電磁感應(yīng)二輪

電磁感應(yīng)專題二輪復(fù)習(xí)一、近幾年高考電磁感應(yīng)內(nèi)容命題規(guī)律

電

力二、解決電磁感應(yīng)問題的思路規(guī)律能

圖

命題規(guī)律

1．從近三年的高考試題可以看出，本專題內(nèi)容是高考的重點(diǎn)，每年必考，本專題考查的重點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：①楞次定律的理解和應(yīng)用；②電磁感應(yīng)的圖象問題；③電磁感應(yīng)過程中的動(dòng)態(tài)分析問題；④綜合應(yīng)用電路知識和能量觀點(diǎn)解決電磁感應(yīng)問題；《2014考試說明》修訂（2013福建18）如圖，矩形閉合線框在勻強(qiáng)磁場上方，由不同高度靜止釋放，用t1、t2分別表示線框ab邊和cd邊剛進(jìn)入磁場的時(shí)刻。線框下落過程形狀不變，ab邊始終保持與磁場水平邊界OO’平行，線框平面與磁場方向垂直。設(shè)OO’下方磁場區(qū)域足夠大，不計(jì)空氣影響，則下列哪一個(gè)圖像不可能反映線框下落過程中速度v隨時(shí)間t變化的規(guī)律

答案：A

該題命題角度較為新穎，對中學(xué)教學(xué)有一定的啟示。命題規(guī)律

2．本專題在高考試卷中涉及的試題題型有選擇題、計(jì)算題，還可能取材演示實(shí)驗(yàn)考實(shí)驗(yàn)題。高考對本部分內(nèi)容的要求較高，常在選擇題中考查電磁感應(yīng)中的圖象問題，在計(jì)算題中作為壓軸題，以導(dǎo)體棒（框）運(yùn)動(dòng)為背景，綜合應(yīng)用電路的相關(guān)知識、牛頓運(yùn)動(dòng)定律和動(dòng)能定理、能量守恒定律等解決導(dǎo)體棒（框）類問題，計(jì)算題試題難度大，區(qū)分度高，能很好地考查學(xué)生的能力。

內(nèi)容要求

電磁感應(yīng)現(xiàn)象

磁通量

法拉第電磁感應(yīng)定律

楞次定律

自感、渦流I

I

II

II

I考綱要求（2012福建22）如圖甲，在圓柱形區(qū)域內(nèi)存在一方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場，在此區(qū)域內(nèi)，沿水平面固定一半徑為r的圓環(huán)形光滑細(xì)玻璃管，環(huán)心0在區(qū)域中心。一質(zhì)量為m、帶電量為q（q>0）的小球，在管內(nèi)沿逆時(shí)針方向（從上向下看）做圓周運(yùn)動(dòng)。已知磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示，其中

。設(shè)小球在運(yùn)動(dòng)過程中電量保持不變，對原磁場的影響可忽略。（1）在t=0到t=T0

這段時(shí)間內(nèi)，小球不受細(xì)管側(cè)壁的作用力，求小球的速度大小V0；（2）在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大過程中，將產(chǎn)生渦旋電場，其電場線是在水平面內(nèi)一系列沿逆時(shí)針方向的同心圓，同一條電場線上各點(diǎn)的場強(qiáng)大小相等。試求t=T0

到t=1.5T0

這段時(shí)間內(nèi)：①細(xì)管內(nèi)渦旋電場的場強(qiáng)大小E；②電場力對小球做的功W。[2013·天津卷]超導(dǎo)現(xiàn)象是20世紀(jì)人類重大發(fā)現(xiàn)之一，日前我國已研制出世界傳輸電流最大的高溫超導(dǎo)電纜并成功示范運(yùn)行．(1)超導(dǎo)體在溫度特別低時(shí)電阻可以降到幾乎為零，這種性質(zhì)可以通過實(shí)驗(yàn)研究．將一個(gè)閉合超導(dǎo)金屬圓環(huán)水平放置在勻強(qiáng)磁場中，磁感線垂直于圓環(huán)平面向上，逐漸降低溫度使環(huán)發(fā)生由正常態(tài)到超導(dǎo)態(tài)的轉(zhuǎn)變后突然撤去磁場，若此后環(huán)中的電流不隨時(shí)間變化，則表明其電阻為零．請指出自上往下看環(huán)中電流方向，并說明理由．電磁感應(yīng)與物理學(xué)史[2013·新課標(biāo)全國卷Ⅱ]

