2012年高三一輪復(fù)習(xí)：電磁感應(yīng)(98張PPT)要點(diǎn)

電磁感應(yīng)學(xué)問(wèn)與方法學(xué)問(wèn)與方法第一單元:電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的條件穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生變更無(wú)論電路閉合與否，只要磁通量變更了，就確定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。這好比一個(gè)電源：不論外電路是否閉合，電動(dòng)勢(shì)總是存在的。但只有當(dāng)外電路閉合時(shí)，電路中才會(huì)有電流注：感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變更注：見(jiàn)資料一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象磁通量問(wèn)題例1．金屬矩形線(xiàn)圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做如圖所示的運(yùn)動(dòng)，線(xiàn)圈中有感應(yīng)電流的是：（）學(xué)科網(wǎng)學(xué)科網(wǎng)A二．楞次定律4.對(duì)“阻礙”意義的理解阻礙原磁場(chǎng)的變更?！白璧K”不是阻擋，而是“延緩”，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)不會(huì)阻擋原磁場(chǎng)的變更，只能使原磁場(chǎng)的變更被延緩或者說(shuō)被遲滯了，原磁場(chǎng)的變更趨勢(shì)不會(huì)變更，不會(huì)發(fā)生逆轉(zhuǎn)．阻礙的是原磁場(chǎng)的變更，而不是原磁場(chǎng)本身，假如原磁場(chǎng)不變更，即使它再?gòu)?qiáng)，也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流．阻礙不是相反．當(dāng)原磁通減小時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)同向，以阻礙其減??；當(dāng)磁體遠(yuǎn)離導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)將和磁體運(yùn)動(dòng)同向，以阻礙其相對(duì)運(yùn)動(dòng)．由于“阻礙”，為了維持原磁場(chǎng)的變更，必需有外力克服這一“阻礙”而做功，從而導(dǎo)致其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能．因此楞次定律是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律在電磁感應(yīng)中的體現(xiàn)．從“阻礙原磁場(chǎng)磁通量變更”的角度來(lái)看無(wú)論什么緣由，只要使穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生了變更，就確定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。增反減同學(xué)科網(wǎng)從“阻礙導(dǎo)體和磁體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)”的角度來(lái)看楞次定律的這個(gè)結(jié)論可以用能量守恒來(lái)說(shuō)明：既然有感應(yīng)電流產(chǎn)生，就有其它能轉(zhuǎn)化為電能。又由于感應(yīng)電流是由相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的，所以只能是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，因此機(jī)械能削減。磁場(chǎng)力對(duì)物體做負(fù)功，是阻力，表現(xiàn)出的現(xiàn)象就是“阻礙”相對(duì)運(yùn)動(dòng)。來(lái)拒去留學(xué)科網(wǎng)從“阻礙自身電流變更”的角度來(lái)看就是自感現(xiàn)象。增反減同5.楞次定律的具體應(yīng)用6．解法指導(dǎo)：（1）楞次定律中的因果關(guān)聯(lián)一是感應(yīng)磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)磁通量變更之間的阻礙與被阻礙的關(guān)系.二是感應(yīng)電流與感應(yīng)磁場(chǎng)間的產(chǎn)生和被產(chǎn)生的關(guān)系.抓住“阻礙”和“產(chǎn)生”這兩個(gè)因果關(guān)聯(lián)點(diǎn)是應(yīng)用楞次定律解決物理問(wèn)題的關(guān)鍵.（2）運(yùn)用楞次定律處理問(wèn)題的思路推斷感應(yīng)電流方向類(lèi)問(wèn)題的思路基本思路“一原、二感、三電流”明確原磁場(chǎng)：弄清原磁場(chǎng)的方向及磁通量的變更狀況.確定感應(yīng)磁場(chǎng)：即依據(jù)楞次定律中的"阻礙"原則，結(jié)合原磁場(chǎng)磁通量變更狀況，確定出感應(yīng)電流產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)的方向.判定電流方向：即依據(jù)感應(yīng)磁場(chǎng)的方向，運(yùn)用安培定則推斷出感應(yīng)電流方向.“一原、二感、三電流”據(jù)原磁場(chǎng)（B原方向及ΔΦ狀況）確定感應(yīng)磁場(chǎng)（B感方向）推斷感應(yīng)電流（I感方向）導(dǎo)體受力及運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)①常規(guī)法：②效果法對(duì)一部分導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電流的狀況，右手定則和楞次定律的結(jié)論是完全一樣的。右手定則1.一.楞次定律的推論及應(yīng)用2.ab例3.如圖所示，水平面上有兩根平行導(dǎo)軌，上面放兩根金屬棒a、b。當(dāng)條形磁鐵如圖向下移動(dòng)時(shí)（不到達(dá)導(dǎo)軌平面），a、b將如何移動(dòng)？磁鐵的加速度如何?a、b將相互靠近加速度小于g“解題回顧”:本題是運(yùn)用楞次定律中的另一種阻礙作用,阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng).如按部就班求a,b的磁場(chǎng)力方向,則繁瑣很多.所以靈敏運(yùn)用好楞次定律應(yīng)用的幾個(gè)結(jié)論,給解題帶來(lái)很多的便捷.線(xiàn)圈的面積:增縮減擴(kuò)【例4】如圖所示,在水平放置的光滑絕緣桿ab上,掛有兩個(gè)金屬環(huán)M和N.兩環(huán)套在一個(gè)通電密繞長(zhǎng)螺線(xiàn)管的左部,當(dāng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向左移動(dòng)時(shí),兩環(huán)將怎樣運(yùn)動(dòng)()A.兩環(huán)保持相對(duì)靜止一起向左運(yùn)動(dòng) B.兩環(huán)保持相對(duì)靜止一起向右運(yùn)動(dòng)C.兩環(huán)相互靠近并向左運(yùn)動(dòng) D.兩環(huán)相互離開(kāi)并向右運(yùn)動(dòng)C

