《步步高》高三物理一轮复习第九章第讲专题电磁感应规律的综合应用人教

第3讲专题电磁感应规律的综合应用电源内阻外电路BlvE－Ir图9－3－1【即学即练】答案

AB2．安培力的方向 (1)先用_________确定感应电流方向，再用_________确定安培力方向． (2)根据楞次定律，安培力方向一定和导体切割磁感线运动方向_____．BlvBIl右手定则左手定则相反2．(多选)如图9－3－2所示，MN和PQ是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计．有一垂直导轨平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，宽度为L，ab是一根不但与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆．开始，将开关S断开，让ab由静止开始自【即学即练】图9－3－2由下落，过段时间后，再将S闭合，若从S闭合开始计时，则金属杆ab的速度v随时间t变化的图象可能是 (

)．答案

ACD三、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_____，将其他形式的能转化为_____，电流做功再将电能转化为_____．2．实质：电磁感应现象的能量转化，实质是其他形式的能和_____之间的转化．做功电能内能电能3．(多选)如图9－3－3所示，水平固定放置的足够长的U形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中，在导轨上放着金属棒ab，开始时ab棒以水平初速度v0向右运动，最后静止在导轨上，就导轨光滑和导轨粗糙的两种情况相比较，这个过程 (

)． A．安培力对ab棒所做的功不相等 B．电流所做的功相等 C．产生的总内能相等 D．通过ab棒的电荷量相等【即学即练】图9－3－3答案AC

【典例1】(2012·浙江卷，25)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9－3－4所示，自行车后轮由半径r1＝5.0×10－2m的金属内圈、半径r2＝0.40m的金属外圈和绝缘辐条构成．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，题型一电磁感应中的电路问题图9－3－4(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”磁场时开始，经计算画出轮子转一圈过程中，内圈与外圈之间电势差Uab随时间t变化的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ω和张角θ等物理量的大小，优化前同学的设计方案，请给出你的评价．(2)通过分析，可得电路图为在T＝1s内，金属条有四次进出，后三次与第一次相同．⑩由⑥、⑦、⑧、⑨、⑩可画出如下Uab－t图象．(4)“闪烁”装置不能正常工作．(金属条的感应电动势只有4.9×10－2V，远小于小灯泡的额定电压，因此无法正常工作．)B增大，E增大，但有限度；r2增大，E增大，但有限度；ω增大，E增大，但有限度；θ增大，E不变．答案

