高三总复习之电磁感应基础经典讲解

1、2013高考物理复习专题 电磁感应教学案【重点知识整合】一、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律的内容是感应电动势的大小与穿过回路的磁通量的变化率成正比在具体问题的分析中，针对不同形式的电磁感应过程，法拉第电磁感应定律也相应有不同的表达式或计算式磁通量变化的形式表达式备注通过n匝线圈内的磁通量发生变化En·(1)当S不变时，EnS·(2)当B不变时，EnB·导体垂直切割磁感线运动EBLv当vB时，E0导体绕过一端且垂直于磁场方向的转轴匀速转动EBL2线圈绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动EnBS·sint当线圈平行于磁感线时，E最大为EnBS，当线圈平行于中

2、性面时，E0二、楞次定律与左手定则、右手定则1左手定则与右手定则的区别：判断感应电流用右手定则，判断受力用左手定则2应用楞次定律的关键是区分两个磁场：引起感应电流的磁场和感应电流产生的磁场感应电流产生的磁场总是阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化，“阻碍”的结果是延缓了磁通量的变化，同时伴随着能量的转化3楞次定律中“阻碍”的表现形式：阻碍磁通量的变化(增反减同)，阻碍相对运动(来拒去留)，阻碍线圈面积变化(增缩减扩)，阻碍本身电流的变化(自感现象)三、电磁感应与电路的综合电磁感应与电路的综合是高考的一个热点内容，两者的核心内容与联系主线如图4121所示：1产生电磁感应现象的电路通常是一个闭合电

3、路，产生电动势的那一部分电路相当于电源，产生的感应电动势就是电源的电动势，在“电源”内部电流的流向是从“电源”的负极流向正极，该部分电路两端的电压即路端电压，UE.2在电磁感应现象中，电路产生的电功率等于内外电路消耗的功率之和若为纯电阻电路，则产生的电能将全部转化为内能；若为非纯电阻电路，则产生的电能除了一部分转化为内能，还有一部分能量转化为其他能，但整个过程能量守恒能量转化与守恒往往是电磁感应与电路问题的命题主线，抓住这条主线也就是抓住了解题的关键在闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流的问题中，机械能转化为电能，导体棒克服安培力做的功等于电路中产生的电能说明：求解部分导体切割磁感线产生的

4、感应电动势时，要区别平均电动势和瞬时电动势，切割磁感线的等效长度等于导线两端点的连线在运动方向上的投影【高频考点突破】考点一 电磁感应中的图象问题电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量、感应电动势E、感应电流I、安培力F安或外力F外随时间t变化的图象,即Bt图、t图、Et图、It图、Ft图.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s变化的图象,即Es图、Is图等.图象问题大体上可分为两类： 1.由给定的电磁感应过程选出或画出正确图象,此类问题要注意以下几点： (1)定性或定量地表示出所研究问题的函数关系;(2)在图象中E、I、B等物理量的方向通过正负值

5、来反映;(3)画图象时要注意横、纵坐标的单位长度定义或表达.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 不管是何种类型,电磁感应中的图象问题常需利用右手定则、左手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律进行分析解决.例1.如图所示,一有界区域内,存在着磁感应强度大小均为B,方向分别垂直于光滑水平桌面向下和向上的匀强磁场,磁场宽度均为L.边长为L的正方形线框abcd的bc边紧靠磁场边缘置于桌面上.使线框从静止开始沿x轴正方向匀加速通过磁场区域,若以逆时针方向为电流的正方向,能反映线框中感应电流变化规律的是()【解析】线框做匀加速直线运动,则有vat,v;由欧姆定律可得电流I,即感应电

6、流大小与时间成正比,与位移的平方根成正比,故A、C两项正确,B、D两项错误.【答案】AC 【变式探究】如图所示,水平面内有一平行金属导轨,导轨光滑且电阻不计,匀强磁场与导轨平面垂直.阻值为R的导体棒垂直于导轨静止放置,且与导轨接触良好.t0时,将开关S由1掷到2.q、i、v和a分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度.下列图象正确的是() 考点二 电磁感应中的动力学问题1动力学问题的研究对象 2解决电磁感应中动力学问题的具体思路 电源电路受力情况功、能问题具体步骤为： (1)明确哪一部分电路产生感应电动势，则这部分电路就是等效电源； (2)正确分析电路的结构，画出等效电路图；

