(課標(biāo)版5年高考3年模擬A版)2020年物理總復(fù)習(xí)專題十一電磁感應(yīng)課件

專題十一電磁感應(yīng)高考物理（課標(biāo)專用）專題十一電磁感應(yīng)高考物理（課標(biāo)專用）考點(diǎn)一電磁感應(yīng)現(xiàn)象、楞次定律考點(diǎn)清單考向基礎(chǔ)一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象電磁感應(yīng)現(xiàn)象當(dāng)穿過閉合電路的磁通量①發(fā)生變化

時(shí),電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生的現(xiàn)象產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件條件穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化特例閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)做②切割磁感線

的運(yùn)動(dòng)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生③感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

,如果電路閉合則產(chǎn)生感應(yīng)電流;如果電路不閉

合,則只產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),而不產(chǎn)生感應(yīng)電流能量轉(zhuǎn)化發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí),機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能考點(diǎn)一電磁感應(yīng)現(xiàn)象、楞次定律考點(diǎn)清單考向基礎(chǔ)電磁感當(dāng)穿過閉2

內(nèi)容適用范圍楞次定律感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要④阻礙

引起感應(yīng)電

流的磁通量的變化一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象右手定則伸開右手,使大拇指與其余四指垂直且在同一

平面內(nèi),讓磁感線穿過掌心,大拇指指向⑤

導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)

方向,其余四指指向就是感應(yīng)電流的方向?qū)w切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流二、感應(yīng)電流方向的判定內(nèi)容適用范圍楞次定律感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要④阻礙

引起3(課標(biāo)版5年高考3年模擬A版)2020年物理總復(fù)習(xí)專題十一電磁感應(yīng)課件4

磁通量Φ磁通量的變化量ΔΦ磁通量的變化率

物理意義某時(shí)刻穿過某個(gè)面的磁感線的條

數(shù)某一段時(shí)間內(nèi)穿過某個(gè)面的磁通

量的變化量穿過某個(gè)面的磁通量變化的快慢大小Φ=B·S,S是與B垂直的面的面積ΔΦ=Φ2-Φ1ΔΦ=B·ΔSΔΦ=S·ΔB

=B·

=S·

注意穿過某個(gè)面有方向相反的磁場(chǎng),

則不能直接用Φ=B·S求解,應(yīng)考慮

相反方向的磁通量抵消后所剩余

的磁通量開始時(shí)和轉(zhuǎn)過180°時(shí)平面都與磁

場(chǎng)垂直,穿過平面的磁通量是一

正一負(fù),ΔΦ=-2BS而不是0既不表示磁通量的大小,也不表

示磁通量變化的多少,實(shí)際它就

是單匝線圈上產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)附注線圈平面與磁感線平行時(shí),Φ=0,但

最大;線圈平面與磁感線垂直時(shí),Φ最大,但

=0;Φ、ΔΦ、

都與

線圈匝數(shù)無關(guān)三、磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率的區(qū)別磁通量Φ磁通量的變化量ΔΦ磁通量的變化率?物理某時(shí)刻穿過某5考向突破考向一

電磁感應(yīng)現(xiàn)象常見的產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種情況

判斷能否產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象,關(guān)鍵是看回路的磁通量是否發(fā)生了變化。

考向突破考向一

電磁感應(yīng)現(xiàn)象6磁通量的變化量ΔΦ=Φ2-Φ1主要有下列四種形式:(1)S、θ不變,B改變,則ΔΦ=ΔB·Ssinθ(θ為B與S的夾角)。(2)B、θ不變,S改變,則ΔΦ=B·ΔSsinθ。(3)B、S不變,θ改變,則ΔΦ=B·S(sinθ2-sinθ1)。(4)B、S、θ中的兩個(gè)或三個(gè)量同時(shí)變化引起的磁通量變化。磁通量的變化量ΔΦ=Φ2-Φ1主要有下列四種形式:7例1

(2017課標(biāo)Ⅰ,18,6分)掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測(cè)樣品表面

原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動(dòng)對(duì)STM的擾動(dòng),在圓底盤

周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對(duì)紫銅薄板,并施加磁場(chǎng)來快速衰減其微

小振動(dòng),如圖所示。無擾動(dòng)時(shí),按下列四種方案對(duì)紫銅薄板施加恒磁場(chǎng);

出現(xiàn)擾動(dòng)后,對(duì)于紫銅薄板上下及左右振動(dòng)的衰減最有效的方案是(

)例1

(2017課標(biāo)Ⅰ,18,6分)掃描隧道顯微鏡(S8解析由于要求有效衰減紫銅薄板的上下及左右的微小振動(dòng),則在紫銅

薄板發(fā)生微小的上下或左右振動(dòng)時(shí),通過紫銅薄板橫截面的磁通量應(yīng)均

能發(fā)生變化,由圖可以看出,只有A圖方案中才能使兩方向上的微小振動(dòng)

得到有效衰減。答案

A解析由于要求有效衰減紫銅薄板的上下及左右的微小振動(dòng),則在紫9考向二

楞次定律及其應(yīng)用1.楞次定律中“阻礙”的含義2.楞次定律的推廣含義楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為:感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起

感應(yīng)電流的原因,列表說明如下:誰阻礙誰感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)(原磁場(chǎng))的磁通量的變化阻礙什么阻礙的是磁通量的變化,而不是阻礙磁場(chǎng)本身如何阻礙當(dāng)磁通量增加時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)的方向相反;當(dāng)磁通量

減小時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)的方向相同,即“增反減同”結(jié)果如何阻礙并不是阻止,只是延緩了磁通量的變化快慢,這種變化將繼續(xù)進(jìn)

行,最終結(jié)果不受影響考向二

楞次定律及其應(yīng)用2.楞次定律的推廣含義誰阻礙誰10內(nèi)容例證阻礙原磁通量變化——“增反減同”

磁鐵靠近線圈,B感與B原反向阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)——“來拒去留”

磁鐵靠近,是斥力

磁鐵遠(yuǎn)離,是引力使回路面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)——“增縮減擴(kuò)”

P、Q是光滑固定導(dǎo)軌,a、b是可動(dòng)金屬棒,磁鐵下移,a、b靠近阻礙原電流的變化——“增反減同”合上S,B先亮內(nèi)容例證阻礙原磁通量變化——“增反減同”?磁鐵靠近線圈,11例2

(2017課標(biāo)Ⅲ,15,6分)如圖,在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中

有一U形金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌平面與磁場(chǎng)垂直。金屬桿PQ置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)

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(dǎo)軌共面?，F(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)開始的瞬間,關(guān)于

感應(yīng)電流的方向,下列說法正確的是

()A.PQRS中沿順時(shí)針方向,T中沿逆時(shí)針方向B.PQRS中沿順時(shí)針方向,T中沿順時(shí)針方向C.PQRS中沿逆時(shí)針方向,T中沿逆時(shí)針方向D.PQRS中沿逆時(shí)針方向,T中沿順時(shí)針方向例2

(2017課標(biāo)Ⅲ,15,6分)如圖,在方向垂直于12解析金屬桿PQ向右運(yùn)動(dòng),穿過PQRS的磁通量增加,由楞次定律可知,

PQRS中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流。這時(shí)因?yàn)镻QRS中感應(yīng)電流的作用,依

據(jù)楞次定律可知,T中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流。故只有D項(xiàng)正確。答案

D易錯(cuò)點(diǎn)撥

對(duì)楞次定律的深度理解線框與導(dǎo)軌共面且與磁場(chǎng)垂直。當(dāng)金屬桿PQ向右運(yùn)動(dòng)時(shí),PQRS中向里

的磁通量增加,從而產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流。T中原有向里的磁通

量不變,而增加了因PQRS中感應(yīng)電流產(chǎn)生的向外的磁通量,導(dǎo)致T中合

磁通量減小,從而產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流。解析金屬桿PQ向右運(yùn)動(dòng),穿過PQRS的磁通量增加,由楞次定13考點(diǎn)二法拉第電磁感應(yīng)定律考向基礎(chǔ)一、法拉第電磁感應(yīng)定律1.法拉第電磁感應(yīng)定律:閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與穿過這一電路

的磁通量的變化率成正比,即E=①

n

,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有兩種,

一種是感生電動(dòng)勢(shì),另一種是動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)?？键c(diǎn)二法拉第電磁感應(yīng)定律考向基礎(chǔ)142.感生電動(dòng)勢(shì)與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的比較

感生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生原因磁場(chǎng)的變化導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)移動(dòng)電荷的非靜電力感生電場(chǎng)對(duì)自由電荷的電場(chǎng)力導(dǎo)體中自由電荷所受洛倫茲力沿導(dǎo)體方向的

分力回路中相當(dāng)于電源的部分處于變化磁場(chǎng)中的線圈部分做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體方向判斷方法由楞次定律判斷通常由右手定則判斷,也可由楞次定律判斷大小計(jì)算方法由E=n