(1)4.9×10－2V电流方向为b→a

(2)(3)(4)见解析【变式馆跟踪1】霞如图9－3－5所示闪，在咬倾角丙为θ＝37°的伏斜面稿内，引放置MN和PQ两根列不等掘间距纹的光制滑金压属导潮轨，帖该装云置放仅置在崭垂直惜斜面俊向下上的匀肌强磁顶场中前．导训轨M、P端间扭接入层阻值R1＝30Ω的丈电阻躲和理季想电矩流表微，N、Q端间拣接阻隐值为R2＝6Ω的仅电阻昨．图9－3－5质量建为m＝0.锐6在kg、长各为L＝1.柏5读m的金垦属棒刘放在惜导轨乎上以v0＝5债m/昌s的初辽速度区从ab处向悼右上兽方滑钟到a′b′处的虑时间填为t＝0.砍5句s，滑荒过的跑距离l＝0.孩5扎m．ab处导脱轨间芬距Lab＝0.陷8桥m，a′b′处票导轨每间距La′b′＝1却m．若晒金属坟棒滑主动时不电流穿表的筛读数险始终挥保持泽不变肃，不统计金游属棒傅和导扣轨的骂电阻晕．si泽n像37°＝0.重6，co奖s姐37°＝0.众8，g取10扭m罚/s2，求源：(1摘)此过够程中匙电阻R1上产驼生的类热量剧；(2生)此过奏程中打电流井表上剥的读端数；(3伙)匀强拒磁场忽的磁驾感应锤强度芬．答案(1漏)0渠.1蒙5骑J(2职)0坏.1须A(3阳)0宇.7尺5顷T1．电列磁感柱应中箭电路溜知识搞的关暴系图借题资发挥2．电磁隔感应惹中电械路问允题的什解题泄思路对于侧电磁倦感应桐现象乘中的观电路旧结构灾分析遍有两蓬个方霸面容修易出草错：(1蒙)电源建分析弃错误己，不捉能正赏确地析应用乡丰右手辆定则惊或楞注次定刚律判闲断电匪源的凑正负端极，点不能贤选择竿恰当已的公尝式计姿算感静应电君动势门的大酒小．(2畅)外电摸路分沫析错北误，沾不能耻正确润判断妈电路祸结构隐的串诸并联应关系份．3．易始错总吗结4．求解伴电磁网感应抱中的访电路他问题发的关版键：【典例2】如图9－3－6甲所吹示，艇光滑赤斜面朗的倾绘角α＝30°，寺在斜毙面上槽放置题型私二笛电磁景感应杆中的市动力蚂学问续题一矩烤形线衫框ab净cd，ab边的海边长l1＝1邀m，bc边的障边长l2＝0.膛6意m，线仓框的伯质量m＝1农kg，电译阻R＝0.买1Ω，姿线框苏受到投沿光阵滑斜辩面向筐上的蓝恒力F的作排用，节已知F＝10裕N．斜傻面上ef线(ef∥gh)的右挂方有勾垂直更斜面科向上册的均亮匀磁意场，言磁感饥应强邮度B随时益间t的变偿化情贝况如猜图乙拣的B－t图象想所示递，时加间t是从冰线框志由静险止开币始运摧动时和刻起羞计时防的．赴如果姓线框嫁从静说止开帮始运杯动，屯进入量磁场五最初肾一段训时间桂是匀舒速的虹，ef线和gh线的娘距离x＝5.钥1虑m，取g＝10赵m号/s2.求：(1厘)线框貌进入断磁场阔前的习加速半度；(2部)线框薄进入取磁场蔬时匀凯速运暂动的简速度v；(3北)线框镰整体即进入毙磁场单后，ab边运碑动到gh线的拾过程揉中产阿生的仆焦耳挠热．图9－3－6审题灯提示答案(1尺)5艘m缠/s2(2喷)2旦m谈/s(3坟)0爬.5详J【变式膨跟踪2】(2李01幻玉2·广东餐卷，35带)如图9－3－7所示刺，质抵量为M的导粗体棒ab，垂巩直放奥在相牧距为l的平尼行光陷滑金究属导反轨上烛．导拐轨平陶面与栗水平初面的描夹角剩为θ，并抽处于挪磁感琴应强谷度大堤小为B、方砍向垂滨直于付导轨自平面够向上屑的匀俱强磁浩场中翅．左敏侧是滚水平帮放置桑、间听距为d的平恢行金外属板洪．R和Rx分别钞表示类定值主电阻换和滑凡动变率阻器宋的阻貌值，矿不计针其他逮电阻千．图9－3－7(1牌)调节Rx＝R，释割放导属体棒筝，当敢棒沿爬导轨梦匀速味下滑此时，危求通则过棒壁的电晚流I及棒柏的速亭率v.(2崭)改变Rx，待主棒沿股导轨违再次团匀速扰下滑孝后，敢将质选量为m、带京电荷衰量为嚷＋q的微而粒水蒜平射伞入金茂属板亡间，预若它亚能匀更速通乐过，赵求此碗时的Rx.图甲图乙1．安贫培力置的方或向判堆断借题邮发挥2．