第九章第三講電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用

第九章第三講電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用第1頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第九章第三講

電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用高考成功方案第1步高考成功方案第2步高考成功方案第3步每課一得每課一測(cè)第2頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第3頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三回扣一電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題1.用均勻?qū)Ь€做成的正方形線框邊長(zhǎng)為0.2m，正方形的一半放在垂直于紙面向里

的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖9－3－1所示。在磁

場(chǎng)以10T/s的變化率增強(qiáng)時(shí)，線框中a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是 (

) 圖9－3－1A．Uab＝0.1VB．Uab＝－0.1VC．Uab＝0.2VD．Uab＝－0.2V第4頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三答案：B第5頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第6頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三A．通過(guò)電阻R的電流方向?yàn)镻→R→MB．a(chǎn)、b兩點(diǎn)間的電壓為BLvC．a(chǎn)端電勢(shì)比b端高D．外力F做的功等于電阻R上發(fā)出的焦耳熱第7頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三答案：C第8頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三回扣二電磁感應(yīng)中的圖像問(wèn)題3.如圖9－3－3所示，一閉合直角三角形線框以速度v勻速穿過(guò)勻強(qiáng)磁

場(chǎng)區(qū)域。從BC邊進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)開(kāi)始圖9－3－3

計(jì)時(shí)，到A點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)為止的過(guò)程中，線框內(nèi)感應(yīng)電

流的情況(以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较?是圖9－3－4中

的 (

)第9頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三圖9－3－4第10頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三解析：BC邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，由右手定則可判定電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，是正值，隨線框進(jìn)入磁場(chǎng)，有效長(zhǎng)度l逐漸減小，由E＝Blv得電動(dòng)勢(shì)均勻減小，即電流均勻減??；當(dāng)線框剛出磁場(chǎng)時(shí)，切割磁感線的有效長(zhǎng)度l最大，故電流最大，且為順時(shí)針?lè)较颍秦?fù)值，此后電流均勻減小，故只有A圖像符合要求。答案：A第11頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三回扣三電磁感應(yīng)中的力學(xué)問(wèn)題4．如圖9－3－5所示，ab和cd是位于水平面內(nèi)的平行金屬軌道，軌道間距為l，其電阻可忽略不計(jì)。ac之間連接一阻值為R的電阻，ef為一垂直于ab和cd的圖9－3－5金屬桿，它與ab和cd接觸良好并可沿軌道方向無(wú)摩擦地滑動(dòng)，其電阻可忽略。整個(gè)裝置處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于圖中紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。當(dāng)施外力使桿ef以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，桿ef所受的安培力為(

)第12頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三答案：A第13頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三5．如圖9－3－6所示，水平放置的導(dǎo)體框架，寬L＝0.50m，接有電阻R＝0.20Ω，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直框架平面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.40T。一導(dǎo)體棒ab垂直框邊跨放在框架圖9－3－6上，并能無(wú)摩擦地在框架上滑動(dòng)，框架和導(dǎo)體棒ab的電阻均不計(jì)。當(dāng)ab以v＝4.0m/s的速度向右勻速滑動(dòng)時(shí)，求：(1)ab棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大??；(2)維持導(dǎo)體棒ab做勻速運(yùn)動(dòng)的外力F的大小。第14頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三答案：(1)0.80V

(2)0.80N第15頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三回扣四電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題6．如圖9－3－7所示，固定在水平絕緣平面上足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌不計(jì)電阻，但表面粗糙，導(dǎo)軌左端連接一個(gè)電阻R，

圖9－3－7質(zhì)量為m的金屬棒(電阻也不計(jì))放在導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，用水平恒力F把a(bǔ)b棒從靜止起向右拉動(dòng)的過(guò)程中 (

)第16頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三A．恒力F做的功等于電路產(chǎn)生的電能B．恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能C．克服安培力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能D．恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能和

棒獲得的動(dòng)能之和第17頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三解析：在此運(yùn)動(dòng)過(guò)程中做功的力有拉力、摩擦力和安培力，三力做功之和為棒ab動(dòng)能的增加量，其中安培力做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，故選項(xiàng)C、D是正確。答案：CD

第18頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第19頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三[知識(shí)必會(huì)]1．對(duì)電源的理解電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象里，通過(guò)導(dǎo)體切割磁感線和線圈磁通量的變化而將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。2．對(duì)電路的理解內(nèi)電路是切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的線圈，外電路由電阻、電容等電學(xué)元件組成。第20頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3．解決電磁感應(yīng)電路問(wèn)題的基本步驟(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律或右手定則確定感

