高考物理選修知識點知識講解 電磁感應 復習與鞏固 提高

《高考物理選修知識點知識講解 電磁感應 復習與鞏固 提高》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理選修知識點知識講解 電磁感應 復習與鞏固 提高（20頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 電磁感應 復習與鞏固 編稿：張金虎 審稿：李勇康 【學習目標】 1．電磁感應現(xiàn)象發(fā)生條件的探究與應用。 　　2．楞次定律的建立過程與應用：感應電流方向決定因素的探究，楞次定律的表述及意義。 3．法拉第電磁感應定律的運用，尤其是導體棒切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢的計算是感應電動勢定量計算的重點所在。在應用此公式時要特別注意導體棒的有效切割速度和有效長度。 　　4．利用法拉第電磁感應定律、電路知識、牛頓運動定律、能的轉(zhuǎn)化和守恒定律進行綜合分析與計算。 【知識網(wǎng)絡(luò)】 【要點梳理】 要點一、關(guān)于磁通量，磁通量的變化、磁通量的變化率 1、磁通量 　　磁通量，是

2、一個標量，但有正、負之分。 　　可以形象地理解為穿過某面積磁感線的凈條數(shù)。 　　2、磁通量的變化 　　磁通量的變化． 　　要點詮釋： 的值可能是、絕對值的差，也可能是絕對值的和。例如當一個線圈從與磁感線垂直的位置轉(zhuǎn)動的過程中． 　　3、磁通量的變化率 　　磁通量的變化率表示磁通量變化的快慢，它是回路感應電動勢的大小的決定因素。 　　　　， 　　在回路面積和位置不變時（叫磁感應強度的變化率）； 　　在B均勻不變時，與線圈的匝數(shù)無關(guān)。 要點二、關(guān)于楞次定律 　?。?）定律內(nèi)容：感應電流具有這樣的方向：感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量發(fā)生變化。 　?。?）感應

3、電流方向的決定因素是：電路所包圍的引起感應電流的磁場的方向和磁通量的增減情況。 　?。?）楞次定律適用范圍：適用于所有電磁感應現(xiàn)象。 　　（4）應用楞次定律判斷感應電流產(chǎn)生的力學效果（楞次定律的變式說法）：感應電流受到的安培力總是阻礙線圈或?qū)w棒與磁場的相對運動，即線圈與磁場靠近時則相斥，遠離時則相吸。 　?。?）楞次定律是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的必然結(jié)果。 要點三、法拉第電磁感應定律 　　電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比，即． 　　要點詮釋： 對匝線圈有． 　　（1）是時間內(nèi)的平均感應電動勢，當時，轉(zhuǎn)化為瞬時感應電動勢。 　?。?）適應于任何感應

4、電動勢的計算，導體切割磁感線時．， 　　　　 自感電動勢都是應用而獲得的結(jié)果。 　?。?）感應電動勢的計算，其中是磁感強度的變化率，是圖線的斜率。 要點四、電磁感應中電路問題的解題方法 　　當閉合電路的磁通量發(fā)生變化或有部分導體切割磁感線運動時，閉合電路中出現(xiàn)感應電流，對連接在閉合電路中的各種用電器供電，求電流、電壓、電阻、電功率等，是一種基本的常見的習題類型——電磁感應中的電路問題。 　　解決這類問題的基本步驟是： 　?。?）明確哪一部分導體或電路產(chǎn)生感應電動勢，則該導體或電路就是電源。 　?。?）用法拉第電磁感應定律和楞次定律確定感應電動勢的大小和方向。 　?。?）正確

5、分析電路結(jié)構(gòu)，并畫出等效電路圖。 　　（4）綜合應用電路的知識、方法解題。 要點五、電磁感應中力學問題解題方法 　　電磁感應中通過導體的感應電流，在磁場中將受到安培力的作用，從而影響其運動狀態(tài)，故電磁感應問題往往跟力學問題聯(lián)系在一起。解決此類問題要將電磁學知識和力學知識綜合起來應用。 　　其解題一般思路是： 　?。?）用法拉第電磁感應定律和楞次定律求感應電動勢的大小和方向。 　?。?）根據(jù)歐姆定律求感應電流。 　　（3）分析導體受力情況（包含安培力，用左手定則確定其方向）。 　?。?）應用力學規(guī)律列方程求解。 　　電磁感應中的力學問題比純力學問題多一個安培力，處理方法與純

