一、電磁感應(yīng)中的電路問題 1在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生 變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該導(dǎo)體或回路相當(dāng)于電源因此，電磁感應(yīng)問題往往與電路問題聯(lián)系在一起,2解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問題的基本方法 (1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律(右手定則)確定感應(yīng) 電動勢的大小和方向； (2)畫等效電路； (3)運(yùn)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路的性質(zhì)、電功率等 公式求解,(1)某段導(dǎo)體作為外電路時，它兩端的電壓就是電流與其 電阻的乘積 (2)某段導(dǎo)體作為電源時，它兩端的電壓就是路端電壓， 等于電流與外電阻的乘積，或等于電動勢減去內(nèi)電 壓當(dāng)其電阻不計(jì)時，路端電壓等于電源電動勢 (3)某段導(dǎo)體做電源，斷路時電壓等于電動勢,二、電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題 1通電導(dǎo)體在磁場中將受到安培力作用，電磁感應(yīng)問 題往往和力學(xué)問題聯(lián)系在一起解決的基本方法如下： (1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動勢的大小 和方向； (2)求回路中的電流； (3)分析導(dǎo)體受力情況(包含安培力在內(nèi)的全面受力分析)； (4)根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列方程,2兩種狀態(tài)處理 (1)導(dǎo)體處于平衡態(tài)靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài) 處理方法：根據(jù)平衡條件合外力等于零列式分析 (2)導(dǎo)體處于非平衡態(tài)加速度不等于零 處理方法：根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動態(tài)分析，或結(jié)合功能關(guān)系分析,三、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化問題 1電磁感應(yīng)過程實(shí)質(zhì)是不同形式的能量轉(zhuǎn)化的過程電 磁感應(yīng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場中必定受到安培力作用，因此要維持感應(yīng)電流的存在，必須有“外力”克服安培力做功此過程中，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能安培力做功的過程是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程，安培力做多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能,2求解電能的主要思路 (1)利用克服安培力做功求解：電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克 服安培力所做的功； (2)利用能量守恒求解：機(jī)械能的減少量等于產(chǎn)生的電能； (3)利用電路特征來求解：通過電路中所產(chǎn)生的電能來計(jì)算 3解決電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量問題的一般步驟 (1)確定等效電源 (2)分析清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的能量發(fā) 生了相互轉(zhuǎn)化 (3)根據(jù)能量守恒列方程求解,四、電磁感應(yīng)中的圖象問題,1用均勻?qū)Ь€做成的正方形線框邊 長為0.2 m，正方形的一半放在垂 直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，如圖 931所示當(dāng)磁場以10 T/s的 變化率增強(qiáng)時，線框中a，b兩點(diǎn) 間的電勢差是 ( ) 圖931 AUab0.1 V BUab0.1 V CUab0.2 V DUab0.2 V,答案：B,2如圖932所示，豎直放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接 