應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向，感應(yīng)電流的方向是電源內(nèi)部

電流的方向。(2)根據(jù)“等效電源”和電路中其他各元件的連接方式畫(huà)出

等效電路，注意區(qū)別內(nèi)外電路，區(qū)別路端電壓和電動(dòng)勢(shì)。(3)運(yùn)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路知識(shí)和電功率、焦

耳定律等關(guān)系式聯(lián)立求解。第21頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三[名師點(diǎn)睛](1)電磁感應(yīng)中電路問(wèn)題的分析與恒定電流中電路問(wèn)題的分

析基本思路是相似的，不同的是恒定電流部分電動(dòng)勢(shì)是

確定的，而電磁感應(yīng)中電源是隱藏的，需要計(jì)算和判斷。(2)計(jì)算某一段時(shí)間內(nèi)通過(guò)的電量用電流的平均值；計(jì)算某

一段時(shí)間內(nèi)的熱量、功、功率等用電流的有效值。第22頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三[典例必研][例1]

(2011·全國(guó)高考)如圖9－3－8所示，兩根足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌ab、cd豎直放置，導(dǎo)軌間距離為L(zhǎng)，電阻不計(jì)。在導(dǎo)軌上端并接兩個(gè)額定功率均為P、電阻均為R的小燈泡。整個(gè)系統(tǒng)置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與導(dǎo)軌所在平面圖9－3－8垂直?，F(xiàn)將一質(zhì)量為m、電阻可以忽略的金屬棒MN從圖示位置由靜止開(kāi)始釋放。金屬棒下落過(guò)程中保持水平，且與導(dǎo)軌接觸良好。已知某時(shí)刻后兩燈泡保持正常發(fā)光。重力加速度為g。求：

第23頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。?2)燈泡正常發(fā)光時(shí)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)速率。[思路點(diǎn)撥]

對(duì)某時(shí)刻后兩燈泡保持正常發(fā)光這一描述的理解，是解答本題的關(guān)鍵，其中包含了以下兩層涵義：(1)燈泡正常發(fā)光時(shí)燈泡兩端電壓或電流應(yīng)達(dá)到額定值；(2)“某時(shí)刻后……保持……”則說(shuō)明某時(shí)刻后燈泡兩端電壓保持不變，即導(dǎo)體棒最后做勻速運(yùn)動(dòng)，受力達(dá)到平衡。第24頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三[解析]

(1)設(shè)小燈泡的額定電流為I0，有P＝I02R ①由題意，在金屬棒沿導(dǎo)軌豎直下落的某時(shí)刻后，小燈泡保持正常發(fā)光，流經(jīng)MN的電流為I＝2I0

②此時(shí)金屬棒MN所受的重力和安培力相等，下落的速度達(dá)到最大值，有mg＝BLI第25頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第26頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三[沖關(guān)必試]1.如圖9－3－9所示，垂直紙面的正方形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，有一位于紙面內(nèi)的、

電阻均勻的正方形導(dǎo)體框abcd，現(xiàn)將

導(dǎo)體框分別朝兩個(gè)方向以v、3v速度勻速拉出磁場(chǎng)，則在導(dǎo)體框從兩個(gè)方向

移出磁場(chǎng)的過(guò)程中 (

)圖9－3－9第27頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三A．導(dǎo)體框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同B．導(dǎo)體框中產(chǎn)生的焦耳熱相同C．導(dǎo)體框ad邊兩端電勢(shì)差相同D．通過(guò)導(dǎo)體框截面的電荷量相同第28頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三答案：AD第29頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2.兩根光滑的長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌MN、M′N(xiāo)′平行置于同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距為l，

電阻不計(jì)，M、M′處接有如圖9－3－10所示的電路，電路中各電阻的阻值圖9－3－10

均為R，電容器的電容為C。長(zhǎng)度也為l、阻值同為R的金

屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向

豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。ab在外力作用下向右勻速運(yùn)動(dòng)且

與導(dǎo)軌保持良好接觸，在ab運(yùn)動(dòng)距離為x的過(guò)程中，整個(gè)

回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q。求：第30頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三(1)ab運(yùn)動(dòng)的速度v的大??；(2)電容器所帶的電荷量q。解析：(1)設(shè)ab上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E，回路中的電流為I，ab運(yùn)動(dòng)距離x所用時(shí)間為t，三個(gè)電阻R與電源串聯(lián)，總電阻為4R，則E＝Blv由閉合電路歐姆定律有：第31頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第32頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第33頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三[知識(shí)必會(huì)]1．兩類(lèi)圖像(1)電磁感應(yīng)中常涉及磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量Φ、感應(yīng)電動(dòng)

