高中物理電磁感應(yīng)(教案)及高中物理電磁感應(yīng)講義

PAGE43-課題：電磁感應(yīng)類型：復(fù)習(xí)課第1課電磁感應(yīng)現(xiàn)象愣次定律第1課一、電磁感應(yīng)1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象只要穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，閉合回路中就有電流產(chǎn)生，這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)。產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流．2．產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：只要閉合回路中磁通量發(fā)生變化即△Φ≠0，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生．3.磁通量變化的常見情況(Φ改變的方式)：①線圈所圍面積發(fā)生變化，閉合電路中的部分導(dǎo)線做切割磁感線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致Φ變化;其實(shí)質(zhì)也是B不變而S增大或減?、诰€圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致Φ變化。線圈面積與磁感應(yīng)強(qiáng)度二者之間夾角發(fā)生變化。如勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)的矩形線圈就是典型。③B隨t(或位置)變化,磁感應(yīng)強(qiáng)度是時(shí)間的函數(shù)；或閉合回路變化導(dǎo)致Φ變化(Φ改變的結(jié)果):磁通量改變的最直接的結(jié)果是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,若線圈或線框是閉合的.則在線圈或線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，因此產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件就是：穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化．4.產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的條件:無論回路是否閉合,只要穿過線圈的磁通量發(fā)生變化,線圈中就有感應(yīng)電動(dòng)勢產(chǎn)生,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源.電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,如果回路閉合,則有感應(yīng)電流,如果回路不閉合，則只能出現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢，而不會(huì)形成持續(xù)的電流．我們看變化是看回路中的磁通量變化，而不是看回路外面的磁通量變化二、感應(yīng)電流方向的判定1.右手定則:伸開右手，使拇指跟其余的四指垂直且與手掌都在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過手心，手掌所在平面跟磁感線和導(dǎo)線所在平面垂直，大拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)的方向,四指所指的方向即為感應(yīng)電流方向(電源).用右手定則時(shí)應(yīng)注意：①主要用于閉合回路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢與感應(yīng)電流的方向判定，②右手定則僅在導(dǎo)體切割磁感線時(shí)使用，應(yīng)用時(shí)要注意磁場方向、運(yùn)動(dòng)方向、感應(yīng)電流方向三者互相垂直．③當(dāng)導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向與磁場方向不垂直時(shí)，拇指應(yīng)指向切割磁感線的分速度方向．④若形成閉合回路，四指指向感應(yīng)電流方向；若未形成閉合回路，四指指向高電勢．⑤“因電而動(dòng)”用左手定則．“因動(dòng)而電”用右手定則．⑥應(yīng)用時(shí)要特別注意：四指指向是電源內(nèi)部電流的方向(負(fù)→正)．因而也是電勢升高的方向；即：四指指向正極。導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流是磁通量發(fā)生變化引起感應(yīng)電流的特例，所以判定電流方向的右手定則也是楞次定律的一個(gè)特例．用右手定則能判定的，一定也能用楞次定律判定，只是對(duì)導(dǎo)體在磁場中切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電流方向的判定用右手定則更為簡便．2.楞次定律(1)楞次定律(判斷感應(yīng)電流方向)：感應(yīng)電流具有這樣的方向，感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化．(感應(yīng)電流的)磁場(總是)阻礙(引起感應(yīng)電流的磁通量的)變化原因產(chǎn)生結(jié)果；結(jié)果阻礙原因。(定語)主語(狀語)謂語(補(bǔ)語)賓語(2)對(duì)“阻礙”的理解注意“阻礙”不是阻止，這里是阻而未止。阻礙磁通量變化指：磁通量增加時(shí)，阻礙增加(感應(yīng)電流的磁場和原磁場方向相反，起抵消作用)；磁通量減少時(shí)，阻礙減少(感應(yīng)電流的磁場和原磁場方向一致，起補(bǔ)償作用)，簡稱“增反減同”．(3)楞次定律另一種表達(dá)：感應(yīng)電流的效果總是要阻礙(或反抗)產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因.(F安方向就起到阻礙的效果作用)即由電磁感應(yīng)現(xiàn)象而引起的一些受力、相對(duì)運(yùn)動(dòng)、磁場變化等都有阻礙原磁通量變化的趨勢。①阻礙原磁通量的變化或原磁場的變化；②阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可理解為“來拒去留”；③使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢；有時(shí)應(yīng)用這些推論解題比用楞次定律本身更方便④阻礙原電流的變化．楞次定律磁通量的變化表述：感應(yīng)電流具有這樣的方向，就是感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。能量守恒表述：I感的磁場效果總要反抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因①從磁通量變化的角度：感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。②從導(dǎo)體和磁場的相對(duì)運(yùn)動(dòng)：導(dǎo)體和磁體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),感應(yīng)電流的磁場總是阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)。③從感應(yīng)電流的磁場和原磁場：感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁場的變化。(增反、減同)④楞次定律的特例──右手定則楞次定律的多種表述、應(yīng)用中常見的兩種情況：一磁場不變,導(dǎo)體回路相對(duì)磁場運(yùn)動(dòng)；二導(dǎo)體回路不動(dòng),磁場發(fā)生變化。磁通量的變化與相對(duì)運(yùn)動(dòng)具有等效性：Φ↑相當(dāng)于導(dǎo)體回路與磁場接近，Φ↓相當(dāng)于導(dǎo)體回路與磁場遠(yuǎn)離。(4)楞次定律判定感應(yīng)電流方向的一般步驟基本思路可歸結(jié)為：“一原、二感、三電流”，①明確閉合回路中引起感應(yīng)電流的原磁場方向如何；②確定原磁場穿過閉合回路中的磁通量如何變化(是增還是減)③根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流磁場的方向．④再利用安培定則，根據(jù)感應(yīng)電流磁場的方向來確定感應(yīng)電流方向．注意：①楞次定律是普遍規(guī)律，適用于一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象．“總要”——指無一例外．②當(dāng)原磁場的磁通量增加時(shí),感應(yīng)電流的磁場與原磁場反向；當(dāng)原磁場的磁通量減小時(shí)感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相同．③要分清產(chǎn)生感應(yīng)電流的“原磁場”與感應(yīng)電流的磁場．④楞次定律實(shí)質(zhì)是能的轉(zhuǎn)化與守恒定律的一種具體表現(xiàn)形式．判斷閉合電路（或電路中可動(dòng)部分導(dǎo)體）相對(duì)運(yùn)動(dòng)類問題的分析策略在電磁感應(yīng)問題中，有一類綜合性較強(qiáng)的分析判斷類問題，主要講的是磁場中的閉合電路在一定條件下產(chǎn)生了感應(yīng)電流，而此電流又處于磁場中，受到安培力作用，從而使閉合電路或電路中可動(dòng)部分的導(dǎo)體發(fā)生了運(yùn)動(dòng).對(duì)其運(yùn)動(dòng)趨勢的分析判斷可有兩種思路方法：①常規(guī)法：據(jù)原磁場(B原方向及ΔΦ情況)確定感應(yīng)磁場(B感方向)判斷感應(yīng)電流(I感方向)導(dǎo)體受力及運(yùn)動(dòng)趨勢.②效果法：由楞次定律可知，感應(yīng)電流的“效果”總是阻礙引起感應(yīng)電流的“原因”，深刻理解“阻礙”的含義.據(jù)"阻礙"原則，可直接對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢作出判斷，更簡捷、迅速.(如F安方向阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢)B感和I感的方向判定：楞次定律(右手)深刻理解“阻礙”兩字的含義(I感的B是阻礙產(chǎn)生I感的原因)B原方向?；B原?變化(原方向是增還是減)；I感方向?才能阻礙變化；再由I感方向確定B感方向。楞次定律的理解與應(yīng)用理解楞次定律要注意四個(gè)層次:①誰阻礙誰?是感應(yīng)電流的磁通量阻礙原磁通量;②阻礙什么?阻礙的是磁通量的變化而不是磁通量本身;③如何阻礙?當(dāng)磁通量增加時(shí),感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反,當(dāng)磁通量減小時(shí),感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同,即”增反減同”;④結(jié)果如何?阻礙不是阻止,只是延緩了磁通量變化的快慢,結(jié)果是增加的還是增加,減少的還是減少.另外①“阻礙”表示了能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系,正因?yàn)榇嬖谧璧K作用,才能將其它形式的能量轉(zhuǎn)化為電能;②感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的相對(duì)運(yùn)動(dòng).電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的動(dòng)態(tài)分析：就是分析導(dǎo)體的受力和運(yùn)動(dòng)情況之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。一般可歸納為：導(dǎo)體組成的閉合電路中磁通量發(fā)生變化導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流導(dǎo)體受安培力作用導(dǎo)體所受合力隨之變化導(dǎo)體的加速度變化其速度隨之變化感應(yīng)電流也隨之變化周而復(fù)始地循環(huán)，最后加速度小致零(速度將達(dá)到最大)導(dǎo)體將以此最大速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體受力運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生E感→I感→通電導(dǎo)線受F安→F合外力變化→a變化→v變化→E感變化→……周而復(fù)始地循環(huán)?！