1、第九章 电磁感应第三节 电磁感应定律的综合应用突破考点02突破考点01突破考点03突破考点04课时作业高考真题突破考点05综合能力测试 突破考点01 分类例析电磁感应中的电路问题 1内电路和外电路(1)切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于电源(2)该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的内阻，其余部分是外电路2电源电动势和路端电压(1)电动势：EBlv 或 Ent.(2)电源正、负极：用右手定则或楞次定律确定(3)路端电压：UEIrIR.3误区分析(1)不能正确分析感应电动势及感应电流的方向因产生感应电动势的那部分电路为电源部分，故该部分电路中的电流应为电源内部的电流，而外电路中
2、的电流方向仍是从高电势到低电势(2)应用欧姆定律分析求解电路时，没有注意等效电源的内阻对电路的影响(3)对连接在电路中电表的读数不能正确进行分析，特别是并联在等效电源两端的电压表，其示数应该是路端电压，而不是等效电源的电动势【例 1】如图(a)所示，水平放置的两根平行金属导轨，间距 L0.3 m导轨左端连接 R0.6 的电阻区域 abcd 内存在垂直于导轨平面 B0.6 T 的匀强磁场，磁场区域宽 D0.2 m细金属棒A1 和 A2 用长为 2D0.4 m 的轻质绝缘杆连接，放置在导轨平面上，并与导轨垂直每根金属棒在导轨间的电阻均为 r0.3.导轨电阻不计使金属棒以恒定速度 v1.0 m/s
3、沿导轨向右穿越磁场计算从金属棒 A1进入磁场(t0)到 A2离开磁场的时间内，不同时间段通过电阻 R 的电流强度，并在图(b)中画出(1)明确切割磁感线的导体相当于电源，其电阻是电源的内阻，其他部分为外电路，电源的正负极由右手定则来判定(2)画出等效电路图，并结合闭合电路欧姆定律等有关知识解决相关问题t1Dv0.2 s在 0t1 时间内，A1 产生的感应电动势E1BLv0.18 V其等效电路如图甲所示由图甲知，电路的总电阻R0r rRrR0.5 总电流为IE1R00.36 A通过R的电流为IRrrRI0.12 A从A1离开磁场(t10.2 s)至A2刚好进入磁场t2 2Dv 的时间内，回路无电
4、流，IR0从A2进入磁场(t20.4 s)至离开磁场t32DDv0.6 s的时间内，A2上的感应电动势为E2BLv0.18 V其等效电路如图乙所示由图乙知，电路总电阻R00.5，总电流I0.36 A，流过R的电流IR0.12 A，综合以上计算结果，绘制通过R的电流与时间关系如图丙所示见解析解决电磁感应中的电路问题三步曲1确定电源.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，该导体或回路相当于电源，利用 E或EBlvsin 求感应电动势的大小，利用右手定则或楞次定律判断电流方向.2分析电路结构内、外电路及外电路的串、并联关系，画出等效电路图.3利用电路规律求解.主要应用欧姆定律及串、
5、并联电路的基本性质等列方程求解.1.(多选)用均匀导线做成的正方形线圈边长为 L，正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图所示，当磁场以Bt 的变化率增强时，则()A线圈中感应电流方向为 acbdaB线圈中产生的电动势 EBt L22C线圈中 a 点电势高于 b 点电势D线圈中 a、b 两点间的电势差为Bt L22解析：当磁场增强时，由楞次定律可判定感应电流的方向为acbda，A 正确；由法拉第电磁感应定律得 EBt L22，B 正确；由于电池内部电流由负极到正极，ba，C 错误；线圈中 a、b两点的电势差为电动势的一半，即为12Bt L22，D 错误答案：AB2如图所示，匀强磁场 B
6、0.1 T，金属棒 AB 长 L0.4 m，与框架宽度相同，电阻 r13，框架电阻不计，电阻 R12，R21，当金属棒以 v5 m/s 的速度匀速向左运动时，求：(1)流过金属棒的感应电流 I 多大？(2)若图中电容器的电容 C0.3 F，则所充电荷量 Q 为多少？题图答图解析：(1)金属棒运动相当于电源，内阻 r13，等效电路如图所示由 EBLv 得感应电动势E0.10.45 V0.2 V，外电路总电阻 R R1R2R1R22121 23，I ERr 0.22313 A0.2 A.(2)路端电压 UIR0.223 V0.43 V，电容器所充电荷量QCU0.31060.43 C4108 C.答
