高三總復(fù)習(xí)之電磁感應(yīng)基礎(chǔ)經(jīng)典講解

1、2013高考物理復(fù)習(xí)專題 電磁感應(yīng)教學(xué)案【重點(diǎn)知識(shí)整合】一、法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與穿過回路的磁通量的變化率成正比在具體問題的分析中，針對(duì)不同形式的電磁感應(yīng)過程，法拉第電磁感應(yīng)定律也相應(yīng)有不同的表達(dá)式或計(jì)算式磁通量變化的形式表達(dá)式備注通過n匝線圈內(nèi)的磁通量發(fā)生變化En·(1)當(dāng)S不變時(shí)，EnS·(2)當(dāng)B不變時(shí)，EnB·導(dǎo)體垂直切割磁感線運(yùn)動(dòng)EBLv當(dāng)vB時(shí)，E0導(dǎo)體繞過一端且垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)EBL2線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)EnBS·sint當(dāng)線圈平行于磁感線時(shí)，E最大為EnBS，當(dāng)線圈平行于中

2、性面時(shí)，E0二、楞次定律與左手定則、右手定則1左手定則與右手定則的區(qū)別：判斷感應(yīng)電流用右手定則，判斷受力用左手定則2應(yīng)用楞次定律的關(guān)鍵是區(qū)分兩個(gè)磁場(chǎng)：引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)和感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的磁通量的變化，“阻礙”的結(jié)果是延緩了磁通量的變化，同時(shí)伴隨著能量的轉(zhuǎn)化3楞次定律中“阻礙”的表現(xiàn)形式：阻礙磁通量的變化(增反減同)，阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)(來(lái)拒去留)，阻礙線圈面積變化(增縮減擴(kuò))，阻礙本身電流的變化(自感現(xiàn)象)三、電磁感應(yīng)與電路的綜合電磁感應(yīng)與電路的綜合是高考的一個(gè)熱點(diǎn)內(nèi)容，兩者的核心內(nèi)容與聯(lián)系主線如圖4121所示：1產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的電路通常是一個(gè)閉合電

3、路，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的那一部分電路相當(dāng)于電源，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就是電源的電動(dòng)勢(shì)，在“電源”內(nèi)部電流的流向是從“電源”的負(fù)極流向正極，該部分電路兩端的電壓即路端電壓，UE.2在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，電路產(chǎn)生的電功率等于內(nèi)外電路消耗的功率之和若為純電阻電路，則產(chǎn)生的電能將全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；若為非純電阻電路，則產(chǎn)生的電能除了一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，還有一部分能量轉(zhuǎn)化為其他能，但整個(gè)過程能量守恒能量轉(zhuǎn)化與守恒往往是電磁感應(yīng)與電路問題的命題主線，抓住這條主線也就是抓住了解題的關(guān)鍵在閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的問題中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，導(dǎo)體棒克服安培力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能說(shuō)明：求解部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的

4、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)，要區(qū)別平均電動(dòng)勢(shì)和瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)，切割磁感線的等效長(zhǎng)度等于導(dǎo)線兩端點(diǎn)的連線在運(yùn)動(dòng)方向上的投影【高頻考點(diǎn)突破】考點(diǎn)一 電磁感應(yīng)中的圖象問題電磁感應(yīng)中常涉及磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E、感應(yīng)電流I、安培力F安或外力F外隨時(shí)間t變化的圖象,即Bt圖、t圖、Et圖、It圖、Ft圖.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隨位移s變化的圖象,即Es圖、Is圖等.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圖象,此類問題要注意以下幾點(diǎn)： (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等物理量的方向通過正負(fù)值

5、來(lái)反映;(3)畫圖象時(shí)要注意橫、縱坐標(biāo)的單位長(zhǎng)度定義或表達(dá).2.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)中的圖象問題常需利用右手定則、左手定則、楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律等規(guī)律進(jìn)行分析解決.例1.如圖所示,一有界區(qū)域內(nèi),存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,方向分別垂直于光滑水平桌面向下和向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)寬度均為L(zhǎng).邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線框abcd的bc邊緊靠磁場(chǎng)邊緣置于桌面上.使線框從靜止開始沿x軸正方向勻加速通過磁場(chǎng)區(qū)域,若以逆時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较?能反映線框中感應(yīng)電流變化規(guī)律的是()【解析】線框做勻加速直線運(yùn)動(dòng),則有vat,v;由歐姆定律可得電流I,即感應(yīng)電

