電磁感應部分

1、電磁感應電磁感應（2015課標課標1卷）卷） 1824年，法國科學家阿拉果完成了著年，法國科學家阿拉果完成了著名的名的“圓盤實驗圓盤實驗”。實驗中將一銅圓盤水平放置，在其。實驗中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細線懸掛一枚可以自由旋轉的磁針，中心正上方用柔軟細線懸掛一枚可以自由旋轉的磁針，如圖所示。實驗中發(fā)現(xiàn)，當圓盤在磁針的磁場中繞過圓如圖所示。實驗中發(fā)現(xiàn)，當圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉時，磁針也隨著一起轉動起來，但盤中心的豎直軸旋轉時，磁針也隨著一起轉動起來，但略有滯后。下列說法正確的是略有滯后。下列說法正確的是A圓盤上產(chǎn)生了感應電動勢圓盤上產(chǎn)生了感應電動勢B圓盤內的渦

2、電流產(chǎn)生的磁場導致磁針轉動圓盤內的渦電流產(chǎn)生的磁場導致磁針轉動C在圓盤轉動的過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的在圓盤轉動的過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發(fā)生了變化磁通量發(fā)生了變化D圓盤中的自由電子隨圓盤一起圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動運動形成形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場導致電流，此電流產(chǎn)生的磁場導致磁針磁針轉動轉動AB產(chǎn)生產(chǎn)生感應電動勢的感應電動勢的條件條件4.電吉他中電拾音器的基本結構如圖所示，磁體附近的金屬弦被磁化，因此弦振動時，在線圈中產(chǎn)生感應電流，電流經(jīng)電路放大后傳送到音箱發(fā)生聲音，下列說法正確的有（ BCD ）A. 選用銅質弦，電吉他仍能正常工作B. 取走磁體，電吉他將不能正常

3、工作C. 增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應電動勢D. 弦振動過程中，線圈中的電流方向不斷變化2016年年江蘇江蘇卷卷8.如圖（如圖（a），螺線管內有平行于軸線的外加勻強磁場，），螺線管內有平行于軸線的外加勻強磁場，以圖中箭頭所示方向為其正方向。螺線管與導線框以圖中箭頭所示方向為其正方向。螺線管與導線框abcd相連，導線框內有一小金屬圓環(huán)相連，導線框內有一小金屬圓環(huán)L，圓環(huán)與導線框在同，圓環(huán)與導線框在同一平面內。當螺線管內的磁感應強度一平面內。當螺線管內的磁感應強度B隨時間按圖（隨時間按圖（b）所示規(guī)律變化所示規(guī)律變化時時 ( AD ) A. 在在t1t2時間內，時間內，L有收縮趨勢有收縮趨勢

4、B. 在在t2t3時間內，時間內，L有擴張趨勢有擴張趨勢 C. 在在t2t3時間內，時間內，L內有逆時針方向的感應電流內有逆時針方向的感應電流 D. 在在t3t4時間內，時間內，L內有順時針方向的感應電流內有順時針方向的感應電流2016年年上海上海卷卷電磁感應規(guī)律的綜合應用1.與閉合電路的歐姆定律、安培力相結合2.與牛頓運動定律相結合3.與功能關系和能量守恒定律相結合4.與動量沖量關系相結合5.與圖像問題相結合1、命題形式上基本以桿（單桿、雙桿）和框（也可以簡化為桿）為主。2、各種類型的問題不能完全割裂開來，電磁感應規(guī)律的應用其實是一個綜合應用問題。1.分析電源與電路關系分析電源與電路關系解題

