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1、第12章 電磁感應,考點37法拉第電磁感應定律自感渦流,考點36電磁感應現(xiàn)象楞次定律,專題13電磁感應中的圖像問題,專題14電磁感應的綜合問題,考點36電磁感應現(xiàn)象楞次定律,必備知識 全面把握 核心方法 重點突破 方法1關(guān)于感應電流產(chǎn)生的判定 方法2楞次定律的理解 方法3三定則、一定律的應用 考法例析 成就能力 考法1電磁感應現(xiàn)象的理解和判斷 考法2感應電流方向的兩種判斷方法,必備知識全面把握,1電磁感應現(xiàn)象 (1)定義：在某一閉合電路中(無電源)，當有磁通量發(fā)生變化時，回路中有感應電流產(chǎn)生的現(xiàn)象就叫電磁感應現(xiàn)象 (2)條件： ；磁通量發(fā)生變化 劃重點： （1）電磁感應現(xiàn)象的發(fā)

2、生是因為磁通量發(fā)生了變化，并不是因為有磁通量； （2）回路中沒有電源，電流的產(chǎn)生是因為磁通量發(fā)生了變化，所以磁通量變化本質(zhì)上是使回路中有了電源如果電路未閉合，但仍有磁通量變化，電源還是會形成，即產(chǎn)生感應電動勢，但是在電路中不會產(chǎn)生感應電流,電路閉合,(3)判斷是否有感應電流產(chǎn)生的方法 根據(jù)磁通量的表達式 ，產(chǎn)生感應電流的條件是穿過 的磁通量發(fā)生變化，引起磁通量變化一般有四種情況： 磁感應強度B不變，有效面積S變化，則 . 磁感應強度B變化，磁感線穿過的有效面積S不變，則 . 線圈平面與磁場方向的夾角發(fā)生變化，即線圈在垂直于磁場方向的投影面積SSsin 發(fā)生變化，從而引起穿過

3、線圈的磁通量發(fā)生變化 磁感應強度B和回路面積S同時發(fā)生變化，t0BS.,2楞次定律 (1)內(nèi)容：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化 (2)適用范圍 一切電磁感應現(xiàn)象 (3)“阻礙”的理解 誰阻礙誰感應電流的磁場阻礙原磁場的磁通量變化 阻礙什么阻礙的是穿過回路的 的變化，而不是磁通量本身 如何阻礙原磁通量增加時，感應電流磁場方向與原磁場方向 ；當原磁通量減少時，感應電流磁場方向與原磁場方向 ，即“增反減同” 阻礙的結(jié)果阻礙并不是阻止，結(jié)果是增加的還增加，減少的還減少,磁通量,(4)用楞次定律確定感應電流方向的步驟 楞次定律本身并沒有給出感應電流的方向

4、，只是給定了感應電流的磁場與原磁場間存在“阻礙”關(guān)系，所謂“原磁場”是指閉合電路所在空間原來就存在的磁場應用楞次定律確定感應電流的方向一般用于回路面積不變，磁感應強度的大小或方向發(fā)生變化的情況，其基本步驟如下： 明確閉合電路范圍內(nèi)原磁場的方向； 明確穿過閉合電路的磁通量的變化情況，即磁通量是增加還是減少的； 根據(jù)感應電流的磁場與原磁場方向之間的關(guān)系，即“增反減同”的關(guān)系，確定前者的方向； 根據(jù)感應電流與感應電流的磁場之間的因果關(guān)系，應用右手螺旋定則確定感應電流的方向； 明確哪一部分導體相當于電源，根據(jù)在電源外部電路中電流由電源正極流向負極(電源內(nèi)部電路的電流由負極流向正極)，判定感應電流的方向

5、 如果電路未閉合，電源正、負極的判定方法同上，只是需要假設(shè)電路是閉合的就可以了,3右手定則的應用及互感問題 (1)用右手定則確定感應電流方向的步驟 如果是磁感應強度不變，回路面積變化，而面積變化主要是回路中有部分導體做切割磁感線運動，或者是構(gòu)成回路的線框繞某一個軸做切割磁感線轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生感應電流的情況時，除了應用楞次定律外，更方便的方法是應用右手定則確定感應電流的方向，其基本步驟如下： 明確閉合電路范圍內(nèi)原磁場的方向； 明確閉合電路中做切割磁感線運動的那部分導體(即相當于電源的那部分導體)及其運動方向； 應用右手定則：伸開右手，使拇指跟其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進

6、入，并使拇指指向?qū)w運動的方向，這時四指所指的方向就是導體中感應電流的方向 (2)右手定則與楞次定律的關(guān)系 右手定則與楞次定律是特殊與一般的關(guān)系一切電磁感應現(xiàn)象都符合楞次定律，而右手定則只適用于單純由于部分導體做切割磁感線運動所產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象,劃重點：右手定則和左手定則的對比： (3)互感 互不相連的并相互靠近的兩個線圈，當一個線圈的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應電動勢，這種現(xiàn)象叫互感互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫互感電動勢,4實驗：探究影響感應電流方向的因素 判斷有無感應電流，關(guān)鍵是抓住兩個條件： (1)電路是閉合電路； (2)穿過電路本身的磁通量發(fā)生變化其主要內(nèi)

7、涵體現(xiàn)在“變化”二字上，只有“變磁”才會產(chǎn)生感應電動勢，如果電路再閉合，就會有感應電流 中學階段提供“變磁”的儀器主要有兩種，第一種是永磁體(如圖甲)，第二種是通電螺線管(如圖乙)，根據(jù)甲、乙兩圖，體會感應電流方向,甲,乙,核心方法重點突破,方法1關(guān)于感應電流產(chǎn)生的判定 2013年12月我國發(fā)射的“玉兔號”月球車成功著陸月球，預計在2020年將實施載人登月，假如航天員登月后想探測一下月球表面是否有磁場，他手邊有一只靈敏電流表和一個小線圈，則下列推斷正確的是() A直接將電流表放于月球表面，看是否有示數(shù)來判斷磁場有無 B將電流表與線圈組成閉合回路，使線圈沿某一方向運動，如電流表無示數(shù)，則可判斷月

