鲁教版高中物理选修3-2第2讲：电磁感应规律的综合问题（教师版）——劲松郭伟.docx

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1、电磁感应规律的综合问题____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1、熟练处理电磁感应中的电路问题和图像问题。2、熟练处理电磁感应现象中的动力学问题和能量问题。电磁感应中的电路问题电磁感应中的图像问题图像类型（1）随时间t变化的图像，如B-t图像、

2、Φ-t图像、E-t图像和I-t图像（2）随位移x变化的图像，如E-x图像和I-x图像问题问题类型（1）由给定的电磁感应过程判断或画出正确的图像（2）由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量（用图像）11应用知识左手定则、安培定则、右手定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律、函数图像等知识电磁感应现象中的动力学问题1.安培力的大小安培力公式：F=BIL感应电动势：E=BLV感应电流：I=E/R2.安培力的方向（1）先用右手判定感应电流方向，再用左手判定安培力方向。（2）根据楞次定律，安培力的方向一定

3、和导体切割磁感线运动方向相反。电磁感应现象中的能量问题1.电磁感应现象的实质是其他形式的能和电能之间的转化。2.感应电流在磁场中受安培力，外力克服安培力做功，将其他形式的能转化为电能，电流做功再将电能转化为其他形式的能。3.电流做功产生的热量与安培力做功相等。电磁感应中的动力学问题1.导体的两种运动状态(1)导体的平衡状态——静止状态或匀速直线运动状态。(2)导体的非平衡状态——加速度不为零。2.处理方法根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析3.导体的运动分析流程题目类型一:电磁感应中的电路问题例1、某兴趣小组设计了一

4、种发电装置，如图所示。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为49π磁场均沿半径方向。匝数为N的矩形线圈abcd的边长ab=cd=l、bc=ad=2l。线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc和ad边同时进入磁场。在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接电阻为R。求：（1）线圈切割磁感线时，感应电动势的大小Em；（2）线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大小F；（3）外接电阻上电流的有效值I。解析：(1)bc、ad边的运动速度感应电动势Em=4NBlv解得Em

5、=2NBl2ω(2)电流安培力F=2NBIml解得(3)一个周期内，通电时间R上消耗的电能且W=I2RT，解得11答案：(1)2NBl2ω题目类型二:电磁感应的图像问题例2、将一段导线绕成图甲所示的闭合回路,并固定在水平面(纸面)内。回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中。回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ,以向里为磁场Ⅱ的正方向,其磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示。用F表示ab边受到的安培力,以水平向右为F的正方向,能正确反映F随时间t变化的图像是　(　　)根据图乙可知，在0～T/2时间内，先是向里的磁通量均匀减

6、小，然后向外的磁通量均匀增加，根据法拉第电磁感应定律E=∆∅∆t=∆B∆tS和楞次定律可知,这段时间内感应电流恒定不变，感应电流方向由b向a，由左手定则可以判定，0～T/2时间内，ab边受到恒定的水平向左的力F；同理可以判定，在T/2～T时间内，先是向外的磁通量均匀减小，然后向里的磁通量均匀增加，这段时间内ab边中将产生恒定的由a向b的感应电流，根据左手定则不难判断，这段时间内ab边受到恒定的水平向右的力F，因此，只有选项B正确。答案：B题目类型三:电磁感应中的动力学问题例3、如图所示，间距l=0.3m的平行金属导轨a1b1c

7、1和a2b2c2分别固定在两个竖直面内。在水平面a1b1b2a2区域内和倾角θ=37°的斜面c1b1b2c2区域内分别有磁感应强度B1=0.4T、方向竖直向上和B2=1T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场。电阻R=0.3Ω、质量m1=0.1kg、长为l的相同导体杆K、S、Q分别放置在导轨上，S杆的两端固定在b1、b2点，K、Q杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好。一端系于K杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质定滑轮自然下垂，绳上穿有质量m2=0.05kg的小环。已知小环以a=6m/s2的加速度沿绳下滑，K杆保持静止，Q杆在垂直于杆且沿斜面

8、向下的拉力F作用下匀速运动。不计导轨电阻和滑轮摩擦，绳不可伸长。取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求:（1）小环所受摩擦力的大小（2）Q杆所受拉力的瞬时功率解析：（1）以小环为研究对象，由牛顿第二定律m2g-Ff=m2a代入数据得Ff=0.2N（