1、第3節(jié)電磁感應規(guī)律的綜合應用(一),1電源與外電路 切割磁感線運動的導體或磁通量發(fā)生變化的線圈相當于 ，其電阻相當于電源 ，其余部分是外電路 2常用參量的求解,電源,內(nèi)阻,EIr,EBLv,一、電磁感應的電路問題,二、 電磁感應的圖象問題,時間t,位移x,電磁感應,電磁感應,楞次定律,法拉第電磁感應定律,例1 如圖所示半徑為a的圓形區(qū)域 內(nèi)有勻強磁場，磁感應強度為B 0.2 T，磁場方向垂直紙面向里，半 徑為b的金屬圓環(huán)與磁場同圓心地 放置，磁場與環(huán)面垂直，其中a0.4 m，b0.6 m，金屬環(huán)上分別接有燈L1、L2，兩燈的電阻均為R20 ，一金屬棒MN與金屬環(huán)接觸良好，棒的電阻為R10 ，環(huán)

2、的電阻忽略不計那么：,題型一：電磁感應與電路的綜合問題,【思路點撥】明確電源的電動勢和內(nèi)阻明確電路的結(jié)構(gòu)，畫出等效電路圖應用電路的規(guī)律求解,【解析】(1)棒滑過圓環(huán)直徑OO的瞬時，MN中的電動勢為E1B2av0.20.85 V0.8 V， 等效電路如圖甲所示，由閉 合電路歐姆定律可知回路總 電流為,【答案】(1)0.02 A(2) 5102 W,【方法與知識感悟】對電磁感應電路問題的理解 1對電源的理解 電源是將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置在電磁感應現(xiàn)象里，通過導體切割磁感線和線圈磁通量的變化而將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能 2對電路的理解 內(nèi)電路是切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變化的線圈，外電路由電

3、阻、電容等電學元件組成,例2 矩形導線框abcd固定在勻強磁場中，磁感線的方向與導線框所在平面垂直，規(guī)定磁場的正方向垂直紙面向里，磁感應強度B隨時間變化的規(guī)律如圖所示若規(guī)定順時針方向為感應電流i的正方向，下列各圖中正確的是(),題型二：由給定的有關(guān)圖象(Bt圖、t圖)分析電磁感應過程問題,【思路點撥】弄清Bt圖中斜率的意義，由法拉第電磁感應定律和歐姆定律分析電流大小如何變化，由楞次定律確定電流的方向,【解析】01 s內(nèi)B垂直紙面向里均勻增大，則由楞次定律及法拉第電磁感應定律可得線圈中產(chǎn)生恒定的感應電流，方向為逆時針方向，排除A、C選項；2s3s內(nèi)，B垂直紙面向外均勻增大，同理可得線圈中產(chǎn)生的感

4、應電流方向為順時針方向，排除B選項，D正確,【答案】D,【方法與知識感悟】1. 解決圖象問題的一般步驟 (1)明確圖象的種類，即是Bt圖還是t圖，或者Et圖、It圖等 (2)分析電磁感應的具體過程 (3)用右手定則或楞次定律確定方向?qū)P(guān)系 (4)結(jié)合法拉第電磁感應定律、歐姆定律、牛頓定律等規(guī)律寫出函數(shù)關(guān)系式 (5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進行數(shù)學分析，如分析斜率的變化、截距等,題型三：由給定的電磁感應過程(切割磁感線運動)選出或畫出正確的圖象,例3 (2012重慶)如圖所示，正方形區(qū) 域MNPQ內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁 場，在外力作用下，一正方形閉合剛 性導線框沿QN方向勻速運動，t0時 刻，其四個

5、頂點M、N、P、Q恰好在磁場邊界中點，下列圖象中能反映線框所受安培力f的大小隨時間t變化規(guī)律的是(),【答案】B,【方法與知識感悟】此類題主要考查導體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢EBLv及右手定則解題的關(guān)鍵在于正確的確定導體棒切割磁感線的有效長度的變化命題主要有以下三個特點： (1)線框的形狀導致有效長度變化； (2)磁場的邊界不規(guī)則導致有效長度變化； (3)線框的速度變化導致電動勢變化,1用相同導線繞制的邊長為l或2l的四個閉合導體線框a、b、c、d，以相同的水平速度勻速進入右側(cè)勻強磁場，如圖所示在每個線框進入磁場的過程中，M、N兩點間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Ud.下列判斷正確的是(

