2014高三物理一轮复习 第九章 第3讲 电磁感应规律的综合应用1

第3讲 电磁感应规律的综合应用

(对应学生用书第161页)

电磁感应中的电路问题 1.内电路和外电路 (1)切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于电源.

(2)该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的内阻,其余部分是外电路. 2.电源电动势和路端电压

ΔΦ

(1)电动势:E=BLv或E=n.

Δt(2)路端电压:U=IR=E-Ir.

错误!

【针对训练】 1.

图9-3-1

用均匀导线做成的正方形的线框边长为0.2 m,正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中,如图9-3-1所示.当磁场以10 T/s的变化率均匀增强时,线框中a、b两点间的电势差是( )

A.Uab=0.1 V B.Uab=-0.1 V C.Uab=0.2 V D.Uab=-0.2 V

ΔΦΔB·SE【解析】 由E===10×0.02 V=0.2 V,由楞次定律可知Uab=-=-0.1

ΔtΔt2

V,选项B正确.

【答案】 B 电磁感应的图象问题 图象 (1)磁感应强度B、磁通量Φ、感应电动势E类型 和感应电流I随时间t变化的图象,即B-t

1

图象、Φ-t图象、E-t图象和I-t图象 (2)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随位移x变化的图象,即E-x图象和I-x图象 问题 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 (3)利用给出的图象判断或画出新的图象 应用 知识 【针对训练】 2.

(1)由给定的电磁感应过程判断或画出正确的图象 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、欧姆定律、牛顿定律、函数图象知识等

图9-3-2

(2012·福建高考)如图9-3-2,一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落,穿过一根竖直悬挂的条形磁铁,铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴线始终保持重合.若取磁铁中心O为坐标原点,建立竖直向下为正方向的x轴,则选项图中最能正确反映环中感应电流i随环心位置坐标x变化的关系图象是( )

【解析】 闭合铜环在下落过程中穿过铜环的磁场方向始终向上,磁通量先增加后减少,由楞次定律可判断感应电流的方向要发生变化,D项错误;因穿过闭合铜环的磁通量的变化率不是均匀变化,所以感应电流随x的变化关系不可能是线性关系,A项错误;铜环由静止开始下落,速度较小,所以穿过铜环的磁通量的变化率较小,产生的感应电流的最大值较小,过O点后,铜环的速度增大,磁通量的变化率较大,所以感应电流的反向最大值大于正向最大值,故B项正确,C项错误.

【答案】 B 电磁感应现象中的能量问题 1.能量的转化 感应电流在磁场中受安培力,外力克服安培力做功,将其他形式的能转化为电能,电流做功再将电能转化为内能.

2.实质

2

电磁感应现象的能量转化,实质是其他形式的能和电能之间的转化.

3.电磁感应现象中能量的三种计算方法

(1)利用克服安培力求解: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:机械能的减少量等于产生的电能. (3)利用电路特征来求解:通过电路中所产生的电能来计算.

【针对训练】 3.

错误!

图9-3-3

如图9-3-3所示,abcd是一个质量为m,边长为L的正方形金属线框.如从图示位置自由下落,在下落h后进入磁感应强度为B的磁场,恰好做匀速直线运动,该磁场的宽度也为L.在这个磁场的正下方h+L处还有一个未知磁场,金属线框abcd在穿过这个磁场时也恰好做匀速直线运动,那么下列说法正确的是( )

A.未知磁场的磁感应强度是2B B.未知磁场的磁感应强度是2B

C.线框在穿过这两个磁场的过程中产生的电能为4mgL D.线框在穿过这两个磁场的过程中产生的电能为2mgL

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【解析】 设线圈刚进入第一个磁场时速度大小为v1,那么mgh=mv1,v1=2gh.设

2线圈刚进入第二个磁场时速度大小为v2,那么v2-v1=2gh,v2=2v1.根据题意还可得到,

2

B2L2v1B2xLv2

mg=,mg=整理可得出Bx= RR2

2

2

B,A、B两项均错.穿过两个磁场时都做匀速2

运动,把减少的重力势能都转化为电能,所以在穿过这两个磁场的过程中产生的电能为4mgL,C项正确、D项错误.

【答案】 C

(对应学生用书第162页)

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