8、球表面無磁場 C將電流表與線圈組成閉合回路，使線圈沿某一方向運動，如電流表有示數(shù)，則可判斷月球表面有磁場 D將電流表與線圈組成閉合回路，使線圈在某個平面內(nèi)沿兩個互相垂直的方向運動，月球表面若有磁場，則電流表至少有一次示數(shù)不為零,例1,【解析】 直接將電流表放于月球表面，電流表電路是斷開的，不能產(chǎn)生感應電流，無法判斷有無磁場，故A錯誤；將電流表與線圈組成閉合回路，使線圈沿某一方向運動，若線圈運動方向與磁場方向平行，線圈中不產(chǎn)生感應電流，所以電流表無示數(shù)，不能判斷月球表面無磁場，故B錯誤；將電流表與線圈組成閉合回路，使線圈沿某一方向運動，如電流表有示數(shù)，線圈中磁通量發(fā)生變化，說明月球表面有磁場，故

9、C正確；將電流表與線圈組成閉合回路，使線圈在某一平面內(nèi)沿兩個方向運動，若磁場與平面垂直，而且是勻強磁場，則線圈中沒有感應電流產(chǎn)生，所以此時電流表無示數(shù)，不能判斷月球表面無磁場，故D錯誤 【答案】C,例1,突破點： 1磁通量發(fā)生變化的四種常見情況 (1)磁場強弱不變，有效面積改變； (2)有效面積不變，磁場強弱改變； (3)磁場強弱改變，有效面積也改變； (4)磁場強弱不變，但磁場與回路的相對位置發(fā)生改變 2判斷步驟 (1)確定研究的閉合回路 (2)弄清楚回路內(nèi)的磁場分布情況，并確定該回路的磁通量. (3),方法2楞次定律的理解 如圖所示，光滑平行導軌M、N固定在同一水平面上，兩根導體棒P、Q平

10、行放置在導軌上，形成一個閉合回路，當一條形磁鐵從高處下落接近回路時() AP、Q將互相靠攏 BP、Q將互相遠離 C磁鐵的加速度仍為g D磁鐵的加速度大于g,例2,【解析】 方法一：根據(jù)楞次定律，磁鐵靠近回路，磁通量增加，回路產(chǎn)生的感應電流的磁場阻礙其增加，所以，P、Q將互相靠攏且磁鐵的加速度小于g，選項A正確 方法二：設(shè)磁鐵下端為N極，根據(jù)楞次定律可判斷出P、Q中的感應電流方向，如圖所示，根據(jù)左手定則可判斷P、Q所受安培力的方向，可見，P、Q將相互靠攏由于回路所受安培力的合力向下，由牛頓第三定律知，磁鐵將受到向上的反作用力，則其加速度小于g.當磁鐵下端為S極時，根據(jù)相同的分析可得到相同的結(jié)論，

11、選項A正確 【答案】A,例2,突破點： (1)楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為感應電流的效果總是阻礙引起感應電流的原因，可作如下理解： 阻礙原磁通量的變化“增反減同”； 阻礙相對運動“來拒去留”； 使回路面積有擴大或縮小的趨勢“增縮減擴”； 阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)“增反減同” (2)利用楞次定律判斷的電流方向也是電路中感應電動勢的方向，利用右手定則判斷的電流方向也是做切割磁感線運動的導體上感應電動勢的方向若電路為開路，可假設(shè)電路閉合，應用楞次定律或右手定則確定電路中假想電流的方向，即感應電動勢的方向 (3)在判斷電磁感應現(xiàn)象中的電勢高低時，一定要明確產(chǎn)生感應電動勢的那部分電路就是電源在

12、電源內(nèi)部，電流方向從低電勢處流向高電勢處,方法3三定則、一定律的應用 (多選)如圖所示，金屬導軌上的導體棒ab在勻強磁場中沿導軌做下列哪種運動時，銅制線圈c中將有感應電流產(chǎn)生且被螺線管吸引() A向右做勻速運動 B向左做減速運動 C向右做減速運動 D向右做加速運動,例3,【解析】 當導體棒向右勻速運動時回路產(chǎn)生恒定的電流，線圈中的磁通量恒定，c中無感應電流出現(xiàn)，A錯誤；當導體棒向左做減速運動時，由右手定則可判定回路中產(chǎn)生ba的感應電流且在減小，由安培定則知螺線管中感應電流的磁場向左在減弱，由楞次定律知c中出現(xiàn)順時針方向的感應電流(從右向左看)且被螺線管吸引，B正確；同理可判定C正確，D錯誤

13、【答案】BC,例3,突破點：“三個定則、一個定律”的綜合應用技巧 (1) 應用現(xiàn)象及規(guī)律比較,(2)應用技巧 多定則應用的關(guān)鍵是抓住因果關(guān)系：無論是“安培力”還是“洛倫茲力”，只要是“力”都用左手判斷“電生磁”或“磁生電”均用右手判斷 因電而生磁(IB)安培定則 因動而生電(v、BI)右手定則 因電而受力(I、BF安)左手定則 (3)一般解題步驟 分析題干條件，找出閉合電路中切割磁感線的導體棒 結(jié)合題中的已知條件和待求量的關(guān)系選擇恰當?shù)囊?guī)律 正確地利用所選擇的規(guī)律進行分析和判斷,考法例析成就能力,考法1電磁感應現(xiàn)象的理解和判斷 如圖所示，金屬棒ab置于水平放置的U形光滑導軌上，在ef右側(cè)存在有