勢(shì)E、感應(yīng)電流I、安培力F安或外力F外隨時(shí)間t變化的圖

像，即B－t圖像、Φ－t圖像、E－t圖像、I－t圖像、F

－t圖像等。(2)對(duì)于切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的情況，還

常涉及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和感應(yīng)電流I隨導(dǎo)體棒或線圈的位移x變化的圖像，即E－x圖像、I－x圖像。第34頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2．處理解決這類(lèi)問(wèn)題的基本方法首先要看兩坐標(biāo)軸代表的物理量，然后再?gòu)膱D線的形狀、點(diǎn)、斜率、截距與橫軸所圍的面積意義等方向挖掘解題所需的信息。另外，電磁感應(yīng)中的圖像問(wèn)題常需利用右手定則、楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律等規(guī)律分析計(jì)算感應(yīng)電流的方向和大小，再結(jié)合安培力、閉合電路歐姆定律等分析。第35頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3．分類(lèi)突破方法(1)對(duì)于有關(guān)圖像的選擇題常用排除法：先看方向再看大

小及特殊點(diǎn)。(2)對(duì)于圖像的描繪：先定性或定量分析所研究問(wèn)題的函

數(shù)關(guān)系，注意橫、縱坐標(biāo)表示的物理量及單位，再畫(huà)出

對(duì)應(yīng)物理圖像(常用分段法、數(shù)學(xué)法)。(3)對(duì)圖像的理解：看清橫、縱坐標(biāo)表示的量，理解圖像

的物理意義，在確定物理量大小變化的同時(shí)，還應(yīng)確定

其方向的變化情況。第36頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三[典例必研][例2]

(2011·江蘇高考)如圖9－3－11所示，水平面內(nèi)有一平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌光滑且電阻不計(jì)。勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直。阻值為R

的導(dǎo)圖9－3－11體棒垂直于導(dǎo)軌靜止放置，且與導(dǎo)軌接觸良好。t＝0時(shí)，將開(kāi)關(guān)S由1擲到2。q、i、v和a分別表示電容器所帶的電荷量、棒中的電流、棒的速度和加速度。下列圖像正確的是 (

)第37頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三圖9－3－12[思路點(diǎn)撥]解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：(1)正確判斷導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；(2)確定出導(dǎo)體棒最終的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。第38頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三[解析]

當(dāng)開(kāi)關(guān)S由1擲到2時(shí)，電容器開(kāi)始放電，此時(shí)電流最大，棒受到的安培力最大，加速度最大，此后棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，棒相當(dāng)于電源，利用右手定則可判斷棒上端為正極，下端為負(fù)極，與電容器的極性相同，當(dāng)棒運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，電路中的電流逐漸減小，當(dāng)電容器極板電壓與棒兩端電動(dòng)勢(shì)相等時(shí)，電容器不再放電，電路電流等于零，棒做勻速運(yùn)動(dòng)，加速度減為零，所以C錯(cuò)誤，B錯(cuò)誤，D正確；因電容器兩極板間有電壓，q＝CU不等于零，所以A錯(cuò)誤。[答案]

D第39頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三[沖關(guān)必試]3.(2011·海南高考)如圖9－3－13所示，EOF和E′O′F′為空間一勻強(qiáng)磁場(chǎng)的

邊界，其中EO∥E′O′，F(xiàn)O∥F′O′，

且EO⊥OF；OO′為∠EOF的角平分圖9－3－13

線，OO′間的距離為l；磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里。一邊長(zhǎng)

為l的正方形導(dǎo)線框沿O′O方向勻速通過(guò)磁場(chǎng)，t＝0時(shí)刻恰

好位于圖示位置。規(guī)定導(dǎo)線框中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较驎r(shí)

為正，則感應(yīng)電流i與時(shí)間t的關(guān)系圖線如圖9－3－14中可

能正確的是 (

)第40頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三圖9－3－14第41頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三答案：B第42頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三4．(2012·吉林模擬)在水平桌面上，一個(gè)圓形金屬框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1中，線框平面與磁場(chǎng)垂直，圓形金屬框與一個(gè)水平的平行金屬導(dǎo)軌相連接，導(dǎo)軌上放置一根導(dǎo)體棒ab，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)體棒處于另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2中，該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度恒定，方向垂直導(dǎo)軌平面向下，如圖9－3－15甲所示。磁感應(yīng)強(qiáng)度B1隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示，0～1.0s內(nèi)磁場(chǎng)方向垂直線框平面向下。若導(dǎo)體棒始終保持靜止，并設(shè)向右為靜摩擦力的正方向，則導(dǎo)體所受的摩擦力f隨時(shí)間變化的圖像是圖9－3－16中的 (

