10-3《电磁感应定律的综合应用》.docVIP

10-3.1 电磁感应定律的综合应用 1.考纲解读 考纲内容 能力要求 考向定位 1．电磁感应中的电路问题 2．电磁感应中的图象问题 3．电磁感应中的力与运动问题 4．电磁感应中的能量及动量问题 1、理解安培力做功的实质。 2．能熟练掌握电磁感应中的电路问题、图象问题、力与运动问题的分析方法与技巧。 电磁感应定律的综合应用主要表现在以下几方面：1．电磁感应问题与电路问题的综合，解决这类电磁感应中的电路问题，一方面要考虑电磁学中的有关规律如右手定则、法拉第电磁感应定律等；另一方面还要考虑电路中的有关规律，如欧姆定律、串并联电路的性质等，有时可能还会用到力学的知识．2．电磁感应中切割磁感线的导体要运动，感应电流又要受到安培力的作用，因此，电磁感应问题又往往和力学问题联系在一起，解决电磁感应中的力学问题，一方面要考虑电磁学中的有关规律；另一方面还要考虑力学中的有关规律，要将电磁学和力学的知识综合起来应用． 2．考点整合 考点一 电磁感应中的图像问题 电磁感应中常涉及 、 、 和 随时间t变化的图像，即B-t图像、Φ-t图像、E-t 图像和I-t图像等。对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况还常涉及感应电动势E和感应电流I随线圈位移x变化的图像，即E-x图像和I-x图像。这些图像问题大体上可分为两类：由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像，或由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量。不管是何种类型，电磁感应中的图像问题常需利用 、 和 等规律分析解决。 【例1】．如图6甲所示，光滑导轨水平放置在与水平方向夹角斜向下的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间的变化规律如图乙所示（规定斜向下为正方向），导体棒ab垂直导轨放置，除电阻R的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab在水平外力作用下始终处于静止状态。规定a→b的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力的正方向，则在0～t时间内，能正确反映流过导体棒ab的电流i和导体棒ab所受水平外力F随时间t变化的图象是( ) [规律总结] 考点二电磁感应与电路的综合【例2】如图12-1-2所示，竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.5 T，并且以=0.1 T/s在增加，水平轨道电阻不计，动摩擦因数μ=0.2，宽0.5 m的导轨上放一电阻R0=0.1 Ω，m=1Kg的导体棒，并用水平线通过定滑轮吊着质量M=0.2 kg的重物，轨道左端连接的电阻R=0.4 Ω，图中的l=0.8 m，求至少经过多长时间才能吊起重物. [规律总结] 考点三、电磁感应中的动力学问题： [例3]如图12-1-3所示，电阻不计的平行金属导轨MN和OP放置在水平面内.MO间接有阻值为R=3Ω的电阻.导轨相距d=lm，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感强度B=0.5T.质量为m=0.1kg，电阻为r=lΩ的导体棒CD垂直于导轨放置，并接触良好，现用平行于 MN的恒力F=1N向右拉动CD，CD受摩擦阻力f恒为0.5N.求 (1)CD运动的最大速度是多少? (2)当CD达到最大速度后，电阻R消耗的电功率是多少? (3)当CD的速度为最大速度的一半时，CD的加速度是多少? [规律总结] 考点四、电磁感应中的能量问题： 电磁感应的过程实质上是 的转化过程，电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到 力的作用，因此，要维持感应电流的存在，必须有“外力”克服 力做功。此过程中，其他形式的能量转化为 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 能。当感应电流通过用电器时， 能又转化为其他形式的能量。安培力做功的过程是 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。解决这类问题的方法是： 1. 用法拉第电磁感应定律和紧接着要学到的楞次定律确定感应电动势的大小和方向。 2. 画出等效电路，求出回路中电阻消耗电功率的表达式。 3. 分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到机械功率的改变所满足的方程。 [例4]、如图12-1-4所示，abcd为静止于水平面上宽度为L而长度很长的U形金属滑轨，bc边接有电阻R，其它部分电阻不计。ef为一可在滑轨平面上滑动、质量为m的均匀金属棒。今金属棒以一水平细绳跨过定滑轮，连接一质量为M的重物。一匀强磁场B垂直滑轨面。重物从静止开始下落，不考虑滑轮的质量，且金属棒在运动中均保持与bc边平行。忽略所有摩擦力。则： （1）当金属棒作匀速运动时，其速率是多少？（忽略bc边对金属棒的作用力）。 （2）若重物从静止开始