白璧K”和“變化”的含義原因產(chǎn)生結(jié)果；結(jié)果阻礙原因。感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，而不是阻礙引起感應(yīng)電流的磁場。因此，不能認(rèn)為感應(yīng)電流的磁場的方向和引起感應(yīng)電流的磁場方向相反。產(chǎn)生產(chǎn)生阻礙磁通量變化產(chǎn)生產(chǎn)生阻礙感應(yīng)電流的磁場第2課散法拉第電磁感應(yīng)定律、自感第2課一、法拉第電磁感應(yīng)定律(1)定律內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比．發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的這部分電路就相當(dāng)于電源，在電源的內(nèi)部電流的方向是從低電勢流向高電勢。(即：由負(fù)到正)①表達(dá)式：…=?(普適公式)ε∝(法拉第電磁感應(yīng)定律)感應(yīng)電動(dòng)勢取決于磁通量變化的快慢ΔB/Δt(即磁通量變化率)和線圈匝數(shù)n．ΔB/Δt是磁場變化率(2)另一種特殊情況：回路中的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),且導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向跟磁場方向垂直。②E=BLv(垂直平動(dòng)切割)L是導(dǎo)線的有效切割長度(v為磁場與導(dǎo)體的相對(duì)切割速度)(B不動(dòng)而導(dǎo)體動(dòng)；導(dǎo)體不動(dòng)而B運(yùn)動(dòng))③E=nBSωsin(ωt+Φ)；Em＝nBSω(線圈與B⊥的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)切割)n是線圈匝數(shù)④．(直導(dǎo)體繞一端轉(zhuǎn)動(dòng)切割)⑤*自感(電流變化快慢)(自感)二、感應(yīng)電量的計(jì)算N感應(yīng)電量N如圖所示，磁鐵快插與慢插兩情況通過電阻R的電量一樣，但兩情況下電流做功及做功功率不一樣．三.自感現(xiàn)象1.自感現(xiàn)象：由于導(dǎo)體本身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象．2.自感電動(dòng)勢：自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢叫自感電動(dòng)勢．自感電動(dòng)勢大小：L為自感系數(shù)，a．L跟線圈的形狀、長短、匝數(shù)等因素有關(guān)系．線圈越粗，越長、單位長度上的匝數(shù)越密,橫截面積越大,它的自感系數(shù)越大,另外有鐵芯的線圈自感系數(shù)大大增加b．自感系數(shù)的單位是亨利，國際符號(hào)是L，1亨=103毫亨=106微亨3.關(guān)于自感現(xiàn)象的說明①如圖所示，當(dāng)合上開關(guān)后又?jǐn)嚅_開關(guān)瞬間，電燈L為什么會(huì)更亮，當(dāng)合上開關(guān)后，由于線圈的電阻比燈泡的電阻小，因而過線圈的電流I2較過燈泡的電流I1大，當(dāng)開關(guān)斷開后，過線圈的電流將由I2變小，從而線圈會(huì)產(chǎn)生一個(gè)自感電動(dòng)勢，于是電流由c→b→a→d流動(dòng)，此電流雖然比I2小但比I1還要大．因而燈泡會(huì)更亮．假若線圈的電阻比燈泡的電阻大，則I2＜I1，那么開關(guān)斷開后瞬間燈泡是不會(huì)更亮的．②開關(guān)斷開后線圈是電源，因而C點(diǎn)電勢最高，d點(diǎn)電勢最低③過線圈電流方向與開關(guān)閉合時(shí)一樣，不過開關(guān)閉合時(shí)，J點(diǎn)電勢高于C點(diǎn)電勢，當(dāng)斷開開關(guān)后瞬間則相反，C點(diǎn)電勢高于J點(diǎn)電勢．④過燈泡的電流方向與開關(guān)閉合時(shí)的電流方向相反，a、b兩點(diǎn)電勢，開關(guān)閉合時(shí)Ua＞Ub，開關(guān)斷開后瞬間Ua＜Ub．4.鎮(zhèn)流器是一個(gè)帶鐵芯的線圈，起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生瞬間高電壓點(diǎn)燃日光燈，目光燈發(fā)光以后，線圈中的自感電動(dòng)勢阻礙電流變化，正常發(fā)光后起著降壓限流作用，保證日光燈正常工作．線圈作用：起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生瞬間高電壓，正常發(fā)光后起著降壓限流作用。5.日光燈的工作原理當(dāng)日光燈接通電源后，電源把電壓加在啟動(dòng)器的兩極之間，氖氣放電發(fā)出輝光．輝光產(chǎn)生的熱量使U形動(dòng)觸片膨脹伸長，跟靜觸片接觸而把電路接通．電路接通后，氖氣停止放電，U形動(dòng)觸片冷卻收縮，兩個(gè)觸片分離，電路斷開．在電路突然中斷的瞬間，由于鎮(zhèn)流器中電流急劇減小，會(huì)產(chǎn)生很高的自感電動(dòng)勢，方向與原來電壓的方向相同，這個(gè)自感電動(dòng)勢與電源電壓加在一起，形成一個(gè)瞬間高壓，加在燈管兩端，使燈管中的氣體開始放電，于是日光燈管成為電流的通路開始發(fā)光．第3課專題:電磁感應(yīng)與力學(xué)綜合又分為兩種情況：第3課一、與運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)結(jié)合的題目（電磁感應(yīng)力學(xué)問題中，要抓好受力情況和運(yùn)動(dòng)情況的動(dòng)態(tài)分析），(1)動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)合的動(dòng)態(tài)分析，思考方法是：導(dǎo)體受力運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生E感→I感→通電導(dǎo)線受F安→F合外力變化→a變化→v變化→E感變化→……周而復(fù)始地循環(huán)。循環(huán)結(jié)束時(shí)，a=0，導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)．抓住a=0時(shí)，速度v達(dá)最大值的特點(diǎn).例：如圖所示，足夠長的光滑導(dǎo)軌上有一質(zhì)量為m，長為L，電阻為R的金屬棒ab，由靜止沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，則ab的最大速度為多少（導(dǎo)軌電阻不計(jì)，導(dǎo)軌與水平面間夾角為θ，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與斜面垂直）金屬棒ab的運(yùn)動(dòng)過程就是上述我們談到的變化過程，當(dāng)ab達(dá)到最大速度時(shí)：BlL＝mgsinθ……①I=E/R………②E=BLv……③由①②③得：v=mgRsinθ/B2L2。(2)電磁感應(yīng)與力學(xué)綜合方法：從運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系著手，運(yùn)用牛頓第二定律①基本思路:受力分析→運(yùn)動(dòng)分析→變化趨向→確定運(yùn)動(dòng)過程和最終的穩(wěn)定狀態(tài)→由牛頓第二定律列方程求解．導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)v感應(yīng)電動(dòng)勢E感應(yīng)電流導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)v感應(yīng)電動(dòng)勢E感應(yīng)電流I安培力F磁場對(duì)電流的作用電磁感應(yīng)阻礙閉合電路歐姆定律FF安起阻礙作用③純力學(xué)問題中只有重力、彈力、摩擦力，電磁感應(yīng)中多一個(gè)安培力，安培力隨速度變化，部分彈力及相應(yīng)的摩擦力也隨之而變，導(dǎo)致物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化，在分析問題時(shí)要注意上述聯(lián)系．電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題解題關(guān)鍵：在于通過運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析來尋找過程中的臨界狀態(tài)，如速度、加速度取最大值或最小值的條件等，F(xiàn)=BIL臨界狀態(tài)F=BIL臨界狀態(tài)v與a方向關(guān)系運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析a變化情況F=ma合外力運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體所受的安培力感應(yīng)電流確定電源（E，r）①用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動(dòng)勢的大小和方向.②求回路中電流強(qiáng)度.③分析研究導(dǎo)體受力情況（包含安培力，用左手定則確定其方向）.④列動(dòng)力學(xué)方程或平衡方程求解.

ab沿導(dǎo)軌下滑過程中受四個(gè)力作用，即重力mg，支持力FN、摩擦力Ff和安培力F安，如圖所示，ab由靜止開始下滑后，將是（為增大符號(hào)），所以這是個(gè)變加速過程，當(dāng)加速度減到a=0時(shí)，其速度即增到最大v=vm，此時(shí)必將處于平衡狀態(tài)，以后將以vm勻速下滑(1)電磁感應(yīng)定律與能量轉(zhuǎn)化在物理學(xué)研究的問題中，能量是一個(gè)非常重要的課題，能量守恒是自然界的一個(gè)普遍的、重要的規(guī)律．在電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，由磁生電并不是創(chuàng)造了電能，而只是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能而已，在力學(xué)中：功是能量轉(zhuǎn)化的量度．那么在機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，是什么力在做功呢？是安培力在做功。在電學(xué)中，安培力做正功(電勢差U)將電能機(jī)械能(如電動(dòng)機(jī))，安培力做負(fù)功(電動(dòng)勢E)將機(jī)械能電能，必須明確在發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，是安培力做功導(dǎo)致能量的轉(zhuǎn)化．功能關(guān)系：電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是不同形式能量的轉(zhuǎn)化過程。因此從功和能的觀點(diǎn)入手，分析清楚電磁感應(yīng)過程中能量轉(zhuǎn)化關(guān)系，往往是解決電磁感應(yīng)問題的關(guān)健，也是處理此類題目的捷徑之一。導(dǎo)體切割磁感線或閉合回路中磁通量發(fā)生變化，在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，機(jī)械能或其他形式能量便轉(zhuǎn)化為電能，具有感應(yīng)電流的導(dǎo)體在磁場中受安培力作用或通過電阻發(fā)熱，又可使電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或電阻的內(nèi)能，因此，電磁感應(yīng)過程總是伴隨著能量轉(zhuǎn)化，用能量轉(zhuǎn)化觀點(diǎn)研究電磁感應(yīng)問題常是導(dǎo)體的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)（勻速直線運(yùn)動(dòng)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)），對(duì)應(yīng)的受力特點(diǎn)是合外力為零，能量轉(zhuǎn)化過程常常是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，解決電磁感應(yīng)能量轉(zhuǎn)化問題的基本方法是:

①用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢的大小和方向.

②畫出等效電路，求出回路中電阻消耗電功率表達(dá)式.

