教科版物理高考第二輪復(fù)習(xí)——電磁感應(yīng)問(wèn)題（學(xué)案）

1、.高考第二輪復(fù)習(xí)電磁感應(yīng)問(wèn)題一、教學(xué)內(nèi)容：高考第二輪復(fù)習(xí)電磁感應(yīng)問(wèn)題二、學(xué)習(xí)目的：1、掌握電磁感應(yīng)問(wèn)題分析的常規(guī)思維方法。2、掌握電磁感應(yīng)問(wèn)題知識(shí)體系的重點(diǎn)與核心內(nèi)容。3、重點(diǎn)把握電磁感應(yīng)問(wèn)題在高考題目中的熱點(diǎn)題型及相應(yīng)的解題策略。一楞次定律1. 楞次定律是斷定感應(yīng)電流或感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向的一般規(guī)律，普遍適用于所有電磁感應(yīng)現(xiàn)象。其內(nèi)容為：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。在理解楞次定律時(shí)，應(yīng)特別注意：1誰(shuí)阻礙誰(shuí)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁通量的變化。2阻礙什么阻礙的是穿過(guò)回路的磁通量的變化，而不是磁通量本身。3如何阻礙原磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反；當(dāng)原磁

2、通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向一樣，即“增反減同。2. 楞次定律也可以理解為，感應(yīng)電流的效果總是要對(duì)抗或阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，如：1阻礙原磁通量的變化或原磁場(chǎng)的變化；2阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可理解為“來(lái)拒去留；3使線(xiàn)圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)；4阻礙原電流的變化自感現(xiàn)象。3. 安培定那么、左手定那么、右手定那么及楞次定律的比較根本現(xiàn)象應(yīng)用的定那么或定律運(yùn)動(dòng)電荷、電流產(chǎn)生磁場(chǎng)安培定那么磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷、電流的作用力左手定那么電磁感應(yīng)部分導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)右手定那么閉合回路磁通量的變化楞次定律說(shuō)明：在分析判斷感應(yīng)電流的方向時(shí)，右手定那么與左手定那么容易相混，要抓住“因果關(guān)系才能防止出錯(cuò)，“因動(dòng)而

3、電用右手；“因電而動(dòng)用左手，不能錯(cuò)誤地認(rèn)為只要判斷電流的方向就用“右手定那么，而要分清是感應(yīng)電流的方向還是原電流的方向。二法拉第電磁感應(yīng)定律1. 法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比。公式為。2. 當(dāng)導(dǎo)體做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算公式為。3. 求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)兩種方法的比較兩種方法研究對(duì)象不同一個(gè)回路不一定閉合一段直導(dǎo)線(xiàn)或等效成直導(dǎo)線(xiàn)適用范圍不同具有普遍性，無(wú)論什么方式引起磁通量的變化都適用只適用于一段直導(dǎo)線(xiàn)切割磁感線(xiàn)的情況條件不同不一定是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，E由決定，與的大小無(wú)關(guān)L、B、v之間必須兩兩互相垂直，且L為切割磁感線(xiàn)導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度物理意

4、義不同一般情況下為t時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)v為平均速度平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)v為瞬時(shí)速度瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)三電磁感應(yīng)綜合問(wèn)題分類(lèi)1. 電路問(wèn)題解決電磁感應(yīng)與電路綜合問(wèn)題的根本思路是：1明確哪部分相當(dāng)于電源，由法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向。2畫(huà)出等效電路圖。3運(yùn)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路的性質(zhì)求解未知物理量。2. 動(dòng)力學(xué)問(wèn)題電磁感應(yīng)現(xiàn)象與力學(xué)綜合的根本思路是：1按重力、彈力、摩擦力、安培力和其他力的順序，對(duì)受力物體作受力分析，注意安培力隨速度變化而變化的特點(diǎn)。2分析物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化特征，如勻速、勻變速或變加速等。3利用牛頓第二定律、平衡方程、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式等規(guī)律解題。3. 能量問(wèn)

