广东省汕头市潮阳一中高二物理竞赛专题：7.电磁感应.docVIP

电磁感应 一、知识网络或概要 二、方法整合 电磁感应规律的综合应用类问题不仅涉及法拉第电磁感应定律，还涉及力学、静电场、电路、磁场等知识。 电磁感应的综合题有两类基本类型：一是电磁感应与电路、电场的综合；二是电磁感应与磁场、导体的受力和运动的综合。也有这两种基本类型的复合题，题中电磁现象与力现象相互联系、相互影响、相互制约，其基本形式如右图表。 三、重点、热点透析 （一）楞次定律的理解和应用 在用楞次定律解决电磁感应的有关问题时，要注意以下四点： (1)阻碍原磁通量的变化或原磁场的变化，可用做分析感应电流的方向和受力及面积扩大或缩小的趋势，理解为“增反减同”。 (2)阻碍相对运动。理解为“来拒去留”，可用做分析受力及运动方向。 (3)表示为“延缓”磁通量的变化。 (4)线圈运动方向的判定。 线圈在磁场中产生感应电流而受到磁场对它的作用引起线圈运动。利用等效性（通电线圈与条形磁铁等效）和阻碍特点确定线圈受力。 【例1】如图所示，ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导线框，当滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时，从纸外向纸里看，线框ab将保持静止不动逆时针转动顺时针转动 发生转动，但电源极性不明，无法确定转动方向或Ｅ=ＢＬv求感应电动势的大小；再利用右手定则或愣次定律判断感应电流的方向． (2)正确分析电路的结构，画出等效电路图． (3)利用闭合电路欧姆定律、串并联电路的性质、电功率等公式联立求解． 【例2】如图.一根质量为m的导体棒AB在电机牵引下，以恒定速度v0沿OH方向从斜面底端开始运动，滑上导轨并到达斜面顶端，AB⊥OH.金属导轨的CD、FG段电阻不计，DEF段与AB棒材料与横截面积均相同，单位长度的电阻为r， O是AB棒的中点，整个斜面处在垂直斜面向上磁感应强度为B的匀强磁场中.求： (1)导体棒在导轨上滑动时电路中电流的大小； (2)导体棒运动到DF位置时AB两端的电压. （三）电磁感应中的动力学问题 电磁感应中通过导体的感应电流，在磁场中将受到安培力的作用，因此，电磁感应问题往往和力学、运动学等问题联系在一起。电磁感应中动力学问题的解题思路如下： 【例3】如图所示，abcd为质量M=2 kg的导轨，放在光滑绝缘的水平面上，另有一根重量m=0.6 kg的金属棒PQ平行于bc放在水平导轨上，PQ棒左边靠着绝缘的竖直立柱ef（竖直立柱光滑，且固定不动），导轨处于匀强磁场中，磁场以cd为界，左侧的磁场方向竖直向上，右侧的磁场方向水平向右，磁感应强度B大小都为0.8 T.导轨的bc段长L=0.5 m，其电阻r=0.4Ω，金属棒PQ的电阻 R=0.2Ω，其余电阻均可不计.金属棒与导轨间的动摩擦因数=0.2.若在导轨上作用一个方向向左、大小为F=2 N的水平拉力，设导轨足够长，重力加速度g取 10 m/s2，试求：(1)导轨运动的最大加速度； (2)导轨的最大速度； (3)定性画出回路中感应电流随时间变化的图线． （四）电磁感应中的能量问题 电磁感应的过程是的能的转化和守恒的过程，导体切割磁感线或磁通量发生变化在回路中产生感应电流，机械能或其他形式的能便转化为电能；感应电流做功，又可使电能转化为机械能或电阻的内能等。电磁感应的过程总是伴随着能量的转化，因此在分析问题时，应牢牢抓住能量守恒这一基本规律，分析清楚有哪些力做功，就可知道有哪些形式的能量参与了相互的转化，然后借助于动能定理或能量守恒定律等规律求解。需要说明的是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。 解决这类问题的基本方法是： (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定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，用能量守恒定律得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程。 【例4】如图所示，固定的水平光滑金属导轨，间距为L，左端接有阻值为 R的电阻，处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m的导体棒与固定弹簧相连，放在导轨上，导轨与导体棒的电阻均可忽略.初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有水平向右的初速度v0.在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触. (1)求初始时刻导体棒受到的安培力。 (2)若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时，弹簧的弹性势能为Ep，则这一过程中安培力所做的功W1和电阻R上产生的焦耳热Q1分别为多少？ (3)导体棒往复运动，最终将静止于何处？从导体棒开始运动直到最终静止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q为多少？ （五）电磁感应中的图象问题 电磁感应的图象问题往往可分为两类：(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象．(2)由给定的有关图象