5.106~812【例6】如圖所示裝置中，cd桿原來(lái)靜止。當(dāng)ab桿做如下那些運(yùn)動(dòng)時(shí)，cd桿將向右移動(dòng)？A.向右勻速運(yùn)動(dòng)B.向右加速運(yùn)動(dòng)C.向左加速運(yùn)動(dòng)D.向左減速運(yùn)動(dòng)L1L2

a

cdbB、D二.電磁感應(yīng)在實(shí)際生活中的應(yīng)用例析OB【例1】如圖所示，用絲線(xiàn)懸掛閉合金屬環(huán)，懸于O點(diǎn)，虛線(xiàn)左邊有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，右邊沒(méi)有磁場(chǎng)。金屬環(huán)的搖擺會(huì)很快停下來(lái)。試說(shuō)明這一現(xiàn)象。若整個(gè)空間都有向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，會(huì)有這種現(xiàn)象嗎？依據(jù)楞次定律說(shuō)明也可以用能量守恒來(lái)說(shuō)明：電磁阻尼現(xiàn)象ABSkDC【例2】如圖所示是生產(chǎn)中常用的一種延時(shí)繼電器的示意圖。鐵芯上有兩個(gè)線(xiàn)圈A和B。線(xiàn)圈A跟電源連接，線(xiàn)圈B的兩端接在一起，構(gòu)成一個(gè)閉合電路。在拉開(kāi)開(kāi)關(guān)S的時(shí)候,彈簧k并不能立刻將銜鐵D拉起，從而使觸頭C（連接工作電路）不能立刻離開(kāi)，過(guò)一段時(shí)間后觸頭C才能離開(kāi)；延時(shí)繼電器就是這樣得名的。試說(shuō)明這種繼電器的工作原理。解析：當(dāng)拉開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)使線(xiàn)圈A中電流變小并消逝時(shí)，鐵芯中的磁通量發(fā)生了變更（減?。?，從而在線(xiàn)圈B中激起感應(yīng)電流，依據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)要阻礙原磁場(chǎng)的減小，這樣，就使鐵芯中磁場(chǎng)減弱得慢些，因此彈簧K不能立刻將銜鐵拉起。【例3】如圖所示是家庭用的“漏電疼惜器“的關(guān)鍵部分的原理圖，其中P是一個(gè)變壓器鐵芯，入戶(hù)的兩根電線(xiàn)”（火線(xiàn)和零線(xiàn)）接受雙線(xiàn)繞法，繞在鐵芯的一側(cè)作為原線(xiàn)圈，然后再接入戶(hù)內(nèi)的用電器。Q是一個(gè)脫扣開(kāi)關(guān)的限制部分（脫扣開(kāi)關(guān)本身沒(méi)有畫(huà)出，它是串聯(lián)在本圖左邊的火線(xiàn)和零線(xiàn)上，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，用戶(hù)的供電被切斷），Q接在鐵芯另一側(cè)副線(xiàn)圈的兩端a、b之間，當(dāng)a、b間沒(méi)有電壓時(shí)，Q使得脫扣開(kāi)關(guān)閉合，當(dāng)a、b間有電壓時(shí)，脫扣開(kāi)關(guān)即斷開(kāi)，運(yùn)用戶(hù)斷電。QabP（1）用戶(hù)正常用電時(shí)，a、b之間有沒(méi)有電壓？（2）假如某人站在地面上，手誤觸火線(xiàn)而觸電，脫扣開(kāi)關(guān)是否會(huì)斷開(kāi)？為什么？QabP（1）用戶(hù)正常用電時(shí)，a、b之間沒(méi)有電壓，因?yàn)殡p線(xiàn)繞成的初級(jí)線(xiàn)圈兩根導(dǎo)線(xiàn)中的電流總是大小相等而方向相反的，穿過(guò)鐵芯的磁通量總為0，副線(xiàn)圈中不會(huì)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。（2）人站在地面上手誤觸火線(xiàn)，電流通過(guò)火線(xiàn)和人體而流向大地，不通過(guò)零線(xiàn)，這樣變壓器的鐵芯中就會(huì)有磁通量的變更，從而次級(jí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，脫扣開(kāi)關(guān)就會(huì)斷開(kāi)。解析：其次單元:法拉第電磁感應(yīng)定律自感一、法拉第電磁感應(yīng)定律

