新高考物理二轮复习重难点专练热点12 导线框进出磁场的电磁感应模型（原卷版）.doc

热点12导线框进出磁场的电磁感应模型

热点12导线框进出磁场的电磁感应模型

1.高考命题中，电磁感应问题中导线框进出磁场切割磁感线的问题，综合了法拉第电磁感应定律、楞次定律、安培力的公式，左手定则、右手定则、牛顿第二定律、动能定理、动量定理、能量守恒定律等规律，对学生的物理综合素养和能力要求较高。

2.力电磁综合问题，分析清楚是因运动而产生电，还是为电而受力的问题。对导线框受力分析和运动分析，分析哪个边在切割磁感线，哪个边相当于电源，电磁感应中的线框模型是电磁感应的一种综合题型，是电磁感应与电路、电场、磁场导体的受力和运动等的综合，题中力现象电磁现象相互联系、相互影响、相互制约。

一、线框在竖直方向上穿过有界磁场区域

如图所示，线框穿越有界磁场的问题，是关于电磁感应的动力学分段讨论问题。线框的运动一般经历以下五个阶段：接近磁场、穿入磁场、浸没磁场(假定能全部浸没)、穿出磁场，远离磁场．其中一、三、五阶段，线框只受重力作用，二、四阶段有电磁感应．下面根据穿入情景的不同，把该类问题大致分为以下三类：

（空气阻力不计）

匀速穿入．当自由落体的高度恰等于临界高度时，线框刚进入磁场时的速度使得安培力恰等于线框重力，线框匀速穿入磁场，如图(①)所示．

加速穿入．当自由落体的高度较低时，线框刚进入磁场时的速度较小，使得安培力小于重力，线框变加速穿入磁场．根据线框长度的不同，加速穿入又分为三种情景：一种是线框长度较短，当完全穿入时，安培力依旧小于重力；一种是线框长度恰好等于临界长度，当刚好完全穿入时，安培力恰等于重力；一种是线框长度较长，先加速再匀速，以至于完全穿入磁场，如图(②和b)所示．

(3)减速穿入．当自由落体的高度较高时，线框刚进入磁场时的速度较大，使得安培力大于重力，线框变减速穿入磁场．根据线框长度的不同，减速穿入又分为三种情景：一种是线框长度较短，当完全穿入时，安培力依旧大于重力；一种是线框长度恰好等于临界长度，当刚好完全穿入时，安培力恰等于重力；一种是线框长度较长，先减速再匀速，以至于完全穿入磁场，如图(③和c)所示．

归纳：线框全部浸没在磁场中，做竖直下抛运动．穿出磁场时的情景，要依据速度的大小继续讨论．穿出是加速还是减速，有没有匀速运动，完全要结合问题的实际，视磁场宽度和线框长度而定．需要强调的是，一定的速度对应着一定的安培力，速度大则安培力大，速度小则安培力小，使安培力等于重力的速度是唯一的．

二、电磁感应动力学问题的解题策略

三、分析电磁感应中的图像问题的思路与方法

图像类型

(1)各量随时间变化的图像：如B-t图像、Φ-t图像、E-t图像、I-t图像、F-t图像等。

(2)各量随位移变化的图像：如E-x图像、I-x图像等。

问题类型

(1)根据给定的电磁感应过程选择有关图像。

(2)根据给定的图像分析电磁感应过程。

(3)根据某种图像分析判断其它图像。

常用规律

有关方向的判断

左手定则、安培定则、右手定则、楞次定律

六类公式

(1)平均感应电动势E＝neq\f(ΔΦ,Δt)。

(2)平动切割电动势E＝Blv。

(3)转动切割电动势E＝eq\f(1,2)Bl2ω(以一端为轴)。

(4)闭合电路的欧姆定律I＝eq\f(E,R＋r)。

(5)安培力F＝IlB。

(6)牛顿运动定律及运动学的相关公式等。

常用

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)，特别是分析物理量的正负，以排除错误的选项。

方法

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，然后由函数关系对图像进行分析和判断。

四、解答电磁感应中的图像问题的基本步骤

1．明确图像的种类，即是B-t图像还是Φ-t图像，或者E-t图你、I-t图像等。

2．分析电磁感应的具体过程。

3．用右手定则或楞次定律确定方向的对应关系。

4．结合安培力公式、法拉第电磁感应定律、闭合电路的欧姆定律、牛顿运动定律等知识写出相应的函数关系式。

5．根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等。

6．画出图像或判断选择图像。

五、电磁感应过程中的电荷量公式：q＝eq\f(nΔФ,R总)

1．推导：在产生感应电流的电路中，设电路的总电阻为R总，在时间Δt内通过导体横截面的电荷量为q。

由法拉第电磁感应定律得eq\x\to(E)＝eq\f(nΔΦ,Δt)

由闭合电路的欧姆定律得eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R总)

由电流定义式得q＝eq\x\to(I)Δt

联立解得q＝neq\f(ΔΦ,R总)。

2．结论：电磁感应过程中产生的感应电荷量由线圈的匝数、磁通量的变化量及电路的总电阻共同决定，与时间Δt无关。

（建议