2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)第十章電磁感應(yīng)3電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用學(xué)案

PAGE4-電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用必備學(xué)問一、電磁感應(yīng)中的電路問題1.電源:切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生改變的回路相當(dāng)于電源。對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)計(jì)算式分別為BLv、nΔΦΔt2.電流:電路閉合時(shí)的電流I可由歐姆定律求出,I=ER總,路端電壓U=IR3.電勢(shì):在外電路中,電流由高電勢(shì)流向低電勢(shì);在內(nèi)電路中,電流由低電勢(shì)流向高電勢(shì)。4.通過導(dǎo)體的電荷量:q=IΔt=nΔΦR如圖所示,MON是固定導(dǎo)軌,金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好,在拉力F作用下向右運(yùn)動(dòng)。(1)圖中電路相當(dāng)于電源的部分是金屬棒的ab部分。(2)閉合電路中的感應(yīng)電流方向沿逆時(shí)針方向。(3)路端電壓是閉合電路外電路的電壓,等于該圖中aOb部分電路的分壓。二、電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題1.安培力的大小:安培力公式:FA=BIL感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):2.安培力的方向:(1)先用右手定則推斷感應(yīng)電流的方向,再用左手定則判定安培力的方向。(2)依據(jù)楞次定律,安培力的方向肯定和導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的方向相反。三、電磁感應(yīng)中的能量問題1.能量轉(zhuǎn)化:感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中受到安培力,外力克服安培力做功,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,電流做功再將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。2.轉(zhuǎn)化實(shí)質(zhì):電磁感應(yīng)現(xiàn)象的能量轉(zhuǎn)化,實(shí)質(zhì)是其他形式的能與電能之間的轉(zhuǎn)化。3.計(jì)算方法:(1)利用克服安培力做功求解: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:機(jī)械能的削減量等于電能的增加量。基礎(chǔ)小題1.推斷下列題目的正誤。(1)閉合電路的歐姆定律同樣適用于電磁感應(yīng)電路。 ()(2)“相當(dāng)于電源”的導(dǎo)體棒兩端的電壓肯定等于電源的電動(dòng)勢(shì)。 ()(3)閉合電路中電流肯定從高電勢(shì)流向低電勢(shì)。 ()(4)在有安培力的作用下,導(dǎo)體棒不能做加速運(yùn)動(dòng)。 ()(5)電磁感應(yīng)中求焦耳熱時(shí),均可干脆用公式Q=I2Rt。 ()(6)電路中的電能增加,外力肯定克服安培力做了功。 ()提示:(1)√。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,I=ER+r,其中r(2)×。當(dāng)導(dǎo)體棒的電阻r不為零時(shí),產(chǎn)生電壓降,它兩端的電壓小于電動(dòng)勢(shì)。(3)×。在電源內(nèi)部,電流從低電勢(shì)流向高電勢(shì)。(4)×。在外力作用下,導(dǎo)體棒可以做加速運(yùn)動(dòng)。(5)×。在電流I恒定時(shí),可用Q=I2Rt求焦耳熱,當(dāng)I不恒定時(shí),要應(yīng)用能量轉(zhuǎn)化與守恒求解。(6)√。外力克服安培力做功,其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能,外力克服安培力做多少功,就產(chǎn)生多少電能。2.如圖甲所示,光滑的導(dǎo)軌水平放置在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,軌道左側(cè)連接肯定值電阻R,導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌,導(dǎo)體和軌道的電阻不計(jì)。導(dǎo)體棒ab在水平外力作用下運(yùn)動(dòng),外力F隨t改變?nèi)鐖D乙所示,在0～t0時(shí)間內(nèi)從靜止起先做勻加速直線運(yùn)動(dòng),則在t0以后,導(dǎo)體棒ab的運(yùn)動(dòng)狀況為 ()A.始終做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.做勻減速直線運(yùn)動(dòng),直到速度為零C.先做加速運(yùn)動(dòng),最終做勻速直線運(yùn)動(dòng)D.始終做勻速直線運(yùn)動(dòng)【解析】選C。設(shè)導(dǎo)體棒ab長(zhǎng)為L(zhǎng),運(yùn)動(dòng)速度為v,則導(dǎo)體棒所受安培力F′=BIL=B2L2vR;因?yàn)閷?dǎo)體棒在0～t0時(shí)間內(nèi)從靜止起先做勻加速直線運(yùn)動(dòng),所以,F2>F′;因?yàn)樗俣炔荒芩沧?所以,導(dǎo)體棒先做加速運(yùn)動(dòng),故B、D錯(cuò)誤;導(dǎo)體棒做加速運(yùn)動(dòng),速度增大,F′接著增大,則合外力減小,加速度減小,故A錯(cuò)誤;當(dāng)速度增大到F′=F2時(shí),3.如圖所示,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,兩根平行的金屬導(dǎo)軌上放置兩條平行的金屬棒ab和cd,假定它們沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的速率分別為v1和v2,且v1<v2,若金屬導(dǎo)軌和金屬棒的電阻不能忽視,要使回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大,則棒ab、cd的運(yùn)動(dòng)狀況應(yīng)當(dāng)為 ()A.ab和cd都向右運(yùn)動(dòng)B.ab和cd都向左運(yùn)動(dòng)C.ab向右、cd向左做相向運(yùn)動(dòng)D.ab向左、cd向右做背向運(yùn)動(dòng)【解析】選C。依據(jù)右手定則,當(dāng)金屬棒運(yùn)動(dòng)方向相同時(shí),棒中產(chǎn)生的電流方向相同,回路中的總電流為兩電流之差,故A、B項(xiàng)中電流不是最大;當(dāng)兩金屬棒運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí),棒中產(chǎn)生的電流方向相反,回路中的總電流為兩電流之和,但隨著棒的運(yùn)動(dòng),D項(xiàng)中ab向左、cd向右做背向運(yùn)動(dòng)時(shí),回路中的電阻在變大,電流不肯定最大,選項(xiàng)C正確。4.(多選)(教材改編題)如圖所示,空間中存在一水平方向的半無界勻強(qiáng)磁場(chǎng),其上邊界水平。磁場(chǎng)上方有一個(gè)長(zhǎng)方形導(dǎo)線框,線框一邊水平,所在平面與磁場(chǎng)方向垂直。若線框自由下落,則剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線框的加速度可能 ()A.漸漸減小,方向向下B.為零C.漸漸增大,方向向上D.漸漸減小,方向向上【解析】選A、B、D。導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),下邊切割磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流,受到向上的安培力,若安培力小于重力,合力方向向下,加速度方向向下。線框做加速運(yùn)動(dòng),隨著速度增大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流增大,線圈所受的安培力增大,合力減小,加速度減小,故A正確;若安培力等于重力,線