资源描述
考纲展示热点视角1.电磁感应现象2.磁通量3.法拉第电磁感应定律4.楞次定律5.自感、涡流说明：1.导体切割磁感线时，感应电动势的计算，只限于l垂直于B、v的情况2.在电磁感应现象里，不要求判断内电路中各点电势的高低3.不要求用自感系数计算自感电动势.1.感应电流的产生条件、方向判断和电动势的简单计算，磁感应强度、磁通量、电动势、电压、电流随时间变化的图象，以及感应电动势、感应电流随线框位移变化的图象，是高频考点，以选择题为主2.滑轨类问题、线框穿越有界匀强磁场、电磁感应中的能量转化等综合问题，能很好地考查考生的能力，备受命题专家的青睐.第一节电磁感应现象楞次定律一、磁通量1概念：磁感应强度B与面积S的_.2计算(1)公式：_.(2)适用条件：匀强磁场；S是_磁场中的有效面积(3)单位：韦伯(Wb)，1 Wb_.3意义：穿过某一面积的磁感线的_.4标矢性：磁通量是_，但有正、负二、电磁感应1电磁感应现象当穿过闭合电路的_发生变化时，电路中有电流产生，这种现象称为电磁感应现象2产生感应电流的条件(1)条件：穿过闭合电路的磁通量_.(2)特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做_运动3能量转化发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为_.特别提醒：当回路不闭合时，没有感应电流，但有感应电动势，只产生感应电动势的现象也可以称为电磁感应现象，且产生感应电动势的那部分导体或线圈相当于电源三、感应电流方向的判断1楞次定律(1)内容：感应电流的磁场总要_引起感应电流的_的变化(2)适用情况：所有的电磁感应现象2右手定则(1)内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指_，并且都与手掌在同一个_，让磁感线从掌心进入，并使拇指指向_的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向(2)适用情况：_产生感应电流,1.(单选)如图所示，ab是水平面上一个圆的直径，在过ab的竖直面内有一根通电直导线ef，且ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，穿过圆面积的磁通量将()A逐渐变大B逐渐减小C始终为零D不为零，但始终保持不变2(单选)如图所示，小圆圈表示处于磁场中的闭合电路一部分导线的横截面，速度v在纸面内关于感应电流的有无及方向的判断正确的是()A甲图中有感应电流，方向向外B乙图中有感应电流，方向向外C丙图中无感应电流D丁图中a、b、c、d四位置上均无感应电流3(多选)如图，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布一铜制圆环用丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速释放，在圆环从a摆向b的过程中()A感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针B感应电流方向一直是逆时针C安培力方向始终与速度方向相反D安培力方向始终沿水平方向电磁感应现象的判断判断电路中能否产生感应电流的一般流程：(单选)如图所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一个磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为.在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是()Aab向右运动，同时使减小B使磁感应强度B减小，角同时也减小Cab向左运动，同时增大磁感应强度BDab向右运动，同时增大磁感应强度B和角(0mg.同理，当金属环离开磁铁下端时，金属环与磁铁相互吸引，因而绳的拉力T2mg，故A正确答案A总结提升利用楞次定律中“阻碍”含义及结论解题，更快捷、方便4.(单选)如图所示，ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈，当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中，线圈ab将()A静止不动B逆时针转动C顺时针转动D发生转动，但因电源的极性不明，无法确定转动的方向习惯思维造成推理错误范例(单选)如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd，在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，从图中位置经过位置到达位置，位置和都很靠近.在这个过程中，线圈中感应电流()A沿abcd流动B沿dcba流动C由到是沿abcd流动，由到是沿dcba流动D由到是沿dcba流动，由到是沿abcd流动误区警示习惯思维之一：线圈离磁体越近，磁场越强，磁通量越大，得出从到位置的电流方向dcba.