精品最新高考物理二轮复习：专题六 第1课时电磁感应问题的综合分析

专题定位高考对本部分内容的要求较高，常在选择题中考查电磁感应中的图象问题、变压器和交流电的描述问题,在计算题中作为压轴题，以导体棒运动为背景，综合应用电路的相关知识、牛顿运动定律和能量守恒定律解决导体棒类问题．

本专题考查的重点有以下几个方面：①楞次定律的理解和应用；②感应电流的图象问题；③电磁感应过程中的动态分析问题；④综合应用电路知识和能量观点解决电磁感应问题;⑤直流电路的分析；⑥变压器原理及三个关系;⑦交流电的产生及描述问题．应考策略对本专题的复习应注意“抓住两个定律,运用两种观点，分析三种电路”．两个定律是指楞次定律和法拉第电磁感应定律；两种观点是指动力学观点和能量观点；三种电路指直流电路、交流电路和感应电路.

第1课时电磁感应问题的综合分析

1。楞次定律中“阻碍”的表现

(1）阻碍磁通量的变化(增反减同)．

（2)阻碍物体间的相对运动（来拒去留）．

(3）阻碍原电流的变化（自感现象）.

２．感应电动势的计算

(1）法拉第电磁感应定律：Ｅ＝n错误!，常用于计算平均电动势．

①若B变，而S不变，则E=ｎ错误!S；

②若S变，而B不变，则E＝nB＼f(ΔS，Δt）．

（2)导体棒垂直切割磁感线:E＝Blv,主要用于求电动势的瞬时值.

（3)如图1所示，导体棒Oa围绕棒的一端O在垂直磁场的平面内做匀速圆周运动而切割磁感线,产生的电动势E=错误!Ｂｌ2ω。

图1

3．感应电荷量的计算

回路中发生磁通量变化时，在Δｔ时间内迁移的电荷量(感应电荷量）为ｑ=Ｉ·Δｔ=＼f（Ｅ,R）·Δt=n错误!·Δt＝n错误!。可见，q仅由回路电阻R和磁通量的变化量ΔΦ决定，与发生磁通量变化的时间Δt无关。

4. 电磁感应电路中产生的焦耳热

当电路中电流恒定时，可用焦耳定律计算;当电路中电流变化时,则用功能关系或能量守恒定律计算.

解决感应电路综合问题的一般思路是“先电后力”,即：

先作“源”的分析--分析电路中由电磁感应所产生的电源，求出电源参数Ｅ和r；

接着进行“路"的分析--分析电路结构，弄清串、并联关系，求出相关部分的电流大小，以便求解安培力；

然后是“力”的分析——分析研究对象(通常是金属棒、导体、线圈等）的受力情况，尤其注意其所受的安培力；

接着进行“运动状态”的分析——根据力和运动的关系，判断出正确的运动模型；

最后是“能量”的分析—-寻找电磁感应过程和研究对象的运动过程中，其能量转化和守恒的关系．

题型1 楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用

例1（２0１３·山东·１8）将一段导线绕成图2甲所示的闭合回路，并固定在水平面(纸面）内。回路的ａb边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中。回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ的正方向,其磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示。用F表示aｂ边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反应Ｆ随时间t 变化的图象是

（）

图2

解析0～＼ｆ（T,2)时间内，回路中产生顺时针方向、大小不变的感应电流,根据左手定则可以判定ab边所受安培力向左.错误!～T时间内,回路中产生逆时针方向、大小不变的感应电流，根据左手定则可以判定ab边所受安培力向右,故B正确．

答案B

以题说法１.法拉第电磁感应定律Ｅ＝n＼f（ΔΦ，Δt)，常有两种特殊情况，即E=n 错误!S和E=nB错误!，其中错误!是B－t图象中图线的斜率,若斜率不变则感应电动势是恒定不变的．

2．楞次定律中的“阻碍”有三层含义：阻碍磁通量的变化;阻碍物体间的相对运动;阻碍

原电流的变化。要注意灵活应用.

如图3所示，用同种电阻丝制成的正方形闭合线框１的边长与圆形闭合线框

2的直径相等.m 和n 是1线框下边的两个端点,p 和q 是２线框水平直径的两个端点.1和2线框同时由静止开始释放并进入上边界水平、足够大的匀强磁场中，进入过程中m 、n 和p 、q 连线始终保持水平．当两线框完全进入磁场以后，下面说法正确的是（ ）

图3

A 。m 、ｎ和p 、ｑ电势的关系一定有Ｕｍ

B 。ｍ、n 和p 、q 间电势差的关系一定有U mn =U ｐq

C ．进入磁场过程中流过1和２线框的电荷量Q 1〉Q ２

D 。进入磁场过程中流过１和２线框的电荷量Q 1=Q 2

答案 A Ｄ

解析 当两线框完全进入磁场以后,根据右手定则知U ｎ>U m ，U q 〉U ｐ，A 正确；两线框完全进入磁场后，由于两线框的速度关系无法确定，故不能确定两点间的电势差的关系,B 错误；设m 、ｎ间距离为a ，由q ＝＼f(ΔΦ，R )，R ＝＼f(ρｌ，Ｓ）得进入磁场过程中流过1、２线框的电荷量都为BaS

4ρ，Ｃ错误,Ｄ正确．题型2 电磁感应图象问题

例2 (2013·福建·18）如图4，矩形闭合导体线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放,用

t １、t 2分别表示线框ａb 边和cd 边刚进入磁场的时刻．线框下落过程形状不变，a ｂ边始终保持与磁场水平边界线O Ｏ′平行，线框平面与磁场方向垂直。设ＯO ′下方磁场区域足够大，不计空气的影响,则下列哪一个图象不可能反映线框下落过程中速度v 随时间t 变化的规律ﻩ ﻩﻩ ﻩ ﻩﻩ ﻩﻩ（ )

图４

解析线框在0～ｔ１这段时间内做自由落体运动，v—ｔ图象为过原点的倾斜直线,t2之后线框完全进入磁场区域中，无感应电流,线框不受安培力,只受重力,线框做匀加速直线运动,v-ｔ图象为倾斜直线。t1～ｔ２这段时间线框受到安培力作用，线框的运动类型只有三种，即可能为匀速直线运动、也可能为加速度逐渐减小的加速直线运动，还可能为加速度逐渐减小的减速直线运动，而A选项中,线框做加速度逐渐增大的减速直线运动是不可能的，故不可能的ｖ—t图象为Ａ选项中的图象。

答案 A

以题说法对于电磁感应图象问题的分析要注意以下三个方面:

(１）注意初始时刻的特征，如初始时刻感应电流是否为零，感应电流的方向如何．（2)注意看电磁感应发生的过程分为几个阶段，这几个阶段是否和图象变化相对应。(3）注意观察图象的变化趋势，看图象斜率的大小、图象的曲直是否和物理过程对应.

如图5所示，虚线右侧存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，正方形金属框电阻为R，边长为l,自线框从左边界进入磁场时开始计时，在外力作用下由静止开始，以垂直于磁场边界的恒定加速度a进入磁场区域，t1时刻线框全部进入磁场．规定顺时针方向为感应电流I的正方向,外力大小为F，线框中电功率的瞬时值为P,通过线框