6、流大小與時(shí)間成正比,與位移的平方根成正比,故A、C兩項(xiàng)正確,B、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤.【答案】AC 【變式探究】如圖所示,水平面內(nèi)有一平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌光滑且電阻不計(jì),勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直.阻值為R的導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌靜止放置,且與導(dǎo)軌接觸良好.t0時(shí),將開關(guān)S由1擲到2.q、i、v和a分別表示電容器所帶的電荷量、棒中的電流、棒的速度和加速度.下列圖象正確的是() 考點(diǎn)二 電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題1動(dòng)力學(xué)問題的研究對(duì)象 2解決電磁感應(yīng)中動(dòng)力學(xué)問題的具體思路 電源電路受力情況功、能問題具體步驟為： (1)明確哪一部分電路產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，則這部分電路就是等效電源； (2)正確分析電路的結(jié)構(gòu)，畫出等效電路圖；

7、(3)分析所研究的導(dǎo)體受力情況； (4)列出動(dòng)力學(xué)方程或平衡方程并求解例2、如圖所示,兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌固定在傾角為的絕緣斜面上,導(dǎo)軌上端連接一個(gè)定值電阻R.導(dǎo)體棒a和b放在導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌垂直并良好接觸.斜面上水平虛線PQ以下區(qū)域內(nèi),存在著垂直穿過斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng).現(xiàn)對(duì)a棒施以平行導(dǎo)軌斜向上的拉力F,使它沿導(dǎo)軌勻速向上運(yùn)動(dòng),此時(shí)放在導(dǎo)軌下端的b棒恰好靜止.當(dāng)a棒運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)的上邊界PQ處時(shí),撤去拉力,a棒將繼續(xù)沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)一小段距離后再向下滑動(dòng),此時(shí)b棒已滑離導(dǎo)軌.當(dāng)a棒再次滑回到磁場(chǎng)上邊界PQ處時(shí),又恰能沿導(dǎo)軌勻速向下運(yùn)動(dòng).已知a棒、b棒和定值電阻的阻值均為R,b棒的質(zhì)量為m,重力加速

8、度為g,導(dǎo)軌電阻不計(jì).求: (1)a棒在磁場(chǎng)中沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)的過程中,a棒中的電流強(qiáng)度Ia與定值電阻R中的電流強(qiáng)度IR之比;(2)a棒質(zhì)量ma； (3)a棒在磁場(chǎng)中沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的拉力F. 【變式探究】如圖所示,兩足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置,相距為L(zhǎng),一理想電流表與兩導(dǎo)軌相連,勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直.一質(zhì)量為m、有效電阻為R的導(dǎo)體棒在距磁場(chǎng)上邊界h處?kù)o止釋放.導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)后,流經(jīng)電流表的電流逐漸減小,最終穩(wěn)定為I.整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好,且始終保持水平,不計(jì)導(dǎo)軌的電阻.求: (1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??； (2)電流穩(wěn)定后，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度v的大小； (3)流經(jīng)電流表電流的最

9、大值Im. 解析：(1)電流穩(wěn)定后，導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng)，則有BILmg解得B.(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBLv感應(yīng)電流I由式解得v.(3)由題意知，導(dǎo)體棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度最大，設(shè)為vm由機(jī)械能守恒定律得mvmgh感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值EmBLvm，感應(yīng)電流的最大值Im聯(lián)立以上各式解得Im.答案：(1)(2)(3)考點(diǎn)三 電磁感應(yīng)中的電路、能量轉(zhuǎn)化問題1電路問題 (1)將切割磁感線導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路作為電源，確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 (2)畫出等效電路 (3)運(yùn)用閉合電路歐姆定律，串、并聯(lián)電路特點(diǎn)，電功率公式，焦耳定律公式等求解2能量轉(zhuǎn)化問題 (1)安培力的功是電能和其他形式的能之間相互轉(zhuǎn)化的“橋梁”，