7、(3)分析所研究的导体受力情况； (4)列出动力学方程或平衡方程并求解例2、如图所示,两条平行的光滑金属导轨固定在倾角为的绝缘斜面上,导轨上端连接一个定值电阻R.导体棒a和b放在导轨上,与导轨垂直并良好接触.斜面上水平虚线PQ以下区域内,存在着垂直穿过斜面向上的匀强磁场.现对a棒施以平行导轨斜向上的拉力F,使它沿导轨匀速向上运动,此时放在导轨下端的b棒恰好静止.当a棒运动到磁场的上边界PQ处时,撤去拉力,a棒将继续沿导轨向上运动一小段距离后再向下滑动,此时b棒已滑离导轨.当a棒再次滑回到磁场上边界PQ处时,又恰能沿导轨匀速向下运动.已知a棒、b棒和定值电阻的阻值均为R,b棒的质量为m,重力加速

8、度为g,导轨电阻不计.求: (1)a棒在磁场中沿导轨向上运动的过程中,a棒中的电流强度Ia与定值电阻R中的电流强度IR之比;(2)a棒质量ma； (3)a棒在磁场中沿导轨向上运动时所受的拉力F. 【变式探究】如图所示,两足够长的光滑金属导轨竖直放置,相距为L,一理想电流表与两导轨相连,匀强磁场与导轨平面垂直.一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放.导体棒进入磁场后,流经电流表的电流逐渐减小,最终稳定为I.整个运动过程中,导体棒与导轨接触良好,且始终保持水平,不计导轨的电阻.求: (1)磁感应强度B的大小； (2)电流稳定后，导体棒运动速度v的大小； (3)流经电流表电流的最

9、大值Im. 解析：(1)电流稳定后，导体棒做匀速运动，则有BILmg解得B.(2)感应电动势EBLv感应电流I由式解得v.(3)由题意知，导体棒刚进入磁场时的速度最大，设为vm由机械能守恒定律得mvmgh感应电动势的最大值EmBLvm，感应电流的最大值Im联立以上各式解得Im.答案：(1)(2)(3)考点三 电磁感应中的电路、能量转化问题1电路问题 (1)将切割磁感线导体或磁通量发生变化的回路作为电源，确定感应电动势和内阻 (2)画出等效电路 (3)运用闭合电路欧姆定律，串、并联电路特点，电功率公式，焦耳定律公式等求解2能量转化问题 (1)安培力的功是电能和其他形式的能之间相互转化的“桥梁”，

10、用框图表示如下：(2)明确功能关系,确定有哪些形式的能量发生了转化.如有摩擦力做功,必有内能产生;有重力做功,重力势能必然发生变化;安培力做负功,必然有其他形式的能转化为电能.(3)根据不同物理情景选择动能定理,能量守恒定律,功能关系,列方程求解问题. 例3、如图所示,宽度L0.5 m的光滑金属框架MNPQ固定于水平面内,并处在磁感应强度大小B0.4 T,方向竖直向下的匀强磁场中,框架的电阻非均匀分布.将质量m0.1 kg,电阻可忽略的金属棒ab放置在框架上,并与框架接触良好.以P为坐标原点,PQ方向为x轴正方向建立坐标系.金属棒从x01 m处以v02 m/s的初速度,沿x轴负方向做a2 m/

11、s2的匀减速直线运动,运动中金属棒仅受安培力作用.求: (1)金属棒ab运动0.5 m，框架产生的焦耳热Q；(2)框架中aNPb部分的电阻R随金属棒ab的位置x变化的函数关系；(3)为求金属棒ab沿x轴负方向运动0.4 s过程中通过ab的电量q，某同学解法为：先算出经过0.4 s金属棒的运动距离，以及0.4 s时回路内的电阻R，然后代入q求解指出该同学解法的错误之处，并用正确的方法解出结果【答案】(1)0.1 J(2)R0.4(3)见规范解答【变式探究】电阻可忽略的光滑平行金属导轨长S1.15 m,两导轨间距L0.75 m,导轨倾角为30°,导轨上端ab接一阻值R1.5 的电阻,磁感

