《電磁感應(yīng)與電路分析和力學(xué)綜合》專題復(fù)習(xí)思路

1、電磁感應(yīng)與電路分析和力學(xué)綜合專題復(fù)習(xí)思路紅安一中高三物理組：李紹寶 張盛濤 鄭分環(huán)一、考點(diǎn)評(píng)析與五年高考回顧“電磁感應(yīng)”是電磁學(xué)的核心內(nèi)容之一，同時(shí)又與電學(xué)和力學(xué)知識(shí)緊密聯(lián)系，是考查知識(shí)、知識(shí)結(jié)構(gòu)和綜合運(yùn)用能力的好題材，是高考向來關(guān)注的一個(gè)重要考點(diǎn)，本專題涉及兩個(gè)方面的知識(shí)：一是電磁感應(yīng)，電磁感應(yīng)研究的是其它形式能轉(zhuǎn)化為電能的特點(diǎn)和規(guī)律，其核心是法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律，楞次定律討論的是感應(yīng)電動(dòng)勢方向所遵循規(guī)律。楞次定律表述：感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通變化，即要想獲得感應(yīng)電流（電能）必須克服感應(yīng)電流產(chǎn)生的安培力做功，需外界做功，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，法拉第電磁感應(yīng)定律：E

2、=，是反映外界做功的能力，磁通量的變化率越大，感應(yīng)電動(dòng)勢越大，外界做功的能力也越大。二是電路及力學(xué)知識(shí)，主要討論電能在電路中傳輸、分配，并通過用電器轉(zhuǎn)化成其他形式能的特點(diǎn)規(guī)律（如通過電阻等將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，通過電動(dòng)機(jī)、導(dǎo)體棒的加速運(yùn)動(dòng)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能等）。在實(shí)際應(yīng)用中常常用到電路的三個(gè)規(guī)律（歐姆定律、電阻定律和焦耳定律）和力學(xué)中的牛頓定律、動(dòng)量守恒定律、功和能的思想。從近五年高考試題可以看出，本講考查的內(nèi)容集中在法拉第電磁感應(yīng)定律與力學(xué)、能量、電路、圖象的綜合。2007北京理綜第24題考查了電磁感應(yīng)中等效電路的分析、牛頓第二定律及能量守恒定律的應(yīng)有用，并把交流電的有效值引入進(jìn)行綜合考查。20

3、07重慶理綜第23題除了考查感應(yīng)電動(dòng)勢和安培力的計(jì)算外，還巧妙引入“波”的概念，考出新意，非常值得關(guān)注。另外在2007年高考中，上海、天津、江蘇、廣東、四川等省市以本講內(nèi)容為載體考查學(xué)生對電磁現(xiàn)象、力學(xué)基本規(guī)律的認(rèn)識(shí)和理解，并且對應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)處理物理問題的能力及獲得信息的能力有較高要求，難度較大。二、分類復(fù)習(xí)思路、方法和對策1電磁感應(yīng)與電路相結(jié)合的問題在電磁感應(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)體或回路相當(dāng)于電源。因此，電磁感應(yīng)問題往往與電路問題聯(lián)系在一起。解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)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，

4、當(dāng)切割磁感線的導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)或磁通量均勻變化時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢不變，是恒定電流的問題。當(dāng)切割磁感線的導(dǎo)體棒變速運(yùn)動(dòng)或磁通量非均勻變化則是交變電流的問題。（2）畫出等效電路，對整個(gè)回路分析清楚哪一部分是電源，哪一部分為負(fù)載以及負(fù)載的連接性質(zhì)。（3）運(yùn)用全電路歐姆定律，串、并聯(lián)電路性質(zhì)，電功率公式聯(lián)立求解。這一部分知識(shí)涉及基礎(chǔ)知識(shí)和基本概念較多，要深刻理解物理概念，熟練運(yùn)用楞次定律、電磁感應(yīng)定律和歐姆定律、電阻定律、焦耳定律以及能量的轉(zhuǎn)化及守恒規(guī)律。（4）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)間內(nèi)通過導(dǎo)線截面的電荷量為，則根據(jù)電流定義式及法

5、拉第電磁感應(yīng)定律E=，得。如果閉合電路是一個(gè)單匝線圈（），則。上式中為線圈的匝線，為磁通量的變化，R為閉合電路的總電阻。2電磁感應(yīng)與力學(xué)相結(jié)合的問題研究方法與力學(xué)相同：明確研究對象，搞清物理過程，正確地進(jìn)行受力分析。這里應(yīng)特別注意伴隨感應(yīng)電流而產(chǎn)生的安培力。在勻強(qiáng)磁場中勻速運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體受的安培力恒定，變速運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體受的安培力隨速度（電流）變化而變化。受力情況、運(yùn)動(dòng)情況的動(dòng)態(tài)分析思考方向是：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)，導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。要畫好受力圖，抓住時(shí)，速度達(dá)到最大值的特點(diǎn)。電磁學(xué)部分思路：將產(chǎn)生感應(yīng)電

6、動(dòng)勢的那部分電路等效為電源，如果在一個(gè)電路中切割磁感線的是幾部分而又互相聯(lián)系，可等效成電源的串、并聯(lián)，分析內(nèi)外電路結(jié)構(gòu)，應(yīng)用閉合電路歐姆定律和部分電路歐姆定律理順電學(xué)量之間的關(guān)系。力學(xué)部分思路：分析通電導(dǎo)體的受力情況及力的效果，應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)量定律、動(dòng)量守恒定律、動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律等理順力學(xué)量之間的關(guān)系。處理的基本方法是：（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）由全電路歐姆定律確定回路中的感應(yīng)電流。（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。3電磁感應(yīng)中的能量問題電磁感應(yīng)的過程是能量的轉(zhuǎn)化和守恒的過程

7、，導(dǎo)體切割磁感線或磁通量發(fā)生變化在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，機(jī)械能或其他形式的能便轉(zhuǎn)化為電能；感應(yīng)電流做功，又可使電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或電阻的內(nèi)能等。電磁感應(yīng)的過程總是伴隨著能量轉(zhuǎn)化的過程，因此在分析問題時(shí)，應(yīng)牢牢抓住能量守恒這一基本規(guī)律，分析清楚有哪些力做功，就可知道有哪些形式的能量參與了相互轉(zhuǎn)化，然后借助于動(dòng)能定理或能量守恒定律等規(guī)律求解。需要說明的是克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為了電能。中學(xué)階段用能量轉(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)），對應(yīng)的受力特點(diǎn)是合外力為零或合力矩為零，能量轉(zhuǎn)化過程常常是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電阻的內(nèi)能。解決這類問題的基本方法是：（1

8、）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，求回路中電阻消耗電功率的表達(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。4電磁感應(yīng)中的圖象問題（1）圖象問題是一種半定量分析，電磁感應(yīng)中常涉及磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量、感應(yīng)電動(dòng)勢E和感應(yīng)電流I隨時(shí)間變化的圖線，即B-圖線、-圖線、E-圖線和I-圖線，此外還有切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流I隨線圈位移變化的圖線，即E-圖線和I-圖線。（2）這些圖象問題大體可分為兩類：由給出的電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確的圖象。由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)物理量。不管是哪種類型，電磁感應(yīng)中圖象問題常需利用右手定則、楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律等規(guī)律分析解決。（3）電磁感應(yīng)現(xiàn)象中圖象問題的分析，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。（4）回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢或感應(yīng)電流的大小及其變化規(guī)律，