14、界勻強磁場B，磁場方向垂直導軌平面向下，在ef左側(cè)的無磁場區(qū)域cdef內(nèi)有一半徑很小的金屬圓環(huán)L，圓環(huán)與導軌在同一平面內(nèi)當金屬棒ab在水平恒力F作用下從磁場左邊界ef處由靜止開始向右運動后，下列有關(guān)圓環(huán)的說法正確的是() A圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生變大的感應電流，圓環(huán)有收縮的趨勢 B圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生變大的感應電流，圓環(huán)有擴張的趨勢 C圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生變小的感應電流，圓環(huán)有收縮的趨勢 D圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生變小的感應電流，圓環(huán)有擴張的趨勢,例1,【解析】 根據(jù)右手定則，當金屬棒ab在恒力F的作用下向右運動時，abdc回路中會產(chǎn)生逆時針方向的感應電流，則在圓環(huán)處產(chǎn)生垂直于紙面向外的磁場，隨著金屬棒向右加速運動，abdc回路中的感應電

15、流逐漸增大，穿過圓環(huán)的磁通量也逐漸增大，根據(jù)楞次定律可知，圓環(huán)將有收縮的趨勢，以阻礙穿過圓環(huán)的磁通量的增大；abdc回路中的感應電流I ，感應電流的變化率 ，又由于金屬棒向右運動的加速度a ，在減小，所以感應電流的變化率減小，圓環(huán)內(nèi)磁通量的變化率減小，所以在圓環(huán)中產(chǎn)生的感應電流不斷減小，選項C正確 【答案】C,例1,考法2感應電流方向的兩種判斷方法 課標全國201715，6分如圖，在方向垂直于紙面向里的勻強磁場中有一U形金屬導軌，導軌平面與磁場垂直金屬桿PQ置于導軌上并與導軌形成閉合回路PQRS，一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi)，線框與導軌共面現(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運動，在運動開始的

16、瞬間，關(guān)于感應電流的方向，下列說法正確的是() APQRS中沿順時針方向，T中沿逆時針方向 BPQRS中沿順時針方向，T中沿順時針方向 CPQRS中沿逆時針方向，T中沿逆時針方向 DPQRS中沿逆時針方向，T中沿順時針方向,例2,【解析】 由于金屬桿PQ突然向右運動，導致金屬導軌與金屬桿PQ所圍的面積增大，磁通量增大，由楞次定律知，感應電流產(chǎn)生的磁場阻礙原磁場的變化，故感應電流產(chǎn)生的磁場方向應垂直于紙面向外，PQRS中的感應電流沿逆時針方向?qū)τ趫A環(huán)形金屬線框T，金屬桿由于運動產(chǎn)生的感應電流所產(chǎn)生的磁場使得T內(nèi)的磁場的磁感應強度變小，磁通量減小，故線框T中感應電流產(chǎn)生的磁場方向應垂直于紙面向里，

17、故T中的感應電流沿順時針方向，故選項D正確 【答案】D,例2,考點37法拉第電磁感應定律自感渦流,必備知識 全面把握 核心方法 重點突破 方法4感應電動勢大小的計算 方法5電磁感應的綜合問題 方法例析 成就能力 考法3感應電動勢大小的計算 考法4感應電荷量的計算 考法5感應電流與安培力的綜合應用 考法6對電磁阻尼、渦流、自感的理解,必備知識全面把握,1法拉第電磁感應定律 (1)法拉第電磁感應定律 內(nèi)容：閉合電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的 成正比 公式 (2)磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率/t的區(qū)別 磁通量是指穿過某面積的磁感線的 ，計算式為 ，其中為磁

18、感應強度B與線圈平面的夾角 磁通量的變化量指線圈中末狀態(tài)的磁通量2與初狀態(tài)的磁通量1之差，21，計算磁通量以及磁通量變化量時，要注意磁通量的 ,磁通量的變化率,正負,(3)利用En/t求感應電動勢大小,(4)動生電動勢大小的計算(一般指導體切割磁感線時的感應電動勢) 概念：因?qū)w與磁場間的相對運動而產(chǎn)生的感應電動勢叫動生電動勢. 動生電動勢大小的推導：平面垂直于勻強磁場B的導軌，長為l的導體棒垂直導軌放置，與其組成矩形閉合回路，當棒以速度v沿導軌運動t時，回路的面積變化了Svlt，由法拉第電磁感應定律可得E Blv. EBlv的適用條件：a.磁場為勻強磁場；b.導體棒平動切割磁感線；c.B、

19、l、v三者相互垂直，若不垂直則取垂直分量，如v與B夾角為，則公式可以表示為EBlvsin .,劃重點：感生電動勢與動生電動勢的聯(lián)系和區(qū)別 (1)區(qū)別： En/t一般用來計算t時間內(nèi)的平均感應電動勢，EBlv一般用來計算瞬時感應電動勢 En/t一般計算的是整個回路的感應電動勢，因此不容易確定電源是哪部分導體EBlv只適用于一段導體棒切割磁感線運動的情況，該段導體棒就是電源 (2)聯(lián)系：En/t和EBlv是統(tǒng)一的，當En/t中的t0時，E為瞬時感應電動勢，而公式EBlv中的v為平均速度v時，E為平均感應電動勢,2互感和自感 (1)互感與互感電動勢 互不相連并相互靠近的兩個線圈，當一個線圈的電流變化

