第二章 第三节 电磁感应规律的应用-【高考领航】2023-2024学年高中物理选择性必修第二册同步核心辅导与测评（粤教版）

第三节　电磁感应规律的应用 核心素养要求 核心素养呈现 1.进一步理解公式E＝n与E＝BLv的区别和联系，能够应用两个公式求解感应电动势． 2.掌握电磁感应现象中电路问题的分析方法和解题基本思路． 3.综合应用楞次定律和法拉第电磁感应定律解决电磁感应中的图像问题 　超速“电子眼” 1．如图，在路面下方隔一段距离埋设两个通电线圈．当车辆通过通电线圈上方的道路时，由于车身是由金属材料制成的，做切割磁感线运动会产生感应电流，引起电路中电流的变化． 2．根据v＝，只有汽车先后通过两个线圈上方的时间间隔小于某个值，拍摄装置才会被触发拍下超速车辆的照片． 　法拉第发电机 1．如图，为法拉第圆盘发电机示意图．圆盘圆心处固定一个摇柄，圆盘的边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴． 2．当转动摇柄使铜盘旋转起来时，与电刷连接的电流计显示电路中产生了持续的电流． 　航母阻拦技术 1．如图，为航母上的电磁阻拦模型．在此模型中，可把飞机与金属棒看成一个整体，其在磁场中做切割磁感线运动时会受到安培力的阻碍作用． 2．相对于利用阻拦索阻拦而言，电磁阻拦减少了对阻拦索的依赖，提高了飞机着舰的安全性和可靠性． 电磁感应中的电路问题 [思维深化] 1．明确哪部分电路或导体产生感应电动势，该部分电路或导体就相当于电源，其他部分是外电路． 2．画等效电路图，分清内、外电路． 3．用法拉第电磁感应定律E＝n或E＝BLv确定感应电动势的大小，用楞次定律或右手定则确定感应电流的方向．注意在等效电源内部，电流方向从负极流向正极． 4．运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率、电热等公式联立求解． 　固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd边长为L，其中ab是一段电阻为R的均匀电阻丝，其余三边均为电阻可以忽略的铜线．磁感应强度为B，方向垂直纸面向里．现有一段与ab段的材料、粗细、长度均相同的电阻丝PQ架在导线框上(如图所示)．若PQ以恒定的速度v从ad滑向bc，当其滑过的距离时，通过aP段的电流是多大？方向如何？ 【解析】　PQ在磁场中做切割磁感线运动产生感应电动势，由于是闭合回路，故电路中有感应电流，可将电阻丝PQ视为有内阻的电源，电阻丝aP与bP并联，且RaP＝R、RbP＝R，于是可画出如图所示的等效电路图． 电源电动势为E＝BLv，外电阻为R外＝＝R. 总电阻为R总＝R外＋r＝R＋R，即R总＝R. 电路中的电流为I＝＝. 通过aP段的电流为IaP＝I＝，方向由P到a. 【答案】　　方向由 P到a 解决电磁感应中的电路问题的方法 (1)“电源”的确定方法：“切割”磁感线的导体(或磁通量发生变化的线圈)相当于“电源”，该部分导体(或线圈)的电阻相当于“内电阻”． (2)电流的流向：在“电源”内部电流从负极流向正极，在“电源”外部电流从正极流向负极． [针对训练] 1．粗细均匀的电阻丝围成如图所示的线框，置于正方形有界匀强磁场中，磁感应强度为B，方向垂直线框平面向里，图中ab＝bc＝2cd＝2de＝2ef＝2fa＝2L.现使线框以同样大小的速度v匀速沿四个不同方向平动进入磁场，并且速度方向始终与线框先进入磁场的那条边垂直，则在通过如图所示位置时，下列说法正确的是(　　) A．四个图中，图①中a、b两点间的电势差最大 B．四个图中，图②中a、b两点间的电势差最大 C．四个图中，图③中回路电流最大 D．四个图中，图④中回路电流最小 解析：选A.设线框的电阻为R.题图①中：a、b两点间的电势差等于外电压，其大小为U1＝E1＝B·2Lv＝BLv，电流为I1＝＝；题图②中：a、b两点间的电势差等于外电压的，其大小为U2＝E2＝B·2Lv＝BLv，电流为I2＝；题图③中：a、b两点间的电势差等于外电压的，其大小为U3＝，电流为I3＝；题图④中：a、b两点间的电势差大小为U4＝，电流为I4＝.可见，题图①中a、b两点间的电势差最大，题图③中回路电流最小，故A正确，B、C、D错误． 电磁感应中的电荷量问题 [思维深化] 闭合回路中磁通量发生变化时，电荷发生定向移动而形成感应电流，在Δt内迁移的电荷量(感应电荷量)q＝I·Δt＝·Δt＝n··Δt＝. (1)从上式可知，线圈匝数一定时，感应电荷量仅由回路电阻和磁通量的变化量决定，与时间无关． (2)求解电路中通过的电荷量时，I、E均为平均值． 　如图所示，导线全部为裸导线，半径为r的圆形导线框内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B，一根长度大于2r的导线MN以速度v在圆环上无摩擦地自左向右匀速滑动，电路中的定值电阻为R，其余部分电阻忽略不计．试求MN从圆环的左端滑到右端的过程中电阻R上通过的电荷量． 【解析】　MN从圆环的左端滑到右端的过程中， ΔΦ＝B·ΔS＝B·πr2 所用时间Δt＝ 所以＝＝ 通过电阻R的平均电流为＝