2025版高考物理一轮复习第十章电磁感应3电磁感应规律的综合应用学案VIP

PAGE4-电磁感应规律的综合应用必备学问一、电磁感应中的电路问题1.电源:切割磁感线运动的导体或磁通量发生改变的回路相当于电源。对应的感应电动势计算式分别为BLv、nΔΦΔt2.电流:电路闭合时的电流I可由欧姆定律求出,I=ER总,路端电压U=IR3.电势:在外电路中,电流由高电势流向低电势;在内电路中,电流由低电势流向高电势。4.通过导体的电荷量:q=IΔt=nΔΦR如图所示,MON是固定导轨,金属棒与导轨接触良好,在拉力F作用下向右运动。(1)图中电路相当于电源的部分是金属棒的ab部分。(2)闭合电路中的感应电流方向沿逆时针方向。(3)路端电压是闭合电路外电路的电压,等于该图中aOb部分电路的分压。二、电磁感应中的动力学问题1.安培力的大小:安培力公式:FA=BIL感应电动势:2.安培力的方向:(1)先用右手定则推断感应电流的方向,再用左手定则判定安培力的方向。(2)依据楞次定律,安培力的方向肯定和导体切割磁感线运动的方向相反。三、电磁感应中的能量问题1.能量转化:感应电流在磁场中受到安培力,外力克服安培力做功,将机械能转化为电能,电流做功再将电能转化为其他形式的能。2.转化实质:电磁感应现象的能量转化,实质是其他形式的能与电能之间的转化。3.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:机械能的削减量等于电能的增加量。基础小题1.推断下列题目的正误。(1)闭合电路的欧姆定律同样适用于电磁感应电路。 ()(2)“相当于电源”的导体棒两端的电压肯定等于电源的电动势。 ()(3)闭合电路中电流肯定从高电势流向低电势。 ()(4)在有安培力的作用下,导体棒不能做加速运动。 ()(5)电磁感应中求焦耳热时,均可干脆用公式Q=I2Rt。 ()(6)电路中的电能增加,外力肯定克服安培力做了功。 ()提示:(1)√。在电磁感应现象中,I=ER+r,其中r(2)×。当导体棒的电阻r不为零时,产生电压降,它两端的电压小于电动势。(3)×。在电源内部,电流从低电势流向高电势。(4)×。在外力作用下,导体棒可以做加速运动。(5)×。在电流I恒定时,可用Q=I2Rt求焦耳热,当I不恒定时,要应用能量转化与守恒求解。(6)√。外力克服安培力做功,其他形式的能转化成电能,外力克服安培力做多少功,就产生多少电能。2.如图甲所示,光滑的导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中,轨道左侧连接肯定值电阻R,导体棒ab垂直导轨,导体和轨道的电阻不计。导体棒ab在水平外力作用下运动,外力F随t改变如图乙所示,在0～t0时间内从静止起先做匀加速直线运动,则在t0以后,导体棒ab的运动状况为 ()A.始终做匀加速直线运动B.做匀减速直线运动,直到速度为零C.先做加速运动,最终做匀速直线运动D.始终做匀速直线运动【解析】选C。设导体棒ab长为L,运动速度为v,则导体棒所受安培力F′=BIL=B2L2vR;因为导体棒在0～t0时间内从静止起先做匀加速直线运动,所以,F2>F′;因为速度不能瞬变,所以,导体棒先做加速运动,故B、D错误;导体棒做加速运动,速度增大,F′接着增大,则合外力减小,加速度减小,故A错误;当速度增大到F′=F2时,3.如图所示,在匀强磁场中,两根平行的金属导轨上放置两条平行的金属棒ab和cd,假定它们沿导轨运动的速率分别为v1和v2,且v1<v2,若金属导轨和金属棒的电阻不能忽视,要使回路中产生的感应电流最大,则棒ab、cd的运动状况应当为 ()A.ab和cd都向右运动B.ab和cd都向左运动C.ab向右、cd向左做相向运动D.ab向左、cd向右做背向运动【解析】选C。依据右手定则,当金属棒运动方向相同时,棒中产生的电流方向相同,回路中的总电流为两电流之差,故A、B项中电流不是最大;当两金属棒运动方向相反时,棒中产生的电流方向相反,回路中的总电流为两电流之和,但随着棒的运动,D项中ab向左、cd向右做背向运动时,回路中的电阻在变大,电流不肯定最大,选项C正确。4.(多选)(教材改编题)如图所示,空间中存在一水平方向的半无界匀强磁场,其上边界水平。磁场上方有一个长方形导线框,线框一边水平,所在平面与磁场方向垂直。若线框自由下落,则刚进入磁场时线框的加速度可能 ()A.渐渐减小,方向向下B.为零C.渐渐增大,方向向上D.渐渐减小,方向向上【解析】选A、B、D。导线框进入磁场时,下边切割磁场产生感应电流,受到向上的安培力,若安培力小于重力,合力方向向下,加速度方向向下。线框做加速运动,随着速度增大,产生的感应电动势和感应电流增大,线圈所受的安培力增大,合力减小,加速度减小,故A正确;若安培力等于重力,线