法拉第電磁感應(yīng)定律電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變更率成正比即①在國(guó)際單位制中可以證明其中的k=1，所以有

②對(duì)于n匝線(xiàn)圈有注:導(dǎo)線(xiàn)平動(dòng)切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLvsinθ（θ是B與v之間的夾角）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向右手定則或楞次定律如何推導(dǎo)?當(dāng)v⊥B時(shí)：vv餓即導(dǎo)線(xiàn)在垂直切割速度V方向和B的長(zhǎng)度餓餓1與E=BLvsinθ的區(qū)別與聯(lián)系見(jiàn):資料例1.如圖所示，水平固定的光滑金屬導(dǎo)軌abcd，處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。導(dǎo)軌的ad邊與be邊平行，間距為L(zhǎng)1，電阻可忽視不計(jì)。一根導(dǎo)體棒ef平行于ab邊置于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌保持良好接觸。已知導(dǎo)體棒的電阻為R，與ab相距為L(zhǎng)2。(1)假如磁感強(qiáng)度按B＝B0＋kt的規(guī)律增大(k為常數(shù)），且導(dǎo)體棒在外力作用下保持靜止，試求導(dǎo)體棒中的感應(yīng)電流大小和方向。Babcdfe(2)在（1）的狀況下，假如限制棒的是水平且與棒垂直的外力為F，試求F的方向和F的大小隨時(shí)間t變更的規(guī)律。(3)若在t＝0時(shí)刻，磁感強(qiáng)度為B0，此時(shí)棒以恒定速度v從初位置起先向右勻速運(yùn)動(dòng)，為確保棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，磁感強(qiáng)度B應(yīng)按什么規(guī)律變更？Babcdfe“思路分析”首先依據(jù)楞次定律推斷感應(yīng)電流方向,確定磁通量的物理量是面積S和磁感強(qiáng)度B及其它們的夾角,物體勻速向右運(yùn)動(dòng)面積增大,所以磁感強(qiáng)度要減小⑴感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

感應(yīng)電流，棒中電流方向從f到e。

(2)因棒處于平衡，外力與安培力大小相等，方向水平向右，

(3)為使棒中無(wú)感應(yīng)電流，就要保持穿過(guò)abef閉合回路的磁通量不變。即得，即B隨t按此規(guī)律減小?！纠?】如圖所示，豎直放置的U形導(dǎo)軌寬為L(zhǎng)，上端串有電阻R（其余導(dǎo)體部分的電阻都忽視不計(jì)）。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面對(duì)外。金屬棒ab的質(zhì)量為m，與導(dǎo)軌接觸良好，不計(jì)摩擦。從靜止釋放后ab保持水平而下滑。試求ab下滑的最大速度vmRabmL

點(diǎn)評(píng)：這道題也是一個(gè)典型的習(xí)題。要留意該過(guò)程中的功能關(guān)系：重力做功的過(guò)程是重力勢(shì)能向動(dòng)能和電能轉(zhuǎn)化的過(guò)程；安培力做功的過(guò)程是機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)化的過(guò)程；合外力（重力和安培力）做功的過(guò)程是動(dòng)能增加的過(guò)程；電流做功的過(guò)程是電能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化的過(guò)程。達(dá)到穩(wěn)定速度后，重力勢(shì)能的減小全部轉(zhuǎn)化為電能和動(dòng)能，電流做功又使電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。這時(shí)重力的功率等于電功率也等于熱功率。[進(jìn)一步探討]：假如在該圖上端電阻右邊安一只電鍵，讓ab下落一段距離后再閉合電鍵，那么閉合電鍵后ab的運(yùn)動(dòng)狀況又將如何？無(wú)論何時(shí)閉合電鍵，ab可能先加速后勻速，也可能先減速后勻速，但最終穩(wěn)定后的速度總是一樣的。例3.水平放置的金屬框架abcd，寬度為0.5m，勻強(qiáng)磁場(chǎng)與框架平面成30°角，如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T，框架電阻不計(jì)，金屬桿MN置于框架上可以無(wú)摩擦地滑動(dòng)，MN的質(zhì)量0.05kg，電阻0.2Ω，試求當(dāng)MN的水平速度為多大時(shí)，它對(duì)框架的壓力恰為零，此時(shí)水平拉力應(yīng)為多大?.轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)體產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

