高考物理复习第九章电磁感应第三课时电磁感应现象的综合问题

第3课时电磁感应现象综合问题1/48电源内阻2/48二、电磁感应中动力学问题1.通电导体在磁场中受到_________作用，电磁感应问题往往和力学问题联络在一起。处理基本方法以下： (1)使用方法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势大小和方向； (2)求回路中电流； (3)分析导体受力情况(包含安培力在内全方面受力分析)； (4)依据平衡条件或______________列方程。

安培力牛顿第二定律3/482.两种状态处理(1)导体处于平衡态——静止或匀速直线运动状态。处理方法：依据平衡条件——合外力等于零列式分析。(2)导体处于非平衡态——加速度不等于零。处理方法：依据牛顿第二定律进行动态分析，或结合功效关系分析。

4/48三、电磁感应中能量转化1.电磁感应现象实质是______________和_______之间转化。2.感应电流在磁场中受安培力，克服安培力_______，将_____________能转化为_______，电流做功再将电能转化为_______________。

其它形式能电能做功其它形式电能其它形式能5/48考点一电磁感应电路问题(－/d)[关键点突破]1.处理问题普通思绪(1)确定电源，在电磁感应现象中，产生感应电动势那部分导体是电源；(2)分析电路结构(区分内、外电路及外电路串、并联分析)，画出等效电路；(3)利用闭合电路欧姆定律、串并联电路性质、电功率等公式求解。

6/487/488/48(1)求0～0.10s线圈中感应电动势大小；(2)t＝0.22s时闭合开关K，若细杆CD所受安培力方向竖直向上，判断CD中电流方向及磁感应强度B2方向；(3)t＝0.22s时闭合开关K，若安培力远大于重力，细框跳起最大高度h＝0.20m，求经过细杆CD电荷量。9/48答案(1)30V

(2)电流方向C→D

B2方向向上 (3)0.03C10/4811/48答案A12/482.(多项选择)如图所表示，PN与QM两平行金属导轨相距1m，电阻不计，两端分别接有电阻R1和R2，且R1＝6Ω，ab杆电阻为2Ω，在导轨上可无摩擦地滑动，垂直穿过导轨平面匀强磁场磁感应强度为1T。现ab以恒定速度v＝3m/s匀速向右移动，这时ab杆上消耗电功率与R1、R2消耗电功率之和相等。则(

)A.R2＝6ΩB.R1上消耗电功率为0.375WC.a、b间电压为3VD.拉ab杆水平向右拉力为0.75N13/48答案BD14/48考点二电磁感应图象问题(－/d)[关键点突破]1.图象问题大致上可分为三类(1)由给定电磁感应过程选出或画出正确图象。(2)由给定相关图象分析电磁感应过程，求解对应物理量。(3)依据图象定量计算。

15/482.解题步骤(1)明确图象种类，即是B－t图还是Φ－t图，或者是E－t图、I－t图等。(2)分析电磁感应详细过程判断对应图象是否分段，共分几段。(3)用右手定则或楞次定律确定感应电流方向。(4)结正当拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数关系式。(5)依据函数关系式，进行数学分析。(6)画图象或判断图象。

16/48[典例剖析]【例】

矩形导线框abcd放在匀强磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t改变图象如图所表示。设t＝0时刻，磁感应强度方向垂直纸面向里，则在0～4s时间内，选项图中能正确反应线框ab边所受安培力F随时间t改变图象是(要求ab边所受安培力向左为正)(

)17/48解析在0～1s内，由法拉第电磁感应定律可知，产生感应电流大小恒定，由楞次定律可得线框内产生感应电流方向为顺时针方向，依据左手定则可判断出线框ab边所受安培力方向向左(为正)，由F＝BIL可知F随磁感应强度减小而减小。在1～2s内，由楞次定律可得线框内产生感应电流方向为顺时针方向，依据左手定则可判断出线框ab边所受安培力方向向右(为负)，由F＝BIL可知F随磁感应强度增大而增大。同理在2～3s内，线框ab边所受安培力方向向左(为正)，由F＝BIL可知F随磁感应强度减小而减小。在3～4s内，线框ab边所受安培力方向向右(为负)，由F＝BIL可知F随磁感应强度增大而增大，D正确。答案D18/48[针对训练]1.在竖直向上匀强磁场中，水平放置一个不变形单匝金属圆线圈，要求线圈中感应电流正方向如图甲所表示，当磁场磁感应强度B随时间t如图乙改变时，图中正确表示线圈中感应电动势E改变是(

)19/4820/48答案A21/4822/48乙23/48解析由公式E＝Blv可知，当刷卡速度减半时，线圈中感应电动势最大值减半，且刷卡所用时间加倍，故D选项正确。答案D24/48考点三电磁感应动力学问题(－/d)25/48[典例剖析]【例】

如图所表示，两根足够长光滑平行金属导轨MN、PQ间距为l＝0.5m，其电阻不计，两导轨及其组成平面均与水平面成30°角。完全相同两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨一直有良好接触。已知两棒质量均为m＝0.02kg，电阻均为R＝0.1Ω，整个装置处于垂直于导轨平面向上匀强磁场中，磁感应强度B＝0.2T。棒ab在平行于导轨向上力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能够保持静止。g取10m/s2，求：26/48(1)经过棒cd电流I是多少？方向怎样？(2)棒ab受到力F是多大？解析(1)棒cd受到安培力为Fcd＝BIl棒cd在共点力作用下平衡，则Fcd＝mgsin30°联立解得I＝1A依据楞次定律可知，棒cd中电流方向由d至c。(2)棒ab与棒cd受到安培力大小相等，即Fab＝Fcd对棒ab，由共点力平衡条件得F＝mgsin30°＋BIl解得F＝0.2N答案(1)1A由d至c

