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1、电磁感应,第十章,第3讲电磁感应的综合应用,知识梳理自测,1电源：切割磁感线运动的导体或_发生变化的回路相当于电源。2电流：电路闭合时的电流I可由欧姆定律求出，I_，路端电压U_EIr。3电势：在外电路中，电流由_电势流向_电势；在内电路中，电流由_电势流向_电势。,知识点1,电磁感应中的电路问题,磁通量,IR,高,低,低,高,思考：如图所示，MON是固定导轨，金属棒与导轨接触良好，在拉力F作用下向右运动。(1)图中电路相当于电源的部分是_。(2)闭合电路中的感应电流方向沿_方向。(3)路端电压是闭合电路外电路的电压，等于该图中_部分电路的分压。,金属棒的ab部分,逆时针,aOb,知识点2,电
2、磁感应中的动力学问题,右手,相反,1能量转化：感应电流在磁场中受安培力，外力克服安培力做功，将_转化为_，电流做功再将电能转化为_的能。2转化实质：电磁感应现象的能量转化，实质是其他形式的能与_之间的转化。,知识点3,电磁感应中的能量问题,机械能,电能,其他形式,电能,思维诊断：(1)在电磁感应电路中，产生电流的那部分导体相当于电源。()(2)安培力做正功的过程是将电能转化为机械能的过程。()(3)物体克服安培力做功的过程是将其他形式的能量转化为电能的过程。(),C,2(2016浙江理综)如图所示，a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长la3lb，图示区域内有垂直纸面向
3、里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则()A两线圈内产生顺时针方向的感应电流Ba、b线圈中感应电动势之比为91Ca、b线圈中感应电流之比为34Da、b线圈中电功率之比为31,B,3(2018江苏扬州一模)如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R。金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止，下列说法正确的是()Aab中的感应电流方向由b到aBab中的感应电流逐渐减小Cab所受的安培力保持不变Dab所受的静摩擦力逐渐减小,D,核心考点突破,在电磁感应过程中
4、，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。因此，电磁感应问题往往又和电路问题联系在一起。解决此类问题的基本思想是将电磁感应问题转化为直流电路的分析与计算问题。基本思路：(1)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)弄清电路结构，必要时画出等效电路图；(3)运用欧姆定律、串并联电路等规律求解路端电压、电功率等问题。,考点一,电磁感应中的电路问题,(2018江西赣州中学三模)(多选)1831年10月28日，法拉第展示了他发明的圆盘发电机，其示意图如图所示，水平铜盘可绕竖直铜轴转动，两铜片M、N分别与铜盘边缘和铜轴连接，使整个铜盘处于竖
5、直向上的匀强磁场中。M和N之间连接阻值为R的电阻和滑动变阻器RP，若从上往下看，铜盘转动的方向为顺时针方向。已知铜盘的半径为L，铜盘转动的角速度为，铜盘连同两铜片对电流的等效电阻值为r，磁感应强度为B，下列说法正确的是(),例1,BCD,(2018北京东城区一模)如图甲所示，一个面积为S、阻值为r的圆形金属线圈与阻值为2r的电阻R组成闭合回路。在线圈中存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，图中B0和t0已知，导线电阻不计。在t0至tt0时间内，求：(1)电阻R中电流的方向；(2)感应电动势的大小E；(3)a、b两点间的电势差Uab。,类题演练1,电磁感应现
6、象中产生的感应电流在磁场中受到安培力的作用，从而影响导体棒(或线圈)的受力情况和运动情况。1导体的两种运动状态(1)导体的平衡状态静止状态或匀速直线运动状态。(2)导体的非平衡状态加速度不为零。,考点二,电磁感应中的动力学问题,2处理方法根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析。3导体的运动分析流程,例2,答案(1)2V(2)1.6V2m/s2(3)0.25W,(2018贵州模拟)如图甲所示，光滑的平行金属导轨(足够长)固定在水平面内，导轨间距为l20cm，左端接有阻值为R1的电阻，放在导轨上静止的一导体杆MN与两导轨垂直，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B0.5