6、),B,AUaUbUcUd BUaUbUdUc CUaUbUcUd DUbUaUdUc,AB,3如圖所示，一導體圓環(huán)位于紙面 內(nèi)，O為圓心環(huán)內(nèi)兩個圓心角為90 的扇形區(qū)域內(nèi)分別有勻強磁場，兩磁 場磁感應強度的大小相等，方向相反 且均與紙面垂直導體桿OM可繞O轉(zhuǎn) 動，M端通過滑動觸點與圓環(huán)良好接觸在圓心和圓環(huán)間連有電阻R.桿OM以角速度逆時針轉(zhuǎn)動，t0時恰好在圖示位置規(guī)定從a到b流經(jīng)電阻R的電流方向為正，圓環(huán)和導體桿的電阻忽略不計，則桿從t0開始轉(zhuǎn)動一周的過程中，電流隨t變化的圖象是( ),4如圖甲是半徑為a的圓形導線框，電阻為R，虛線是圓的一條弦，虛線左右兩側(cè)導線框內(nèi)磁場的磁感應強度隨時間變化

7、如圖乙所示，設垂直線框向里的磁場方向為正，求：,(1)線框中0t0時間內(nèi)的感應電流大小和方向； (2)線框中0t0時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量,【鞏固基礎】,1如圖所示，相距為d的兩水平直線L1和L2分別是水平向里的勻強磁場的上、下邊界，磁場的磁感應強度為B，正方形線框abcd邊長為L(Ld)、質(zhì)量為m.將線框在磁場上方距L1的高度為h處由靜止開始釋放，當ab邊進入磁場時速度為v0，cd邊剛穿出磁場時速度也為v0 .則從ab邊剛進入磁場到cd邊剛穿出磁場的整個過程中( ) A線框一直都有感應電流 B線框一定有減速運動的過程 C線框不可能有勻速運動的過程 D線框產(chǎn)生的總熱量為mg(dhL),B,【解析】因為

8、dL，當線圈全部進入 磁場時，穿過線圈的磁通量不變， 無感應電流，A錯因為線圈全部 在磁場中運動時，有一個在重力作 用下向下加速運動的過程要回到 初速度為v0的狀態(tài)，必定有一個向下減速運動的過程，B對線圈可以勻速進入磁場，接著在磁場中加速，下邊離開磁場時減速，最后上邊離開磁場時速度為v0，C錯，從下邊進入到上邊離開磁場，由能量守恒Qmg(Ld)，D錯,*2如圖甲所示，光滑導體框架abcd水平放置，質(zhì)量為m的導體棒PQ平行于bc放在ab、cd上，且正好卡在垂直于軌道平面的四枚光滑小釘之間回路總電阻為R，整個裝置放在垂直于框架平面的變化的磁場中，磁場的磁感強度B隨時間t的變化情況如圖乙所示(規(guī)定磁

9、感強度方向向上為正)，則在0t時間內(nèi)，關(guān)于回路內(nèi)的感應電流I及小釘對PQ的彈力FN，的說法正確的是( ) AI的大小是恒定的 BI的方向是變化的 CFN的大小是恒定的 DFN的方向是變化的,AD,【解析】圖象的斜率沒發(fā)生變化，因此I的方向和大小都不變，A正確，B錯誤，磁感強度在大小均勻變化，則桿受的安培力大小變化，C錯誤；FN先向左再向右，D正確,3勻強磁場中有一長方形導線框，分別以相同的角速度繞圖A、B、C、D所示的固定轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，用IA、IB、IC、ID表示四種情況下線框中電流的有效值，則( ),A,AIAID BIAIB CICID DIAID,*4.如圖所示，在方向豎直向下、磁 感應強度

10、為B的勻強磁場中，沿水 平面固定一個V字形金屬框架CAD， 已知A，導體棒EF在框架上 從A點開始在外力作用下，沿垂直EF方向以速度v勻速向右平移，使導體棒和框架始終構(gòu)成等腰三角形回路已知框架和導體棒的材料和橫截面積均相同，其單位長度的電阻均為R，框架和導體棒均足夠長，導體棒運動中始終與磁場方向垂直，且與框架接觸良好關(guān)于回路中的電流I和消耗的電功率P隨時間t變化關(guān)系的下列四個圖象中可能正確的是( ),5如圖甲所示，面積為0.1 m2的10匝線圈EFG處在某磁場中，t0時，磁場方向垂直于線圈平面向里，磁感應強度B隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示已知線圈與右側(cè)電路接觸良好，電路中的電阻R4 ，電容C10

