《大高考》2016屆高考物理(全國通用)配套課件+配套練習(xí)：專題十 電磁感應(yīng)

知識點一電磁感應(yīng)現(xiàn)象1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象當(dāng)穿過閉合電路的磁通量_________時，電路中有_________產(chǎn)生的現(xiàn)象.2.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件(1)條件：穿過閉合電路的磁通量_________.(2)特例：閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場內(nèi)做___________的運(yùn)動.

發(fā)生變化感應(yīng)電流發(fā)生變化切割磁感線3.產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實質(zhì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實質(zhì)是產(chǎn)生____________，如果回路閉合則產(chǎn)生__________；如果回路不閉合，則只產(chǎn)生___________，而不產(chǎn)生__________.4.能量轉(zhuǎn)化發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為_____.

感應(yīng)電動勢感應(yīng)電流感應(yīng)電動勢感應(yīng)電流電能【易錯防范】(1)閉合電路內(nèi)只要有磁通量，就有感應(yīng)電流產(chǎn)生.(

)(2)電路的磁通量變化，電路中就一定有感應(yīng)電流.(

)(3)線框不閉合時，即使穿過線框的磁通量發(fā)生變化，線框中也沒有感應(yīng)電流 產(chǎn)生.(

)(4)當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線時，一定產(chǎn)生感應(yīng)電流.(

)

××√×知識點二楞次定律阻礙磁通量導(dǎo)體運(yùn)動切割磁感線【易錯防范】(1)由楞次定律知，感應(yīng)電流的磁場一定與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反.(

)(2)回路不閉合，穿過回路的磁通量變化時，也會產(chǎn)生“阻礙”作用.(

)(3)感應(yīng)電流的磁場一定阻礙引起感應(yīng)電流的磁場的磁通量的變化.(

)

××√知識點三法拉第電磁感應(yīng)定律1.感應(yīng)電動勢(1)概念：在_____________中產(chǎn)生的電動勢.(2)產(chǎn)生條件：穿過回路的______發(fā)生改變,與電路是否閉合_____.(3)方向判斷：感應(yīng)電動勢的方向用_________或_________判斷.

電磁感應(yīng)現(xiàn)象磁通量無關(guān)楞次定律右手定則2.法拉第電磁感應(yīng)定律(1)內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的_______________成正比.(2)公式：_________，其中n為_________.(3)感應(yīng)電流與感應(yīng)電動勢的關(guān)系：遵守______________定律，即I＝______.

磁通量的變化率線圈匝數(shù)閉合電路歐姆(4)導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢BLvBLvsinθ【易錯防范】(1)線圈中磁通量越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大.(

)(2)線圈中磁通量變化越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大.(

)(3)線圈中磁通量變化越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大.(

)(4)線圈中磁通量增加時感應(yīng)電動勢增大，線圈中磁通量減小時感應(yīng)電動勢減小.(

)

××√×知識點四自感渦流1.自感現(xiàn)象由于通過導(dǎo)體自身的_____________而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象.2.自感電動勢(1)定義：在________中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢.(2)表達(dá)式：________.(3)自感系數(shù)L①相關(guān)因素：與線圈的大小、形狀、_____以及是否有______等因素有關(guān).②單位：亨利(H)，常用單位還有毫亨(mH)、微亨(μH)、1mH＝______H， 1μH＝_____H.

電流發(fā)生變化自感現(xiàn)象圈數(shù)鐵芯10－310－63.渦流當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時，在它附近的導(dǎo)體中產(chǎn)生的像水的旋渦一樣的_________.電磁阻尼:當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動時,感應(yīng)電流會使導(dǎo)體受到_______,安培力的方向總是______導(dǎo)體的相對運(yùn)動.

