10.3第3讲 电磁感应规律的综合应用

问题 类型
(1)由给定的 电磁感应过程判断或画出正确的图象 (2)由给定的有关图象分析 电磁感应过程，求解相应的物理量 (3)利用给出的图象判断或画出新的图象
应用 左手定则、安培定则、右手定则、 楞次定律 、法拉第电磁感应定、律 知识 欧姆定律、牛顿定律、函数图象等知识
【秒判正误】 (1)“相当于电源”的导体棒两端的电势差等于电源的电动势。
P出与R的关系
因外电阻最大值为3 R，小于内阻R；根据电源的输出功率与外电阻大小的变化关系， 4
外电阻越接近内阻时，输出功率越大，可知线框消耗的电功率先增大后减小，选项D错误。
触类旁通 (2019·抚顺模拟)如图所示，均匀金属圆环的总电阻为4R，磁感应强度为B的匀强磁场垂直 穿过圆环。金属杆OM的长为l，阻值为R，M端与环接触良好，绕过圆心O的转轴以恒定的角速度ω顺时针
A.PQ中电流先增大后减小
选项A错误；
B.PQ两端电压先减小后增大 C.PQ上拉力的功率先减小后增大
r
R
3R-r
D.线框消耗的电功率先减小后增大
解:选C。设PQ左侧金属线框的电阻为r，则右侧电阻为3R-r；PQ相当于电源，其电阻为R，
即则R外P电Qma从x路=靠的34近外aR电d，处阻此向为时bRcP外滑Q=处动于r r的(矩3(过3R形R程线r中)r框)外的电r(中3阻3R心R先位r增)置大，由后数减学小知。由识I知 ，B当Lv：得r 电3流R 先 r减即小r=后32R增时大
考点1 电磁感应中的电路问题
【典题突破】典例1 如图，由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框
abcd，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场中。一接入电路电阻为R的导
体棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动，滑动过程PQ始终与ab垂直，
且与线框接触良好，不计摩擦。在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中 ( C )
4R
，且P、Q两点电势满足φP>φQ
1
R
解:选B。OM切割磁感线产生的感应电动势为E= 2 Bl2ω，选项B正确；
OM作为电源，外电阻增大，总电流减小，内电压减小路端电压增大，所以外
A
电阻最大时，OM两点间电势差绝对值最大.
B
当M端位于最上端时，圆环两部分电阻相等，并联电阻最大，
电流最小，通过电阻R的电流的最小值为
R 路端电压U=Blv-IR，所以路端电压先增大后减小，选项B错误；
外
+R
C.PQ上拉力的功率先减小后增大 F安
F
C
D.线框消耗的电功率先减小后增大
r
R
3R-r
拉力的功率大小等于安培力的功率大小，P=F安v=BIlv， 可知因干路电流先减小后增大， PQ上拉力的功率也先减小后增大，选项C正确；
线框消耗的电功率即为外电阻消耗的功率，
三、电磁感应中的能量问题 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,将机械能转化为电能, 电流做功再将电能转化为其他形式的能。 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电能之间的转化。 3.电能的计算方法: (1)利用克服安培力做功求解:电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功。
+
8 Bl2 D.通过电阻R的电流的最大值为 4R ，且P、Q两点电势满足φP>φQ
转断动正。 确阻 的值 是为R的(电B阻一) 端用导线和环上的A点连接，另一端和金属杆的转轴O处的端点相连接。下列判
A.OM两点间电势差绝对值的最大值为 Bl2 4 Bl2
C.B通.金过属电杆阻ORM的旋电转流产的生最的小感值应为电B动l2势 恒，为方向从Q2到P
+
8 Bl2
D.通过电阻R的电流的最大值为
二、电磁感应中的动力学问题
流经导线横t截面的电量：q
1.安培力的大小:回路中只有一个感应电动势,回路电阻为R时:
n
R总
B2l 2 v
R安
2.安培力的方向:
(1)用左手定则判断:先用右手定则判断感应电流的方向,再用左手定则判定安培力的方向
(2)用楞次定律判断:安培力的方向一定与导体切割磁感线的运动方向相反(选填“相同”或“相反”)。 如图所示,导体棒切割磁感线运动的方向向右,感应电流的方向a→b,安培力的方向向左
(2)利用能量守恒求解:例如:机械能的减少量等于电能的增加量。 (3)利用电路特征求解: 例如:纯电阻电路中产生的电能等于通过电路中所产生的内能Q=I2Rt。
如图所示,线圈在进入磁场时和完全进入磁场后一直处于加速状态。 如图所示,线圈进入磁场过程中,产生的电能等于下落过程中克服安培力做的功, 又等于线圈机械能的减少量,还等于电流做功产生的焦耳热。
Imin

E 3R
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Bl 2 6R
1 R并 = 2 2R=R
2R
2R
A
OM其最大值为U=Imin×2R= Bl2，A错误； 由右手定则可得R的电流方向从Q到P，C错误；
3
A.OM两点间电势差绝对值的最大值为 Bl2
4 Bl2 C.B通.金过属电杆阻ORM的旋电转流产的生最的小感值应为电B动l2势 恒，为方向从Q2到P
第3讲 电磁感应规律的综合应用
【知识梳理】
一、 电磁感应中的电路问题
1.内电路和外电路:
(1)切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈相当于电源。
(2)该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的内阻,其余部分的电阻相当于外电阻。
2.电源电动势和路端电压:(1)电动势:E= n 或E=Blv。 (2)路端电压:U=IR=E-Ir。
W克安 =E电 =Q=E机减（无其他阻力时）
四、电磁感应的图象问题
图象 类型
(1)磁感应强度B、磁通量Φ、感应电动势E和感应电流I随 时间t 变 化的图象，即B－t图象、Φ－t图象、E－t图象、I－t图象 (电2)动对势于E切和割感磁应感电线流产I随生感位应移电x动变势化和的感图应象电，流即的E情－况x图，象还和常I－涉x及图感象应
( ×)
(2)闭合电路中电流都是从高电势流向低电势的。( ×) (3)电磁感应现象中，感应电流受到的安培力一定是阻力。 (× )
(4)在安培力作用下，导体棒也可以做变减速直线运动。 (√ )
(5)安培力做功的过程就是电能减少的过程。 (× ) (6)利用焦耳定律求解安培力做的负功常适用于感应电流大小不变的情况。(√ )