【三维设计】（广东专版）2016年高考物理一轮复习第10章第3单元电磁感应的综合应用课件

答案由流向解决电磁感应中的电路问题三步曲确定电源。

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，利用或求感应电动势的大小，利用右手定则或楞次定律判断电流方向。

分析电路结构内外电路及外电路的串并联关系，画出等效电路图。

利用电路规律求解。

主要应用欧姆定律及串并联电路的基本性质等列方程求解。

电磁感应图象问题电磁感应图象问题的解决方法明确图象的种类，即是图象还是图象，或图象图象等。

分析电磁感应的具体过程。

用右手定则或楞次定律确定方向对应关系。

结合法拉第电磁感应定律欧姆定律牛顿运动定律等规律写出函数关系式。

根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化截距等。

判断图象或画图象或应用图象解决问题。

例新课标全国卷Ⅱ如图，在光滑水平桌面上有边长为电阻为的正方形导线框在导线框右侧有宽度为的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的边平行，磁场方向竖直向下。

导线框以初速度向右运动。

时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域。

下列图象中，可能正确描述上述过程的是图图解析由于导线框闭合，导线框以初速度向右运动，其右侧边开始进入磁场时，切割磁感线产生感应电动势和感应电流，右侧边受到安培力作用，做减速运动导线框完全进入磁场中时，导线框中磁通量不变，不产生感应电流，导线框不受安培力作用，做匀速运动导线框右侧边开始出磁场时，左侧边切割磁感线产生感应电动势和感应电流，左侧边受到安培力作用，导线框做减速运动导线框进出磁场区域时，受到的安培力不断减小，导线框的加速度不断减小，所以可能正确描述导线框运动过程的速度图像是。

答案两种状态及处理方法电磁感应现象中的动力学问题根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系进行分析加速度不为零非平衡态根据平衡条件列式分析加速度为零平衡态处理方法特征状态力学对象和电学对象的相互关系动态分析的基本思路导体受外力运动感应电动势感应电流导体受安培力合力变化合加速度变化速度变化临界状态。

电磁感应中的动力学临界问题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，如速度加速度求最大值或最小值的条件。

两种常见类型棒长质量电阻，导轨光滑，电阻不计棒长质量电阻，导轨光滑水平，电阻不计已知量示意图“动电动”型“电动电”型类型过程分析“动电动”型“电动电”型类型闭合，棒受安培力，此时，棒速度↑感应电动势↑与电源电动势反接使电流安培力加速度，当安培力时，最大，最后匀速运动棒释放后下滑，此时，棒速度↑感应电动势↑电流↑安培力↑加速度，当安培力时，最大，最后匀速运动例如图，和是两条竖直放置的长直光滑金属导轨，和是两根用细线连接的金属杆，其质量分别为和。

竖直向上的外力作用在杆上，使两杆水平静止，并刚好与导轨接触两杆的总电阻为，导轨间距为。

整个装置处在磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直。

导轨电阻可忽略，重力加速度为。

在时刻将细线烧断，保持不变，金属杆和导轨始终接触良好。

求细线烧断后，任意时刻两杆运动的速度之比两杆分别达到的最大速度。

图审题指导第步抓关键点第二步找突破口要求“两杆速度之比”可利用，速度之比等于加速度之比。

要求“两杆达到的最大速度”两杆受力平衡。

向上加速，向下加速细线烧断，不变拉力与两杆重力平衡外力作用在杆上，两杆水平静止获取信息关键点解析设任意时刻杆的速度分别为。

细线烧断前对杆在任意时刻安对杆在任意时刻安由以上各式解得任意时刻加速度之比等于速度之比即解得∶∶当两杆达到最大速度时，对则有安安由以上几式联立解得，答案∶电能求解的三种主要思路利用克服安培力求解电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功利用能量守恒或功能关系求解利用电路特征来求解通过电路中所产生的电能来计算。

解题的般步骤确定研究对象导体棒或回路弄清电磁感应过程中，哪些力做功，哪些形式的能量相互转化根据能量守恒定律列式求解。

电磁感应中的能量问题例天津高考如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角的斜面上，导轨电阻不计，间距。

导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为，Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为。

在区域Ⅰ中，将质量，电阻的金属条放在导轨上，刚好不下滑。

然后，在区域Ⅱ中将质量，电阻的光滑导体棒置于导图轨上，由静止开始下滑。

在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取。

问下滑的过程中，中的电流方向刚要向上滑动时，的速度多大从开始下滑到刚要向上滑动的过程中，滑动的距离，此过程中上产生的热量是多少。

解析由流向。

开始放置刚好不下滑时，所受摩擦力为最大静摩擦力，设其为，有设刚好要上滑时，棒的感应电动势为，由法拉第电磁感应定律有设电路中的感应电流为，由闭合电路欧姆定律有断时续的获取信息关键点第二步审设问，找问题的突破口要求感应电动势⇓根据法拉第电磁感应定律求解⇓要求上的电流方向⇓根据楞次定律求解⇓要画“闪烁”装置的电路图⇓切割导体为电源，其他三边并联相当于外电路⇓要画图象⇓根据闭合电路欧姆定律，分析电流电压关系第三步三定位，将解题过程步骤化第四步求规范，步骤严谨不失分解金属条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，磁通量变化量为，由法拉第电磁感应定律分分由式并代入数值得分根据右手定则或楞次定律，可得感应电流方向为。

分通过分析，可得电路图为如图所示。

图分设电路中的总电阻为总，根据电路图可知，总分两端电势差总分设离开磁场区域的时刻为，下根金属条进入磁场区域的时刻为，设轮子转圈的时间为，分由，⑩金属条有四次进出，后三次与第次相同。