5、規(guī)律：楞次定律或右手定則解題規(guī)律：楞次定律或右手定則, 全電路或部分歐姆定律全電路或部分歐姆定律 解題關鍵：畫等效電路解題關鍵：畫等效電路(串并聯(lián)關系串并聯(lián)關系) 理清理清U、I、P、q與與R的關系的關系解題策略解題策略2.分析力與運動關系分析力與運動關系解題規(guī)律：牛頓第二定律，解題規(guī)律：牛頓第二定律， 先右手定則再左手定則先右手定則再左手定則 F安F合=maE、I變 v變 a變 當當a=0時時vm,且且v、E、I、F安安、F外外均恒定均恒定當當a恒定時恒定時v、E、I、F安安、F外外均與均與t成線性關系成線性關系3.分析功與能量關系分析功與能量關系解題規(guī)律：動能定理解題規(guī)律：動能定理,能量守

6、恒能量守恒解題關鍵：解題關鍵：W安克安克=E電電=Q熱熱 （純電阻電路）（純電阻電路） 解題關鍵：瞬態(tài)解題關鍵：瞬態(tài) 動態(tài)動態(tài) 穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)2、如如圖所示圖所示, 水平水平放置放置的光滑平行金屬導軌的光滑平行金屬導軌, 相距相距l(xiāng) , 導軌一端接導軌一端接有一個電容器有一個電容器, 電容量為電容量為C, 勻強磁場垂直紙面向里勻強磁場垂直紙面向里, 磁感應強度為磁感應強度為B, 質量為質量為m的金屬棒的金屬棒ab可緊貼導軌自由滑動可緊貼導軌自由滑動. 現(xiàn)讓現(xiàn)讓ab由由靜止靜止在恒定在恒定外力外力F的作用下開始運動的作用下開始運動, 不不考慮任何部分的電阻和自感考慮任何部分的電阻和自感作用作用。 問問

7、金屬棒的做什么運動金屬棒的做什么運動？FQ=CE=CBlvF-BIL=maI=Q/t=CBLv / t=CBlama= F - CB2 l 2a a= F / (m+CB2 l 2)恒定外力2-1、如如圖所示圖所示, 豎直放置的光滑平行金屬導軌豎直放置的光滑平行金屬導軌, 相距相距l(xiāng) , 導軌一端接導軌一端接有一個電容器有一個電容器, 電容量為電容量為C, 勻強磁場垂直紙面向里勻強磁場垂直紙面向里, 磁感應強度為磁感應強度為B, 質量為質量為m的金屬棒的金屬棒ab可緊貼導軌自由滑動可緊貼導軌自由滑動. 現(xiàn)讓現(xiàn)讓ab由靜止下滑由靜止下滑, 不考慮空氣阻力不考慮空氣阻力, 也不考慮任何部分的電阻和

8、自感作用也不考慮任何部分的電阻和自感作用. 棒落地時棒落地時的速度為多大？的速度為多大？ ab在在mg 作用下加速運動，經(jīng)時間作用下加速運動，經(jīng)時間 t ，速度增為，速度增為v，a = v / t產(chǎn)生感應電動勢產(chǎn)生感應電動勢 E=Blv 電容器帶電量電容器帶電量 Q=CE=CBlv，感應電流，感應電流I=Q/t=CBLv / t=CBla產(chǎn)生安培力產(chǎn)生安培力F=BIl =CB2 l 2a，由牛頓運動定律，由牛頓運動定律 mg-F=mama= mg - CB2 l 2a ，a= mg / (m+C B2 l 2)ab做初速為零的勻加直線運動做初速為零的勻加直線運動, 加速度加速度 a= mg /

9、 (m+C B2 l 2)落地速度為落地速度為2222lCBmmghahv與電容器連接的單桿，有恒與電容器連接的單桿，有恒定外力作用，而勻加速運動。定外力作用，而勻加速運動。mcd=mabLcd=2LabFBabdcef12模型：雙桿。注意Fab和Fcd不是相互作用的內力，但有時兩個力大小相等方向相反，滿足動量守恒定律；有時兩個力大小不等，方向相反，不滿足動量守恒定律。Mdcbam 如圖所示，兩根足夠長的導軌如圖所示，兩根足夠長的導軌MN和和PQ間距為間距為L，其電阻不計，兩導軌及，其電阻不計，兩導軌及其構成的平面均與水平面成其構成的平面均與水平面成角。兩角。兩金屬棒金屬棒ab、cd分別垂直導

