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第3讲电磁感应定律的综合应用,【考纲解读】1.能认识电磁感应中的电路结构，并能计算电动势、电压、电流、电功等；2.能由给定的电磁感应过程判断或画出正确的图象或由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量；3.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；4.会分析电磁感应问题中的能量转化，并会进行有关计算,考点O讲堂梳理自查,电源,内阻,外阻,Blv,BIl,Blv,2安培力的方向(1)先用_判定感应电流方向，再用_判定安培力方向(2)根据楞次定律，安培力的方向一定和导体切割磁感线运动方向_,右手定则,左手定则,相反,四、电磁感应中的能量转化1过程分析(1)电磁感应现象中产生感应电流的过程，实质上是能量的转化过程(2)感应电流在磁场中受安培力，若克服安培力做功，则_的能转化为_；若安培力做正功，则电能转化为其他形式的能(3)当感应电流通过用电器时，_能转化为_的能2安培力做功和电能变化的对应关系“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能；安培力做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能,其他形式,电能,电,其他形式,1对电磁感应电路问题的考查(多选)如图所示，两根足够长的光滑金属导轨水平平行放置，间距为l1m，cd间，de间，cf间分别接阻值为R10的电阻一阻值为R10的导体棒ab以速度v4m/s匀速向左运动，导体棒与导轨接触良好，导轨所在平面存在磁感应强度大小为B0.5T，方向竖直向下的匀强磁场下列说法中正确的是()A导体棒ab中电流的流向为由b到aBcd两端的电压为1VCde两端的电压为1VDfe两端的电压为1V,【答案】BD,2对电磁感应图象的考查如图甲，线圈ab，cd绕在同一软铁芯上在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图乙所示已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是(),【答案】C【解析】由题图乙可知在cd间不同时间段内产生的电压是恒定的，所以在该时间段内线圈ab中的磁场是均匀变化的，则线圈ab中的电流是均匀变化的，故选项A、B、D错误，C正确,3对电磁感应能量问题的考查如图所示，两根足够长的光滑金属导轨MN，PQ平行放置，导轨平面与水平面的夹角为，导轨的下端接有电阻当导轨所在空间没有磁场时，使导体棒ab以平行导轨平面的初速度v0冲上导轨平面，ab上升的最大高度为H；当导轨所在空间存在方向与导轨平面垂直的匀强磁场时，再次使ab以相同的初速度从同一位置冲上导轨平面，ab上升的最大高度为h.两次运动中ab始终与两导轨垂直且接触良好关于上述情景，下列说法中正确的是()A两次上升的最大高度比较，有HhB两次上升的最大高度比较，有HhC无磁场时，导轨下端的电阻中有电热产生D有磁场时，导轨下端的电阻中有电热产生,【答案】D【解析】没有磁场时，只有重力做功，机械能守恒，没有电热产生，C错误有磁场时，ab切割磁感线，重力和安培力均做负功，机械能减小，有电热产生，故ab上升的最大高度变小，选项A、B错误，D正确,1电磁感应与电路知识的关系图,考点1电磁感应中的电路问题,2电磁感应中的两类电路问题(1)以部分电路欧姆定律为中心，包括六个基本物理量(电压、电流、电阻、电功、电功率、电热)，三条定律(部分电路欧姆定律、电阻定律和焦耳定律)，以及若干基本规律(串、并联电路特点等)(2)以闭合电路欧姆定律为中心，讨论电动势概念，闭合电路中的电流、路端电压以及闭合电路中能量的转化,3解决电磁感应中的电路问题三个步骤,思路剖析：(1)如何求解导体棒AB产生的感应电动势？(2)导体棒在转动过程中，有哪些力做功？分别做正功还是负功？,【答案】D,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，该导体或回路相当于电源，将它们接上电容器，便可对电容器进行充电；将它们接上用电器，便可对用电器供电因此，电磁感应问题往往与电路问题联系在一起解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法是：1确定电源：切割磁感线的导体棒或磁能量变化的回路将产生感应电动势用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向,2分清电路结构，画出等效电路对整个回路分析清楚哪一部分是电源，哪一部分为负载以及负载的连接性质3利用电路规律求解：运用全电路欧姆定律，串、并联电路性质，电功率公式联立求解值得注意的是在电磁感应现象中，有时导体的两端有电压，但没有电流流过，如果求导体的两端有电压要加上没有电流部分的电势差,1图象问题的求解类型(1)根据电磁感应过程选图象,考点2电磁感应中的图象问题,(2)根据图象分析判断电磁感应过程,2电磁感应中图象类选择题的两个常用方法(1)排除法：定性分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化)，特别是分析物理量的正负，以排除错误的选项(2)函数法：根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系对