有定值電阻R，質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并良好接觸且無摩擦，棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，整個裝置放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時間內(nèi)，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于 ( ),A棒的機(jī)械能增加量 B棒的動能增加量 C棒的重力勢能增加量 D電阻R上放出的熱量,圖932,解析：棒加速上升時受到重力、拉力F及安培力根據(jù)功能原理可知力F與安培力做的功的代數(shù)和等于棒的機(jī)械能的增加量，A正確,答案：A,3物理實(shí)驗(yàn)中，常用一種叫做“沖擊 電流計(jì)”的儀器測定通過電路的電 量如圖933所示，探測線圈與 沖擊電流計(jì)串聯(lián)后可用來測定磁場的 磁感應(yīng)強(qiáng)度已知線圈的匝數(shù)為n， 圖933 面積為S，線圈與沖擊電流計(jì)組成的回路電阻為R.若將線圈放在被測勻強(qiáng)磁場中，開始線圈平面與磁場垂直，現(xiàn)把探測線圈翻轉(zhuǎn)180°，沖擊電流計(jì)測出通過線圈的電量為q，由上述數(shù)據(jù)可測出被測磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 ( ),答案：C,4如圖934所示，一閉合直 角三角形線框以速度v勻速穿 過勻強(qiáng)磁場區(qū)域從BC邊進(jìn)入 磁場區(qū)開始計(jì)時，到A點(diǎn)離開 圖934 磁場區(qū)為止的過程中，線框內(nèi)感應(yīng)電流的情況(以逆時針方向?yàn)殡娏鞯恼较?是圖935中的 ( ),圖935,解析：BC邊剛進(jìn)入磁場時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，由右手定則可判定電流方向?yàn)槟鏁r針方向，是正值，隨線框進(jìn)入磁場，有效長度l逐漸減小，由EBlv得電動勢均勻減小，即電流均勻減??；當(dāng)線框剛出磁場時，切割磁感線的有效長度l最大，故電流最大，且為順時針方向，是負(fù)值，此后電流均勻減小，故只有A圖象符合要求,答案：A,5如圖936所示，平行長直金屬 導(dǎo)軌置于水平面內(nèi)，間距為L，導(dǎo)軌 左端接有阻值為R的電阻，質(zhì)量為m 的導(dǎo)體棒垂直跨接在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌和 導(dǎo)體棒的電阻均不計(jì)，且接觸良好， 圖936 在導(dǎo)軌平面上有一矩形區(qū)域內(nèi)存在著豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，開始時，導(dǎo)體棒靜止于磁場區(qū)域的右端，當(dāng)磁場以速度v勻速向右移動時，導(dǎo)體棒隨之開始運(yùn)動，同時受到水平向左，大小為Ff的摩擦阻力作用，并很快達(dá)到恒定速度，此時導(dǎo)體棒仍處于磁場區(qū)域內(nèi)求：,(1)導(dǎo)體棒在達(dá)到恒定速度前做什么運(yùn)動？ (2)導(dǎo)體棒所達(dá)到的恒定速度vt的大小 (3)若要使導(dǎo)體棒不動，摩擦阻力至少要多大？,對電磁感應(yīng)電路問題的理解,師 之 說 1對電源的理解 電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置在電磁感應(yīng)現(xiàn)象里，通過導(dǎo)體切割磁感線和線圈磁通量的變化而將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 2對電路的理解 內(nèi)電路是切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的線圈， 外電路由電阻、電容等電學(xué)元件組成,關(guān)鍵一點(diǎn) (1)求解一段時間內(nèi)的電量用電流平均值 (2)求一段時間內(nèi)的熱量用電流的有效值 (3)求瞬時功率要用瞬時值，求解平均功率要用有效值,兩根光滑的長直金屬導(dǎo)軌 MN、MN平行置于同一水平面內(nèi)， 導(dǎo)軌間距為l，電阻不計(jì)，M、M處 接有如圖937所示的電路，電路中 各電阻的阻值均為R，電容器的電容為 圖937 C.長度也為l、阻值同為R的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中ab在外力作用下向右勻速運(yùn)動且與導(dǎo)軌保持良好接觸，在ab運(yùn)動距離為x的過程中，整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q.