20、時，它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應電動勢，這種現(xiàn)象叫互感互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫互感電動勢 (2)自感與自感電動勢 定義：當一個線圈中的電流變化時，它產(chǎn)生的變化的磁場不僅在鄰近的電路中激發(fā)出感應電動勢，同樣也在它本身激發(fā)出感應電動勢，這種現(xiàn)象稱為自感，由于自感而產(chǎn)生的感應電動勢叫作自感電動勢 自感電動勢的作用：總是阻礙導體中原電流的變化，即總是起著推遲電流變化的作用 自感電流的方向：自感電流總是阻礙導體中原來電流的變化，當原來電流增大時，自感電流的方向與原來電流的方向相反；當原來電流減小時，自感電流的方向與原來電流方向相同,(3)兩種自感類型的比較:,3渦流 (1)定義 在變化的

21、磁場中的導體內(nèi)產(chǎn)生的感應電流，看起來就像水中的旋渦，所以叫渦電流，簡稱渦流 (2)本質(zhì) 渦流的本質(zhì)是 現(xiàn)象，與一般導體或線圈的最大區(qū)別是導體本身構(gòu)成 ，它同樣遵循 定律,4電磁阻尼和電磁驅(qū)動 (1)定義 電磁阻尼 當導體在磁場中運動時，感應電流會使導體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導體的運動，稱為電磁阻尼 電磁驅(qū)動 磁場相對于導體運 動時，在導體中會產(chǎn)生 感應電流，感應電流使 導體受到安培力的作用 ，安培力使導體運動起 來，稱為電磁驅(qū)動 (2)電磁阻尼和電磁 驅(qū)動的比較,核心方法重點突破,方法4感應電動勢大小的計算 北京理綜201616，6分如圖所示，勻強磁場中有兩個導體圓環(huán)a、

22、b，磁場方向與圓環(huán)所在平面垂直磁感應強度B隨時間均勻增大兩圓環(huán)半徑之比為21，圓環(huán)中產(chǎn)生的感應電動勢分別為Ea和Eb，不考慮兩圓環(huán)間的相互影響下列說法正確的是() AEaEb41，感應電流均沿逆時針方向 BEaEb41，感應電流均沿順時針方向 CEaEb21，感應電流均沿逆時針方向 DEaEb21，感應電流均沿順時針方向,例1,【解析】 【答案】B 【關(guān)鍵點撥】磁感應強度B隨時間均勻增大，B/t為常數(shù)，圓環(huán)中產(chǎn)生的感應電動勢與圓環(huán)面積成正比，即與圓環(huán)半徑的平方成正比,例1,突破點： 1應用法拉第電磁感應定律解題的一般步驟 (1)分析穿過閉合電路的磁場方向及磁通量的變化情況； (2)利用楞次定

23、律確定感應電流的方向； (3)靈活選擇法拉第電磁感應定律的不同表達形式列方程求解 2求解感應電動勢常見情況,注意以下幾點： (1)公式En/t是求解回路某段時間內(nèi)平均感應電動勢的最佳選擇 (2)用公式EnSB/t求感應電動勢時，S為線圈在磁場范圍內(nèi)的有效面積 (3)公式En/t中，與B、S相關(guān)，可能是/tBS/t，也可能是/tSB/t，當Bkt時，/tkS.,方法5導體切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢 課標全國201720，6分(多選)兩條平行虛線間存在一勻強磁場，磁感應強度方向與紙面垂直邊長為0.1 m、總電阻為0.005 的正方形導線框abcd位于紙面內(nèi)，cd邊與磁場邊界平行，如圖(a)所示已知導

24、線框一直向右做勻速直線運動，cd邊于t0時刻進入磁場線框中感應電動勢隨時間變化的圖線如圖(b)所示(感應電流的方向為順時針時，感應電動勢取正)下列說法正確的是() A磁感應強度的大小為0.5 T B導線框運動速度的大小為0.5 m/s C磁感應強度的方向垂直于紙面向外 D在t0.4 s至t0.6 s這段時間內(nèi)，導線框所受的安培力大小為0.1 N,例2,【解析】 【答案】BC,例2,突破點： (1)公式EBlv的使用條件 勻強磁場B、l、v三者相互垂直 (2)EBlv的“四性” 正交性：本公式是在一定條件下得出的，除磁場為勻強磁場外，還需B、l、v三者互相垂直瞬時性：若v為瞬時速度，則E為相

25、應的瞬時感應電動勢有效性：公式中的l為導體切割磁感線的有效長度相對性：EBlv中的速度v是導體相對磁場的速度，若磁場也在運動，應注意二者速度間的相對關(guān)系 (3)感應電動勢的相關(guān)判斷：把產(chǎn)生感應電動勢的那部分電路或?qū)w當作電源的內(nèi)電路，那部分導體相當于電源若電路是不閉合的，則先假設(shè)電路是閉合的，有電流通過，然后應用楞次定律或右手定則判斷出電流的方向電源內(nèi)部電流的方向是由負極(低電勢)流向正極(高電勢)，外電路順著電流方向每經(jīng)過一個用電器電勢都要降低,方法6自感現(xiàn)象 北京理綜201719，6分圖甲和圖乙是教材中 演示自感現(xiàn)象的兩個電路圖，L1和L2為電感線圈實驗時，斷開開關(guān)S1瞬間，燈A1突然閃亮