7、案：(1)0.2 A(2)4108 C 突破考点02 分类例析 电磁感应中的图像问题 1图象类型图象类型(1)随时间变化的图象如 Bt 图象、t图象、Et 图象和 It 图象(2)随位移 x 变化的图象如 Ex 图象和 Ix 图象应用知识左手定则、安培定则、右手定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿定律、函数图象知识等2.突破策略对图象的分析，应做到“四明确一理解”：(1)明确图象所描述的物理意义；明确各种正、负号的含义；明确斜率的含义；明确图象和电磁感应过程之间的对应关系(2)理解三个相似关系及其各自的物理意义：vvvt，BBBt，t.3解题关键弄清初始条件、正、负方向的对应变化
8、范围、所研究物理量的函数表达式、进出磁场的转折点是解决问题的关键4解决图象问题的一般步骤(1)明确图象的种类，即是 Bt 图象还是 t 图象，或者 Et 图象、It 图象等(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对应关系(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿定律等规律写出函数关系式(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)画图象或判断图象【例 2】如图所示，EOF 和 EOF为空间一匀强磁场的边界，其中 EOEO，FOFO，且 EOOF；OO为EOF 的角平分线，OO间的距离为 l；磁场方向垂直于纸面向里一边长为 l 的正方形导线框沿 OO
9、方向匀速通过磁场，t0 时刻恰好位于图示位置规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正，则感应电流 i与时间 t的关系图线可能正确的是()导线框的运动过程分析：解法1：线框由初始位置运动到(1)位置过程中，切割磁感线的导体有效长度均匀增大，电流也均匀变大，由右手定则判知电流沿逆时针方向线框由(1)位置运动到(2)位置过程中，切割磁感线的导体有效长度不变，电流大小不变，方向也不变线框由(2)位置运动到(3)位置过程中，左边有效切割长度ab逐渐减小，右边有效切割长度cd、ef逐渐增大，整体上，总电动势在减小，到达(3)位置时，E0，即i0.线框由(3)位置运动到(4)位置过程中，有效切割长度变大，到达
10、(4)位置时最大，由右手定则判知电流沿顺时针方向线框由(4)位置运动到(5)位置过程中，电流大小、方向均不变线框由(5)位置运动到(6)位置过程中，导体有效切割长度变小，直到为零综上所述，可知B正确解法 2：在电磁感应现象中，流过线框某一横截面的电量与磁通量的变化量成正比，当线框穿入和穿出磁场之后，线框内的磁通量变化量为零，流过线框某一横截面的电量也必将为零而在电流时间图象中，图线与坐标轴围成的面积就是电量，所以电流图象在时间轴上下围成的面积必然相等观察四个选项，符合条件的只有 B 和 D.利用楞次定律判断 t0 时刻后一段时间的电流方向可知 B 正确B电磁感应中图象类选择题的两个常见解法1排
11、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，然后由函数关系对图象作出分析和判断，这未必是最简捷的方法，但却是最有效的方法.3将一段导线绕成图甲所示的闭合回路，并固定在水平面(纸面)内回路的 ab 边置于垂直纸面向里的匀强磁场中回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场，以向里为磁场的正方向，其磁感应强度 B 随时间 t 变化的图象如图乙所示用 F 表示 ab 边受到的安培力，以水平向右为 F 的正方向，能正确反应 F 随时间t 变化的图象是()解析：0T2时间