計(jì)算通常由E=Blvsinθ計(jì)算,也可由E=n

計(jì)算2.感生電動(dòng)勢(shì)與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的比較感生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生原15二、互感和自感1.互感兩個(gè)相互靠近的線圈中,有一個(gè)線圈中的電流變化時(shí),它所產(chǎn)生的變化

的磁場(chǎng)會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),這種現(xiàn)象叫做互感,這種電

動(dòng)勢(shì)叫做互感電動(dòng)勢(shì)。變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的。2.自感(1)自感:由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,叫做自

感。(2)自感電動(dòng)勢(shì):由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做自感電動(dòng)勢(shì)。自感

電動(dòng)勢(shì)總是阻礙導(dǎo)體自身電流的變化,與電流變化的快慢有關(guān),大小正二、互感和自感16比于電流的變化率,表示為E=②

L

。(3)自感系數(shù):E=L

中的比例系數(shù)L叫做自感系數(shù),簡(jiǎn)稱自感或電感。線圈的長(zhǎng)度越長(zhǎng),線圈的橫截面積越大,單位長(zhǎng)度上匝數(shù)越多,線圈的自感

系數(shù)越大,線圈有鐵芯比無鐵芯時(shí)自感系數(shù)③大得多

。三、渦流線圈中的電流變化時(shí),在附近導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流,這種電流在導(dǎo)體內(nèi)

形成閉合回路,很像水的漩渦,因此把它叫做渦電流,簡(jiǎn)稱渦流。在冶煉

爐、電動(dòng)機(jī)、變壓器、探雷器等實(shí)際應(yīng)用中都存在著渦流,它是整塊導(dǎo)

體發(fā)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,同樣遵守電磁感應(yīng)定律。比于電流的變化率,表示為E=②

L?

。17考向突破考向一

磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1.法拉第電磁感應(yīng)定律表達(dá)式:E=n

說明

①式中的n為線圈的匝數(shù),ΔΦ是線圈磁通量的變化量,Δt是磁通

量變化所用的時(shí)間。

叫做磁通量的變化率。②ΔΦ的單位是韋伯,Δt的單位是秒,E的單位是伏特。③E=n

在中學(xué)階段一般只用來計(jì)算平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),如果

是恒定的,那么E是穩(wěn)恒的?？枷蛲黄瓶枷蛞?/p>

磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)說明

①18例1

(2016北京理綜,16,6分)如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩個(gè)導(dǎo)體圓環(huán)a、

b,磁場(chǎng)方向與圓環(huán)所在平面垂直。磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增大。兩

圓環(huán)半徑之比為2∶1,圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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

()A.Ea∶Eb=4∶1,感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向B.Ea∶Eb=4∶1,感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向C.Ea∶Eb=2∶1,感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向D.Ea∶Eb=2∶1,感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向解析由題意可知

=k,導(dǎo)體圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=

=

·S=

·πr2,因ra∶rb=2∶1,故Ea∶Eb=4∶1;由楞次定律知感應(yīng)電流的方向均沿順時(shí)針方向,選項(xiàng)B正確。答案

B例1

(2016北京理綜,16,6分)如圖所示,勻強(qiáng)磁192.通電自感和斷電自感的比較

通電自感斷電自感電路圖

器材要求A1、A2同規(guī)格,R=RL,L較大L很大(有鐵芯),RL?RA現(xiàn)象在S閉合的瞬間,A2燈立即亮起來,A1燈逐漸變

亮,最終一樣亮在開關(guān)S斷開時(shí),燈A突然閃亮一下后再漸漸

熄滅原因由于開關(guān)閉合時(shí),流過電感線圈的電流迅速增

大,使線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),阻礙了電流的增

大,使流過A1燈的電流比流過A2燈的電流增加

得慢斷開開關(guān)S時(shí),流過線圈L的電流減小,產(chǎn)生自

感電動(dòng)勢(shì),阻礙了電流的減小,使電流繼續(xù)存

在一段時(shí)間;在S斷開后,通過L的電流反向通

過燈A,且由于RL?RA,使得流過A燈的電流在

開關(guān)斷開的瞬間突然增大,從而使A燈的功率

突然變大,即閃亮一下能量轉(zhuǎn)化情況電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能2.通電自感和斷電自感的比較通電自感斷電自感電??器材A120例2如圖所示的電路中,A1和A2是完全相同的燈泡,線圈L的電阻可以

忽略,下列說法中正確的是

()

A.合上開關(guān)S接通電路時(shí),A2先亮,A1后亮,最后一樣亮B.合上開關(guān)S接通電路時(shí),A1和A2始終一樣亮C.斷開開關(guān)S切斷電路時(shí),A2立刻熄滅,A1過一會(huì)兒才熄滅D.斷開開關(guān)S切斷電路時(shí),A1和A2都要過一會(huì)兒才熄滅例2如圖所示的電路中,A1和A2是完全相同的燈泡,線圈L的21解析自感線圈具有阻礙電流變化的作用,當(dāng)電流增大時(shí),它阻礙電流

增大;當(dāng)電流減小時(shí),它阻礙電流減小,但阻礙并不能阻止。閉合開關(guān)時(shí),

L中電流從無到有,L將阻礙這一變化,使L中電流不能迅速增大,而無線

圈的A2支路,電流能夠瞬時(shí)達(dá)到較大值,故A1后亮,A2先亮,最后通過兩燈

電流相等,一樣亮;斷開開關(guān)時(shí),L中產(chǎn)生自感現(xiàn)象,使A1、A2都要過一會(huì)

兒才熄滅。故A、D正確。答案

AD解析自感線圈具有阻礙電流變化的作用,當(dāng)電流增大時(shí),它阻礙電22考向二

導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的分析與計(jì)算(1)公式:E=BLv。(2)關(guān)于求解導(dǎo)體切割磁感線的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式的兩點(diǎn)說明:①公式中的B、L、v要求兩兩互相垂直。當(dāng)L⊥B,L⊥v,而v與B成θ夾

角時(shí),導(dǎo)體切割磁感線的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E=BLvsinθ。②若導(dǎo)體不是直的,則E=BLvsinθ中的L為切割磁感線的導(dǎo)體的有效長(zhǎng)

度。如圖中,導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度為a、b間的距離。考向二

導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)23

(3)有關(guān)計(jì)算導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的兩個(gè)特例:①長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),

導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):a.以中點(diǎn)為軸時(shí),E=0(不同兩段的代數(shù)和);b.以端點(diǎn)為軸時(shí),E=

BωL2(平均速度取中點(diǎn)位置時(shí)的線速度

ωL);c.以任意點(diǎn)為軸時(shí),E=

Bω(

-

)(不同兩段的代數(shù)和)。

24②面積為S的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中以角速度ω繞線圈平面內(nèi)垂直于

磁場(chǎng)的任意軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):a.線圈平面與磁感線垂直時(shí),E=0;b.線圈平面與磁感線平行時(shí),E=BSω;c.線圈平面與磁感線夾角為θ時(shí),E=BSωcosθ。②面積為S的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中以角速度ω繞線圈平面內(nèi)垂直25例3

(2014課標(biāo)Ⅱ,25,19分)半徑分別為r和2r的同心圓形導(dǎo)軌固定在同

一水平面內(nèi),一長(zhǎng)為r、質(zhì)量為m且質(zhì)量分布均勻的直導(dǎo)體棒AB置于圓

導(dǎo)軌上面,BA的延長(zhǎng)線通過圓導(dǎo)軌中心O,裝置的俯視圖如圖所示。整

個(gè)裝置位于一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,方向豎直向下。在內(nèi)

圓導(dǎo)軌的C點(diǎn)和外圓導(dǎo)軌的D點(diǎn)之間接有一阻值為R的電阻(圖中未畫

出)。直導(dǎo)體棒在水平外力作用下以角速度ω繞O逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),在轉(zhuǎn)

動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸。設(shè)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因

數(shù)為μ,導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻均可忽略。重力加速度大小為g。求(1)通過電阻R的感應(yīng)電流的方向和大小;(2)外力的功率。例3

(2014課標(biāo)Ⅱ,25,19分)半徑分別為r和226解題導(dǎo)引解題導(dǎo)引27解析(1)解法一由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式E=

Bω(

-

)得導(dǎo)體棒AB的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=

Bω[(2r)2-r2]=

通過R的電流I=

=

由右手定則判得通過R的感應(yīng)電流從C→D。解析(1)解法一由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式E=?Bω(?-?)得導(dǎo)28解法二在Δt時(shí)間內(nèi),導(dǎo)體棒掃過的面積為ΔS=

ωΔt[(2r)2-r2]

①根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,導(dǎo)體棒上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為E=

