第一章 电磁感应 章末整合提升-2020-2021学年高中物理选修3-2【导学教程】同步辅导（鲁科版）word

专题一　感应电动势的计算方法问题 电磁感应现象容易和电路问题综合在一起，因此感应电动势的计算至关重要。因此本考点也是高考的热点内容，既可以选择题形式出现也可以计算题的形式出现。[来源:学科网ZXXK] 1．法拉第电磁感应定律：公式E＝n。若磁通量的变化率恒定，则感应电动势E恒定不变；若是变化的，则感应电动势也是变化的，由E＝n计算出的是平均电动势。 2．导体平动切割磁感线的电动势E＝Blv；若导线匝数为n，则E＝nBlv；若v为一段时间内的平均速度，则E为该段时间内的平均值；若v为瞬时速度，则E为瞬时感应电动势。 3．导体在磁场中定轴转动切割磁感线：长为l的导体棒以一端为轴，在匀强磁场中垂直于磁场的平面内以角速度ω匀速转动，产生的电动势E＝Bl2ω。 4．回路中磁通量变化时，由于感应电场作用使电荷发生定向运动而形成感应电流，在Δt时间内迁移的电荷量(感应电荷量)为q＝IΔt＝＝，电荷量q仅由回路电阻R和磁通量变化量ΔΦ决定。 5．涉及电路计算时，在电源内部，感应电流的方向由电源的负极指向正极，这是确定感应电动势方向的依据。 　如图1－1所示，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合；磁场方面垂直于半圆面(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ω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 图1－1[来源:学_科_网Z_X_X_K] A.　　　　　　　　 B. C. D. [解析]　当线框绕过圆心O的转动轴以角速度ω匀速转动时，由于面积的变化产生感应电动势，从而产生感应电流。设半圆的半径为r，导线框的电阻为R，即I1＝＝＝＝＝。当线圈不动，磁感应强度变化时，I2＝＝＝＝，因I1＝I2，可得＝，选项C正确。 [答案]　C 专题二　电磁感应中的电路问题 1．在电磁感应现象中，导体切割磁感线或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路相当于电源。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 (1)用法拉第电磁感应定律定感应电动势的大小。 (2)确定内电路和外电路，画等效电路图。 (3)运用闭合电路欧姆定律、串、并联电路的性质、电功率等公式求解。 3．与上述问题相关的几个知识点 (1)电源电动势E＝n或E＝BLv。 (2)闭合电路欧姆定律I＝。 (3)通过导体的电荷量q＝IΔt＝。 　(多选)如图1－2所示，边长为L、不可形变的正方形导线框内有半径为r的圆形磁场区域，其磁感应强度B随时间t的变化关系为B＝kt(常量k＞0)。回路中滑动变阻器R的最大阻值为R0，滑片P位于滑动变阻器中央，定值电阻R1＝R0、R2＝。闭合开关S，电压表的示数为U，不考虑虚线MN右侧导体的感应电动势，则 图1－2 A．R2两端的电压为 B．电容器的a极板带正电 C．滑动变阻器R的热功率为电阻R2的5倍 D．正方形导线框中的感应电动势为kL2 [解析]　根据串、并联电路特点，虚线MN右侧回路的总电阻R＝R0。回路的总电流I＝＝，通过R2的电流I2＝＝，所以R2两端电压U2＝I2R2＝·＝U，选项A正确；根据楞次定律知回路中的电流为逆时针方向，即流过R2的电流方向向左，所以电容器b极板带正电，选项B错误；根据P＝I2R，滑动变阻器R的热功率P＝I2＋()2＝I2R0，电阻R2的热功率P2＝()2R2＝I2R0＝P，选项C正确；根据法拉第电磁感应定律得，线框中产生的感应电动势E＝＝S＝kπr2，选项D错误。 [答案]　AC 专题三　电磁感应与力学的综合 1．由于通过感应电流的导体在磁场中受安培力作用，电磁感应问题往往和力学问题联系在一起。基本分析方法是： (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向。[来源:学科网ZXXK] (2)求回路中电流大小。 (3)分析研究导体受力情况。 (4)列动力学方程或平衡方程求解。 2．导体在安培力及其他力共同作用下做非匀变速直线运动，最终趋于一稳定状态的问题，基本分析方法是： (1)做好受力情况、运动情况的动态分析，导体运动产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化→感应电动势变化。周而复始循环，最终加速度等于零，导体达到稳定的状态。 (2)导体达到稳定状态时的平衡方程往往是解答该类问题的突破口。 　(2018·江苏卷)如图1－3所示，两条平行的光滑金属导轨所在平面与水平面的夹角为θ，间距为d。导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直。质量为m的金属棒被固定在导轨上，距底端的距离为s，导轨与外接电源相连，