12、内，回路中产生顺时针方向、大小不变的感应电流，根据左手定则可以判定 ab 边所受安培力向左.T2T 时间内，回路中产生逆时针方向、大小不变的感应电流，根据左手定则可以判定 ab 边所受安培力向右，故 B 正确答案：B4(多选)如图所示，光滑平行金属导轨 MN、PQ 所在平面与水平面成 角，M、P 两端接一阻值为 R 的定值电阻，阻值为 r 的金属棒 ab 垂直导轨放置，其他部分电阻不计整个装置处在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下t0 时对金属棒施一平行于导轨的外力 F，金属棒由静止开始沿导轨向上做匀加速直线运动下列关于穿过回路 abPMa 的磁通量变化量、磁通量的瞬时变
13、化率t、通过金属棒的电荷量 q 随时间t 变化以及 a、b 两端的电势差 U 随时间 t 变化的图象中，正确的是()解析：设加速度为 a，运动的位移 x12at2，磁通量变化量 BLx12BLat2，t2，选项 A 错误；感应电动势 Et 12BLat，故t t，选项 B 正确；U RERr RBLa2Rrt，Ut，选项D 正确；电荷量 qR，因为 t2，所以 qt2，选项 C 错误答案：BD5如图(a)，线圈 ab、cd 绕在同一软铁芯上，在 ab 线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈 cd 间电压如图(b)所示已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab 中电流随时间变化
14、关系的图中，可能正确的是()解析：由题图(b)可知 c、d 间的电压大小是不变化的，根据法拉第电磁感应定律可判断出线圈 cd 中磁通量的变化率是不变的，又因已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，所以线圈 ab 中的电流是均匀变化的，选项 C 正确，A、B、D 均错误答案：C 突破考点03 分类例析 电磁感应中的动力学问题 1两种状态及处理方法状态特征处理方法平衡态加速度为零根据平衡条件列式分析非平衡态加速度不为零根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系进行分析2.力学对象和电学对象的相互关系3动态分析的基本思路【例 3】如图所示，两条平行的光滑金属导轨固定在倾角为 的绝缘斜面上，导轨上端
15、连接一个定值电阻导体棒 a 和b 放在导轨上，与导轨垂直并良好接触斜面上水平虚线 PQ 以下区域内，存在着垂直穿过斜面向上的匀强磁场现对 a 棒施以平行导轨斜向上的拉力，使它沿导轨匀速向上运动，此时放在导轨下端的 b 棒恰好静止当 a 棒运动到磁场的上边界 PQ 处时，撤去拉力，此时 b 棒已滑离导轨当 a 棒再次滑回到磁场上边界PQ 处时，又恰能沿导轨匀速向下运动，已知 a 棒、b 棒和定值电阻的阻值均为 R，b 棒的质量为 m，重力加速度为 g，导轨电阻不计求：(1)a 棒在磁场中沿导轨向上运动的过程中，a 棒中的电流 Ia与定值电阻 R 中的电流 IR 之比；(2)a 棒的质量 ma；(
16、3)a 棒在磁场中沿导轨向上运动时所受的拉力 F.(1)a 棒在磁场中沿导轨向上运动时，设 b 棒中的电流为 Ib，有 IRRIbRIaIRIb由解得IaIR21(2)a 棒在 PQ 上方滑动过程中机械能守恒，设 a 棒在 PQ 处向上滑动的速度大小为 v1，其与在 PQ 处向下滑动的速度大小v2 相等，即 v1v2v设磁场的磁感应强度为 B，导体棒长为 L，a 棒在磁场中运动时产生的感应电动势为EBLv当 a 棒沿斜面向上运动时，IbE232R E3RIbLBmgsina 棒向下匀速运动时，设 a 棒中的电流为 Ia，则 Ia E2RIaLBmagsin由解得 ma32m(3)由题知，导体棒
17、 a 沿斜面向上运动时，所受拉力为FIaLBmagsin联立以上各式解得 F72mgsin(1)21(2)32m(3)72mgsin电磁感应中动力学问题的分析方法1用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向.2求回路中的电流.3分析导体受力情况包含安培力在内的全面受力分析.4根据平衡条件或牛顿第二定律列方程.6如图所示，有两根和水平方向成 角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻 R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为 B，一根质量为 m 的金属杆(电阻忽略不计)从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度 vm，则()A如果 B
