2012届高考物理基础知识归纳-电磁感应定律的应用_0

精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创1/102012届高考物理基础知识归纳电磁感应定律的应用第4课时电磁感应定律的应用一重点难点突破一、电磁感应中的图象问题1图象问题图象类型1磁感应强度B、磁通量、感应电动势E和感应电流I随时间T变化的图象，即BT图象、T图象、ET图象和IT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随线圈位移X变化的图象，即EX图象和IX图象问题类型1由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象2由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量应用知识左手定则、安培定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿定律、相关数学知识等2解决此类问题的一般步骤1明确图象的种类，是BT图，还是T图，或者ET图、IT图等2分析电磁感应的具体过程3结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿定律等规律精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创2/10写出函数方程4根据函数方程进行数学分析，例如分析斜率的变化、截距等5画图象或判断图象二、电磁感应中的电路问题1在电磁感应中，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，将它们接上电容器，便可使电容器充电；将它们接上电阻等用电器，便可对用电器供电，在回路中形成电流因此，电磁感应问题往往与电路问题联系在一起2解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法是1用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向2画等效电路3运用全电路欧姆定律、串并联电路性质、电功率等公式联立求解3解决电磁感应的电路问题的四个注意1注意有效切割长度；2注意有效接入长度；3注意有效面积；4注意有效包围典例精析精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创3/101有效切割长度问题【例1】如图所示，一个边长为A，电阻为R的等边三角形线框在外力作用下以速度V匀速地穿过宽度为A的两个匀强磁场这两个磁场的磁感应强度大小均为B，方向相反，线框运动方向与底边平行且与磁场边缘垂直取逆时针方向的电流为正，试通过计算，画出从进入磁场开始，线框中产生的感应电流I与沿运动方向的位移X之间的函数图象【解析】线框进入第一个磁场时，切割磁感线的有效长度随位移均匀变化，在位移由0A/2过程中，切割的有效长度由0增大到，电流为逆时针在位移由A/2A时，切割边BC和CD上产生的感应电动势在整个闭合回路中反向串联，随着CD边上切割的有效长度变长，整个回路的电动势由大变小，电流为逆时针在XA/2时，EB32AV，I；XA时，E0，I0；线框穿越两磁场边界时，线框BC边进入磁场2的那部分切割产生的电动势与CD边在磁场1中切割产生的电动势同向，而与BC边在磁场1中切割产生的电动势反向；所以在位移由A3A/2时，电动势由03AVB；电流由0，电流方向为顺时针；当位移由3A/22A时，电动势由3AVB0，电流方向仍为顺时针线框移出第二个磁场时的情况与进入第一个磁场时相似由此可得，IX图象应如图所示【思维提升】必须注意有效切割长度随时间均匀增大，故精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创4/10感应电动势也在均匀增大，结合闭合电路的欧姆定律可得出电流随时间变化的图象还需注意从1到2区域有两段有效切割长度，有两个电动势产生，此题综合性很强【拓展1】如图甲所示，平行于Y轴的导体棒以速度V向右做匀速直线运动，经过半径为R、磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域，导体棒中的感应电动势E与导体棒位置X关系的图象是A【解析】由题图可知导体棒的有效切割长度L随X的变化率先减小后增大，因感应电动势EBLV，B和V均恒定，故E随X的变化率也应先减小后增大，选A2有效接入长度问题【例2】如图所示，直角三角形导线框ABC固定在匀强磁场中，AB是一段长为L、电阻为R的均匀导线，AC和BC的电阻可不计，AC的长度为，磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里现有一段长度为、电阻为的均匀导体杆MN架在导线框上，开始时紧靠AC，然后沿AB方向以恒定速度V向B端滑动，滑动中杆始终与AC平行并与导线框保持良好接触那么当MN滑过的距离为时，导线AC中的电流为多大方向如何【解析】由几何关系可求出杆MN滑过时切割磁感线的有效接入长度为L，由法拉第电磁感应定律得此时的感应电动势为E再根据右手定则可知导体杆中电流由N流向M，精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创5/10故此时的等效电路图如图所示，则导线AC中