10、用框圖表示如下：(2)明確功能關(guān)系,確定有哪些形式的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化.如有摩擦力做功,必有內(nèi)能產(chǎn)生;有重力做功,重力勢(shì)能必然發(fā)生變化;安培力做負(fù)功,必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.(3)根據(jù)不同物理情景選擇動(dòng)能定理,能量守恒定律,功能關(guān)系,列方程求解問題. 例3、如圖所示,寬度L0.5 m的光滑金屬框架MNPQ固定于水平面內(nèi),并處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B0.4 T,方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,框架的電阻非均勻分布.將質(zhì)量m0.1 kg,電阻可忽略的金屬棒ab放置在框架上,并與框架接觸良好.以P為坐標(biāo)原點(diǎn),PQ方向?yàn)閤軸正方向建立坐標(biāo)系.金屬棒從x01 m處以v02 m/s的初速度,沿x軸負(fù)方向做a2 m/

11、s2的勻減速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)中金屬棒僅受安培力作用.求: (1)金屬棒ab運(yùn)動(dòng)0.5 m，框架產(chǎn)生的焦耳熱Q；(2)框架中aNPb部分的電阻R隨金屬棒ab的位置x變化的函數(shù)關(guān)系；(3)為求金屬棒ab沿x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)0.4 s過程中通過ab的電量q，某同學(xué)解法為：先算出經(jīng)過0.4 s金屬棒的運(yùn)動(dòng)距離，以及0.4 s時(shí)回路內(nèi)的電阻R，然后代入q求解指出該同學(xué)解法的錯(cuò)誤之處，并用正確的方法解出結(jié)果【答案】(1)0.1 J(2)R0.4(3)見規(guī)范解答【變式探究】電阻可忽略的光滑平行金屬導(dǎo)軌長(zhǎng)S1.15 m,兩導(dǎo)軌間距L0.75 m,導(dǎo)軌傾角為30°,導(dǎo)軌上端ab接一阻值R1.5 的電阻,磁感

12、應(yīng)強(qiáng)度B0.8 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直軌道平面向上.阻值r0.5 ,質(zhì)量m0.2 kg的金屬棒與軌道垂直且接觸良好,從軌道上端ab處由靜止開始下滑至底端,在此過程中金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱Q10.1 J.(取g10 m/s2)求:(1)金屬棒在此過程中克服安培力的功W安；(2)金屬棒下滑速度v2 m/s時(shí)的加速度a；(3)為求金屬棒下滑的最大速度vm,有同學(xué)解答如下:由動(dòng)能定理,W重W安mv,.由此所得結(jié)果是否正確？若正確，說(shuō)明理由并完成本小題；若不正確，給出正確的解答解析：(1)下滑過程中安培力的功即為在電阻上產(chǎn)生的焦耳熱，由于R3r，因此QR3Qr0.3 JW安QQRQr0.4 J(2)金屬棒下滑時(shí)受

13、重力和安培力F安BILv由牛頓第二定律mgsin 30°vmaagsin 30°v10×m/s23.2 m/s2(3)此解法正確金屬棒下滑時(shí)受重力和安培力作用，其運(yùn)動(dòng)滿足mgsin 30°vma上式表明，加速度隨速度增加而減小，棒做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)無(wú)論最終是否達(dá)到勻速，當(dāng)棒到達(dá)斜面底端時(shí)速度一定為最大由動(dòng)能定理可以得到棒的末速度，因此上述解法正確mgS sin 30°Qmvvm m/s2.74 m/s.答案：(1)0.4 J(2)3.2 m/s2(3)見解析【難點(diǎn)探究】難點(diǎn)一電磁感應(yīng)的圖象問題在電磁感應(yīng)問題中出現(xiàn)的圖象主要有Bt圖象、t圖象