②根據(jù)右手定則,感應(yīng)電流的方向是從B端流向A端。因此,通過電阻R的

感應(yīng)電流的方向是從C端流向D端。由歐姆定律可知,通過電阻R的感

應(yīng)電流的大小I滿足I=

③聯(lián)立①②③式得I=

④解法二在Δt時(shí)間內(nèi),導(dǎo)體棒掃過的面積為29解法三E=Br

=Br

=

Br2ωI=

=

由右手定則判得通過R的感應(yīng)電流從C→D解法三E=Br?=Br?=?Br2ω30解法四取Δt=TE=

=

=

Br2ωI=

=

由右手定則判得通過R的感應(yīng)電流從C→D。(2)解法一在豎直方向有mg-2N=0

⑤式中,由于質(zhì)量分布均勻,內(nèi)、外圓導(dǎo)軌對(duì)導(dǎo)體棒的正壓力大小相等,其

值為N。兩導(dǎo)軌對(duì)運(yùn)行的導(dǎo)體棒的滑動(dòng)摩擦力均為f=μN(yùn)

⑥在Δt時(shí)間內(nèi),導(dǎo)體棒在內(nèi)、外圓導(dǎo)軌上掃過的弧長(zhǎng)分別為解法四取Δt=T31l1=rωΔt

⑦和l2=2rωΔt

⑧克服摩擦力做的總功為Wf=f(l1+l2)

⑨在Δt時(shí)間內(nèi),消耗在電阻R上的功為WR=I2RΔt

⑩根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律知,外力在Δt時(shí)間內(nèi)做的功為W=Wf+WR

外力的功率為P=

l1=rωΔt?⑦32由④至

式得P=

μmgωr+

解法二由能量守恒P=PR+Pf在豎直方向2N=mg,則N=

mg,得f=μN(yùn)=

μmgPf=

μmgωr+

μmg·ω·2r=

μmgωrPR=I2R=

所以P=

μmgωr+

答案(1)方向:由C端到D端

(2)

μmgωr+

由④至?式得解法二由能量守恒答案(1)方向:由C端到D端33考點(diǎn)三電磁感應(yīng)中的綜合應(yīng)用考向基礎(chǔ)一、電磁感應(yīng)中的電路問題1.電源和電阻考點(diǎn)三電磁感應(yīng)中的綜合應(yīng)用考向基礎(chǔ)342.電流方向在外電路,電流由高電勢(shì)流向低電勢(shì);在內(nèi)電路,電流由低電勢(shì)流向高電

勢(shì)。二、電磁感應(yīng)中的圖像問題圖像類型(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量Φ、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化

的圖像,即B-t圖像、Φ-t圖像、E-t圖像和I-t圖像(2)對(duì)于切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的情況,還常涉及感應(yīng)

電動(dòng)勢(shì)E和感應(yīng)電流I隨導(dǎo)體位移x變化的圖像,即E-x圖像和I-x圖像問題類型(1)由給定的電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確的圖像(2)由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過程,求解相應(yīng)的物理量應(yīng)用知識(shí)右手定則、安培定則、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定

律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律和相關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)等2.電流方向圖像(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量Φ、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和35三、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的動(dòng)力學(xué)問題1.安培力的大小

?F=③

2.安培力的方向(1)先用右手定則判斷感應(yīng)電流方向,再用左手定則判定安培力方向。(2)根據(jù)楞次定律,安培力的方向一定和導(dǎo)體切割磁感線的運(yùn)動(dòng)方向相

反。四、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量問題1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是其他形式的能和④電能

之間的轉(zhuǎn)化。三、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的動(dòng)力學(xué)問題362.感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中受安培力,外力克服安培力做功,將其他形式的能轉(zhuǎn)

化為電能,電流做功再將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能?？枷蛲黄瓶枷蛞?/p>

電磁感應(yīng)中的電路、圖像問題一、電磁感應(yīng)中的電路問題1.將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的部分電路當(dāng)做電源,作出等效電路圖,結(jié)合歐姆定

律用相關(guān)電路知識(shí)求解。2.感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中受安培力,外力克服安培力做功,將其他形式37例1如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直于光滑的金屬導(dǎo)軌平面向里,極板

間距為d的平行板電容器與總阻值為2R0的滑動(dòng)變阻器通過平行導(dǎo)軌連

接,電阻為R0的導(dǎo)體棒MN可在外力的作用下沿導(dǎo)軌從左向右做勻速直

線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭位于a、b的中間位置且導(dǎo)體棒MN

的速度為v0時(shí),位于電容器中P點(diǎn)的帶電油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。若不

計(jì)摩擦和平行導(dǎo)軌及導(dǎo)線的電阻,各接觸處接觸良好,重力加速度為g,則

下列判斷正確的是

()例1如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直于光滑的金屬導(dǎo)軌平面向里,38A.油滴帶正電荷B.若將上極板豎直向上移動(dòng)距離d,油滴將向上加速運(yùn)動(dòng),加速度a=g/2C.若將導(dǎo)體棒的速度變?yōu)?v0,油滴將向上加速運(yùn)動(dòng),加速度a=gD.若保持導(dǎo)體棒的速度為v0不變,而將滑動(dòng)觸頭置于a端,同時(shí)將電容器

上極板向上移動(dòng)距離d/3,油滴仍將靜止解題導(dǎo)引A.油滴帶正電荷解題導(dǎo)引39解析根據(jù)右手定則可知,M端為正極,則上極板帶正電,板間場(chǎng)強(qiáng)豎直

向下,又油滴靜止,對(duì)其受力分析知受豎直向下的重力和豎直向上的電

場(chǎng)力,兩力大小相等,因此油滴帶負(fù)電荷,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;設(shè)導(dǎo)軌間距為L(zhǎng),導(dǎo)

體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:E1=BLv0,則電容器兩端電壓為U1=

=

,開始油滴靜止時(shí)有:q

=mg,若將上極板豎直向上移動(dòng)距離d,對(duì)油滴有:mg-

q=ma1,解得:a1=

,方向豎直向下,同理,若將導(dǎo)體棒的速度變?yōu)?v0,可得油滴的加速度為:a2=g,方向豎直向上,選項(xiàng)B錯(cuò)

誤、C正確;若保持導(dǎo)體棒的速度不變,而將滑動(dòng)觸頭置于a端,同時(shí)將電

容器上極板向上移動(dòng)距離

,則此時(shí)電容器兩端電壓為:U2=

=解析根據(jù)右手定則可知,M端為正極,則上極板帶正電,板間場(chǎng)強(qiáng)40

BLv0,油滴所受電場(chǎng)力為:F=

q=

=mg,因此油滴仍然靜止,選項(xiàng)D正確。答案

CDBLv0,油滴所受電場(chǎng)力為:F=?q=?=mg,因此412.q=n

的分析與應(yīng)用在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化,閉合電路中

就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,設(shè)在時(shí)間Δt內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量為q,則根據(jù)

電流定義式I=

及法拉第電磁感應(yīng)定律E=

,得q=IΔt=

Δt=

Δt=

。需要說明的是:上面式中I為平均值,因而E為平均值。如果閉合電路是一個(gè)單匝線圈(n=1),則q=

。q=n

中n為線圈的匝數(shù),ΔΦ為磁通量的變化量,R總為閉合電路的總電阻。2.q=n?的分析與應(yīng)用42例2

(2018課標(biāo)Ⅰ,17,6分)如圖,導(dǎo)體軌道OPQS固定,其中PQS是半圓

弧,Q為半圓弧的中點(diǎn),O為圓心。軌道的電阻忽略不計(jì)。OM是有一定

電阻、可繞O轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬桿,M端位于PQS上,OM與軌道接觸良好?？?/p>

間存在與半圓所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B?，F(xiàn)使

OM從OQ位置以恒定的角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)到OS位置并固定(過程Ⅰ);再使

磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小以一定的變化率從B增加到B‘(過程Ⅱ)。在過程Ⅰ、

Ⅱ中,流過OM的電荷量相等,則

等于

()例2

(2018課標(biāo)Ⅰ,17,6分)如圖,導(dǎo)體軌道OP43A.

B.

C.

D.2解析本題考查法拉第電磁感應(yīng)定律及電荷量公式。由公式E=

,I=

,q=It得q=

,設(shè)半圓弧半徑為r,對(duì)于過程Ⅰ,q1=

,對(duì)于過程Ⅱ,q2=

,由q1=q2得,

=

,故B項(xiàng)正確。答案

B規(guī)律總結(jié)

電磁感應(yīng)中電荷量的求解方法(1)q=It。(2)q=

,其中ΔΦ的求解有三種情況:(1)只有S變化,ΔΦ=B·ΔS;(2)只有B變化,ΔΦ=ΔB·S;(3)B和S都變化,ΔΦ=Φ2-Φ1。A.?

B.?

C.?