⑴轉(zhuǎn)動(dòng)軸與磁感線(xiàn)平行

oaωv⑵線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與磁感線(xiàn)垂直L1L2Bωad

bcEm=nBSω從圖示位置起先計(jì)時(shí)，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的即時(shí)值為e=nBSωcosωtO`L1【例1】如圖所示，xoy坐標(biāo)系y軸左側(cè)和右側(cè)分別有垂直于紙面對(duì)外、向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B，一個(gè)圍成四分之一圓形的導(dǎo)體環(huán)oab，其圓心在原點(diǎn)o，半徑為R，起先時(shí)在第一象限。從t=0起繞o點(diǎn)以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。試畫(huà)出環(huán)內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E隨時(shí)間t而變的函數(shù)圖象（以順時(shí)針電動(dòng)勢(shì)為正）yoxωBabE

to

Em感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em=BR2ω，周期為T(mén)=2π/ω

感應(yīng)電量的計(jì)算

設(shè)在時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)截面的電量為如果閉合電路是一個(gè)單匝線(xiàn)圈（），則

⑴．R為閉合電路的總電阻

注：⑵．發(fā)生磁通量的變更量的時(shí)間無(wú)關(guān)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)截面的電量為，則（）時(shí)間拉出，外力所做的功為【例１】如圖所示，閉合導(dǎo)線(xiàn)框的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，將它從如圖所示的位置勻速拉出勻強(qiáng)磁場(chǎng)。若第一次用0.3s時(shí)間拉出，外力所做的功為，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)截面的電；第二次用量為A.B.C.D.C

【例２】如圖所示是一種測(cè)量通電螺線(xiàn)管中磁場(chǎng)的裝置，把一個(gè)很小的測(cè)量線(xiàn)圈A放在待測(cè)處，線(xiàn)圈與測(cè)量電量的沖擊電流計(jì)G串聯(lián)，當(dāng)用雙刀雙擲開(kāi)關(guān)S使螺線(xiàn)管的電流反向時(shí)，測(cè)量線(xiàn)圈中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而引起電荷的遷移，由表G測(cè)出電量Q，就可以算出線(xiàn)圈所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。已知測(cè)量線(xiàn)圈共有N匝，直徑為d，它和表G串聯(lián)電路的總電阻為R，則被測(cè)處的磁感強(qiáng)度B為多大？【例３】一個(gè)電阻為R的長(zhǎng)方形線(xiàn)圈abcd沿著磁針?biāo)傅哪媳狈较蚱椒旁诒卑肭虻囊粋€(gè)水平桌面上，ab=L1，bc=L2，如圖所示?，F(xiàn)突然將線(xiàn)圈翻轉(zhuǎn)1800，使ab與dc互換位置，用沖擊電流計(jì)測(cè)得導(dǎo)線(xiàn)中流過(guò)的電量為Q1。然后維持ad邊不動(dòng)，將線(xiàn)圈繞ad邊轉(zhuǎn)動(dòng)，使之突然豎直，這次測(cè)得導(dǎo)線(xiàn)中流過(guò)的電量為Q2，試求該處地磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度的大小。解析：依據(jù)地磁場(chǎng)的特征可知，在北半球的地磁場(chǎng)方向是向北向下的。只要求出這個(gè)磁感強(qiáng)度的豎直重量B1和水平重量B2，就可以求出該處磁感強(qiáng)度B的大小。當(dāng)線(xiàn)圈翻個(gè)身時(shí)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量的變更量為所以2B1L1L2=RQ1

當(dāng)線(xiàn)圈繞ad邊豎直站起來(lái)時(shí)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量的變更量為，所以

自感現(xiàn)象分析方法

當(dāng)流過(guò)線(xiàn)圈L的電流突然增大瞬間，我們可以把L看成一個(gè)阻值很大的電阻；當(dāng)流經(jīng)L的電流突然減小的瞬間，我們可以把L看作一個(gè)電源，它供應(yīng)一個(gè)跟原電流同向的電流．類(lèi)型斷電自感通電自感例1.在如圖中所示的電路中，A1和A2是完全相同的燈泡，線(xiàn)圈L的電阻可忽視，下列說(shuō)法中正確的是(

)A.合上開(kāi)關(guān)K接通電路時(shí),A2先亮，A1后亮，最終一樣亮B.合上開(kāi)關(guān)K接通電路時(shí),A1和A2始終一樣亮