14、、Et圖象和It圖象，有時(shí)還可能出現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E或感應(yīng)電流I隨線圈位移x變化的圖象，即Ex圖象或Ix圖象(1)對(duì)切割類電磁感應(yīng)圖象問題，關(guān)鍵是根據(jù)EBLv來(lái)判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，根據(jù)右手定則判斷感應(yīng)電流的方向并按規(guī)定的正方向?qū)⑵渎鋵?shí)到圖象中(2)電磁感應(yīng)圖象問題的特點(diǎn)是考查方式靈活：根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)生的過程，確定給定的圖象是否正確，或畫出正確的圖象；由題目給定的圖象分析電磁感應(yīng)過程，綜合求解相應(yīng)的物理量(3)電磁感應(yīng)圖象問題可綜合法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律和安培定則、右手定則及左手定則，結(jié)合電路知識(shí)和力學(xué)知識(shí)求解(4)電磁感應(yīng)圖象問題的解題方法技巧：根據(jù)初始條件，確定給定的物理量的正負(fù)或方

15、向的對(duì)應(yīng)關(guān)系和變化范圍，確定所研究的物理量的函數(shù)表達(dá)式以及進(jìn)出磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)等，這是解題的關(guān)鍵 例1 如圖4122所示，平行導(dǎo)軌間有一矩形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，細(xì)金屬棒PQ沿導(dǎo)軌從MN處勻速運(yùn)動(dòng)到MN的過程中，棒上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E隨時(shí)間t變化的圖示，可能正確的是()【點(diǎn)評(píng)】 電磁感應(yīng)的圖象問題在廣東高考中出現(xiàn)的形式一般是選擇正確的感應(yīng)電流的圖線或感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的圖線要求理解圖線的意義，能夠根據(jù)導(dǎo)線或線圈的運(yùn)動(dòng)情況找出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電流的變化規(guī)律，根據(jù)變化規(guī)律畫出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖象 【變式探究】在圖4125所示的四個(gè)情景中，虛線上方空間都存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)A、B中的導(dǎo)線框?yàn)檎叫?/p>

16、，C、D中的導(dǎo)線框?yàn)橹苯巧刃胃鲗?dǎo)線框均繞軸O在紙面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向如箭頭所示，轉(zhuǎn)動(dòng)周期均為T.從線框處于圖示位置時(shí)開始計(jì)時(shí)，以在OP邊上從P點(diǎn)指向O點(diǎn)的方向?yàn)楦袘?yīng)電流i的正方向，則在圖41215所示的四個(gè)情景中，產(chǎn)生的感應(yīng)電流i隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖4124所示的是()【答案】C【解析】 由電流的圖象可知，導(dǎo)體切割磁感線有電流時(shí)，電流是恒定的，這就排除了A、B兩種情況，因A、B兩種情況中電流是變化的；再根據(jù)右手定則，在到內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向由P指向O的只有C這種情況難點(diǎn)二 電磁感應(yīng)與電路的綜合問題1解答電磁感應(yīng)與電路的綜合問題時(shí)，關(guān)鍵在于準(zhǔn)確分析電路的結(jié)構(gòu)，能正確畫出等效電路圖，并綜合運(yùn)

17、用電學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析、求解2求解過程中首先要注意電源的確定，通常將切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路作為等效電源；其次是要能正確區(qū)分內(nèi)、外電路，應(yīng)把產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分電路視為內(nèi)電路，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為電源電動(dòng)勢(shì)，其余部分相當(dāng)于外電路；最后應(yīng)用閉合電路歐姆定律及串并聯(lián)電路的基本規(guī)律求解，處理問題的方法與閉合電路問題的求解基本一致例2、法拉第曾提出一種利用河流發(fā)電的設(shè)想，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖可用圖4126表示，兩塊面積均為S的矩形金屬板平行、正對(duì)、豎直地全部浸在河水中，間距為d.水流速度處處相同，大小為v，方向水平金屬板與水流方向平行地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量為B，水的電阻率為，水面上

