人教版高考物理一轮复习学案设计 专题：电磁感应规律的综合应用

高考物理一轮复习学习讲义
2．解决电磁感应中的电路问题三部曲
如图所示，在匀强磁场中竖直放置两条足够长的平行导轨，磁场方向与导轨所在平面垂直，，导轨上端连接一阻值为R的电阻和开关S，导轨电阻不计，两金属棒，质量分别为m a＝0.02 kg和m b＝0.01 kg，它们与导轨接触良好，并可沿导轨无摩擦棒固定，开关S断开，用一竖直向上的恒力F拉a棒，稳定后
的速度向上匀速运动，此时再释放b棒，b棒恰能保持静止．(g取10 m/s2)
棒的重力平衡，有G b＝B20L2v2 1.5R
ΔB·Lh
．螺线管中产生的感应电动势为1.2 V
，电路中的电流稳定后电容器上极板带正电．电路中的电流稳定后，电阻R1的电功率为5×10－2 W
的电荷量为1.8×10－5 C
刚扫过金属杆时，杆中感应电流的大小I；
时间内，根据法拉第电磁感应定律及楞次定律可得回路的圆环形区域产生大小恒定的、顺时针方向的感应电流，根据左手定则，ab边在匀强磁场Ⅰ中受到水平向左的恒定的安培力；同
边在匀强磁场Ⅰ中受到水平向右的恒定的安培力，故
A B C D
解析：由题意可知，线框先做自由落体运动，最终做匀加速直线运动．若
A B C D
在a～2a范围，线框穿过两磁场分界线时，BC、AC边在右侧磁场中切割磁感线，有效切割长度逐渐增大，产生的感应电动势E1增大，AB边在左侧磁场中切割磁感线，产生的感应电动势不变，两个电动势串联，总电动势E＝E1＋E2增大，故A错误；x在0～a范围，线框穿过左侧
时间内，磁通量Φ＝BLvt，为负值，逐渐增大；在t＝3L
2v时磁通量为零，当
为最大正值，在2L
v～
5L
2v时间内，磁通量为正，逐渐减小，t＝
5L
2v时，
时间内，磁通量为负，逐渐增大，t＝3L
v时，磁通量为负的最大值，
3L
v～
4L
v时间内，磁通量为负，
A正确．在0～L
v时间内，E＝BLv，为负值；在
L
v～
2L
v时间内，两个边切割磁2L3L
．动态分析的基本思路
解决这类问题的关键是通过运动状态的分析，寻找过程中的临界状态，如速度、
的条件．具体思路如下：
[例题]如图甲所示，电流传感器(相当于一只理想电流表)能将各时刻的电流数据实时通过数据采集
的热功率；
匀强磁场的磁感应强度B的大小；
时金属杆的速度大小和加速度大小．
俯视)顺时针的感应电流．圆环因受到了向下的安培力而加速下落
上的安培力的大小；
设导线的张力的大小为F T，右斜面对ab棒的支持力的大小为
cd棒的支持力大小为F N2.对于ab棒，由力的平衡条件得
处时，电容器C上的电荷量；
处时，电容器两端电压为U＝Bdv＝2×0.5×
CU＝2 000×10－6×5 C＝1×10－2C.
＝ma1，
．求解电磁感应现象中能量问题的一般步骤
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，该导体或回路分析清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的能量发生了相互转化．
导体棒与涂层间的动摩擦因数μ；
v；
整个运动过程中，电阻产生的焦耳热Q.