AC

C.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)K切斷電路時(shí),A1和A2都要經(jīng)過(guò)一會(huì)兒才熄滅.D.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)K切斷電路時(shí),A2立刻熄滅,A1過(guò)一會(huì)兒才熄滅.演示斷電自感自感電動(dòng)勢(shì)方向演示2.如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E＝6V，內(nèi)電阻不計(jì)，L1、L2兩燈均標(biāo)有“6V，0.3A”，電阻R與電感線(xiàn)圈的直流電阻RL阻值相等，均為20Ω．試分析：S閉合和斷開(kāi)的瞬間，求L1、L2兩燈的亮度變更。當(dāng)電鍵閉合的瞬間，電感支路相當(dāng)于斷路。計(jì)算可知：I1=0.1A，I2=0.2A．即電鍵閉合的瞬間，兩燈同時(shí)亮，L2燈較L1燈更亮。穩(wěn)定后，兩燈亮度相同。電鍵斷開(kāi)時(shí)，明顯L1立刻熄滅，L2漸漸熄滅。自感現(xiàn)象的應(yīng)用——平安開(kāi)關(guān)自感現(xiàn)象的應(yīng)用——日光燈（1）啟動(dòng)器：(3).日光燈的工作原理圖如下：在日光燈點(diǎn)燃時(shí)，利用自感現(xiàn)象，產(chǎn)生瞬時(shí)高壓，在日光燈正常發(fā)光時(shí)，利用自感現(xiàn)象，起降壓限流作用。利用氖管的輝光放電，起自動(dòng)把電路接通和斷開(kāi)的作用（2）鎮(zhèn)流器：自感現(xiàn)象的應(yīng)用——日光燈

演示如圖所示是日光燈的結(jié)構(gòu)示意圖,若按圖示的電路連接,關(guān)于日光燈發(fā)光的狀況,下列敘述中正確的是()A.S1接通,S2、S3斷開(kāi),日光燈就能正常發(fā)光B.S1、S2接通,S3斷開(kāi),日光燈就能正常發(fā)光C.S3斷開(kāi),接通S1、S2后,再斷開(kāi)S2,日光燈就能正常發(fā)光D.當(dāng)日光燈正常發(fā)光后,再接通S3,日光燈仍能正常發(fā)光C第三單元:電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用一、電路問(wèn)題1、確定電源：首先推斷產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的那一部分導(dǎo)體（電源），其次利用或求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，利用右手定則或楞次定律推斷電流方向。2、分析電路結(jié)構(gòu)，畫(huà)等效電路圖3、利用電路規(guī)律求解，主要有歐姆定律，串并聯(lián)規(guī)律等【例1】如圖所示，平行導(dǎo)軌置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中（方向向里），間距為L(zhǎng)，左端電阻為R，其余電阻不計(jì)，導(dǎo)軌右端接一電容為C的電容器?，F(xiàn)有一長(zhǎng)2L的金屬棒ab放在導(dǎo)軌上，ab以a為軸順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中，通過(guò)R的電量為多少？留意:電動(dòng)勢(shì)的變更狀況等效電路圖

【例2】（2001年上海卷）半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)有勻整磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度為B=0.2T，磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)里，半徑為b的金屬圓環(huán)與磁場(chǎng)同心地放置，磁場(chǎng)與環(huán)面垂直，其中a=0.4m，b=0.6m，金屬環(huán)上分別接有燈L1、L2，兩燈的電阻均為R=2Ω，一金屬棒MN與金屬環(huán)接觸良好，棒與環(huán)的電阻均忽視不計(jì).（1）若棒以v0=5m/s的速率在環(huán)上向右勻速滑動(dòng)，求棒滑過(guò)圓環(huán)直徑OO′的瞬時(shí)（如圖所示）MN中的電動(dòng)勢(shì)和流過(guò)燈L1的電流。（2）撤去中間的金屬棒MN，將右面的半圓環(huán)OL2O′以O(shè)O′為軸向上翻轉(zhuǎn)90o，若此時(shí)磁場(chǎng)隨時(shí)間勻整變更，其變更率為ΔB/Δt=4T/s，求L1的功率。留意:電磁感應(yīng)與電路的結(jié)合例3.如圖示，兩個(gè)電阻的阻值分別為R和2R，其余電阻不計(jì)，電容器的電容量為C，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面對(duì)里，金屬棒ab、cd的長(zhǎng)度均為l，當(dāng)棒ab以速度v向左切割磁感應(yīng)線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)棒cd以速度2v向右切割磁感應(yīng)線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，電容C的電量為多大？哪一個(gè)極板帶正電？2vabcdefvCR2RB解：畫(huà)出等效電路如圖示：E2R2RCE1fecdE1=BlvE2=2Blv電容器C充電后斷路，Uef=-Blv/3Ucd=E2=2BlvUC=Uce=7Blv/3Q=CUC=7CBlv/3右板帶正電總結(jié)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體相當(dāng)于一個(gè)電源，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等效于電源電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體的電阻等效于電源的內(nèi)阻。2.電源內(nèi)部電流的方向是從負(fù)極流向正極，即從低電勢(shì)流向高電勢(shì)。3.產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體跟用電器連接，可以對(duì)用電器供電，由閉合電路歐姆定律求解各種問(wèn)題.4.產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體跟電容器連接，可對(duì)電容器充電，穩(wěn)定后，電容器相當(dāng)于斷路，其所帶電量可用公式Q=CU來(lái)計(jì)算.5.解決電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題，必需按題意畫(huà)出等效電路，其余問(wèn)題為電路分析和閉合電路歐姆定律的應(yīng)用。第三單元:電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用(二)電磁感應(yīng)圖象問(wèn)題

