高考物理-一轮复习-10.3电磁感应规律的综合应用

【想一想】用均匀导线做成的正方形线框边长为0.2m，正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图所示．在磁场以10T/s的变化率增强时，(1)线圈中产生的感应电动势是多少？(2)a、b两端电势差是多大？哪端电势高？第3单元电磁感应规律的综合应用基础探究电磁感应中的电路问题【填一填】1．内电路和外电路(1)切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于

．(2)该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的

，其余部分是

．2．电源电动势和路端电压电源外电阻内电阻Blv

【想一想】圆形导线框固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直．规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图所示．(1)若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，请画出i­t图象．(2)在i

­

t图象中的“面积”代表什么含义？电磁感应中的图象问题【填一填】【想一想】如图所示，两光滑倾斜导轨与水平面的夹角为θ，磁场垂直于导轨所在平面向上，一导体棒静止释放．(1)导体棒下滑过程中受几个力的作用？(2)若导轨足够长，导体棒最终做什么运动？(3)运动过程中有哪些能量转化？提示：(1)受重力、导轨的支持力、安培力三个力作用．(2)匀速直线运动．(3)重力势能减少转化为动能和电能．电磁感应中的力学综合问题(2)安培力的方向判断①右手定则和左手定则相结合，先用

确定感应电流方向，再用

判断感应电流所受安培力方向．②用楞次定律判断，感应电流所受安培力的方向一定和导体切割磁感线运动的方向

．(3)分析导体受力情况(包含安培力在内的全面受力分析)．(4)根据平衡条件或牛顿第二定律列方程．Blv

右手定则左手定则相反2．电磁感应中的能量转化问题(1)电磁感应现象的实质是其他形式的能转化为

．(2)感应电流在磁场中受安培力，外力克服安培力

，将其他形式的能转化为

，电流做功再将电能转化为

．(3)电流做功产生的热量用焦耳定律计算，公式为

.电能做功电能内能Q＝I2Rt答案：B答案：B解析：金属棒PQ进入磁场前和出磁场后，不产生感应电动势，而在磁场中，由于匀速运动产生的感应电动势不变，故正确选项为A.答案：A3．如图所示，一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落，穿过一根竖直悬挂的条形磁铁，铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴线始终保持重合．若取磁铁中心O为坐标原点，建立竖直向下为正方向的x轴，则下图中最能正确反映环中感应电流i随环心位置坐标x变化的关系图象是(

)解析：条形磁铁的磁感线分布示意图如图所示．铜环由静止开始下落过程中磁通量的变化率是非均匀变化的，故环中产生的感应电动势、环中的感应电流也是非均匀变化的，A错误．在关于O点对称的位置磁场分布对称，但环的速率是增大的，则环在O点下方的电流最大值大于在O点上方电流的最大值，故C错误．由于磁通量在O点上方是向上增大而在O点下方是向上减小的，故环中电流方向在经过O点时发生改变，D错误．可知B选项正确．答案：B【互动探究】1．在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源，在此电源内部电流方向与电势有什么关系？2．把切割磁感线的导体棒接入电路，并联在导体棒两端的电压表测量的是电源电动势吗？【核心突破】1．对电磁感应中电源的理解(1)电源的正负极、感应电流的方向、电势的高低、电容器极板带电问题，可用右手定则或楞次定律判定．电磁感应中的电路问题2．对电磁感应电路的理解(1)在电磁感应电路中，相当于电源的部分把其他形式的能通过电流做功转化为电能．(2)“电源”两端的电压为路端电压，而不是感应电动势．3．解题的基本方法(1)确定电源，先判断产生电磁感应现象的是哪一部分导体，该部分导体可视为电源．(2)分析电路结构，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．【典例1】如图(a)所示，水平放置的两根平行金属导轨，间距L＝0.3m，导轨左端连接R＝0.6Ω的电阻，区域abcd内存在垂直于导轨平面B＝0.6T的匀强磁场，磁场区域宽D＝0.2m．细金属棒A1和A2用长为2D＝0.4m的轻质绝缘杆连接，放置在导轨平面上，并与导轨垂直，每根金属棒在导轨间的电阻均为r＝0.3Ω.导轨电阻不计.使金属棒以恒定速度v＝1.0m/s沿导轨向右穿越磁场．计算从金属棒A1进入磁场(t＝0)到A2离开磁场的时间内，不同时间段通过电阻R的电流强度，并在图(b)中画出．[思路探究]分析细金属棒运动过程中的电流及电路结构：(1)细金属棒A1切割磁感线的时间：________.(2)金属棒A1切割时，电流是________________和电阻是并联关系．(3)细金属棒A2切割时，电流是________，________和电阻是并联关系．(4)双棒都不切割磁感线的时间：________.[答案]

见解析[答案]

见解析【核心突破】1．图象问题的求解类型电磁感应中的图象问题2.解题关键弄清初始条件，正、负方向的对应变化范围，所研究物理量的函数表达式，进出磁场的转折点是解决问题的关键．3．解决图象问题的一般步骤(1)明确图象的种类，即是B

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t图象还是Φ

­

t图象，或者E­t图象、I­t图象等．(2)分析电磁感应的具体过程．(3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系．(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿定律等规律写出函数关系式．(5)根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等．(6)画图象或判断图象．[特别提醒]对于图象问题，应做“三看”、“三明确”，即(1)看轴——看清变量．(2)看线——看图线的形状．(3)看点——看特殊点和转折点．(4)明确图象斜率的物理意义．(5)明确截距的物理意义．(6)明确“＋”“－”的含义

【典例2】

([思路探究]

(1)利用公式E＝Blv计算时，l的意义是什么？该题中如何确定l的大小？(2)该题中随MN的移动，总电阻如何随时间变化？[思路探究]

(1)利用公式E＝Blv计算时，l的意义是什么？该题中如何确定l的大小？(2)该题中随MN的移动，总电阻如何随时间变化？[答案]

A2．(解析：刷卡速度改为原来一半时，磁卡通过检测线圈的时间即有感应电动势产生的时间变为原来的2倍，可知A、B错误；由E＝Blv知当只减小v时，磁卡与检测线圈在相同的相对位置处产生的感应电动势也减小，故C错误、D正确．答案：D【互动探究】1．导体棒由于通电而运动，导体棒所受安培力是阻力还是动力？由于导体棒的运动而产生感应电流，则磁场对导体棒的安培力是阻力还是动力？2．电磁感应现象中，是怎样实现其它形式的能向电能转化的？【核心突破】1．安培力对导体棒运动的两种作用(1)导体棒由于通电而运动时，安培力是动力．(2)由于导体棒的运动而产生感应电流，则磁场对导体棒的安培力为阻力．电磁感应中的动力学和能量问题2．两种状态及处理方法3.力学对象和电学对象的相互关系4．电磁感应现象中能量的三种计算方法：(1)利用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功．(2)利用能量守恒求解：机械能的减少量等于产生的电能．(3)利用电路特征来求解：通过电路中所产生的电能来计算．【典例3】

(【典例3】

([思路点拨]

解此题的关键有两点：(1)明确电源及电路结构．(2)分析受力、做功及能量转化．3．(答案：(1)0.4J

(2)3.2m/s