44二、電磁感應(yīng)中的圖像問題1.圖像問題中的“三看”“三明確”對(duì)于圖像問題,應(yīng)做到“三看”、“三明確”,即(1)看軸——看清變量。(2)看線——看圖線的形狀。(3)看點(diǎn)——看特殊點(diǎn)和轉(zhuǎn)折點(diǎn)。(4)明確圖像斜率的物理意義。(5)明確截距的物理意義。(6)明確“+”“-”的含義。二、電磁感應(yīng)中的圖像問題(5)明確截距的物理意義。452.圖像問題的求解類型類型據(jù)電磁感應(yīng)過程選圖像據(jù)圖像分析判斷電磁感應(yīng)過程

2.圖像問題的求解類型類型據(jù)電磁感應(yīng)過程選圖像據(jù)圖像分析判斷463.解題關(guān)鍵弄清初始條件、正負(fù)方向的對(duì)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(chǎng)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)等是解決此類問題的關(guān)鍵。4.解決圖像問題的一般步驟(1)明確圖像的種類,即是B-t圖還是Φ-t圖,或者E-t圖、I-t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的對(duì)應(yīng)關(guān)系。(4)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等知識(shí)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)畫圖像或判斷圖像。3.解題關(guān)鍵47例3邊長(zhǎng)為a的閉合金屬正三角形輕質(zhì)框架,左邊豎直且與磁場(chǎng)右邊界

平行,完全處于垂直于框架平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,現(xiàn)把框架勻速水平

向右拉出磁場(chǎng),如圖所示,則下列圖像與這一拉出過程相符合的是

(

)例3邊長(zhǎng)為a的閉合金屬正三角形輕質(zhì)框架,左邊豎直且與磁場(chǎng)右48解題導(dǎo)引解題導(dǎo)引49解析設(shè)正三角形輕質(zhì)框架開始出磁場(chǎng)的時(shí)刻t=0,則其切割磁感線的

有效長(zhǎng)度L=2xtan30°=

x,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E電動(dòng)勢(shì)=BLv=

Bvx,則C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤?？蚣軇蛩龠\(yùn)動(dòng),故F外力=F安=

=

∝x2,A項(xiàng)錯(cuò)誤。P外力功率=F外力v∝F外力∝x2,B項(xiàng)正確。答案

BC解析設(shè)正三角形輕質(zhì)框架開始出磁場(chǎng)的時(shí)刻t=0,則其切割磁感50考向二

電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)、能量問題一、電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題1.電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到安培力作用,因此電磁感應(yīng)問題往往和力學(xué)問題

綜合在一起。解決的基本方法如下:

考向二

電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)、能量問題512.電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)臨界問題基本思路是:2.電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)臨界問題52例4如圖甲所示,兩根足夠長(zhǎng)的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角

為θ的絕緣斜面上,兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)。M、P兩點(diǎn)間接有阻值為R的電

阻。一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上,并與導(dǎo)軌垂直。整

套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直斜面向下。導(dǎo)

軌和金屬桿的電阻可忽略。讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑,導(dǎo)軌和金屬

桿接觸良好,不計(jì)它們之間的摩擦。例4如圖甲所示,兩根足夠長(zhǎng)的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在53(1)由b向a方向看到的裝置如圖乙所示,請(qǐng)?jiān)诖藞D中畫出ab桿下滑過程

中某時(shí)刻的受力示意圖;(2)在加速下滑過程中,當(dāng)ab桿的速度大小為v時(shí),求ab桿中的電流及其加

速度的大小;(3)求在下滑過程中,ab桿可以達(dá)到的速度最大值。(1)由b向a方向看到的裝置如圖乙所示,請(qǐng)?jiān)诖藞D中畫出ab桿54解析(1)如圖所示,重力mg,豎直向下;支持力N,垂直斜面向上;安培力F,

沿斜面向上。

(2)當(dāng)ab桿速度為v時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv,此時(shí)電路中電流I=

=

。ab桿受到的安培力解析(1)如圖所示,重力mg,豎直向下;支持力N,垂直斜面55F=BIL=

,根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律,有ma=mgsinθ-F=mgsinθ-

解得a=gsinθ-

。(3)當(dāng)

=mgsinθ時(shí),ab桿達(dá)到最大速度,解得vm=

。答案(1)見解析(2)

gsinθ-

(3)

F=BIL=?,答案(1)見解析56二、電磁感應(yīng)中的能量問題1.電磁感應(yīng)中的功能問題電磁感應(yīng)過程的實(shí)質(zhì)是不同形式的能量之間轉(zhuǎn)化的過程,而能量的轉(zhuǎn)化

是通過安培力做功的形式實(shí)現(xiàn)的,安培力做功的過程,是電能轉(zhuǎn)化為其

他形式能的過程,外力克服安培力做功,則是其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能

的過程。二、電磁感應(yīng)中的能量問題57(1)能量轉(zhuǎn)化

(2)求解焦耳熱Q的三種方法①焦耳定律:Q=I2Rt。②功能關(guān)系:Q=W克服安培力。③能量轉(zhuǎn)化:Q=ΔE其他能的減少量。3.解決此類問題的步驟(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(dòng)勢(shì)的大

小和方向。(2)畫出等效電路圖,寫出回路中電阻消耗的電功率的表達(dá)式。2.能量轉(zhuǎn)化及焦耳熱的求法(1)能量轉(zhuǎn)化2.能量轉(zhuǎn)化及焦耳熱的求法58(3)分析導(dǎo)體機(jī)械能的變化,用能量守恒關(guān)系得到機(jī)械功率的改變與回

路中電功率的改變所滿足的方程,聯(lián)立求解。注意

在利用能量的轉(zhuǎn)化和守恒解決電磁感應(yīng)問題時(shí),第一要準(zhǔn)確把握

參與轉(zhuǎn)化的能量的形式和種類,第二要確定哪種能量增加,哪種能量減

少。(3)分析導(dǎo)體機(jī)械能的變化,用能量守恒關(guān)系得到機(jī)械功率的改變59例5如圖所示,間距為L(zhǎng)的平行且足夠長(zhǎng)的光滑導(dǎo)軌由兩部分組成:傾

斜部分與水平部分平滑相連,傾角為θ,在傾斜導(dǎo)軌頂端連接一阻值為r

的定值電阻。質(zhì)量為m、電阻也為r的金屬桿MN垂直導(dǎo)軌跨放在導(dǎo)軌

上,在傾斜導(dǎo)軌區(qū)域加一垂直導(dǎo)軌平面向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻

強(qiáng)磁場(chǎng);在水平導(dǎo)軌區(qū)域加另一垂直導(dǎo)軌平面向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小也

為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。閉合開關(guān)S,讓金屬桿MN從圖示位置由靜止釋放,已知

金屬桿運(yùn)動(dòng)到水平導(dǎo)軌前,已達(dá)到最大速度,不計(jì)導(dǎo)軌電阻且金屬桿始

終與導(dǎo)軌接觸良好,重力加速度為g。求:例5如圖所示,間距為L(zhǎng)的平行且足夠長(zhǎng)的光滑導(dǎo)軌由兩部分組成60(1)金屬桿MN在傾斜導(dǎo)軌上滑行的最大速度vm;(2)金屬桿MN在傾斜導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng),速度未達(dá)到最大速度vm前,當(dāng)流經(jīng)定值

電阻的電流從零增大到I0的過程中,通過定值電阻的電荷量為q,求這段

時(shí)間內(nèi)在定值電阻上產(chǎn)生的焦耳熱Q;(3)金屬桿MN在水平導(dǎo)軌上滑行的最大距離xm。(1)金屬桿MN在傾斜導(dǎo)軌上滑行的最大速度vm;61解析(1)金屬桿MN在傾斜導(dǎo)軌上滑行的速度最大時(shí),其受到的合力

為零對(duì)其受力分析,可得:mg

sinθ-BIL=0根據(jù)歐姆定律可得:I=

解得:vm=

(2)設(shè)在這段時(shí)間內(nèi),金屬桿運(yùn)動(dòng)的位移為x由電流的定義可得:q=

Δt根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律得:

=

=

解得:x=

設(shè)電流為I0時(shí)金屬桿的速度為v0,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律,解析(1)金屬桿MN在傾斜導(dǎo)軌上滑行的速度最大時(shí),其受到的62可得:I0=

此過程中,電路產(chǎn)生的總焦耳熱為Q總,由功能關(guān)系可得:mgxsinθ=Q總+

m

定值電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q=

Q總解得:Q=

-

(3)金屬桿在水平導(dǎo)軌上滑行的最大距離為xm由牛頓第二定律得:BIL=ma由法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律可得:I=

可得:

v=m

可得:I0=?63

vΔt=mΔv,即

xm=mvm得:xm=

答案(1)vm=

(2)Q=

-

(3)xm=

?vΔt=mΔv,即?xm=mvm答案(1)vm=?64方法

電磁感應(yīng)中滑軌類問題的分析方法這類問題的實(shí)質(zhì)是不同形式的能量的轉(zhuǎn)化過程,從功和能的觀點(diǎn)入手,

弄清導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)過程中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系,處理這類問題有三種

觀點(diǎn),即:①力學(xué)觀點(diǎn);②能量觀點(diǎn);③圖像觀點(diǎn)。1.單桿模型的常見情況方法技巧

v0≠0v0=0示意圖

質(zhì)量為m,電阻不計(jì)的單桿

ab,以一定初速度v0在光滑

水平軌道上滑動(dòng),兩平行

導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)

軌道水平光滑,單桿ab質(zhì)

量為m,電阻不計(jì),兩平行

導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)

軌道水平光滑,單桿ab質(zhì)

量為m,電阻不計(jì),兩平行

導(dǎo)軌間距為L(zhǎng),拉力F恒定

軌道水平光滑,單桿ab質(zhì)

量為m,電阻不計(jì),兩平行

導(dǎo)軌間距為L(zhǎng),拉力F恒定方法

電磁感應(yīng)中滑軌類問題的分析方法方法技巧v0≠065力學(xué)觀點(diǎn)導(dǎo)體桿以速度v切割磁感

線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv,

電流I=

=

,安培力F=BIL=

,做減速運(yùn)動(dòng):v

?F

?a

,當(dāng)v=0時(shí),F=0,a=0,桿保持靜止S閉合,ab桿受安培力F=

,此時(shí)a=

,桿ab速度v

?感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)BLv

?I

?安培力F=BIL

?

