电磁感应综合问题1

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1、电磁感应综合问题电磁感应综合问题，涉及力学知识（如牛顿运动定律、功、动能定理、动量和能量守恒定律等）、电学知识（如电磁感应定律、楞次定律、直流电路知识、磁场知识等）等多个知识点，突出考查考生理解能力、分析综合能力，尤其从实际问题中抽象概括构建物理模型的创新能力。因此，本题涉及的内容是历年高考考査的重点，年年都有考题，且多为计算题，分值高，难度大，对考生具有较高的区分度。一、典型的综合问题讨论（1）电磁感应与路和场的综合近几年主要是以选择题的形式出现，重点考查电磁感应现象、电磁感应的一般规律、自感（线圈）的“阻碍”作用等等。解决这类问题时，更多的应从电磁感应

2、的基本原理入手进行分析，尤其是楞次定律的应用更要加以重视和加深理解。随着科技的进步和发展，日常生活中的电气设备、控制器件越来越多，与电磁感应的联系也越来越密切，应给予高度重视和及时关注。（2）电磁感应与力和运动的综合近几年多以计算题的形式岀现，重点考查学生对感应电流所受安培力的理解与计算，解这类问题时，应先分析回路中的电磁感应现象，再分析感应电流所受的安培力，结合对整个物体的受力分析，进行进一步的分析和计算。从解题思路来讲，这类问题多属于基本题型，只要我们仔细分析、认真计算，问题就迎刃而解了。（3）电磁感应与功和能的综合近几年多以计算题的形式出现，重点考査

3、安培力的功、功率，导体的动能变化等知识，査看学生在新情景中运用“动能定理”的能力，同时考查学生对功、能关系的理解。（4）电磁感应与能量和动量的综合今年考了一题，以计算题的形式出现，这类问题的综合性较强，重点考查能量守恒和转化定律，考查安培力的冲量、对物体动量改变的作用、电路中的电量等等知识。尤其是对安培力的冲量的应用，由于Ft=BlLt,而〃所以F〔=BLq,由此把冲量与电量直接联系起来了，更为值得关注的是，这里的〃是电流的时间积累效果，包含了微元叠加（积分）的思想，有更大的发展空间，应（5）相关知识如下表:该重视。二、典型例题分析【例题1】两根金属导轨平

4、行放置在倾角为0=30。的斜面上，导轨左端接有电阻R=10Q,导轨自身电阻忽略不计。匀强磁场垂直于斜面向上，磁感强度B=0.5To质量为/n=0.1kg,电阻可不计的金属棒血静止释放，沿导轨下滑（金属棒a〃与导轨间的摩擦不计）。如图所示，设导轨足够长，导轨宽度£=2m,金属棒血下滑过程中始终与导轨接触良好，当金属棒下滑力=3m时，速度恰好达到最大值。求此过程中金属棒达到的最大速度和电阻中产生的热量。解题方法与技巧：当金属棒速度恰好达到最大速度时，受力分析，则Angsin0=F$解得F安=0・5N据法拉第电磁感应定律：E=BLv据闭合电路欧姆定律：Z=f:.

5、F$=BIL由以上各式解得最大速度v=5m/s下滑过程据动能定理得：加g〃一W二jHT解得W=1・75J,・••此过程中电阻中产生的热fte=W=1.75J点评：通过以上解析我们不难看出：解决此类问题首先要建立一个“动一电一动”的思维顺序。此类问题中力现象、电磁现象相互联系、相互制约和影响，其基本形式如下:导体运动电磁感应►感应电动势阻碍磁场力V磁场对电流作用闭合电路▼感应电流分析方法和步聚可概括为:(1)找准主动运动(即切割磁感线)者，用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解电动势大小和方向.(2)根据等效电路图，求解回路电流大小及方向(3)分析导体棒的受力情

6、况及导体棒运动后对电路中电学参量的“反作用”・(4)从宏观上推断终极状态(5)列出动力学方程或平衡方程进行求解.【例题2］图中a{biCidi和a2b2c2d2为在同一竖直平面内的金属导轨，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在平面(纸面)向里。导轨的心加段与血旳段是竖直的，距离为厶；C/1段与C2〃2段也是竖直的，距离为厶。X1刃与兀2)2为两根用不可伸长的绝缘轻线相连的金属细杆,质量分别为和〃"和加2,它们都垂直于导轨并与导轨保持光滑接触。两杆与导轨构成的回路的总电阻为应F为作用于金属杆兀仍上的竖直向上的恒力。已知两杆运动到图示位置时，

7、已匀速向上运动，求此时作用于两杆的重力的功率的大小和回路电阻上的热功率。71门―兀2—解法1:设杆向上的速度为力因杆的运动，两杆与导轨构成的回路的面积减少，从而磁通量也减少。由法拉第电磁感应定律，回路中的感应电动势的大小E=B(/2-/1)v回路中的电流电流沿顺时针方向。两金属杆都要受到安培力作用，作用于杆兀仍的安培力为方向向上，作用于杆兀”2的安培力为/2=Bl2I④方向向下，当杆作匀速运动时，根据牛顿第二定律有+=0⑤—心签沪⑥尸一（"+加2）gRB2（/2-iy作用于两杆的重力的功率的大小P=（加]+7?72）gVq=i2rF-（g+®）g]2RB（

8、【2-h）ai）电阻上的热功率由⑥⑦⑧⑨式，可得〜三护警砂+呻g⑩