12、应强度B0.8 T的匀强磁场垂直轨道平面向上.阻值r0.5 ,质量m0.2 kg的金属棒与轨道垂直且接触良好,从轨道上端ab处由静止开始下滑至底端,在此过程中金属棒产生的焦耳热Q10.1 J.(取g10 m/s2)求:(1)金属棒在此过程中克服安培力的功W安；(2)金属棒下滑速度v2 m/s时的加速度a；(3)为求金属棒下滑的最大速度vm,有同学解答如下:由动能定理,W重W安mv,.由此所得结果是否正确？若正确，说明理由并完成本小题；若不正确，给出正确的解答解析：(1)下滑过程中安培力的功即为在电阻上产生的焦耳热，由于R3r，因此QR3Qr0.3 JW安QQRQr0.4 J(2)金属棒下滑时受

13、重力和安培力F安BILv由牛顿第二定律mgsin 30°vmaagsin 30°v10×m/s23.2 m/s2(3)此解法正确金属棒下滑时受重力和安培力作用，其运动满足mgsin 30°vma上式表明，加速度随速度增加而减小，棒做加速度减小的加速运动无论最终是否达到匀速，当棒到达斜面底端时速度一定为最大由动能定理可以得到棒的末速度，因此上述解法正确mgS sin 30°Qmvvm m/s2.74 m/s.答案：(1)0.4 J(2)3.2 m/s2(3)见解析【难点探究】难点一电磁感应的图象问题在电磁感应问题中出现的图象主要有Bt图象、t图象

14、、Et图象和It图象，有时还可能出现感应电动势E或感应电流I随线圈位移x变化的图象，即Ex图象或Ix图象(1)对切割类电磁感应图象问题，关键是根据EBLv来判断感应电动势的大小，根据右手定则判断感应电流的方向并按规定的正方向将其落实到图象中(2)电磁感应图象问题的特点是考查方式灵活：根据电磁感应现象发生的过程，确定给定的图象是否正确，或画出正确的图象；由题目给定的图象分析电磁感应过程，综合求解相应的物理量(3)电磁感应图象问题可综合法拉第电磁感应定律、楞次定律和安培定则、右手定则及左手定则，结合电路知识和力学知识求解(4)电磁感应图象问题的解题方法技巧：根据初始条件，确定给定的物理量的正负或方

15、向的对应关系和变化范围，确定所研究的物理量的函数表达式以及进出磁场的转折点等，这是解题的关键 例1 如图4122所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域，细金属棒PQ沿导轨从MN处匀速运动到MN的过程中，棒上感应电动势E随时间t变化的图示，可能正确的是()【点评】 电磁感应的图象问题在广东高考中出现的形式一般是选择正确的感应电流的图线或感应电动势的图线要求理解图线的意义，能够根据导线或线圈的运动情况找出感应电动势或感应电流的变化规律，根据变化规律画出感应电动势或感应电流随时间变化的图象 【变式探究】在图4125所示的四个情景中，虚线上方空间都存在方向垂直纸面向里的匀强磁场A、B中的导线框为正方形

16、，C、D中的导线框为直角扇形各导线框均绕轴O在纸面内匀速转动，转动方向如箭头所示，转动周期均为T.从线框处于图示位置时开始计时，以在OP边上从P点指向O点的方向为感应电流i的正方向，则在图41215所示的四个情景中，产生的感应电流i随时间t的变化规律如图4124所示的是()【答案】C【解析】 由电流的图象可知，导体切割磁感线有电流时，电流是恒定的，这就排除了A、B两种情况，因A、B两种情况中电流是变化的；再根据右手定则，在到内产生的感应电流的方向由P指向O的只有C这种情况难点二 电磁感应与电路的综合问题1解答电磁感应与电路的综合问题时，关键在于准确分析电路的结构，能正确画出等效电路图，并综合运