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.(2)電磁感應(yīng)與動(dòng)量、能量的綜合方法：(1)從受力角度著手，運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式變化過程是：導(dǎo)體受力做切割B運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生E感I感(出現(xiàn)與外力方向相反的安培力體現(xiàn)阻礙效果)導(dǎo)線做a↓的變加速直線運(yùn)動(dòng)(運(yùn)動(dòng)過程中v變，E感=BLv也變，F(xiàn)安=BlL亦變)當(dāng)F安=F外時(shí)，a=0，此時(shí)物體就達(dá)到最大速度．導(dǎo)線受力做切割磁力線運(yùn)動(dòng),從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,繼而產(chǎn)生感應(yīng)電流,這樣就出現(xiàn)與外力方向相反的安培力作用,于是導(dǎo)線做加速度越來越小的變加速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過程中速度v變,電動(dòng)勢BLv也變,安培力BIL亦變,當(dāng)安培力與外力大小相等時(shí),加速度為零,此時(shí)物體就達(dá)到最大速度．(2)從動(dòng)量角度著手，運(yùn)用動(dòng)量定理或動(dòng)量守恒定律①應(yīng)用動(dòng)量定理可以由動(dòng)量變化來求解變力的沖量，如在非勻變速運(yùn)動(dòng)問題應(yīng)用動(dòng)量定理可以解決牛頓運(yùn)動(dòng)定律不易解答的問題．②在相互平行的水平軌道間的雙棒做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于這兩根導(dǎo)體棒所受的安培力等大反向，合外力為零，若不受其他外力，兩導(dǎo)體棒的總動(dòng)量守恒．解決此類問題往往要應(yīng)用動(dòng)量守恒定律．(3)從能量轉(zhuǎn)化和守恒著手，運(yùn)用動(dòng)能定律或能量守恒定律①基本思路：受力分析→弄清哪些力做功，正功還是負(fù)功→明確有哪些形式的能量參與轉(zhuǎn)化，哪增哪減→由動(dòng)能定理或能量守恒定律列方程求解．②能量轉(zhuǎn)化特點(diǎn)：其它能（如：機(jī)械能）電能內(nèi)能（焦耳熱）(3)電磁感應(yīng)與電路綜合分析要將電磁感應(yīng)、電路的知識(shí)，甚至和力學(xué)知識(shí)綜合起來應(yīng)用。在電磁感應(yīng)中切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，該導(dǎo)體或回路就相當(dāng)于電源，將它們接上電容器，便可使電容器充電；將它們接上電阻等用電器，便可對(duì)用電器供電，在回路中形成電流，因此電磁感應(yīng)問題又往往跟電路問題聯(lián)系起來，解決這類問題，一方面要考慮電磁學(xué)中的有關(guān)規(guī)律：如右手定則、楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律等；另一方面又要考慮電路中的有關(guān)規(guī)律：如歐姆定律，串并聯(lián)電路的性質(zhì)等。解決電磁感應(yīng)與電路綜合問題的基本思路是：(1)確定電源．明確哪部分相當(dāng)于電源(產(chǎn)生感應(yīng)電流或感應(yīng)電動(dòng)勢的那部分電路)就相當(dāng)于電源，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路利用法拉第電磁感應(yīng)定律E大小，利用楞次定律E的正負(fù)極(及I感方向)需要強(qiáng)調(diào)的是：在電源內(nèi)部電流是由負(fù)極流向正極的，在外部從正極流向外電路，并由負(fù)極流入電源．如無感應(yīng)電流，則可以假設(shè)電流如果存在時(shí)的流向．(2)分析電路結(jié)構(gòu)，畫出等效電路圖．(3)利用電路規(guī)律求解．主要閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路性質(zhì)特點(diǎn)、電功、電熱的公式．求解未知物理量．(4)圖象問題電磁感應(yīng)中常涉及磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量Φ、感應(yīng)電動(dòng)勢E或e和感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖線，即B—t圖線、Φ一t圖線、e一t圖線和I一t圖線。對(duì)于切割產(chǎn)生應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流的情況，還常涉及感應(yīng)電動(dòng)勢E和感應(yīng)電流I隨位移X變化的圖線，即e—X圖線和I—X圖線。這些圖象問題大體上可分為兩類：①由給定的電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確的圖象，②或由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量，不管是何種類型，電磁感應(yīng)中的圖象常需利用右手定則、楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律等規(guī)律分析解決感應(yīng)電流的方向和感應(yīng)電流的大小。電磁感應(yīng)現(xiàn)象中圖像問題的分析，要抓住磁通量的變化是否均勻，從而推知感應(yīng)電動(dòng)勢（電流）大小是否恒定.用楞次定律判斷出感應(yīng)電動(dòng)勢（或電流）的方向，從而確定其正負(fù)，以及在坐標(biāo)中的范圍.

另外，要正確解決圖像問題，必須能根據(jù)圖像的意義把圖像反映的規(guī)律對(duì)應(yīng)到實(shí)際過程中去，又能根據(jù)實(shí)際過程的抽象規(guī)律對(duì)應(yīng)到圖像中去，最終根據(jù)實(shí)際過程的物理規(guī)律進(jìn)行判斷.棒平動(dòng)切割B時(shí)達(dá)到的最大速度問題；及電路中產(chǎn)生的熱量Q；通過導(dǎo)體棒的電量問題①（為導(dǎo)體棒在勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的合外力）。求最大速度問題，盡管達(dá)最大速度前運(yùn)動(dòng)為變速運(yùn)動(dòng)，感應(yīng)電流(電動(dòng)勢)都在變化，但達(dá)最大速度之后，感應(yīng)電流及安培力均恒定，計(jì)算熱量運(yùn)用能量觀點(diǎn)處理，運(yùn)算過程得以簡捷。②Q=WF-Wf-（WF為外力所做的功；Wf-為克服外界阻力做的功）；③感應(yīng)電量④安培力的沖量：是電磁感應(yīng)中的一個(gè)重要推論感應(yīng)電流通過直導(dǎo)線時(shí)，直導(dǎo)線在磁場中要受到安培力的作用，當(dāng)導(dǎo)線與磁場垂直時(shí)，安培力的大小為F=BLI。在時(shí)間△t內(nèi)安培力的沖量，式中q是通過導(dǎo)體截面的電量。利用該公式解答問題十分簡便，（一）電磁感應(yīng)中的“雙桿問題”電磁感應(yīng)中“雙桿問題”是學(xué)科內(nèi)部綜合的問題，涉及到電磁感應(yīng)、安培力、牛頓運(yùn)動(dòng)定律和動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律及能量守恒定律等。要求學(xué)生綜合上述知識(shí)，認(rèn)識(shí)題目所給的物理情景，找出物理量之間的關(guān)系，因此是較難的一類問題，也是近幾年高考考察的熱點(diǎn)。下面對(duì)“雙桿”類問題進(jìn)行分類例析1、“雙桿”向相反方向做勻速運(yùn)動(dòng)：當(dāng)兩桿分別向相反方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于兩個(gè)電池正向串聯(lián)。2.“雙桿”同向運(yùn)動(dòng)，但一桿加速另一桿減速vvvvaaaa/bb/dd/cc/efghBv0Lacdb3.“雙桿”中兩桿都做同方向上的加速運(yùn)動(dòng)。“雙桿”中的一桿在外力作用下做加速運(yùn)動(dòng)，另一桿在安培力作用下做加速運(yùn)動(dòng)，最終兩桿以同樣加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。4．“雙桿”在不等寬導(dǎo)軌上同向運(yùn)動(dòng)?！半p桿”在不等寬導(dǎo)軌上同向運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩桿所受的安培力不等大反向，所以不能利用動(dòng)量守恒定律解題。高中物理電磁感應(yīng)講義一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1、電磁感應(yīng)現(xiàn)象與感應(yīng)電流.（1）利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象，叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象。（2）由電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的電流，叫做感應(yīng)電流。二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件1、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：閉合電路中磁通量發(fā)生變化。2、產(chǎn)生感應(yīng)電流的方法.（1）磁鐵運(yùn)動(dòng)。（2）閉合電路一部分運(yùn)動(dòng)。（3）磁場強(qiáng)度B變化或有效面積S變化。注：第（1）（2）種方法產(chǎn)生的電流叫“動(dòng)生電流”，第（3）種方法產(chǎn)生的電流叫“感生電流”。不管是動(dòng)生電流還是感生電流，我們都統(tǒng)稱為“感應(yīng)電流”。3、對(duì)“磁通量變化”需注意的兩點(diǎn).（1）磁通量有正負(fù)之分，求磁通量時(shí)要按代數(shù)和（標(biāo)量計(jì)算法則）的方法求總的磁通量（穿過平面的磁感線的凈條數(shù)）。（2）“運(yùn)動(dòng)不一定切割，切割不一定生電”。導(dǎo)體切割磁感線，不是在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流的充要條件，歸根結(jié)底還要看穿過閉合電路的磁通量是否發(fā)生變化。4、分析是否產(chǎn)生感應(yīng)電流的思路方法.（1）判斷是否產(chǎn)生感應(yīng)電流，關(guān)鍵是抓住兩個(gè)條件：①回路是閉合導(dǎo)體回路。②穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化。注意：第②點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是磁通量“變化”，如果穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量很大但不變化，那么不論低通量有多大，也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。（2）分析磁通量是否變化時(shí)，既要弄清楚磁場的磁感線分布，又要注意引起磁通量變化的三種情況：①穿過閉合回路的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化。②閉合回路的面積S發(fā)生變化。③磁感應(yīng)強(qiáng)度B和面積S的夾角發(fā)生變化。三、感應(yīng)電流的方向1、楞次定律.（1）內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。①凡是由磁通量的增加引起的感應(yīng)電流，它所激發(fā)的磁場阻礙原來磁通量的增加。②凡是由磁通量的減少引起的感應(yīng)電流，它所激發(fā)的磁場阻礙原來磁通量的減少。（2）楞次定律的因果關(guān)系：閉合導(dǎo)體電路中磁通量的變化是產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，而感應(yīng)電流的磁場的出現(xiàn)是感應(yīng)電流存在的結(jié)果，簡要地說，只有當(dāng)閉合電路中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，才會(huì)有感應(yīng)電流的磁場出現(xiàn)。