在物理學(xué)發(fā)展過程中，觀測、實(shí)驗(yàn)、假說和邏輯推理等方法都起到了重要作用．下列敘述符合史實(shí)的是(

)A．奧斯特在實(shí)驗(yàn)中觀察到電流的磁效應(yīng)，該效應(yīng)揭示了電和磁之間存在聯(lián)系B．安培根據(jù)通電螺線管的磁場和條形磁鐵的磁場的相似性，提出了分子環(huán)流假說C．法拉第在實(shí)驗(yàn)中觀察到，在通有恒定電流的靜止導(dǎo)線附近的固定導(dǎo)線圈中，會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流D．楞次在分析了許多實(shí)驗(yàn)事實(shí)后提出，感應(yīng)電流應(yīng)具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化答案:ABD

電磁感應(yīng)與單位制（2011年高考北京理綜卷）物理關(guān)系式不僅反映了物理量之間的關(guān)系，也確定了單位間的關(guān)系。如關(guān)系式U=IR既反映了電壓、電流和電阻之間的關(guān)系，也確定了V（伏）與A（安）和Ω（歐）的乘積等效?，F(xiàn)有物理量單位：m（米）、s（秒）、N（牛）、J（焦）、W（瓦）、C（庫）、F（法）、A（安）、Ω（歐）和T（特），由他們組合成的單位都與電壓單位V（伏）等效的是A．J/C和N/CB．C/F和Tm2/sC．W/A和CT·m/sD．

和T·A·m答案:B解題策略對本專題的復(fù)習(xí)應(yīng)注意“抓住兩個(gè)定律，運(yùn)用兩種觀點(diǎn)，分析等效電路”．兩個(gè)定律是指楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律；兩種觀點(diǎn)是指動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)；畫出感應(yīng)電路的等效電路圖(區(qū)分內(nèi)外電路)．解決感應(yīng)電路綜合問題的一般思路⑴先做“源”的分析⑵再進(jìn)行“路”的分析⑶然后是“力”的分析⑷在后是“動(dòng)”的分析⑸最后是“能”的分析解題思路

1．電磁感應(yīng)與閉合電路的問題的解題思路

⑴先作“源”的分析——分離出電路中由電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的電源，求出感應(yīng)電動(dòng)勢E和r；

⑵再進(jìn)行“路”的分析——分析電路結(jié)構(gòu)，弄清串并聯(lián)關(guān)系，求出相關(guān)部分的電流大小

⑶再根據(jù)題目的已知條件和未知量建立相應(yīng)的方程（2012浙江）為了提高自行車夜間行駛的安全性，小明同學(xué)

設(shè)計(jì)了一種“閃爍”裝置，如圖所示，自行車后輪由半徑r1=5.0╳10-2m的金屬內(nèi)圈、半徑r2=0.40m的金屬內(nèi)圈和絕緣輻條構(gòu)成。后輪的內(nèi)、外圈之間等間隔地接有4根金屬條，每根金屬條的中間均串聯(lián)有一電阻值為R的小燈泡。在支架上裝有磁鐵，形成了磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.10T、方向垂直紙面向外的“扇形”勻強(qiáng)磁場，其內(nèi)半徑為r1、外半徑為r2、張角θ=π/6。后輪以角速度ω=2πrad/s相對于轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。若不計(jì)其它電阻，忽略磁場的邊緣效應(yīng)。（1）當(dāng)金屬條ab進(jìn)入“扇形”磁場時(shí)，求感應(yīng)電動(dòng)勢E，并指出ab上的電流方向；（2）當(dāng)金屬條ab進(jìn)入“扇形”磁場時(shí)，畫出“閃爍”裝置的電路圖；（3）從金屬條ab進(jìn)入“扇形”磁場開始，經(jīng)計(jì)算畫出輪子轉(zhuǎn)一圈過程中，內(nèi)圈與外圈之間電勢差Uab-t圖象；（4）若選擇的是“1.5V、0.3A”的小燈泡，該“閃爍”裝置能否正常工作？有同學(xué)提出，通過改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B、后輪外圈半徑r2、角速度ω和張角θ等物理量的大小，優(yōu)化前同學(xué)的設(shè)計(jì)方案，請給出你的評價(jià)。解題思路2．電磁感應(yīng)與力學(xué)問題的解題思路一般思路是“先電后力”，即：⑴先作“源”的分析

⑵再進(jìn)行“路”的分析⑶然后是“力”的分析——分析研究對象(常是金屬桿、導(dǎo)體線圈等)的受力情況，

解題思路尤其注意其所受的安培力；①安培力F與運(yùn)動(dòng)速度v緊密相連，即運(yùn)動(dòng)和受力相互影響，也是一種動(dòng)態(tài)問題．思考方向是：導(dǎo)體受力運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢

感應(yīng)電流

通電導(dǎo)體受安培力

合外力變化

加速度變化

速度變化

感應(yīng)電動(dòng)勢變化

……，周而復(fù)始，循環(huán)結(jié)束時(shí)，加速度等于零，導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。②感應(yīng)電流在磁場中受到的安培力一定是阻力，在受力分析時(shí)一定要注意該力的方向特點(diǎn)．