26、，隨后逐漸變暗；閉合開關(guān)S2，燈A2逐漸變亮，而另一個相同的燈A3立即變亮，最終A2與A3的亮度相同下列說法正確的是() A圖甲中，A1與L1的電阻值相同 B圖甲中，閉合S1，電路穩(wěn)定后，A1中電流大于L1中電流 C圖乙中，變阻器R與L2的電阻值相同 D圖乙中，閉合S2瞬間，L2中電流與變阻器R中電流相等,例2,【解析】 圖甲中，斷開開關(guān)S1瞬間，L1與燈A1組成閉合回路，L1產(chǎn)生感應電動勢阻礙電流的變化，電流逐漸減小，由于燈A1突然閃亮，故斷開開關(guān)S1之前，通過L1的電流大于通過燈A1的電流，由歐姆定律知，A1的電阻值大于L1的電阻值，選項A、B錯誤；圖乙中，閉合開關(guān)S2，電路穩(wěn)定后A2與

27、A3的亮度相同，又A2與A3相同，由歐姆定律知，變阻器R與L2的電阻值相同，選項C正確；圖乙中，閉合S2瞬間，由于L2產(chǎn)生感應電動勢阻礙電流的增加，故L2中電流小于變阻器R中電流，選項D錯誤 【答案】C,例2,突破點： (1)在分析自感問題時，應注意電路的結(jié)構(gòu)，弄清楚自感線圈L與用電器的串、并聯(lián)關(guān)系，明確原電流的方向，再判斷自感電流的方向及大小變化，同時注意，自感線圈L的自身電阻是否能忽略不計；在斷開開關(guān)時，還要看自感線圈和用電器能否形成閉合回路 (2)自感現(xiàn)象的四大特點 自感電動勢總是阻礙導體中原電流的變化 通過線圈的電流不能發(fā)生突變，只能緩慢變化 電流穩(wěn)定時，自感線圈相當于普通導體 線圈的

28、自感系數(shù)越大，自感現(xiàn)象越明顯，自感電動勢只是延緩了變化的進行，但它不能使變化停止，更不能使變化反向,考法例析成就能力,考法3感應電動勢大小的計算 如圖所示，金屬半圓環(huán)AB放在勻強磁場中，環(huán)面與磁感應強度方向垂直，先讓半圓環(huán)繞直徑AB所在的直線以角速度勻速轉(zhuǎn)動，環(huán)中產(chǎn)生的感應電動勢的有效值大小為E1；再讓半圓環(huán)繞A點在垂直于磁感線的平面內(nèi)以角速度勻速轉(zhuǎn)動，環(huán)中產(chǎn)生的感應電動勢大小為E2，則E1：E2的值為(),例1,【解析】 【答案】C,例1,求電荷量的三種方法 (1)qIt.式中I為回路中的恒定電流，t為時間 由于導體棒勻速切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢而使得閉合回路中的電流恒定，根據(jù)電流定義式

29、可知qIt. 閉合線圈中磁通量均勻增大或減小且回路電阻保持不變，則電路中的電流I恒定，t時間內(nèi)通過線圈橫截面的電荷量qIt. (2)qn/R.其中R為回路電阻，為穿過閉合回路的磁通量變化量 閉合回路中的電阻R不變，并且只有磁通量變化為電路提供電動勢 從表面來看，通過回路的電荷量與時間無關(guān)，但與時間有關(guān)，隨時間變化 (3)qCBLv.式中C為電容器的電容，B為勻強磁場的磁感應強度，L為導體棒切割磁感線的有 效長度，v為導體棒切割速度的變化量 在勻強磁場中，電容器接在切割磁感線的導體棒兩端，不計一切電阻，電容器兩極板間電壓等于導體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢E，通過電容器的電流Iq/tCU/t，又

30、EBLv，則UBLv，可得qCBLv.,考法4感應電荷量的計算,湖北宜昌2018期末如圖所示，紙面內(nèi)有一矩形導體閉合線框abcd，ab邊長大于bc邊長，置于垂直紙面向里、邊界為MN的勻強磁場外，線框兩次勻速地完全進入磁場，兩次速度大小相同，方向均垂直于MN.第一次ab邊平行MN進入磁場，線框上產(chǎn)生的熱量為Q1，通過線框?qū)w橫截面的電荷量為q1；第二次bc邊平行MN進入磁場，線框上產(chǎn)生的熱量為Q2，通過線框?qū)w橫截面的電荷量為q2，則() AQ1Q2，q1q2 CQ1Q2，q1q2 DQ1Q2，q1

31、基本道具”，也是高考的熱點，考查的知識點多，題目的綜合性強，物理情境變化空間大，是我們復習中的難點“桿導軌”模型又分為“單桿”型和“雙桿”型(“單桿”型為重點)；導軌放置方式可分為水平、豎直和傾斜；桿的運動狀態(tài)可分為勻速、勻變速、非勻變速運動等,考法5電磁感應中的“桿+導軌”模型,2模型分類及特點 (1)單桿水平式,(2)單桿傾斜式,3方法指導 解決電磁感應中綜合問題的一般思路是“先電后力再能量” 江蘇物理201713，15分如圖所示，兩條相距為d的平行金屬導軌位于同一水平面內(nèi)，其右端接一阻值為R的電阻質(zhì)量為m的金屬桿靜置在導軌上，其左側(cè)的矩形勻強磁場區(qū)域MNPQ的磁感應強度大小為B、方向豎直

32、向下當該磁場區(qū)域以速度v0勻速地向右掃過金屬桿后，金屬桿的速度變?yōu)関.導軌和金屬桿的電阻不計，導軌光滑且足夠長，桿在運動過程中始終與導軌垂直且兩端與導軌保持良好接觸求： (1)MN剛掃過金屬桿時，桿中感應電流的大小I； (2)MN剛掃過金屬桿時，桿的加速度大小a； (3)PQ剛要離開金屬桿時，感應電流的功率P.,例3,【解析】 【關(guān)鍵點撥】磁場區(qū)域與金屬桿之間的相對運動，相當于金屬桿切割磁感線運動，切割速度是磁場與金屬桿之間的相對速度,例2,考法6感應電流與安培力的綜合應用 天津理綜20173，6分如圖所示，兩根平行金屬導軌置于水平面內(nèi)，導軌之間接有電阻R.金屬棒ab與兩導軌垂直并保持良好接