求： (1)ab運(yùn)動速度v的大??； (2)電容器所帶的電荷量q.,思路點(diǎn)撥 ab切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢為電源電動勢，可由EBlv計(jì)算，其中v為所求，再結(jié)合歐姆定律、焦耳定律、電容器及運(yùn)動學(xué)知識列方程可解得,解決此類問題要分清電路的組成，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的部分為電源，其電路部分為內(nèi)電路，其余則為外電路，然后畫出等效電路圖，再結(jié)合電磁感應(yīng)定律及直流電路的知識即可求解.,學(xué) 之 用,電磁感應(yīng)圖象問題分析,師 之 說,1圖象問題的特點(diǎn) 考查方式比較靈活，有時根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)生的過程，確定圖象的正確與否，有時依據(jù)不同的圖象，進(jìn)行綜合計(jì)算 2解題關(guān)鍵 弄清初始條件，正、負(fù)方向的對應(yīng)，變化范圍，所研究物理量的函數(shù)表達(dá)式，進(jìn)出磁場的轉(zhuǎn)折點(diǎn)是解決問題的關(guān)鍵,3解決圖象問題的一般步驟 (1)明確圖象的種類，即是Bt圖還是t圖，或者Et圖、 It圖等 (2)分析電磁感應(yīng)的具體過程 (3)用右手定則或楞次定律確定方向?qū)?yīng)關(guān)系 (4)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓定律等規(guī)律 寫出函數(shù)關(guān)系式 (5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，如分析斜率的變化、 截距等 (6)畫圖象或判斷圖象,一矩形線圈位于一隨時間t變化的磁場內(nèi)，磁場方向垂直線圈所在的平面(紙面)向里，如圖939甲所示磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化規(guī)律如圖939乙所示以I表示線圈中的感應(yīng)電流，以圖939甲中線圈上箭頭所示方向的電流為正，則圖9310所示的It圖中正確的是 ( ),圖939,圖9310,思路點(diǎn)撥 先由楞次定律判定感應(yīng)電流的方向，再根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律確定感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的大小情況,答案 A,電磁感應(yīng)圖象問題，也與其他部分的圖象問題一樣，要從圖象的坐標(biāo)軸、點(diǎn)、線、截距、斜率、面積等方面挖掘解題信息不同的是，這部分的圖象問題，除從圖象挖掘信息之外，還要用楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、右手定則、左手定則等加以分析判斷.,學(xué) 之 用 2(2010·上海高考)如圖9311， 一有界區(qū)域內(nèi)，存在著磁感應(yīng) 強(qiáng)度大小均為B，方向分別垂直 于光滑水平桌面向下和向上的勻 強(qiáng)磁場，磁場寬度均為L.邊長為L 圖9311 的正方形線框abcd的bc邊緊靠磁場邊緣置于桌面上使線框從靜止開始沿x軸正方向勻加速通過磁場區(qū)域，若以逆時針方向?yàn)殡娏鞯恼较?，能反映線框中感應(yīng)電流變化規(guī)律的是圖9312的 ( ),圖9312,答案：A,電磁感應(yīng)中的力與能的分析,1運(yùn)動的動態(tài)結(jié)構(gòu),師 之 說,2能量轉(zhuǎn)化特點(diǎn),3安培力在不同情況下的作用 (1)當(dāng)磁場不動、導(dǎo)體做切割磁感線的運(yùn)動時，導(dǎo)體所受安 培力與導(dǎo)體運(yùn)動方向相反，此即電磁阻尼在這種情況下，安培力對導(dǎo)體做負(fù)功，即導(dǎo)體克服安培力做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為焦耳熱 (2)當(dāng)導(dǎo)體開始時靜止、磁場(磁體)運(yùn)動時，由于導(dǎo)體相對 