习惯思维之二：线圈远离磁体时与靠近磁体时，线圈中的电流方向相反，得出从到位置的电流方向abcd，错选D.解析由条形磁铁的磁场分布情况可知，线圈在位置时穿过矩形闭合线圈的磁通量最少线圈从位置到，穿过abcd自下而上的磁通量减少，感应电流的磁场阻碍其减少，则在线框中产生的感应电流的方向为abcd，线圈从位置到，穿过abcd自上而下的磁通量在增加，感应电流的磁场阻碍其增加，由楞次定律可知感应电流的方向仍然是abcd.故本题答案为A.答案A真知灼见(1)穿过线圈的磁通量不仅与磁场强弱、线圈面积有关，还与磁场与线圈平面的夹角有关(2)感应电流的方向，与磁通量的增减和原磁场的方向有关，特别要注意原磁场方向的变化一 高考题组1(多选)(2012高考山东卷)以下叙述正确的是()A法拉第发现了电磁感应现象B惯性是物体的固有属性，速度大的物体惯性一定大C牛顿最早通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的原因D感应电流遵从楞次定律所描述的方向，这是能量守恒定律的必然结果2(单选)(2012高考北京卷)物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”如图，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起某同学另找来器材再探究此实验他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均未动对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是()A线圈接在了直流电源上B电源电压过高C所选线圈的匝数过多D所用套环的材料与老师的不同3(单选)(2011高考上海卷)如图，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a()A顺时针加速旋转B顺时针减速旋转C逆时针加速旋转 D逆时针减速旋转二 模拟题组4(多选)(2014德州模拟)线圈在长直导线电流的磁场中，做如图所示的运动：A向右平动，B向下平动，C绕轴转动(ad边向外转动角度90)，D向上平动(D线圈有个缺口)，判断线圈中有感应电流的是()5(单选)(2014汕头质检)圆形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是()A线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流B穿过线圈a的磁通量变小C线圈a有扩张的趋势D线圈a对水平桌面的压力FN将增大温馨提示日积月累，提高自我请做课后达标检测26第二节法拉第电磁感应定律自感涡流一、法拉第电磁感应定律1感应电动势(1)感应电动势：在_中产生的电动势产生感应电动势的那部分导体就相当于_，导体的电阻相当于_.(2)感应电流与感应电动势的关系：遵循_定律，即I_.2法拉第电磁感应定律(1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的_成正比(2)公式：E_，n为线圈匝数3导体切割磁感线的情形(1)若B、l、v相互垂直，则E_.(2)EBlvsin ，为运动方向与磁感线方向的夹角(3)导体棒在磁场中转动：导体棒以端点为轴，在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动产生感应电动势EBl_(平均速度取中点位置线速度l)二、自感与涡流1自感现象(1)概念：由于导体本身的_变化而产生的电磁感应现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫做_.(2)表达式：E_.(3)自感系数L的影响因素：与线圈的_、形状、_以及是否有铁芯有关2涡流当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导体中都会产生像_状的感应电流(1)电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到_，安培力的方向总是_导体的运动(2)电磁驱动：如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生_，使导体受到安培力作用，安培力使导体运动起来交流感应电动机就是利用_的原理工作的,11.(单选)将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是()A感应电动势的大小与线圈的匝数无关B穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同12.