电磁感应考题应试策略\n一、如何判断感应电流的方向判断感应电流方向的方法主要有两种,一是应用楞次定律,二是应用右手定则.而利用楞次定律判断感应电流方向要明确:1.“四步”法\n2.楞次定律推论的应用技巧(1)线圈(回路)中磁通量变化时,感应电流产生的磁场阻碍原磁通量的变化——“增反减同”;(2)导体与磁体间有相对运动时,感应电流产生的效果阻碍相对运动——“来拒去留”;(3)当回路可以形变时,感应电流可使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”;(4)自感现象中,感应电动势阻碍原电流的变化——“增反减同”.\n二、感应电动势大小、电荷量的判定及计算方法1.感应电动势大小计算感应电动势是由于穿过电路的磁通量发生变化而产生的,而引起磁通量变化的因素有磁感应强度B变化、导体切割磁感线引起的面积S变化、B与电路平面间的夹角θ变化.(1)根据感应电动势产生原因的求解差异,感应电动势产生的类型可分为:①磁感应强度变化或面积变化产生电动势;②导体平动切割磁感线产生电动势;③导体转动切割磁感线产生电动势;④磁感应强度、面积同时变化产生电动势.(2)感应电动势大小用法拉第电磁感应定律或E=Blv公式求解.\n2.电荷量的计算方法\n三、解决电磁感应中的动力学问题的一般思路解决电磁感应中的动力学问题的一般思路是“先电后力”,具体思路如下:\n四、解决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.分析清楚有哪些力做功,就可以知道有哪些形式的能量发生了相互转化.3.根据能量守恒列方程求解.4.理解掌握电磁感应现象中电能的三种计算方法\n五、电磁感应与动量的结合问题基本处理方法1.与动量定理结合.例如在光滑水平轨道上运动的单杆(不受其他力作用),由于在磁场中运动的单杆为变速运动,则运动过程所受2.与动量守恒定律的结合:在相互平行的水平轨道间的双棒做切割磁感线运动问题中,由于这两根导体棒所受的安培力等大反向,合外力为零,若不受其他外力,两导体棒的总动量守恒,解决此类问题往往要应用动量守恒定律.\n六、“杆+导轨”与模型问题1.“杆+导轨”模型问题的物理情境变化空间大,题目综合性强,但万变不离其宗,抓好解题的切入点:受力分析,运动分析,过程分析,能量分析;做一些不同类型、不同变化点组合的题目,注意不断地总结,可起到触类旁通的效果.2.对于“杆+导轨”模型类命题的“基本元素”有:导轨、金属棒、磁场,具有如下的变化特点:\n\n七、含电容模型问题电容器对学生来说本身就是一个容易忽视的知识点,对于电容器充放电过程的电流计算,学生更是无从下手.对于“电磁感应+电容器”问题的处理要注意微元法和动量定理的应用.见下面典例分析.\n【典例1】轻质细线吊着一质量为m=0.32kg,边长为L=0.8m、匝数n=10的正方形线圈,总电阻为r=1Ω,边长为的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧,如图甲所示,磁场方向垂直纸面向里,大小随时间变化如图乙所示,从t=0开始经t0时间细线开始松弛,g取10m/s2.则下列判断正确的是()A.从t=0到t0时,正方形线圈中电流方向为顺时针方向B.在前t0时间内线圈中产生的电动势大小为0.4VC.在前t0时间内线圈的电功率为0.32WD.从t=0开始到细线开始松弛所用时间为2s\n\n【典例2】如图所示,平行导轨置于磁感应强度为B的匀强磁场中(方向向里),间距为L,左端电阻为R,其余电阻不计,导轨右端接一电容为C的电容器.现有一长2L的金属棒ab放在导轨上,ab以a为轴顺时针转过90°的过程中,通过R的电荷量为多少?\n\n\n【典例3】(多选)如图所示,均匀金属圆环的总电阻为4R,磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过圆环.金属杆OM的长为l,阻值为R,M端与环接触良好,绕过圆心O的转轴以恒定的角速度ω顺时针转动.阻值为R的电阻一端用导线和环上的A点连接,另一端和金属杆的转轴O处的端点相连接.下列判断正确的是()\n【分析】根据导体转动切割磁感线感应电动势公式计算感应电动势大小.当M端位于最上端时,电路中电阻最大,电流最小.当M位于最下端时电流最大,根据右手定则可得电流方向,外电阻最大时,O、M两点间电势差的绝对值最大,根据闭合电路的欧姆定律和法拉第电磁感应定律联立计算即可.\n\n【典例4】如图,MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨,其间距为L,导轨弯曲部分光滑,右端接一个阻值为R的定值电阻.平直部分导轨左边区域有宽度为d(足够大)、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场.质量为m,电阻也为R的金属棒C从某高度处静止释放,另一电阻也为R,质量为2m金属棒D放在磁场区域中间.金属棒与导轨间接触良好.求:\n(1)如果金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ,要使棒C刚滑进磁场时,金属棒D不动,金属棒C的高度的范围?这时流过金属棒的最大电流为多少?(2)如果金属棒与平直部分导轨间没有摩擦,并将电阻R断开,金属棒C从高度h0处静止释放,棒C进入磁场后,棒D也运动,若棒D离开磁场时的速度是此刻棒C速度的一半,此时棒C受到的安培力大小为多少?\n\n\n【典例5】如图所示,位于同一水平面内的两根平行导轨间的距离为l,导线的左端连接一个耐压足够大的电容器,电容器的电容为C.放在导轨上的导体杆cd与导轨接触良好,cd杆在平行导轨平面的水平力作用下从静止开始做加速度为a的匀加速运动.整个区域存在磁感强度为B的匀强磁场,方向垂直导轨平面竖直向下,导轨足够长,不计导轨、导体杆和连接电容器导线的电阻,导体杆的摩擦也可忽略.求:(1)金属杆所受安培力F的大小;(2)从导体杆开始运动起经过时间t,电容器吸收的能量E.【分析】该题类似于2013年全国一卷第25题.本题用微元法可判断金属杆沿导轨匀加速下滑,从而得出速度随时间均匀变化的关系,这与常见的导体棒在恒力作用下运动是不同的.\n【解析及答案】(1)经过时间t导体杆cd的速度v=at.导体杆切割磁感线产生的感应电动势E=Blv=Blat.电容器上电压U=E=Blat,电容器带的电荷量Q=CU=CBlat,即电荷量Q随时间t成正比增加,电路中出现稳定的充电电流I.在时间Δt内电容器上电荷量增加ΔQ=CΔU=CBlaΔt,所以导体杆cd向右运动时受向左的安培力F作用,大小F=BIl=CB2l2a【素养点拨】对于电容器的充电过程,由于金属杆的速度均匀增加,感应电动势也均匀变大,所以金属棒一直给电容器充电,且充电的电流恒定,认为电容器是断路,没有电流是错误的.