18、方有一阻值為R的電阻通過絕緣導(dǎo)線和開關(guān)K連接到兩金屬板上忽略邊緣效應(yīng)，求：(1)該發(fā)電裝置產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)；(2)通過電阻R的電流；(3)電阻R消耗的電功率【答案】(1)Bdv(2)(3)2R【解析】 (1)由法拉第電磁感應(yīng)定律，有EBdv(2)兩板間河水的電阻 r由閉合電路歐姆定律，有I(3)由電功率公式，PI2R得P2R難點(diǎn)三 涉及電磁感應(yīng)的力電綜合題以電磁感應(yīng)現(xiàn)象為核心，綜合應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理、能量守恒定律及電路等知識(shí)形成的力電綜合問題，經(jīng)常以導(dǎo)體棒切割磁感線運(yùn)動(dòng)或穿過線圈的磁通量發(fā)生變化等物理情景為載體命題(1)受力與運(yùn)動(dòng)分析導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中受

19、安培力的作用，安培力將阻礙導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過程受到的安培力一般是變力，引起導(dǎo)體棒切割磁感線運(yùn)動(dòng)的加速度發(fā)生變化當(dāng)加速度變?yōu)榱銜r(shí)，運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，最終導(dǎo)體棒做勻速直線運(yùn)動(dòng)，利用平衡條件可求導(dǎo)體棒穩(wěn)定狀態(tài)的速度 (2)解題思路利用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律或右手定則確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向；應(yīng)用閉合電路歐姆定律求電路中的感應(yīng)電流的大??；分析所研究的導(dǎo)體的受力情況，關(guān)注安培力的方向；應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律、牛頓第二定律、動(dòng)能定理、平衡條件等列方程求解例3、如圖4127所示，間距l(xiāng)0.3 m的平行金屬導(dǎo)軌a1b1c1和a2b2c2分別固定在兩個(gè)豎直面內(nèi)在水平面a1b1b2a2區(qū)域內(nèi)和傾角37

20、76;的斜面c1b1b2c2區(qū)域內(nèi)分別有磁感應(yīng)強(qiáng)度B10.4 T、方向豎直向上和B21 T、方向垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)電阻R0.3 、質(zhì)量m10.1 kg、長(zhǎng)為l的相同導(dǎo)體桿K、S、Q分別放置在導(dǎo)軌上，S桿的兩端固定在b1、b2點(diǎn)，K、Q桿可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦滑動(dòng)且始終接觸良好一端系于K桿中點(diǎn)的輕繩平行于導(dǎo)軌繞過輕質(zhì)定滑輪自然下垂，繩上穿有質(zhì)量m20.05 kg的小環(huán) 已知小環(huán)以a6 m/s2的加速度沿繩下滑，K桿保持靜止，Q桿在垂直于桿且沿斜面向下的拉力F作用下勻速運(yùn)動(dòng)不計(jì)導(dǎo)軌電阻和滑輪摩擦，繩不可伸長(zhǎng)取g10 m/s2，sin37°0.6，cos37°0.8.求：(1)小環(huán)

21、所受摩擦力的大小；(2)Q桿所受拉力的瞬時(shí)功率 【點(diǎn)評(píng)】 電磁感應(yīng)過程實(shí)質(zhì)是電能與其他形式的能之間相互轉(zhuǎn)化的過程，安培力做功的過程是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程，“外力”克服安培力做功，則是其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程一般解題思路是：(1)若安培力為恒力，由于電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功，可先求克服安培力做的功；(2)若安培力為變力，應(yīng)從能量守恒角度解題，即系統(tǒng)初態(tài)總機(jī)械能等于系統(tǒng)末態(tài)總機(jī)械能與產(chǎn)生的電能之和；(3)利用電路中所產(chǎn)生的電能計(jì)算 【變式探究】如圖4128甲所示，在水平面上固定有長(zhǎng)為L(zhǎng)2 m、寬為d1 m的金屬“U”形導(dǎo)軌，在“U”形導(dǎo)軌右側(cè)l0.5 m范圍內(nèi)存在垂直

22、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t0時(shí)刻，質(zhì)量為m0.1 kg的導(dǎo)體棒以v01 m/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0.1，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長(zhǎng)度的電阻均為0.1 /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g10 m/s2)(1)通過計(jì)算分析4 s內(nèi)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況；(2)計(jì)算4 s內(nèi)回路中電流的大小，并判斷電流方向；(3)計(jì)算4 s內(nèi)回路產(chǎn)生的焦耳熱【答案】(1)略(2)0.2 A 順時(shí)針(3)0.04 J【解析】 (1)導(dǎo)體棒先在無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域做勻減速運(yùn)動(dòng)，有mgmavtv0atxv0tat2導(dǎo)體棒速度減為零時(shí)，vt0代入

