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,基础梳理,考点探究,随堂演练,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,3/48,2.,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。,6/48,7/48,8/48,(1),求,0,0.10 s,线圈中感应电动势大小；,(2),t,0.22 s,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,B,2,方向；,(3),t,0.22 s,时闭合开关,K,，若安培力远大于重力，细框跳起最大高度,h,0.20 m,，求经过细杆,CD,电荷量。,9/48,答案,(1)30 V,(2),电流方向,C,D,B,2,方向向上,(3)0.03 C,10/48,11/48,答案,A,12/48,2.,(,多项选择,),如图所表示，,PN,与,QM,两平行金属导轨相距,1 m,，电阻不计，两端分别接有电阻,R,1,和,R,2,，且,R,1,6,，,ab,杆电阻为,2,，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,1 T,。现,ab,以恒定速度,v,3 m/s,匀速向右移动，这时,ab,杆上消耗电功率与,R,1,、,R,2,消耗电功率之和相等。则,(,),A.,R,2,6,B.,R,1,上消耗电功率为,0.375 W,C.,a,、,b,间电压为,3 V,D.,拉,ab,杆水平向右拉力为,0.75 N,13/48,答案,BD,14/48,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。,15/48,2.,解题步骤,(1),明确图象种类，即是,B,t,图还是,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,0,4 s,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,0,1 s,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,1,2 s,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,2,3 s,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,3,4 s,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,D,18/48,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,(,),19/48,20/48,答案,A,21/48,22/48,乙,23/48,解析由公式,E,Bl,v,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,D,24/48,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,0.5 m,，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,0.02 kg,，电阻均为,R,0.1,，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,0.2 T,。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,10 m/s,2,，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,F,cd,BIl,棒,cd,在共点力作用下平衡,，,则,F,cd,mg,sin 30,联立解得,I,1 A,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,F,ab,F,cd,对棒,ab,，,由共点力平衡条件得,F,mg,sin 30,BIl,解得,F,0.2 N,答案,(1)1 A,由,d,至,c,(2)0.2 N,27/48,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,B,1,B,、,B,2,2,B,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,B,1,区域后恰好做匀速运动。求：,(1),金属棒进入磁场,B,1,区域后速度大小；,(2),金属棒刚进入磁场,B,2,区域时加速度大小。,28/48,29/48,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。,30/48,2.,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,0.5 m,平行虚线范围内，有磁感应强度,B,0.5 T,、方向垂直于竖直平面向里匀强磁场，正方形线框,abcd,质量,m,0.1 kg,、边长,L,0.5 m,、电阻,R,0.5,，线框平面与竖直平面平行，静止在位置,“,”,时，,cd,边跟磁场下边缘有一段距离。现用一竖直向上恒力,F,4.0 N,向上提线框，线框由位置,“,”,无初速度开始向上运动，穿过磁场区，最终抵达位置,“,”,(,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,10 m/s,2,。,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,“,”,到位置,“,”,过程中，恒力,F,做功是多少？线框内产生热量又是多少？,33/48,34/48,答案,(1)9.6 m,(2)42.4 J,3.0 J,35/48,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,0.50 m,，倾角,53,，导轨上端串接一个,0.05,电阻。在导轨间长,d,0.56 m,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,2.0 T,。质量,m,4.0 kg,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,0.24 m,。一位健身者用恒力,F,80 N,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,10 m/s,2,，,sin 53,0.8,，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,。,37/48,38/48,答案,(1)2.4 m/s,(2)48 N,(3)64 J,26.88 J,39/48,1.,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,B,41/48,2.,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.2,mgh,C.,大于,mgh,而小于,2,mgh,D.,大于,2,mgh,42/48,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,2,mgh,，,产生内能亦为,2,mgh,，,故选,B,。,答案,B,43/48,3.,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,0.3 s,时间拉出，外力所做功为,W,1,，经过导线截面电荷量为,q,1,；第二次用,0.9 s,时间拉出，外力所做功为,W,2,，经过导线截面电荷量为,q,2,，则,(,),A.,W,1,W,2,，,q,1,q,2,B.,W,1,W,2,，,q,1,q,2,D.,W,1,W,2,，,q,1,q,2,44/48,答案,D,45/48,4.,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,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度为,B,匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向下，导轨和金属杆电阻可忽略，让,ab,杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间摩擦。,46/48,(1),由,b,向,a,方向看到装置如图乙所表示，请在此图中画出,ab,杆下滑过程中某时刻受力示意图；,(2),在加速下滑过程中，当,ab,杆速度大小为,v,时，求此时,ab,杆中电流及其加速度大小；,(3),求在下滑过程中，,ab,杆能够到达速度最大值。,解析,(1),如图所表示,，,ab,杆受重力,mg,，,竖直向下；支持力,F,N,，,垂直于斜面向上；安培力,F,安,，,沿斜面向上。,47/48,48/48,
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