11、 F，線圈EFG的電阻為1 ，其余部分電阻不計則當開關(guān)S閉合，電路穩(wěn)定后，在t10.1 s至t20.2 s這段時間內(nèi)( ),【提升能力】,C,A電容器所帶的電荷量為6105 C B通過R的電流是2.5 A，方向從b到a C通過R的電流是2 A，方向從a到b DR消耗的電功率是0.16 W,*6如圖所示，一有界區(qū)域內(nèi)，存在 著磁感應強度大小均為B，方向分別 垂直于光滑水平桌面向下和向上的勻 強磁場，磁場寬度均為L，邊長為L的 正方形導線框abcd的bc邊緊靠磁場邊緣置于桌面上，使線框從靜止開始沿x軸正方向勻加速通過磁場區(qū)域，若以逆時針方向為電流的正方向，能反映線框中感應電流變化規(guī)律的是( ),A

12、C,時針為正隨t均勻增加，隨x非線性增加B、D圖象表示t2時刻電流大小不變，只有方向突變，故錯，選A、C.,7如圖所示，水平放置的平行板電 容器，與定值電阻R并聯(lián)后與豎直放 置的線圈相連，線圈中有豎直向上 的變化磁場當豎直向上緩緩移動電容器上面的金屬板時，兩板間帶負電荷的油滴恰好處于靜止狀態(tài)則這段時間里線圈中磁場的磁感應強度B的變化情況應是( ),C,8如圖所示，有一個等腰 直角三角形的勻強磁場區(qū)域， 直角邊長為L，磁感應強度大 小為B，方向垂直紙面向外一邊長為L、總電阻為R的正方形閉合導線框abcd，從圖示位置開始沿x軸正方向以速度v垂直磁場勻速穿過磁場區(qū)域取電流沿abcda的方向為正，則下

13、列表示線框中感應電流i隨bc邊位置坐標x變化的圖象正確的是( ),C,【解析】在進入磁場的過程中，線框切割磁感線的有效長度越來越大，產(chǎn)生的感應電動勢、感應電流越來越大，穿過線圈的磁通量越來越大，由楞次定律可判斷出感應電流沿順時針方向，即為正值；在出磁場的過程中，線框切割磁感線的有效長度越來越大，則感應電流越來越大，穿過線圈的磁通量越來越小，由楞次定律可判斷，感應電流為逆時針方向，即為負值綜上所述，選項C正確,9如圖所示，有一用鋁板 制成的U型框，將一質(zhì)量為 m的帶電小球用絕緣細線懸 掛在框中，使整體在勻強磁 場中沿垂直于磁場方向向左以速度v勻速運動，懸掛拉力為FT，則( ) A懸線豎直，F(xiàn)Tm

14、g B懸線豎直，F(xiàn)Tmg C懸線豎直，F(xiàn)Tmg D無法確定FT的大小和方向,A,10. 如圖所示，傾角30、寬度L1 m的足夠長的U形平行光滑金屬導軌固定在 磁感應強度B1 T、范圍充 分大的勻強磁場中，磁場方 向垂直導軌平面斜向上，現(xiàn) 用一平行導軌的牽引力F，牽引一根質(zhì)量m0.2 kg、電阻R1 、垂直導軌的金屬棒ab，由靜止沿導軌向上移動(ab棒始終與導軌接觸良好且垂直，不計導軌電阻及一切摩擦)問： (1)若牽引力為恒力，且F9 N，求金屬棒達到的穩(wěn)定速度v1； (2)若牽引力功率恒為72 W，求金屬棒達到的穩(wěn)定速度v2；,(3)若金屬棒受向上拉力在斜面導軌上達到某一速度時，突然撤力，此后

15、金屬棒又前進了0.48 m，其間，即從撤力至棒速為0時止，金屬棒發(fā)熱1.12 J問撤力時棒速v3多大？,【解析】(1)恒力拉動到勻速時FmgsinBIL 9mgsinB2L2v1/R，得v18 m/s (2)恒功率拉動到勻速時FP/v2 P/v2mgsinB2L2v2/R 得v28 m/s(得v29m/s舍去) (3)設撤力后棒向前滑行的最大距離為S，此過程發(fā)熱Q，則mv/2mgSsinQ,v34 m/s.,【再上臺階】,11如圖所示，兩條間距 L1 m的光滑金屬導軌 制成傾角37的斜面和水 平面，上端用阻值為R4 的電阻連接在斜面導軌區(qū)域和水平導軌區(qū)域內(nèi)分別有垂直于斜面和水平面的勻強磁場B1 和B2，且B1 B20.5 Tab和cd是質(zhì)量均為m0.1 kg，電阻均為r4 的兩根金屬棒，ab置于斜面導軌上，cd置于水平導軌上，均與導軌垂直且接觸良好已知t0時刻起，