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1、 一、电磁感应中的几类问题1电路问题：电磁感应现象中产生感应电动势的部分相当 于 ，对外供电，在供电过程中遵从电路中的一切 规律 2力学问题：发生电磁感应的电路，由于导体中有感应电 流通过，会使导体受到 作用这类问题除遵从电 磁感应规律、电路规律外，还遵从力学规律3能量守恒问题：发生电磁感应的电路中，由于部分导体所 受 做功，从而使能量形式发生转化，此类问题遵 从能量守恒规律电源安培力安培力二、电磁感应图象问题图图象类类型(1)磁感应应强度B、磁通量、感应电动势应电动势 E和感应电应电流I随 变变化的图图象，即Bt图图象、t图图象、Et图图象和It图图象(2)对对于导导体切割磁感线产线产 生感
2、应电动势应电动势 和感应电应电流的情况，还还常涉及感应电动势应电动势 E和感应电应电 流I随线线圈变变化的图图象，即Ex图图象和Ix图图象.问题问题类类型(1)由给给定的 过过程选选出或画出正确的图图象(2)由给给定的有关图图象分析 过过程，求解相应应的物理量.时间时间位移电电磁感应应电电磁感应应应应用知识识左手定则则、安培定则则、 、欧姆定律、牛顿顿定律、相关数学知识识等.注意事项项(1)电电磁感应应中的图图象定性或定量地表示出所研究问题问题的函数关系(2)在图图象中E、I、B等物理量的方向通过过物理量的正负负来反映(3)画图图象要注意纵纵、横坐标标的单单位长长度定义义或表达.楞次定律法拉第
3、电电磁感应应定律图象的初始条件，方向与正、负的对应，物理量的变化趋势，物理量的增、减或方向正、负的转折点都是判断图象的关键在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路相当于电源因此，电磁感应问题往往又和电路问题联系在一起解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法是：1用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大 、小和方向；2画等效电路图；3运用闭合电路欧姆定律、串并联电路性质、电功率等公 式联立求解在电磁感应中产生的电动势，其大小可能会随导体棒的运动状态发生变化，也可能随回路面积或磁场而变化，还可能是恒定电源1如图931所示，在磁感应强度为0.2 T的
4、匀强磁场中，有一长为0.5 m、电阻为1.0 的导体AB在金属框架上以10 m/s的速度向右滑动，R1R22.0 ，其他电阻不计，求流过导体AB的电流I.图931解析：AB切割磁感线相当于电源，其等效电路如图所示，EABBlv0.20.510 V1 V由闭合电路欧姆定律得IR1与R2并联，由并联电路电阻关系得：解得：R 1.0 IABI0.5 A.答案：0.5 A1基本方法(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和 方向；(2)由闭合电路欧姆定律求回路中的电流；(3)分析导体受力情况(包含安培力在内的全面受力分析)；(4)根据平衡条件或牛顿第二定律列方程求解2两种状态处理(1)导
5、体处于平衡态 静止或匀速直线运动状态处理方法：根据平衡条件合外力等于零列式分析(2)导体处于非平衡态 加速度不为零处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析，或结合功能 关系分析3电磁感应中的动力学临界问题(1)解决这类问题的关键是通过运动状态的分析，寻找过程中 的临界状态，如由速度、加速度求最大值或最小值的条件(2)基本思路如下：导体棒在外力作用下做切割磁感线运动产生临界问题时，一般是导体棒最终有恒定的速度常见情况如下：(1)导体初速度等于临界速度时，导体匀速切割磁感线运动(2)初速度大于临界速度时，导体先减速后匀速运动(3)初速度小于临界速度时，导体先加速后匀速运动2在匀强磁场中，磁场垂直于纸
6、面向里，竖直放置的导轨宽0.5 m，导轨中接有电阻为0.2 、额定功率为5 W的小灯泡，如图932所示一质量为50 g的金属棒可沿导轨无摩擦下滑(导轨与棒接触良好，导轨和棒的电阻不计)，若棒的速度达到稳定后，小灯泡正 常发光求：(g取10 m/s2)图9 32(1)匀强磁场的磁感应强度；(2)此时棒的速度解析：(1)小灯泡正常发光，由PI2R，则电路中的电流为：I A5 A金属棒匀速下滑，切割磁感线产生感应电动势金属棒中有感应电流，金属棒受安培力作用BILmg，得B T0.2 T.(2)因为感应电动势EBLv，I ，得v m/s10 m/s.答案：(1)0.2 T (2)10 m/s1电磁感应
7、过程实质是不同形式的能量转化的过程在导体切割磁感线产生感应电流的过程中，导体在磁场中必定受到安培力作用，必须有“外力”克服安培力做功此过程中，其他形式的能转化为电能“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能可以简化为下列形式：其他形式的能(如：内能)同理，安培力做功的过程，是电能转化为其他形式的能的过程，安培力做多少功就有多少电能转化为其他形式的能2解答电磁感应现象中的能量问题的一般步骤：(1)在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源(2)搞清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形
