63电磁感应规律及其应用正式版

1、专题六电路与电磁感应第3讲电磁感应规律及其应用【核心要点突破】知识链接一、安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的应用情况f*用的A：。一或F安皓电啪斗与qi.:i动电荷.用为宓：打部分亍你怕UT割逐盛t-Jrk玮盘T?手弟虬g用台回道瞒通透奄化楞次定H*、法拉第电磁感应定律-令公式：N屋，N为线圈匝数2、导体切割磁感线的情形(1)一般情况：运动速度v与磁感应线方向夹角为”时则当LIB.Lviftjv与B成。时,KBLvsin0E=BLv(垂直平动切割)L是导线的有效切割长度(v为磁场与导体的相对切割速度)(B不动而导体动；导体不动而B运动)E-Blv-Bl万-2昭(直导体绕一端转动切割)深化

2、整合一、感应电流方向的判断、楞次定律的理解楞次定律判定感应电流方向的一般步骤，基本思路可归结为：“一原、二感、三电流”，(1) 明确闭合回路中引起感应电流的原磁场方向如何；(2) 确定原磁场穿过闭合回路中的磁通量如何变化(是增还是减)(3) 根据楞次定律确定感应电流磁场的方向.(4) 再利用安培定则，根据感应电流磁场的方向来确定感应电流方向.1. 楞次定律中“阻碍”两字的含义：(1) 谁阻碍谁？是感应电流的磁通量阻碍原磁通量；(2) 阻碍什么？阻碍的是磁通量的变化而不是磁通量本身；如何阻碍？当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，当磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，

3、即”增反减同”；(3) 结果如何？阻碍不是阻止，只是延缓了磁通量变化的快慢，结果是增加的还是增加，减少的还是减少.【典例训练1】(2010全国口理综T18)如图，空间某区域中有一匀强磁场，磁感应强度方向水平，且垂直于纸面向里，磁场上边界b和下边界d水平。在竖直面内有一矩形金属线圈，线圈上下边的距离很短，下边水平。线圈从水平面a开始下落。已知磁场上下边界之间的距离大于水平面a、b之间的距离。若线圈下边刚通过水平面b、c(位于磁场中)和d时，线圈所受到的磁场力的大小分别为E、Fc和Fd,则二._一x:xxxXxr+XxXxxl；IXXXKX：fIA.FdFcFbB.FcFdE2,a端为正B.E1E

4、2,b端为正C.E1E2,a端为正D.E1E2,b端为正【命题立意】本题以水平金属棒在两通电螺线管间的水平圆形匀强磁场中自由下落，垂直切割磁感线产生感应电动势，考查考生的空间想象能力和把立体图转化为平面图思维方法。【思路点拨】解答本题可按以下思路分析：【规范解答】选D,将立体图转化为平面图如右图所示,由几何关系计算有效切割长度LL1=2、.R2-h12=2.R2(0.2R)2=2R.0.96L2=2.R2-h22=2.R2-(0.8R)2=2R.0.36由机械能守恒定律计算切割速度mgh=】mv2v,即：2尚，则:V1=；2g0.2R=U0.4gRv2=2g0.8R=：；1.6gR根据E=BL

5、v,Ei=b，2N底16q5顽E2=BK2Rj应七16gR可见E1)rff以/irngT.1A.Kr所以B-0.81分）小Pat,(BL)c.J)/tXMtr人.tiEiK1r13分)代Ait鸠部m7rti了C1分）(1分)(.QQIQ/r=13ri,古=五叫-AilkvvtiI1i图为W,Q：/缺（-J|殆以W-04DJ15与彖ir：.a.!T10V，所以B正确A错（2010.上海物理卷T13）.如图，长为21的直导线拆成边长相等，夹角为60的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B,当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为(A)0B)0.5B

6、I1(C)BII(D)2B|I【命题立意】本题考查安培力大小的计算。【思路点拨】可以分别求出两股导线受到的安培力，然后再将这两个力合成，也可以先计算导线有效长度，然后用安培力公式求解【规范解答】选C,导线有效长度为2lsin30=l,根据安培力公式，该V形通电导线收到的安培力大小为B|1。（2010.上海物理卷T19）如右图，一有界区域内，存在着磁感应强度大小均为B,方向分别垂直于光滑水平桌面向下和向上的匀强磁场，磁场宽度均为L,边长为L的正方形框abcd的bc边紧靠磁场边缘置于桌面上，使线框从静止开始沿x轴正方向匀加速通过磁场区域，若以逆时针方向为电流的正方向，能反映线框中感应电流变化规律的

7、是图【命题立意】本题主要考查感应电流的判断。【思路点拨】感应电动势的大小E=BLv,当线圈有两个边切割磁感线时，要注意感应电动势的的方向是相同还是相反。【规范解答】选A,在0-tl，电流均匀增大，排除CD.t2在&2,两边感应电流方向相同,大小相加，故电流大。在t2匕，因右边离开磁场，只有一边产生感应电流，故电流小用相同导线绕制的边长为L和2L的四个闭合导体线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图所示，在每个线框进入磁场的过程中，M、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud.下列判断正确的是（VA.UaUbUcUdC.Ua=Ub=Uc=UdD. B.UdUbUaUcUaUbUdUc1/【