23、數(shù)據(jù)解得：t1 s，x0.5 m，因x<Ll，故導(dǎo)體棒沒有進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域?qū)w棒在1 s末已停止運(yùn)動(dòng)，以后一直保持靜止，離左端位置仍為x0.5 m(2)前2 s磁通量不變，回路電動(dòng)勢(shì)和電流分別為E0，I0后2 s回路產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為Eld0.1 V回路的總長(zhǎng)度為5 m，因此回路的總電阻為R50.5 電流為I0.2 A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2 s電流為零，后2 s有恒定電流，回路產(chǎn)生的焦耳熱為QI2Rt0.04 J.【歷屆高考真題】【2012高考】1.（2012·海南）如圖，一質(zhì)量為m的條形磁鐵用細(xì)線懸掛在天花板上，細(xì)線從一水平金屬環(huán)中穿過?，F(xiàn)將環(huán)從位置I

24、釋放，環(huán)經(jīng)過磁鐵到達(dá)位置II。設(shè)環(huán)經(jīng)過磁鐵上端和下端附近時(shí)細(xì)線的張力分別為T1和T2，重力加速度大小為g，則AT1>mg，T2>mg BT1<mg，T2<mgCT1>mg，T2<mg DT1<mg，T2>mg【答案】A【解析】環(huán)從位置I釋放下落，環(huán)經(jīng)過磁鐵上端和下端附近時(shí)，環(huán)中磁通量都變化，都產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律可知，磁鐵阻礙環(huán)下落，磁鐵對(duì)圓環(huán)有向上的作用力。根據(jù)牛頓第三定律，圓環(huán)對(duì)磁鐵有向下的作用力，所以T1>mg，T2>mg，選項(xiàng)A正確?！究键c(diǎn)定位】此題考查電磁感應(yīng)、楞次定律及其相關(guān)知識(shí)。2.（2012·福建）如圖甲

25、，一圓形閉合銅環(huán)由高處從靜止開始下落，穿過一根豎直懸掛的條形磁鐵，銅環(huán)的中心軸線與條形磁鐵的中軸始終保持重合。若取磁鐵中心O為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立豎直向下正方向的x軸，則圖乙中最能正確反映環(huán)中感應(yīng)電流i隨環(huán)心位置坐標(biāo)x變化的關(guān)系圖像是【答案】B【解析】由楞次定律可知，感應(yīng)線圈中電流方向變化，綜合分析兩個(gè)峰值不可能相等，由排除法可知正確答案選D.【考點(diǎn)定位】楞次定律，電磁感應(yīng)圖像問題。3.（2012·浙江）為了測(cè)量?jī)?chǔ)罐中不導(dǎo)電液體的高度，將與儲(chǔ)罐外面殼絕緣的兩塊平行金屬板構(gòu)成的電容C置于儲(chǔ)罐中，電容器可通過開關(guān)S與線圈L或電源相連，如圖所示。當(dāng)開關(guān)從a撥到b時(shí)，由L與C構(gòu)成的回路中產(chǎn)生周期的

26、振蕩電流。當(dāng)罐中的液面上升時(shí)A.電容器的電容減小B. 電容器的電容增大C. LC回路的振蕩頻率減小D. LC回路的振蕩頻率增大【答案】BC【解析】由電容器決定式知，當(dāng)液面上升的時(shí)候，相當(dāng)于介電常數(shù)在變大，所以A錯(cuò)誤，B正確，所以振蕩周期變大，振蕩頻率在減小。C正確【考點(diǎn)定位】電磁波、電容器4.（2012·四川）16如圖所示，在鐵芯P上繞著兩個(gè)線圈a和b，則A繞圈a輸入正弦交變電流，線圈b可輸出恒定電流B繞圈a輸入恒定電流，穿過線圈b的磁通量一定為零C繞圈b輸出的交變電流不對(duì)線圈a的磁場(chǎng)造成影響D繞圈a的磁場(chǎng)變化時(shí)，線圈b中一定有電場(chǎng)5.（2012·北京）19物理課上，老師做