（3）“阻礙”的含義.①“阻礙”可能是“反抗”，也可能是“補(bǔ)償”.當(dāng)引起感應(yīng)電流的磁通量（原磁通量）增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場就與原磁場的方向相反，感應(yīng)電流的磁場“反抗”原磁通量的增加；當(dāng)原磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場就與原磁場的方向相同，感應(yīng)電流的磁場“補(bǔ)償”原磁通量的減少。（“增反減同”）②“阻礙”不等于“阻止”，而是“延緩”.感應(yīng)電流的磁場不能阻止原磁通量的變化，只是延緩了原磁通量的變化。當(dāng)由于原磁通量的增加引起感應(yīng)電流時(shí)，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反，其作用僅僅使原磁通量的增加變慢了，但磁通量仍在增加，不影響磁通量最終的增加量；當(dāng)由于原磁通量的減少而引起感應(yīng)電流時(shí)，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同，其作用僅僅使原磁通量的減少變慢了，但磁通量仍在減少，不影響磁通量最終的減少量。即感應(yīng)電流的磁場延緩了原磁通量的變化，而不能使原磁通量停止變化，該變化多少磁通量最后還是變化多少磁通量。③“阻礙”不意味著“相反”.在理解楞次定律時(shí)，不能把“阻礙”作用認(rèn)為感應(yīng)電流產(chǎn)生磁場的方向與原磁場的方向相反。事實(shí)上，它們可能同向，也可能反向。（“增反減同”）（4）“阻礙”的作用.楞次定律中的“阻礙”作用，正是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的反映，在客服這種阻礙的過程中，其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能。（5）“阻礙”的形式.感應(yīng)電流的效果總是要反抗（或阻礙）引起感應(yīng)電流的原因（1）就磁通量而言，感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁場磁通量的變化.（“增反減同”）（2）就電流而言，感應(yīng)電流的磁場阻礙原電流的變化，即原電流增大時(shí)，感應(yīng)電流磁場方向與原電流磁場方向相反；原電流減小時(shí)，感應(yīng)電流磁場方向與原電流磁場方向相同.（“增反減同”）（3）就相對(duì)運(yùn)動(dòng)而言，由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，感應(yīng)電流的效果阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng).（“來拒去留”）（4）就閉合電路的面積而言，電磁感應(yīng)應(yīng)致使回路面積有變化趨勢時(shí)，則面積收縮或擴(kuò)張是為了阻礙回路磁通量的變化.（“增縮減擴(kuò)”）（6）適用范圍：一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象.（7）研究對(duì)象：整個(gè)回路.（8）使用楞次定律的步驟：①明確（引起感應(yīng)電流的）原磁場的方向.②明確穿過閉合電路的磁通量（指合磁通量）是增加還是減少.③根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場方向.④利用安培定則確定感應(yīng)電流的方向.2、右手定則.（1）內(nèi)容：伸開右手，讓拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線垂直（或傾斜）從手心進(jìn)入，拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向，其余四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。（2）作用：判斷感應(yīng)電流的方向與磁感線方向、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向間的關(guān)系。（3）適用范圍：導(dǎo)體切割磁感線。（4）研究對(duì)象：回路中的一部分導(dǎo)體。（5）右手定則與楞次定律的聯(lián)系和區(qū)別.①聯(lián)系：右手定則可以看作是楞次定律在導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況下的特殊運(yùn)用，用右手定則和楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向，結(jié)果是一致的。②區(qū)別：右手定則只適用于導(dǎo)體切割磁感線的情況（產(chǎn)生的是“動(dòng)生電流”），不適合導(dǎo)體不運(yùn)動(dòng)，磁場或者面積變化的情況，即當(dāng)產(chǎn)生“感生電流時(shí)，不能用右手定則進(jìn)行判斷感應(yīng)電流的方向。也就是說，楞次定律的適用范圍更廣，但是在導(dǎo)體切割磁感線的情況下用右手定則更容易判斷。3、“三定則”.比較項(xiàng)目右手定則左手定則安培定則基本現(xiàn)象部分導(dǎo)體切割磁感線磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷、電流的作用力運(yùn)動(dòng)電荷、電流產(chǎn)生磁場作用判斷磁場B、速度v、感應(yīng)電流I方向關(guān)系判斷磁場B、電流I、磁場力F方向電流與其產(chǎn)生的磁場間的方向關(guān)系圖例eq\o\ac(○,×)v（因）（果）BFFeq\o\ac(○,×)（果）（因）B··×··××·×（因）（果）因果關(guān)系因動(dòng)而電因電而動(dòng)電流→磁場應(yīng)用實(shí)例發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)電磁鐵【小技巧】：左手定則和右手定則很容易混淆，為了便于區(qū)分，把兩個(gè)定則簡單地總結(jié)為“通電受力用左手，運(yùn)動(dòng)生電用右手”?！傲Α钡淖詈笠还P“丿”方向向左，用左手；“電”的最后一筆“乚”方向向右，用右手。四、法拉第電磁感應(yīng)定律.1、法拉第電磁感應(yīng)定律.（1）內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量變化率成正比。（2）公式：（單匝線圈）或（n匝線圈）.對(duì)表達(dá)式的理解：①E∝。對(duì)于公式，k為比例常數(shù)，當(dāng)E、ΔΦ、Δt均取國際單位時(shí)，k=1，所以有。若線圈有n匝，且穿過每匝線圈的磁通量變化率相同，則相當(dāng)于n個(gè)相同的電動(dòng)勢串聯(lián)，所以整個(gè)線圈中電動(dòng)勢為（本式是確定感應(yīng)電動(dòng)勢的普遍規(guī)律，適用于所有電路，此時(shí)電路不一定閉合）.②在中（這里的ΔΦ取絕對(duì)值，所以此公式只計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢E的大小，E的方向根據(jù)楞次定律或右手定則判斷），E的大小是由匝數(shù)及磁通量的變化率（即磁通量變化的快慢）決定的，與Φ或ΔΦ之間無大小上的必然聯(lián)系（類比學(xué)習(xí)：關(guān)系類似于a、v和Δv的關(guān)系）。③當(dāng)Δt較長時(shí)，求出的是平均感應(yīng)電動(dòng)勢；當(dāng)Δt趨于零時(shí)，求出的是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢。2、E=BLv的推導(dǎo)過程.如圖所示閉合線圈一部分導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度是B，ab以速度v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢?推導(dǎo)：回路在時(shí)間t內(nèi)增大的面積為：ΔS=L（vΔt）.穿過回路的磁通量的變化為：ΔΦ=B·ΔS=BLv·Δt.產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為：（v是相對(duì)于磁場的速度）.若導(dǎo)體斜切磁感線（即導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向與導(dǎo)線本身垂直，但跟磁感強(qiáng)度方向有夾角），如圖所示，則感應(yīng)電動(dòng)勢為E=BLvsinθ（斜切情況也可理解成將B分解成平行于v和垂直于v兩個(gè)分量）3、E=BLv的四個(gè)特性.（1）相互垂直性.公式E=BLv是在一定得條件下得出的，除了磁場是勻強(qiáng)磁場外，還需要B、L、v三者相互垂直，實(shí)際問題中當(dāng)它們不相互垂直時(shí)，應(yīng)取垂直的分量進(jìn)行計(jì)算。若B、L、v三個(gè)物理量中有其中的兩個(gè)物理量方向相互平行，感應(yīng)電動(dòng)勢為零。（2）L的有效性.公式E=BLv是磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與直導(dǎo)線L及運(yùn)動(dòng)方向v兩兩垂直的情形下，導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢。L是直導(dǎo)線的有效長度，即導(dǎo)線兩端點(diǎn)在v、B所決定平面的垂線方向上的長度。實(shí)際上這個(gè)性質(zhì)是“相互垂直線”的一個(gè)延伸，在此是分解L，事實(shí)上，我們也可以分解v或者B，讓B、L、v三者相互垂直，只有這樣才能直接應(yīng)用公式E=BLv。E=BL(vsinθ)或E=Bv(Lsinθ)E=B·2R·v有效長度——直導(dǎo)線（或彎曲導(dǎo)線）在垂直速度方向上的投影長度.（3）瞬時(shí)對(duì)應(yīng)性.對(duì)于E=BLv，若v為瞬時(shí)速度，則E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢；若v是平均速度，則E為平均感應(yīng)電動(dòng)勢。（4）v的相對(duì)性.公式E=BLv中的v指導(dǎo)體相對(duì)磁場的速度，并不是對(duì)地的速度。只有在磁場靜止，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的情況下，導(dǎo)體相對(duì)磁場的速度才跟導(dǎo)體相對(duì)地的速度相等。4、公式和E=BLvsinθ的區(qū)別和聯(lián)系.（1）兩公式比較.E=BLvsinθ區(qū)別研究對(duì)象整個(gè)閉合電路回路中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的那部分導(dǎo)體適用范圍各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象只適用于導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況計(jì)算結(jié)果一般情況下，求得的是Δt內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢一般情況下，求得的是某一時(shí)刻的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢適用情形常用于磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象（磁場變化型）常用于導(dǎo)體切割磁感線所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象（切割型）聯(lián)系E=Blvsinθ是由在一定條件下推導(dǎo)出來的，該公式可看作法拉第電磁感應(yīng)定律的一個(gè)推論或者特殊應(yīng)用。（2）兩個(gè)公式的選用.①求解導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的問題時(shí)，兩個(gè)公式都可以用。②求解某一過程（或某一段時(shí)間）內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢、平均電流、通過導(dǎo)體橫截面的電荷量（q=IΔt）等問題，應(yīng)選用.