磁場向相反方向做切割磁感線運(yùn)動而產(chǎn)生感應(yīng)電流，進(jìn)而受到安培力作用，這時安培力成為導(dǎo)體運(yùn)動的動力，此即電磁驅(qū)動在這種情況下，安培力做正功，電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機(jī)械能,在利用能量守恒解決電磁感應(yīng)中的問題時，要分析安培力的做功情況，即安培力在導(dǎo)體運(yùn)動過程中是做正功還是做負(fù)功另外，參與能量轉(zhuǎn)化的形式要考慮周全，要考慮準(zhǔn)確哪些形式的能量增加，哪些形式的能量減少,(2011·鎮(zhèn)江模擬)如圖 9313所示，一根電阻為R 12 的電阻絲做成一個半徑為r 1 m的圓形導(dǎo)線框，豎直放置在水 平勻強(qiáng)磁場中，線框平面與磁場方 向垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0.2 T， 圖9313 現(xiàn)有一根質(zhì)量為m0.1 kg、電阻不計(jì)的導(dǎo)體棒，自圓形導(dǎo)線框最高點(diǎn)靜止起沿線框下落，在下落過程中始終與線框,答案 (1)8.8 m/s2 (2)0.44 J,3如圖9314所示，兩根相距L 平行放置的光滑導(dǎo)電軌道，與 水平面的夾角均為，軌道間有 電阻R，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方 向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，一根 圖9314 質(zhì)量為m、電阻為r的金屬桿ab，由靜止開始沿導(dǎo)電軌道下滑設(shè)下滑過程中桿ab始終與軌道保持垂直，且接觸良好，導(dǎo)電軌道有足夠的長度，且電阻不計(jì) (1)桿ab將做什么運(yùn)動？ (2)若開始時就給ab沿軌道向下的拉力F使其由靜止開始向下做 加速度為a的勻加速運(yùn)動(agsin)，求拉力F與時間t的關(guān)系式,學(xué) 之 用,1(2010·廣東高考)如圖9315所示， 平行導(dǎo)軌間有一矩形的勻強(qiáng)磁場區(qū) 域，細(xì)金屬棒PQ沿導(dǎo)軌從MN處勻速 圖9315 運(yùn)動到MN的過程中，棒上感應(yīng)電動勢E隨時間t變化的圖示，可能正確的是 ( ),圖9316,解析：金屬棒勻速運(yùn)動，進(jìn)入磁場前和經(jīng)過磁場后感應(yīng)電動勢均為零，經(jīng)過磁場過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小恒定，故A正確,答案：A,2(2010·安徽高考)如圖9317 所示，水平地面上方矩形區(qū)域 內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁 場，兩個邊長相等的單匝閉合 正方形線圈和，分別用相 圖9317 同材料、不同粗細(xì)的導(dǎo)線繞制(為細(xì)導(dǎo)線)兩線圈在距磁場上界面h高處由靜止開始自由下落，再進(jìn)入磁場，最后落到地面運(yùn)動過程中，線圈平面始終保持在豎直平面內(nèi)且下邊緣平行于磁場上邊界設(shè)線圈、落地時的速度大小分別為v1、v2，在磁場中運(yùn)動時產(chǎn)生的熱量分別為Q1、Q2，不計(jì)空氣阻力，則 ( ),Av1Q2 Dv1v2，Q1Q2,答案：D,3(2010·天津高考)如圖9318 所示，質(zhì)量m10.1 kg，電阻R1 0.3 ，長度l0.4 m的導(dǎo)體棒 ab橫放在U型金屬框架上，框架 質(zhì)量m20.2 kg，放在絕緣水平 圖9318 面上，與水平面間的動摩擦因數(shù)0.2，相距0.4 m的MM、NN相互平行，電阻不計(jì)且足夠長電阻R20.1 的MN垂直于MM.整個裝置處于豎直向上的,勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T垂直于ab施加F2 N的水平恒力，ab從靜止開始無摩擦地運(yùn)動，始終與MM、NN保持良好接觸，當(dāng)ab運(yùn)動到某處時，框架開始運(yùn)動設(shè)框架與水平面間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10 m/s2. (1)求框架開始運(yùn)動時ab速度v的大小； (2)從ab開始運(yùn)動到框架開始運(yùn)動的過程中，MN上產(chǎn)生的熱量Q0.1 J求該過程ab位移x的大小,解析：(1)ab對框架的壓力 F1m1g 框架受水平面的支持力 FNm2gF1 依題意，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則框架受到最大靜摩擦力 F2FN ab中的感應(yīng)電動勢 EBlv MN中電流,答案：(1)6 m/s (2)1.1 m,點(diǎn)擊此圖片進(jìn)入課下提知能,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,