33、觸，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向垂直于導軌平面向下現(xiàn)使磁感應強度隨時間均勻減小，ab始終保持靜止，下列說法正確的是() Aab中的感應電流方向由b到a Bab中的感應電流逐漸減小 Cab所受的安培力保持不變 Dab所受的靜摩擦力逐漸減小,例4,【解析】 磁感應強度隨時間均勻減小，則通過閉合回路的磁通量也均勻減小，由楞次定律得ab中的感應電流方向由a到b，選項A錯誤；根據(jù)法拉第電磁感應定律En/t可知，均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的感應電動勢，故感應電流為恒定電流，選項B錯誤；由FBIL，可知ab所受的安培力逐漸減小，選項C錯誤；ab始終保持靜止，故受力平衡，由Ff結(jié)合選項C可知，選項D正確 【答

34、案】D,例3,專題13電磁感應中的圖像問題,必備知識 全面把握 核心方法 重點突破 方法7靜態(tài)情況下的圖像問題 方法8動態(tài)情況下的圖像問題 方法例析 成就能力,必備知識全面把握,1靜態(tài)情況下的圖像問題 處理靜態(tài)情況下電磁感應的圖像問題時，首先依據(jù)題意求出 、 、 等物理量的大小或變化趨勢；再根據(jù)閉合電路歐姆定律求出閉合電路中的感應電流；最后寫出安培力F、電功率P、磁感應強度B、加速度a等物理量的表達式，結(jié)合圖像表示的意義，選出正確答案,2動態(tài)情況下的圖像問題 (1)電磁感應圖像問題的種類及分析方法 (2)電磁感應圖像類選擇題的常用解法 排除法：定性地分析電磁感應過程中物理量的變化趨勢(增

35、大還是減小)、變化快慢(均勻變化還是非均勻變化)，特別是物理量的正負，排除錯誤的選項 函數(shù)法：根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個物理量之間的函數(shù)關(guān)系，然后由函數(shù)關(guān)系對圖像進行分析和判斷,(3)電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應電流i以及與此相對應的導體受到的安培力F等物理量，會因為磁場的變化規(guī)律(例如Bkt)或切割磁感線運動的規(guī)律(例如勻速)，以及電路的結(jié)構(gòu)及組成情況而有規(guī)律地變化，反映在圖像上就呈現(xiàn)有規(guī)律的曲線解決此類問題，主要是應用法拉第電磁感應定律和串、并聯(lián)電路規(guī)律，求出變量隨時間變化的關(guān)系式，解題思路如下： 找規(guī)律導體或磁場做什么樣的變化，變化規(guī)律如何，并列式 找關(guān)系導體或磁場的變化，會使電阻、閉合

36、電路面積或磁通量等發(fā)生什么變化，設(shè)出自變量，將其他變化量用這個自變量表示出來 應用公式E 或EBLv，依據(jù)電路已知條件，求出感應電流i等物理量的表達式，從而判斷圖像規(guī)律,(4)線框進入磁場問題的一般模型,續(xù)表,(5)線框進入磁場問題的注意點與拓展,(6)解題要點 注意正方向的規(guī)定例如it圖像上縱軸的正負表示電流i的方向所以，應用楞次定律判斷出某個時段原電流或感應電流的方向時，先要根據(jù)規(guī)定的正方向，確定它在坐標軸上的正負 在曲線的變化率上，原電流與感應電流在圖像上呈“相反”的關(guān)系，原電流最大，變化率最小時，感應電流最小但是請注意：感應電流i感及其相應的磁場、電動勢的變化關(guān)系是相似的 高考題通常不

37、會直接給出感應電流或變化的電流的情況，通常是已知兩個電流間或磁場與電流間發(fā)生吸引或排斥等電磁感應現(xiàn)象，這時可依據(jù)已知的電磁感應現(xiàn)象，應用楞次定律判定原電流的變化情況,核心方法重點突破,方法7電磁感應中的圖像問題 四川理綜20167，6分(多選)如圖所示，電阻不計、間距為l的光滑平行金屬導軌水平放置于磁感應強度為B、方向豎直向下的勻強磁場中，導軌左端接一定值電阻R.質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒MN置于導軌上，受到垂直于金屬棒的水平外力F的作用由靜止開始運動，外力F與金屬棒速度v的關(guān)系是FF0kv(F0、k是常量)，金屬棒與導軌始終垂直且接觸良好金屬棒中感應電流為i，受到的安培力大小為FA，電阻R

38、兩端的電壓為UR，感應電流的功率為P，它們隨時間t變化圖像可能正確的有(),例1,【解析】 【答案】BC,例1,突破點： 1.由給定的圖像分析電磁感應過程，定性或定量求解相應的物理量或推斷出其他圖像常見的圖像有Bt圖像、Et 圖像、it圖像、vt 圖像及Ft 圖像等,2解題關(guān)鍵 弄清初始條件、正負方向?qū)淖兓秶?、所研究物理量的函?shù)表達式、進出磁場的轉(zhuǎn)折點等是解決此類問題的關(guān)鍵 3應用知識 (1)四個規(guī)律：左手定則、安培定則、右手定則、楞次定律 (2)應用公式 4解題步驟 (1)明確圖像的種類，即是Bt圖像還是t圖像，或者Et圖像、It圖像等； (2)分析電磁感應的具體過程； (3)用右手