18、增大，vm将变大 B如果 增大，vm将变大C如果 R 变小，vm将变大D如果 m 变小，vm将变大解析：金属杆从轨道上由静止滑下，经足够长时间后，速度达最大值 vm，此后金属杆做匀速运动杆受重力、轨道的支持力和安培力如图所示安培力 FBLvmRLB，对金属杆列平衡方程式得 mgsinB2L2vmR，则 vmmgsinRB2L2.由此式可知，B 增大，vm 减小；增大，vm 增大；R 变小，vm 变小；m 变小，vm变小，A、C、D 错误，B 正确答案：B7(多选)如图所示，MN、PQ 是与水平面成 角的两条平行光滑且足够长的金属轨道，其电阻忽略不计空间存在着垂直于轨道平面向上的匀强磁场，磁感应
19、强度大小为 B.导体棒 ab、cd 垂直于轨道放置，且与轨道接触良好，每根导体棒的质量均为 m，电阻均为 r，轨道宽度为 L，与轨道平行的绝缘细线一端固定，另一端与 ab 棒中点连接，细线承受的最大拉力 Tm2mgsin.今将 cd 棒由静止释放，则细线被拉断时，cd 棒的()A速度大小是2mgrsinB2L2 B速度大小是mgrsinB2L2C加速度大小是 2gsin D加速度大小是 0解析：由静止释放后 cd 棒沿斜面向下做加速运动，随着速度的增大，EBLv 变大，IE2r也变大，FBIL 也变大，对 ab棒，当 T2mgsinmgsinBIL 时细线刚好被拉断，此时 v2mgrsinB2
20、L2，cd 棒这时向上的安培力与沿斜面向下的重力的分力平衡，加速度大小是 0，故选项 A、D 正确，选项 B、C 错误答案：AD8.(多选)如图所示，两根足够长的平行金属导轨与水平面的夹角为，两导轨间距为 L，上端接有阻值为 R 的电阻一根质量为 m 的均匀直导体棒 ab 放在两导轨上，并与导轨垂直整套装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为 B，导轨和导体棒的电阻可忽略让导体棒沿导轨由静止开始下滑，导轨和导体棒接触良好，不计它们之间的摩擦重力加速度为 g.下列选项正确的是()A导体棒下滑时的最大加速度为 gsinB导体棒匀速运动时所受的安培力为 mgsinC导体棒匀速运动时产生的电动
21、势为mgtanBLRD导体棒匀速运动时的速度为 mgRsinB2L2cos2解析：导体棒刚开始下滑时所受合外力最大，为 mgsin，所以产生的加速度最大，为 gsin，A 正确；当导体棒匀速运动时，由受力分析知，安培力 Fmgtan，所以 B 错误；由 FBIL 得 I FBLmgtanBL，所以电动势 EIRmgtanBLR，C 正确；由 EBLvcos，得 v mgRsinB2L2cos2，所以 D 正确答案：ACD 突破考点04 分类例析电磁感应中的能量问题 1能量转化及焦耳热的求法(1)能量转化其他形式的能量克服安培力做功电能电流做功 焦耳热或其他形式的能量(2)求解焦耳热 Q 的三种
22、方法2电能求解的三种主要思路(1)利用克服安培力求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功；(2)利用能量守恒或功能关系求解；(3)利用电路特征来求解：通过电路中所产生的电能来计算3解题的一般步骤(1)确定研究对象(导体棒或回路)；(2)弄清电磁感应过程中，哪些力做功，哪些形式的能量相互转化；(3)根据能量守恒定律列式求解【例 4】如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距 l0.5 m，左端接有阻值 R0.3 的电阻一质量 m0.1 kg，电阻 r0.1 的金属棒 MN 放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度 B0.4 T棒在水平向右的外力作