感應(yīng)電流安培力阻礙【名師助學(xué)】要點一楞次定律的理解及應(yīng)用[突破指南]1.判斷感應(yīng)電流方向的“四步法”

2.用右手定則判斷該方法適用于部分導(dǎo)體切割磁感線.判斷時注意掌心、四指、拇指的方向：(1)掌心——磁感線垂直穿入；(2)拇指——指向?qū)w運(yùn)動的方向；(3)四指——指向感應(yīng)電流的方向.【典例1】

(2015·湖南五市十校聯(lián)考)(多選)下列各圖是驗證楞次定律實驗的示意圖，豎直放置的線圈固定不動，將磁鐵從線圈上方插入或拔出，線圈和電流表構(gòu)成的閉合回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流.各圖中分別標(biāo)出了磁鐵的極性、磁鐵相對線圈的運(yùn)動方向以及線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向等情況，其中正確的是(

)審題指導(dǎo)解析根據(jù)楞次定律可確定感應(yīng)電流的方向：以C選項為例，當(dāng)磁鐵向下運(yùn)動時：(1)閉合線圈磁場的方向——向上；(2)穿過閉合線圈的磁通量的變化——增加；(3)感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向——向下；(4)利用安培定則判斷感應(yīng)電流的方向——與圖中箭頭方向相同.線圈的上端為S極，磁鐵與線圈相互排斥.運(yùn)用以上分析法可知，C、D正確.

答案CD【借題發(fā)揮】

楞次定律中“阻礙”的主要表現(xiàn)形式要點二“三個定則、一個定律”的綜合應(yīng)用技巧[突破指南]1.應(yīng)用現(xiàn)象及規(guī)律比較

基本現(xiàn)象應(yīng)用的定則或定律運(yùn)動電荷、電流產(chǎn)生的磁場安培定則磁場對運(yùn)動電荷、電流的作用力左手定則電磁感應(yīng)部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動右手定則閉合回路磁通量變化楞次定律2.應(yīng)用技巧各定則應(yīng)用的關(guān)鍵是抓住因果關(guān)系：(1)因電而生磁(I→B)→安培定則；(2)因動而生電(v、B→I)→右手定則；(3)因電而受力(I、B→F安)→左手定則.3.一般解題步驟(1)分析題干條件，找出閉合電路或切割磁感線的導(dǎo)體棒.(2)結(jié)合題中的已知條件和待求量的關(guān)系選擇恰當(dāng)?shù)囊?guī)律.(3)正確地利用所選擇的規(guī)律進(jìn)行分析和判斷.

【典例2】

(2015·遼寧葫蘆島六校聯(lián)考)(多選)如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，MN的左邊有一閉合電路，當(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動時，MN向右運(yùn)動.則PQ所做的運(yùn)動可能是(

)A.向右加速運(yùn)動B.向左加速運(yùn)動C.向右減速運(yùn)動D.向左減速運(yùn)動

答案BC【借題發(fā)揮】

電勢高低的判斷方法(1)明確電路中哪部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源；(2)根據(jù)楞次定律或右手定則判斷出感應(yīng)電流的方向；(3)電流方向在電源內(nèi)部：從低電勢(負(fù)極)流向高電勢(正極)；在電源外部：從高電勢(正極)流向低電勢(負(fù)極).

【典例3】

如圖所示，勻強(qiáng)磁場中有一矩形閉合線圈abcd，線圈平面與磁場垂直.已知線圈的匝數(shù)N＝100，邊長ab＝1.0m、bc＝0.5m，電阻r＝2Ω.磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0～1s內(nèi)從零均勻變化到0.2T.在1～5s內(nèi)從0.2T均勻變化到－0.2T，取垂直紙面向里為磁場的正方向.求：(1)0.5s時線圈內(nèi)感應(yīng)電動勢的大小E和感應(yīng)電流的方向；(2)在1～5s內(nèi)通過線圈的電荷量q；(3)在0～5s內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱Q.

審題指導(dǎo)

(1)0～1s內(nèi)誰引起線圈中的磁通量發(fā)生變化？(2)感應(yīng)電動勢的計算公式E＝

.(3)公式q＝It中的I應(yīng)為電路中電流

值，如何計算電流I?(4)①公式Q＝I2rt中的I是恒定的還是變化的？②在0～5s內(nèi)線圈的電流一樣嗎？如何計算0～5內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱？

答案

(1)10V

adcba(或逆時針)

(2)10C

(3)100J要點四導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的計算[突破指南]1.四種求感應(yīng)電動勢方法的比較表達(dá)式情景圖研究對象意義適用條件E＝回路(不一定閉合)一般求平均電動勢，當(dāng)Δt→0時求的是瞬時電動勢勻強(qiáng)磁場定量計算，非勻強(qiáng)磁場定性分析【典例4】

