人教版2020高中物理 第一章 电磁感应章末复习课学案 教科版选修3-2

【导学号：24622048】

A B

C D

B [在磁场中的线框与速度垂直的边等效为切割磁感线产生感应电动势的电源．四个选项中的感应电动势大小均相等，回路电阻也相等，因此电路中的电流相等，B中a、b两点31

间电势差为路端电压，为电动势的，而其他选项则为电动势的.故B正确．]

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电磁感应中的能量转化问题 1.电磁感应的本质——能量转化 电磁感应过程，实质上也是一个能量转化和守恒的过程．通过安培力做负功，将其他非电能转化为电能；同时又将转化来的电能进一步转化成其他非电能．因此电磁感应过程总是伴随着能量转化．

2．利用功能关系求解电磁感应问题的基本方法

(1)用法拉第电磁感应定律或导体切割磁感线公式确定感应电动势的大小，用楞次定律和右手定则判断感应电动势的方向．

(2)画出等效电路，求解电路中相关参量，分析电路中能量转化关系．

(3)研究导体机械能的转化，利用能量转化和守恒关系，列出机械能功率与电路中电功率变化的守恒关系式．

3．电磁感应中能量转化类型 (1)机械能→电能→机械能＋内能 (2)化学能→电能→机械能＋内能 (2)非电能→电能→内能

如图1-4所示，足够长的U形框架宽度是L＝0.5 m，电阻忽略不计，其所在平

面与水平面成θ＝37°角，磁感应强度B＝0.8 T的匀强磁场方向垂直于导体框平面， 一根质量为m＝0.2 kg，有效电阻R＝2 Ω的导体棒MN垂直跨放在U形框架上，该导体棒与框架间的动摩擦因数μ＝0.5，导体棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动时，通过导

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体棒横截面的电荷量共为Q＝2 C．求：

图1-4

(1)导体棒匀速运动的速度；

(2)导体棒从静止开始下滑到刚开始匀速运动，这一过程中导体棒的有效电阻消耗的电功．

【解析】 (1)导体棒受力如图，匀速下滑时有

平行斜面方向：

mgsin θ－Ff－F＝0

垂直斜面方向：

FN－mgcos θ＝0

其中Ff＝μFN 安培力F＝BIL 电流I＝ER 感应电动势E＝BLv 由以上各式得v＝5 m/s. (2)通过导体棒的电量Q＝IΔt

E其中平均电流I＝

R＝ΔΦRΔt 设导体棒下滑位移为s，则ΔΦ＝BsL 由以上各式得s＝QR＝2×2

BL0.8×0.5

m＝10 m

全程由动能定理得

mgssin θ－W安－μmgcos θ·s＝12

mv2

其中克服安培力做功W安等于电功W

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12

则W＝mgs·sin θ－μmgscos θ－mv

2＝(12－8－2.5) J＝1.5 J. 【答案】 (1)5 m/s (2)1.5 J [针对训练]

3．水平放置的光滑平行导轨上放置一根长为L、质量为m的导体棒ab，ab处在磁感应强度大小为B、方向如图1-5所示的匀强磁场中，导轨的一端接一阻值为R的电阻，导轨及导体棒电阻不计．现使ab在水平恒力F作用下由静止沿垂直于磁场的方向运动，当通过的位移为x时，ab达到最大速度vm.此时撤去外力，最后ab静止在导轨上．在ab运动的整个过程中，下列说法正确的是( )

图1-5

A．撤去外力后，ab做匀减速运动 B．合力对ab做的功为Fx 12

C．R上释放的热量为Fx＋mvm

2D．R上释放的热量为Fx

B2L2vD [撤去外力后，导体棒水平方向只受安培力作用，而F安＝，F安随v的变化而变

R化，故导体棒做加速度变化的变速运动，A错；对整个过程由动能定理得W合＝ΔEk＝0，B错；由能量守恒定律知，恒力F做的功等于整个回路产生的电能，电能又转化为R上释放的热量，即Q＝Fx，C错，D正确．]

电磁感应中的图像问题 1.图像类型 (1)电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量Φ、感应电动势E和感应电流I等随时间变化的图像，即B-t图像、Φ -t图像、E-t图像和I-t图像．

(2)对于导体切割磁感线产生的感应电动势和感应电流的情况，有时还常涉及感应电动势E和感应电流I等随位移x变化的图像，即E-x图像和I-x图像等．

2．两类图像问题

(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像；

(2)由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量． 3．解题的基本方法

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(1)关键是分析磁通量的变化是否均匀，从而判断感应电动势(电流)或安培力的大小是否恒定，然后运用楞次定律或左手定则判断它们的方向，分析出相关物理量之间的函数关系，确定其大小和方向及在坐标轴中的范围．

(2)图像的初始条件，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像的关键．

4．解题时要注意的事项

(1)电磁感应中的图像定性或定量地表示出所研究问题的函数关系． (2)在图像中，E、I、B等物理量的方向通过物理量的正、负来反映． (3)画图像要注意纵、横坐标的单位长度、定义或表达．

如图1-6所示，有一等腰直角三角形的区域，其斜边长为2L，高为L.在该区

域内分布着如图所示的磁场，左侧磁场方向垂直纸面向外，右侧磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小均为B.一边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域．取沿a→b→c→d→a的感应电流方向为正，则选项图中表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图像正确的是( )

图1-6

D [根据右手定则确定，当bc边刚进入左侧磁场时，电流为正方向，C错误；根据E＝BLv，感应电动势和感应电流的大小与有效长度成正比，bc边在左侧磁场时，有效长度沿

x方向逐渐增大，bc边进入右侧磁场时，ad边进入左侧磁场，由于两侧磁场方向相反，故

有效长度为ad边和bc边切割磁感线有效长度之和，保持不变，且电流为负方向，故A错误；当bc边离开右侧磁场后，ad边切割磁感线，电流方向仍为正方向，故B错误，D正确．]

[一语通关] 电磁感应中图像类选择题的两个常见解法 1排除法：定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势增大还是减小、变化快慢均匀变化还是非均匀变化，特别是物理量的正负，排除错误的选项. 2函数法：根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数 8