23、用下，由静止开始以 a2 m/s2 的加速度做匀加速运动当棒的位移 x9 m 时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比 Q1Q221.导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触求：(1)棒在匀加速运动过程中，通过电阻 R 的电荷量 q；(2)撤去外力后回路中产生的焦耳热 Q2；(3)外力做的功 WF.(1)设棒匀加速运动的时间为 t，回路的磁通量变化量为，回路中的平均感应电动势为 E，由法拉第电磁感应定律得 Et 其中 Blx设回路中的平均电流为 I，由闭合电路的欧姆定律得 I ERr则通过电阻 R 的电荷量为 qIt联立式
24、，代入数据得 q4.5 C(2)设撤去外力时棒的速度为 v，对棒的匀加速运动过程，由运动学公式得v22ax设棒在撤去外力后的运动过程中安培力做功为 W，由动能定理得 W012mv2撤去外力后回路中产生的焦耳热 Q2W联立式，代入数据得 Q21.8 J(3)由题意知，撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比 Q1Q221，可得Q13.6 J在棒运动的整个过程中，由功能关系可知，WFQ1Q2由式得 WF3.6 J1.8 J5.4 J(1)4.5 C(2)1.8 J(3)5.4 J用动力学观点、能量观点解答电磁感应问题的一般步骤9(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
25、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，恰好做匀速直线运动，滑轮质量、摩擦阻力均不计则下列说法中正确的是()A线框进入磁场时的速度为 2ghB线框的电阻为B2L22mg 2ghC线框通过磁场的过程中产生的热量 Q2mghD线框通过磁场的过程中产生的热量 Q4mgh解析：从初始时刻到线框上边缘刚进入磁场，由机械能守恒定律得 3mg2hmg2h4mv2/2，解得线框刚进入磁场时的速度 v 2gh，故 A
26、对；线框上边缘刚进磁场时，恰好做匀速直线运动，故受合力为零，3mgBILmg，IBLv/R，解得线框的电阻 RB2L22mg 2gh，故 B 对；线框匀速通过磁场的距离为2h，产生的热量等于系统重力势能的减少，即 Q3mg2hmg2h4mgh，故 C 错，D 对答案：ABD10CD、EF 是两条水平放置的电阻可忽略的平行金属导轨，导轨间距为 L，在水平导轨的左侧存在磁感应强度方向垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为 B，磁场区域的长度为d，如图所示导轨的右端接有一电阻 R，左端与一弯曲的光滑轨道平滑连接将一阻值也为 R 的导体棒从弯曲轨道上 h 高处由静止释放，导体棒最终恰好停在磁场的
27、右边界处已知导体棒与水平导轨接触良好，且动摩擦因数为，则下列说法中正确的是()A电阻 R 的最大电流为Bd 2ghRB流过电阻 R 的电荷量为BdLRC整个电路中产生的焦耳热为 mghD电阻 R 中产生的焦耳热为12mg(hd)解析：由题图可知，导体棒刚进入磁场的瞬间速度最大，产生的感应电流最大，由机械能守恒有 mgh12mv2，所以 I E2RBLv2R BL 2gh2R，A 错；流过 R 的电荷量为 q I t2RBLd2R，B错；由能量守恒定律可知整个电路中产生的焦耳热为 Qmghmgd，C 错；由于导体棒的电阻也为 R，则电阻 R 中产生的焦耳热为12Q12mg(hd)，D 对答案：D
28、11如图甲，电阻不计的轨道 MON 与 PRQ 平行放置，ON及 RQ 与水平面的倾角 53，MO 及 PR 部分的匀强磁场竖直向下，ON 及 RQ 部分的磁场平行轨道向下，磁场的磁感应强度大小相同，两根相同的导体棒 ab 和 cd 分别放置在导轨上，与导轨垂直并始终接触良好棒的质量 m1.0 kg，R1.0，长度L1.0 m 与导轨间距相同，棒与导轨间动摩擦因数 0.5，现对 ab 棒施加一个方向水平向右，按图乙规律变化的力 F，同时由静止释放 cd 棒，则 ab 棒做初速度为零的匀加速直线运动，g取 10 m/s2.(1)求 ab 棒的加速度大小；(2)求磁感应强度 B 的大小；(3)若已
