高中物理教科版高中選修-電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)綜合應(yīng)用【市一等獎】

第3講電磁感應(yīng)綜合應(yīng)用（一）能級要求：Ⅱ級主要題型：選擇題或計算題難度檔次：

選擇題中等難度題，計算題難度較大，一般與電路知識、安培力進行簡單的結(jié)合，或定性分析、或定量計算，通常涉及4～5個知識點．電磁感應(yīng)中的計算題綜合了力學(xué)，電學(xué)、安培力等知識，難度較大。第3講電磁感應(yīng)綜合應(yīng)用（一）一、電磁感應(yīng)分析思路電源分析電路分析受力分析功能分析四大分析1.電源：切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該導(dǎo)體或回路就相當(dāng)于電源。2.大?。?.方向判斷：可用右手定則或楞次定律判定．電源的正負極、感應(yīng)電流的方向、電勢的高低、電容器極板帶電問題。二、電磁感應(yīng)中電源分析二、電磁感應(yīng)中電源分析二、電磁感應(yīng)中電源分析電源分析2：電源分析3：電源分析4：如圖(a)所示，一端封閉的兩條平行光滑導(dǎo)軌相距L，距左端L處的中間一段被彎成半徑為H的1/4圓弧，導(dǎo)軌左右兩段處于高度相差H的水平面上。圓弧導(dǎo)軌所在區(qū)域無磁場，右段區(qū)域存在磁場B0，左段區(qū)域存在均勻分布但隨時間線性變化的磁場B(t)，如圖(b)所示。兩磁場方向均豎直向上。在圓弧頂端，放置一質(zhì)量為m的金屬棒ab，與導(dǎo)軌左段形成閉合回路，從金屬棒下滑開始計時，經(jīng)過時間t0滑到圓弧頂端。設(shè)金屬棒在回路中的電阻為R，導(dǎo)軌電阻不計，重力加速度為g。探討在金屬棒滑到圓弧底端進入勻強磁場B0的一瞬間，回路中感應(yīng)電流的大小和方向。二、電磁感應(yīng)中電源分析E－Ir

BLv

電源外電路內(nèi)阻三、電磁感應(yīng)中電路分析三、電磁感應(yīng)中電路分析甲

乙

電路分析1：三、電磁感應(yīng)中電路分析A電路分析3：如圖所示，金屬框中ad、be、cf段導(dǎo)體長均為L，電阻均為R，且導(dǎo)體abc和def的電阻均忽略不計。金屬框處在一個垂直于紙面向里磁感強度為B的勻強磁場中，在外力作用下以速度v向左勻速拉出，求：(1)金屬框運動到圖示位置時，各段導(dǎo)體中的電流強度；(2)作用在金屬框上的外力。金屬框運動到圖示位置時，be和cf兩段導(dǎo)體切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢均為E=BLv，根據(jù)電源并聯(lián)的特點可知，通過導(dǎo)體ad的電流強度為I=E/(R+R/2)=2BLv/3R，通過導(dǎo)體be和cf的電流均為I’=I/2=BLv/(3R)。(2)將be和cf視為一個“整體”，由be和ef在磁場中所受的安培力方向向右，大小為F=BIL=2BLv/(3R)，F(xiàn)’=F=2BLv/(3R)，方向向左。二、電磁感應(yīng)中電路分析四、電磁感應(yīng)中受力分析（1）安培力的大小（2）安培力的方向判斷感應(yīng)電流所受安培力的方向先用右手定則確定感應(yīng)電流方向，再用左手定則確定安培力方向根據(jù)楞次定律推論，安培力方向一定和導(dǎo)體切割磁感線的運動方向相反3．導(dǎo)體兩種狀態(tài)及處理方法(1)導(dǎo)體的平衡態(tài)——靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)．處理方法：根據(jù)平衡條件(合外力等于零)列式分析．(2)導(dǎo)體的非平衡態(tài)——加速度不為零．處理方法：根據(jù)牛頓第二定律進行動態(tài)分析關(guān)系分析．1．分析順序：重力（水平面or豎直面），安培力（N）、彈力、摩擦力（滑動摩擦or靜摩擦）2.