6、力學問題基本相同，但應注意安培力的大小和方向的確定。 要點六、電磁感應中能量轉(zhuǎn)化問題 　　1、電磁感應中涉及的功能關(guān)系有： 　?。?）克服安培力做功是將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能，且克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能。 　?。?）感應電流通過電阻或者安培力做功，又可使電能轉(zhuǎn)化為電阻的內(nèi)能或機械能，且做多少功就轉(zhuǎn)化多少能量。 　　2、主要解題方法有： 　　①運用功的定義求解；②運用功能關(guān)系求解；③運用能的轉(zhuǎn)化及守恒定律求解。 　　3、在電磁感應現(xiàn)象的問題中，常碰到這樣的問題： 　　外力克服安培力做功，就有其他形式的能量（如機械能）轉(zhuǎn)化為電能，而電能又通過電路全

7、部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能（焦耳熱），對這樣的情形就有如下的關(guān)系：． 要點七、關(guān)于自感現(xiàn)象的研究 　　1、在斷電自感中，燈泡更亮一下的條件是什么？ 　　設(shè)開關(guān)閉合時，電源路端電壓為，線圈的電阻為，燈泡的電阻為，則通過線圈的電流為。當開關(guān)斷開后，線圈和燈泡組成的回路中的電流從開始減弱。 　　若，有，在斷開開關(guān)的瞬間，通過燈泡的電流會瞬時增大，燈泡會更亮一下。若有，斷開開關(guān)后，通過燈泡的電流減小，燈泡不會更亮一下?！　　　　　　　　　　? 　　　　　　　 　　2、線圈對變化電流的阻礙作用與對穩(wěn)定電流的阻礙作用有何不同？ 　?、賰煞N阻礙作用產(chǎn)生的原因不同。 　　線圈對穩(wěn)定電流的阻礙作用

8、，是由繞制線圈的導線的電阻決定的，對穩(wěn)定電流阻礙作用的產(chǎn)生原因，是金屬對定向運動電子的阻礙作用，具體可用金屬導電理論理解。 　　線圈對變化電流的阻礙作用，是由線圈的自感現(xiàn)象引起的，當通過線圈中的電流變化時，穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生自感電動勢。 　?、趦煞N阻礙作用產(chǎn)生的效果不同 　　在通電線圈中，電流穩(wěn)定值為，由此可知線圈的穩(wěn)態(tài)電阻決定了電流的穩(wěn)定值。而越大，電流由零增大到穩(wěn)定值的時間越長，也就是說，線圈對變化電流的阻礙作用越大，電流變化的越慢?？傊?，穩(wěn)態(tài)電阻決定了電流所能達到的穩(wěn)定值，對變化電流的阻礙作用決定了要達到穩(wěn)定值所需的時間。 【典型例題】 類型一、電磁感應中的圖象

9、問題 電磁感應中常涉及磁感應強度、磁通量、感應電動勢和感應電流隨時間變化的圖象，即圖象、圖象、圖象和圖象。對于切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢和感應電流的情況，還常涉及感應電動勢和感應電流隨線圈位移變化的圖象，即圖象和圖象。 圖象問題大體可分兩類：由給定的電磁感應過程選出或畫出正確圖象，或由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應過程，求解相應的物理量。不管是何種類型，電磁感應中的圖象問題常需利用右手定則、楞次定律和法拉第電磁感應定律等規(guī)律分析解決。 例1．一個圓形閉合線圈固定在垂直紙面的勻強磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，如圖甲所示。設(shè)垂直于紙面向內(nèi)的磁感應強度方向為正，垂直于紙面向外的