两巴种状岗态处房诚理(1争)导体碌处于胖平衡梢态——静止坊或匀熟速直交线运值动状筛态．处理傍方法付：根某据平并衡条制件列遗式分阀析．(2宝)导体勇处于断非平掠衡态——加速历度不涌为零豆．处理粱方法冲：根潮据牛同顿第区二定旨律进重行动似态分逮析或社结合妇功能红关系袖分析倚．3．解乌题步宝骤(1潜)用法滴拉第能电磁疏感应但定律第、楞爆次定斜律、刻右手弓定则站确定蠢感应听电动骂势的批大小锯和方绘向．(2刮)应用叫闭合疲电路穴欧姆雕定律主求出磁电路桶中的誉感应组电流系的大委小．(3叫)分析久研究极导体像的受呀力情熊况，穷特别涉要注扇意安续培力腹方向模的确舒定．(4卧)列出借动力末学方层程或柜平衡猜方程手求解呢．4．电讯磁感谣应中股的动屠力学及临界凳问题(1叠)解决僵这类烂问题炊的关瞎键是个通过川运动晓状态浇的分涂析，编寻找钉过程敏中的很临界欲状态苏．(2勺)基本捞思路辆是：【典例3】振如图9－3－8所示严，两摧根足莲够长略、电掉阻不证计、佳间距夺为d的光历滑平轿行金首属导畅轨，云其所勤在平枯面与术水平拜面夹烘角为θ，导层轨平错面内蹦的矩学形区役域ab傻cd内存啄在有藏界匀梦强磁防场，磁感阅应强镇度大薯小为B、方渗向垂名直于山斜面偶向上扔，ab与cd之间值相距牲为L，金题型别三万电磁弦感应春中的捆能量黑问题图9－3－8属杆伪甲、到乙的赞阻值雅相同虹，质酱量均浸为m.甲杆骨在磁斥场区越域的扣上边救界ab处，储乙杆近在甲贪杆上锹方与涂甲相仗距L处，甲、戏乙两立杆都番与导丽轨垂壳直且略接触窜良好轻．由铅静止秒释放嫂两杆害的同踏时，肃在甲你杆上躬施加拒一个搏垂直弟于杆迷平行蝴于导席轨的普外力F，使龟甲杆惑在有扣磁场骂的矩飘形区吸域内买向下徒做匀宴加速守直线创运动驼，加息速度努大小a＝2gsi歪nθ，甲纪离开怜磁场狗时撤倍去F，乙刮杆进成入磁街场后蔬恰好垒做匀龟速运道动，般然后歇离开乱磁场勾．(1封)求每携根金托属杆硬的电贷阻R是多蔬大？(2胆)从释告放金谅属杆台开始池计时萄，求交外力F随时卧间t的变斑化关版系式博，并绿说明F的方望向．(3嘉)若整食个过李程中坚，乙疗金属景杆共泰产生著热量Q，求若外力F对甲初金属咸杆做疾的功W是多崖少？审题舟提示【变式翁跟踪3】(多选)如图9－3－9所示管，足贺够长廉的光雅滑斜贺面上扔中间许虚线趋区域陵内有纵一垂产直于细斜面配向上椅的匀恢强磁恒场，请一正石方形妹线框浊从斜旨面底奖端以衔一定坝初速袋度上裁滑，赵线框许越过检虚线铺进入左磁场头，最循后又进回到铁斜面沫底端磨，则亿下列诸说法春中正扶确的再是()．图9－3－9A．上收滑过絮程线驾框中记产生摔的焦缸耳热庸等于韵下滑袖过程川线框筹中产忍生的商焦耳絮热B．上俱滑过控程线题框中蛮产生孔的焦瓶耳热尖大于爽下滑穴过程称线框拆中产选生的误焦耳健热C．上靠滑过勺程线私框克蝴服重婚力做杀功的加平均谱功率台等于械下滑鼠过程级中重汉力的飞平均陆功率D．上愿滑过漫程线嘉框克熄服重婚力做穿功的疯平均品功率择大于卖下滑还过程仁中重绍力的添平均造功率答案BD1．能姜量转桨化及烫焦耳咐热的忙求法(1汽)能量赛转化借题缸发挥(2碰)求解么焦耳茎热Q的几朽种方踪蝶法2．用慢能量通观点般解答偏电磁途感应酿问题装的一咬般步误骤模型欢特点“杆桂＋导事轨”模型做是电评磁感厉应问奇题高肯考命般题的“基本桌道具”，也纯是高茄考的茅热点繁，考怖查的群知识耀点多薄，题土目的陵综合锣性强团，物班理情贪景变零化空虑间大废，是堆我们尺复习伍中的栏难点立．“杆＋毁导轨”模型进又分捉为“级单杆球”型较和“漠双杆堡”型(“单怒杆”婶型为泥重点)；导录轨放岁置方汪式可沾分为售水平蓄、竖呜直和峡倾斜划；杆彻的运埋动状仰态可转分为桨匀速灭、匀碗变速轻、非村匀变扬速运温动等看．物理狠建模7电磁帅感应家中的“杆+导轨”模型Ⅰ.单杆往水平堵式(如典氧例1)物理模型动态分析收尾状态运动形式匀速直线运动力学特征a＝0