③求解某一位置（或某一時(shí)刻）的感應(yīng)電動(dòng)勢，計(jì)算瞬時(shí)電流、電功率及某段時(shí)間內(nèi)的電功、電熱等問題，應(yīng)選用E=BLvsinθ。5、感應(yīng)電動(dòng)勢的兩種求解方法.（1）用公式求解.是普遍適用的公式，當(dāng)ΔΦ僅由磁場的變化引起時(shí)，該式可表示為；若磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，ΔΦ僅由回路在垂直于磁場方向上得面積S的變化引起時(shí)，則可表示為公式，注意此時(shí)S并非線圈的面積，而是線圈內(nèi)部磁場的面積。（2）用公式E=BLvsinθ求解.①若導(dǎo)體平動(dòng)垂直切割磁感線，則E=BLv，此時(shí)只適用于B、L、v三者相互垂直的情況。②若導(dǎo)體平動(dòng)但不垂直切割磁感線，E=BLvsinθ（此點(diǎn)參考P4“E=BLv的推導(dǎo)過程”）。6、反電動(dòng)勢.電源通電后，電流從導(dǎo)體棒的a端流向b端，用左手定則可判斷ab棒受到的安培力水平向右，則ab棒由靜止向右加速運(yùn)動(dòng)，而ab棒向右運(yùn)動(dòng)后，會(huì)切割磁感線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢（如圖），此感應(yīng)電動(dòng)勢的阻礙電路中原來的電流，即感應(yīng)電動(dòng)勢的方向跟外加電壓的方向相反，這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢稱為“反電動(dòng)勢”。五、電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用.1、法拉第電機(jī).（1）電機(jī)模型.（2）原理：應(yīng)用導(dǎo)體棒在磁場中切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。.①銅盤可以看作由無數(shù)根長度等于銅盤半徑的導(dǎo)體棒組成，導(dǎo)體棒在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中要切割磁感線。②大?。海ㄆ渲蠰為棒的長度，ω為角速度）對(duì)此公式的推導(dǎo)有兩種理解方式：E=BLv棒上各點(diǎn)速度不同，其平均速度為棒上中點(diǎn)的速度：。利用E=BLv知，棒上的感應(yīng)電動(dòng)勢大小為：如果經(jīng)過時(shí)間Δt，則棒掃過的面積為磁通量的變化量為：由知，棒上得感應(yīng)電動(dòng)勢大小為建議選用E=BLv配合平均速度來推導(dǎo)，此種推導(dǎo)方式方便于理解和記憶。③方向：在內(nèi)電路中，感應(yīng)電動(dòng)勢的方向是由電源的負(fù)極指向電源的正極，跟內(nèi)電路的電流方向一致。產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的那部分電路就是電源，用右手定則或楞次定律所判斷出的感應(yīng)電動(dòng)勢的方向，就是電源內(nèi)部的電流方向，所以此電流方向就是感應(yīng)電動(dòng)勢的方向。判斷出感應(yīng)電動(dòng)勢方向后，進(jìn)而可判斷電路中各點(diǎn)電勢的高低。2、電磁感應(yīng)中的電路問題.（1）解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問題的基本步驟和方法：①明確哪部分導(dǎo)體或電路產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，該導(dǎo)體或電路就是電源，其他部分是外電路。②用法拉第電磁感應(yīng)定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，用楞次定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢的方向。③畫出等效電路圖。分清內(nèi)外電路，畫出等效電路圖是解決此類問題的關(guān)鍵。④運(yùn)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路特點(diǎn)、電功率、電熱等公式聯(lián)立求解?！纠?】用電阻為18Ω的均勻?qū)Ь€彎成圖中直徑D=0.80m的封閉金屬圓環(huán)，環(huán)上AB弧所對(duì)圓心角為60°。將圓環(huán)垂直于磁感線方向固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于紙面向里。一根每米電阻為1.25Ω的直導(dǎo)線PQ，沿圓環(huán)平面向左以3.0m/s的速度勻速滑行（速度方向與PQ垂直），滑行中直導(dǎo)線與圓環(huán)緊密接觸（忽略接觸處電阻），當(dāng)它通過環(huán)上AB位置時(shí)，求：（1）直導(dǎo)線AB段產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢，并指明該段直導(dǎo)線中電流的方向．（2）此時(shí)圓環(huán)上發(fā)熱損耗的電功率．解：（1）設(shè)直導(dǎo)線AB段的長度為l，直導(dǎo)線AB段產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為E，根據(jù)幾何關(guān)系知?jiǎng)t直導(dǎo)線AB段產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為運(yùn)用右手定則可判定，直導(dǎo)線AB段中感應(yīng)電流的方向由A向B，B端電勢高于A端。（2）此時(shí)圓環(huán)上劣弧AB的電阻為優(yōu)弧ACB的電阻為則與并聯(lián)后的總電阻為AB段直導(dǎo)線電阻為電源，內(nèi)電阻為r=1.25×0.40Ω=0.50Ω.則此時(shí)圓環(huán)上發(fā)熱損耗的電功率3、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)換.——【詳細(xì)見專題三】①在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，磁場能可以轉(zhuǎn)化為電能。若電路是純電阻電路，轉(zhuǎn)化過來的電能將全部轉(zhuǎn)化為電阻的內(nèi)能。②在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，通過克服安培力做功，把機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能?？朔才嗔ψ龆嗌俟?，就產(chǎn)生多少電能。若電路是純電阻電路，轉(zhuǎn)化過來的電能也將全部轉(zhuǎn)化為電阻的內(nèi)能。所以，電磁感應(yīng)現(xiàn)象符合能量守恒定律。4、電磁感應(yīng)中的電容問題.——【詳細(xì)見專題四】在電路中含有電容器的情況下，導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，使電容器充電或放電。因此，搞清電容器兩極板間的電壓及極板上電荷量的多少、正負(fù)和如何變化是解題的關(guān)鍵。六、自感現(xiàn)象及其應(yīng)用.1、自感現(xiàn)象.（1）自感現(xiàn)象與自感電動(dòng)勢的定義：當(dāng)導(dǎo)體中的電流發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)體本身就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，這個(gè)電動(dòng)勢總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化。這種由于導(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，叫做自感現(xiàn)象。這種現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢，叫做自感電動(dòng)勢。（2）自感現(xiàn)象的原理：當(dāng)導(dǎo)體線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，電流產(chǎn)生的磁場也隨之發(fā)生變化。由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，線圈自身會(huì)產(chǎn)生阻礙自身電流變化的自感電動(dòng)勢。（3）自感電動(dòng)勢的兩個(gè)特點(diǎn)：①特點(diǎn)一：自感電動(dòng)勢的作用.自感電動(dòng)勢阻礙自身電流的變化，但是不能阻止，且自感電動(dòng)勢阻礙自身電流變化的結(jié)果，會(huì)對(duì)其他電路元件的電流產(chǎn)生影響。②特點(diǎn)二：自感電動(dòng)勢的大小.跟穿過線圈的磁通量變化的快慢有關(guān)，還跟線圈本身的特性有關(guān)，可用公式表示，其中L為自感系數(shù)。（4）自感現(xiàn)象的三個(gè)狀態(tài)——理想線圈（電阻為零的線圈）：①線圈通電瞬間狀態(tài)——通過線圈的電流由無變有。②線圈通電穩(wěn)定狀態(tài)——通過線圈的電流無變化。③線圈斷電瞬間狀態(tài)——通過線圈的電流由有變無。（5）自感現(xiàn)象的三個(gè)要點(diǎn)：①要點(diǎn)一：自感線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的原因。是通過線圈本身的電流變化引起穿過自身的磁通量變化。②要點(diǎn)二：自感電流的方向。自感電流總是阻礙線圈中原電流的變化，當(dāng)自感電流是由原電流的增強(qiáng)引起時(shí)（如通電瞬間），自感電流的方向與原電流方向相反；當(dāng)自感電流時(shí)由原電流的減少引起時(shí)（如斷電瞬間），自感電流的方向與原電流方向相同。③要點(diǎn)三：對(duì)自感系數(shù)的理解。自感系數(shù)L的單位是亨特（H），常用的較小單位還有毫亨（mH）和微亨（μH）。自感系數(shù)L的大小是由線圈本身的特性決定的：線圈越粗、越長、匝數(shù)越密，它的自感系數(shù)就越大。此外，有鐵芯的線圈的自感系數(shù)比沒有鐵芯的大得多。（6）通電自感和斷電自感的比較電路現(xiàn)象自感電動(dòng)勢的作用通電自感接通電源的瞬間，燈泡L2馬上變亮，而燈泡L1是逐漸變亮.阻礙電流的增加續(xù)表電路現(xiàn)象自感電動(dòng)勢的作用斷電自感斷開開關(guān)的瞬間，燈泡L1逐漸變暗，有時(shí)燈泡會(huì)閃亮一下，然后逐漸變暗.阻礙電流的減?。?）斷電自感中的“閃”與“不閃”問題辨析.LLKI1ILLKI1I2R①如圖所示，電路閉合處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，線圈L和燈L并聯(lián)，其電R流分別為I1和I2，方向都是從右到左。②在斷開開關(guān)K瞬間，燈L中原來的從右到左的電流I1立即消失，R′而由于線圈電流I2由于自感不能突變，故在開關(guān)KR′通過線圈L的電流應(yīng)與斷開前那瞬間的數(shù)值相同，都是為I2，方向還是從右到左，由于線圈的自感只是“阻礙”I2的變小，不是阻止I2變小，所以I2維持了一瞬間后開始逐漸減小，由于線圈和燈構(gòu)成閉合回路，所以在這段時(shí)間內(nèi)燈L中有自左向右的電流通過。③如果原來I2＞I1，則在燈L熄滅之前要閃亮一下；如果原來I2≤I1，則在燈L熄滅之前不會(huì)閃亮一下。④原來的I1和I2哪一個(gè)大，要由線圈L的直流電阻R′和燈L的電阻R的大小來決定（分流原理）。如果R′≥R，則I2≤I1；如果R′＜R，則I2＞I1.結(jié)論：在斷電自感現(xiàn)象中，燈泡L要閃亮一下再熄滅必須滿足線圈L的直流電阻R′小于燈L的電阻R。2、把我三個(gè)知識(shí)點(diǎn)速解自感問題.（1）自感電動(dòng)勢總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化。當(dāng)原來電流增大時(shí)，自感電動(dòng)勢與原來電流方向相反；當(dāng)原來電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢的方向與原來電流方向相同。（2）“阻礙”不是“阻止”?！白璧K”電流變化實(shí)質(zhì)是使電流不發(fā)生“突變”，使其變化過程有所延慢。