高中物理人教版選修3244電磁感應(yīng)專題分析

1、電磁感應(yīng)專題分析一 基本概念 1. 感應(yīng)電動勢 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫感應(yīng)電動勢，產(chǎn)生電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源。 2. 產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件 穿過電路中的磁通量發(fā)生變化或?qū)w切割磁感線 3. 感應(yīng)電動勢的大小 （1）法拉第電磁感應(yīng)定律 內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路中的磁通量的變化率成正比，即。 說明： 量的變化量）。2、 重點、難點分析 磁通量與時刻對應(yīng)，磁通量的變化量是兩個時刻穿過這個面的磁通量之差，即量決定，還跟發(fā)生這個變化所用的時間有關(guān)，它描述的是磁通量變化的快慢，以上三個量 根據(jù)以上三個量的對比，可以發(fā)現(xiàn)：穿過一個平面的磁通量大，磁通量的變化不一定大，磁通量

2、的變化率也不一定大；穿過一個平面的磁通量的變化量大，磁通量不一定大，磁通量的變化率也不一定大；穿過一個平面的磁通量的變化率大，磁通量和磁通量的變化量都不一定大。E和回路總電阻R有關(guān)。 3.導(dǎo)體棒切割磁感線的電動勢（1）導(dǎo)體棒平動切割磁感線如圖，電路一部分導(dǎo)體ab處于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B，ab的長度為L，以速度v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢？ 解析：設(shè)在t時間內(nèi)導(dǎo)體棒由原來的位置運動到，這時線框面積的變化量為穿過閉合電路磁通量的變化量為據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，得（2） 導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動切割磁感線如圖所示，長為L的金屬棒ab，繞b端在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)以角速度勻速轉(zhuǎn)動，磁感應(yīng)強度為B，求a

3、b兩端的電勢差。解析：ab兩端的電勢差等于金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，因此，只要求出感應(yīng)電動勢即可。本題是導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的情況，棒上各點的速率不相等，由知，棒上各點的線速度跟半徑成正比，故可用棒的中點的速率作為平均切割速率代入公式求解。本題也可以設(shè)時間ab棒掃過的扇形面積為，根據(jù)求解?！窘馕觥拷夥ㄒ唬航夥ǘ旱美} 直升飛機停在南半球的地磁極上空。該處地磁場的方向豎直向上，磁感應(yīng)強度為B。直升飛機螺旋槳葉片的長度為l，螺旋槳轉(zhuǎn)動的頻率為f，順著地磁場的方向看螺旋槳，螺旋槳按順時針方向轉(zhuǎn)動。螺旋槳葉片的近軸端為a，遠(yuǎn)軸端為b，如圖所示。如果忽略a到轉(zhuǎn)軸中心線的距離，用E

4、表示每個葉片中的感應(yīng)電動勢，則（ ）A. ，且a點電勢低于b點電勢B. ，且a點電勢低于b點電勢C. ，旦a點電勢高于b點電勢D. ，且a點電勢高于b點電勢解析 螺旋槳葉片旋轉(zhuǎn)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢相當(dāng)于電源，由右手定則可知，a相當(dāng)于電源的負(fù)極，b相當(dāng)于電源的正極，即a點電勢低于b點電勢。由于從ab葉片上各點的速度大小按的規(guī)律呈線性變化，由。綜上分析可知，選項A正確。4、 磁通量的變化量與感應(yīng)電荷量的關(guān)系由法拉第電磁感應(yīng)定律：(1)由閉合電路歐姆定律：(2)電荷量：(3)聯(lián)立以上三式得(4)結(jié)論：感應(yīng)電荷量正比于磁通量的變化量。5、安培力對時間的平均值的兩種處理方法力對時間的平均值和力對位移

5、的平均值通常不等。力對時間的平均值可以通過作 F-t圖象，求出曲線與 t3軸圍成的面積（即總沖量），再除以總時間，其大小就是力對時間的平均值。（1） 角度一 安培力對時間的平均值求電荷量安培力的沖量公式是，這是安培力在電磁感應(yīng)中的一個重要推論。感應(yīng)電流通過直導(dǎo)線時，直導(dǎo)線在磁場中受到安培力的作用，當(dāng)導(dǎo)線與磁場垂直時，安培力的大小為F=BIL。在時間t內(nèi)安培力的沖量根據(jù)電流的定義式，式中q是時間t內(nèi)通過導(dǎo)體截面的電量歐姆定律，R是回路中的總電阻電磁感應(yīng)中可以得到安培力的沖量公式，此公式的特殊性決定了它在解題過程中的特殊應(yīng)用。例 如圖所示，在光滑的水平面上，有一垂直向下的勻強磁場分布在寬為L的區(qū)域