(单选)如图中半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中，绕O轴以角速度沿逆时针方向匀速转动，则通过电阻R的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计)()A由c到d，IBr2/RB由d到c，IBr2/RC由c到d，IBr2/(2R)D由d到c，IBr2/(2R)21.(多选)(2014郑州模拟)如图甲、乙所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，且小于灯A的电阻，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则()A在电路甲中，断开S后，A将逐渐变暗B在电路甲中，断开S后，A将先变得更亮，然后逐渐变暗C在电路乙中，断开S后，A将逐渐变暗D在电路乙中，断开S后，A将先变得更亮，然后逐渐变暗22.(单选)(2014南通模拟)电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物下列相关的说法中正确的是()A锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关B电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作C金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物D电磁炉的上表面一般都用金属材料制成，以加快热传递、减少热损耗公式En/t的应用1感应电动势大小的决定因素(1)感应电动势的大小由穿过闭合电路的磁通量的变化率和线圈的匝数共同决定，而与磁通量、磁通量的变化量的大小没有必然联系(2)当仅由B引起时，则En；当仅由S引起时，则En.2磁通量的变化率是t图象上某点切线的斜率如图甲所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路线圈的半径为r1，在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0，导线的电阻不计求0至t1时间内(1)通过电阻R1的电流大小和方向(2)通过电阻R1的电荷量q及电阻R1上产生的热量课堂笔记规律总结应用电磁感应定律应注意的三个问题：(1)公式En求解的是一个回路中某段时间内的平均电动势，在磁通量均匀变化时，瞬时值才等于平均值(2)利用公式EnS求感应电动势时，S为线圈在磁场范围内的有效面积(3)通过回路截面的电荷量q仅与n、和回路电阻R有关，与时间长短无关推导如下：qtt.1(单选)(2014烟台模拟)一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，先保持线框的面积不变，将磁感应强度在1 s时间内均匀地增大到原来的两倍，接着保持增大后的磁感应强度不变，在1 s时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半，先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为()A.B1C2D4公式EBlv的应用1使用条件本公式是在一定条件下得出的，除了磁场是匀强磁场外，还需B、l、v三者相互垂直实际问题中当它们不相互垂直时，应取垂直的分量进行计算，公式可为EBlvsin ，为B与v方向间的夹角2使用范围导体平动切割磁感线时，若v为平均速度，则E为平均感应电动势，即Bl.若v为瞬时速度，则E为相应的瞬时感应电动势3有效性公式中的l为有效切割长度，即导体与v垂直的方向上的投影长度例如，求下图中MN两点间的电动势时，有效长度分别为甲图：lcdsin .乙图：沿v1方向运动时，l；沿v2方向运动时，l0.丙图：沿v1方向运动时，lR；沿v2方向运动时，l0；沿v3方向运动时，lR.4相对性EBlv中的速度v是相对于磁场的速度，若磁场也运动，应注意速度间的相对关系(多选)(2012高考四川卷)半径为a右端开小口的导体圆环和长为2a的导体直杆，单位长度电阻均为R0.圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.杆在圆环上以速度v平行于直径CD向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心O开始，杆的位置由确定，如图所示则()A0时，杆产生的电动势为2BavB时，杆产生的电动势为BavC0时，杆受的安培力大小为D时，杆受的安培力大小为尝试解答_总结提升感应电动势两个公式的比较公式EnEBlv导体一个回路一段导体适用普遍适用导体切割磁感线意义常用于求平均电动势既可求平均值也可求瞬时值联系本质上是统一的但是，当导体做切割磁感线运动时，用EBlv求E比较方便；当穿过电路的磁通量发生变化时，用En求E比较方便2.(单选)(2012高考新课标全国卷)如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度匀速转动半周，在线框中产生感应电流现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为()A.B.C. D.