高考物理一轮 （考纲自主研读+命题探究+高考全程解密） 第3讲电磁感应规律的综合应用（含解析） 新人教版VIP专享VIP免费

第3讲专题电磁感应规律的综合应用一、电磁感应中的电路问题1．内电路和外电路(1)切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于电源．(2)该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的内阻，其余部分是外电路．2．电源电动势和路端电压(1)电动势：E＝Blv或E＝n．(2)路端电压：U＝IR＝E－Ir．【即学即练】1．(多选)用均匀导线做成的正方形线圈边长为l，图9－3－1正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图9－3－1所示，当磁场以的变化率增大时，则()．A．线圈中感应电流方向为acbdaB．线圈中产生的电动势E＝·C．线圈中a点电势高于b点电势D．线圈中a、b两点间的电势差为·解析根据楞次定律可知，选项A正确；线圈中产生的电动势E＝＝＝，选项B正确；线圈中的感应电流沿逆时针方向，所以a点电势低于b点电势，选项C错误；线圈左边的一半导线相当于电源，右边的一半相当于外电路，a、b两点间的电势差相当于路端电压，其大小为U＝＝，选项D错误．答案AB二、电磁感应现象中的动力学问题1．安培力的大小感应电动势：E＝Blv感应电流：I＝安培力公式：F＝BIl＝2．安培力的方向(1)先用右手定则确定感应电流方向，再用左手定则确定安培力方向．(2)根据楞次定律，安培力方向一定和导体切割磁感线运动方向相反．【即学即练】2．(多选)如图9－3－2所示，图9－3－2MN和PQ是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计．有一垂直导轨平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，宽度为L，ab是一根不但与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆．开始，将开关S断开，让ab由静止开始自由下落，过段时间后，再将S闭合，若从S闭合开始计时，则金属杆ab的速度v随时间t变化的图象可能是()．解析设闭合S时，ab的速度为v，则E＝BLv，I＝＝，F安＝BIL＝，若F安＝＝mg，则选项A正确．若F安＝mg，则选项D正确．答案ACD三、电磁感应现象中的能量问题1．能量的转化：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内能．2．实质：电磁感应现象的能量转化，实质是其他形式的能和电能之间的转化．【即学即练】3．(多选)如图9－3－3所示，图9－3－3水平固定放置的足够长的U形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中，在导轨上放着金属棒ab，开始时ab棒以水平初速度v0向右运动，最后静止在导轨上，就导轨光滑和导轨粗糙的两种情况相比较，这个过程()．A．安培力对ab棒所做的功不相等B．电流所做的功相等C．产生的总内能相等D．通过ab棒的电荷量相等解析光滑导轨无摩擦力，导轨粗糙的有摩擦力，动能最终都全部转化为内能，所以内能相等，C正确；对光滑的导轨有，mv＝Q安，对粗糙的导轨有，mv＝Q安′＋Q摩，Q安≠Q安′，则A正确，B错；q＝It＝＝，且x光>x粗，所以q光>q粗，D错．答案AC题型一电磁感应中的电路问题【典例1】(·浙江卷，25)为了提高自行车夜间行驶的安全性，小明同学设计了一图9－3－4“”种闪烁装置．如图9－3－4所示，自行车后轮由半径r1＝5.0×10－2m的金属内圈、半径r2＝0.40m的金属外圈和绝缘辐条构成．后轮的内、外圈之间等间隔地接有4根金属条，每根金属条的中间均串联有一电阻值为R的小灯泡．在支架上装有磁铁，形成了磁感应强度B＝0.10T“”、方向垂直纸面向外的扇形匀强磁场，其内半径为r1、外半径为r2、张角θ＝.后轮以角速度ω＝2πrad/s相对于转轴转动．若不计其它电阻，忽略磁场的边缘效应．(1)当金属条ab“”进入扇形磁场时，求感应电动势E，并指出ab上的电流方向；(2)当金属条ab“”进入扇形磁场时，“”画出闪烁装置的电路图；(3)从金属条ab“”进入扇形磁场时开始，经计算画出轮子转一圈过程中，内圈与外圈之间电势差Uab随时间t变化的Uab－t图象；(4)“若选择的是1.5V，0.3A”的小灯泡，“”该闪烁装置能否正常工作？有同学提出，通过改变磁感应强度B、后轮外圈半径r2、角速度ω和张角θ等物理量的大小，优化前同学的设计方案，请给出你的评价．规范解答(1)金属条ab在磁场中切割磁感线时，所构成的回路的磁通量变化．设经过时间Δt，磁通量变化量为ΔΦ，由法拉第电磁感应定律E＝，...