（3）當(dāng)電流接通瞬間，自感線圈相當(dāng)于斷路；當(dāng)電路穩(wěn)定，自感線圈相當(dāng)于定值電阻，如果線圈沒有電阻，則自感線圈相當(dāng)于導(dǎo)線（短路）；當(dāng)電路斷開瞬間，自感線圈相當(dāng)于電源。3、日光燈工作原理.（1）日光燈的構(gòu)造日光燈的構(gòu)造如圖所示，主要由燈光、鎮(zhèn)流器、啟動(dòng)器（也稱“啟輝器”，俗稱“跳泡”）等組成。（2）日光燈的啟動(dòng)——啟動(dòng)器起到一個(gè)開關(guān)作用.當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，電源把電壓加在啟動(dòng)器的兩極之間，使氖氣放點(diǎn)而發(fā)生輝光，輝光產(chǎn)生的熱量使U形動(dòng)觸片膨脹伸長（熱脹冷縮），從而接通電路，于是鎮(zhèn)流器的線圈和燈管的燈絲中就有電流通過；電路接通后啟動(dòng)器中的氖氣停止放電（原因是氖氣放電是由于氖管兩端加有高電壓，而電路接通之后整個(gè)啟動(dòng)器的電阻非常小，根據(jù)分壓原理可知，接在氖管兩端的電壓很小，不足夠激發(fā)氖管放電），U形動(dòng)觸片冷卻收縮，兩個(gè)觸片分離，電路自動(dòng)斷開，流過鎮(zhèn)流器的電流迅速減少，會(huì)產(chǎn)生很高的自感電動(dòng)勢，方向與原來電壓方向相同，形成瞬時(shí)高壓加在燈管兩端，使燈管中的氣體（氬和微量水銀蒸氣）開始發(fā)出紫外線，燈管管壁上的熒光粉受到紫外線的照射發(fā)出可見光。啟動(dòng)器（3）鎮(zhèn)流器的作用：啟動(dòng)器①啟動(dòng)時(shí)提供瞬時(shí)高壓日光燈啟動(dòng)電壓在500V（與功率有關(guān)）以上。②正常工作時(shí)降壓限流限流：由于日光燈使用的是交流電源，電流的大小和方向做周期性變化。當(dāng)交流電增大時(shí)，鎮(zhèn)流器上的自感電動(dòng)勢阻礙原電流增大，自感電動(dòng)勢與原電壓反向；當(dāng)交流電減小時(shí)，鎮(zhèn)流器上的自感電動(dòng)勢阻礙原電流的減小，自感電動(dòng)勢與原電壓同向。可見鎮(zhèn)流器的自感電動(dòng)勢總是阻礙電流的變化，所以鎮(zhèn)流器就起到了限流的作用。降壓：由于電感鎮(zhèn)流器本身是一個(gè)線圈，有電阻。日光燈正常工作后，鎮(zhèn)流器與燈管串聯(lián)，起到分壓的作用，所以實(shí)際上日光燈正常工作時(shí)加在燈管兩端的電壓會(huì)受到鎮(zhèn)流器的降壓作用而降到120V（與功率有關(guān)）以下。（4）日光燈優(yōu)點(diǎn)：電阻絲雙線繞法①比白熾燈省電。發(fā)光效率是白熾燈的5~6倍。電阻絲雙線繞法②日光燈的發(fā)光顏色比白熾燈更接近日光，光色好，且發(fā)光柔和。③白熾燈：壽命短，普通白熾燈的壽命只有1000~3000小時(shí)之間。日光燈壽命較長，一般有效壽命是3000~6000小時(shí)。4、自感現(xiàn)象的防止——電阻絲雙線繞法.電阻絲的雙線繞法，可以使自感現(xiàn)象的影響減弱到最小程度。七、渦流現(xiàn)象及其應(yīng)用.渦流現(xiàn)象：定義在整塊導(dǎo)體內(nèi)部發(fā)生電磁感應(yīng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象.特點(diǎn)電流在金屬塊內(nèi)自成閉合回路，整塊金屬的電阻很小，渦流往往很強(qiáng).應(yīng)用（1）渦流熱效應(yīng)的應(yīng)用：如電磁灶（即電磁爐）、高頻感應(yīng)爐等.（2）渦流磁效應(yīng)的應(yīng)用：如渦流制動(dòng)、渦流金屬探測器、安檢門等.防止電動(dòng)機(jī)、變壓器等設(shè)備中應(yīng)防止鐵芯中渦流過大而導(dǎo)致浪費(fèi)能量，損壞電器。（1）途徑一：增大鐵芯材料的電阻率.（2）途徑二：用相互絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯代替整個(gè)硅鋼鐵芯，增大回路電阻，削弱渦流.渦流現(xiàn)象的規(guī)律：導(dǎo)體的外周長越長，交變磁場的頻率越高，渦流就越大。專題一：電磁感應(yīng)圖像問題電磁感應(yīng)中經(jīng)常涉及磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量、感應(yīng)電動(dòng)勢、感應(yīng)電流等隨時(shí)間（或位移）變化的圖像，解答的基本方法是：根據(jù)題述的電磁感應(yīng)物理過程或磁通量（磁感應(yīng)強(qiáng)度）的變化情況，運(yùn)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律（或右手定則）判斷出感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流隨時(shí)間或位移的變化情況得出圖像。高考關(guān)于電磁感應(yīng)與圖象的試題難度中等偏難，圖象問題是高考熱點(diǎn)?！局R(shí)要點(diǎn)】電磁感應(yīng)中常涉及磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量Φ、感應(yīng)電動(dòng)勢E和感應(yīng)電流I等隨時(shí)間變化的圖線，即B-t圖線、Φ-t圖線、E-t圖線和I-t圖線。對(duì)于切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流的情況，有時(shí)還常涉及感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流I等隨位移x變化的圖線，即E-x圖線和I-x圖線等。還有一些與電磁感應(yīng)相結(jié)合涉及的其他量的圖象，例如P-R、F-t和電流變化率等圖象。這些圖像問題大體上可分為兩類：由給定的電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確的圖像，或由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量。1、定性或定量地表示出所研究問題的函數(shù)關(guān)系；2、在圖象中E、I、B等物理量的方向是通過正負(fù)值來反映；3、畫圖象時(shí)要注意橫、縱坐標(biāo)的單位長度定義或表達(dá)。【方法技巧】電磁感應(yīng)中的圖像問題的分析，要抓住磁通量的變化是否均勻，從而推知感應(yīng)電動(dòng)勢（電流）是否大小恒定，用楞次定律或右手定則判斷出感應(yīng)電動(dòng)勢（感應(yīng)電流）的方向，從而確定其正負(fù)，以及在坐標(biāo)中范圍。分析回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢或感應(yīng)電流的大小，要利用法拉第電磁感應(yīng)定律來分析，有些圖像還需要畫出等效電路圖來輔助分析。不管是哪種類型的圖像，都要注意圖像與解析式（物理規(guī)律）和物理過程的對(duì)應(yīng)關(guān)系，都要用圖線的斜率、截距的物理意義去分析問題。熟練使用“觀察+分析+排除法”。一、圖像選擇問題ab【例1】如圖，一個(gè)邊長為l的正方形虛線框內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場；一個(gè)邊長也為l的正方形導(dǎo)線框所在平面與磁場方向垂直；虛線框?qū)蔷€ab與導(dǎo)線框的一條邊垂直，ba的延長線平分導(dǎo)線框。在t=0時(shí)，使導(dǎo)線框從圖示位置開始以恒定速度沿ab方向移動(dòng)，直到整個(gè)導(dǎo)線框離開磁場區(qū)域。以i表示導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的強(qiáng)度，取逆時(shí)針方向?yàn)檎?。下列表示i-t關(guān)系的選項(xiàng)中，可能正確的是ab【解析】：從正方形線框下邊開始進(jìn)入到下邊完全進(jìn)入過程中，線框切割磁感線的有效長度逐漸增大，所以感應(yīng)電流也逐漸拉增大，A項(xiàng)錯(cuò)誤；從正方形線框下邊完全進(jìn)入至下邊剛穿出磁場邊界時(shí)，切割磁感線有效長度不變，故感應(yīng)電流不變，B項(xiàng)錯(cuò)；當(dāng)正方形線框下邊離開磁場，上邊未進(jìn)入磁場的過程比正方形線框上邊進(jìn)入磁場過程中，磁通量減少的稍慢，故這兩個(gè)過程中感應(yīng)電動(dòng)勢不相等，感應(yīng)電流也不相等，D項(xiàng)錯(cuò)，故正確選項(xiàng)為C．求解物理圖像的選擇類問題可用“排除法”，即排除與題目要求相違背的圖像，留下正確圖像；也可用“對(duì)照法”，即按照題目要求畫出正確草圖，再與選項(xiàng)對(duì)照，選出正確選項(xiàng)。解決此類問題的關(guān)鍵就是把握?qǐng)D像特點(diǎn)、分析相關(guān)物理量的函數(shù)關(guān)系、分析物理過程的變化規(guī)律或是關(guān)鍵物理狀態(tài)?！咀冃芜w移】1、如圖所示，在PQ、QR區(qū)域中存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的勻強(qiáng)磁場，磁場方向均垂直于紙面。一導(dǎo)線框abcdef位于紙面內(nèi)，各鄰邊都相互垂直，bc邊與磁場的邊界P重合。導(dǎo)線框與磁場區(qū)域的尺寸如圖所示。從t=0時(shí)刻開始，線框勻速橫穿兩個(gè)磁場區(qū)域。以a→b→c→d→e→f為線框中的電動(dòng)勢E的正方向，以下四個(gè)E-t關(guān)系示意圖中正確的是（）OOEt1234E1234Ot1234EOtE1234OtABCD【答案】：C2、如圖所示，EOF和E′O′F′為空間一勻強(qiáng)磁場的邊界，其中EO∥E′O′，F(xiàn)O∥F′O′，且EO⊥OF；OO′為∠EOF的角平分線，OO′間的距離為l；磁場方向垂直于紙面向里。一邊長為l的正方形導(dǎo)線框沿OO′方向勻速通過磁場，t=0時(shí)刻恰好位于圖示位置。規(guī)定導(dǎo)線框中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向時(shí)為正，則感應(yīng)電流i與時(shí)間t的關(guān)系圖線可能正確的是（）【答案】：B【答案】：B二、作圖問題【例2】如圖（a）所示，水平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＝0.6Ω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，磁場區(qū)域?qū)扗=0.2m。細(xì)金屬棒A1和A2用長為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=0.3Ω，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，計(jì)算從金屬棒A1進(jìn)入磁場（t=0）到A2離開磁場的時(shí)間內(nèi)，不同時(shí)間段通過電阻R的電流強(qiáng)度，并在圖（b）中畫出。（廣東高考）【解析】：0~t1（0~0.2s）A1產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢：（c）電阻R與A2（c）所以電阻R兩端電壓為，通過電阻R的電流：t1~t2（0.2~0.4s）E=0，I2=0；t2~t3（0.4~0.6s）同理：I3=0.12A.電流隨時(shí)間變化關(guān)系如圖（c）所示．三、圖像變換問題【例3】矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強(qiáng)磁場中，磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，規(guī)定磁場的正方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示。若規(guī)定順時(shí)針方向?yàn)楦袘?yīng)電流I的正方向，下列選項(xiàng)中正確的是（）【解析】：0~1s內(nèi)B垂直紙面向里均勻增大，則由楞次定律及法拉第電磁感應(yīng)定律可得線圈中產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電流，方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，排除A、C選項(xiàng)；2s~3s內(nèi)，B垂直紙面向外均勻增大，同理可得線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，排除B選項(xiàng)，所以D正確。