自感现象的分析1自感现象“阻碍”作用的理解(1)流过线圈的电流增加时，线圈中产生的自感电动势与电流方向相反，阻碍电流的增加，使其缓慢地增加(2)流过线圈的电流减小时，线圈中产生的自感电动势与电流方向相同，阻碍电流的减小，使其缓慢地减小2自感现象的四大特点(1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化(2)通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化(3)电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体(4)线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向3自感现象中的能量转化通电自感中，电能转化为磁场能；断电自感中，磁场能转化为电能(多选)如图所示的电路中，L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2是两个完全相同的电灯，E是内阻不计的电源t0时刻，闭合开关S，经过一段时间后，电路达到稳定，t1时刻断开开关S.I1、I2分别表示通过电灯D1和D2中的电流，规定图中箭头所示方向为电流正方向，以下各图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是()尝试解答_总结提升分析自感现象的两点注意(1)通过自感线圈中的电流不能发生突变，即通电过程，线圈中电流是逐渐变大，断电过程，线圈中电流是逐渐变小，方向不变此时线圈可等效为“电源”，该“电源”与其他电路元件形成回路(2)断电自感现象中灯泡是否“闪亮”问题的判断，在于对电流大小的分析，若断电后通过灯泡的电流比原来强，则灯泡先闪亮后再慢慢熄灭3.(单选)某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L，小灯泡A ，开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因，你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是 ()A电源的内阻较大 B小灯泡电阻偏大 C线圈电阻偏大 D线圈的自感系数较大与电磁感应有关的综合问题该得的分一分不丢！(1)由图象可知，在ab段I(45 rad/s15 rad/s)(2分)在bc段I0.05(15 rad/s45 rad/s)(2分)(2)由题意可知，P两端的电压UP等于圆盘产生的电动势，UPBr2(2分)b点时b15 rad/s，UbBr2b0.3 V(2分)c点时c45 rad/s，UcBr2c0.9 V(2分)(3)由图象中电流变化规律可知电子元件P在b点时开始导通，则：在ab段IP0(0.9 VUP0.3 V)(2分)在bc段IPI(2分)而I0.05，UPBr2(2分)联立可得IP0.05(0.3 V0)回路中滑动变阻器R的最大阻值为R0，滑动片P位于滑动变阻器中央，定值电阻R1R0、R2.闭合开关S，电压表的示数为U，不考虑虚线MN右侧导体的感应电动势，则()AR2两端的电压为 B电容器的a极板带正电C滑动变阻器R的热功率为电阻R2的5倍D正方形导线框中的感应电动势为kL2一 高考题组1(单选)(2013高考北京卷)如图所示，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动， MN中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2.则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比E1E2分别为()Aca,21Bac,21Cac,12 Dca,122(单选)(2010高考北京卷)在如图所示的电路中，两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R.闭合开关S后，调整R，使L1和L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I.然后，断开S.若t时刻再闭合S，则在t前后的一小段时间内，正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t变化的图象是()3.(2013高考重庆卷)小明在研究性学习中设计了一种可测量磁感应强度的实验，其装置如图所示在该实验中，磁铁固定在水平放置的电子测力计上，此时电子测力计的读数为G1，磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区域磁场不计直铜条AB的两端通过导线与一电阻连接成闭合回路，总阻值为R.若让铜条水平且垂直于磁场，以恒定的速率v在磁场中竖直向下运动，这时电子测力计的读数为G2，铜条在磁场中的长度为L.