第十章 第3讲 电磁感应的综合应用—2021高中物理一轮复习学案

第3讲 电磁感应的综合应用

ZHI SHI SHU LI ZI CE GONG GU

知识梳理·自测巩固

知识点1 电磁感应中的电路问题

1．电源：切割磁感线运动的导体或

__磁通量__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 ＝__

E

R 总

__，路端电压U ＝__IR __＝

E －Ir 。

3．电势：在外电路中，电流由__高__电势流向__低__电势；在内电路中，电流由__低__电势流向__高__电势。

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__金属棒的ab 部分__。 (2)闭合电路中的感应电流方向沿__逆时针__方向。

(3)路端电压是闭合电路外电路的电压，等于该图中__aOb __部分电路的电压。

知识点2 电磁感应中的动力学问题 1．安培力的大小

⎭

⎪⎬⎪⎫安培力公式：F A ＝BIl 感应电动势：E ＝Bl v 感应电流：I ＝

E

R

F A

＝__B 2l 2

v R __ 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”)。

知识点3 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。 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。( √ )

自测巩固

ZI CE GONG GU

1．(多选)如图所示，两根足够长的光滑金属导轨水平平行放置，间距为l ＝1 m ，cd 间、de 间、cf 间分别接着阻值R ＝10 Ω的电阻。一阻值R ＝10 Ω的导体棒ab 以速度v ＝4 m/s 匀速向左运动，导体棒ab 与导轨接触良好。导轨所在平面存在磁感应强度大小B ＝0.5 T 、方向竖直向下的匀强磁场。下列说法正确的是( BD )

A ．导体棒ab 中电流的方向为由b 到a

B ．cd 两端的电压为1 V

C ．de 两端的电压为1 V

D ．fe 两端的电压为1 V

[解析] 由右手定则可知导体棒ab 中电流的方向为由a 到b ，A 错误；导体棒ab 切割磁感线产生的感应电动势E ＝Bl v ，导体棒ab 为电源，cd 间电阻R 为外电路负载，dc 和cf 间电阻中无电流，de 和cf 间无电压，因此cd 和fe 两端电压相等，即U ＝E

2R ×R ＝Bl v 2＝1 V ，

B 、D 正确，

C 错误。

2．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l a

＝3l b ，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，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( B )

A ．两线圈内产生顺时针方向的感应电流

B ．a 、b 线圈中感应电动势之比为9︰1

C ．a 、b 线圈中感应电流之比为3︰4

D ．a 、b 线圈中电功率之比为3︰1

[解析] 由于磁感应强度随时间均匀增大，则根据楞次定律知两线圈内产生的感应电流

方向皆沿逆时针方向，故A 项错误；根据法拉第电磁感应定律E ＝N ΔΦΔt ＝NS ΔB

Δt ，而磁感应

强度均匀变化，即ΔB Δt 恒定，则a 、b 线圈中的感应电动势之比为E a E b ＝S a S b ＝l 2a

l 2b ＝9，故B 项正确；

根据电阻定律R ＝ρl S ′，且L ＝4Nl ，则R a R b ＝l a l b ＝3，由闭合电路欧姆定律I ＝E

R ，得a 、b 线圈

中的感应电流之比为I a I b ＝E a E b ·R b

R a ＝3，故C 项错误；由功率公式P ＝I 2R 知，a 、b 线圈中的电

功率之比为P a P b ＝I 2a I 2b ·R a

R b

＝27，故D 项错误。

3．(2019·江苏扬州月考)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( D )

A ．ab 中的感应电流方向由b 到a

B ．ab 中的感应电流逐渐减小

C ．ab 所受的安培力保持不变

D ．ab 所受的静摩擦力逐渐减小

[解析] 磁感应强度均匀减小，磁通量减小，根据楞次定律得，ab 中的感应电流方向由a 到b ，A 错误；由于磁感应强度均匀减小，根据法拉第电磁感应定律E ＝ΔB Δt ·S 得，感应电

动势恒定，则ab 中的感应电流不变，B 错误；根据安培力公式F ＝BIL 知，电流不变，B 均匀减小，则安培力逐渐减小，C 错误；ab 受安培力和静摩擦力处于平衡状态，F f ＝F ，安培力逐渐减小，则静摩擦力逐渐减小，D 正确。

HE XIN KAO DIAN ZHONG DIAN TU PO

核心考点·重点突破

考点一 电磁感应中的电路问题

在电磁感应过程中，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。