加速度a,當(dāng)E感=E時(shí),v最

大,且vm=

開始時(shí)a=

,桿ab速度v?感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv

?I

?安培力F安=BIL

,由F-F安=ma知a

,當(dāng)a=0時(shí),v

最大,vm=

開始時(shí)a=

,桿ab速度v

?感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv

,經(jīng)過Δt速度為v+Δv,此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E’=BL(v+Δv),Δt時(shí)間內(nèi)流入電容器的電荷量Δq=CΔU=C(E’-E)=CBLΔv電流I=

=CBL

=CBLa安培力F安=BLI=CB2L2aF-F安=ma,a=

,所以桿以恒定的加速度勻加

速運(yùn)動(dòng)圖像觀點(diǎn)

能量觀點(diǎn)動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能:Q=

m

電源輸出的電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)

能:W電=

m

F做的功一部分轉(zhuǎn)化為桿

的動(dòng)能,一部分產(chǎn)生電熱:WF=Q+

m

F做的功一部分轉(zhuǎn)化為動(dòng)

能,一部分轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能:

WF=

mv2+EC力學(xué)觀點(diǎn)導(dǎo)體桿以速度v切割磁感

線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv,66例1如圖甲所示,在水平面上固定有長(zhǎng)為L(zhǎng)=2m、寬為d=1m的金屬

“U”形導(dǎo)軌,在“U”形導(dǎo)軌右側(cè)l=0.5m范圍內(nèi)存在垂直紙面向里的

勻強(qiáng)磁場(chǎng),且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示。在t=0時(shí)刻,質(zhì)量

為m=0.1kg的導(dǎo)體棒以v0=1m/s的初速度從導(dǎo)軌的左端開始向右運(yùn)動(dòng),

導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.1,導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長(zhǎng)度的電

阻均為λ=0.1Ω/m,不計(jì)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的接觸電阻及地球磁場(chǎng)的影

響(取g=10m/s2)。例1如圖甲所示,在水平面上固定有長(zhǎng)為L(zhǎng)=2m、寬為d=167(1)通過計(jì)算分析4s內(nèi)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況;(2)計(jì)算4s內(nèi)回路中電流的大小,并判斷電流方向;(3)計(jì)算4s內(nèi)回路產(chǎn)生的焦耳熱。(1)通過計(jì)算分析4s內(nèi)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況;68解析(1)導(dǎo)體棒先在無磁場(chǎng)區(qū)域做勻減速運(yùn)動(dòng),有-μmg=ma,vt=v0+at,x=v0t+

at2導(dǎo)體棒速度減為零時(shí),vt=0。代入數(shù)據(jù)解得:t=1s,x=0.5m,導(dǎo)體棒沒有進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域。導(dǎo)體棒在1s末已停止運(yùn)動(dòng),以后一直保持靜止,離左端位置仍為x=0.5m(2)前2s磁通量不變,回路電動(dòng)勢(shì)和電流分別為E=0,I=0后2s回路產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E=

=ld

=0.1V回路的總長(zhǎng)度為5m,因此回路的總電阻為解析(1)導(dǎo)體棒先在無磁場(chǎng)區(qū)域做勻減速運(yùn)動(dòng),有69R=5λ=0.5Ω電流為I=

=0.2A根據(jù)楞次定律,在回路中的電流方向是順時(shí)針方向(3)前2s電流為零,后2s有恒定電流,焦耳熱為Q=I2Rt=0.04J答案見解析名師點(diǎn)撥本題綜合了牛頓運(yùn)動(dòng)定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、法拉第電磁感應(yīng)

定律和楞次定律、電能等知識(shí),難度適中?？疾閷W(xué)生的理解分析能力和

判斷推理能力。R=5λ=0.5Ω答案見解析名師點(diǎn)撥本題綜合了牛頓運(yùn)動(dòng)702.雙桿模型的常見情況(1)初速度不為零,不受其他水平外力的作用

光滑的平行導(dǎo)軌光滑不等距導(dǎo)軌

質(zhì)量m1=m2電阻r1=r2長(zhǎng)度L1=L2

質(zhì)量m1=m2電阻r1=r2長(zhǎng)度L1=2L2規(guī)律

分析桿MN做變減速運(yùn)動(dòng),桿PQ做變加速運(yùn)動(dòng),穩(wěn)定

時(shí),兩桿的加速度均為零,以相等的速度勻速

運(yùn)動(dòng)桿MN做變減速運(yùn)動(dòng),桿PQ做變加速運(yùn)動(dòng),穩(wěn)定

時(shí),兩桿的加速度均為零,兩桿的速度之比為

1∶22.雙桿模型的常見情況光滑的平行導(dǎo)軌光滑不等距導(dǎo)軌???規(guī)71(2)初速度為零,一桿受到恒定水平外力的作用

光滑的平行導(dǎo)軌不光滑平行導(dǎo)軌

質(zhì)量m1=m2電阻r1=r2長(zhǎng)度L1=L2

摩擦力Ff1=Ff2質(zhì)量m1=m2電阻r1=r2長(zhǎng)度L1=L2規(guī)律

分析開始時(shí),兩桿做變加速運(yùn)動(dòng);穩(wěn)定時(shí),兩桿以相

同的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)開始時(shí),若Ff<F≤2Ff,則PQ桿先變加速后勻速

運(yùn)動(dòng);MN桿靜止。若F>2Ff,PQ桿先變加速后

勻加速運(yùn)動(dòng),MN桿先靜止后變加速最后和PQ

桿同時(shí)做勻加速運(yùn)動(dòng),且加速度相同(2)初速度為零,一桿受到恒定水平外力的作用光滑的平行導(dǎo)軌72例2如圖,兩條平行導(dǎo)軌所在平面與水平地面的夾角為θ,間距為L(zhǎng)。導(dǎo)

軌上端接有一平行板電容器,電容為C。導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)

度大小為B,方向垂直于導(dǎo)軌平面。在導(dǎo)軌上放置一質(zhì)量為m的金屬棒,

棒可沿導(dǎo)軌下滑,且在下滑過程中保持與導(dǎo)軌垂直并良好接觸。已知金

屬棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,重力加速度大小為g。忽略所有電

阻。讓金屬棒從導(dǎo)軌上端由靜止開始下滑,求:(1)電容器極板上積累的電荷量與金屬棒速度大小的關(guān)系;(2)金屬棒的速度大小隨時(shí)間變化的關(guān)系。例2如圖,兩條平行導(dǎo)軌所在平面與水平地面的夾角為θ,間距為73解析(1)設(shè)金屬棒下滑的速度大小為v,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=BLv

①平行板電容器兩極板之間的電勢(shì)差為U=E

②設(shè)此時(shí)電容器極板上積累的電荷量為Q,按定義有C=

③聯(lián)立①②③式得Q=CBLv

④(2)設(shè)金屬棒的速度大小為v時(shí)經(jīng)歷的時(shí)間為t,通過金屬棒的電流為i,金

屬棒受到的磁場(chǎng)的作用力方向沿導(dǎo)軌向上,大小為f1=BLi

⑤解析(1)設(shè)金屬棒下滑的速度大小為v,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為74設(shè)在時(shí)間間隔(t,t+Δt)內(nèi)流經(jīng)金屬棒的電荷量為ΔQ,按定義有i=

⑥ΔQ也是平行板電容器極板在時(shí)間間隔(t,t+Δt)內(nèi)增加的電荷量。由④

式得ΔQ=CBLΔv

⑦式中,Δv為金屬棒的速度變化量。按定義有a=

⑧金屬棒所受到的摩擦力方向斜向上,大小為f2=μN(yùn)