類(lèi)型B-t圖像、Φ-t圖像、E-t圖像和I-t圖像等

對(duì)于切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的狀況還常涉及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和感應(yīng)電流I隨線(xiàn)圈位移x變更的圖像，即E-x圖像和I-x圖像。兩類(lèi)問(wèn)題

由給定的電磁感應(yīng)過(guò)程選出或畫(huà)出正確的圖像由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過(guò)程，求解相應(yīng)的物理量對(duì)于給出的圖像要留意分析坐標(biāo)、截距、斜率、面積等物理意義。1.如圖所示,圖中A是一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的方形線(xiàn)框,電阻為R.今維持線(xiàn)框以恒定的速度v沿x軸運(yùn)動(dòng),并穿過(guò)圖中所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B區(qū)域.若以x軸正方向作為力的正方向,線(xiàn)框在圖示位置的時(shí)刻作為時(shí)間的零點(diǎn),則作出磁場(chǎng)對(duì)線(xiàn)框的作用力F隨時(shí)間t的變更圖線(xiàn).留意：先推斷變量的方向，再推斷大小的變更2.如圖所示,一邊長(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v0勻速穿過(guò)寬度均為a的兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,兩磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為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.以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏髡较?從圖示位置起先線(xiàn)框中感應(yīng)電流I與沿運(yùn)動(dòng)方向的位移s的關(guān)系圖象為()B留意：先推斷變量的方向，再推斷大小的變更第三單元:電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用(三)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的力學(xué)和能量問(wèn)題

動(dòng)態(tài)分析中,抓住“速度變更引起安培力的變更”,正確分析受力狀況和運(yùn)動(dòng)狀況.結(jié)合平衡問(wèn)題和牛頓其次定律以及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解.解決力學(xué)問(wèn)題的途徑是三條：

牛頓定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律；動(dòng)量關(guān)系；能量關(guān)系電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是:不同形式能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程安培力做正功：電能轉(zhuǎn)化為其它形式能安培力做負(fù)功：其它形式能轉(zhuǎn)化為電能留意：用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)解決電磁感應(yīng)問(wèn)題,只須要從全過(guò)程考慮,不涉及電流產(chǎn)生過(guò)程的具體的微小環(huán)節(jié),可以使計(jì)算便利,解題簡(jiǎn)便.②電動(dòng)式導(dǎo)軌問(wèn)題①發(fā)電式導(dǎo)軌問(wèn)題問(wèn)題類(lèi)別08江蘇高考06重慶高考04全國(guó)高考MNPQabBrR模型1：如圖所示，一個(gè)“”形導(dǎo)軌PMNQ的質(zhì)量為M，水平固定在一個(gè)豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌上跨放一根質(zhì)量為m的金屬棒ab，導(dǎo)軌的MN邊和金屬棒ab平行，它們的電阻分別是R和r，導(dǎo)軌的其余部分的電阻不計(jì)。若沿著MP方向作用在金屬棒上一個(gè)水平?jīng)_量使

ab在很短時(shí)間內(nèi)由靜止得到速度v0，設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)。求在金屬棒ab中產(chǎn)生的熱量。發(fā)電式導(dǎo)軌的基本特點(diǎn)和規(guī)律初動(dòng)能Ek=1/2mv0

2由能量守恒Q1＋Q2＝Ek因?qū)к夒娮鑂和ab棒電阻r是串聯(lián)關(guān)系，則Q1/Q2=R/r由以上各式可解得，金屬棒上產(chǎn)生的熱量Q2＝mv0

