第10单元 电磁感应 第03讲 电磁感应的综合问题-2022年高考物理一轮复习点点通视频课（人教版选修3-2、3-3、3-4、3-5）

第10单元 电磁感应 第03讲 电磁感应的综合问题 2022年高考物理一轮复习点点通 一、电磁感应中的图象问题 1.题型简述 借助图象考查电磁感应的规律，一直是高考的热点，此类题目一般分为两类： (1)由给定的电磁感应过程选出正确的图象； (2)由给定的图象分析电磁感应过程，定性或定量求解相应的物理量或推断出其他图象.常见的图象有B－t图、E－t图、i－t图、v－t图及F－t图等. 2.解题关键 弄清初始条件、正负方向的对应变化范围、所研究物理量的函数表达式、进出磁场的转折点等是解决此类问题的关键. 3.解题步骤 (1)明确图象的种类，即是B－t图还是Φ－t图，或者E－t图、I－t图等； (2)分析电磁感应的具体过程； (3)用右手定则或楞次定律确定方向的对应关系； (4)结合法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、牛顿运动定律等知识写出相应的函数关系式； (5)根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等； (6)画图象或判断图象. 例1　如图，方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨，两相同的光滑导体棒ab、cd静止在导轨上。 时，棒ab以初速度v0 向右滑动。运动过程中，ab、cd始终与导轨垂直并接触良好，两者速度分别用 、 表示，回路中的电流用I表示。下列图象中可能正确的是 　　 B. C. D. √ 类型1　动生问题 √ 例2穿过闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图象分别如图甲、乙、丙、丁所示，下列关于回路中产生的感应电动势的说法，正确的是(　　) A．图甲中回路产生的感应电动势恒定不变 B．图乙中回路产生的感应电动势一直在变大 C．图丙中回路在0～t0时间内产生的感应电动势大于t0～2t0时间内产生的感应电动势 D．图丁回路产生的感应电动势先变小再变大 类型2　感生问题 √ √ 二、电磁感应中的动力学问题 1.题型简述 感应电流在磁场中受到安培力的作用，因此电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起.解决这类问题需要综合应用电磁感应规律(法拉第电磁感应定律、楞次定律)及力学中的有关规律(共点力的平衡条件、牛顿运动定律、动能定理等). 2.处理方法 状态 特征 处理方法 平衡态 加速度为零 根据平衡条件列式分析 非平衡态 加速度不为零 根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系进行分析 例3　如图所示，两根足够长光滑平行金属导轨间距l＝0.9 m，与水平面夹角θ＝30°，正方形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度B＝2 T，方向垂直于斜面向上，甲、乙是两根质量相同、电阻均为R＝4.86 Ω的金属杆，垂直于导轨放置.甲置于磁场的上边界ab处，乙置于甲上方l处，现将两金属杆由静止同时释放，并立即在甲上施加一个沿导轨方向的拉力F，甲始终以a＝5 m/s2的加速度沿导轨匀加速运动，乙进入磁场时恰好做匀速运动，g＝10 m/s2.计算： (1)每根金属杆的质量m； 答案　0.2 kg　 (2)拉力F的最大值； 答案　1 N　 (3)乙到达磁场下边界时两杆间的距离及乙穿过磁场的过程中电路产生的热量. 答案　0.225 m　0.9 J 1.题型简述 电磁感应过程的实质是不同形式的能量转化的过程，而能量的转化是通过安培力做功来实现的.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的过程，则是其他形式的能转化为电能的过程. 2.解题步骤 (1)确定研究对象(导体棒或回路)； (2)弄清电磁感应过程中，哪些力做功，哪些形式的能量相互转化； (3)根据能量守恒定律或功能关系列式求解. 三、电磁感应中的动力学和能量问题 3.两类情况 (1)若回路中电流恒定，可以利用电路结构及W＝UIt或Q＝I2Rt直接进行计算. (2)若电流变化，则 ①利用安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功； ②利用能量守恒求解：若只有电能与机械能的转化，则减少的机械能等于产生的电能. 例4如图所示,空间存在有界匀强磁场,磁感应强度B=5 T,方向垂直纸面向里,上下宽度为d=0.35 m。现将一边长L=0.2 m的正方形导线框自磁场上边缘由静止释放,经过一段时间,导线框到达磁场下边界,之后恰好匀速离开磁场区域。已知导线框的质量m=0.1 kg,电阻R=2 Ω。(g取10 m/s2)求: (1)导线框匀速穿出磁场的速度。 (2)导线框进入磁场过程中产生的焦耳热。 (3)若在导线框进入磁场过程对其施加合适的外力F,则可以使其匀加速地进入磁场区域,且之后的运动同没施加外力F时完全相同。请写出F随时间t变化的函数表达式。 【答