v恒定不变电学特征I恒定Ⅱ.单杆岛倾斜粥式(如典纯例2)物理模型动态分析收尾状态运动形式匀速直线运动力学特征电学特征I恒定建模匪指导解决夜电磁香感应叉中综赔合问垃题的暮一般识思路制是“户先电酬后力烘再能么量”给．―→妖分离非出电买路中肉由电剧磁感聋应所爬产生依的电忌源，遭求出享电源库参数E和r―→额分析劣电路批结构拍，弄安清串穿、并骑联关贝系，茶求出婆相关籍部分增的电男流大怖小，童以便亏求解利安培施力―→吉分析拖研究畜对象(常是半金属掏杆、祸导体吩线圈族等)的受笨力情短况，线尤其梁注意打其所反受的剩安培齐力―→较根据党力和乌运动率的关仓系，堵判断私出正吩确的粗运动鸦模型良及能私量转山化关灯系(2项01疗2·天津蔽卷，11高)如图9－3－10所示此，一催对光聚滑的细平行咱金属咏导轨俯固定散在同否一水谷平面逼内，坡导轨隆间距l＝0.番5借m，左未端接足有阻旧值R＝0.息3Ω的禁电阻圆．一锅质量m＝0.果1恐kg，电劈燕阻r＝0.帐1Ω的仰金属胖棒MN放置旱在导粱轨上蜻，典例1图9－3－10整个参装置男置于游竖直它向上火的匀碌强磁社场中郑，磁辅场的请磁感榴应强暗度B＝0.膝4凳T．棒震在水雀平向践右的泄外力中作用益下，赔由静陆止开增始以a＝2截m/疑s2的加济速度袜做匀艺加速汉运动瓣，当湖棒的疫位移x＝9草m时撤乓去外婚力，田棒继诱续运躬动一零段距倒离后徐停下阻来，斩已知际撤去厚外力前后纵回路膝中产招生的阀焦耳红热之竞比Q1∶Q2＝2∶信1.导轨摄足够筋长且触电阻邻不计竹，棒妇在运皮动过柄程中汁始终征与导丘轨垂肝直且炉两端余与导左轨保阵持良顽好接熊触．劫求(1巷)棒在许匀加土速运托动过岔程中蒜，通疮过电墙阻R的电彻荷量q；(2盛)撤去腾外力击后回陕路中酱产生解的焦罪耳热Q2；(3快)外力竟做的拥功WF.(3冰)由题震意知热，撤放去外雕力前遣后回楼路中槐产生统的焦智耳热椒之比Q1∶Q2＝2∶乘1，可得Q1＝3.蚂6仗J⑩在棒择运动仅的整田个过合程中隆，由钓功能著关系五可知WF＝Q1＋Q2⑪由⑨聚⑩⑪耕式得WF＝5.泽4肠J.答案(1搭)4到.5典C(2皱)1戏.8零J(3浮)5姑.4侮J(多选)(响20包12耗·山东嫂卷，20赴)如图9－3－11所示艳，相位距为L的两仔条足校够长摆的光坐滑平居行金遇属导摔轨与浑水平兰面的毁夹角旋为θ，上赶端接环有定乱值电昏阻R，匀困强磁驰场垂芳直于比导轨厕平面血，磁荣感应腾强度垦为B.将质贝量为m的导赏体棒版由静繁止释顶放，坦当速摄度达徒到v时开铜始匀泪速运殖动，典例2图9－3－11此时技对导惧体棒迷施加督一平冷行于授导轨相向下健的拉座力，淘并保狡持拉米力的纹功率曾恒为P，导画体棒蓬最终采以2v的速火度匀剥速运亡动．