17、用电学知识进行分析、求解2求解过程中首先要注意电源的确定，通常将切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路作为等效电源；其次是要能正确区分内、外电路，应把产生感应电动势的那部分电路视为内电路，感应电动势为电源电动势，其余部分相当于外电路；最后应用闭合电路欧姆定律及串并联电路的基本规律求解，处理问题的方法与闭合电路问题的求解基本一致例2、法拉第曾提出一种利用河流发电的设想，并进行了实验研究实验装置的示意图可用图4126表示，两块面积均为S的矩形金属板平行、正对、竖直地全部浸在河水中，间距为d.水流速度处处相同，大小为v，方向水平金属板与水流方向平行地磁场磁感应强度的竖直分量为B，水的电阻率为，水面上

18、方有一阻值为R的电阻通过绝缘导线和开关K连接到两金属板上忽略边缘效应，求：(1)该发电装置产生的电动势；(2)通过电阻R的电流；(3)电阻R消耗的电功率【答案】(1)Bdv(2)(3)2R【解析】 (1)由法拉第电磁感应定律，有EBdv(2)两板间河水的电阻 r由闭合电路欧姆定律，有I(3)由电功率公式，PI2R得P2R难点三 涉及电磁感应的力电综合题以电磁感应现象为核心，综合应用牛顿运动定律、动能定理、能量守恒定律及电路等知识形成的力电综合问题，经常以导体棒切割磁感线运动或穿过线圈的磁通量发生变化等物理情景为载体命题(1)受力与运动分析导体棒运动切割磁感线产生感应电动势，而感应电流在磁场中受

19、安培力的作用，安培力将阻碍导体棒的运动导体棒运动过程受到的安培力一般是变力，引起导体棒切割磁感线运动的加速度发生变化当加速度变为零时，运动达到稳定状态，最终导体棒做匀速直线运动，利用平衡条件可求导体棒稳定状态的速度 (2)解题思路利用法拉第电磁感应定律和楞次定律或右手定则确定感应电动势的大小和方向；应用闭合电路欧姆定律求电路中的感应电流的大小；分析所研究的导体的受力情况，关注安培力的方向；应用运动学规律、牛顿第二定律、动能定理、平衡条件等列方程求解例3、如图4127所示，间距l0.3 m的平行金属导轨a1b1c1和a2b2c2分别固定在两个竖直面内在水平面a1b1b2a2区域内和倾角37

20、76;的斜面c1b1b2c2区域内分别有磁感应强度B10.4 T、方向竖直向上和B21 T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场电阻R0.3 、质量m10.1 kg、长为l的相同导体杆K、S、Q分别放置在导轨上，S杆的两端固定在b1、b2点，K、Q杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好一端系于K杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质定滑轮自然下垂，绳上穿有质量m20.05 kg的小环 已知小环以a6 m/s2的加速度沿绳下滑，K杆保持静止，Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速运动不计导轨电阻和滑轮摩擦，绳不可伸长取g10 m/s2，sin37°0.6，cos37°0.8.求：(1)小环

21、所受摩擦力的大小；(2)Q杆所受拉力的瞬时功率 【点评】 电磁感应过程实质是电能与其他形式的能之间相互转化的过程，安培力做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程，“外力”克服安培力做功，则是其他形式的能转化为电能的过程一般解题思路是：(1)若安培力为恒力，由于电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功，可先求克服安培力做的功；(2)若安培力为变力，应从能量守恒角度解题，即系统初态总机械能等于系统末态总机械能与产生的电能之和；(3)利用电路中所产生的电能计算 【变式探究】如图4128甲所示，在水平面上固定有长为L2 m、宽为d1 m的金属“U”形导轨，在“U”形导轨右侧l0.5 m范围内存在垂直

22、纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示在t0时刻，质量为m0.1 kg的导体棒以v01 m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为0.1，导轨与导体棒单位长度的电阻均为0.1 /m，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(取g10 m/s2)(1)通过计算分析4 s内导体棒的运动情况；(2)计算4 s内回路中电流的大小，并判断电流方向；(3)计算4 s内回路产生的焦耳热【答案】(1)略(2)0.2 A 顺时针(3)0.04 J【解析】 (1)导体棒先在无磁场区域做匀减速运动，有mgmavtv0atxv0tat2导体棒速度减为零时，vt0代入