8、式的能量发生了相互转化(3)根据能量守恒列方程求解安培力做正功，电能转化为其他形式的能；安培力做负功，其他形式的能转化为电能，且满足能量守恒定律3(2009天津高考)如图933所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内，力F做的功与 安培力做的功的代数和等于 ( ) 图933A棒的机械能增加量B棒的动能增加量C棒的重力势能增加量D电阻R上放出的热量解析：棒加速上升时受到重力、拉力F及安培力根据功能原理可知力F与
9、安培力做的功的代数和等于棒的机械能的增加量，A正确答案：A1图象问题可以综合法拉第电磁感应定律、楞次定律或右手 定则、安培定则和左手定则，还有与之相关的电路知识和 力学知识等2图象问题的特点：考查方式比较灵活，有时根据电磁感应 现象发生的过程，确定图象的正确与否，有时依据不同的 图象进行综合计算3解题关键：弄清初始条件，正、负方向的对应，变化范 围，所研究物理量的函数表达式，进出磁场的转折点是 解决问题的关键4解决图象问题的一般步骤(1)明确图象的种类，即是Bt图还是t图，或者Et图、 It图等(2)分析电磁感应的具体过程在Bt图象中，其斜率k 表示磁感应强度的变化快慢；在t图象中，其斜率k
10、表示磁通量的变化快慢，也表示单匝线圈上产生的感应电动势4单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间t变化的关系如图934所示，则( )图934A在t0时刻，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大B在t1102 s时刻，感应电动势最大C在t2102 s时刻，感应电动势为零D在02102 s时间内，线圈中感应电动势的平均值为零解析：在t0与t2102 s时刻磁通量最大，但磁通量的变化率为零，t1102 s时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，所以B、C正确，A错而在02102 s内磁通量的变化量为2103 Wb，故感应电动势不为零，所以D错答案：BC如图935甲所示，矩形导线
11、框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直规定磁场的正方向垂直于纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图935乙所示，若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，图936所示的it图中正确的是 ( )图935图935思路点拨 分析本题时应抓住以下关键点：(1)利用楞次定律确定各时间段感应电流的方向；(2)借助法拉第电磁感应定律确定感应电动势的大小；(3)利用闭合电路欧姆定律确定各时间段电流的大小课堂笔记 由楞次定律可判断出在前4 s每秒内感应电流的方向分别为负方向、正方向、正方向、负方向由图935乙可知：在每一秒内，磁感应强度的变化率 的大小相同，导线框中磁通量的变化率 S的大小
12、相同，形成的感应电流的大小i 相同因此选D.答案 D解决此类问题一般由t图象、Bt图象等分析电磁感应的具体过程，求解时要注意分清“图象段”，依照规律逐段分析，同时还要用好斜率的物理意义如图937(a)所示，水平放置的两根平行金属导轨，间距L0.3 m导轨左端连接R0.6 的电阻区域abcd内存在垂直于导轨平面的B0.6 T的匀强磁场，磁场区域宽D0.2 m细金属棒A1和A2用长为2D0.4 m的轻质绝缘杆连接，放置在导轨平面上，并与导轨垂直，每根金属棒在导轨间的电阻均为r0.3 ，导轨电阻不计，使金属棒以恒定速度v1.0 m/s沿导轨向右穿越磁场，计算从金属棒A1进入磁场(t0)到A2离开磁场
13、的时间内，不同时间段通过电阻R的电流大小，并在图(b)中画出图937思路点拨 解答本题时应把握以下三点：(1)搞清不同阶段A1、A2谁是电源；(2)画出不同阶段的等效电路图；(3)用闭合电路的欧姆定律知识分析课堂笔记 A1从进入磁场到离开磁场的时间t1 0.2 s在0t1时间内，A1上的感应电动势EBLv0.18 V画出等效电路图如图(a)所示由图(a)知，电路的总电阻R0r 0.5 总电流i 0.36 A通过R的电流iR 0.12 AA1离开磁场t10.2 s至A2未进入磁场t2 0.4 s的时间内，回路中无电流，iR0从A2进入磁场t20.4 s至离开磁场t3 0.6 s的时间内，A2上的
14、感应电动势E0.18 V画出等效电路图如图(b)所示由图(b)知，电路总电阻R00.5 总电流i0.36 A流过R的电流iR0.12 A综合上述计算结果，绘制通过R的电流与时间的关系图线如图所示答案 00.2 s：0.12 A；0.2 s0.4 s：0；0.4 s0.6 s：0.12 A 图见课堂笔记电磁感应中的电路问题，实质是发生电磁感应的部分相当于电源对外供电，在供电过程遵从电路中一切规律.如图938所示，固定的水平光滑金属导轨，间距为L，左端接有阻值为R的电阻，处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m的导体棒与固定弹簧相连，放在导轨上，导轨与导体棒的电阻均可忽略初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有水平向右的初速度v0.在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触图938(1)求初始时刻导体棒受到的安培力(2)若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时，弹簧的弹性势能为Ep，则这一过程中安培力所做的功W1和电阻R上产生的焦耳热Q1分别为多少？(3)导体棒往复运动，最终将静止于何处？从导体棒