10、磁感應強度方向為負。線圈中順時針方向的感應電流為正，逆時針方向的感應電流為負。已知圓形線圈中感應電流隨時間變化的圖象如圖乙所示，則線圈所在處的磁場的磁感應強度隨時間變化的圖象可能是選項中的（ ） 【思路點撥】運用楞次定律，既要注意物理量的大小，又要注意物理量的方向。 【答案】CD 【解析】本題考查了楞次定律，由感應電流情況逆向推導磁感應強度的變化規(guī)律。因為C、D中前磁感應強度正向增加，感應電流的磁場向外，電流為逆時針，符合乙圖前的情況，以后可以類推知，C、D正確。 【總結(jié)升華】圖象問題既要注意物理量的大小，又要注意物理量的方向

11、。 舉一反三 【高清課堂：恒定電流復習與鞏固　例2】 【變式】某學生設(shè)計了一個驗證法拉第電磁感應定律的實驗，實驗裝置如圖甲所示。在大線圈中放置一個小線圈，大線圈與多功能電源連接。多功能電源輸入到大線圈的電流的周期為，且按圖乙所示的規(guī)律變化，電流將在大線圈的內(nèi)部產(chǎn)生變化的磁場，該磁場磁感應強度與線圈中電流的關(guān)系為（其中為常數(shù)）。小線圈與電流傳感器連接，并可通過計算機處理數(shù)據(jù)后繪制出小線圈中感應電流隨時間變化的圖象。若僅將多功能電源輸出電流變化的頻率適當增大，則圖丙所示各圖象中可能正確反映圖象變化的是（圖丙中分別以實線和虛線表示調(diào)整前、后的圖象） （ ）

12、 【答案】D 例2．(2014 濟南外國語學校測試)如圖所示，一直角三角形金屬框，向左勻速地穿過一個方向垂直于紙面向內(nèi)的勻強磁場，磁場僅限于虛線邊界所圍的區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域的形狀與金屬框完全相同，且金屬框的下邊與磁場區(qū)域的下邊在一條直線上。若取順時針方向為電流的正方向，則金屬框穿過磁場過程的感應電流i隨時間t變化的圖像是下圖所示的(　　) 【答案】C 【解析】根據(jù)楞次定律，在進磁場的過程中，感應電流的方向為逆時針方向，切割的有效長度線性增大，排除選項A、B；在出磁場的過程中，感應電流的方向為順時針方向，切割的有效長度線性減小，排除D。故選項C正確。

13、舉一反三 【高清課堂：恒定電流復習與鞏固　例９】 【變式】圖中是一底邊寬為的閉合線框，其電阻為。現(xiàn)使線框以恒定的速度沿軸向右運動，并穿過圖中所示的寬度為的勻強磁場區(qū)域，已知，且在運動過程中線框平面始終與磁場方向垂直。若以軸正方向作為力的正方向，線框從圖所示位置開始運動的時刻作為時間的零點，則在圖所示的圖像中，可能正確反映上述過程中磁場對線框的作用力隨時間變化情況的是 （ ） 【答案】D 例3．如圖所示，一個邊長為、電阻為的等邊三角形線框，在外力作用下以速度勻速穿過寬度均為的兩個勻強磁場，這兩個磁場的磁感應強度大小均為，方向相反。線框運動方

14、向與底邊平行且與磁場邊緣垂直。取逆時針方向的電流為正，試通過計算，畫出從圖示位置開始，線框中產(chǎn)生的感應電流與沿運動方向的位移之間的函數(shù)圖象。 【答案】所求圖象如圖所示 【解析】本題考查了用圖象來描述物理過程，解題關(guān)鍵是要注意到切割的有效長度在發(fā)生變化。 線框進入第一個磁場時，切割磁感線的有效長度在均勻變化。在位移由到過程中，切割有效長度由增到；在位移由到的過程中，切割有效長度由減到，在時，，電流為正。 線框穿越兩磁場邊界時，線框在兩磁場中切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢相等且同向，切割的有效長度也在均勻變化。在位移由到過程中，

15、切割的有效長度由增到；在位移由到過程中，切割的有效長度由減到。在時，，電流為負。 線框移出第二個磁場時的情況與進入第一個磁場時相似。 【總結(jié)升華】畫圖象要做到規(guī)范，坐標原點、兩軸表示的物理量（單位）、兩軸上的標度及特殊值要標明。 類型二、用公式計算電荷量 閉合電路中的磁通量發(fā)生變化時，電路中將產(chǎn)生感應電流。設(shè)回路電阻為，穿過回路的磁通量為，回路中產(chǎn)生的感應電動勢為，感應電流為，在時間內(nèi)通過導線截面的電荷量為，則： 式中為線圈匝數(shù)，為磁通量的變化量，為閉合電路的總電阻。 若閉合電路為一個單匝線圈（），則： 由公式可以看