8、解抵】选I）,ajnt入时,感应电动势为HLecd追入时感应电动势为M、N商点间的电压均为各自电路的路端也压心4HLv.BL-a-L；BL-2-a1h1=BL2咛BLi；故选dJ如图所示，两个垂直于纸面的匀强磁场方向相反，磁感应强度的大小均为B,磁场区域的宽度均为a,一正三角形（高度为a）导线框ABC从图示位置沿图示方向匀速穿过两磁场区域,以逆时针方向为电流的正方向，则下列关于感应电流I与导线框移动距离x的关系图象正确的是（）CD【解析】选C.根据楞次定律可判断出当导线框刚进入第一个磁场区域的过程中感应电流的方向为逆时针，故选项B、D错误；当导线框逐渐进入第二个磁场区域的过程中感应电流方向为顺

9、时针，且逐渐增大，选项A错误、C正确.1. 如图所示，在空间中存在两个相邻的、磁感应强度大小相等、方向相反的有界匀强磁场，其宽度均为L,现将宽度也为L的矩形闭合线圈，从图示位置垂直于磁场方向匀速拉过磁场区域,则在该过程中，能正确反映线圈中所产生的感应电流或其所受的安培力随时间变化的图象是()ABCD【解析】选D.线框穿越磁场区可分为三个过程：过程1:线框右边切割磁感线；过程2:线框左右两边均切割磁感线；过程3:线框左边切割磁感线.由右手定则判断出三个过程中感应电流方向分别为逆时针、顺时针、逆时针，大小分别为BLu2iLvBLt；RRR,仅从大小即可判断A、B均错误.由左手定则判断出三个过程中线

10、框受力方向始终向左.三个过程中安培力的大小分别为,故D正确，C错误.7.（2010福建理综T21）如图所示，两条平行的光滑金属导轨固定在倾角为9的绝缘斜面上，导轨上端连接一个定值电阻。导体棒a和b放在导轨上，与导轨垂直并良好接触。斜面上水平虚线PQ以下区域内，存在着垂直穿过斜面向上的匀强磁场。现对a棒施以平行导轨斜向上的拉力，使它沿导轨匀速向上运动，此时放在导轨下端的b棒恰好静止。当a棒运动到磁场的上边界PQ处时，撤去拉力，a棒将继续沿导轨向上运动一小段距离后再向下滑动，此时b棒已滑离导轨。当a棒再次滑回到磁场边界PQ处时，又恰能沿导轨匀速向下运动。已知a棒、b棒和定值电阻的阻值均为R,b棒的

11、质量为m,重力加速度为g,导轨电阻不计。求a棒在磁场中沿导轨向上运动的过程中，a棒中的电流强度I,与定值电阻R中的电流强度IR之比；a棒质量ma;a棒在磁场中沿导轨向上运动时所受的拉力F。【命题立意】本题以两条平行的光滑金属导轨中导体棒a的运动为背景，主要考查学生对电磁感应的受力分析、电路问题、力和运动的观点分析问题的能力。【思路点拨】以导轨下端的b棒恰好静止进行受力分析得Ib,进而根据等效电路分析流和a棒受力情况，根据力和运动的关系求解问题【规范解答】（1）由于a棒、b棒和定值电阻的阻值均为R,由等效电路a棒、b棒和定值电阻的阻值均为a棒的电可得I=Ib+Iro且Ib=IR因此有Ir（2）由

12、于场的速度与下滑时匀速速度大小相等,a棒上滑时a棒继续沿导轨向上运动一小段距离后再向下滑动过程中机械能守恒,有E=BLVa棒离开磁由受力分析得Iaa棒下滑时E32R2皈BIbL=mgsin笛E2R(DB=magsin.I2【答案】（1）Ir1【类题拓展】巧解电磁感应中力、3mma=一a2（2）电、能等综合问题了mgsin口(3)23mma联立解得2（3）由受力分析，并代入数据联立求解可得a棒上滑时F=BILmagsinr-7mgsin2电磁感应类的问题是综合性较强的问题，有些省份的高考题经常作为压轴题出现，学生普遍感到较难，实际上学生若能够按照正确的分析问题的习惯，还是能轻松解决此类问题：认真

13、审题，弄清题目给出的情景和运动过程的关键状态。明确等效电源，画出等效电路，进行电路的分析并列式。确定研究对象进行受力分析，画出受力示意图。写出安培力的表达式，抓住关键状态列出牛顿运动定律的表达式。确定研究过程，明确安培力做功与电路中电能的转化关系，列出动能定理的表达式。联立方程进行求解。8.（2010江苏物理卷T13）（15分）如图所示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为L,一理想电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直。一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放。导体棒进入磁场后，流经电流表的电流逐渐减小，最终稳定为I。整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水

14、平，不计导轨的电阻。求：（1）磁感应强度的大小B;（2）电流稳定后，导体棒运动速度的大小v;（3）流经电流表电流的最大值Im【命题立意】本题以一导体棒在匀强磁场中运动，来考查电磁感应的规律和电磁感应与力学的综合，题目设置难度相对较容易些。【思路点拨】（1）通过对导体棒在匀强磁场中受力分析，利用平衡条件mg=BIL可求解；（2）由导体棒在匀强磁场处于平衡状态、闭合电路欧姆定律及切割公式E=BLv联立求解；（2）通过受力分析可知，导体棒在进入磁场瞬间时，速度最大，可由机械能守恒和E=BLv联立求解。【规范解答】（1）电流稳定后，导体棒做匀速运动，则有：BIL=mgmgB=解得：IL（2）感应电动势E=BLvI=E感应电流R12Rv=由式解得mg(3)由题意知，导体棒刚进入磁场时的速度最大，设为临根据机械能守恒21mv；=mgh感应电动势的最大值Em=BLVmIm感