《备考指南一轮 物理 》课件-第10章 第3讲

电磁感应第十章第3讲电磁感应规律的综合应用【备考指南】1.能由给定的电磁感应过程判断或画出正确的图像；或由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量.2.能解决电磁感应问题中涉及安培力的动态分析和平衡问题.3.能分析电磁感应问题中的能量转化，并能进行有关计算．栏目导航01知识梳理回顾03核心素养提升02要点各个击破04配套训练知识梳理回顾11．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．将它们接上电容器，便可使电容器充电；将它们接上用电器，便可对用电器供电，在回路中形成电流．因此，电磁感应问题往往跟电路问题联系在一起．解决电磁感应电路问题的关键是把电磁感应问题等效成稳恒直流电路．一电磁感应中的电路问题2．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．3．常见的一些分析误区(1)不能正确分析感应电动势及感应电流的方向．因产生感应电动势那部分电路为电源部分，故该部分电路中的电流应为电源内部的电流，而外电路中的电流方向仍是从高电势到低电势．(2)应用欧姆定律分析求解电路时，不注意等效电源的内阻对电路的影响．(3)对接在电路中电表的读数不能正确进行分析，特别是并联在等效电源两端的电压表，其示数应该是外电压，而不是等效电源的电动势，也不是内电压．【答案】C1．图像问题的特点考查方式比较灵活，有时依据电磁感应现象发生的过程确定图像的正确与否，有时依据不同的图像进行综合计算．2．解题关键弄清初始条件、正负方向的意义、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．二电磁感应中的图像问题3．解决图像问题的一般步骤(1)明确图像的种类，即是B－t图还是Φ－t图，或者E－t图、I－t图等．对于切割磁感线类还有E－x图、I－x图等．(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)画图像或判断图像．4．方法归纳图注意事项：(1)明确图像所描述的物理意义；(2)必须明确各种“＋”“－”的含义；(3)必须明确斜率的含义；(4)必须建立图像和电磁感应过程之间的对应关系；(5)不管是何种类型，电磁感应中的图像问题常常需要利用右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律分析解决．【对点小练】2．在空间存在竖直向上各处均匀的磁场．将一个不变形的单匝金属圆线圈放入磁场中，规定线圈中感应电流方向如图甲所示的方向为正．当磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示时，能正确表示线圈中感应电流随时间变化的图线是(

)【答案】B1．导体棒的两种运动状态(1)平衡状态——导体棒处于静止状态或匀速直线运动状态，加速度为________；(2)非平衡状态——导体棒的加速度________．2．两个研究对象及其关系电磁感应中导体棒既可看做电学对象(因为它相当于电源)，又可看做力学对象(因为有感应电流而受到安培力)，而感应电流I和导体棒的________是联系这两个对象的纽带．三电磁感应中的动力学问题零不为零

速度v

电源

变减速

【对点小练】3．如图所示，有两根和水平方向成α角的光滑平行金属轨道，上端接有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B．一根质量为m的金属杆(电阻忽略不计)从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm.则(

)A．如果B增大，vm将变大B．如果α增大，vm将变大C．如果R变小，vm将变大D．如果m变小，vm将变大【答案】B四电磁感应中的能量问题电

2．解答步骤(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________．(2)搞清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的能量发生了相互转化．(3)根据能量守恒列方程求解．电源

【答案】D要点各个击破2要点1电磁感应与电路规律的综合应用处理电磁感应电路问题的一般思路【答案】AC【答案】(1)2.5m/s2

(2)0.05W

0.8m/s电磁感应提供电路中的电源，解决这类电磁感应中的电路问题，一方面要考虑电磁学中有关规律如右手定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律等；另一方面还要考虑电路中的有关规律，如欧姆定律、串并联电路的性质等，有时也可能用到力学知识．只有将以上规律融会贯通，才能得心应手，灵活处理实际问题．要点2电磁感应中的图像问题电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量Φ、感应电动势E和感应电流I随时间t变化的图像，即B－t图像、Φ－t图像、E－t图像和I－t图像．对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常涉及感应电动势E和感应电流I随位移s变化的图像，即E－s图像和I－s图像．这些图像问题大体上可分为两类：由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像；由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量．不管是何种类型，电磁感应中的图像常需利用右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等来分析感应电流的方向和大小．例2

(2019年邵阳一模)如图所示，两个垂直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，感应电流I与线框移动距离x的关系图是(

)【答案】C【解析】x在a～2a范围，线框穿过两磁场分界线时，BC、AC边在右侧磁场中切割磁感线，有效切割长度逐渐增大，产生的感应电动势E1增大．BC、AC边在左侧磁场中切割磁感线，产生的感应电动势E2不变．两个电动势串联，因此总电动势E＝E1＋E2增大，选项A错误．x在0～a范围，线框已穿过左侧磁场，根据楞次定律，感应电流方向为逆时针，为正值，选项B错误．在2a～3a，线框穿过左侧磁场时，根据楞次定律，感应电流方向为逆时针，为正值，选项C正确，D错误．练2

将一段导线绕成如图甲所示的闭合回路，并固定在水平面(纸面)内．回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中．回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示．用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向．能正确反映F随时间t变化的图像是(

)【答案】B电磁感应图像的判断方法1．关注初始时刻，如初始时刻感应电流是否为零，是正方向还是负方向．2．关注变化过程，看电磁感应发生的过程分为几个阶段，这几个阶段是否和图像变化相对应．3．关注大小、方向的变化趋势，看图线斜率的大小、图线的曲、直是否和物理过程对应．4．推导出相应物理量的函数关系式，看图像与关系式是否对应．要点3电磁感应与力学规律的综合应用1．两种状态及处理方法状态特征处理方法平衡态加速度为零根据平衡条件列式分析非平衡态加速度不为零根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系进行分析2．力学对象和电学对象的相互关系(1)求磁感应强度B的大小．(2)若将EF棒固定不动，将MN棒由静止释放，MN棒沿斜面下滑距离d＝5m时达到稳定速度．求此过程中通过MN棒的电荷量．(3)在(2)过程中整个电路产生的焦耳热．【答案】(1)1.5T

(2)2.0C

(3)5.375J练3

(2020届山西晋城模拟)如图所示，间距为L的两光滑平行金属导轨MN、PQ水平放置，导轨右端接有一阻值为R的电阻，导轨足够长．在垂直导轨的虚线cd右则存在一磁感应强度大小为B、方向垂直轨道平面竖直向上的匀强磁场．现将一长度为L、质量为m、阻值也为R的金属杆ab置于虚线cd的左侧，且用该金属杆的中心位置沿水平方向压缩固定在水平地面上的轻质弹簧(弹簧与杆不粘连)．当弹簧的弹性势能为Ep时，由静止释放金属杆．已知弹簧恢复到原长时金属杆还未进入磁场，金属导轨的电阻不计，金属杆始终与导轨垂直且接触良好．求：(1)金属杆运动的整个过程中，回路中产生的感应电流的最大值；(2)金属杆从进入磁场到加速度为a的过程中电阻