专题七 第1讲 电磁感应问题-【成功方案】2024年高考物理艺术生文化课总复习教师用书(Word)

第1讲　电磁感应问题 1．楞次定律中“阻碍”的表现 (1)阻碍磁通量的变化(增反减同)。 (2)阻碍物体间的__相对运动__(来拒去留)。 (3)阻碍__原电流__的变化(自感现象)。 2．感应电动势的计算 (1)法拉第电磁感应定律：E＝n，常用于计算感应电动势的__平均值__。 ①若B变，而S不变，则E＝nS； ②若S变，而B不变，则E＝nB。 (2)导体棒垂直切割磁感线：E＝Blv，主要用于求电动势的__瞬时__值。 (3)如图所示。导体棒Oa围绕棒的一端O在垂直磁场的平面内做匀速圆周运动而切割磁感线，产生的电动势E＝Bl2ω。 3．感应电荷量的计算 回路中发生磁通量变化时，在Δt时间内迁移的电荷 量(感应电荷量)为q＝I·Δt＝·Δt＝n·Δt＝n。可见，q仅由回路电阻R和__磁通量__的变化量ΔΦ决定，与发生磁通量变化的时间Δt无关。 4．电磁感应电路中产生的焦耳热 当电路中电流恒定时，可用__焦耳定律__计算；当电路中电流变化时，则用功能关系或__能量守恒定律__计算。 【规律方法】 　解决感应电路综合问题的一般思路是“先电后力”，即： 先作“源”的分析——分析电路中由电磁感应所产生的“电源”，求出电源参数E和r； 接着进行“路”的分析——分析电路结构，弄清串、并联关系，求出相关部分的电流大小，以便求解安培力； 然后是“力”的分析——分析研究对象(通常是金属棒、导体、线圈等)的受力情况，尤其注意其所受的安培力； 接着进行“运动状态”的分析——根据力和运动的关系，判断出正确的运动模型； 最后是“能量”的分析——寻找电磁感应过程和研究对象的运动过程中，其能量转化和守恒的关系。 高考题型1　楞次定律和电磁感应定律的应用 【例1】　如图所示，螺线管与平行金属导轨M、N以及金属杆CD组成闭合回路。螺线管匝数n＝500匝、阻值R＝0.5 Ω、线圈面积S＝2.5×10－2m2，线圈处在空间分布均匀、方向与线圈平面垂直的磁场B1中。导轨M、N的间距L＝0.25 m，与水平方向的夹角θ＝53˚，处在磁感应强度大小为B2＝0.5 T、方向垂直导轨平面向下的另一匀强磁场中。CD 杆质量m＝5×10－2kg，水平放置在导轨M、N上与导轨垂直接触良好。两磁场区域不重合，导轨M、N和CD杆的电阻均不计。重力加速度g＝10 m/s2，磁场B1按图乙规律变化时，CD杆静止在金属导轨上，sin 53°＝0.8。求： 甲 乙 (1)流过CD杆电流的大小和方向； (2)CD杆受到的摩擦力大小。 [答案]　(1)I＝2 A，方向由C流向D (2)f＝0.15 N [解析]　(1)设螺线管中产生感应电动势为E，流过CD杆电流为I，则由法拉第电磁感应定律可得 E＝n①， Φ＝B1S② 由图乙可知＝8×10－2T/s③ 由闭合电路的欧姆定律得I＝④ 由①②③④解得I＝2 A⑤ 由愣次定律推得电流方向由C流向D (2)设CD杆受到的安培力为F，摩擦力为f，则 F＝B2IL⑥ 由共点力力平衡条件可得mgsin θ＝F＋f⑦ 联立⑤⑥⑦可得f＝0.15 N 【技巧点拨】 1．求感应电动势的两种方法 (1)E＝n，用来计算感应电动势的平均值。 (2)E＝BLv或E＝BL2ω，主要用来计算感应电动势的瞬时值。 2．判断感应电流方向的两种方法 (1)利用右手定则，即根据导体在磁场中做切割磁感线运动的情况进行判断。 (2)利用楞次定律，即根据穿过回路的磁通量的变化情况进行判断。 3．楞次定律中“阻碍”的四种表现形式 (1)阻碍磁通量的变化——“增反减同”。 (2)阻碍相对运动——“来拒去留”。 (3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”。 (4)阻碍电流的变化(自感现象)——“增反减同”。 1．A为水平放置的胶木圆盘，在其侧面均匀分布着负电荷，在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B，使B的环面水平且与圆盘面平行，其轴线与胶木盘A的轴线OO′重合，如图所示。现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，则(　　) A．金属环B的感应电流方向与箭头所示方向相同，丝线受到的拉力减小 B．金属环B的感应电流方向与箭头所示方向相同，丝线受到的拉力增大 C．金属环B的感应电流方向与箭头所示方向相反，丝线受到的拉力减小 D．金属环B的感应电流方向与箭头所示方向相反，丝线受到的拉力增大 [答案]　A [解析]　胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，形成环形电流，环形电流的大小不断增大，根据右手螺旋定则知，通过金属环B的磁通量向下，并且不断增大。根据楞次定律可知，金属环B中的感应电流方向与箭头所示方向相同，再根据楞次定律的另一种表述——感应电流引起的机械效果阻碍磁通量的增大，可知金属环B的面积有缩小的趋势，金属环B有向上的运动趋势，所以丝线的拉力减