如圖所示，水平桌面上固定有一半徑為R的金屬細(xì)圓環(huán)，環(huán)面水平，圓環(huán)每單位長度的電阻為r，空間有一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向豎直向下；一長度為2R、電阻可忽略的導(dǎo)體棒置于圓環(huán)左側(cè)并與環(huán)相切，切點為棒的中點.棒在拉力的作用下以恒定加速度a從靜止開始向右運(yùn)動，運(yùn)動過程中棒與圓環(huán)接觸良好.下列說法正確的是(

)A.拉力的大小在運(yùn)動過程中保持不變B.棒通過整個圓環(huán)所用的時間為C.棒經(jīng)過環(huán)心時流過棒的電流為B/πrD.棒經(jīng)過環(huán)心時所受安培力的大小為8B2R/πr【解題探究】

(1)棒做

直線運(yùn)動.(2)棒經(jīng)過環(huán)心時，切割有效長度為

.(3)棒經(jīng)過環(huán)心時，兩側(cè)的電阻

聯(lián)，r總＝

.答案D要點五電磁感應(yīng)中的電路問題[突破指南]1.電磁感應(yīng)中電路知識的關(guān)系圖

2.電磁感應(yīng)中電路問題的題型特點閉合電路中磁通量發(fā)生變化或有部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動，在回路中將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流.從而考題中常涉及電流、電壓、電功等的計算，也可能涉及電磁感應(yīng)與力學(xué)、電磁感應(yīng)與能量的綜合分析.

3.分析電磁感應(yīng)電路問題的基本思路【典例5】

如圖(a)所示，在垂直于勻強(qiáng)磁場B的平面內(nèi)，半徑為r的金屬圓盤繞過圓心O的軸轉(zhuǎn)動，圓心O和邊緣K通過電刷與一個電路連接.電路中的P是加上一定正向電壓才能導(dǎo)通的電子元件.流過電流表的電流I與圓盤角速度ω的關(guān)系如圖(b)所示，其中ab段和bc段均為直線，且ab段過坐標(biāo)原點.Ω＞0代表圓盤逆時針轉(zhuǎn)動.已知：R＝3.0Ω，B＝1.0T，r＝0.2m.忽略圓盤、電流表和導(dǎo)線的電阻.(1)根據(jù)圖(b)寫出ab、bc段對應(yīng)的I與ω的關(guān)系式；(2)求出圖(b)中b、c兩點對應(yīng)的P兩端的電壓Ub、Uc；(3)分別求出ab、bc段流過P的電流IP與其兩端電壓UP的關(guān)系式.答案見解析【借題發(fā)揮】

電磁感應(yīng)電路的幾個等效問題(2)安培力的方向判斷(3)牛頓第二定律及功能關(guān)系2.導(dǎo)體的兩種運(yùn)動狀態(tài)(1)導(dǎo)體的平衡狀態(tài)——靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài).(2)導(dǎo)體的非平衡狀態(tài)——加速度不為零.3.兩大研究對象及其關(guān)系電磁感應(yīng)中導(dǎo)體棒既可看作電學(xué)對象(因為它相當(dāng)于電源)，又可看作力學(xué)對象(因為感應(yīng)電流產(chǎn)生安培力)，而感應(yīng)電流I和導(dǎo)體棒的速度v則是聯(lián)系這兩大對象的紐帶：

【典例6】

(2015·湖南長沙聯(lián)考)如圖所示，光滑斜面的傾角α＝30°，在斜面上放置一矩形線框abcd，ab邊的邊長l1＝1m，bc邊的邊長l2＝0.6m，線框的質(zhì)量m＝1kg，電阻R＝0.1Ω，線框通過細(xì)線與重物相連，重物質(zhì)量M＝2kg，斜面上ef(ef∥gh)的右方有垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T，如果線框從靜止開始運(yùn)動，進(jìn)入磁場的最初一段時間做勻速運(yùn)動，ef和gh的距離s＝11.4m，(取g＝10m/s2)，求：(1)線框進(jìn)入磁場前重物的加速度；(2)線框進(jìn)入磁場時勻速運(yùn)動的速度v；(3)ab邊由靜止開始到運(yùn)動到gh處所用的時間t；(4)ab邊運(yùn)動到gh處的速度大小及在線框由靜止開始運(yùn)動到gh處的整個過程中產(chǎn)生的焦耳熱.答案見解析【借題發(fā)揮】

分析電磁感應(yīng)中動力學(xué)問題的基本思路電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流使導(dǎo)體棒在磁場中受到安培力的作用，從而影響導(dǎo)體棒的受力情況和運(yùn)動情況.分析如下：要點七電磁感應(yīng)中的能量問題[突破指南]1.電磁感應(yīng)過程的實質(zhì)是不同形式的能量轉(zhuǎn)化的過程，而能量的轉(zhuǎn)化是通過安培力做功的形式實現(xiàn)的，安培力做功的過程，是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程，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.