23、数据解得：t1 s，x0.5 m，因x<Ll，故导体棒没有进入磁场区域导体棒在1 s末已停止运动，以后一直保持静止，离左端位置仍为x0.5 m(2)前2 s磁通量不变，回路电动势和电流分别为E0，I0后2 s回路产生的电动势为Eld0.1 V回路的总长度为5 m，因此回路的总电阻为R50.5 电流为I0.2 A根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向(3)前2 s电流为零，后2 s有恒定电流，回路产生的焦耳热为QI2Rt0.04 J.【历届高考真题】【2012高考】1.（2012·海南）如图，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属环中穿过。现将环从位置I

24、释放，环经过磁铁到达位置II。设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为T1和T2，重力加速度大小为g，则AT1>mg，T2>mg BT1<mg，T2<mgCT1>mg，T2<mg DT1<mg，T2>mg【答案】A【解析】环从位置I释放下落，环经过磁铁上端和下端附近时，环中磁通量都变化，都产生感应电流，由楞次定律可知，磁铁阻碍环下落，磁铁对圆环有向上的作用力。根据牛顿第三定律，圆环对磁铁有向下的作用力，所以T1>mg，T2>mg，选项A正确。【考点定位】此题考查电磁感应、楞次定律及其相关知识。2.（2012·福建）如图甲

25、，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始终保持重合。若取磁铁中心O为坐标原点，建立竖直向下正方向的x轴，则图乙中最能正确反映环中感应电流i随环心位置坐标x变化的关系图像是【答案】B【解析】由楞次定律可知，感应线圈中电流方向变化，综合分析两个峰值不可能相等，由排除法可知正确答案选D.【考点定位】楞次定律，电磁感应图像问题。3.（2012·浙江）为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外面壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储罐中，电容器可通过开关S与线圈L或电源相连，如图所示。当开关从a拨到b时，由L与C构成的回路中产生周期的

26、振荡电流。当罐中的液面上升时A.电容器的电容减小B. 电容器的电容增大C. LC回路的振荡频率减小D. LC回路的振荡频率增大【答案】BC【解析】由电容器决定式知，当液面上升的时候，相当于介电常数在变大，所以A错误，B正确，所以振荡周期变大，振荡频率在减小。C正确【考点定位】电磁波、电容器4.（2012·四川）16如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈a和b，则A绕圈a输入正弦交变电流，线圈b可输出恒定电流B绕圈a输入恒定电流，穿过线圈b的磁通量一定为零C绕圈b输出的交变电流不对线圈a的磁场造成影响D绕圈a的磁场变化时，线圈b中一定有电场5.（2012·北京）19物理课上，老师做

27、了一个奇妙的“跳环实验”。如图， 她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后。将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环。闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起。某同学另找来器材再探究此实验。他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均未动。对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是A线圈接在了直流电源上B电源电压过高C所选线圈的匝数过多D所用套环的材料与老师的不同【答案】D【解析】根据电磁感应现象，只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，回路中就会产生感应电流，套环就会受到磁场的安培力，就会跳起来。即使接到直流电源上，在闭合开关的瞬间，线圈中的磁通量也会变化，电源电压越高，线圈匝数

28、越多，现象会越明显，套环未动，一定是套环中没有产生感应电流，可能套环不是金属材料的，所以选D。【考点定位】本题考查电磁感应现象，属简单题。6.（2012·北京）15一个小型电热器若接在输出电压为10v的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为。如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为A5VB5VC5VD10V（2012·全国新课标卷）17.自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分，一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调。已知变压器线圈总匝数为1900匝；原线圈为1100匝，接在有效值为220V

29、的交流电源上。当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0kW。设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为A.380V和5.3AB.380V和9.1AC.240V和5.3AD.240V和9.1A【答案】B【解析】根据电压与线圈匝数的关系：U1/U2=n1/n2可知：U2=380V，排除选项C、D；根据I1/I2= n2/ n1可知I1=9.1A，排除选项A，综上所述，选项B正确。【考点定位】本考点主要考查变压器的基本原理。（2012·全国新课标卷）19.如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重

30、合；磁场方向垂直于半圆面（纸面）向里，磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度匀速转动半周，在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为A. B. C. D.【答案】 C【解析】为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，只要产生相同的感应电动势即可。根据法拉第电磁感应定律： 当面积发生改变时可得： （1）其中，当磁场发生改变时可得：（2），其中根据题意可得：=，正确答案为C。【考点定位】本考点主要考查法拉第电磁感应定律（2012·全国新