四、圖像分析問題【例4】如圖所示，一對(duì)平行光滑軌道放置在水平面上，兩軌道間距l(xiāng)=0.20m，電阻R=1.0Ω。有一導(dǎo)體桿靜止地放在軌道上，與兩軌道垂直，桿及軌道的電阻皆可忽略不計(jì)，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直軌道面向下?，F(xiàn)用一外力F沿軌道方向拉桿，使之做勻加速運(yùn)動(dòng)，測得力F與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示。求桿的質(zhì)量m和加速度a.？【解析】：導(dǎo)體桿在軌道上做初速度為零的加速直線運(yùn)動(dòng)，用v表示瞬時(shí)速度，t表示時(shí)間，則桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為：閉合回路中的感應(yīng)電流為：由安培力公式和牛頓第二定律得：聯(lián)立以上三式，解得：在圖像上取兩點(diǎn)：（0，1）、（20，3），代入解方程組得：a=10m/s2，m=0.1kg在定性分析物理圖像時(shí)，要明確圖像中的橫軸與縱軸所代表的物理量，要弄清圖像的物理意義，借助有關(guān)的物理概念、公式、定理和定律作出分析判斷；而對(duì)物理圖像定量計(jì)算時(shí)，要搞清圖像所揭示的物理規(guī)律或物理量間的函數(shù)關(guān)系，并要注意物理量的單位換算問題，要善于挖掘圖像中的隱含條件，明確有關(guān)圖線所包圍的面積、圖像在某位置的斜率（或其絕對(duì)值）、圖線在縱軸和橫軸上的截距所表示的物理意義．五、警惕F-t圖象.電磁感應(yīng)圖象中，當(dāng)屬F-t圖象最為復(fù)雜，因?yàn)榉治霭才嗔Υ笮r(shí)，利用的公式比較多（F=BIL，,）；分析安培力方向時(shí)利用的判定規(guī)則也較多（右手定則、楞次定律和左手定則）。【例5】矩形導(dǎo)線框abcd放在勻強(qiáng)磁場中，在外力控制下處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖甲所示，磁感線方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示。t=0時(shí)刻，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直導(dǎo)線框平面向里，在0~4s時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框ad邊所受安培力隨時(shí)間變化的圖象（規(guī)定向左為安培力的正方向）可能是（）【錯(cuò)解】：B。很多同學(xué)錯(cuò)選B選項(xiàng)，原因是只注意到磁感應(yīng)強(qiáng)度B均勻變化必然感應(yīng)出大小恒定的電流，卻忘記B的大小變化也會(huì)導(dǎo)致安培力大小隨之發(fā)生變化?！菊狻浚篋。前2s內(nèi)的感應(yīng)電流反向是順時(shí)針的，后2s內(nèi)是逆時(shí)針的。前2s：I恒定，又因?yàn)锽均勻減小也均勻減小（減小至零之后繼續(xù)減小即反方向均勻增加）。后2s：同理可分析。只有D選項(xiàng)是符合題意。專題二：電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題電磁感應(yīng)中通過導(dǎo)體的感應(yīng)電流，在磁場中將受到安培力的作用，從而影響其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故電磁感應(yīng)問題往往跟力學(xué)問題聯(lián)系在一起，這類問題需要綜合運(yùn)用電磁感應(yīng)規(guī)律和力學(xué)的相關(guān)規(guī)律解決。一、處理電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題的思路——先電后力。1、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，求出電源參數(shù)E和r；2、再進(jìn)行“路”的分析——畫出必要的電路圖（等效電路圖），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，以便安培力的求解。3、然后是“力”的分析——畫出必要的受力分析圖，分析力學(xué)所研究對(duì)象（常見的是金屬桿、導(dǎo)體線圈等）的受力情況，尤其注意其所受的安培力。4、接著進(jìn)行“運(yùn)動(dòng)”狀態(tài)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。5、最后運(yùn)用物理規(guī)律列方程并求解——注意加速度a=0時(shí)，速度v達(dá)到最大值的特點(diǎn)。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→周而復(fù)始地循環(huán)，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)，抓住a=0，速度v達(dá)最大值這一特點(diǎn)。二、分析和運(yùn)算過程中常用的幾個(gè)公式：1、關(guān)鍵是明確兩大類對(duì)象（電學(xué)對(duì)象，力學(xué)對(duì)象）及其互相制約的關(guān)系.電學(xué)對(duì)象：內(nèi)電路（電源E=neq\f(ΔΦ,Δt)或E=eq\f(nBΔS,Δt)，E=）E=Blυ、E=eq\f(1,2)Bl2ω.全電路E=I（R+r）力學(xué)對(duì)象：受力分析：是否要考慮.運(yùn)動(dòng)分析：研究對(duì)象做什么運(yùn)動(dòng).2、可推出電量計(jì)算式.【例1】磁懸浮列車是利用超導(dǎo)體的抗磁化作用使列車車體向上浮起，同時(shí)通過周期性地變換磁極方向而獲得推進(jìn)動(dòng)力的新型交通工具。如圖所示為磁懸浮列車的原理圖，在水平面上，兩根平行直導(dǎo)軌間有豎直方向且等距離的勻強(qiáng)磁場B1和B2，導(dǎo)軌上有一個(gè)與磁場間距等寬的金屬框abcd。當(dāng)勻強(qiáng)磁場B1和B2同時(shí)以某一速度沿直軌道向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬框也會(huì)沿直軌道運(yùn)動(dòng)。設(shè)直軌道間距為L，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1=B2=B，磁場運(yùn)動(dòng)的速度為v，金屬框的電阻為R。運(yùn)動(dòng)中所受阻力恒為f，則金屬框的最大速度可表示為（）vcabdB2B1vcabdB2B1C、D、【解析】：由于ad和bc兩條邊同時(shí)切割磁感線，故金屬框中產(chǎn)生的電動(dòng)勢為E=2BLv′，其中v′是金屬框相對(duì)于磁場的速度（注意不是金屬框相對(duì)于地面的速度，此相對(duì)速度的方向向左），由閉合電路歐姆定律可知流過金屬框的電流為。整個(gè)金屬框受到的安培力為。當(dāng)F=f時(shí)，a=0，金屬框速度最大，即，vm是金屬棒相對(duì)于地面的最大速度，則易知，選C.【例2】如圖所示，足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌cd和ef，水平放置且相距L，在其左端各固定一個(gè)半徑為r的四分之三金屬光滑圓環(huán)，兩圓環(huán)面平行且豎直。在水平導(dǎo)軌和圓環(huán)上各有一根與導(dǎo)軌垂直的金屬桿，兩金屬桿與水平導(dǎo)軌、金屬圓環(huán)形成閉合回路，兩金屬桿質(zhì)量均為m，電阻均為R，其余電阻不計(jì)。整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中。當(dāng)用水平向右的恒力F=mg拉細(xì)桿a，達(dá)到勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，桿b恰好靜止在圓環(huán)上某處，試求：（1）桿a做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，回路中的感應(yīng)電流；（2）桿a做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度；（3）桿b靜止的位置距圓環(huán)最低點(diǎn)的高度?！窘馕觥浚海?）勻速時(shí)，拉力與安培力平衡，知F=BIL，得FFTmg…………FFTmg（2）金屬棒a切割磁感線，產(chǎn)生的電動(dòng)勢E=BLv.回路電流…………②聯(lián)立得：.（3）平衡時(shí)，對(duì)b棒受力分析如圖所示，設(shè)置棒和圓心的連線與豎直方向的夾角為θ，有，得θ=60°桿b靜止的位置距圓環(huán)最低點(diǎn)的高度為【例3】如圖所示，兩根完全相同的“V”字形導(dǎo)軌OPQ與KMN倒放在絕緣水平面上，兩導(dǎo)軌都在豎直平面內(nèi)且正對(duì)、平行放置，其間距為L，電阻不計(jì)。兩條導(dǎo)軌足夠長，所形成的兩個(gè)斜面與水平面的夾角都是α。兩個(gè)金屬棒ab和a′b′的質(zhì)量都是m，電阻都是R，與導(dǎo)軌垂直放置且接觸良好。空間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.（1）如果兩條導(dǎo)軌皆光滑，讓a′b′固定不動(dòng)，將ab釋放，則ab達(dá)到的最大速度是多少?（2）如果將ab與a′b′同時(shí)釋放，它們所能達(dá)到的最大速度分別是多少?BααααOKa′′bBααααOKa′′b′NMQPabFmgαFTmgsinαFmgαFTF=BILE=BLvmcosα聯(lián)立上式解得（2）若將ab、a′b′同時(shí)釋放，因兩邊情況相同，所以達(dá)到的最大速度大小相等，這時(shí)ab、a′b′都產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，很明顯這兩個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢是串聯(lián)的。有mgsinα＝F′cosαF′＝BL聯(lián)立以上三式，解得【例4】如圖所示，兩條互相平行的光滑金屬導(dǎo)軌位于水平面內(nèi)，距離為l=0.2m，在導(dǎo)軌的一端接有阻值為R=0.5Ω的電阻，在x≥0處有一與水平面垂直的均勻磁場，磁感強(qiáng)度B=0.5T。一質(zhì)量為m=0.1kg的金屬直桿垂直放置在導(dǎo)軌上，并以v0=2m/s的初速度進(jìn)人磁場，在安培力和一垂直于桿的水平外力F的共同作用下作勻變速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a=2m/s2，方向與初速度方向相反。設(shè)導(dǎo)軌和金屬桿的電阻都可以忽略，且接觸良好，求：（1）電流為零時(shí)金屬桿所處的位置；（2）保持其他條件不變，而初速度v0取不同值，求開始時(shí)F的方向與初速度v0取值的關(guān)系?！窘馕觥浚海?）感應(yīng)電動(dòng)勢E=Blv，則感應(yīng)電流.I=0時(shí)，v=0，此時(shí)，1（m）則電流為零時(shí)金屬桿距離x軸原點(diǎn)1m遠(yuǎn)的右端。（2）初始時(shí)刻，金屬直桿切割磁感線速度最大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流最大。開始時(shí)，有F+=maF=ma-=所以當(dāng)v0＜=10m/s時(shí)，F(xiàn)＞0，方向與x軸正方向相反；當(dāng)v0＞=10m/s時(shí)，F(xiàn)＜0，方向與x軸正方向相同。FBOvaMNQPRFb20U/Vt/s13450.20.40.6V甲乙12345【例5】如圖甲所示，光滑且足夠長的金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行地固定的同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L=0.20m，兩導(dǎo)軌的左端之間所接受的電阻FBOvaMNQPRFb20U/Vt/s13450.20.40.6V甲乙12345（1）通過金屬桿的感應(yīng)電流的大小和方向；（2）金屬桿的速度大?。唬?）外力F的瞬時(shí)功率?！窘馕觥浚海?）由圖象可知，t=5.0s時(shí)，U=0.4V此時(shí)通過金屬桿的電流為.用右手則定判斷出，此時(shí)電流的方向由b指向a.