⑨式中,N是金屬棒對(duì)導(dǎo)軌的正壓力的大小,有設(shè)在時(shí)間間隔(t,t+Δt)內(nèi)流經(jīng)金屬棒的電荷量為ΔQ,按定75N=mgcosθ

⑩金屬棒在時(shí)刻t的加速度方向沿斜面向下,設(shè)其大小為a,根據(jù)牛頓第二定

律有mgsinθ-f1-f2=ma

聯(lián)立⑤至

式得a=

g

由

式及題設(shè)可知,金屬棒做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)。t時(shí)刻金屬棒的速度大小為v=

gt

答案(1)Q=CBLv(2)v=

gtN=mgcosθ?⑩答案(1)Q=CBLv(2)v=76(課標(biāo)版5年高考3年模擬A版)2020年物理總復(fù)習(xí)專題十一電磁感應(yīng)課件77(課標(biāo)版5年高考3年模擬A版)2020年物理總復(fù)習(xí)專題十一電磁感應(yīng)課件78專題十一電磁感應(yīng)高考物理（課標(biāo)專用）專題十一電磁感應(yīng)高考物理（課標(biāo)專用）考點(diǎn)一電磁感應(yīng)現(xiàn)象、楞次定律考點(diǎn)清單考向基礎(chǔ)一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象電磁感應(yīng)現(xiàn)象當(dāng)穿過閉合電路的磁通量①發(fā)生變化

時(shí),電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生的現(xiàn)象產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件條件穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化特例閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)做②切割磁感線

的運(yùn)動(dòng)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生③感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

,如果電路閉合則產(chǎn)生感應(yīng)電流;如果電路不閉

合,則只產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),而不產(chǎn)生感應(yīng)電流能量轉(zhuǎn)化發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí),機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能考點(diǎn)一電磁感應(yīng)現(xiàn)象、楞次定律考點(diǎn)清單考向基礎(chǔ)電磁感當(dāng)穿過閉80

內(nèi)容適用范圍楞次定律感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要④阻礙

引起感應(yīng)電

流的磁通量的變化一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象右手定則伸開右手,使大拇指與其余四指垂直且在同一

平面內(nèi),讓磁感線穿過掌心,大拇指指向⑤

導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)

方向,其余四指指向就是感應(yīng)電流的方向?qū)w切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流二、感應(yīng)電流方向的判定內(nèi)容適用范圍楞次定律感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要④阻礙

引起81(課標(biāo)版5年高考3年模擬A版)2020年物理總復(fù)習(xí)專題十一電磁感應(yīng)課件82

磁通量Φ磁通量的變化量ΔΦ磁通量的變化率

物理意義某時(shí)刻穿過某個(gè)面的磁感線的條

數(shù)某一段時(shí)間內(nèi)穿過某個(gè)面的磁通

量的變化量穿過某個(gè)面的磁通量變化的快慢大小Φ=B·S,S是與B垂直的面的面積ΔΦ=Φ2-Φ1ΔΦ=B·ΔSΔΦ=S·ΔB

=B·

=S·

注意穿過某個(gè)面有方向相反的磁場(chǎng),

則不能直接用Φ=B·S求解,應(yīng)考慮

相反方向的磁通量抵消后所剩余

的磁通量開始時(shí)和轉(zhuǎn)過180°時(shí)平面都與磁

場(chǎng)垂直,穿過平面的磁通量是一

正一負(fù),ΔΦ=-2BS而不是0既不表示磁通量的大小,也不表

示磁通量變化的多少,實(shí)際它就

是單匝線圈上產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)附注線圈平面與磁感線平行時(shí),Φ=0,但

最大;線圈平面與磁感線垂直時(shí),Φ最大,但

=0;Φ、ΔΦ、

都與

線圈匝數(shù)無關(guān)三、磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率的區(qū)別磁通量Φ磁通量的變化量ΔΦ磁通量的變化率?物理某時(shí)刻穿過某83考向突破考向一

電磁感應(yīng)現(xiàn)象常見的產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種情況

判斷能否產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象,關(guān)鍵是看回路的磁通量是否發(fā)生了變化。

考向突破考向一

電磁感應(yīng)現(xiàn)象84磁通量的變化量ΔΦ=Φ2-Φ1主要有下列四種形式:(1)S、θ不變,B改變,則ΔΦ=ΔB·Ssinθ(θ為B與S的夾角)。(2)B、θ不變,S改變,則ΔΦ=B·ΔSsinθ。(3)B、S不變,θ改變,則ΔΦ=B·S(sinθ2-sinθ1)。(4)B、S、θ中的兩個(gè)或三個(gè)量同時(shí)變化引起的磁通量變化。磁通量的變化量ΔΦ=Φ2-Φ1主要有下列四種形式:85例1

(2017課標(biāo)Ⅰ,18,6分)掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測(cè)樣品表面

原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動(dòng)對(duì)STM的擾動(dòng),在圓底盤

周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對(duì)紫銅薄板,并施加磁場(chǎng)來快速衰減其微

小振動(dòng),如圖所示。無擾動(dòng)時(shí),按下列四種方案對(duì)紫銅薄板施加恒磁場(chǎng);

出現(xiàn)擾動(dòng)后,對(duì)于紫銅薄板上下及左右振動(dòng)的衰減最有效的方案是(

)例1

(2017課標(biāo)Ⅰ,18,6分)掃描隧道顯微鏡(S86解析由于要求有效衰減紫銅薄板的上下及左右的微小振動(dòng),則在紫銅

薄板發(fā)生微小的上下或左右振動(dòng)時(shí),通過紫銅薄板橫截面的磁通量應(yīng)均

能發(fā)生變化,由圖可以看出,只有A圖方案中才能使兩方向上的微小振動(dòng)

得到有效衰減。答案

A解析由于要求有效衰減紫銅薄板的上下及左右的微小振動(dòng),則在紫87考向二

楞次定律及其應(yīng)用1.楞次定律中“阻礙”的含義2.楞次定律的推廣含義楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為:感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起

感應(yīng)電流的原因,列表說明如下:誰阻礙誰感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)(原磁場(chǎng))的磁通量的變化阻礙什么阻礙的是磁通量的變化,而不是阻礙磁場(chǎng)本身如何阻礙當(dāng)磁通量增加時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)的方向相反;當(dāng)磁通量

減小時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)的方向相同,即“增反減同”結(jié)果如何阻礙并不是阻止,只是延緩了磁通量的變化快慢,這種變化將繼續(xù)進(jìn)

行,最終結(jié)果不受影響考向二

楞次定律及其應(yīng)用2.楞次定律的推廣含義誰阻礙誰88內(nèi)容例證阻礙原磁通量變化——“增反減同”

磁鐵靠近線圈,B感與B原反向阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)——“來拒去留”

磁鐵靠近,是斥力

磁鐵遠(yuǎn)離,是引力使回路面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)——“增縮減擴(kuò)”

P、Q是光滑固定導(dǎo)軌,a、b是可動(dòng)金屬棒,磁鐵下移,a、b靠近阻礙原電流的變化——“增反減同”合上S,B先亮內(nèi)容例證阻礙原磁通量變化——“增反減同”?磁鐵靠近線圈,89例2

(2017課標(biāo)Ⅲ,15,6分)如圖,在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中

有一U形金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌平面與磁場(chǎng)垂直。金屬桿PQ置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)

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(dǎo)軌共面?，F(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)開始的瞬間,關(guān)于

感應(yīng)電流的方向,下列說法正確的是

()A.PQRS中沿順時(shí)針方向,T中沿逆時(shí)針方向B.PQRS中沿順時(shí)針方向,T中沿順時(shí)針方向C.PQRS中沿逆時(shí)針方向,T中沿逆時(shí)針方向D.PQRS中沿逆時(shí)針方向,T中沿順時(shí)針方向例2

(2017課標(biāo)Ⅲ,15,6分)如圖,在方向垂直于90解析金屬桿PQ向右運(yùn)動(dòng),穿過PQRS的磁通量增加,由楞次定律可知,

PQRS中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流。這時(shí)因?yàn)镻QRS中感應(yīng)電流的作用,依

據(jù)楞次定律可知,T中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流。故只有D項(xiàng)正確。答案

D易錯(cuò)點(diǎn)撥

對(duì)楞次定律的深度理解線框與導(dǎo)軌共面且與磁場(chǎng)垂直。當(dāng)金屬桿PQ向右運(yùn)動(dòng)時(shí),PQRS中向里

的磁通量增加,從而產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流。T中原有向里的磁通

量不變,而增加了因PQRS中感應(yīng)電流產(chǎn)生的向外的磁通量,導(dǎo)致T中合

磁通量減小,從而產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流。解析金屬桿PQ向右運(yùn)動(dòng),穿過PQRS的磁通量增加,由楞次定91考點(diǎn)二法拉第電磁感應(yīng)定律考向基礎(chǔ)一、法拉第電磁感應(yīng)定律1.法拉第電磁感應(yīng)定律:閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與穿過這一電路