10、軌放置，每分別垂直導軌放置，每棒兩端都與導軌始終接觸良好，已知棒兩端都與導軌始終接觸良好，已知ab棒質量為棒質量為m1，其電阻，其電阻R1，cd棒質量棒質量為為m2，其電阻，其電阻R2，兩導體棒與導軌之，兩導體棒與導軌之間的動摩擦因數(shù)均為間的動摩擦因數(shù)均為且且=tan，現(xiàn)，現(xiàn)將導體棒將導體棒ab鎖定在兩導軌上，整個裝鎖定在兩導軌上，整個裝置處在垂直于導軌平面向上的勻強磁置處在垂直于導軌平面向上的勻強磁場中，磁感應強度為場中，磁感應強度為B，導體棒，導體棒cd在在平行于導軌向下的恒力平行于導軌向下的恒力F1作用下由靜作用下由靜止開始運動。求：止開始運動。求： （1）當導體棒）當導體棒cd的速度達

11、到的速度達到v1時加時加速度大??？速度大??？ （2）若）若cd棒質量為棒質量為m2=1kg，導體棒，導體棒cd在如圖在如圖7所所示的外力作用下沿導軌向下由靜止開始做勻加速示的外力作用下沿導軌向下由靜止開始做勻加速直線運動，求直線運動，求cd棒運動的加速度大小？棒運動的加速度大小？ （3）若質量為）若質量為m2的導體棒的導體棒cd在拉力在拉力F3的作用下沿導軌向下運的作用下沿導軌向下運動，且拉力動，且拉力F3的功率恒定為的功率恒定為P，求，求cd棒運動速度為棒運動速度為v1時的加速時的加速度大小？度大??？ （4）若在恒力）若在恒力F1作用下導體棒作用下導體棒cd達到最大速度時運動的位移達到最大速

12、度時運動的位移為為x1，則在這一過程中導體棒，則在這一過程中導體棒ab產(chǎn)生的焦耳熱產(chǎn)生的焦耳熱Q1為多少？為多少？ （5） 速度最大時導體棒速度最大時導體棒cd的發(fā)熱功率為多大？的發(fā)熱功率為多大？ （6）若在恒力）若在恒力F1作用下導體棒作用下導體棒cd達到速度達到速度v1時運動的位移為時運動的位移為x1，則完成這一過程用了多長時間？則完成這一過程用了多長時間？ （7）若導體棒）若導體棒cd從靜止達到最大速度從靜止達到最大速度vm過程中，通過導體棒過程中，通過導體棒橫截面積的電荷量為橫截面積的電荷量為q，計算這一過程中產(chǎn)生的焦耳熱？，計算這一過程中產(chǎn)生的焦耳熱？ （8）若在恒力）若在恒力F1作

13、用下當導體棒作用下當導體棒cd達到速度達到速度v0時撤去恒力時撤去恒力F1，同時將導體棒同時將導體棒ab與導軌間的鎖定解除，則解除鎖定后兩導體棒與導軌間的鎖定解除，則解除鎖定后兩導體棒將如何運動？將如何運動？ （9）撤恒力）撤恒力F1后回路中產(chǎn)生的焦耳熱后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q為多大？為多大？ （10）撤恒力）撤恒力F1后通過棒的電荷量后通過棒的電荷量q多大？多大？ （11）若撤恒力）若撤恒力F1時兩導體棒間距離為時兩導體棒間距離為x1，則最終兩導體棒間，則最終兩導體棒間的距離為多大？的距離為多大？1.圖像問題大體可分為兩類圖像問題大體可分為兩類:(1)由給出的電磁感應過程選出或畫出正確的圖像。

