（浙江选考）2019高考物理复习计算题题型强化第4讲加试第23题电磁感应规律的综合应用学案

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1、第4讲　加试第23题　电磁感应规律的综合应用题型1　电磁感应中的动力学问题1．基本特点导体棒运动产生感应电动势→感应电流→通电导体棒受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化……周而复始地循环，最终导体棒的加速度等于零，导体棒达到稳定运动状态，要抓住a＝0时速度v达到最大的特点．2．基本思路例1　如图1所示，竖直平面内有两个半径为r、光滑的圆弧形金属环，在M、N处分别与距离为2r、足够长的平行光滑金属导轨ME、NF相接，金属环最高点A处断开不接触．金属导轨ME、NF的最远端EF之间接有电阻为R的小灯泡L.在MN上方及CD下方有水平方向的匀强磁场Ⅰ和Ⅱ，磁感应强度大小

2、均为B，磁场Ⅰ和Ⅱ之间的距离为h.现有质量为m的导体棒ab，从金属环的最高点A处由静止下落，在下落过程中导体棒始终保持水平，与金属及轨道接触良好．已知导体棒下落时向下的加速度为a.导体棒进入磁场Ⅱ后小灯泡亮度始终不变．重力加速度为g.导体棒、轨道、金属环的电阻均不计．求：图1(1)导体棒从A处下落时的速度v1大小；(2)导体棒下落到MN处时的速度v2大小；(3)将磁场Ⅱ的CD边界下移一小段距离，分析导体棒进入磁场Ⅱ后小灯泡的亮度变化情况，并说明原因．答案　(1)　(2)　(3)见解析解析　(1)导体棒下落时，导体棒切割磁感线的有效长度为r导体棒内产生的感应电动势：E

3、＝Brv1回路中产生的感应电流：I＝＝根据牛顿第二定律得：mg－BI·r＝ma得v1＝(2)导体棒进入磁场Ⅱ后小灯泡亮度始终不变，说明导体棒受力平衡，匀速下落，设此时导体棒的速度为v3，则：mg＝F安＝B·2r＝解得v3＝从MN下落到CD，v22＋2gh＝v32得v2＝＝(3)CD边界下移一段距离，导体棒ab进入磁场Ⅱ时速度大于v3，mg

4、(图中只画出1匝)与一个正方形金属框abcd连接成闭合回路．圆形金属线圈的半径为r1，在线圈里面半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小B1与时间t关系图线如图乙所示，图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0.正方形金属框abcd的质量为m，每条边的长度和阻值分别为L和R，放置于竖直平面内，金属框两顶点a、b通过导线与圆形金属线圈的两端点相连，金属框abcd所在的空间存在有垂直金属框水平向外的匀强磁场，金属框恰好处于静止状态．导线电阻不计，导线对a、b点的作用力不计，重力加速度为g.求t1时刻：图2(1)通过金属框ab边的电流方向；(2)

5、通过金属框ab边的电流大小；(3)金属框所在处匀强磁场的磁感应强度B2大小．答案　(1)b流向a　(2)　(3)解析　(1)金属框恰好处于静止状态，所受安培力与重力平衡，根据左手定则判定，通过金属框ab边上的电流方向为b流向a.(2)由法拉第电磁感应定律得感应电动势为E＝n＝nπr＝由闭合电路欧姆定律得，通过导线的总电流大小为I＝＝＝通过金属框ab边的电流大小Iab＝I＝(3)通过金属框cd边的电流大小Icd＝I＝金属框受重力和安培力，处于静止状态，有mg＝B2IabL＋B2IcdL联立解得B2＝题型2　电磁感应中的动力学和能量问题1．电磁感应现象遵守能量守恒定律，

6、电磁感应现象中产生的电能，一定是由其他形式的能转化而来的，从电磁感应现象产生的机理来区分，分为两种情况：(1)单纯的磁场变化：磁能→电能→电路中的内能(或其他形式的能)；(2)导体切割磁感线：机械能→电能→电路中的内能(或其他形式的能)．2．导体切割磁感线而产生的电能，必定等于导体克服安培力做的功，即产生的电能是用克服安培力做的功来量度的．3．从能量转化的角度分析电磁感应过程，必须牢牢抓住能量守恒这一基本规律．分析的基本思路是：受力分析→弄清哪些力做功，做正功还是负功→明确有哪些形式的能参与转化，哪些增哪些减→由能量守恒定律列方程求解．例2　(2018·慈溪市期末)

7、如图3甲所示，弯折成90°角的两根足够长金属导轨平行放置，形成左右两导轨平面，左导轨平面与水平面成53°角，右导轨平面与水平面成37°角，两导轨相距L＝0.2m，电阻不计．质量均为m＝0.1kg，电阻均为R＝0.1Ω的金属杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，金属杆与导轨间的动摩擦因数均为μ＝0.5，整个装置处于磁感应强度大小为B＝1.0T，方向平行于左导轨平面且垂直右导轨平面向上的匀强磁场中．t＝0时刻开始，ab杆以初速度v1沿右导轨平面下滑．t＝1s时刻开始，对ab杆施加一垂直ab杆且平行右导轨平面向下的力F，使ab开始做匀加速直线运动．cd杆运动的v－t