的磁通量的變化率成正比,即E=①

n

,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有兩種,

一種是感生電動(dòng)勢(shì),另一種是動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)?？键c(diǎn)二法拉第電磁感應(yīng)定律考向基礎(chǔ)922.感生電動(dòng)勢(shì)與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的比較

感生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生原因磁場(chǎng)的變化導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)移動(dòng)電荷的非靜電力感生電場(chǎng)對(duì)自由電荷的電場(chǎng)力導(dǎo)體中自由電荷所受洛倫茲力沿導(dǎo)體方向的

分力回路中相當(dāng)于電源的部分處于變化磁場(chǎng)中的線圈部分做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體方向判斷方法由楞次定律判斷通常由右手定則判斷,也可由楞次定律判斷大小計(jì)算方法由E=n

計(jì)算通常由E=Blvsinθ計(jì)算,也可由E=n

計(jì)算2.感生電動(dòng)勢(shì)與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的比較感生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生原93二、互感和自感1.互感兩個(gè)相互靠近的線圈中,有一個(gè)線圈中的電流變化時(shí),它所產(chǎn)生的變化

的磁場(chǎng)會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),這種現(xiàn)象叫做互感,這種電

動(dòng)勢(shì)叫做互感電動(dòng)勢(shì)。變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的。2.自感(1)自感:由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,叫做自

感。(2)自感電動(dòng)勢(shì):由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做自感電動(dòng)勢(shì)。自感

電動(dòng)勢(shì)總是阻礙導(dǎo)體自身電流的變化,與電流變化的快慢有關(guān),大小正二、互感和自感94比于電流的變化率,表示為E=②

L

。(3)自感系數(shù):E=L

中的比例系數(shù)L叫做自感系數(shù),簡(jiǎn)稱自感或電感。線圈的長(zhǎng)度越長(zhǎng),線圈的橫截面積越大,單位長(zhǎng)度上匝數(shù)越多,線圈的自感

系數(shù)越大,線圈有鐵芯比無鐵芯時(shí)自感系數(shù)③大得多

。三、渦流線圈中的電流變化時(shí),在附近導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流,這種電流在導(dǎo)體內(nèi)

形成閉合回路,很像水的漩渦,因此把它叫做渦電流,簡(jiǎn)稱渦流。在冶煉

爐、電動(dòng)機(jī)、變壓器、探雷器等實(shí)際應(yīng)用中都存在著渦流,它是整塊導(dǎo)

體發(fā)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,同樣遵守電磁感應(yīng)定律。比于電流的變化率,表示為E=②

L?

。95考向突破考向一

磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1.法拉第電磁感應(yīng)定律表達(dá)式:E=n

說明

①式中的n為線圈的匝數(shù),ΔΦ是線圈磁通量的變化量,Δt是磁通

量變化所用的時(shí)間。

叫做磁通量的變化率。②ΔΦ的單位是韋伯,Δt的單位是秒,E的單位是伏特。③E=n

在中學(xué)階段一般只用來計(jì)算平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),如果

是恒定的,那么E是穩(wěn)恒的。考向突破考向一

磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)說明

①96例1

(2016北京理綜,16,6分)如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩個(gè)導(dǎo)體圓環(huán)a、

b,磁場(chǎng)方向與圓環(huán)所在平面垂直。磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增大。兩

圓環(huán)半徑之比為2∶1,圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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

()A.Ea∶Eb=4∶1,感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向B.Ea∶Eb=4∶1,感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向C.Ea∶Eb=2∶1,感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向D.Ea∶Eb=2∶1,感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向解析由題意可知

=k,導(dǎo)體圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=

=

·S=

·πr2,因ra∶rb=2∶1,故Ea∶Eb=4∶1;由楞次定律知感應(yīng)電流的方向均沿順時(shí)針方向,選項(xiàng)B正確。答案

B例1

(2016北京理綜,16,6分)如圖所示,勻強(qiáng)磁972.通電自感和斷電自感的比較

通電自感斷電自感電路圖

器材要求A1、A2同規(guī)格,R=RL,L較大L很大(有鐵芯),RL?RA現(xiàn)象在S閉合的瞬間,A2燈立即亮起來,A1燈逐漸變

亮,最終一樣亮在開關(guān)S斷開時(shí),燈A突然閃亮一下后再漸漸

熄滅原因由于開關(guān)閉合時(shí),流過電感線圈的電流迅速增

大,使線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),阻礙了電流的增

大,使流過A1燈的電流比流過A2燈的電流增加

得慢斷開開關(guān)S時(shí),流過線圈L的電流減小,產(chǎn)生自

感電動(dòng)勢(shì),阻礙了電流的減小,使電流繼續(xù)存

在一段時(shí)間;在S斷開后,通過L的電流反向通

過燈A,且由于RL?RA,使得流過A燈的電流在

開關(guān)斷開的瞬間突然增大,從而使A燈的功率

突然變大,即閃亮一下能量轉(zhuǎn)化情況電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能2.通電自感和斷電自感的比較通電自感斷電自感電??器材A198例2如圖所示的電路中,A1和A2是完全相同的燈泡,線圈L的電阻可以

忽略,下列說法中正確的是

()

A.合上開關(guān)S接通電路時(shí),A2先亮,A1后亮,最后一樣亮B.合上開關(guān)S接通電路時(shí),A1和A2始終一樣亮C.斷開開關(guān)S切斷電路時(shí),A2立刻熄滅,A1過一會(huì)兒才熄滅D.斷開開關(guān)S切斷電路時(shí),A1和A2都要過一會(huì)兒才熄滅例2如圖所示的電路中,A1和A2是完全相同的燈泡,線圈L的99解析自感線圈具有阻礙電流變化的作用,當(dāng)電流增大時(shí),它阻礙電流

增大;當(dāng)電流減小時(shí),它阻礙電流減小,但阻礙并不能阻止。閉合開關(guān)時(shí),

L中電流從無到有,L將阻礙這一變化,使L中電流不能迅速增大,而無線

圈的A2支路,電流能夠瞬時(shí)達(dá)到較大值,故A1后亮,A2先亮,最后通過兩燈

電流相等,一樣亮;斷開開關(guān)時(shí),L中產(chǎn)生自感現(xiàn)象,使A1、A2都要過一會(huì)

兒才熄滅。故A、D正確。答案

AD解析自感線圈具有阻礙電流變化的作用,當(dāng)電流增大時(shí),它阻礙電100考向二

導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的分析與計(jì)算(1)公式:E=BLv。(2)關(guān)于求解導(dǎo)體切割磁感線的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式的兩點(diǎn)說明:①公式中的B、L、v要求兩兩互相垂直。當(dāng)L⊥B,L⊥v,而v與B成θ夾

角時(shí),導(dǎo)體切割磁感線的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E=BLvsinθ。②若導(dǎo)體不是直的,則E=BLvsinθ中的L為切割磁感線的導(dǎo)體的有效長(zhǎng)

度。如圖中,導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度為a、b間的距離。考向二

導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)101

(3)有關(guān)計(jì)算導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的兩個(gè)特例:①長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),

導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):a.以中點(diǎn)為軸時(shí),E=0(不同兩段的代數(shù)和);b.以端點(diǎn)為軸時(shí),E=

BωL2(平均速度取中點(diǎn)位置時(shí)的線速度

ωL);c.以任意點(diǎn)為軸時(shí),E=

Bω(

-

)(不同兩段的代數(shù)和)。

102②面積為S的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中以角速度ω繞線圈平面內(nèi)垂直于

磁場(chǎng)的任意軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):a.線圈平面與磁感線垂直時(shí),E=0;b.線圈平面與磁感線平行時(shí),E=BSω;c.線圈平面與磁感線夾角為θ時(shí),E=BSωcosθ。②面積為S的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中以角速度ω繞線圈平面內(nèi)垂直103例3

(2014課標(biāo)Ⅱ,25,19分)半徑分別為r和2r的同心圓形導(dǎo)軌固定在同

一水平面內(nèi),一長(zhǎng)為r、質(zhì)量為m且質(zhì)量分布均勻的直導(dǎo)體棒AB置于圓

導(dǎo)軌上面,BA的延長(zhǎng)線通過圓導(dǎo)軌中心O,裝置的俯視圖如圖所示。整

個(gè)裝置位于一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,方向豎直向下。在內(nèi)

圓導(dǎo)軌的C點(diǎn)和外圓導(dǎo)軌的D點(diǎn)之間接有一阻值為R的電阻(圖中未畫

出)。直導(dǎo)體棒在水平外力作用下以角速度ω繞O逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),在轉(zhuǎn)

動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸。設(shè)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因

數(shù)為μ,導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻均可忽略。重力加速度大小為g。求(1)通過電阻R的感應(yīng)電流的方向和大小;(2)外力的功率。例3

(2014課標(biāo)Ⅱ,25,19分)半徑分別為r和2104解題導(dǎo)引解題導(dǎo)引105解析(1)解法一由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式E=