畫受力分析過程分析已知量示意圖能量轉(zhuǎn)化運動形式最終狀態(tài)棒ab釋放后下滑，此時加速度a＝gsinα

棒ab速度v↑感應(yīng)電動勢E＝BLv↑安培力F＝BIL↑加速度a↓當(dāng)安培力F＝mgsina時，a＝0，v最大，最后勻速運動克服安培力做功，把部分重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能變加速運動

棒ab長L，質(zhì)量m，電阻R；導(dǎo)軌光滑，電阻不計四、電磁感應(yīng)中受力分析導(dǎo)體受力運動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢→感應(yīng)電流→通電導(dǎo)體受安培力→合外力變化→加速度變化→速度變化→感應(yīng)電動勢變化…，最終加速度等于零，導(dǎo)體達到穩(wěn)定運動狀態(tài)，要抓住a=0時，速度v達最大值的特點。受力分析1：如圖所示，傾角為370的光滑絕緣的斜面上放著M=1kg的導(dǎo)軌abcd，ab∥cd。另有一質(zhì)量m=1kg的金屬棒EF平行bc放在導(dǎo)軌上，EF下側(cè)有絕緣的垂直于斜面的立柱P、S、Q擋住EF使之不下滑，以O(shè)O′為界，斜面左邊有一垂直于斜面向下的勻強磁場。右邊有平行于斜面向下的勻強磁場，兩磁場的磁感應(yīng)強度均為B=1T，導(dǎo)軌bc段長L=1m。金屬棒EF的電阻R=1.2Ω，其余電阻不計，金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.4，開始時導(dǎo)軌bc邊用細線系在立柱S上，導(dǎo)軌和斜面足夠長，當(dāng)剪斷細線后，試求：（1）求導(dǎo)軌abcd運動的最大加速度；（2）求導(dǎo)軌abcd運動的最大速度；四、電磁感應(yīng)中受力分析四、電磁感應(yīng)中受力分析MgN1N2mgN2fN3FF受力分析2：如圖甲所示，在粗糙的水平面上有一滑板，滑板上固定著一個用粗細均勻的導(dǎo)線繞成的正方形閉合線圈，匝數(shù)N＝10，邊長L＝0.4m，總電阻R＝1Ω，滑板和線圈的總質(zhì)量M＝2kg，滑板與地面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，前方有一長4L、高L的矩形區(qū)域，其下邊界與線圈中心等高，區(qū)域內(nèi)有垂直線圈平面的水平勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小按如圖乙所示的規(guī)律變化．現(xiàn)給線圈施加一水平拉力F，使線圈以速度v＝0.4m/s勻速通過矩形磁場．t＝0時刻，線圈右側(cè)恰好開始進入磁場，g＝10m/s2，不計空氣阻力，求：(1)t＝0.5s時線圈中通過的電流；(2)線圈左側(cè)進入磁場區(qū)域前的瞬間拉力F的大??；四、電磁感應(yīng)中受力分析成都樹德中學(xué)?云課堂CLOUDCLASSSHUDEHIGHSCHOOLCHENGDU(2)線圈左側(cè)進入磁場區(qū)域前的瞬間拉力F的大??；解：（2）四、電磁感應(yīng)中受力分析五、電磁感應(yīng)中能量分析其他形式的能(如：內(nèi)能)注意：電能其他形式能。W安>0W安<0其他形式的能(如：機械能)安培力做負功電能電流做功1.能量轉(zhuǎn)化特點2.功能關(guān)系能量分析1：如圖所示,邊長為L的正方形線框abcd放置于水平桌面上,質(zhì)量為m,電阻為R。緊靠線框右側(cè)存在有界磁場,其大小為B,方向豎直向磁場寬度大于L。線框在水平外力F的作用下從左邊界以速度v勻速進入磁場,當(dāng)cd邊剛進入磁場后立刻撤去外力,線框ab邊恰好到達磁場的右邊界。線框與桌面間的動摩擦因數(shù)為u,重力加速度為g。求：(1)水平外力F的大小;(2)整個過程中產(chǎn)生的總熱量Q。五、電磁感應(yīng)中能量分析能量分析2：如圖所示，在光滑的水平面上，有豎直向下的勻強磁場，分布在寬度為L的區(qū)域里，現(xiàn)有一邊長為a(a<L)的正方形閉合線圈剛好能穿過磁場，則線框在滑進磁場過程中產(chǎn)生的熱量Q1與滑出磁場過程中產(chǎn)生的熱量Q2之比為()A．1：1B．2：1C.3：1D．4：1五、電磁感應(yīng)中能量分析感應(yīng)電荷量動量的觀點C五、電磁感應(yīng)中能量分析動量的觀點1.若導(dǎo)體棒運動到AA′吋時撤去拉力，試判斷導(dǎo)體棒能不能運動到半圓軌道上，如果不能說明理由，如果能，試判斷導(dǎo)體棒沿半圓軌道運動時會不會離開軌道；2.在1問中最終電阻R中產(chǎn)生的焦耳熱。電磁感應(yīng)綜合應(yīng)用