【导学案】电磁感应定律及综合应用

1、PAGE12电磁感应定律及综合应用一、知识必备1感应电动势的几种表达式1穿过回路的磁通量发生变化时Eneqf,t，一般用来计算t时间内的感应电动势的平均值。2导体棒垂直切割磁感线运动时EBLv。3导体棒在磁场中以其中一端为圆心转动垂直切割磁感线时Eeqf1,2BL2。2感应电动势方向感应电流方向的判断1右手定则：适用于导体切割磁感线产生感应电流的方向的判断。2楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流产生的磁场总要阻碍引起感应电流的原磁通量的变化。3三种阻碍：阻碍原磁通量的变化增反减同。阻碍物体间的相对运动来拒去留。阻碍自身电流的变化增反减同。二、备考策略1抓住“两个定律”，运用“两种观点”

2、，分析“一种电路”“两个定律”是指楞次定律和法拉第电磁感应定律；“两种观点”是指动力学观点和能量观点；“一种电路”是指电磁感应电路。2必须领会的“6种方法和2种物理思想”1假设法、图象法、转换法、微元法、类比法、逆向思维法；2等效思想、守恒思想。3必须辨明的“3个易错易混点”1楞次定律中的“阻碍”不是“阻止”，也不是“相反”；2注意区别楞次定律和右手定则；3发生电磁感应的电路中，产生感应电动势的部分为“电源”，其余部分为“外电路”。三、楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用【真题示例1】2022全国卷，15如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直，金属杆/ss，选

3、项B正确；由图象可知，E，根据EBlv得，BeqfE,lveqf,T，选项A错误；根据右手定则及正方向的规定可知，磁感应强度的方向垂直于纸面向外，选项C正确；在t至t这段时间内，导线框中的感应电流IeqfE,Reqf,A2A,所受的安培力大小为FBIl2，选项D错误。答案BC真题感悟：1高考考查特点本考点的命题主要涉及Et图、it图、Bt图、t图，还有vt图、Ft图等。突破本考点的关键是灵活应用楞次定律、法拉第电磁感应定律判断电流方向及计算电动势的大小。2常见误区及临考提醒1不能正确的将磁场变化和电流变化相互转换。2不能正确判断感应电流是正方向还是负方向。3不理解图象斜率、曲直的意义。4多阶段

4、过程中不能将各阶段的运动和图象变化相对应。考向预测：预测1图象的选择问题预测2图象的转换问题预测3利用图象分析相关问题1多选空间内存在一垂直纸面向里的匀强磁场，磁场区域的横截面为等腰直角三角形，底边水平，其斜边长度为L。一正方形导体框边长也为L，开始时正方形导体框的ab边与磁场区域横截面的斜边刚好重合，如图所示。从图示位置开始计时，正方形导体框以平行于bc边的速度v匀速穿越磁场。若导体框中的感应电流为i，a、b两点间的电压为uab，感应电流取逆时针方向为正，则在导体框穿越磁场的过程中，下列i、uab随时间的变化规律正确的是解析由楞次定律可以判断出导体框进磁场时电流方向为逆时针，出磁场时电流方向

5、为顺时针，由EBlv可得ieqfE,R总eqfBlv,R总，进、出磁场时导体框切割磁感线的有效长度l均由大变小，所以电流也是从大变小，选项A正确，B错误；进磁场时ab为电源，uab0且uabeqf3,4Blv，出磁场时ab不是电源，电流从b到a，uab0且uabeqfBlv,4，选项C错误，D正确。答案AD22022洛阳市高三统一考试如图甲所示，一根电阻R4的导线绕成半径d2m的圆，在圆内部分区域存在变化的匀强磁场，中间S形虚线是两个直径均为d的半圆，磁感应强度随时间变化如图乙所示磁场垂直于纸面向外为正，电流逆时针方向为正，关于圆环中的感应电流时间图象，下列选项中正确的是解析01s，感应电动势

6、为E1eqfB,tSeqf2,1eqfd2,2V4V，由欧姆定律可知感应电流大小为I1eqfE1,Reqf4,4AA，由楞次定律知，感应电流为顺时针方向，为负方向，结合选项知C正确。答案C3多选2022贵州遵义模拟如图甲所示，水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C和电阻R，导体棒MN固定在导轨上且接触良好，整个装置放于垂直导轨平面的磁场中，磁感应强度B的变化情况如图乙所示图甲所示磁感应强度方向为正，MN始终保持静止，则0t2时间内的电荷量大小始终没变板先带正电后带负电所受安培力的大小始终没变所受安培力的方向先向右后向左解析由题图乙知，磁感应强度均匀变化，根据法拉第电磁感应定律可知，回路中