由⑩可画出如下图象。

分图分“闪烁”装置不能正常工作。

金属条的感应电动势只有，远小于小灯泡的额定电压，因此无法工作。

增大，增大，但有限度增大，增大，但有限度增大，增大，但有限度增大，不变。

分在中，学生误认为而造成失分。

因不明确灯泡的连接方式画不出或画错电路图而失分。

在中误认为两端的电压为上小灯泡两端的电压而失分。

名师叮嘱电阻的串并联关系不能只看连线，还要看电流方向，本例中四个灯泡的连接方式没有变化，但是各种情况的串并联关系并不相同。

本题看似较难，其实所用知识很简单，情景也不复杂，只要分析清楚电路结构结合电磁感应知识即可求解。

随堂巩固落实如图所示，固定的水平长直导线中通有电流，矩形线框与导线在同竖直平面内，且边与导线平行。

线框由静止释放，在下落过程中穿过线框的磁通量保持不变线框中感应电流方向保持不变线框所受安培力的合力为零线框的机械能不断增大图解析当线框由静止向下运动时，穿过线框的磁通量逐渐减小，根据楞次定律可得产生的感应电流的方向为顺时针且方向不发生变化，错误，正确因线框上下两边所在处的磁场强弱不同，线框所受的安培力的合力定不为零，错误整个线框所受的安培力的合力竖直向上，对线框做负功，线框的机械能减小，错误。

答案福州模拟如图所示，在的区域内存在匀强磁场，磁场的方向垂直于平面纸面向里。

具有定电阻的矩形线框位于平面内，线框的边与轴重合。

令线框从时刻起由静止开始沿轴正方向做匀加速运动，则线框中的感应电流取逆时针方向为电流正方向随时间的变化图线图线可能是图中的图图解析线框匀加速向右运动时，边切割磁感线，由右手定则知电流方向为顺时针，方向为负，故项正确。

答案如图所示，闭合金属线框从定高度自由下落进入匀强磁场中，磁场足够大，从边开始进入磁场到边刚进入磁场的这段时间内，线框运动的速度时间图象不可能是图中的图图解析当边刚进入磁场时，若线框所受安培力等于重力，则线框在从边开始进入磁场到边刚进入磁场前做匀速运动，故是可能的当边刚进入磁场时，若线框所受安培力小于重力，则线框做加速度逐渐减小的加速运动，最后可能做匀速运动，故情况也可能当边刚进入磁场时，若线框所受安培力大于重力，则线框做加速度逐渐减小的减速运动，最后可能做匀速运动，故可能线框在磁场中不可能做匀变速运动，故项是不可能的，选。

答案朝阳期末如图所示，在粗糙绝缘水平面上有正方形闭合线框，其边长为，质量为，金属线框与水平面的动摩擦因数为。

虚线框内有匀强磁场，磁场方向竖直向下。

开始时金属线框的边与磁场的边重合。

现使金属线框以初速度沿水平面滑入磁场区域，运动段时间后停止，此时金属线框的边与磁场区域的边距离为。

在这个过程中，金属线框产生的焦耳热为图解析依题意知，金属线框移动的位移大小为，此过程中克服摩擦力做功为，由能量守恒定律得金属线框中产生的焦耳热为，故选项正确。

答案如图所示，水平面上固定个间距的光滑平行金属导轨，整个导轨处在竖直方向的磁感应强度的匀强磁场中，导轨端接阻值的电阻。

导轨上有质量电阻长度也为的导体棒，在外力的作用下从开始沿平行导轨方向运动，其速度随时间的变化规律是，不计导轨电阻。

求时导体棒受到的安培力的大小请在如图所示的坐标系中画出电流平方与时间的关系图象。

图图解析时导体棒的速度是感应电动势感应电流此时导体棒受到的安培力安由可得作出图象如图所示。

答案见解析第单元电磁感应的综合应用电磁感应中的电路问题想想用均匀导线做成的正方形线框边长为，正方形的半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图所示。

在磁场以的变化率增强时，线框中两点间的电势差是多少图提示由，由楞次定律及电路知识可知记记内电路和外电路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。

该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的，其余部分是。

电源电动势和路端电压电动势或。

路端电压。

电源内阻外电路试试如图所示，是间距为的平行金属导轨，置于磁感应强度为，方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中，间接有阻值为的电阻。

根与导轨接触良好有效阻值为的金属导线垂直导轨放置，并在水平外力的作用下以速度向右匀速运动，则不计导轨电阻图通过电阻的电流方向为两点间的电压为端电势比端高外力做的功等于电阻上发出的焦耳热解析由右手定则可知通过金属导线的电流由到，即通过电阻的电流方向为，错误金属导线产生的电动势为，而两点间的电压为等效电路路端电压，由闭合电路欧姆定律可知，两点间电压为，错误金属导线可等效为电源，在电源内部，电流从低电势流向高电势，所以端电势高于端电势，正确根据能量守恒定律可知，外力做功等于电阻和金属导线产生的焦耳热之和，错误。

答案电磁感应的图象问题想想圆形导线框固定在匀强磁场中，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纸面向里，磁感应强度随时间变化的规律如图所示。

若规定顺时针方向为感应电流的正方向，请画出图象。

图提示据法拉第电磁感应定律，由图象知的变化率相同的变化率相同，再结合楞次定律，内感应电流的方向为顺时针方向，内感应电流的方向为逆时针方向。

故图象如图所示记记图象类型磁感应强度磁通量感