6、內(nèi)，有一個邊長為a（a<L）的正方形閉合線圈以初速v0垂直磁場邊界進(jìn)入磁場，滑過磁場后速度變?yōu)関（v<v0）那么（ ）A完全進(jìn)入磁場中時線圈的速度大于（v0+v）/2；B完全進(jìn)入磁場中時線圈的速度等于（v0+v）/2；C完全進(jìn)入磁場中時線圈的速度小于（v0+v）/2；D以上情況A、B均有可能，而C是不可能的解析：設(shè)線圈完全進(jìn)入磁場中時的速度為。線圈在穿過磁場的過程中的感應(yīng)電荷量為因為框進(jìn)出磁場時面積變化量相等所以磁通量的變化量相等即進(jìn)、出磁場感應(yīng)電荷量相等下面是線圈在進(jìn)入磁場、穿出磁場的過程中的動量定理：由上述二式可得，即B選項正確。點評：本題具有很強的綜合性。由電磁感應(yīng)知識推出，

7、當(dāng)減小時也減小，所以線圈在進(jìn)入磁場和穿出磁場的過程都是變減速運動，所以不能用運動學(xué)的公式來解決問題了。進(jìn)入磁場和穿出磁場的過程線圈的位移相同，我們可以利用動能定理，但無法對本題最終做出解答。這時要求學(xué)生能及時調(diào)節(jié)思維，合理進(jìn)行選擇，結(jié)合線圈在進(jìn)入磁場和穿出磁場的過程中磁通量的變化量相等，利用安培力的沖量公式，會有柳暗花明又一村的感覺。（2） 角度二 安培力對時間的平均值求位移安培力的沖量公式是閉合電路歐姆定律 平均感應(yīng)電動勢：位移： 得這是安培力在電磁感應(yīng)中的又一個重要推論。6、安培力做功的類比學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題，常常涉及安培力做功及對應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化，所以能量守恒與轉(zhuǎn)化思想是解這類問題的法

8、寶。為了開拓視野，發(fā)散思維，在學(xué)習(xí)的過程中還可以采用類比的方法，把導(dǎo)體棒受到的安培力類比為力學(xué)中的滑動摩擦力，克服滑動摩擦力做功對應(yīng)著摩擦生熱，克服安培力做功對應(yīng)著感應(yīng)電流的電能，最終轉(zhuǎn)化為焦耳熱；一對滑動摩擦力和一對安培力對系統(tǒng)做負(fù)功，對應(yīng)的熱都可用下面公式去計算： 等等。例 如圖所示，兩根平行長直金屬導(dǎo)軌傾斜放置，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為q，導(dǎo)軌的間距為L，兩導(dǎo)軌上端之間接有阻值為R的電阻。質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab垂直跨接在導(dǎo)軌上，接觸良好，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為,導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均不計。在導(dǎo)軌平面上的矩形區(qū)（如圖6中虛線框所示）域內(nèi)存在著勻強磁場，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上，磁感應(yīng)強度的大小為B。當(dāng)磁場以某一速度沿導(dǎo)軌平面勻速向上運動時，導(dǎo)體棒以速度v0隨之勻速向上運動。設(shè)導(dǎo)體棒在運動過程中始終處于磁場區(qū)域內(nèi)。求：(1)通過導(dǎo)體棒ab的電流大小和方向；(2)磁場運動的速度大??；(3)維持導(dǎo)體棒勻速向上運動，外界在時間t內(nèi)需提供的能量是多少？解析：(1)導(dǎo)體棒ab做勻速運動，I= 電流的方向由b到a(2)當(dāng)導(dǎo)體棒以恒定速度v0勻速運動時，設(shè)磁場運動的速度為v則E=BL(v-v0) 通過導(dǎo)體棒的電流I=解得 v=（3）用類比的方法，時間t內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