14、由給出的電磁感應過程選出或畫出正確的圖像。(2)由給定的有關圖像分析電磁感應過程由給定的有關圖像分析電磁感應過程,求解相應物理量。求解相應物理量。2.解題關鍵解題關鍵:弄清初始條件弄清初始條件,正、負方向的對應正、負方向的對應,變化范圍變化范圍,所所研究物理量的函數(shù)表達式研究物理量的函數(shù)表達式,進出磁場的轉折點是解決問題的進出磁場的轉折點是解決問題的關鍵。關鍵。 電磁感應圖像問題電磁感應圖像問題3.解決圖像問題的一般步驟解決圖像問題的一般步驟(1)明確圖像的種類明確圖像的種類,即是即是B-t圖像還是圖像還是-t圖像圖像,或者或者E-t圖圖像、像、I-t圖像等。圖像等。(2)分析電磁感應的具體過

15、程。分析電磁感應的具體過程。(3)用右手定則或楞次定律確定方向對應關系。用右手定則或楞次定律確定方向對應關系。(4)結合法拉第電磁感應定律、歐姆定律、牛頓運動定結合法拉第電磁感應定律、歐姆定律、牛頓運動定律等寫出函數(shù)關系式。律等寫出函數(shù)關系式。(5)根據(jù)函數(shù)關系式根據(jù)函數(shù)關系式,進行數(shù)學分析進行數(shù)學分析,如分析斜率的變化、如分析斜率的變化、截距等。截距等。(6)畫圖像或判斷圖像。畫圖像或判斷圖像。1.(2016北京東城期末北京東城期末,10)如圖如圖1所示所示,矩形線圈矩形線圈abcd位位于勻強磁場中于勻強磁場中,磁場方向垂直線圈所在平面磁場方向垂直線圈所在平面,磁感應強磁感應強度度B隨時間隨

16、時間t變化的規(guī)律如圖變化的規(guī)律如圖2所示。以圖所示。以圖1中箭頭所中箭頭所示方向為線圈中感應電流示方向為線圈中感應電流i的正方向的正方向,以垂直于線圈所以垂直于線圈所在平面向里為磁感應強度在平面向里為磁感應強度B的正方向的正方向,則圖則圖3中能正確中能正確表示線圈中感應電流表示線圈中感應電流i隨時間隨時間t變化規(guī)律的是變化規(guī)律的是(C)練習題練習題2. 如如圖所示，在圖所示，在x0的區(qū)域內存在勻強磁場，磁場的方向垂直的區(qū)域內存在勻強磁場，磁場的方向垂直于于xy平面（紙面）向里平面（紙面）向里.具有一定電阻的矩形線框具有一定電阻的矩形線框abcd位于位于xy平平面內，線框的面內，線框的ab邊與邊

17、與y軸重合軸重合.令線框從令線框從t=0的時刻起由靜止開始的時刻起由靜止開始沿沿x軸正方向做勻加速運動，則線框中的感應電流軸正方向做勻加速運動，則線框中的感應電流I（取逆時針（取逆時針方向的電流為正）隨時間方向的電流為正）隨時間t的變化圖線的變化圖線I-t圖可能是下圖中的哪一圖可能是下圖中的哪一個？個？CE= Blv=Blat=kt3、 (2012北京東城第一學期期末北京東城第一學期期末)如圖所示如圖所示,寬度為寬度為L的的有界勻強磁場的方向垂直紙面向里有界勻強磁場的方向垂直紙面向里,磁感應強度的大小磁感應強度的大小為為B。閉合等腰直角三角形導線框。閉合等腰直角三角形導線框abc的直角邊的直角