Bω(

-

)得導(dǎo)體棒AB的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=

Bω[(2r)2-r2]=

通過R的電流I=

=

由右手定則判得通過R的感應(yīng)電流從C→D。解析(1)解法一由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式E=?Bω(?-?)得導(dǎo)106解法二在Δt時(shí)間內(nèi),導(dǎo)體棒掃過的面積為ΔS=

ωΔt[(2r)2-r2]

①根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,導(dǎo)體棒上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為E=

②根據(jù)右手定則,感應(yīng)電流的方向是從B端流向A端。因此,通過電阻R的

感應(yīng)電流的方向是從C端流向D端。由歐姆定律可知,通過電阻R的感

應(yīng)電流的大小I滿足I=

③聯(lián)立①②③式得I=

④解法二在Δt時(shí)間內(nèi),導(dǎo)體棒掃過的面積為107解法三E=Br

=Br

=

Br2ωI=

=

由右手定則判得通過R的感應(yīng)電流從C→D解法三E=Br?=Br?=?Br2ω108解法四取Δt=TE=

=

=

Br2ωI=

=

由右手定則判得通過R的感應(yīng)電流從C→D。(2)解法一在豎直方向有mg-2N=0

⑤式中,由于質(zhì)量分布均勻,內(nèi)、外圓導(dǎo)軌對(duì)導(dǎo)體棒的正壓力大小相等,其

值為N。兩導(dǎo)軌對(duì)運(yùn)行的導(dǎo)體棒的滑動(dòng)摩擦力均為f=μN(yùn)

⑥在Δt時(shí)間內(nèi),導(dǎo)體棒在內(nèi)、外圓導(dǎo)軌上掃過的弧長(zhǎng)分別為解法四取Δt=T109l1=rωΔt

⑦和l2=2rωΔt

⑧克服摩擦力做的總功為Wf=f(l1+l2)

⑨在Δt時(shí)間內(nèi),消耗在電阻R上的功為WR=I2RΔt

⑩根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律知,外力在Δt時(shí)間內(nèi)做的功為W=Wf+WR

外力的功率為P=

l1=rωΔt?⑦110由④至

式得P=

μmgωr+

解法二由能量守恒P=PR+Pf在豎直方向2N=mg,則N=

mg,得f=μN(yùn)=

μmgPf=

μmgωr+

μmg·ω·2r=

μmgωrPR=I2R=

所以P=

μmgωr+

答案(1)方向:由C端到D端

(2)

μmgωr+

由④至?式得解法二由能量守恒答案(1)方向:由C端到D端111考點(diǎn)三電磁感應(yīng)中的綜合應(yīng)用考向基礎(chǔ)一、電磁感應(yīng)中的電路問題1.電源和電阻考點(diǎn)三電磁感應(yīng)中的綜合應(yīng)用考向基礎(chǔ)1122.電流方向在外電路,電流由高電勢(shì)流向低電勢(shì);在內(nèi)電路,電流由低電勢(shì)流向高電

勢(shì)。二、電磁感應(yīng)中的圖像問題圖像類型(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量Φ、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化

的圖像,即B-t圖像、Φ-t圖像、E-t圖像和I-t圖像(2)對(duì)于切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的情況,還常涉及感應(yīng)

電動(dòng)勢(shì)E和感應(yīng)電流I隨導(dǎo)體位移x變化的圖像,即E-x圖像和I-x圖像問題類型(1)由給定的電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確的圖像(2)由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過程,求解相應(yīng)的物理量應(yīng)用知識(shí)右手定則、安培定則、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定

律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律和相關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)等2.電流方向圖像(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量Φ、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和113三、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的動(dòng)力學(xué)問題1.安培力的大小

?F=③

2.安培力的方向(1)先用右手定則判斷感應(yīng)電流方向,再用左手定則判定安培力方向。(2)根據(jù)楞次定律,安培力的方向一定和導(dǎo)體切割磁感線的運(yùn)動(dòng)方向相

反。四、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量問題1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是其他形式的能和④電能

之間的轉(zhuǎn)化。三、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的動(dòng)力學(xué)問題1142.感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中受安培力,外力克服安培力做功,將其他形式的能轉(zhuǎn)

化為電能,電流做功再將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能?？枷蛲黄瓶枷蛞?/p>

電磁感應(yīng)中的電路、圖像問題一、電磁感應(yīng)中的電路問題1.將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的部分電路當(dāng)做電源,作出等效電路圖,結(jié)合歐姆定

律用相關(guān)電路知識(shí)求解。2.感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中受安培力,外力克服安培力做功,將其他形式115例1如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直于光滑的金屬導(dǎo)軌平面向里,極板

間距為d的平行板電容器與總阻值為2R0的滑動(dòng)變阻器通過平行導(dǎo)軌連

接,電阻為R0的導(dǎo)體棒MN可在外力的作用下沿導(dǎo)軌從左向右做勻速直

線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭位于a、b的中間位置且導(dǎo)體棒MN

的速度為v0時(shí),位于電容器中P點(diǎn)的帶電油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。若不

計(jì)摩擦和平行導(dǎo)軌及導(dǎo)線的電阻,各接觸處接觸良好,重力加速度為g,則

下列判斷正確的是

()例1如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直于光滑的金屬導(dǎo)軌平面向里,116A.油滴帶正電荷B.若將上極板豎直向上移動(dòng)距離d,油滴將向上加速運(yùn)動(dòng),加速度a=g/2C.若將導(dǎo)體棒的速度變?yōu)?v0,油滴將向上加速運(yùn)動(dòng),加速度a=gD.若保持導(dǎo)體棒的速度為v0不變,而將滑動(dòng)觸頭置于a端,同時(shí)將電容器

上極板向上移動(dòng)距離d/3,油滴仍將靜止解題導(dǎo)引A.油滴帶正電荷解題導(dǎo)引117解析根據(jù)右手定則可知,M端為正極,則上極板帶正電,板間場(chǎng)強(qiáng)豎直

向下,又油滴靜止,對(duì)其受力分析知受豎直向下的重力和豎直向上的電

場(chǎng)力,兩力大小相等,因此油滴帶負(fù)電荷,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;設(shè)導(dǎo)軌間距為L(zhǎng),導(dǎo)

體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:E1=BLv0,則電容器兩端電壓為U1=

=

,開始油滴靜止時(shí)有:q

=mg,若將上極板豎直向上移動(dòng)距離d,對(duì)油滴有:mg-

q=ma1,解得:a1=

,方向豎直向下,同理,若將導(dǎo)體棒的速度變?yōu)?v0,可得油滴的加速度為:a2=g,方向豎直向上,選項(xiàng)B錯(cuò)

誤、C正確;若保持導(dǎo)體棒的速度不變,而將滑動(dòng)觸頭置于a端,同時(shí)將電

容器上極板向上移動(dòng)距離

,則此時(shí)電容器兩端電壓為:U2=

=解析根據(jù)右手定則可知,M端為正極,則上極板帶正電,板間場(chǎng)強(qiáng)118

BLv0,油滴所受電場(chǎng)力為:F=

q=

=mg,因此油滴仍然靜止,選項(xiàng)D正確。答案

CDBLv0,油滴所受電場(chǎng)力為:F=?q=?=mg,因此1192.q=n

的分析與應(yīng)用在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化,閉合電路中

就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,設(shè)在時(shí)間Δt內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量為q,則根據(jù)

電流定義式I=

及法拉第電磁感應(yīng)定律E=

,得q=IΔt=

Δt=

Δt=

。需要說明的是:上面式中I為平均值,因而E為平均值。如果閉合電路是一個(gè)單匝線圈(n=1),則q=

。q=n

中n為線圈的匝數(shù),ΔΦ為磁通量的變化量,R總為閉合電路的總電阻。2.q=n?的分析與應(yīng)用120例2

(2018課標(biāo)Ⅰ,17,6分)如圖,導(dǎo)體軌道OPQS固定,其中PQS是半圓

弧,Q為半圓弧的中點(diǎn),O為圓心。軌道的電阻忽略不計(jì)。OM是有一定

電阻、可繞O轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬桿,M端位于PQS上,OM與軌道接觸良好。空

間存在與半圓所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B?，F(xiàn)使

OM從OQ位置以恒定的角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)到OS位置并固定(過程Ⅰ);再使

磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小以一定的變化率從B增加到B‘(過程Ⅱ)。在過程Ⅰ、

Ⅱ中,流過OM的電荷量相等,則

等于

()例2

(2018課標(biāo)Ⅰ,17,6分)如圖,導(dǎo)體軌道OP121A.

B.

C.

D.2解析本題考查法拉第電磁感應(yīng)定律及電荷量公式。由公式E=

,I=

,q=It得q=

,設(shè)半圓弧半徑為r,對(duì)于過程Ⅰ,q1=

,對(duì)于過程Ⅱ,q2=

,由