2.能量轉(zhuǎn)化及焦耳熱的求法(1)能量轉(zhuǎn)化

(2)求解焦耳熱Q的三種方法①利用焦耳定律求Q即Q＝I2Rt②利用功能關(guān)系求Q即Q＝W克服安培力③利用能量轉(zhuǎn)化求Q即Q＝ΔE其他能的減少量.

【典例7】

(2015·四川成都一診)間距為L＝2m的足夠長的金屬直角導(dǎo)軌如圖甲所示放置，它們各有一邊在同一水平面內(nèi)，另一邊垂直于水平面.質(zhì)量均為m＝0.1kg的金屬細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直放置形成閉合回路.桿與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)均為μ＝0.5，導(dǎo)軌的電阻不計，細(xì)桿ab、cd的電阻分別為R1＝0.6Ω，R2＝0.4Ω.整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝0.50T、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中(圖中未畫出).當(dāng)ab在平行于水平導(dǎo)軌的拉力F作用下從靜止開始沿導(dǎo)軌勻加速運(yùn)動時，cd桿也同時從靜止開始沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動.測得拉力F與時間t的關(guān)系如圖乙所示.g＝10m/s2.(1)求ab桿的加速度a；(2)求當(dāng)cd桿達(dá)到最大速度時ab桿的速度大小；(3)若從開始到cd桿達(dá)到最大速度的過程中拉力F做了5.2J的功，通過cd桿橫截面的電荷量為2C,求該過程中ab桿所產(chǎn)生的焦耳熱.

解析

(1)由題圖乙可知，在t＝0時，F(xiàn)＝1.5N對ab桿進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律得F－μmg＝ma代入數(shù)據(jù)解得a＝10m/s2

答案見解析一、電磁感應(yīng)中圖象問題三類題型的分析1.圖象類型電磁感應(yīng)中主要涉及的圖象有B

-t圖象、Φ

-t圖象、E

-t圖象和I

-t圖象.還常涉及感應(yīng)電動勢E和感應(yīng)電流I隨線圈位移x變化的圖象，即E

-x圖象和I

-x圖象.2.常見題型圖象的選擇、圖象的描繪、圖象的轉(zhuǎn)換、圖象的應(yīng)用.

3.所用規(guī)律一般包括：左手定則、安培定則、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動定律等.4.分析步驟(1)明確圖象的種類；(2)分析電磁感應(yīng)的具體過程；(3)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動定律等規(guī)律寫出函數(shù)方程；(4)根據(jù)函數(shù)方程進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，例如分析斜率的變化、截距等；(5)畫圖象或判斷圖象.題型一圖象的選擇問題類型由給定的電磁感應(yīng)過程選出正確的圖象解題關(guān)鍵根據(jù)題意分析相關(guān)物理量的函數(shù)關(guān)系、分析物理過程中的轉(zhuǎn)折點、明確“＋、－”號的含義，結(jié)合數(shù)學(xué)知識做正確的判斷【典例1】

如圖，在水平面(紙面)內(nèi)有三根相同的均勻金屬棒ab、ac和MN，其 中ab、ac在a點接觸，構(gòu)成“V”字型導(dǎo)軌.空間存在垂直于紙面的均勻磁場.用力使MN向右勻速運(yùn)動，從圖示位置開始計時，運(yùn)動中MN始終與∠bac的平分線垂直且和導(dǎo)軌保持良好接觸.下列關(guān)于回路中電流i與時間t的關(guān)系圖線，可能正確的是(

)答案

A題型二圖象的轉(zhuǎn)換問題類型由一種電磁感應(yīng)的圖象分析求解出對應(yīng)的另一種電磁感應(yīng)圖象的問題解題關(guān)鍵(1)要明確已知圖象表示的物理規(guī)律和物理過程；(2)根據(jù)所求的圖象和已知圖象的聯(lián)系，對另一圖象做出正確的判斷進(jìn)行圖象間的轉(zhuǎn)換【典例2】