27、了一個(gè)奇妙的“跳環(huán)實(shí)驗(yàn)”。如圖， 她把一個(gè)帶鐵芯的線圈L、開關(guān)S和電源用導(dǎo)線連接起來(lái)后。將一金屬套環(huán)置于線圈L上，且使鐵芯穿過套環(huán)。閉合開關(guān)S的瞬間，套環(huán)立刻跳起。某同學(xué)另找來(lái)器材再探究此實(shí)驗(yàn)。他連接好電路，經(jīng)重復(fù)試驗(yàn)，線圈上的套環(huán)均未動(dòng)。對(duì)比老師演示的實(shí)驗(yàn)，下列四個(gè)選項(xiàng)中，導(dǎo)致套環(huán)未動(dòng)的原因可能是A線圈接在了直流電源上B電源電壓過高C所選線圈的匝數(shù)過多D所用套環(huán)的材料與老師的不同【答案】D【解析】根據(jù)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，回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，套環(huán)就會(huì)受到磁場(chǎng)的安培力，就會(huì)跳起來(lái)。即使接到直流電源上，在閉合開關(guān)的瞬間，線圈中的磁通量也會(huì)變化，電源電壓越高，線圈匝數(shù)

28、越多，現(xiàn)象會(huì)越明顯，套環(huán)未動(dòng)，一定是套環(huán)中沒有產(chǎn)生感應(yīng)電流，可能套環(huán)不是金屬材料的，所以選D?！究键c(diǎn)定位】本題考查電磁感應(yīng)現(xiàn)象，屬簡(jiǎn)單題。6.（2012·北京）15一個(gè)小型電熱器若接在輸出電壓為10v的直流電源上，消耗電功率為P；若把它接在某個(gè)正弦交流電源上，其消耗的電功率為。如果電熱器電阻不變，則此交流電源輸出電壓的最大值為A5VB5VC5VD10V（2012·全國(guó)新課標(biāo)卷）17.自耦變壓器鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，原、副線圈都只取該線圈的某部分，一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖所示，其副線圈匝數(shù)可調(diào)。已知變壓器線圈總匝數(shù)為1900匝；原線圈為1100匝，接在有效值為220V

29、的交流電源上。當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時(shí)，負(fù)載R上的功率為2.0kW。設(shè)此時(shí)原線圈中電流有效值為I1，負(fù)載兩端電壓的有效值為U2，且變壓器是理想的，則U2和I1分別約為A.380V和5.3AB.380V和9.1AC.240V和5.3AD.240V和9.1A【答案】B【解析】根據(jù)電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系：U1/U2=n1/n2可知：U2=380V，排除選項(xiàng)C、D；根據(jù)I1/I2= n2/ n1可知I1=9.1A，排除選項(xiàng)A，綜上所述，選項(xiàng)B正確?！究键c(diǎn)定位】本考點(diǎn)主要考查變壓器的基本原理。（2012·全國(guó)新課標(biāo)卷）19.如圖，均勻磁場(chǎng)中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框，半圓直徑與磁場(chǎng)邊緣重

30、合；磁場(chǎng)方向垂直于半圓面（紙面）向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0.使該線框從靜止開始繞過圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)半周，在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流?，F(xiàn)使線框保持圖中所示位置，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間線性變化。為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動(dòng)半周過程中同樣大小的電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率的大小應(yīng)為A. B. C. D.【答案】 C【解析】為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動(dòng)半周過程中同樣大小的電流，只要產(chǎn)生相同的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)即可。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律： 當(dāng)面積發(fā)生改變時(shí)可得： （1）其中，當(dāng)磁場(chǎng)發(fā)生改變時(shí)可得：（2），其中根據(jù)題意可得：=，正確答案為C。【考點(diǎn)定位】本考點(diǎn)主要考查法拉第電磁感應(yīng)定律（2012·全國(guó)新