16、出，電磁感應中時間內(nèi)通過導線橫截面的電荷量僅由線圈匝數(shù)、磁通量變化量和閉合電路的總電阻決定，與時間無關(guān)。 例4．如圖所示，空間存在垂直于紙面的均勻磁場，在半徑為的圓形區(qū)域內(nèi)、外磁場的方向相反，磁感應強度的大小均為。一半徑為、電阻為的圓形導線環(huán)放置在紙面內(nèi)，其圓心與圓形區(qū)域的中心重合。在內(nèi)、外磁場同時由均勻地減小到零的過程中，通過導線截面的電荷量________。 【思路點撥】 先求，再由 求電量。 【答案】 【解析】本題考查求電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電荷量。解題關(guān)鍵是正確求出回路的磁通量變化量。 由題意知：，

17、 由 ， 得 。 【總結(jié)升華】用公式求電荷量，關(guān)鍵是求出。本題中穿過導線環(huán)有相反方向的磁場，故應求穿過導線環(huán)的合磁通量。 類型三、電磁感應與電路 電磁感應與電路的綜合題是常見的類型，解答此類問題時應注意： （1）切割磁感線的導體相當于電源，與導體相連的回路的其他部分相當于外電路。 （2）解答時應畫出等效電路圖，然后根據(jù)閉合電路歐姆定律進行分析和計算。 例5．半徑為的圓形區(qū)域內(nèi)有均勻磁場，磁感應強度為，磁場方向垂直紙面向里，半徑為的金屬圓環(huán)與磁場同心地放置，磁場與環(huán)面垂直，其中，，金屬環(huán)上分別接有燈、，兩燈的電阻，一金屬棒與金

18、屬環(huán)接觸良好，棒與環(huán)的電阻均忽略不計。 （1）若棒的速度在環(huán)上向右勻速滑動，求棒滑過圓環(huán)直徑瞬時（如圖所示）中的電動勢和通過燈的電流。 （2）撤去中間的金屬棒，將右面的半圓環(huán)以為軸向上翻轉(zhuǎn)，若此后磁場隨時間均勻變化，其變化率為，求的功率。 【思路點撥】電動勢的瞬時值，可用公式求解；磁場變化產(chǎn)生電動勢，可用法拉第電磁感應定律求解。搞清楚電路結(jié)構(gòu)，畫出等效電路圖。 【答案】（1） （2） 【解析】本題考查用法拉第電璉感應定律和切割公式求電動勢大小以及電路計算。關(guān)鍵要畫好等效電路圖。 （1）切割磁感線，相當于一個電源，根據(jù)右手定則可判

19、斷出等效電路如圖所示。 　　　　， 　　　 。 （2）將右側(cè)上翻后則，當穿過的磁通量發(fā)生變化時，根據(jù)楞次定律可判斷出等效電路如圖所示。 　　　　 。 【總結(jié)升華】第（1）問求電動勢的瞬時值，可用公式求解，第（2）問是磁場變化產(chǎn)生電動勢，可用法拉第電磁感應定律求解。另外，搞清楚電路結(jié)構(gòu)，畫出等效電路圖也很重要。 類型四、電磁感應與動力學的綜合 電磁感應中產(chǎn)生的感應電流在磁場中將受到安培力作用，電磁感應問題往往和力學問墅聯(lián)系在一起，基本方法是： （1）用法拉第電磁感應定律和楞次定

20、律求感應電動勢的大小和方向。 （2）用閉合電路歐姆定律求回路中電流強度。 （3）分析研究導體受力情況。 （4）列動力學方程或平衡方程求解。 例6．如圖所示，兩條互相平行的光滑金屬導軌位于水平面內(nèi)，距離為，在導軌的一端接有阻值為的電阻，在處有一與水平面垂直的均勻磁場，磁感應強度。一質(zhì)量為的金屬直桿垂直放置在導軌上，并以的初速度進入磁場，在安培力和一垂直于桿的水平外力的作用下做勻變速直線運動，加速度大小為，方向與初速度方向相反。設(shè)導軌和金屬桿的電阻都可以忽略，且接觸良好，求： （1）電流為零時金屬桿所處的位置； （2）電流