將一段導(dǎo)線繞成圖甲所示的閉合回路，并固定在水平面(紙面)內(nèi).回路的ab邊置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場Ⅰ中.回路的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場Ⅱ，以向里為磁場Ⅱ的正方向，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的圖象如圖乙所示.用F表示ab邊受到的安培力，以水平向右為F的正方向，能正確反應(yīng)F隨時間t變化的圖象是(

)解析結(jié)合題給的B－t圖象.利用楞次定律可以判斷：在0～T/2時間內(nèi)，ab中的電流由b到a，且大小恒定；在T/2～T時間內(nèi).ab中的電流由a到b，大小也恒定.再利用左手定則可以判斷，ab邊先受到向左、恒定的安培力.后受到向右、恒定的安培力.綜上可知，B正確.答案

B

題型三圖象的應(yīng)用問題類型由電磁感應(yīng)圖象得出的物理量和規(guī)律分析求解動力學(xué)、電路等問題解題關(guān)鍵從圖象上讀取有關(guān)信息是求解本題的關(guān)鍵，圖象是數(shù)理綜合的一個重要的窗口，在運(yùn)用圖象解決物理問題時，第一個關(guān)鍵是破譯，即解讀圖象中的關(guān)鍵信息(尤其是過程信息)，另一個關(guān)鍵是轉(zhuǎn)換，即有效地實現(xiàn)物理信息和數(shù)學(xué)信息的相互轉(zhuǎn)換.【典例3】

水平面上兩根足夠長的金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距為L，一端通過導(dǎo)線與阻值為R的電阻連接；導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m的金屬桿(見圖甲)，金屬桿與導(dǎo)軌的電阻忽略不計；磁場豎直向下.用與導(dǎo)軌平行的恒定拉力F作用在金屬桿上，桿最終將做勻速運(yùn)動.當(dāng)改變拉力的大小時，相對應(yīng)的勻速運(yùn)動速度v也會變化，v與F的關(guān)系如圖乙.(取重力加速度g＝10m/s2)(1)金屬桿在勻速運(yùn)動之前做什么運(yùn)動？(2)若m＝0.5kg，L＝0.5m，R＝0.5Ω，磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大？(3)由v

-F圖線的截距可求得什么物理量？其值為多少？

(3)由直線的截距可以求得金屬桿受到的摩擦阻力Ff＝2N若金屬桿受到的阻力僅為動摩擦力，由截距可求得動摩擦因數(shù)μ＝0.4.答案(1)變加速運(yùn)動(2)1T

(3)見解析

二、電磁感應(yīng)中兩類含容電路的分析1.電磁感應(yīng)回路中只有電容器元件這類問題的特點是電容器兩端電壓等于感應(yīng)電動勢，充電電流等于感應(yīng)電流.

【典例1】

如圖所示，兩條平行導(dǎo)軌所在平面與水平地面的夾角為θ，間距為L.導(dǎo)軌上端接有一平行板電容器，電容為C.導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于導(dǎo)軌平面.在導(dǎo)軌上放置一質(zhì)量為m的金屬棒，棒可沿導(dǎo)軌下滑，且在下滑過程中保持與導(dǎo)軌垂直并良好接觸.已知金屬棒與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為μ,重力加速度大小為g,忽略所有電阻.讓金屬棒從導(dǎo)軌上端由靜止開始下滑，求：(1)電容器極板上積累的電荷量與金屬棒速度大小的關(guān)系；(2)金屬棒的速度大小隨時間變化的關(guān)系.

2.電磁感應(yīng)回路中，電容器與電阻并聯(lián)問題這一類問題的特點是電容器兩端的電壓等于與之并聯(lián)的電阻兩端的電壓，充電過程中的電流只是感應(yīng)電流的一支流.穩(wěn)定后，充電電流為零.【典例2】

如圖所示，質(zhì)量為M的導(dǎo)體棒ab，垂直放在相距為l的平行光滑金屬導(dǎo)軌上.導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為θ，并處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中.左側(cè)是水平放置、間距為d的平行金屬板.R和Rx分別表示定值電阻和滑動變阻器的阻值，不計其他電阻.(1)調(diào)節(jié)Rx＝R，釋放導(dǎo)體棒，當(dāng)導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時，求通過導(dǎo)體棒的 電流I及導(dǎo)體棒的速率v