7、产生恒定电动势，电路中电流恒定，电阻R两端的电压恒定，电容器的电压恒定，故电容器C的电荷量大小始终没变。根据楞次定律判断可知，通过R的电流一直向下，电容器的a板电势较高，一直带正电，选项A正确，B错误；根据安培力公式FBIL，I、L不变，由于磁感应强度变化，MN所受安培力的大小也变化，选项C错误；由右手定则判断可知，MN中感应电流方向一直从N到M，由左手定则判断可知，MN所受安培力的方向先向右后向左，选项D正确。答案AD五、电磁感应中的力、电综合问题【真题示例】2022全国卷，24如图，水平面纸面内间距为l的平行金属导轨间接一电阻，质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上，t0时，金属杆在水平向右

8、、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动，t0时刻，金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动。杆与导轨的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为。重力加速度大小为g。求1金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小；2电阻的阻值。解析1设金属杆进入磁场前的加速度大小为a，由牛顿第二定律得Fmgma设金属杆到达磁场左边界时的速度为v，由运动学公式有vat0当金属杆以速度v在磁场中运动时，由法拉第电磁感应定律知产生的电动势为EBlv联立式可得EBlt0eqfF,mg2设金属杆在磁场区域中匀速运动时，金属杆中的电流为I，根据欧姆

9、定律IeqfE,R式中R为电阻的阻值。金属杆所受的安培力为F安BlI因金属杆做匀速运动，有FmgF安0联立式得ReqfB2l2t0,m答案1Blt0eqfF,mg2eqfB2l2t0,m真题感悟：1高考考查特点本考点多以导体棒切割磁感线为背景，结合牛顿第二定律对导体棒进行运动分析和受力分析；结合图象，应用法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、电功率、动能定理等规律进行电路、功能关系的计算。2常见误区及临考提醒1分析电源时电势高低易出错。2涉及力和运动的分析时出现漏力多力的现象。3功能分析时，力做功及电热的计算易漏计算多算电阻生热。考向预测：预测1电磁感应与动力学综合预测2电磁感应与动量、能量综

10、合12022武汉市武昌区调研考试如图所示，abcd为质量M的“”形导轨电阻不计，放在光滑绝缘的倾角为53的斜面上，光滑绝缘的立柱e、f垂直于斜面固定，质量m的金属棒，金属棒/s2，sin53，cos53，图中的MN、ad、OO、gcosFA由牛顿第三定律知FNFN导轨刚释放时速度为零、安培力为零、加速度最大MgsinfMamfmgcos联立解得最大加速度ams22导轨达到最大速度vm时，加速度为零Mgsinf1FA10，f1FN联立并代入数据解得vmeqf（Mgsinmgcos）r0,B2L2（1）s答案1s22s2如图所示，ab和cd是两条竖直固定的光滑平行金属导轨，MN和MN是用绝缘细线连

11、接的两根金属杆，其质量分别为m和2m，用竖直向上、大小未知的外力F作用在杆MN中点，使两杆水平静止，并刚好与导轨接触。整个装置处在磁感应强度为B、方向垂直导轨平面向里的匀强磁场中，导轨足够长，间距为L，电阻可忽略，两杆总电阻为R，与导轨始终接触良好，重力加速度为g。t0时刻，将细线烧断，保持力F不变。1细线烧断后任意时刻，求两杆运动的速度大小之比；2若杆MN至速度最大时发生的位移为s，该过程中通过金属杆横截面的电荷量q和电路中产生的焦耳热Q各为多少解析1以两杆为研究对象，初始合外力为零，有F3mg细线烧断后杆MN向上运动，杆MN向下运动，任意时刻，两杆中感应电流等大反向，所受安培力等大反向，故系统合外力仍为零，动量守恒，有mv12mv20故两杆运动的速度大小之比为v1v2212设两杆的最大速度分别为v1m和v2m，根据系统动量守恒，有mv1m2mv2m0杆MN的最大速度为v2meqf1,2v1m此过程中杆MN的位移大小为s2eqf1,2s该过程中穿过回路的磁通量变化量Bseqf1,2sL通过金属杆横截面的电荷量qeqf,Reqf3BsL,2R该过程中安培力为变力，根据动能定理对杆MN，有WFmgsW安1eqf1,2mveqoal2,1m对杆MN，有2mgeqf1,2sW安2eqf1,22meqblcrcavs4alco1f1,2v1meqsugsW