电流由A流向C，电路总电阻为R总59R由全电路的欧姆定律得总电流为I，则通过AC的电流IAC23I【思维提升】此种情况属于导体切割磁感线问题，哪部分导体切割磁感线且接入电路了，哪部分导体就产生感应电动势，相当于电源【拓展2】如图所示中两条平行虚线之间存在匀强磁场虚线间的距离为L，磁场方向垂直纸面向里ABCD是位于纸面内的梯形线圈，AD与BC间的距离也为L，T0时刻，BC边与磁场区域边界重合如图现令线圈以恒定的速度V沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域，取沿ABCDA的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间T变化的图线可能是B【解析】当BC刚进入磁场时，产生电动势为BLV，L为BC长度，方向为负方向，随着BC向右移，进入磁场的有效长度应该是框架与左边虚线框两交点的距离，这段长度均匀变长，故产生的电动势均匀增大，电流也均匀增大当BC边刚出磁场时，AD边刚进入磁场，此时电流方向为ABCDA，为正方向，有效长度为框架与右侧虚线两交点的距离，故电动势在均匀增大，电流也均匀增大精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创6/103有效面积问题和有效包围问题【例3】如图所示，半径为A的圆形区域内有均匀磁场，磁感应强度为B02T，磁场方向垂直纸面向里半径为B的金属圆环与磁场同心放置，磁场与环面垂直其中A04M，B06M，金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R02一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计1若棒以V05M/S的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO的瞬间如图所示，MN中产生的感应电动势和流过灯L1的电流；2撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环OL2O以OO为轴向上翻转90，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为B/T4T/S，求L1的功率【解析】1当棒滑过圆环直径OO的瞬间，棒切割磁感线的有效长度为2A，感应电流的方向自下而上又灯L1、L2并联，故此时的等效电路图如图甲所示由法拉第电磁感应定律得E12BAV008V则I104A2将右面的半圆环OL2O以OO为轴向上翻转90后，要求感应电动势，圆环的有效面积是此题的易错点是半径为B的半圆，还是半径为A的半圆由于磁通定义式BS中的S应该是磁场与闭合回路重叠部分的面积，故此题的精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创7/10有效面积应为以A为半径的半圆的面积注意此时灯L1、L2是串联的，等效电路图如图乙所示由法拉第电磁感应定律得E2032V则P1128102W【思维提升】解决此类问题的关键是明确当线圈或导体的面积比磁场面积大时，应以磁场的面积为有效面积【拓展3】光滑平行金属导轨在水平面内固定，导轨间距L05M，导轨左端接阻值为R2的电阻，右端接阻值为RL4的小灯泡，导轨电阻不计如图1所示，在导轨的MNQP矩形区域内有竖直向上的磁场，MN、PQ间距D2M，此区域磁感应强度B随时间T变化的规律如图2所示垂直导轨跨接一金属杆，其电阻R2在T0时刻，用水平恒力F拉金属杆，使其由静止开始自GH位置往右运动在金属杆由GH位置运动到PQ位置的过程中，小灯泡的亮度始终没有变化，求1通过小灯泡的电流；2金属杆的质量M【解析】1由题意知，金属杆向右运动到MN位置的过程中，磁场的变化导致电路中产生感应电动势整个包围磁场的闭合导体框应为电源，电路为R与R并联，再与RL串联，等效电路图如图3所示精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创8/10由法拉第电磁感应定律知EDL05V，通过小灯泡的电流为IL01A2由小灯泡的亮度始终没有变化，可知金属杆开始进入磁场时磁场应不再变化，且杆恰好匀速运动，即杆进入磁场的时刻为T4S，且F安F接下来杆切割磁感线运动产生感应电动势，电路为R与RL并联，再与R串联，等效电路图如图4所示由于灯泡中电流不变，所以流过杆的电流为I总03A，杆所受安培力为F安BI总L03N，故FF安03N由于R总R103，故EI总R总1V又EBLV，代入数据解得V1M/S由动量定理有FTMV，得MFTV12KG易错门诊高考资源网4平均电动势和瞬时电动势的应用区别【例4】如图所示，在与匀强磁场垂直的平面内放置一个折成锐角的裸导线MON，MON，在它上面搁置另一根与ON垂直的导线PQ，PQ紧贴MO、ON并以平行于ON的速度V，从顶角O开始向右匀速滑动，设裸导线单位长度的电阻为R0，磁感应强度为B，求回路中的感应电流【错解】设PQ从顶角O开始向右运动的时间为T，OBVT精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创9/10ABVTTANOA回路中的电阻为ROAOBABR01COSSINR0电动势为12V2TTANR【错因】利用求出的是电动势的平均值，但本题所要求的是电动势的瞬时值因为电阻的数值为1COSSI