21、為最大值的一半時，施加在金屬桿上的外力的大小和方向； （3）保持其他條件不變，而初速度取不同值，求開始時的方向與初速度取值的關(guān)系。 【答案】見解析 【解析】（1）感應電動勢 ， 而，即時，，所以 。 （2）最大電流 ，。 安培力 。 向右運動時： ，所以， 方向與軸正方向相反。 向左運動時： ，所以， 方向與軸正方向相反。 （3）開始時 ，， ，。 所以 當時， ，方向與軸正方向相反。 當時， ，方向與軸正方向相同。 舉一反三 【高清課堂：恒定電流復習與鞏固　

22、例7】 【變式】如圖所示，兩根平行金屬導軌固定在水平桌面上，每根導軌每米的電阻為，導軌的端點用電阻可忽略的導線相連，兩導軌間的距離．有隨時間變化的勻強磁場垂直于桌面，已知磁感強度與時間的關(guān)系為，比例系數(shù)，一電阻不計的金屬桿可在導軌上無摩擦地滑動，在滑動過程中保持與導軌垂直，在時刻，金屬桿緊靠在端，在外力作用下，桿以恒定的加速度從靜止開始向?qū)к壍牧硪欢嘶瑒?，求在時金屬桿所受的安培力． 【答案】 【解析】以表示金屬桿運動的加速度，在時刻，金屬桿與初始位置的距離 ， 此時桿的速度 ， 桿與導軌構(gòu)成的回路的面積 ， 回路中的感應電動勢

23、而，故 回路的總電阻 回路中的感應電流 作用于桿的安培力 聯(lián)立以上各式解得 ， 代入數(shù)據(jù)得． 例7．如圖甲所示，在豎直向下的磁感應強度為的勻強磁場中，有兩根水平放置相距且足夠長的平行金屬導軌、，在導體的端連接一阻值為的電阻，一根垂直于導軌放置的金屬棒，質(zhì)量為，導軌和金屬棒的電阻及它們間的摩擦不計，若用恒力沿水平方向向右拉棒運動，求金屬棒最大速度。 【思路點撥】這類題目的思路是“導體運動產(chǎn)生感應電動勢→感應電流→通電導體受安培力→合外力變化→加速度變化→速度變化→周而復始地循環(huán)，循環(huán)結(jié)束時，加速度等于零，導體達到穩(wěn)定運動狀態(tài)，速度

24、達最大值。” 【答案】 【解析】本題綜合考查電磁感應和力學知識，關(guān)鍵要做好棒的受力情況、運動情況的動態(tài)分析。 棒受恒力作用向右加速運動產(chǎn)生感應電流，電流在 磁場中受安培力安，如圖乙所示。隨，當金屬棒所受合力為零時，加速度為零，速度最大。 當金屬棒所受合力為零時，速度最大，此時 ， ① ， ② ， ③ ， ④ 由①②③④得： ， 。 【總結(jié)升華】電磁感應力學問題中，要抓好受力情況、運動情況的動態(tài)分析，導體運動產(chǎn)生感應電動

25、勢→感應電流→通電導體受安培力→合外力變化→加速度變化→速度變化→周而復始地循環(huán)，循環(huán)結(jié)束時，加速度等于零，導體達到穩(wěn)定運動狀態(tài)，速度達最大值。 例8．(2014 黃岡聯(lián)考)如圖所示，豎直面內(nèi)的正方形導線框ABCD和abcd的邊長均為l、電阻均為R，質(zhì)量分別為2m和m，它們分別系在一跨過兩個定滑輪的絕緣輕繩兩端，在兩導線框之間有一寬度為2l、磁感應強度為B、方向垂直豎直面向里的勻強磁場．開始時ABCD的下邊與勻強磁場的上邊界重合，abcd的上邊到勻強磁場的下邊界的距離為l.現(xiàn)將系統(tǒng)由靜止釋放，當ABCD剛?cè)窟M入磁場時，系統(tǒng)開始做勻速運動．不計摩擦和空氣阻力，求： (1)

