2021高三物理人教版一轮学案 第十单元 专题十一　电磁感应规律的综合应用（二）Word版含解析

专题十一　电磁感应规律的综合应用(二) 考纲考情 核心素养 ?电磁感应中的能量问题Ⅱ ?电磁感应中的动量问题Ⅱ ?综合应用楞次定律、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、牛顿第二定律、动能定理、能量守恒定律、动量定理、动量守恒定律分析解决电磁感应问题. 科学思维 全国卷5年9考 高考指数★★★★★ 突破1　电磁感应中的能量问题 1．能量转化 2．求解焦耳热Q的三种方法 (2019·天津卷)如图所示，固定在水平面上间距为l的两条平行光滑金属导轨，垂直于导轨放置的两根金属棒MN和PQ长度也为l、电阻均为R，两棒与导轨始终接触良好．MN两端通过开关S与电阻为R的单匝金属线圈相连，线圈内存在竖直向下均匀增加的磁场，磁通量变化率为常量k.图中虚线右侧有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B．PQ的质量为m，金属导轨足够长，电阻忽略不计． (1)闭合S，若使PQ保持静止，需在其上加多大水平恒力，并指出其方向； (2)断开S，PQ在上述恒力作用下，由静止开始到速度大小为v的加速过程中流过PQ的电荷量为q，求该过程安培力做的功W. 【解析】　(1)设线圈中的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律E＝，则E＝k　① 设PQ与MN并联的电阻为R并，有R并＝　② 闭合S时，设线圈中的电流为I，根据闭合电路欧姆定律得I＝　③ 设PQ中的电流为IPQ，有IPQ＝I　④ 设PQ受到的安培力为F安，有F安＝BIPQl　⑤ 保持PQ静止，由受力平衡，有F＝F安　⑥ 联立①②③④⑤⑥式得F＝　⑦ 方向水平向右． (2)设PQ由静止开始到速度大小为v的加速过程中，PQ运动的位移为x，所用时间为Δt，回路中的磁通量变化量为ΔΦ，平均感应电动势为，有＝　⑧ 其中ΔΦ＝Blx　⑨ 设PQ中的平均电流为，有＝　⑩ 根据电流的定义得＝　? 由动能定理，有Fx＋W＝mv2－0　? 联立⑦⑧⑨⑩??式得W＝mv2－kq.　? 【答案】　(1)　方向水平向右　(2)mv2－kq 高分技法 求解电磁感应中的能量问题 (1)存在电磁感应的过程中，涉及的能量包括外部能量、运动导体的动能、焦耳热，外力做功和安培力做功实现这些能量的转化，它们之间的关系如下． ①焦耳定律：Q＝I2Rt，只适用于电流恒定的电路． ②功能关系：W外－W克安＝W外－Q＝mv2－mv. (2)解决此类问题的一般步骤 ①用法拉第电磁感应定律和楞次定律(或右手定则)确定感应电动势的大小和方向． ②画出等效电路图，写出回路中电阻消耗的电功率的表达式． ③分析导体机械能的变化，根据能量守恒定律得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程，联立求解． 1. (多选)如图所示，同种材料的、均匀的金属丝做成边长之比为1?2的甲、乙两单匝正方形线圈，已知两线圈的质量相同．现分别把甲、乙线圈以相同的速率匀速拉出磁场，则下列说法正确的是(　AD　) A．甲、乙两线圈的热量之比为1?2 B．甲、乙两线圈的电荷量之比为1?4 C．甲、乙两线圈的电流之比为1?2 D．甲、乙两线圈的热功率之比为1?1 解析：本题考查线圈切割磁场时的电磁感应问题．两线圈质量相同，周长之比为1?2，则组成线圈的金属丝的横截面积之比为2?1，根据R＝ρ可知，电阻之比为R甲?R乙＝1?4，根据E＝BLv，Q＝·＝可知甲、乙两线圈的热量之比为1?2，选项A正确；由q＝可知，甲、乙两线圈的电荷量之比为1?1，选项B错误；由I＝可知，甲、乙两线圈的电流之比为2?1，选项C错误；由P＝＝可知，甲、乙两线圈的热功率之比为1?1，选项D正确． 2. (多选)如图所示，质量为3m的重物与一质量为m的线框用一根绝缘细线连接起来，挂在两个高度相同的定滑轮上，已知线框的横边边长为L，水平方向匀强磁场的磁感应强度大小为B，磁场上下边界的距离、线框竖直边长均为h.初始时刻，磁场的下边缘和线框上边缘的高度差为2h，将重物从静止开始释放，线框上边缘刚进磁场时，线框恰好做匀速直 ... ...