39、定則或楞次定律確定變化方向的對應關(guān)系； (4)結(jié)合法拉第電磁感應定律、閉合電路歐姆定律、牛頓運動定律等知識寫出相應的函數(shù)關(guān)系式； (5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進行數(shù)學分析，如分析圖像斜率的變化、截距等； (6)畫出圖像或判斷圖像,方法8圖像的轉(zhuǎn)換 將一段導線繞成圖甲所示的閉合回路，并固定在水平面(紙面)內(nèi)回路的ab邊置于垂直紙面向里的勻強磁場中回路的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場，以向里為磁場的正方向，其磁感應強度B隨時間t變化的圖像如圖乙所示用F表示ab邊受到的安培力，以水平向右為F的正方向，能正確反映F隨時間t變化的圖像是(),例2,【解析】 【答案】B 【關(guān)鍵點撥】(1)要明確已知圖像表示的物理

40、規(guī)律和物理過程；(2)根據(jù)所求的圖像和已知圖像的聯(lián)系，對另一圖像作出正確的判斷，進行圖像間的轉(zhuǎn)換,例2,方法9“數(shù)形結(jié)合”分析電磁感應中的圖像問題 如圖，在水平面(紙面)內(nèi)有三根相同的均勻金屬棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a點接觸，構(gòu)成“V”字形導軌空間存在垂直于紙面的均勻磁場用力使MN向右勻速運動，從圖示位置開始計時，運動中MN始終與bac的平分線垂直且和導軌保持良好接觸下列關(guān)于回路中電流i與時間t的關(guān)系圖線，可能正確的是(),例2,B,A,D,C,【解析】 【答案】A,例2,突破點： 利用“數(shù)形結(jié)合”分析電磁感應中圖像問題時，應當注意以下問題： (1)公式選擇：一般選用EBlv或E

41、n/t的瞬時值表達式(即t0時的平均電動勢)； (2)準確寫出每一個時刻(或位置)的磁通量變化率、導體棒切割磁感線運動的有效長度、回路總電阻等物理量隨時間變化的函數(shù)表達式； (3)正確分析表達式中所求物理量與時間的函數(shù)關(guān)系,專題14電磁感應的綜合問題,必備知識 全面把握 核心方法 重點突破 方法10電磁感應中的動力學問題 方法11電磁感應中的能量問題 方法12電磁感應中的動量和能量的應用 方法例析 成就能力,必備知識全面把握,1電磁感應中的動力學問題 (1)電磁感應中的安培力 閉合電路的部分導體做切割磁感線運動時，產(chǎn)生的感應電動勢EBLv，在閉合電路中形成的感應電流I ；導體中由于有電流

42、存在而受到所在磁場的安培力FBIL，綜合以上各式得F . (2)安培力方向的判斷 由右手定則和左手定則判斷 先用右手定則判斷 的方向，再用左手定則判斷 的方向 由楞次定律判斷 根據(jù)楞次定律可知，感應電流引起的效果總是阻礙引起感應電流的原因，因此安培力總是阻礙導體切割磁感線的運動 (3)解答電磁感應中的動力學問題的一般思路 電路分析：等效電路圖(導體棒相當于電源) 電路方程：I .,受力分析：受力分析圖(安培力大小、方向) 對過程分析的基本思路 依據(jù)臨界狀態(tài)特點，列方程求解,2電磁感應中的能量轉(zhuǎn)化問題 (1)電磁感應中的能量轉(zhuǎn)化 閉合電路中產(chǎn)生感應電流的過程，是其他形式的能向電能轉(zhuǎn)化

43、的過程電磁感應現(xiàn)象中能量問題的實質(zhì)是電能的轉(zhuǎn)化問題，橋梁是安培力“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能同理，安培力做功的過程是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程，安培力做多少功就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，因此電磁感應過程總是伴隨著能量的轉(zhuǎn)化,(2)求解焦耳熱Q的三種方法:,核心方法重點突破,方法10電磁感應中的動力學問題 課標全國201624，14分如圖，兩固定的絕緣斜面傾角均為，上沿相連兩細金屬棒ab(僅標出a端)和cd(僅標出c端)長度均為L，質(zhì)量分別為2m和m；用兩根不可伸長的柔軟輕導線將它們連成閉合回路abdca，并通過固定在斜面上沿的兩光滑絕緣小定滑輪跨放在斜面上，使

44、兩金屬棒水平右斜面上存在勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向垂直于斜面向上已知兩根導線剛好不在磁場中，回路電阻為R，兩金屬棒與斜面間的動摩擦因數(shù)均為，重力加速度大小為g.已知金屬棒ab勻速下滑求： (1)作用在金屬棒ab上的安培力的大??； (2)金屬棒運動速度的大小,例1,【解析】 【答案】,例1,突破點： 1電磁感應中動力學問題的兩大研究對象及其關(guān)系 電磁感應中導體棒既可看成電學對象(因為它相當于電源)，又可看成力學對象(因為產(chǎn)生感應電流而受到安培力)，而感應電流I和導體棒的速度v則是聯(lián)系這兩大對象的紐帶,2電磁感應中動力學問題的分析思路 解決電磁感應中的動力學問題的一般思路： “先電后力

45、”，即：先做“源”的分析分離出電路中由電磁感應所產(chǎn)生的電源，求出電源參數(shù)E和r； 再進行“路”的分析分析電路結(jié)構(gòu)，弄清串、并聯(lián)關(guān)系，求出相應部分的電流大小，以便求解安培力； 然后是“力”的分析分析研究對象(通常是金屬桿、導體線框某條邊等)的受力情況，尤其注意其所受的安培力 最后進行“運動狀態(tài)”的分析根據(jù)力和運動的關(guān)系，判斷出正確的運動模型,方法11電磁感應中的能量問題 浙江理綜201624，20分小明設(shè)計的電磁健身器的簡化裝置如圖所示， 兩根平行金屬導軌相距l(xiāng)0.50 m，傾角53，導軌上端串接一個 R0.05 的電阻在導軌間長d0.56 m的區(qū)域內(nèi)，存在方向垂直導 軌平面向下的勻強磁場，磁感