26、系統(tǒng)勻速運動的速度大小； (2)兩導線框在從開始運動至等高的過程中所產(chǎn)生的總焦耳熱； (3)導線框abcd通過磁場的時間． 【答案】見解析 【解析】(1)如圖所示，設(shè)兩導線框剛勻速運動的速度為v、此時輕繩上的張力為T，則對ABCD有： T＝2mg ① 對abcd有：T＝mg＋BIl ② I＝ ③ E＝Blv ④ 則v＝. ⑤ (2)設(shè)兩導線框在從開始運動至等高的過程中所產(chǎn)生的總焦耳熱為Q，當左、右兩導線框分別向上、向下運動2l的距離時，兩導線框等高，對這一過程，由能量守恒定律有： 4mgl＝2mgl＋×3mv2＋Q ⑥ 聯(lián)立⑤⑥解得Q＝2mgl－

27、. (3)導線框abcd通過磁場時以速度v勻速運動，設(shè)導線框abcd通過磁場的時間為t，則 t＝ ⑦ 聯(lián)立⑤⑦解得：t＝. 舉一反三 【高清課堂：恒定電流復習與鞏固　例1２】 【變式】近期《科學》中文版的文章介紹了一種新技術(shù)——航天飛纜，航天飛纜是用柔性纜索將兩個物體連接起來在太空飛行的系統(tǒng)．飛纜系統(tǒng)在太空飛行中能為自身提供電能和拖曳力，它還能清理“太空垃圾”等．右圖為飛纜系統(tǒng)的簡化模型示意圖，圖中兩個物體的質(zhì)量分別為，柔性金屬纜索長為，外有絕緣層，系統(tǒng)在近地軌道作圓周運動，運動過程中距地面高為．設(shè)纜索總保持指向地心，的速度為．已知地球半徑為，地面的重力加速度為．

28、 （1）飛纜系統(tǒng)在地磁場中運動，地磁場在纜索所在處的磁感應強度大小為，方向垂直于紙面向外．設(shè)纜索中無電流，問纜索哪端電勢高?此問中可認為纜索各處的速度均近似等于，求兩端的電勢差； （2）設(shè)纜索的電阻為，如果纜索兩端物體通過周圍的電離層放電形成電流，相應的電阻為，求纜索所受的安培力多大； （3）求纜索對的拉力． 【答案】（1）?。?）?。?） 【解析】（1）纜索的電動勢 兩點電勢差 點電勢高． （2）纜索電流 安培力 （3）的速度設(shè)為，受地球引力和纜索拉力作用 角速度相等，則 又 聯(lián)立各式，解得 ． 例9．如圖所示，兩金屬

29、桿和長均為，電阻均為，質(zhì)量分別為和（），用兩根質(zhì)量和電阻均可忽略的不可伸長的柔軟導線將它們連成閉合回路，并懸掛在水平、光滑、不導電的圓棒兩側(cè)。兩金屬桿都處在水平位置，整個裝置處在一與回路平面相垂直的勻強磁場中，磁感應強度為。若金屬桿正好勻速向下運動，求其運動的速度。 【思路點撥】注意判斷、切割磁感線產(chǎn)生的電動勢的方向。 【答案】 【解析】本題綜合考查電磁感應和力學知識，可采用隔離法或整體法等多種解法。 解法一：假設(shè)磁場的方向垂直紙面向里，桿向下勻速運動的速度為，則桿切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢大小，方向；桿以速度向上切割磁感線運動產(chǎn)生的感應電動勢大小，

30、方向。 在閉合回路中產(chǎn)生方向的感應電流，據(jù)閉合電路歐姆定律知，，桿受磁場作用的安培力方向向上，桿受安培力方向向下，、的大小相等，有： ， ① 對桿應有， ② 對桿應有， ⑧ 聯(lián)立①②③解得。 解法二：若把、和柔軟導線視為一個整體，因，故整體動力為。 向下、向上運動時，穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，據(jù)電磁感應定律判斷回路中產(chǎn)生感應電流，據(jù)楞次定律知，的磁場要阻礙原磁場的磁通量變化，即阻礙向下、向上運動，即為阻力。整體受的動力與安培力滿足平衡條件，即：，則可解得如上結(jié)果。 解法三：整個回路視為一整體系