(1)判断铜条所受安培力的方向，G1和G2哪个大？(2)求铜条匀速运动时所受安培力的大小和磁感应强度的大小二 模拟题组4(多选)(2014长沙重点高中测试)一环形线圈放在匀强磁场中，设第1 s内磁感线垂直线圈平面向里，如图甲所示若磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，那么下列选项正确的是()A第1 s内线圈中感应电流的大小逐渐增加B第2 s内线圈中感应电流的大小恒定C第3 s内线圈中感应电流的方向为顺时针方向D第4 s内线圈中感应电流的方向为逆时针方向5(多选)(2014开封模拟)如图所示，有一个磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，一半径为r、电阻为2R的金属圆环放置在磁场中，金属圆环所在的平面与磁场垂直金属杆Oa一端可绕环的圆心O旋转，另一端a搁在环上，电阻值为R；另一金属杆Ob一端固定在O点，另一端b固定在环上，电阻值也是R.已知Oa杆以角速度匀速旋转，所有接触点接触良好，Ob不影响Oa的转动，则下列说法正确的是()A流过Oa的电流可能为Br2/(5R)B流过Oa的电流可能为6Br2/(25R)COa旋转时产生的感应电动势的大小为Br2DOa旋转时产生的感应电动势的大小为Br26(2014北京东城区模拟)如图甲所示，光滑导轨宽0.4 m，ab为金属棒，均匀变化的磁场垂直穿过轨道平面，磁场的变化情况如图乙所示，金属棒ab的电阻为1 ，导轨电阻不计t0时刻，ab棒从导轨最左端，以v1 m/s的速度向右匀速运动，求1 s末回路中的感应电流及金属棒ab受到的安培力温馨提示日积月累，提高自我请做课后达标检测27第三节电磁感应中的电路和图象问题一、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_.(2)该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的_，其余部分是_.2电源电动势和路端电压(1)电动势：E_或E_.(2)路端电压：UIR_.二、电磁感应中的图象问题1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2问题类型(1)由给定的电磁感应过程判断或画出正确的图象(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量(3)利用给出的图象判断或画出新的图象,1.(单选)粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框一边a、b两点间的电势差绝对值最大的是()2(单选)(2014安徽名校联考)如图所示，空间存在一个足够大的三角形区域(顶角为45)，区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，一个顶角为45的三角形导体线框，自距离磁场左侧边界L处以平行于纸面向上的速度匀速通过了该区域，若以逆时针为正方向，回路中感应电流I随时间t的变化关系图象正确的是()电磁感应中的电路问题1对电磁感应中电源的理解(1)等效电源的正负极、感应电流的方向、电势的高低、电容器极板带电问题，可用右手定则或楞次定律判定(2)等效电源的电动势的大小可由EBlv或En求解2对电磁感应电路的理解(1)在电磁感应电路中，相当于电源的部分把其他形式的能通过电流做功转化为电能(2)等效电源两端的电压为路端电压，而不是感应电动势(2014石家庄质检)如图甲所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ被固定在水平面上，导轨间距l0.6 m，两导轨的左端用导线连接电阻R1及理想电压表V，电阻为r2 的金属棒垂直于导轨静止在AB处；右端用导线连接电阻R2，已知R12 ，R21 ，导轨及导线电阻均不计在矩形区域CDFE内有竖直向上的磁场，CE0.2 m，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示开始时电压表有示数，当电压表示数变为零后，对金属棒施加一水平向右的恒力F，使金属棒刚进入磁场区域时电压表的示数又变为原来的值，金属棒在磁场区域内运动的过程中电压表的示数始终保持不变求：(1)t0.1 s时电压表的示数；(2)恒力F的大小；(3)从t0时刻到金属棒运动出磁场的过程中整个电路产生的热量思路点拨(1)在00.2 s内，R1、R2和金属棒是如何连接的？电压表示数等于感应电动势吗？(2)电压表示数始终保持不变，说明金属棒做什么运动？课堂笔记方法总结解决电磁感应中电路问题的一般思路：(1)确定等效电源，利用En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、并联电路的基本性质等列方程求解1.