5、題1安培力的功是電能和其他形式的能之間互相轉(zhuǎn)化的“橋梁，用框圖表示如下：2明確功能關(guān)系，確定有哪些形式的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化。如有摩擦力做功，必有內(nèi)能產(chǎn)生；有重力做功，重力勢(shì)能必然發(fā)生變化；安培力做負(fù)功，必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。3根據(jù)不同物理情景選擇動(dòng)能定理、能量守恒定律、功能關(guān)系，列方程求解問(wèn)題。4. 圖象問(wèn)題1圖象問(wèn)題是一種半定量分析，電磁感應(yīng)中常涉及的圖象有It、Bt、，有時(shí)還有、圖象。2分析圖象問(wèn)題時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題圖象中兩個(gè)坐標(biāo)軸各代表什么意義；圖象中縱坐標(biāo)的正、負(fù)表示什么意義；畫(huà)圖象時(shí)應(yīng)注意初始狀態(tài)如何以及正方向的選??；注意圖象橫軸、縱軸截距的物理意義以及圖線(xiàn)斜率的物理意義。題型1、電

6、磁感應(yīng)現(xiàn)象中的圖象問(wèn)題：【例1】矩形導(dǎo)線(xiàn)框abcd放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在外力控制下靜止不動(dòng)，磁感線(xiàn)方向與線(xiàn)圈平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的圖象如圖1乙所示，t=0時(shí)刻，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里，在04s時(shí)間內(nèi)，線(xiàn)框ab邊受力隨時(shí)間變化的圖象力的方向規(guī)定以向左為正方向可能是圖2中的 答案：D變式1：如圖甲所示，一個(gè)邊長(zhǎng)為a、電阻為R的等邊三角形線(xiàn)框，在外力作用下，以速度v勻速穿過(guò)寬度均為a的兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，這兩個(gè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向相反，線(xiàn)框運(yùn)動(dòng)方向與底邊平行且與磁場(chǎng)邊緣垂直，取逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鳛檎?，假設(shè)從圖示位置開(kāi)場(chǎng)計(jì)時(shí)，線(xiàn)框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流i與沿運(yùn)動(dòng)方向的位移x之間的函數(shù)圖象，

7、圖乙中正確的選項(xiàng)是 答案：B題型2、電磁感應(yīng)問(wèn)題中的電路問(wèn)題：【例2】粗細(xì)均勻的電阻絲圍成的正方形線(xiàn)框置于有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于線(xiàn)框平面，其邊界與正方形線(xiàn)框的邊平行，現(xiàn)使線(xiàn)框以同樣大小的速度沿四個(gè)不同方向平移出磁場(chǎng)，如下圖，那么在移出過(guò)程中線(xiàn)框一邊a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差絕對(duì)值最大的是 答案：B變式2：如圖a所示，程度放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌，間距L=0.3m。導(dǎo)軌左端連接R=0.6的電阻，區(qū)域abcd內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面B=0.6T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)區(qū)域?qū)扗=0.2m細(xì)金屬棒A1和A2用長(zhǎng)為2D=0.4m的輕質(zhì)絕緣桿連接，放置在導(dǎo)軌平面上，并與導(dǎo)軌垂直，每根金屬棒在導(dǎo)軌間的電阻均為r=0.3

8、，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，使金屬棒以恒定速度v=1.0m/s沿導(dǎo)軌向右穿越磁場(chǎng)，計(jì)算從金屬棒A1進(jìn)入磁場(chǎng)t=0到A2分開(kāi)磁場(chǎng)的時(shí)間內(nèi)，不同時(shí)間段通過(guò)電阻R的電流，并在圖b中畫(huà)出。解析：當(dāng)金屬棒切割磁感線(xiàn)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電阻R與A2并聯(lián)阻值所以電阻R兩端電壓通過(guò)電阻R的電流棒A1穿過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間、從金屬棒A1穿出磁場(chǎng)到A2進(jìn)入磁場(chǎng)的時(shí)間、棒A2穿過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間均為0.2s故內(nèi)，內(nèi)，內(nèi)，。題型3、電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題：【例3】如下圖，電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌MN和OP程度放置，MO間有阻值為R的電阻，導(dǎo)軌相距為d，其間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，質(zhì)量為m、電阻為r的導(dǎo)體棒CD垂直于導(dǎo)軌放置，并接觸良