(2)0.2N27/48[针对训练]如图所表示，光滑“”形金属导体框竖直放置，除图中已标阻值为R电阻外，其余电阻不计。质量为m金属棒MN与框架接触良好。在区域abcd和cdef内，存在磁感应强度大小分别为B1＝B、B2＝2B有界匀强磁场，方向均垂直于框架平面向里，两竖直导轨ae与bf间距为L。现从图示位置由静止释放金属棒MN，当金属棒进入磁场B1区域后恰好做匀速运动。求：(1)金属棒进入磁场B1区域后速度大小；(2)金属棒刚进入磁场B2区域时加速度大小。28/4829/48考点四电磁感应能量问题(－/d)[关键点突破]1.电磁感应过程实质是不一样形式能量转化过程，电磁感应过程中产生感应电流在磁场中必定受到安培力作用。所以闭合电路一部分导体运动切割磁感线时必克服安培力做功。此过程中，其它形式能转化为电能。克服安培力做多少功，就有多少其它形式能转化为电能。当感应电流经过用电器时，电能又转化为其它形式能。

同理，电流做功过程，是电能转化为其它形式能过程，电流做多少功就有多少电能转化为其它形式能。

30/482.电能求解思绪主要有三种：(1)利用克服安培力做功求解，电磁感应中产生电能等于克服安培力所做功。(2)利用能量守恒求解，导体切割磁感线产生感应电流时，开始机械能总和与最终机械能总和之差等于产生电能。(3)利用电路特征来求解，经过电路中所消耗电能来计算。

31/48[典例剖析]【例】

如图所表示，在高度差h＝0.5m平行虚线范围内，有磁感应强度B＝0.5T、方向垂直于竖直平面向里匀强磁场，正方形线框abcd质量m＝0.1kg、边长L＝0.5m、电阻R＝0.5Ω，线框平面与竖直平面平行，静止在位置“Ⅰ”时，cd边跟磁场下边缘有一段距离。现用一竖直向上恒力F＝4.0N向上提线框，线框由位置“Ⅰ”无初速度开始向上运动，穿过磁场区，最终抵达位置“Ⅱ”(ab边恰好出磁场)，线框平面在运动中保持与磁场方向垂直，且cd边保持水平。设cd边刚进入磁场时，线框恰好开始做匀速直线运动。g取10m/s2。32/48(1)求线框进入磁场前距磁场下边界距离H；(2)线框由位置“Ⅰ”到位置“Ⅱ”过程中，恒力F做功是多少？线框内产生热量又是多少？33/4834/48答案(1)9.6m

(2)42.4J

3.0J35/48

[针对训练](·浙江理综)小明设计电磁健身器简化装置如图所表示，两根平行金属导轨相距l＝0.50m，倾角θ＝53°，导轨上端串接一个0.05Ω电阻。在导轨间长d＝0.56m区域内，存在方向垂直导轨平面向下匀强磁场，磁感应强度B＝2.0T。质量m＝4.0kg金属棒CD水平置于导轨上，用绝缘绳索经过定滑轮与拉杆GH相连。CD棒初始位置与磁场区域下边界相距s＝0.24m。一位健身者用恒力F＝80N拉动GH杆，CD棒由静止开始运动，上升过程中CD棒一直保持与导轨垂直。当CD棒抵达磁场上边界时健身者松手，触发恢复装置使CD棒回到初始位置(重力加速度g＝10m/s2，sin53°＝0.8，不计其它电阻、摩擦力以及拉杆和绳索质量)。求36/48(1)CD棒进入磁场时速度v大小；(2)CD棒进入磁场时所受安培力大小；(3)在拉升CD棒过程中，健身者所做功W和电阻产生焦耳热Q。37/4838/48答案(1)2.4m/s

(2)48N

(3)64J

26.88J39/481.如图所表示，A是一边长为l正方形线框，电阻为R，现维持线框以恒定速度v沿x轴运动，并穿过图中所表示匀强磁场B区域。取逆时针方向为电流正方向，线框从图示位置开始运动，则线框中产生感应电流i随时间t改变图线是图中(

)40/48解析因为线框进入和穿出磁场时，线框内磁通量均匀改变，所以在线框中产生感应电流大小不变，依据楞次定律可知，线框进入磁场时感应电流方向与要求正方向相同，穿出磁场时感应电流方向与要求正方向相反，所以应选B。答案B41/482.如图所表示，质量为m、高为h矩形导线框在竖直面内自由下落，其上下两边一直保持水平，途中恰好匀速穿过一有理想边界、高亦为h匀强磁场区域，线框在此过程中产生内能为(

)A.mgh B.2mghC.大于mgh而小于2mgh D.大于2mgh42/48解析因线框匀速穿过磁场，在穿过磁场过程中合外力做功为零，克服安培力做功为2mgh，产生内能亦为2mgh，故选B。答案B43/483.如图所表示，闭合导线框质量能够忽略不计，将它从如图所表示位置匀速拉出匀强磁场。若第一次用0.3s时间拉出，外力所做功为W1，经过导线截面电荷量为q1；第二次用0.9s时间拉出，外力所做功为W2，经过导线截面电荷量为q2，则(

)A.W1<W2，q1<q2 B.W1<W2，q1＝q2C.W1>W2，q1>q2 D.W1>W2，q1＝q244/48答案D45/484.如图甲所表示，两根足够长直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R电阻，一根质量为m均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强