2r/2(R＋r)發(fā)電式導(dǎo)軌的基本特點(diǎn)和規(guī)律拓展1：如圖所示，水平放置的光滑金屬框abcd單位長(zhǎng)度電阻為r，bc=L，ab=cd=2L。長(zhǎng)度為L(zhǎng)的導(dǎo)體桿MN放在金屬框上，并以勻速v從最左端向右平動(dòng)。導(dǎo)體桿MN單位長(zhǎng)度電阻值為2r。整個(gè)空間充溢勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，方向垂直紙面(abcd平面)向里。求：（1）當(dāng)導(dǎo)體桿MN的位移時(shí)，MN兩端的電壓多大？（2）在上述位置外力F的大小是多少？（3）當(dāng)導(dǎo)體桿MN的位移s2為多大時(shí)金屬框上消耗的電功率最大？最大功率為多少？××××××××××××××××××MNbcBadF發(fā)電式導(dǎo)軌的基本特點(diǎn)和規(guī)律（1）導(dǎo)體棒MN運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為

導(dǎo)體棒MN的電阻為當(dāng)導(dǎo)體桿MN的位移時(shí),導(dǎo)體桿右側(cè)金屬框的電阻為

此時(shí)MN兩端的電壓為（2）在上述位置時(shí)感應(yīng)電流大小為導(dǎo)體桿做勻速運(yùn)動(dòng)

發(fā)電式導(dǎo)軌的基本特點(diǎn)和規(guī)律即時(shí)，P最大。

金屬框上消耗的電功率為故時(shí)P最大發(fā)電式導(dǎo)軌的基本特點(diǎn)和規(guī)律拓展2：如圖，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、電阻為r的勻整直金屬桿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)方向垂直于斜面對(duì)下，導(dǎo)軌的電阻可忽視。桿與導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。求下滑過(guò)程中桿的最大速度。發(fā)電式導(dǎo)軌的基本特點(diǎn)和規(guī)律受力如圖發(fā)電式導(dǎo)軌的基本特點(diǎn)和規(guī)律f導(dǎo)體桿為發(fā)電邊，等效為電源，其速度為v時(shí)的電動(dòng)勢(shì)E=BLv安培力為阻力，且正比于速度v加速度隨速度增大而減小，導(dǎo)體做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)1.電路特點(diǎn)：2.安培力的特點(diǎn)：3.加速度特點(diǎn)：發(fā)電式導(dǎo)軌的基本特點(diǎn)和規(guī)律4.兩個(gè)極值的規(guī)律：當(dāng)v=0時(shí)，F(xiàn)A=0,加速度最大當(dāng)a=0時(shí)，∑F=0，速度最大5.勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)能量轉(zhuǎn)化規(guī)律：重力的機(jī)械功率等于安培力功率（電功率）和摩擦力功率之和。且都達(dá)到最大值。思索：如μ＝0，或θ＝0時(shí)，狀況如何？變式1：光滑U型金屬框架寬為L(zhǎng)，足夠長(zhǎng)，其上放一質(zhì)量為m的金屬棒ab，左端連接有一電容為C的電容器，現(xiàn)給棒一個(gè)初速v0，使棒始終垂直框架并沿框架運(yùn)動(dòng)，如圖所示。求導(dǎo)體棒的最終速度。而對(duì)導(dǎo)體棒ab利用動(dòng)量定理可得：BLv=UC=q/C-BLq=mv-mv0由上述二式可求得：電容充電式導(dǎo)軌的基本特點(diǎn)和規(guī)律變式1拓展：如圖，寬為l的光滑豎直導(dǎo)軌，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直導(dǎo)軌平面對(duì)外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，上端接有電容C為的電容器。一根質(zhì)量為m的導(dǎo)體，從靜止起先沿導(dǎo)軌滑下。求：CBmgBIL發(fā)電式導(dǎo)軌的基本特點(diǎn)和規(guī)律1.電路特點(diǎn)：1.導(dǎo)體下滑的加速度a。2.回路中的充電電流I。導(dǎo)體為發(fā)電邊，在加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不斷對(duì)電容器充電，電路中始終存在充電電流。2.三個(gè)基本關(guān)系：導(dǎo)體的加速度受到的安培力回路的充電電流發(fā)電式導(dǎo)軌的基本特點(diǎn)和規(guī)律3.四個(gè)重要結(jié)論：①做導(dǎo)體初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度為恒量②電路中的充電電流為恒定直流③導(dǎo)體受到的安培力為恒力④電容器儲(chǔ)存的電場(chǎng)能等于安培力做的功回路沒(méi)有內(nèi)阻電動(dòng)式導(dǎo)軌的基本特點(diǎn)和規(guī)律變式2：如圖，間距為l的平行導(dǎo)軌水平放置，與電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r的電源連接，處在大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)電路閉合時(shí)，質(zhì)量為m、電阻為R的導(dǎo)體從靜止起先沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，與導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。求導(dǎo)體的最大速度？E反RBVEr1.電路特點(diǎn)：導(dǎo)體為電動(dòng)邊，與反電動(dòng)勢(shì)用電器（電動(dòng)機(jī)）等效NFBmgf2.安培力的特點(diǎn)：安培力為動(dòng)力，隨速度增大而減小加速度隨速度增大而減小，導(dǎo)體做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)3.加速度特點(diǎn)：電動(dòng)式導(dǎo)軌的基本特點(diǎn)和規(guī)律4.兩個(gè)極值的規(guī)律：①.當(dāng)v=0時(shí)，E反=0，電流、安培力和加速度最大②.當(dāng)a=0時(shí)，∑F=0，速度最大，電流、安培力最小依據(jù)平衡條件電動(dòng)式導(dǎo)軌的基本特點(diǎn)和規(guī)律5.勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)能量轉(zhuǎn)化規(guī)律：①當(dāng)導(dǎo)體以最大速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電源功率等于導(dǎo)體的機(jī)械功率（安培力功率）、焦耳熱功率和摩擦力功率之和。②當(dāng)μ=0時(shí)，電源功率等于導(dǎo)體的機(jī)械功率和焦耳熱功率之和。式中導(dǎo)體的機(jī)械功率等于反電動(dòng)勢(shì)功率變式3：如圖，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)與B垂直的水平面中有兩根足夠長(zhǎng)的固定金屬平行導(dǎo)軌，在它們上面橫放兩根平行導(dǎo)體棒構(gòu)成矩形回路，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，質(zhì)量為m，電阻為R，回路部分導(dǎo)軌電阻可忽視，棒與導(dǎo)軌無(wú)摩擦，且起先時(shí)圖中左側(cè)導(dǎo)體棒靜止，右側(cè)導(dǎo)體棒具有向右的初速v0，求兩棒之間距離增長(zhǎng)量x的上限。當(dāng)它們的速度相等時(shí)，它們之間的距離最大。設(shè)它們的共同速度為v，對(duì)cd棒用動(dòng)量定理可得：