(单选)(2014广东六校联考)如图所示，ABC为等腰直角三角形，AB边与x轴垂直，A点坐标为(a,0)，C点坐标为(0，a)，三角形区域内存在垂直平面向里的磁场，磁感应强度B与横坐标x的变化关系满足B(k为常量)，三角形区域的左侧有一单匝矩形线圈，线圈平面与纸面平行，线圈宽为a，高为2a，电阻为R.若线圈以某一速度v匀速穿过磁场，整个运动过程中线圈不发生转动，则下列说法正确的是()A线圈穿过磁场的过程中感应电流的大小逐渐增大B线圈穿过磁场的过程中产生的焦耳热为QC线圈穿过磁场的过程中通过导线截面的电荷量为零D穿过三角形区域的磁通量为2ka电磁感应中的图象问题1题型特点一般可把图象问题分为三类：(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象；(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量；(3)根据图象定量计算2解题关键弄清初始条件，正负方向的对应，变化范围，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3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，或者是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、牛顿运动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)画出图象或判断图象(单选)(2013高考山东卷) 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形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，能正确反映F随时间t变化的图象是()思路点拨(1)在0和T内，磁场的变化具有什么特点？感应电动势是恒定的还是变化的？(2)在0和T内，感应电流方向有什么关系尝试解答_方法总结(1)解决电磁感应图象问题，必须做到“四明确”：明确图象所描述的物理意义；明确各种“”、“”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)解决电磁感应中图象类选择题的最简方法分类排除法首先对题中给出的四个图象根据大小或方向变化特点分类，然后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，该法是最简捷、最有效的方法2(单选)(2013高考浙江卷)磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈，当以速度v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势其Et关系如图所示如果只将刷卡速度改为，线圈中的Et关系图可能是()等效法在电磁感应中的应用等效法是科学研究中常用的思维方法之一，它是从事物的等同效果这一基本点出发的，把复杂的物理现象、物理过程转化为较为简单的物理现象、物理过程来进行研究和处理，其目的是降低思维活动的难度在电磁感应中的应用，主要体现在下列两点：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该得的分一分不丢！(1)金属条切割磁感线时产生的电动势大小为：EB(r2r1)B(r2r1)B(rr)(4分)代入数据得：E4.9102 V(1分)根据右手定则可得感应电流方向为ba.(1分)(2)通过分析，可得电路图为(4分)(3)设电路中的总电阻为R总，根据电路图可知，R总RRR(2分)ab两端电势差UabEIRERE1.2102 V(2分)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 s(1分)t2 s(1分)设轮子转一圈的时间为T，T1 s(1分)在T1 s内，金属条有四次进出，后三次与第一次相同(1分)由、可画出如下Uabt图象(4分)答案见规范解答3.(多选)如图所示，电阻均匀的正方形导体框abcd匀速通过匀强磁场区域，整个过程中，保持磁感线与导体框平面垂直，在图示两个位置时()Aab中的感应电流方向相同Bab中的电流大小相同Cab两端的电压相同D所需外力相同一 高考题组1.(单选)(2012高考新课标全国卷)如图，一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内，线框在长直导线右侧，且其长边与长直导线平行已知在t0到tt1的时间间隔内，直导线中电流i发生某种变化，而线框中的感应电流总是沿顺时针方向；线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右设电流i正方向与图中箭头所示方向相同，则i随时间t变化的图线可能是()2.