

13、光滑水平桌面上冇一边长为l、电阻为r的正方形导线框; 在导线框右侧有一宽度为冰d厶）的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平 行，磁场方向竖直向下.导线框以某一初速度向右运动，7=0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合,随后导线松进入并通过磁场区域.下列vt图象中，可能正确描述上述过程的是l一x x x xx x x xx x x xx x x x5.图5中厶是绕在铁芯上的线圈，它与电阻7?、局、电键和电池e可构成闭合回路.线圈 上的箭头表示线圈中电流的正方向，肖电流的流向与箭头所示的方向相同时，该电流为 正，否则为负.电键$和民都处于断开状态.设在,=0吋刻，接通电键k|,经过一 段时间，在尸h时刻，再接通电键也，则能正确表示厶中的电流/随时间变化图线abcd（2013安徽如图2所示，足够氏平行金属导轨倾斜放置，倾角为37。，宽度为0.5 m