在绝缘涂层上导体棒受力平衡有mg sin θ＝μmg cos θ
μmg)(R＋r) B2d2
．电流方向为顺时针方向．磁通量的变化率恒定不变
棒所受摩擦力增大
棒所受摩擦力不变
棒所受摩擦力增大
<F d<F b
<F b<F d
线圈做自由落体运动，线圈全部进入磁场后，穿过线圈的磁通量不变，线圈中无感应电流，因而也不受磁场力，即F c＝0，从b到d线圈继续加速，
→M
两端的电势差都相同
．①图中流过线框的电荷量与v的大小无关．②图中线框的电功率与v的大小成正比．③图中磁场力对线框做的功与v2成正比
时间内，通过线圈的电荷量为0.25 C
．线圈匀速运动的速度大小为8 m/s
1 m
时间内，线圈产生的热量为4.2 J
E 时导体棒的速度v＝2t＝4 m/s
的金属框架竖直固定在绝缘地面上，框架的上端接有一个电子元件，其阻
kU，式中k为已知常数．框架上有一质量为
的金属棒，金属棒与框架始终接触良好无摩擦，且保持水平．磁感应强度为
金属棒运动过程中，流过棒的电流的大小和方向；
金属棒从释放到落地过程中通过电子元件的电荷量．
流过电子元件的电流大小为I＝U
R＝
1
k，由串联电路特点知流过棒的电流大小也为
得a ＝g －BL
mk 恒定，故金属棒做匀加速直线运动 根据v 2＝2ax ，得v ＝ 2h ⎝ ⎛
⎭
⎪⎫g －BL mk (3)设金属棒经过时间t 落地，有h ＝1
2at 2 解得t ＝
2h a ＝
2hkm
mgk －BL
故有q ＝I ·t ＝1
k
2hkm
mgk －BL
答案 (1)1
k 水平向右(或从a →b ) (2)
2h ⎝ ⎛
⎭
⎪⎫g －BL mk (3)1k 2hkm
mgk －BL
10．如图所示，电阻可忽略的光滑平行金属导轨长s ＝1.15 m ，两导轨间距L ＝0.75 m ，导轨倾角为30°，导轨上端ab 接一阻值R ＝1.5 Ω的电阻，磁感应强度B ＝0.8 T 的匀强磁场垂直轨道平面向上．阻值r ＝0.5 Ω，质量m ＝0.2 kg 的金属棒与轨道垂直且接触良好，从轨道上端ab 处由静止开始下滑至底端，在此过程中金属棒产生的焦耳热Q 1＝0.1 J ．(取g ＝10 m/s 2)求：
(1)金属棒在此过程中克服安培力的功W 安； (2)金属棒下滑速度v ＝2 m/s 时的加速度a .
(3)为求金属棒下滑的最大速度v m ，有同学解答如下：由动能定理，W 重－W 安＝12mv 2m ，…….由此所得结果是否正确？若正确，说明理由并完成本小题；若不正确，给出正确的解答． 解析 (1)下滑过程中安培力的功即为在电阻上产生的焦耳热，由于R ＝3r ，因此Q R ＝3Q r ＝0.3 J 故W 安＝Q ＝Q R ＋Q r ＝0.4 J
(2)金属棒下滑时受重力和安培力F 安＝BIL ＝B 2L 2R ＋r
v
由牛顿第二定律mg sin 30°－B 2L 2
R ＋r v ＝ma
所以a ＝g sin 30°－
B 2L 2
m R ＋r v ＝⎣
⎢⎡⎦
⎥⎤10×12－0.82×0.752×20.2× 1.5＋0.5m/s 2
＝3.2 m/s 2 (3)此解法正确．
B．Q2＝2Q1q2＝2q1
D．Q2＝4Q1q2＝2q1
两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为
．两线圈内产生顺时针方向的感应电流
∶1
4
ABCD固定于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向外，当磁场变化时，线圈
边所受安培力向右且变化规律如图乙所示，则磁场的变化情况可能是下图所示的哪一个
如图所示，光滑导轨倾斜放置，下端连一灯泡，匀强磁场垂直于导轨平面，
沿导轨下滑达到稳定状态时，灯泡的电功率为P，导轨和导线电阻不计．要使灯泡在金属棒稳定运动状态下的电功率为2P，则下面选项中符合条件的是( AC )
如图所示，两根电阻不计的平行光滑金属导轨在同一水平面内放置，左端与定值电阻一侧存在着沿x轴方向均匀增大的磁场，磁感应强度与
的金属棒从A1运动到A3，此过程中电路中的电功率保持不变．
＝2 m，A3的坐标为x3＝3 m，下列说法正确的是
2
．回路中的电动势既有感生电动势又有动生电动势
Blv ．灯泡的亮度先逐渐变亮后保持不变
BL2gh
．金属棒在磁场中的运动时间为2d gh
．把运动导体棒视为电源，其最大输出功率为(BLv0
R＋r
)2R
．导体棒从开始到滑到最大高度的过程所用时间为2s v0
mv2－2μmgs cos θ
．在该过程中，导体棒所受合外力做功为1
2mv
2
的电荷量为
BlxR (R＋r)2
产生的焦耳热为Rmv20
2(R＋r)
B2l2v2
求该磁场磁感应强度的大小；
的速度大小；
AB下降了h，求此过程电阻R产生的电热．
时棒做匀速运动，
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；
从刚释放金属杆时开始计时，写出从计时开始到甲金属杆离开磁场的过程中外力
的方向；
若从开始释放两杆到乙金属杆离开磁场，乙金属杆共产生热量Q，试求此过程中外力
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