)第43頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三圖9－3－15圖9－3－16第44頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三解析：0～1.0s，根據(jù)楞次定律可得，棒中電流由b到a，對(duì)棒由左手定則可知其受到的安培力向左，故摩擦力向右；1～2s，無(wú)電流；同理可知，2～3s，棒所受安培力向右，摩擦力向左，故D對(duì)。答案：D第45頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三[知識(shí)必會(huì)]1．電磁感應(yīng)中動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的動(dòng)態(tài)分析聯(lián)系電磁感應(yīng)與力學(xué)問(wèn)題的橋梁是磁場(chǎng)對(duì)電流的安培力，由于感應(yīng)電流與導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的加速度有著相互制約關(guān)系，因此導(dǎo)體一般不是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，而是經(jīng)歷一個(gè)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程再趨于一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，分析這一動(dòng)態(tài)過(guò)程的基本思路是：第46頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第47頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2．解題步驟(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律、右手定則確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向。(2)應(yīng)用閉合電路歐姆定律求出電路中的感應(yīng)電流的大小。(3)分析研究導(dǎo)體受力情況，特別要注意安培力方向的確定。(4)列出動(dòng)力學(xué)方程或平衡方程求解。第48頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3．兩種狀態(tài)處理(1)導(dǎo)體處于平衡態(tài)——靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。處理方法：根據(jù)平衡條件——合外力等于零，列式分析。(2)導(dǎo)體處于非平衡態(tài)——加速度不為零。處理方法：根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析或結(jié)合功能關(guān)系分析。第49頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三4．電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)臨界問(wèn)題(1)解決這類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵是通過(guò)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析，尋找過(guò)程中的臨界狀態(tài)，如速度、加速度為最大值或最小值的條件。(2)基本思路是：第50頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第51頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三[名師點(diǎn)睛]

解決電磁感應(yīng)中電路問(wèn)題的關(guān)鍵是分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，而對(duì)于最后的臨界狀態(tài)則是a＝0，速度達(dá)到最大值。第52頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三[典例必研][例3]

如圖9－3－17所示，光滑的平行金屬導(dǎo)軌CD與EF間距為L(zhǎng)＝1m，兩導(dǎo)軌所在平面與水平面夾角為θ＝圖9－3－1730°，導(dǎo)軌上端用導(dǎo)線CE連接(導(dǎo)軌和導(dǎo)線電阻不計(jì))，導(dǎo)軌處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝0.1T、方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。一根電阻為R＝1Ω的金屬棒MN兩端有導(dǎo)電小輪擱在兩導(dǎo)軌上，棒上有吸水裝置P，取沿導(dǎo)軌向下為x軸正方向。坐標(biāo)原點(diǎn)O在CE中點(diǎn)，開(kāi)始時(shí)棒處在x＝0第53頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第54頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三[思路點(diǎn)撥]

由于棒從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，因此首先可以確定棒開(kāi)始階段做加速運(yùn)動(dòng)，如圖9－3－18所示，棒在下滑過(guò)程中沿導(dǎo)軌方向有向下的重力分力mgsinθ和向上的安培力F。圖9－3－18由于m隨位移x增大而增大，所以mgsinθ是一個(gè)變力；而安培力與速度有關(guān)，也隨位移增大而增大。第55頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第56頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第57頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三[答案]

(1)勻加速運(yùn)動(dòng)證明見(jiàn)解析(2)4.34m/s第58頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三[沖關(guān)必試]5.如圖9－3－19所示，空間某區(qū)域中有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平，

且垂直于紙面向里，磁場(chǎng)上邊界b和

下邊界d水平。在豎直面內(nèi)有一矩形

金屬線圈，線圈上下邊的距離很短，圖9－3－19

下邊水平。線圈從水平面a開(kāi)始下落。已知磁場(chǎng)上下邊界

之間的距離大于水平面a、b之間的距離。若線圈下邊剛

通過(guò)水平面b、c(位于磁場(chǎng)中)和d時(shí)，線圈所受到的磁場(chǎng)