31、课标卷）20.如图，一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内，线框在长直导线右侧，且其长边与长直导线平行。已知在t=0到t=t1的时间间隔内，直导线中电流i发生某种变化，而线框中感应电流总是沿顺时针方向；线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右。设电流i正方向与图中箭头方向相同，则i随时间t变化的图线可能是【答案】A【解析】对于A选项，电流先正向减小，这一过程，电流在矩形线框内产生的磁场方向垂直纸面向里，且逐渐减小，根据楞次定律可知感应电流的磁场方向与原磁场方向相同也是向里，再根据安培定则可知，感应电流方向为顺时针方向，合力方向与线框左边所受力方向都向左；然后电流反向增大，在此过程，电

32、流在矩形线框内产生的磁场方向垂直纸面向外，且逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，再根据安培定则可知，感应电流方向为顺时针方向，合力方向与线框左边所受力方向都向右，综上所述，选项A正确，选项B、C、D错误。【考点定位】本考点主要考查对楞次定律的理解和应用（2012·浙江）25、（22分）为了提高自行车夜间行驶的安全性，小明同学设计了一种“闪烁”装置，如图所示，自行车后轮由半径r1=5.010-2m的金属内圈、半径r2=0.40m的金属内圈和绝缘辐条构成。后轮的内、外圈之间等间隔地接有4根金属条，每根金属条的中间均串联有一电阻值为R的小灯泡。在支架上装有磁铁，形

33、成了磁感应强度B=0.10T、方向垂直纸面向外的“扇形”匀强磁场，其内半径为r1、外半径为r2、张角=/6。后轮以角速度=2 rad/s相对于转轴转动。若不计其它电阻，忽略磁场的边缘效应。（1）当金属条ab进入“扇形” 磁场时，求感应电动势E，并指出ab上的电流方向；（2）当金属条ab进入“扇形” 磁场时，画出“闪烁”装置的电路图；（3）从金属条ab进入“扇形” 磁场开始，经计算画出轮子转一圈过程中，内圈与外圈之间电势差Uab-t图象；（4）若选择的是“1.5V、0.3A”的小灯泡，该“闪烁”装置能否正常工作？有同学提出，通过改变磁感应强度B、后轮外圈半径r2、角速度和张角等物理量的大小，优化

34、前同学的设计方案，请给出你的评价。aRRRREb（2）通过分析，可得电路为(3)设电路中的总电阻，根据电路可知Ab两段电势差为设 ab离开磁场区域的时刻为，下一条金属条进入磁场区域的时刻为设轮子转一圈的周期为T，则T=1s在T=1s内，金属条四次进出磁场，后三次与第一次一样。由上面4式可画出如下图图像0.250.500.751.2t/s（2012·江苏）13. (15 分)某兴趣小组设计了一种发电装置,如图所示. 在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角琢均为49仔,磁场均沿半径方向. 匝数为N 的矩形线圈abcd 的边长ab =cd =、bc =ad =2. 线圈以角速度棕绕

35、中心轴匀速转动,bc和ad 边同时进入磁场. 在磁场中,两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直. 线圈的总电阻为r,外接电阻为R. 求:(1)线圈切割磁感线时,感应电动势的大小Em;(2)线圈切割磁感线时,bc 边所受安培力的大小F;(3)外接电阻上电流的有效值I.【解析】13. (1)bc、ad 边的运动速度 感应电动势 解得 (2)电流 安培力 解得 (3)一个周期内,通电时间 R 上消耗的电能 且解得 【考点定位】法拉第电磁感应定律 电功 磁场对电流的作用（2012·安徽）23.（16分）图1是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为的匀强磁场中，有一矩形线图可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴转动，由线圈引起的导线和分别与两个跟线圈一起绕转动的金属圈环相连接，金属圈环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电话电阻形成闭合电路。图2是线圈的住视图，导线和分别用它们的横截面来表示。已知长度为, 长度为,线圈以恒定角速度逆时针转动。（只考虑单匝线圈）（1）线圈平面处于