31、統(tǒng)，因其速度大小不變，故動能不變，向下、向上運動過程中，因，系統(tǒng)的重力勢能減少，將轉(zhuǎn)化為回路的電能，據(jù)能量守恒定律，重力的機械功率（單位時間系統(tǒng)減少的重力勢能）要等于電功率（單位時間轉(zhuǎn)化回路的電能）。 所以有：，同樣可解得為上值。 【總結(jié)升華】注意判斷、切割磁感線產(chǎn)生的電動勢同向，總電動勢為，另外，題目結(jié)果和磁場垂直紙面向里、向外無關(guān)。 舉一反三 【高清課堂：恒定電流復習與鞏固　例11】 【變式】超導磁懸浮列車是利用超導體的抗磁作用使列車車體向上浮起，同時通過周期性地變換磁極方向而獲得推進動力的新型交通工具．其推進原理可以簡化為如圖所示的模型：在水平面上相距的兩根

32、平行直導軌間，有豎直方向等距離分布的勻強磁場和，且，每個磁場的寬都是，相間排列，所有這些磁場都以速度向右勻速運動．這時跨在兩導軌間的長為寬為的金屬框（懸浮在導軌上方）在磁場力作用下也將會向右運動．設(shè)金屬框的總電阻為，運動中所受到的阻力恒為，則金屬框的最大速度可表示為（ ） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】設(shè)金屬框做勻速運動的速度為，則線框的感應電動勢 安培力與阻力平衡 解得： ． 類型五、用能量觀點解電磁感應問題 有一類求解回路中因電磁感應而產(chǎn)生的焦耳熱問題，如果

33、直接用求解，不是因為電流是變化的，時間是無法確定的，就是解答較復雜，從而導致求解困難。而利用能量守恒知識求解，往往使問題變得簡單。 導體切割磁感線或磁通量發(fā)生變化而在回路中產(chǎn)生感應電流，機械能或其他形式的能量便轉(zhuǎn)化為電能。感應電流在磁場中受到安培力作用或通過電阻發(fā)熱，又可使電能轉(zhuǎn)化為機械能或電阻的內(nèi)能。因此電磁感應的過程總是伴隨著能量的轉(zhuǎn)化，而且克服安培力做多少功，就有多少電能產(chǎn)生。對某些電磁感應問題，我們可以從能量轉(zhuǎn)化的角度出發(fā)，運用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律、功能關(guān)系分析解決。 例10．如圖所示，電動機牽引一根原來靜止的、長、質(zhì)量、電阻的導體棒，導體棒靠在處于磁感應強度、豎直放置的框架

34、上。當導體棒上升高度時獲得穩(wěn)定速度，導體產(chǎn)生的熱量為。電動機牽引棒時，電壓表、電流表的讀數(shù)分別為、。電動機內(nèi)阻，不計框架電阻及一切摩擦，取。求： （1）棒獲得多大的穩(wěn)定速度？ （2）棒從靜止達到穩(wěn)定速度所需要的時間。 【答案】（1） （2） 【解析】電動機工作時，電能轉(zhuǎn)化為機械能和電動機內(nèi)阻的內(nèi)能；導體棒在電動機牽引下上升，切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢，回路中出現(xiàn)感應電流，棒受到安培力，機械能有一部分轉(zhuǎn)化為導體棒的內(nèi)能；達到穩(wěn)定速度時，棒受力平衡，牽引力。 ① （1）對電動機應用能量守恒定律有：， ② 其中，，，，，，，，①②式聯(lián)立，且代入數(shù)據(jù)即可求得，棒所達到的穩(wěn)定速度為。 （2）在棒從開始運動到達穩(wěn)定速度的過程中，對棒應用能量守恒定律有： ， ③ 其中，，，①③式聯(lián)立解得完成此過程所需時間。 【總結(jié)升華】理清能量轉(zhuǎn)化關(guān)系是解決該題的關(guān)鍵。