图象进行分析和判断,例2将一段导线绕成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中回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场，以向里为磁场的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示用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变化的图象是(),【答案】B,练2如图甲所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的铜圆环，规定从上向下看时，铜环中的感应电流I沿顺时针方向为正方向图乙表示铜环中的感应电流I随时间t变化的图象，则磁场B随时间t变化的图象可能是下图中的()【答案】B,【解析】由图乙可知，从1s到3s无感应电流产生，所以穿过圆环的磁通量不变，所以排除C项，对于A项，从0到1s，磁通量不变，感应电流也为零，所以排除；从电流的方向看，对于B项，从0到1s，磁通量增大，由楞次定律可知电流是顺时针方向，而D项从0到1s电流为逆时针，故选项B正确,1力学对象和电学对象的相互关系,考点3电磁感应中的动力学问题,2导体做变加速运动，最终趋于稳定状态的分析思路(1)做好受力分析和运动状态分析导体受力速度变化产生变化的感应电动势产生变化的感应电流导体受变化的安培力作用合外力变化加速度变化速度变化感应电动势变化最终加速度等于零，导体达到稳定运动状态(2)达到平衡状态时，列方程求解利用好导体达到稳定状态时的受力平衡方程往往是解决这类问题的突破口,(3)此类问题中极值问题的分析方法加速度的最大值出现在初位置，可先对初位置进行受力分析，然后由牛顿第二定律求解加速度速度的最大值、最小值一般出现在匀速运动时，通常根据平衡条件进行分析和求解,(1)cd下滑的过程中，ab中的电流方向；(2)ab刚要向上滑动时，cd的速度v多大；(3)从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x3.8m，此过程中ab上产生的热量Q是多少思路剖析：(1)ab刚好不下滑，隐含什么物理条件？(2)cd下滑时产生的感应电流方向如何判读？(3)ab刚要向上滑动时受到哪些力，方向怎样的？(4)cd下滑过程中，cd减少的重力势能转化成什么能量？,1能量转化及焦耳热的求法(1)能量转化(2)求解焦耳热Q的三种方法,考点4电磁感应中的能量学问题,2电能求解的三种思路(1)利用克服安培力求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功(2)利用能量守恒或功能关系求解(3)利用电路特征来求解：通过电路中所产生的电能来计算,(1)此过程中电阻R1上产生的热量；(2)此过程中电流表的读数；(3)匀强磁场的磁感应强度思路剖析：先根据感应电流以及感应电动势不变的特点确定金属棒的速度，再结合能量守恒定律分析电阻上产生的总热量，并利用两电阻的关系确定电阻R1上产生的热量因为是恒定电流，故可以直接利用焦耳定律求解电流的大小以及电动势的大小，并得出磁感应强度的大小,微课堂电磁感应中的“杆导轨”模型,练4如图甲所示，质量为m的导体棒ab垂直放在相距为l的平行且无限长的金属导轨上，导体棒ab与平行金属导轨的摩擦因数为，导轨平面与水平面的夹角为，并处于磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器连入电路的阻值，不计其他电阻现由静止释放导体棒，当通过R的电荷量达到q时，导体棒ab刚好达到最大速度重力加速度为g.(1)求从释放导体棒到棒达到最大速度时下滑的距离s和最大速度vm；(2)若将左侧的定值电阻和滑动变阻器换为水平放置的电容为C的平行板电容器，如图乙所示，导体棒ab由静止释放到达到(1)中的速度vm需要多少时间(用vm表示最大速度)?,模拟精选组合专练,【答案】A,【答案】BD,热点题组二电磁感应中的图象问题3(2017年兰州模拟)如图所示，有一等腰直角三角形的区域，其斜边长为2L，高为L.在该区域内分布着如图所示的磁场，左侧磁场方向垂直纸面向外，右侧磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小均为B.一边长为L，总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域取沿顺时针的感应电流方向为正，则下列表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图象正确的是()【答案】D,【答案】BC,热点题组四电磁感应中的能量问题5(多选)(2017年怀化检测)如图，在水平桌面上放置两条相距为l的平行光滑导轨ab与cd，阻值为R的电阻与导轨的a，c端相连质量为m，电阻也为R的导体棒垂直于导轨放置并可沿导轨自由滑动整个装置放于匀强磁场中，磁场的方向竖直向上，磁感应强度的大小为B.导体棒的中点系一不可伸长的轻绳，绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后，与一个质量也为m的物块相连，绳处于拉直状态现若从静止开始释放物块，用h表示物块下落的高度(物块不会触地)，g表示重力加速度，其他电阻不计，则(),【答案】AC,
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