解題思路2．電磁感應(yīng)與力學(xué)問題的解題思路

⑷接著進(jìn)行“運(yùn)動(dòng)”狀態(tài)的分析——根據(jù)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，判斷出正確的運(yùn)動(dòng)模型；常見的幾種運(yùn)動(dòng)模型有：

①靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)；②勻加速直線運(yùn)動(dòng)；③加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)；④加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)等。對此類問題的分析還要注意臨界狀態(tài)運(yùn)動(dòng)和受力特點(diǎn)．（如：抓住a=0時(shí)，速度v達(dá)最大值的特點(diǎn)）⑸最后是“能量”的分析——尋找電磁感應(yīng)過程和研究對象的運(yùn)動(dòng)過程中其能量轉(zhuǎn)化和守恒的關(guān)系．（2012上海卷）．（14分）如圖，質(zhì)量為M的足夠長金屬導(dǎo)軌abcd放在光滑的絕緣水平面上。一電阻不計(jì)，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒PQ放置在導(dǎo)軌上，始終與導(dǎo)軌接觸良好，PQbc構(gòu)成矩形。棒與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)為，棒左側(cè)有兩個(gè)固定于水平面的立柱。導(dǎo)軌bc段長為L，開始時(shí)PQ左側(cè)導(dǎo)軌的總電阻為R，右側(cè)導(dǎo)軌單位長度的電阻為R0。以ef為界，其左側(cè)勻強(qiáng)磁場方向豎直向上，右側(cè)勻強(qiáng)磁場水平向左，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。在t＝0時(shí)，一水平向左的拉力F垂直作用于導(dǎo)軌的bc邊上，使導(dǎo)軌由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為a。（1）求回路中感應(yīng)電動(dòng)勢及感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的表達(dá)式（2）經(jīng)過多少時(shí)間拉力F達(dá)到最大值，拉力F的最大值為多少（3）某一過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為Q，導(dǎo)軌克服摩擦力做功為W，求導(dǎo)軌動(dòng)能的增加量。解析：（1）感應(yīng)電動(dòng)勢為E＝BLv，導(dǎo)軌做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，v＝at，E＝BLat，s＝at2/2，感應(yīng)電流的表達(dá)式為I＝BLv/R總＝BLat/（R＋2R0at2/2）＝BLat/（R＋R0at2），（2）導(dǎo)軌受安培力FA＝BIL＝B2L2at/（R＋R0at2），摩擦力為Ff＝FN＝（mg＋BIL）＝[mg＋B2L2at/（R＋R0at2）]，由牛頓定律F－FA－Ff＝Ma，F(xiàn)＝Ma＋FA＋Ff＝Ma＋mg＋（1＋）B2L2at/（R＋R0at2），上式中當(dāng)R/t＝R0at即t＝時(shí)外力F取最大值，F(xiàn)max＝Ma＋mg＋（1＋）B2L2，（3）設(shè)此過程中導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)距離為s，由動(dòng)能定理W合＝Ek，摩擦力為Ff＝（mg＋FA）摩擦力做功為W＝mgs＋WA＝mgs＋Q，s＝，Ek＝Mas＝（W－Q），解題思路3．電磁感應(yīng)中能量問題的解題思路(1)明確研究對象、研究過程．(2)進(jìn)行正確的受力分析、運(yùn)動(dòng)分析、感應(yīng)電路分析(E感和I感的大小、方向、變化)及相互制約關(guān)系．(3)明確各力的做功情況及伴隨的能量轉(zhuǎn)化情況．(4)利用動(dòng)能定理、能量守恒定律或功能關(guān)系列方程求解．（2012天津卷）.如圖所示，一對光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距l(xiāng)=0.5m，左端接有阻值R=0.3Ω的電阻，一質(zhì)量m=0.1kg，電阻r=0.1Ω的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上，整個(gè)裝置置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T，棒在水平向右的外力作用下，由靜止開始以a=2m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)棒的位移x=9m時(shí)撤去外力，棒繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段距離后停下來，已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1：Q2=2:1，導(dǎo)軌足夠長且電阻不計(jì)，棒在運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸，求（1）棒在勻加速運(yùn)動(dòng)過程中，通過電阻R的電荷量q（2）撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2（3）外力做的功WF

解題思路4.電磁感應(yīng)中的圖象問題：常見有B-t圖、ф-t圖、E-t圖、I-t圖和v-t圖、a-t圖等同時(shí)對于運(yùn)動(dòng)切割類還要注意E-x圖、I-x圖像關(guān)鍵還是I-t圖如圖甲所示，存在有界勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向分別垂直紙面向里和向外，磁場寬度均為L，在磁場區(qū)域的左側(cè)相距為L處，有一邊長為L的正方形導(dǎo)體線框，總電阻為R，且線框平面與磁場方向