7、T。导体杆受到沿导轨方向的拉力F做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图乙所示。导体杆及两导轨的电阻均可忽略不计，导体杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，则导体杆的加速度大小和质量分别为(),类题演练2,D,A20m/s2,0.5kgB20m/s2,0.1kgC10m/s2,0.5kgD10m/s2,0.1kg,考点三,电磁感应中的能量问题,(2018山东德州月考)如图所示，在倾角37的光滑斜面上存在一垂直斜面向上的匀强磁场区域MNPQ，磁感应强度B的大小为5T，磁场宽度d0.55m，有一边长L0.4m、质量m10.6kg、电阻R2的正方形均匀导体线框abcd通过一轻质细线跨
8、过光滑的定滑轮与一质量m20.4kg的物体相连，物体与水平面间的动摩擦因数0.4，将线框从图示位置由静止释放，物体到定滑轮的距离足够长。(取g10m/s2，sin370.6，cos370.8),例3,(1)求线框abcd还未进入磁场的运动过程中，细线中的拉力大小；(2)当ab边刚进入磁场时，线框恰好做匀速直线运动，求线框刚释放时ab边距磁场MN边界的距离x；(3)在(2)问中的条件下，若cd边恰离开磁场边界PQ时，速度大小为2m/s，求整个运动过程中ab边产生的热量。解析(1)线框还未进入磁场的过程中，以整体法有m1gsinm2g(m1m2)a，a2m/s2以m2为研究对象有Tm2gm2a或以
9、m1为研究对象有m1gsinTm1a解得T2.4N,答案(1)2.4N(2)0.25m(3)0.1J,类题演练3,CD,阶段培优微专题,电磁感应中的图象问题1图象类型,(2018辽宁沈阳郊联体联考)如图甲所示，等离子气流(由高温高压的等电荷量的正、负离子组成)由左方连续不断地以速度v0射入P1和P2两极间的匀强磁场中，由于在线圈A中加入变化的磁场，导线ab和导线cd在02s内相互排斥，24s内相互吸引，规定向左为磁感应强度B的正方向，线圈A内磁感应强度B随时间t变化的图象可能是图乙中的(),例4,B,解析等离子气流由左方连续不断地以速度v0射入P1和P2两极板间的匀强磁场中，由左手定则可得正电
10、荷向上偏转，负电荷向下偏转，上板带正电，下板带负电，且能在导线ab中形成稳定的电流，电流方向由a到b，导线ab和cd在02s内相互排斥，24s内相互吸引，则02s内cd中的电流方向由d到c,24s内cd中的电流方向由c到d，根据楞次定律判断，知B正确，A、C、D错误。,类题演练4,C,解析在整个正方形导线框通过磁场的过程中，切割磁感线的边框为两竖直边框，两水平边框不切割磁感线。由于正方形导线框沿OO方向匀速通过磁场，则有：从开始到左边框到达O之前，导线框进入磁场切割磁感线的有效长度随时间均匀增加，根据EBLv得出感应电动势随时间也均匀增加，由于电阻不变，所以感应电流i也随时间均匀增加。根据右手
11、定则判断出感应电流的方向，结合导线框中感应电流沿逆时针方向时为正方向，得出开始时i为正方向；当左边框到达O之后，由于进入磁场切割磁感线的有效长度不变，所以感应电流i不变。电流方向为正方向；,2年高考模拟,D,BC,3(2018江苏单科，13)如图所示，两条平行的光滑金属导轨所在平面与水平面的夹角为，间距为d。导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直。质量为m的金属棒被固定在导轨上，距底端的距离为s，导轨与外接电源相连，使金属棒通有电流。金属棒被松开后，以加速度a沿导轨匀加速下滑，金属棒中的电流始终保持恒定，重力加速度为g。求下滑到底端的过程中，金属棒(1)末速度的大小v；(2)通过的电流大小I；(3)通过的电荷量Q。,4(2017江苏卷)如图所示，两条相距d的平行金属导轨位于同一水平面内，其右端接一阻值为R的电阻。质量为m的金属杆静置在导轨上，其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B、方向竖直向下。当该磁场区域以速度v0匀速地向右扫过金属杆后，金属杆的速度变为v。导轨和金属杆的电阻不计，导轨光滑且足够长，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求：,(1)MN刚扫过金属杆时，杆中感应电流的大小I；(2)MN刚扫过金属杆时，杆的加速度大小a；(3)PQ刚要离开金属杆时，感应电流的功率P。,练案30,考案10,