高二寒假讲义 专题2 电磁感应定律的应用(方松禧)(1)

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学员编号： 年 级： 高二 课 时 数：3 学员姓名： 辅导科目： 物理 学科教师： 授课主题 授课日期及时段 教学内容 电磁感应定律的应用 一、知识梳理 二、知识点深化 （一）电磁感应中的电路问题 1．对电源的理解：在电磁感应现象中，产生感应电动势的那部分导体就是电源．如：切割磁感线的导体棒、内有磁通量变化的线圈等．这种电源将其他形式能转化为电能． 2．对电路的理解：内电路是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈，外电路由电阻、电容等电学元件组成． 3．问题分类 (1)确定等效电源的正负极、感应电流的方向、电势高低、电容器极板带电性质等问题． (2)根据闭合电路求解电路中的总电阻、路端电压、电功率等问题． EΔΦnΔΦ(3)根据电磁感应的平均感应电动势求解电路中通过的电荷量：E＝n，I＝，q＝IΔt＝. ΔtR总R总特别提醒 ①.判断感应电流和感应电动势的方向，都是利用“相当于电源”的部分根据右手定则或楞次定律判定的．实际问1www.1smart.org 中国领先的中小学教育品牌

题中应注意外电路电流由高电势流向低电势，而内电路则相反． ②．在闭合电路中，“相当于电源”的导体两端的电压与真实的电源两端的电压一样，等于路端电压，而不等于感应电动势． （二）电磁感应中的图象问题 1．问题概括 图象 类型 (1)随时间变化的图象如B－t图象、Φ－t图象、E－t图象和i－t图象 (2)随位移x变化的图象如E－x图象和i－x图象 问题 (1)由给定的电磁感应过程判断或画出正确的图象(画图象) 类型 (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(用图象) 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、牛顿运动定律、函数图象知识等 2.思路导图 3．分析方法 对图象的分析，应做到“四明确一理解”： (1)明确图象所描述的物理意义；明确各种“＋”、“－”的含义；明确斜率的含义；明确图象和电磁感应过程之间的对应关系． (2)理解三个相似关系及其各自的物理意义： v－Δv－ΔvΔBΔΦ，B－ΔB－，Φ－ΔΦ－. ΔtΔtΔt（三）电磁感应中的动力学问题分析 导体两种状态及处理方法 1、导体的平衡态——静止状态或匀速直线运动状态． 处理方法：根据平衡条件合外力等于零列式分析． 2、导体的非平衡态——加速度不为零． 处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析． （四）电磁感应中的能量问题分析 1．过程分析 2www.1smart.org 中国领先的中小学教育品牌

(1)电磁感应现象中产生感应电流的过程，实质上是能量的转化过程． (2)电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用，因此，要维持感应电流的存在，必须有“外力”克服安培力做功．此过程中，其他形式的能转化为电能．“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能． (3)当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能．安培力做功的过程，是电能转化为其他形式能的过程．安培力做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能． 2．求解思路 (1)若回路中电流恒定，可以利用电路结构及W＝UIt或Q＝IRt直接进行计算． (2)若电流变化，则：①利用安培力做的功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功；②利用能量守恒求解：若只有电能与机械能的转化，则机械能的减少量等于产生的电能． 2 一、专题精讲 考点一：电磁感应中的电路问题 【例1】如图1(a)所示，水平放置的两根平行金属导轨，间距L＝0.3 m，导轨左端连接R＝0.6 Ω的电阻，区域abcd内存在垂直于导轨平面B＝0.6 T的匀强磁场，磁场区域宽D＝0.2 m．细金属棒A1和A2用长为2D＝0.4 m的轻质绝缘杆连接，放置在导轨平面上，并与导轨垂直，每根金属棒在导轨间的电阻均为r＝0.3 Ω.导轨电阻不计．使金属棒以恒定速度v＝1.0 m/s沿导轨向右穿越磁场．计算从金属棒A1进入磁场(t＝0)到A2离开磁场的时间内，不同时间段通过电阻R的电流强度，并在图(b)中画出． 图1 【解析】 3www.1smart.org 中国领先的中小学教育品牌

【答案】 【学法总结】解决电磁感应中的电路问题三步曲： (1)确定电源．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，该导体或回路就相当于电源，利用E＝nΔΦ或E＝Blvsin θ求感应电动势的大小，利用右手定则或楞次定律判断电流方向． Δt(2)分析电路结构(内、外电路及外电路的串、并联关系)，画出等效电路图． (3)利用电路规律求解．主要应用欧姆定律及串、并联电路的基本性质等列方程求解． 【变式训练】如图所示，用质量为m、电阻为R的均匀导线做成边长为l的单匝正方形线框MNPQ，线框每一边的电阻都相等．将线框置于光滑绝缘的水平面上．在线框的右侧存在竖直方向的有界匀强磁场，磁场边界间的距离为2l，磁感应强度为B，在垂直MN边的水平拉力作用下，线框以垂直磁场边界的速度v匀速穿过磁场．在运动过程中线框平面水平，且MN边与磁场的边界平行．求： (1)线框MN边刚进入磁场时，线框中感应电流的大小； (2)线框MN边刚进入磁场时，M、N两点间的电压UMN； (3)在线框从MN边刚进入磁场到PQ边刚穿出磁场的过程中，水平拉力对线框所做的功W. 4www.1smart.org 中国领先的中小学教育品牌

【解析】 考点二：电磁感应中的图象问题 【例2】(2011·海南单科·6)如图3，EOF和E′O′F′为空间一匀强磁场的边界，其中EO∥E′O′，FO∥F′O′，且EO⊥OF；OO′为∠EOF的角平分线，OO′间的距离为l；磁场方向垂直于纸面向里．一边长为l的正方形导线框沿O′O方向匀速通过磁场，t＝0时刻恰好位于图示位置．规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正，则感应电流i与时间t的关系图线可能正确的是 ( ) 图3 5www.1smart.org 中国领先的中小学教育品牌

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