29、知在前 2 s 内 F 做功 W30 J，求前 2 s 内电路产生的焦耳热；(4)求 cd 棒达到最大速度所需的时间解析：(1)对 ab 棒：FfmgvatFBILFfmaFm(ga)B2L2at2R由图象信息，代入数据解得：a1 m/s2.(2)当 t12 s 时，F10 N，由(1)知B2L2at2R Fm(ga)，得 B2 T.(3)02 s 过程中，对 ab 棒，x12at212 mv2at12 m/s由动能定理知：WmgxQ12mv22代入数据解得 Q18 J.(4)设当时间为 t时，cd 棒达到最大速度，FNBILmgcos53FfFNmgsin53Ffmgsin53(B2L2at
30、2Rmgcos53)解得：t5 s.答案：(1)1 m/s2(2)2 T(3)18 J(4)5 s 突破考点 05 思想方法等效法在电磁感应问题中的应用 电磁感应电路的几个等效问题【例 5】如图所示，直角三角形导线框 abc 固定在匀强磁场中，ab 是一段长为 L、电阻为 R 的均匀导线，ac 和 bc 的电阻可不计，ac 长度为L2.磁场的磁感应强度为 B，方向垂直纸面向里现有一段长度为L2，电阻为R2的均匀导体棒 MN 架在导线框上，开始时紧靠 ac，然后沿 ab 方向以恒定速度 v 向 b 端滑动，滑动中始终与 ac 平行并与导线框保持良好接触，当 MN 滑过的距离为L3时，导线 ac
31、中的电流为多大？方向如何？MN 滑过的距离为L3时，如图甲所示，它与 bc 的接触点为 P，等效电路图如图乙所示由几何关系可知 MP 长度为L3，MP 中的感应电动势E13BLvMP 段的电阻 r13RMacP 和 MbP 两电路的并联电阻为r 并13231323R29R由欧姆定律，PM 中的电流IErr并ac中的电流Iac23I解得Iac2BLv5R根据右手定则，MP中的感应电流的方向由P流向M，所以电流Iac的方向由a流向c.2BLv5R 方向由a流向c应用等效法分析电磁感应问题的思路1明确切割磁感线的导体相当于电源，其电阻是电源的内阻，其他部分为外电路，电源的正、负极由右手定则来判定.2
32、画出等效电路图，并结合闭合电路欧姆定律等有关知识解决相关问题.12.为了提高自行车夜间行驶的安全性，小明同学设计了一种“闪烁”装置如图所示，自行车后轮由半径r15.0102 m的金属内圈、半径r20.40 m的金属外圈和绝缘幅条构成后轮的内、外圈之间等间隔地接有4根金属条，每根金属条的中间均串联有一电阻值为R的小灯泡在支架上装有磁铁，形成了磁感应强度B0.10 T、方向垂直纸面向外的“扇形”匀强磁场，其内半径为r1、外半径为r2、张角 6.后轮以角速度2 rad/s相对于转轴转动若不计其他电阻，忽略磁场的边缘效应(1)当金属条ab进入“扇形”磁场时，求感应电动势E，并指出ab上的电流方向；(2
33、)当金属条ab进入“扇形”磁场时，画出“闪烁”装置的电路图；(3)从金属条ab进入“扇形”磁场时开始，经计算画出轮子转一圈过程中，内圈与外圈之间电势差Uab随时间t变化的Uabt图象；(4)若选择的是“1.5 V、0.3 A”的小灯泡，该“闪烁”装置能否正常工作？有同学提出，通过改变磁感应强度B、后轮外圈半径r2、角速度和张角等物理量的大小，优化前同学的设计方案，请给出你的评价解析：(1)金属条ab在磁场中切割磁感线时，所构成的回路的磁通量变化设经过时间t，磁通量的变化量为，由法拉第电磁感应定律Et BSB12r2212r21 由式并代入数值得Et 12B(r22r21)4.9102V根据右手
34、定则(或楞次定律)，可得感应电流方向为ba.(2)通过分析，可得电路图为(3)设电路中的总电阻为R总，根据电路图可知，R总R13R43Rab两端电势差UabEIRE ER总R14E1.2102 V设ab离开磁场区域的时刻为t1，下一根金属条进入磁场区域的时刻为t2，t1 112 st2214 s设轮子转一圈的时间为T，T2 1 s在T1 s内，金属条有四次进出，后三次与第一次相同由可画出如下Uabt图象(4)“闪烁”装置不能正常工作(金属条的感应电动势只有4.9102V，远小于小灯泡的额定电压，因此无法正常工作)B增大，E增大，但有限度；r2增大，E增大，但有限度；增大，E增大，但有限度；增大，E不变答案：见解析温示提馨请 做：课时作业 28（点击进入）温示提馨请 做：高考真题（点击进入）温示提馨请 做：综合能力测试九（点击进入）