31、課標(biāo)卷）20.如圖，一載流長(zhǎng)直導(dǎo)線和一矩形導(dǎo)線框固定在同一平面內(nèi)，線框在長(zhǎng)直導(dǎo)線右側(cè)，且其長(zhǎng)邊與長(zhǎng)直導(dǎo)線平行。已知在t=0到t=t1的時(shí)間間隔內(nèi)，直導(dǎo)線中電流i發(fā)生某種變化，而線框中感應(yīng)電流總是沿順時(shí)針方向；線框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右。設(shè)電流i正方向與圖中箭頭方向相同，則i隨時(shí)間t變化的圖線可能是【答案】A【解析】對(duì)于A選項(xiàng)，電流先正向減小，這一過程，電流在矩形線框內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，且逐漸減小，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同也是向里，再根據(jù)安培定則可知，感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，合力方向與線框左邊所受力方向都向左；然后電流反向增大，在此過程，電

32、流在矩形線框內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，且逐漸增大，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反，再根據(jù)安培定則可知，感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，合力方向與線框左邊所受力方向都向右，綜上所述，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤?！究键c(diǎn)定位】本考點(diǎn)主要考查對(duì)楞次定律的理解和應(yīng)用（2012·浙江）25、（22分）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=5.010-2m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

33、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(chǎng)，其內(nèi)半徑為r1、外半徑為r2、張角=/6。后輪以角速度=2 rad/s相對(duì)于轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。若不計(jì)其它電阻，忽略磁場(chǎng)的邊緣效應(yīng)。（1）當(dāng)金屬條ab進(jìn)入“扇形” 磁場(chǎng)時(shí)，求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(chǎng)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(chǎng)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(shì)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、角速度和張角等物理量的大小，優(yōu)化

34、前同學(xué)的設(shè)計(jì)方案，請(qǐng)給出你的評(píng)價(jià)。aRRRREb（2）通過分析，可得電路為(3)設(shè)電路中的總電阻，根據(jù)電路可知Ab兩段電勢(shì)差為設(shè) ab離開磁場(chǎng)區(qū)域的時(shí)刻為，下一條金屬條進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域的時(shí)刻為設(shè)輪子轉(zhuǎn)一圈的周期為T，則T=1s在T=1s內(nèi)，金屬條四次進(jìn)出磁場(chǎng)，后三次與第一次一樣。由上面4式可畫出如下圖圖像0.250.500.751.2t/s（2012·江蘇）13. (15 分)某興趣小組設(shè)計(jì)了一種發(fā)電裝置,如圖所示. 在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場(chǎng)區(qū)域的圓心角琢均為49仔,磁場(chǎng)均沿半徑方向. 匝數(shù)為N 的矩形線圈abcd 的邊長(zhǎng)ab =cd =、bc =ad =2. 線圈以角速度棕繞

35、中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),bc和ad 邊同時(shí)進(jìn)入磁場(chǎng). 在磁場(chǎng)中,兩條邊所經(jīng)過處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向始終與兩邊的運(yùn)動(dòng)方向垂直. 線圈的總電阻為r,外接電阻為R. 求:(1)線圈切割磁感線時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小Em;(2)線圈切割磁感線時(shí),bc 邊所受安培力的大小F;(3)外接電阻上電流的有效值I.【解析】13. (1)bc、ad 邊的運(yùn)動(dòng)速度 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 解得 (2)電流 安培力 解得 (3)一個(gè)周期內(nèi),通電時(shí)間 R 上消耗的電能 且解得 【考點(diǎn)定位】法拉第電磁感應(yīng)定律 電功 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用（2012·安徽）23.（16分）圖1是交流發(fā)電機(jī)模型示意圖。在磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一矩形線圖可繞線圈平面內(nèi)垂直于磁感線的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由線圈引起的導(dǎo)線和分別與兩個(gè)跟線圈一起繞轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬圈環(huán)相連接，金屬圈環(huán)又分別與兩個(gè)固定的電刷保持滑動(dòng)接觸，這樣矩形線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)中就可以保持和外電話電阻形成閉合電路。圖2是線圈的住視圖，導(dǎo)線和分別用它們的橫截面來(lái)表示。已知長(zhǎng)度為, 長(zhǎng)度為,線圈以恒定角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。（只考慮單匝線圈）（1）線圈平面處于