(单选)(2013高考新课标全国卷)如图，在水平面(纸面)内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a点接触，构成“V”字型导轨空间存在垂直于纸面的均匀磁场用力使MN向右匀速运动，从图示位置开始计时，运动中MN始终与bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触下列关于回路中电流i与时间t的关系图线，可能正确的是()3(2011高考重庆卷)有人设计了一种可测速的跑步机，测速原理如图所示该机底面固定有间距为L、长度为d的平行金属电极电极间充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，且接有电压表和电阻R.绝缘橡胶带上镀有间距为d的平行细金属条，磁场中始终仅有一根金属条，且与电极接触良好，不计金属电阻若橡胶带匀速运动时，电压表读数为U，求：(1)橡胶带匀速运动的速率；(2)电阻R消耗的电功率；(3)一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功二 模拟题组4(单选)(2014江西六校联考)如图所示，xOy平面内有一半径为R的圆形区域，区域内有磁感应强度大小为B的匀强磁场，左半圆磁场方向垂直于xOy平面向里，右半圆磁场方向垂直于xOy平面向外一平行于y轴的长导体棒ab以速度v沿x轴正方向做匀速运动，则导体棒两端的电势差Uba与导体棒位置x关系的图象是()5(多选)(2014武汉模拟)如图所示，在水平面内的直角坐标系xOy中有一光滑金属导轨AOC，其中曲线导轨OA满足方程yLsin kx，长度为的直导轨OC与x轴重合，整个导轨处于垂直纸面向外的匀强磁场中现有一长为L的金属棒从图示位置开始沿x轴正方向以速度v做匀速直线运动，已知金属棒单位长度的电阻为R0，除金属棒的电阻外其余部分电阻均不计，棒与两导轨始终接触良好，则在金属棒运动至AC的过程中()A感应电动势的瞬时值为eBvLsin kvtB感应电流逐渐减小C闭合回路消耗的电功率逐渐增大D通过金属棒的电荷量为温馨提示日积月累，提高自我请做课后达标检测28第四节电磁感应中的动力学和能量问题一、电磁感应现象中的动力学问题1安培力的大小F_2安培力的方向(1)先用_判定感应电流方向，再用_判定安培力方向(2)根据楞次定律，安培力的方向一定和导体切割磁感线运动方向_.二、电磁感应中的能量转化1过程分析(1)电磁感应现象中产生感应电流的过程，实质上是能量的转化过程(2)感应电流在磁场中受安培力，若克服安培力做功，则_的能转化为_；若安培力做正功，则电能转化为其他形式的能(3)当感应电流通过用电器时，_能转化为_的能2安培力做功和电能变化的对应关系“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能；安培力做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能,1.(单选)如图所示，在一匀强磁场中有一U形导体框bacd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一根导体杆，它可以在ab、cd上无摩擦地滑动，杆ef及线框中导体的电阻都可不计开始时，给ef一个向右的初速度，则()Aef将减速向右运动，但不是匀减速Bef将匀速向右运动Cef将加速向右运动Def将做往复运动2.(单选)(2014平顶山统考)如图所示，固定在水平绝缘平面上足够长的金属导轨不计电阻，但表面粗糙，导轨左端连接一个电阻R，质量为m的金属棒(电阻也不计)放在导轨上，并与导轨垂直，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直用水平恒力F把ab棒从静止起向右拉动的过程中，下列说法正确的是()A恒力F做的功等于电路产生的电能B恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能C克服安培力做的功等于电路中产生的电能D恒力F和摩擦力的合力做的功小于电路中产生的电能和棒获得的动能之和电磁感应中的动力学问题分析1导体的两种运动状态(1)导体的平衡状态静止状态或匀速直线运动状态(2)导体的非平衡状态加速度不为零2导体处于平衡状态的分析思路(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向(2)由闭合电路欧姆定律确定回路中的电流(3)分析导体的受力情况(4)由平衡条件列方程求解3导体做变加速运动，最终趋于稳定状态的分析思路(1)做好受力分析和运动状态分析导体受力速度变化产生变化的感应电动势产生变化的感应电流导体受变化的安培力作用合外力变化加速度变化速度变化感应电动势变化最终加速度等于零，导体达到稳定运动状态(2)达到平衡状态时，列方程求解利用好导体达到稳定状态时的受力平衡方程往往是解决这类问题的突破口(3)此类问题中极值问题的分析方法加速度的最大值出现在初位置，可先对初位置进行受力分析，然后由牛顿第二定律求解加速度速度的最大值、最小值一般出现在匀速运动时，通常根据平衡条件进行分析和求解如图甲所示，相距L0.5 m、电阻不计的两根长金属导轨，各有一部分在同一水平面上，另一部分沿竖直面质量均为m50 g、电阻均为R1.0 的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数B1.0 T、方向竖直向上的匀强磁场中当ab杆在水平拉力F作用下沿导轨向右运动时，从t0时刻开始释放cd杆，cd杆的vcdt图象如图乙所示(在01 s和2 s3 s内，图线为直线)(1)在01 s内，ab杆做什么运动？