织导体六棒始杨终与蚀导轨样垂直绪且接敢触良枝好，帮不计乏导轨鹿和导萝体棒显的电壮阻，翅重力挂加速术度为g.下列硬选项询正确揉的是()．答案AC一、弄电磁喉感应桂中的盒电路旬问题1．(单选)粗细旁均匀啊的电民阻丝朵围成软的正甲方形条线框瞒置于公有界赶匀强绞磁场负中，奥磁场周方向色垂直巷于线收框平屿面，屡其边叙界与抢正方去形线洞框的竟边平革行．娱现使南线框决以同在样大幸小的男速度柴沿四汁个不主同方费向平撕移出秤磁场仍，如爆图所湾示，箩则在宏移出羽过程锅中线发框一鸣边a、b两点惜间的皱电势疫差绝顷对值狮最大富的是()．答案B2．(单选)两根叨平行伴的长欲直金定属导察轨，届其电赤阻不肆计，准导线ab、cd跨在浸导轨炕上且解与导诉轨接备触良界好，狐如图9－3－12所示根，ab的电艇阻大零于cd的电畜阻，记当cd在外吗力F1(大小)的作敌用下宿，匀节速向谷右运繁动时乖，ab在外企力F2(大小)的作诱用下爹保持格静止迹，那慰么在绿不计笨摩擦刮力的丽情况圣下(Uab、Ucd是导往线与园导轨蛮接触脏间的损电势搬差)否()．图9－3－12A．F1>F2，Uab>UcdB．F1<F2，Uab＝UcdC．F1＝F2，Uab>UcdD．F1＝F2，Uab＝Ucd解析通过抛两导准线电胀流强笋度一翼样，么两导净线都仇处于迫平衡冻状态肆，则F1＝BI旅L，F2＝BI迷L，所岸以F1＝F2，A、B错误竭；Uab＝IRab，这港里cd导线笛相当译于电映源，盐所以Ucd是路详端电蔬压，Ucd＝IRab即Uab＝Ucd.答案D二、伯电磁墨感应模中的愉动力配学问贪题3．(多选)如图9－3－13所示胆，两较光滑致平行堆导轨剃水平初放置敲在匀艘强磁聪场中赌，磁掠场垂先直导唯轨所德在平效面，狱金属足棒ab可沿壮导轨控自由适滑动吸，导拘轨一眯端连余接一脆个定锯值电阁阻R，金录属棒疤和导涨轨电虎阻不阅计．图9－3－13现将值金属泉棒沿步导轨作由静爸止向硬右拉希，若融保持笑拉力F恒定境，经脾时间t1后速利度为v，加蛮速度雕为a1，最瘦终以冒速度2v做匀幸速运雁动；村若保颤持拉洲力的味功率P恒定笨，棒富由静播止经荒时间t2后速亦度为v，加兔速度公为a2，最无终也纲以速某度2v做匀贼速运勿动，愧则()．A．t2＝t1B．t1>t2C．a2＝2a1D．a2＝3a1答案BD4．(多选)如图9－3－14所示绕，足迫够长阁的光辰滑金捡属导失轨MN、PQ平行委放置象，且熔都倾蔑斜着奋与水骂平面和成夹蜡角θ.在导乖轨的粘