（2）金屬桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E=I（R+r）=0.5V因E=BLv，所以0.5s時(shí)金屬桿的速度大小.（3）金屬桿速度為v時(shí)，電壓表的示數(shù)應(yīng)為由圖象可知，U與t成正比，由于R、r、B及L均與不變量，所以v與t成正比，即金屬桿應(yīng)沿水平方向向右做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)金屬桿運(yùn)動(dòng)的加速度.根據(jù)牛頓第二定律，在5.0s末時(shí)對(duì)金屬桿有F-BIL=ma，解得F=0.20N此時(shí)F的瞬時(shí)功率P=Fv=1.0W.【例6】鐵路上使用一種電磁裝置向控制中心傳輸信號(hào)以獲取火車運(yùn)動(dòng)信息，能產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場的裝置，被安裝在火車首節(jié)車廂下面，如圖甲所示（俯視圖）。當(dāng)它經(jīng)過安放在兩鐵軌間的線圈時(shí)，線圈便會(huì)產(chǎn)生一電信號(hào)，傳輸給控制中心，線圈長為L寬為b，匝數(shù)為n，線圈和傳輸線的電阻忽略不計(jì)。若火車通過線圈時(shí)，控制中心接收到的線圈兩端的電壓信號(hào)u與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示，求：（1）t1時(shí)候火車的行駛速度為多大？甲火車鐵軌線圈B接控制中心Lb（2甲火車鐵軌線圈B接控制中心Lb（3）上述時(shí)間內(nèi)火車的加速度多大？【解析】：（1）由u1=nBbv1，解得…………①（2）從t1時(shí)刻到t2時(shí)刻過程中線圈兩端產(chǎn)生電壓隨時(shí)間做線性變化，0utu0utu2u1t1乙t2（3）在t2時(shí)刻：…………②所以此過程火車運(yùn)行加速度.專題三：電磁感應(yīng)中的能量問題1、求解電磁感應(yīng)中能量問題的思路和方法.（1）分析回路，分清電源和外電路.在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，該導(dǎo)體或回路就相當(dāng)于電源，其余部分相當(dāng)于外電路。（2）分析清楚有哪些力做功，明確有哪些形式的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化。如：做功情況能量變化特點(diǎn)滑動(dòng)摩擦力做功有內(nèi)能（熱能）產(chǎn)生重力做功重力勢能必然發(fā)生變化克服安培力做功必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，并且克服安培力做多少功，就產(chǎn)生多少電能安培力做正功電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。安培力做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能（3）根據(jù)能量守恒列方程求解.2、電能的三種求解思路.（1）利用電路特征求解.在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，若由于磁場變化或?qū)w做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流是恒定的，則可通過電路知識(shí)求解。（2）利用克服安培力做功求解.電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功。（3）利用能量守恒定律求解.①電磁感應(yīng)的過程是能量的轉(zhuǎn)化和守恒的過程，其他形式能的減少量等于產(chǎn)生的電能。②在較復(fù)雜的電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，經(jīng)常涉及求解耳熱的問題。尤其是變化的安培力，不能直接由Q=I2Rt解，用能量守恒的方法就可以不必追究變力、變電流做功的具體細(xì)節(jié)，只需弄清能量的轉(zhuǎn)化途徑，注意分清有多少種形式的能在相互轉(zhuǎn)化，用能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律就可求解，而用能量的轉(zhuǎn)化與守恒觀點(diǎn)，只需從全過程考慮，不涉及電流的產(chǎn)生過程，計(jì)算簡便。這樣用守恒定律求解的方法最大特點(diǎn)是省去許多細(xì)節(jié)，解題簡捷、方便。③含有電動(dòng)機(jī)的電路中，電動(dòng)機(jī)工作時(shí)線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)引起磁通量的變化，就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，一般參考書上把這個(gè)電動(dòng)勢叫作反電動(dòng)勢，用表示。根據(jù)楞次定律這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢是阻礙電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的，電流克服這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢作的功就等于電動(dòng)機(jī)可輸出的機(jī)械能，這樣電流對(duì)電動(dòng)機(jī)作的功，（其中r是電動(dòng)機(jī)的內(nèi)電阻）這就是含有電動(dòng)機(jī)的電路中電功不等于電熱的原因?！纠?】如圖所示，足夠長的兩光滑導(dǎo)軌水平放置，兩條導(dǎo)軌相距為d，左端MN用阻值不計(jì)的導(dǎo)線相連，金屬棒ab可在導(dǎo)軌上滑動(dòng)，導(dǎo)軌單位長度的電阻為r0，金屬棒ab的電阻不計(jì)。整個(gè)裝置處于豎直向下的均勻磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增加，B=kt，其中k為常數(shù)。金屬棒ab在水平外力的作用下，以速度v沿導(dǎo)軌向右做勻速運(yùn)動(dòng)，t=0時(shí)，金屬棒ab與MN相距非常近。求：（1）當(dāng)t=t0時(shí)，水平外力的大小F．（2）同學(xué)們?cè)谇髏=t0時(shí)刻閉合回路消耗的功率時(shí)，有兩種不同的求法：vMNabB方法一：t=t0vMNabB方法二：由BId=F，得，（其中R為回路總電阻）這兩種方法哪一種正確?請(qǐng)你做出判斷，并簡述理由．解：（1）回路中的磁場變化和導(dǎo)體切割磁感線都產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢據(jù)題意，有…………①…………②…………③聯(lián)立求解得…………④…………⑤得…………⑥所以，…………⑦即…………⑧（2）方法一錯(cuò)，方法二對(duì)；方法一認(rèn)為閉合回路所消耗的能量全部來自于外力所做的功，而實(shí)際上磁場的變化也對(duì)閉合回路提供能量。方法二算出的I是電路的總電流，求出的是閉合回路消耗的總功率?！纠?】如圖所示，一根電阻為R=0.6Ω的導(dǎo)線彎成一個(gè)圓形線圈，圓半徑r=1m，圓形線圈質(zhì)量m=1kg，此線圈放在絕緣光滑的水平面上，在y軸右側(cè)有垂直于線圈平面B=0.5T的勻強(qiáng)磁場。若線圈以初動(dòng)能E0=5J沿x軸方向滑進(jìn)磁場，當(dāng)進(jìn)入磁場0.5m時(shí)，線圈中產(chǎn)生的電能為Ee=3J。求：（1）此時(shí)線圈的運(yùn)動(dòng)速度；（2）此時(shí)線圈與磁場左邊緣兩交接點(diǎn)間的電壓；（3）此時(shí)線圈加速度大小.解:（1）設(shè)線圈的速度為v，能量守恒，解得v=2m/s.xy（2）線圈切割磁感線的有效長度xy電動(dòng)勢電流兩點(diǎn)間電壓（3）根據(jù)牛頓第二定律，知F=ma=BIL，則線圈加速度大小a=2.5m/s2.【例3】如圖，ef、gh為水平放置的足夠長的平行光滑導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L=1m，導(dǎo)軌左端連接一個(gè)R=2Ω的電阻，將一根質(zhì)量為0.2kg的金屬棒cd垂直地放置導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌與金屬棒的電阻均不計(jì)，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=2T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下?，F(xiàn)對(duì)金屬棒施加一水平向右的拉力F，使棒從靜止開始向右運(yùn)動(dòng)。（1）若施加的水平外力恒為F=8N，則金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度v1是多少？（2）若施加的水平外力的功率恒為P=18W，則金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度v2是多少？（3）若施加的水平外力的功率恒為P=18W，則金屬棒從開始運(yùn)動(dòng)到速度v3=2m/s的過程中電阻R產(chǎn)生的熱量為8.6J，則該過程所需的時(shí)間是多少？cdfeghF解：（1）由E=BLv、cdfeghF當(dāng)F=8N時(shí)，代入數(shù)據(jù)解得v1=4m/s.（2）由和P=Fv，得代入數(shù)據(jù)后解得v2=3m/s（3）根據(jù)能量守恒，有，得【例4】如圖所示，兩根足夠長的固定的平行金屬導(dǎo)軌位于傾角θ=30°的斜面上，導(dǎo)軌上、下端各接有阻值R=10Ω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，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T。質(zhì)量為m=0.1kg，電阻r=5Ω的金屬棒ab在較高處由靜止釋放，金屬棒ab在下滑過程中始終與導(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)，速度恰好達(dá)到最大值v=2m/s。求：（1）金屬棒ab在以上運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能的減少量；（2）金屬棒ab在以上運(yùn)動(dòng)過程中導(dǎo)軌下端電阻R中產(chǎn)生的熱量．（g=10m/s2）θRhabRB解：（1）桿abθRhabRB（2）速度最大時(shí)ab桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢E=BLv=2V……②產(chǎn)生的電流……③此時(shí)的安培力F=BIL=0.2N……④由題意可知，導(dǎo)體棒受的摩擦力大小為f=mgsin300-F=0.3N……⑤由能量守恒得，損失的機(jī)械能等于物體克服摩擦力做功和產(chǎn)生的電熱之和電熱……⑥（注意：由f=μFN知整個(gè)過程中摩擦力大小保持不變）由以上各式得：下端電阻R中產(chǎn)生的熱量.RBa甲05B/10-2T乙3t1t2t321t/10-2s【例5】一個(gè)正方形線圈邊長a=0.20m，共有nRBa甲05B/10-2T乙3t1t2t321t/10-2s（1）0~t1時(shí)間內(nèi)，通過電阻R的電荷量；（2）t=1.0s內(nèi)電通過電阻R所產(chǎn)生的熱量；（3）線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的有效值。第（1）問也可直接用公式計(jì)算.（見P15）解：（1）0~t1時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢第（1）問也可直接用公式計(jì)算.（見P15）通過電阻R的電流所以在0~t1時(shí)間內(nèi)通過R的電荷量q=I1t1=1.0×10-2C.（2）在一個(gè)周期內(nèi)，電流通過電阻R產(chǎn)生熱量在1.0s內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量為.（3）設(shè)感應(yīng)電流的有效值為I，則一個(gè)周期內(nèi)電流產(chǎn)生的熱量。解得（或1.73A）………（有效值的計(jì)算方法見第二章《交變電流》）【例6】如圖所示，將邊長為a、質(zhì)量為m、電阻為R的正方形導(dǎo)線框豎直向上拋出，穿過寬度為b、磁感應(yīng)強(qiáng)度為