(2)在01 s内，ab杆的速度为多少？(3)已知1 s2 s内，ab杆做匀加速直线运动，求这段时间内拉力F随时间变化的函数方程课堂笔记总结提升用“四步法”分析电磁感应中的动力学问题解决电磁感应中的动力学问题的一般思路是“先电后力”，具体思路如下：(1)先进行“源”的分析分离出电路中由电磁感应所产生的电源，求出电源参数E和r；(2)再进行“路”的分析分析电路结构，弄清串、并联关系，求出相关部分的电流大小，以便求解安培力；(3)然后是“力”的分析分析研究对象(常是金属杆、导体线圈等)的受力情况，尤其注意其所受的安培力；(4)接着进行“运动”状态的分析根据力和运动的关系，判断出正确的运动模型1(多选)(2014云南部分名校统考)如图所示，足够长的光滑导轨倾斜放置，其下端连接一个定值电阻R，匀强磁场垂直于导轨所在平面，将ab棒在导轨上无初速度释放，当ab棒下滑到稳定状态时，速度为v，电阻R上消耗的功率为P.导轨和导体棒电阻不计下列判断正确的是()A导体棒的a端比b端电势低Bab棒在达到稳定状态前做加速度减小的加速运动C若磁感应强度增大为原来的2倍，其他条件不变，则ab棒下滑到稳定状态时速度将变为原来的D若换成一根质量为原来2倍的导体棒，其他条件不变，则ab棒下滑到稳定状态时的功率将变为原来的4倍电磁感应中的能量问题1电磁感应过程的实质是不同形式的能量转化的过程，而能量的转化是通过安培力做功的形式实现的，安培力做功的过程，是电能转化为其他形式能的过程，外力克服安培力做功，则是其他形式的能转化为电能的过程2能量转化及焦耳热的求法(1)能量转化(2)求解焦耳热Q的三种方法如图所示，在倾角37的斜面内，放置MN和PQ两根不等间距的光滑金属导轨，该装置放置在垂直斜面向下的匀强磁场中导轨M、P两端间接入阻值R130 的电阻和理想电流表，N、Q两端间接入阻值R26 的电阻质量m0.6 kg、长L1.5 m的金属棒放在导轨上以v05 m/s的初速度从ab处向右上滑到ab处的时间为t0.5 s，滑过的距离l0.5 mab处导轨间距Lab0.8 m，ab处导轨间距Lab1 m若金属棒滑动时电流表的读数始终保持不变，不计金属棒和导轨的电阻sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2，求：(1)此过程中电阻R1上产生的热量；(2)此过程中电流表的读数；(3)匀强磁场的磁感应强度思路分析先根据感应电流以及感应电动势不变的特点确定金属棒的速度，再结合能量守恒定律分析电阻上产生的总热量，并利用两电阻的关系确定电阻R1上产生的热量因为是恒定电流，故可以直接利用焦耳定律求解电流的大小以及电动势的大小，并得出磁感应强度的大小课堂笔记方法总结在利用功能关系分析电磁感应的能量问题时，首先应对研究对象进行准确的受力分析，判断各力做功的情况，再利用动能定理或功能关系列式求解同时还应注意明确初、末状态及其能量转化，根据各力做功和相应形式的能之间的转化列式求解解决这类问题的基本方法为：(1)利用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向(2)画出等效电路，求出回路中电阻消耗的电能(或电功率)(3)分析导体机械能的变化，用动能定理或能量守恒定律列方程2(单选)如图，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成角(090)，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为R，当流过ab棒某一横截面的电量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中()A运动的平均速度大小为vB下滑的位移大小为C产生的焦耳热为qBLvD受到的最大安培力大小为sin 电磁感应中的“杆导轨”模型1模型分类“杆轨”模型分为“单杆”型和“双杆”型；导轨放置方式可分为水平、竖直和倾斜三种；杆的运动状态可分为匀速运动、匀变速运动、非匀变速运动或转动等；磁场的状态可分为恒定不变、均匀变化和非均匀变化等情景复杂，形式多变2分析方法通过受力分析，确定运动状态，一般会有收尾状态对于收尾状态则有恒定的速度或者加速度等，再结合运动学规律、牛顿运动定律和能量观点分析求解该得的分一分不丢！(1)由题图乙可知，在t0时，F1.5 N(1分)对ab杆进行受力分析，由牛顿第二定律得Fmgma(2分)代入数据解得a10 m/s2.(1分)(2)从d向c看，对cd杆进行受力分析如图所示，当cd速度最大时，有FfmgFN，FNF安，F安BIL，I(4分)综合以
展开阅读全文