高中物理电磁感应题型分类

高中物理电磁感应题型分类

1、电磁感应的图象问题

主要是两种：一是给出电磁感应过程选出或画出正确图象；二是由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量.

例1、矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图1所示. 若规定顺时针方向为感应电流I的正方向，图2中正确的是（）

解析：0~1s内B垂直纸面向里均匀增大，则由楞次定律及法拉第电磁感应定律可知线圈中产生恒定的感应电流，方向为逆时针方向，排除A、C选项；2s~3s内，B垂直纸面向外均匀增大，同理可知线圈中产生的感应电流方向为顺时针方向，排除B选项，D正确.

例2、如图3，一个边长为l的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场；一个边长也为l的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直；虚线框对角线ab与导线框的一条边垂直，ba的延长线平分导线框. 在t=0时，使导线框从图示位置开始以恒定速度沿ab方向移动，直到整个导线框离开磁场区域. 以i表示导线框中感应电流的强度，取逆时针

方向为正. 图4表示i－t关系的图示中，可能正确的是（）

解析：从正方形线框下边开始进入到下边完全进入过程中，线框切割磁感线的有效长度逐渐增大，所以感应电流也逐渐增大，A项错误；从正方形线框下边完全进入至下边刚穿出磁场边界时，切割磁感线有效长度不变，故感应电流不变，B项错；当正方形线框下边离开磁场，上边未进入磁场的过程比正方形线框上边进入磁场过程中，磁通量减少得稍慢，故这两个过程中感应电动势不相等，感应电流也不相等，D项错，故正确选项为C.

2、电磁感应与力学综合

电磁感应与力学的结合，实际上是受力分析中多了一个安培力，安培力随速度变化，部分弹力及相应的摩擦力也随之而变，导致物体的运动状态发生变化，在分析问题时要注意上述联系. 通过分析物体的受力情况，根据物体在运动过程中所受安培力的情况从运动和力的关系着手，运用牛顿第二定律解决问题. 解决问题的基本思路：受力分析→运动分析→变化趋向→确定运动过程和最终的稳定状态→由牛顿第二定律列方程求解.

例3、均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd，每边长为L，总电阻为R，总质量为m. 将其置于磁感强度为B的水平匀强磁场上方h处，如图5所示. 线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与水平的磁场边界平行. 当cd边刚进入磁场时，

（1）求线框中产生的感应电动势大小；

（2）求cd两点间的电势差大小；

（3）若此时线框加速度恰好为零，求线框下落的高度h所应满足的条件.

解析：（1）cd边刚进入磁场时，线框速度

线框中产生的感应电动势

（2）此时线框中电流

cd两点间的电势差

（3）安培力

根据牛顿第二定律由a=0

解得下落高度满足

3、电磁感应与动量、能量的综合

电磁感应与动量和能量的结合经常出现在计算题中，在与动量的结合中主要是运用动量定理或动量守恒定律，应用动量定理可以由动量变化来求解变力的冲量. 在与能量的结合中主要是从能量转化和守恒着手，运用动能定理或能量守恒定律. 解题的基本思路：受力分析→弄清哪些力做功，正功还是负功→明确有哪些形式的能量参与转化，哪增哪减→由动能定理或能量守恒定律列方程求解.

例4、如图6所示，间距为l的两条足够长的平行金属导轨与水平面的夹角为θ，导轨光滑且电阻忽略不计. 场强为B的条形匀强磁场方向与导轨平面垂直，磁场区域的宽度为d1，间距为d2. 两根质量均为m、有效电阻均为R的导体棒a和b放在导轨上，并与导轨垂直. （设重力加速度为g）

（1）若a进入第2个磁场区域时，b以与a同样的速度进入第1

个磁场区域，求b穿过第1个磁场区域过程中增加的动能.

（2）若a进入第2个磁场区域时，b恰好离开第1个磁场区域；此后a离开第2个磁场区域时，b又恰好进入第2个磁场区域. 且a、b在任意一个磁场区域或无磁场区域的运动时间均相等. 求a穿过第2个磁场区域过程中，两导体棒产生的总焦耳热Q.

（3）对于第（2）问所述的运动情况，求a穿出第k个磁场区域时的速率v.

解析：（1）a和b不受安培力作用，由机械能守恒定律知

（2）设导体棒刚进入无磁场区域时的速度为v1，刚离开无磁场区域时的速度为v2，由能量守恒知：

在磁场区域中，

在无磁场区域中，

解得

（3）在无磁场区域：

根据匀变速直线运动规律

且平均速度

有磁场区域：棒a受到的合力

感应电动势E=Blv 感应电流

解得

根据牛顿第二定律，在t到时间内

则有

解得

联立以上几式解得

4、电磁感应与电容、电路、电场、磁场综合

在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路相当于电源. 解决电磁感应与电路综合问题的基本思路是：（1）明确哪部分相当于电源，由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）运用闭合电路欧姆定律、串并联电路的性质求解未知物理量.

例5、如图7所示的电路中，三个相同的灯泡a、b、c和电感L1、L2与直流电源连接，电感的电阻忽略不计. 电键K从闭合状态突然断开时，下列判断正确的有（）

A. a先变亮，然后逐渐变暗

B. b先变亮，然后逐渐变暗

C. c先变亮，然后逐渐变暗

D. b、c都逐渐变暗

解析：电键K闭合时，电感L1的电流是b的电流和L2的电流之和，三个灯泡的电流均相等，断开电键K的瞬间，电感上的电流突然减小，三个灯泡均处于回路中，故b、c灯泡电流逐渐减小，B、C均错，D对；灯泡a上的电流等于L1的电流，故灯泡a先变亮，然后逐渐变暗，A对.

例6、两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻. 将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图8所示. 除电阻R外其余电阻不计. 现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放。则（）