力的大小分別為Fb、Fc和Fd，則 (

)第59頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三A．Fd>Fc>Fb

B．Fc<Fd<FbC．Fc>Fb>Fd

D．Fc<Fb<Fd第60頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三答案：D第61頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三6.(2012·無(wú)錫模擬)如圖9－3－20所示，矩形單匝導(dǎo)線框abcd豎直放置，其下方有

一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，

該區(qū)域的上邊界PP′水平，并與線框的ab邊平行，磁場(chǎng)方向與線框平面垂直。圖9－3－20

已知線框ab邊長(zhǎng)為L(zhǎng)1，ad邊長(zhǎng)為L(zhǎng)2，線框質(zhì)量為m，總電

阻為R?，F(xiàn)無(wú)初速度地釋放線框，在下落過(guò)程中線框所

在平面始終與磁場(chǎng)方向垂直，且線框的ab邊始終與PP′平行。重力加速度為g。若線框恰好勻速進(jìn)人磁場(chǎng)，求：第62頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三(1)dc邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框受安培力的大小F。(2)dc邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框速度的大小v。(3)在線框從開(kāi)始下落到ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，重力做的功W。第63頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第64頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第65頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第66頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三[知識(shí)必會(huì)]1．能量轉(zhuǎn)化分析(1)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生感應(yīng)電流的過(guò)程，實(shí)質(zhì)上是能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程。第67頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三(2)電磁感應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中必定受到安培力的作用。因此，要維持感應(yīng)電流的存在，必須有“外力”克服安培力做功。此過(guò)程中，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能?！巴饬Α笨朔才嗔ψ隽硕嗌俟?，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。(3)當(dāng)感應(yīng)電流通過(guò)用電器時(shí)，電能又轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。安培力做功的過(guò)程，是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程。安培力做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。第68頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2．三種求解思路(1)利用安培力做的功求解：電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功；(2)利用能量守恒求解：若只有電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，則機(jī)械能的減少量等于產(chǎn)生的電能；(3)利用電路特征求解：即根據(jù)電路結(jié)構(gòu)直接計(jì)算電路中所產(chǎn)生的電能。第69頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第70頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三[典例必研][例4]

(2011·福建高考)如圖9－3－21所示，足夠長(zhǎng)的U型光滑金屬導(dǎo)軌平面與水平面成θ角(0<θ<90°)，其中MN與PQ平行且間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。金屬棒ab由靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌下滑，并與兩導(dǎo)軌始終保持垂直且良好接觸，ab棒接入電路的電阻為R，當(dāng)流過(guò)ab棒某一橫截面的電荷量為q時(shí)，棒的速度大小為v，則金屬棒ab在這一過(guò)程中(

)第71頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第72頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三[思路點(diǎn)撥]

解答本題可按以下思路進(jìn)行分析：(1)由電荷量q可判斷磁通量變化ΔΦ，進(jìn)而計(jì)算位移x；(2)根據(jù)判斷導(dǎo)體棒下滑過(guò)程中加速度的變化可判斷平均速度；(3)根據(jù)能量守恒，可判斷產(chǎn)生的焦耳熱；(4)由通過(guò)導(dǎo)體棒最終的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可計(jì)算最大安培力。第73頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三[答案]

B第74頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三[沖關(guān)必試]7．如圖9－3－22所示，豎直放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻R，質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并良好接觸且無(wú)摩擦，棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時(shí)間內(nèi)，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于(

)第75頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三圖9－3－22A．棒的機(jī)械能增加量B．棒的動(dòng)能增加量C．棒的重力勢(shì)能增加量D．電阻R上放出的熱量第76頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三解析：棒加速上升時(shí)受到重力、拉力F及安培力。根據(jù)功能原理可知力F與安培力做的功的代數(shù)和等于棒的機(jī)械能的增加量，A正確。答案：A第77頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8．如圖9－3－23所示，固定放置在同一水平面內(nèi)的兩根平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌的間距為d，其右端接有阻值為R的電阻，整個(gè)裝置處在豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。一質(zhì)量為m(質(zhì)量分布均勻)的導(dǎo)體桿ab垂直于導(dǎo)軌放置，且與兩導(dǎo)軌保持良好接觸，桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。現(xiàn)桿在水平向左、垂直于桿的恒力F作用下從靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)距離l時(shí)，速度恰好達(dá)到最大(運(yùn)動(dòng)過(guò)程中桿始終與導(dǎo)軌保持垂直)。設(shè)桿接入電路的電阻為r，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度大小為g。則此過(guò)程

(

)第78頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第79頁(yè)，共92頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第80頁(yè)，共