高二物理人教版32 4.7电磁感应与电路规律的综合应用

1、.电磁感应与电路规律的综合应用重/难点重点：电磁感应与电路规律的综合应用。难点：电磁感应与电路规律的综合应用。重/难点分析重点分析：对电磁感应电路的考察命题，常以学科内综合题目呈现，涉及电磁感应定律、直流电路、功、动能定理、能量转化与守恒等多个知识点，突出考察学生理解才能、分析综合才能，尤其从实际问题中抽象概括构建物理模型的创新才能。难点分析：解决电磁感应电路问题的关键就是借鉴或利用相似原型来启发理解和变换物理模型，即把电磁感应的问题等效转换成稳恒直流电路，把产生感应电动势的那部分导体等效为内电路。感应电动势的大小相当于电源电动势。其余部分相当于外电路，并画出等效电路图。此时，处理问题的方法与

2、闭合电路求解根本一致，惟一要注意的是电磁感应现象中，有时导体两端有电压，但没有电流流过，这类似电源两端有电势差但没有接入电路时，电流为零。打破策略一、电路问题1、确定电源：首先判断产生电磁感应现象的那一部分导体电源，其次利用或求感应电动势的大小，利用右手定那么或楞次定律判断电流方向。2、分析电路构造，画等效电路图。3、利用电路规律求解，主要有欧姆定律，串并联规律等。 二、图象问题1、定性或定量地表示出所研究问题的函数关系。2、在图象中E、I、B等物理量的方向是通过正负值来反映。3、画图象时要注意横、纵坐标的单位长度定义或表达。例1. 如下图，平行导轨置于磁感应强度为B的匀强磁场中方向向里，间距

3、为L，左端电阻为R，其余电阻不计，导轨右端接一电容为C的电容器。现有一长2L的金属棒ab放在导轨上，ab以a为轴顺时针转过90°的过程中，通过R的电量为多少？解析：1由ab棒以a为轴旋转到b端脱离导轨的过程中，产生的感应电动势一直增大，对C不断充电，同时又与R构成闭合回路。ab产生感应电动势的平均值表示ab扫过的三角形的面积，即 通过R的电量 由以上三式解得 在这一过程中电容器充电的总电量Q=CUm Um为ab棒在转动过程中产生的感应电动势的最大值。即联立得：。2当ab棒脱离导轨后对R放电，通过R的电量为 Q2，所以整个过程中通过R的总电量为： Q=Q1Q2=三、综合例析电磁感应电路

4、的分析与计算以其覆盖知识点多，综合性强，思维含量高，充分表达考生才能和素质等特点，成为历届高考命题的特点。1、命题特点对电磁感应电路的考察命题，常以学科内综合题目呈现，涉及电磁感应定律、直流电路、功、动能定理、能量转化与守恒等多个知识点，突出考察考生理解才能、分析综合才能，尤其从实际问题中抽象概括构建物理模型的创新才能。2、求解策略变换物理模型，是将陌生的物理模型与熟悉的物理模型相比较，分析异同并从中挖掘其内在联络，从而建立起熟悉模型与未知现象之间互相关系的一种特殊解题方法。巧妙地运用“类同变换，“类似变换，“类异变换，可使复杂、陌生、抽象的问题变成简单、熟悉、详细的题型，从而使问题大为简化。

5、解决电磁感应电路问题的关键就是借鉴或利用相似原型来启发理解和变换物理模型，即把电磁感应的问题等效转换成稳恒直流电路，把产生感应电动势的那部分导体等效为内电路。感应电动势的大小相当于电源电动势。其余部分相当于外电路，并画出等效电路图。此时，处理问题的方法与闭合电路求解根本一致，惟一要注意的是电磁感应现象中，有时导体两端有电压，但没有电流流过，这类似电源两端有电势差但没有接入电路时，电流为零。例2. 据报道，1992年7月，美国“阿特兰蒂斯号航天飞机进展了一项卫星悬绳发电实验，实验获得了部分成功。航天飞机在地球赤道上空离地面约处由东向西飞行，相对地面速度大约6.5×103 m/s，从航天

6、飞机上向地心方向发射一颗卫星，携带一根长20 km，电阻为800 的金属悬绳，使这根悬绳与地磁场垂直，做切割磁感线运动。假定这一范围内的地磁场是均匀的。磁感应强度为4×10-5T，且认为悬绳上各点的切割速度和航天飞机的速度一样。根据理论设计，通过电离层由等离子体组成的作用，悬绳可以产生约3 A的感应电流，试求：1金属悬绳中产生的感应电动势；2悬绳两端的电压；3航天飞机绕地球运行一圈悬绳输出的电能地球半径为6400 km。解析：此题考察学生信息摄取、提炼、加工才能及构建物理模型的抽象概括才能。解题方法与技巧：将飞机下金属悬绳切割磁感线产生感应电动势看作电源模型，当它通过电离层放电可看作

7、直流电路模型。如下图。（电离层）1金属绳产生的电动势：2悬绳两端电压，即路端电压可由闭合电路欧姆定律得：3飞机绕地运行一周所需时间t=s=9.1×103 s那么飞机绕地运行一圈输出电能：。例3. 如下图，竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.5 T，并且以在变化，程度轨道电阻不计，且不计摩擦阻力，宽0.5 m的导轨上放一电阻R0=0.1 的导体棒，并用程度线通过定滑轮吊着质量M=0.2 kg的重物，轨道左端连接的电阻R=0.4 ，图中的l=0.8 m，求至少经过多长时间才能吊起重物。解析： 由法拉第电磁感应定律可求出回路感应电动势： 由闭合电路欧姆定律可求出回路中电流 由于安培力方向向左，应用左手定那么可判断出电流方向为顺时针方向由上往下看。再根据楞次定律可知磁场增加，在t时磁感应强度为： 此时安培力为 由受力分析可知 由式并代入数据：t=495 s打破反思本节内容力求使学生到达以下效果：纯熟运用右手定那么和楞