18、邊ab長為長為2L。線框總電阻為。線框總電阻為R。規(guī)定沿。規(guī)定沿abca方向為感應電流的正方向為感應電流的正方向。導線框以速度方向。導線框以速度v勻速向右穿過磁場的過程中勻速向右穿過磁場的過程中,感應感應電流隨時間變化規(guī)律的圖像是電流隨時間變化規(guī)律的圖像是(D )4. 一一正方形閉合單匝導線框正方形閉合單匝導線框abcd，邊長，邊長L0.1m，各，各邊的電阻均為邊的電阻均為R0=0.1，bc邊位于邊位于x軸上且軸上且b點與坐標點與坐標原點原點O重合重合.在在x軸原點軸原點O的右側有寬度的右側有寬度D=0.2m、方向、方向垂直紙面向里的勻強磁場區(qū)域，磁場的磁感應強度垂直紙面向里的勻強磁場區(qū)域，磁

19、場的磁感應強度B=1.0 T.當線框以當線框以v=2.0 m/s的速度沿的速度沿x軸正方向勻速運軸正方向勻速運動穿過磁場區(qū)域動穿過磁場區(qū)域. 以以ab邊剛進入磁場時為邊剛進入磁場時為t=0時刻，在時刻，在線框通過磁場區(qū)域的過程中線框通過磁場區(qū)域的過程中(1) 作出電流作出電流I-t的關系圖象（以逆時針電流為正）；的關系圖象（以逆時針電流為正）；(2)作出安培力作出安培力FA-t關系圖象（以向右為正）；關系圖象（以向右為正）；(3)作出作出a、b兩點的電勢差兩點的電勢差Uab-t的關系圖象的關系圖象.變化5. 如如圖所示圖所示,兩個相鄰的有界勻強磁場區(qū)兩個相鄰的有界勻強磁場區(qū),方向相反方向相反,

20、且垂直紙面且垂直紙面,磁磁感應強度的大小均為感應強度的大小均為B.以磁場區(qū)左邊界為以磁場區(qū)左邊界為y軸建立坐標系軸建立坐標系,磁場區(qū)磁場區(qū)在在y軸方向足夠長軸方向足夠長,在在x軸方向寬度均為軸方向寬度均為a.矩形導線框矩形導線框abcd 的的ab邊邊與與y軸重合，軸重合，ad邊長為邊長為a.線框從圖示位置水平向右勻速穿過兩磁線框從圖示位置水平向右勻速穿過兩磁場區(qū)域場區(qū)域,且線框平面始終保持與磁場垂直且線框平面始終保持與磁場垂直.以逆時針方向為電流的以逆時針方向為電流的正，線框中感應電流正，線框中感應電流i與線框移動距離與線框移動距離x的關系圖象正確的是的關系圖象正確的是 C6. 單單匝矩形線圈

21、在勻強磁場中勻速轉動，若線圈所圍面積里磁匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動，若線圈所圍面積里磁通量隨時間變化的規(guī)律如圖所示（正弦圖象一部分），通量隨時間變化的規(guī)律如圖所示（正弦圖象一部分），則則A.線圈中線圈中t=0時刻感應電動勢為時刻感應電動勢為0B.線圈中線圈中t=0時刻感應電動勢最大時刻感應電動勢最大C.線圈中線圈中D時刻感應電動勢為時刻感應電動勢為0D.線圈中線圈中A時刻感應電動勢大于時刻感應電動勢大于B時刻感應電動勢時刻感應電動勢斜率表示斜率表示的變化率的變化率BCD理解理解t圖像中切線斜率表示圖像中切線斜率表示磁通量變磁通量變化率，與感應電動勢的關系化率，與感應電動勢的關系7. 單單匝

22、矩形導線框匝矩形導線框abcd固定放置在勻強磁場中固定放置在勻強磁場中,線框線框ab邊長度為邊長度為l1=0.2m，bc邊長度為邊長度為l2=0.1 m，線框的電阻，線框的電阻R=0.1 ，如圖甲所，如圖甲所示示.磁感線方向與導線框所在平面垂直，磁感應強度磁感線方向與導線框所在平面垂直，磁感應強度B隨時間變隨時間變化的圖象如圖乙所示化的圖象如圖乙所示.t=0時刻，磁感應強度的方向垂直導線框時刻，磁感應強度的方向垂直導線框平面向里平面向里.在在00.2 s時間內時間內(1) 作出電流作出電流I-t的圖象的圖象(以逆時針電流為正以逆時針電流為正)；(2)作出作出ab邊受到的安培力邊受到的安培力FA

