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=,...