BLq=mv-0通過(guò)導(dǎo)體棒的電量

則據(jù)動(dòng)量守恒定律可得：mv0＝2mvv0abcd雙動(dòng)式導(dǎo)軌問(wèn)題雙動(dòng)式導(dǎo)軌問(wèn)題方法歸納：電磁感應(yīng)和力學(xué)相結(jié)合結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律分析通電導(dǎo)體的受力狀況及運(yùn)動(dòng)過(guò)程，應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律、動(dòng)能定理、功能關(guān)系等規(guī)律理順力學(xué)量之間的關(guān)系。留意：要特殊留意安培力的變更及對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響拓展1：如圖所示，abcd和a/b/c/d/為水平放置的光滑平行導(dǎo)軌，區(qū)域內(nèi)充溢方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。ab、a/b/間的寬度是cd、c/d/間寬度的2倍。設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，導(dǎo)體棒ef的質(zhì)量是棒gh的質(zhì)量的2倍。現(xiàn)給導(dǎo)體棒ef一個(gè)初速度v0，沿導(dǎo)軌向左運(yùn)動(dòng)，當(dāng)兩棒的速度穩(wěn)定時(shí)，兩棒的速度分別是多少？d/aa/bb/dcc/efgh當(dāng)兩棒的速度穩(wěn)定時(shí)，回路中的感應(yīng)電流為零，設(shè)導(dǎo)體棒ef的速度減小到v1，導(dǎo)體棒gh的速度增大到v2，則有。對(duì)導(dǎo)體棒ef由動(dòng)量定理得：

對(duì)導(dǎo)體棒gh由動(dòng)量定理得：

雙動(dòng)式導(dǎo)軌問(wèn)題2BLv1-BLv2=0，即v2=2v1拓展2：如圖所示，兩根平行的金屬導(dǎo)軌，固定在同一水平面上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌所在平面垂直，導(dǎo)軌的電阻很小，可忽視不計(jì)。導(dǎo)軌間的距離l=0.20m。兩根質(zhì)量均為m=0.10kg的平行金屬桿甲、乙可在導(dǎo)軌上無(wú)摩擦地滑動(dòng)，滑動(dòng)過(guò)程中與導(dǎo)軌保持垂直，每根金屬桿的電阻為R=0.50Ω。在t=0時(shí)刻，兩桿都處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)有一與導(dǎo)軌平行、大小為0.20N的恒力F作用于金屬桿甲上，使金屬桿在導(dǎo)軌上滑動(dòng)。經(jīng)過(guò)t=5.0s，金屬桿甲的加速度為a=1.37m/s2