46、應強度B2.0 T質(zhì)量m4.0 kg的金屬 棒CD水平置于導軌上，用絕緣繩索通過定滑輪與拉桿GH相連CD棒的初 始位置與磁場區(qū)域的下邊界相距s0.24 m一位健身者用恒力F80 N 拉動GH桿，CD棒由靜止開始運動，上升過程中CD棒始終保持與導軌垂直 當CD棒到達磁場上邊界時健身者松手，觸發(fā)恢復裝置使CD棒回到初始位置(重力加速度g取10 m/s2，sin 530.8，不計其他電阻、摩擦力以及拉桿和繩索的質(zhì)量)求： (1)CD棒進入磁場時速度v的大??； (2)CD棒進入磁場時所受的安培力FA的大??； (3)在拉升CD棒的過程中，健身者所做的功W和電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q.,例2,【解析】 【答案

47、】(1)2.4 m/s(2)48 N(3)64 J26.88 J,例2,突破點： 1電磁感應中的幾個功能關(guān)系 (1)導體克服安培力做的功等于產(chǎn)生的電能，W安E電； (2)若電路為純電阻電路，則電磁感應中產(chǎn)生的電能又完全轉(zhuǎn)化為電路的焦耳熱，QE電； (3)導體克服安培力做的功等于消耗的機械能，W安E機械能； (4)綜合起來可以看出“電路的焦耳熱”等于“電磁感應中產(chǎn)生的電能”等于“消耗的機械能”，即QE電E機械能這里還要特別明確“能量轉(zhuǎn)化的層次性”，即E機械能E電Q，其中第一次轉(zhuǎn)化是通過克服安培力做功來實現(xiàn)，第二次轉(zhuǎn)化是通過感應電流流經(jīng)電阻轉(zhuǎn)化為焦耳熱來實現(xiàn) 2用能量方法解決電磁感應中電功率問題的

48、一般步驟 (1)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 (2)畫出等效電路，求出回路中電阻消耗電功率的表達式 (3)分析導體機械能的變化，用能量轉(zhuǎn)化關(guān)系得到機械功率的改變與回路中電功率的改變所滿足的關(guān)系式,3電磁感應中能量轉(zhuǎn)化問題的分析技巧 (1)電磁感應過程往往涉及多種能量的轉(zhuǎn)化 如圖所示金屬棒ab沿導軌由靜止下滑時，重力勢能減少，一部分用來克服安培力做功，轉(zhuǎn)化為電能，最終在R上轉(zhuǎn)化為焦耳熱，另一部分轉(zhuǎn)化為金屬棒的動能 若導軌足夠長，棒最終達到穩(wěn)定狀態(tài)做勻速運動，之后重力勢能則完全用來克服安培力做功，轉(zhuǎn)化為焦耳熱 分析“雙桿模型”問題時，要注意雙桿之間的制約關(guān)系，即“動”桿

49、與“被動”桿之間的關(guān)系，需要注意的是，明確最終兩桿的收尾狀態(tài)是分析該類問題的關(guān)鍵 (2)安培力做功和電能變化的特定對應關(guān)系 金屬棒克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能轉(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,方法12電磁感應中的動量和能量問題 1動量定理和功能關(guān)系的應用 甘肅天水2018模擬如圖所示，豎直放置的兩光滑平行金屬導軌，置于方向垂直導軌平面向里的勻強磁場中，兩根質(zhì)量相同的導體棒a和b，與導軌緊密接觸且可自由滑動先固定a，釋放b，當b的速度達到10 m/s時，再釋放a，經(jīng)過1 s，a的速度達到12 m/s，g取10

50、m/s2，則： (1)此時b的速度大小是多少？ (2)若導軌足夠長，分析a、b棒最后的運動狀態(tài),例3,【解析】 【答案】(1)18 m/s(2)一起向下做勻加速運動 突破點：應用動量定理可以由動量變化來求解變力的沖量，如在導體棒做非勻變速運動的問題中，應用動量定理可以解決牛頓運動定律不易解答的變力問題,例3,2動量守恒定律和功能關(guān)系的應用 (1)對于雙導體棒運動的問題，通常是兩棒與導軌構(gòu)成一個閉合回路，當其中一棒在外力作用下獲得一定速度時必然在 磁場中切割磁感線，在該閉合電路中形成一定的感應電流；另一根導體棒在安培力的作用下開始運動，也將切割磁感線產(chǎn)生一定的感應電動勢，對原來電流的變化起阻

51、礙作用 (2)解決此類問題時通常將兩棒視為一個整體，則相互作用的安培力是系統(tǒng)的內(nèi)力，這個變力將不影響整體的動量因此解題的突破口是巧妙選擇系統(tǒng)，運用動量守恒定律(動量定理)和功能關(guān)系求解,如圖所示，兩根彼此平行放置的光滑金屬導軌，其水平部分足夠長且處于豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度為B.現(xiàn)將質(zhì)量為m1的導體棒ab放置于導軌的水平段，將質(zhì)量為m2的導體棒cd從導軌的圓弧部分距水平段高為h的位置由靜止釋放已知導體棒ab和cd接入電路的有效電阻分別為R1和R2，其他部分電阻不計，整個過程中兩導體棒與導軌接觸良好且未發(fā)生碰撞，重力加速度為g.求： (1)導體棒ab、cd最終速度的大??； (2)導體棒ab所產(chǎn)生的熱量,例4,【解析】,例4,謝謝觀賞,