23、-t圖象圖象(以向右為正以向右為正).1.E=n / t=kS2.F=BIL=kILt 自感 兩種自感現(xiàn)象的比較 通電自感通電自感斷電自感斷電自感電電路路圖圖器材要求器材要求A1、A2同規(guī)格，同規(guī)格，R=RL， L較大較大L很大很大(有鐵芯有鐵芯),RLRA現(xiàn)象現(xiàn)象在在S閉合的瞬間，閉合的瞬間，A2燈立即亮起來燈立即亮起來,A1燈逐漸變亮燈逐漸變亮,最終一樣亮最終一樣亮在開關在開關S斷開時斷開時,燈燈A突然閃亮一下后突然閃亮一下后再漸漸熄滅再漸漸熄滅原原因因由于開關閉合時由于開關閉合時,流過電感線流過電感線圈的電流迅速增大圈的電流迅速增大,使線圈產(chǎn)使線圈產(chǎn)生自感電動勢生自感電動勢,阻礙了電流的

24、阻礙了電流的增大增大,使流過使流過A1燈的電流比流燈的電流比流過過A2燈的電流增加得慢燈的電流增加得慢斷開開關斷開開關S時時,流過線圈流過線圈L的電流減的電流減小小,產(chǎn)生自感電動勢產(chǎn)生自感電動勢,阻礙了電流的阻礙了電流的減小減小,使電流繼續(xù)存在一段時間使電流繼續(xù)存在一段時間;在在S斷開后斷開后,通過通過L的電流反向通過的電流反向通過電燈電燈A,且由于且由于RLRA,使得流過使得流過A燈的電流在開關斷開的瞬間突然燈的電流在開關斷開的瞬間突然增大增大,從而使從而使A燈的發(fā)光功率突然燈的發(fā)光功率突然變大變大能量轉能量轉化情況化情況電能轉化為磁場能電能轉化為磁場能磁場能轉化為電能磁場能轉化為電能自感線

25、自感線圈作用圈作用相當于斷路相當于斷路相當于電源相當于電源問題問題. （1）在圖）在圖a的電路中，當電鍵閉合的瞬間，出現(xiàn)的電路中，當電鍵閉合的瞬間，出現(xiàn)的現(xiàn)象是什么？怎樣解釋？在圖的現(xiàn)象是什么？怎樣解釋？在圖b的電路中，當電鍵打的電路中，當電鍵打開的瞬間，出現(xiàn)的現(xiàn)象是什么？怎樣解釋？開的瞬間，出現(xiàn)的現(xiàn)象是什么？怎樣解釋？圖（a） （b）ABRLSLabSE （2）對于圖）對于圖b的電路，要想出現(xiàn)斷開電鍵后燈泡閃的電路，要想出現(xiàn)斷開電鍵后燈泡閃亮一下熄滅，需要什么條件？為什么？亮一下熄滅，需要什么條件？為什么？1、 在如圖所示的電路中，兩個相同的小在如圖所示的電路中，兩個相同的小燈泡燈泡L1和和L2分別串聯(lián)一個帶鐵芯的電感線分別串聯(lián)一個帶鐵芯的電感線圈圈L和一個滑動變阻器和一個滑動變阻器R。閉合開關。閉合開關S后，后，調整調整R，使，使L1和和L2發(fā)光的亮度一樣，此時發(fā)光的亮度一樣，此時流過兩個燈泡的電流均為流過兩個燈泡的電流均為I。然后，斷開。然后，斷開S。若若t 時刻再閉合時刻再閉合S