9、好，用平行于MN的恒力F向右拉動(dòng)CD，CD受恒定的摩擦阻力f，F(xiàn)>f。問(wèn)：1CD運(yùn)動(dòng)的最大速度是多少?2當(dāng)CD的速度是最大速度的時(shí)，CD的加速度是多少?思路點(diǎn)撥：正確對(duì)導(dǎo)體棒進(jìn)展受力分析，但要注意到安培力隨導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度變化而變化。解析：1以金屬棒為研究對(duì)象，受力分析如下圖。當(dāng)F=F安+f時(shí)，導(dǎo)體棒速度最大，即得2當(dāng)CD速度為最大速度的，即時(shí)，CD中的電流為最大值的，即，那么CD棒所受的安培力為。CD棒的加速度為。點(diǎn)評(píng)：在力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系中，要注意分析導(dǎo)體受力，判斷導(dǎo)體加速度方向、大小及變化；加速度等于零時(shí)，速度最大，導(dǎo)體最終到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)是該類(lèi)問(wèn)題的重要特點(diǎn)。答案：1 2變式3：如圖甲所示

10、，兩根質(zhì)量均為0.1kg完全一樣的導(dǎo)體棒a、b，用絕緣輕桿相連置于由金屬導(dǎo)軌PQ、MN架設(shè)的斜面上。斜面傾角為53°，a、b導(dǎo)體棒的間距是PQ、MN導(dǎo)軌間間距的一半，導(dǎo)軌間分界限OO以下有方向垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。當(dāng)a、b導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌下滑時(shí)，其下滑速度v與時(shí)間t的關(guān)系圖象如圖乙所示。假設(shè)a、b導(dǎo)體棒接入電路的電阻均為1，其他電阻不計(jì)，取，試求：1PQ、MN導(dǎo)軌的間距L；2a、b導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)；3勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。解析：1由題圖乙可知，導(dǎo)體棒b剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，a、b導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)a導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)后，又做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，a、b導(dǎo)體棒的間距即為a、b導(dǎo)體棒

11、勻速運(yùn)動(dòng)的位移，由圖象可得2導(dǎo)體棒的加速度大小為對(duì)a、b導(dǎo)體棒整體，受力如圖由牛頓第二定律得故3當(dāng)b導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由平衡條件得又因?yàn)楦袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)為感應(yīng)電流聯(lián)立代入數(shù)據(jù)解得題型4、電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題：【例4】如下圖，兩根足夠長(zhǎng)的固定的平行金屬導(dǎo)軌位于傾角=30°的斜面上，導(dǎo)軌上、下端各接有阻值R=10的電阻，導(dǎo)軌自身電阻忽略不計(jì)，導(dǎo)軌寬度L=2m，在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5T，質(zhì)量為m=0.1kg，電阻r=5的金屬棒ab在較高處由靜止釋放，金屬棒ab在下滑過(guò)程中始終與導(dǎo)軌垂直且與導(dǎo)軌接觸良好。當(dāng)金屬棒ab下滑高度h=3m時(shí)，速

12、度恰好到達(dá)最大值v=2m/s。求：1金屬棒ab在以上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能的減少量。2金屬棒ab在以上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中導(dǎo)軌下端電阻R中產(chǎn)生的熱量。g取10m/s2思路點(diǎn)撥：明確金屬棒下滑過(guò)程中有哪幾種形式的能量進(jìn)展轉(zhuǎn)化，其中由于摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能，需要在根據(jù)金屬棒到達(dá)最大速度時(shí)的力學(xué)條件求出摩擦力后進(jìn)展求解，最后再根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律求得焦耳熱。解析：1棒ab機(jī)械能的減少量2速度最大時(shí)ab棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的電流此時(shí)的安培力由題意可知，受摩擦力f=mgsin30°由能量守恒得，損失的機(jī)械能等于物體抑制摩擦力做功和產(chǎn)生的電熱之和電熱下端電阻R中產(chǎn)生的熱量為整個(gè)回路中產(chǎn)生熱量的，即答案：12.8J 20.25J變式4：如圖a所示，一個(gè)電阻值為R、匝數(shù)為n的圓形金屬線(xiàn)圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路，線(xiàn)圈的半徑為r1，在線(xiàn)圈中半徑為r2的圓形區(qū)域存在垂直于線(xiàn)圈