高考物理必備-2018年高考物理考前20天終極沖刺攻略（第03期）

目錄/contents

5月30日電磁感應(yīng)定律與楞次定律..............................01

5月31日電磁感應(yīng)綜合........................................14

6月1日交變電流與變壓器....................................30

6月2日近代物理............................................41

6月3日力學(xué)實驗............................................51

6月4日電學(xué)實驗............................................72

5月30日電磁感應(yīng)綜合

考前播報

考綱法拉第電磁感應(yīng)定律(H)

要求楞次定律(H)

命題1.應(yīng)用楞次定律、右手定則、左手定則或安培定則判斷電流方向。

2.考查導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與感應(yīng)電流。

預(yù)測3.考查磁通量變化產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與感應(yīng)電流。

1?對導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的公式E=B及的理解:

(1)正交性：B、/、丫兩兩垂直，實際問題中若不相互垂直，應(yīng)取垂直的分量進行計算。

(2)有效性：/為導(dǎo)體切割磁感線的有效長度，即導(dǎo)體在與八B垂直的方向上的投影長度。

(3)平均性：導(dǎo)體平動切割磁感線時，若v為平均速度，則E為平均感應(yīng)電動勢。

(4)瞬時性：若v為瞬時速度，則E為對應(yīng)的瞬時感應(yīng)電動勢。

(5)相對性：￥是相對于磁場的速度,若磁場也運動,應(yīng)注意速度間的相對關(guān)系。

2.對法拉第電磁感應(yīng)定律E=竽的理解：

(1)感應(yīng)電動勢大?。河纱┻^閉合回路的磁通量變化率孚和線圈匝數(shù)共同決定，與磁通量四磁通量的

Ar

變化量△。沒有必然關(guān)系，T為單匝線圈中磁通量的變化量。

Ar

(2)適用范圍：任何情況都適用，但在中學(xué)物理中一般用來計算某段時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢。

若所取時間極短，即。趨近于零，所求感應(yīng)電動勢為該時刻的瞬時感應(yīng)電動勢。

(3)常見的兩種應(yīng)用情況：

ABAB

應(yīng)試a.回路與磁場垂直的面積不變，磁感應(yīng)強度變化時，△◎=△86,E=S,若丁恒定，則產(chǎn)生的感

△t2

技巧

應(yīng)電動勢恒定；

b.磁感應(yīng)強度不變，回路與磁場垂直的面積變化時，A0=BA5,竽AS。

△f

3.楞次定律的理解和應(yīng)用：

⑴對瞰星律中'阻礙”的理解

誰阻礙誰感應(yīng)電流的磁通量阻礙引起感應(yīng)電流的磁場(原磁場)的磁通量變化

阻礙什么阻礙的是磁通量的變化，而不是阻礙磁通量本身_________________________

阻礙效果阻礙并非阻止，只是延緩了磁通量的變化上最終變化趨勢不受影響

(2)楞次定律可推廣為，感應(yīng)電流的效果總是阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，具體方式：a.阻礙原磁通量的

變化——增反減同；b.阻礙相對運動——來拒去留；c.使線圈有擴大或縮小的趨勢——增縮減擴；d.阻

礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)——增反減同。

4.楞次定律、右手定則、左手定則、安培定則的比較J____________________________________

名稱適用范圍

安培定則電生磁電流的磁效應(yīng)(運動電荷、電流產(chǎn)生的磁場)

左手定則電生動洛倫茲力、安培力左力右電

判斷力的方向用左手

右手定則動生電導(dǎo)體切割磁感線

電磁感應(yīng)判斷電的方向用右手

楞次定律磁生電閉合回路中磁通量變化

真題回顧

1.（2017新課標(biāo)全國II卷）兩條平行虛線間存在一勻強磁場，磁感應(yīng)強度方向與紙面垂直。邊長為0.1m、

總電阻為0.005Q的正方形導(dǎo)線框位于紙面內(nèi)，“邊與磁場邊界平行，如圖（a）所示。已知導(dǎo)線

框一直向右做勻速直線運動，）邊于t=0時刻進入磁場。線框中感應(yīng)電動勢隨時間變化的圖線如圖（b）

所示（感應(yīng)電流的方向為順時針時，感應(yīng)電動勢取正）.下列說法正確的是

：：|￡/V

好！""I，一

：*00.20.4：0.6：//s

''-0.011-.................—,

圖（a）圖（b）

A.磁感應(yīng)強度的大小為0.5T

B.導(dǎo)線框運動速度的大小為0.5m/s

C.磁感應(yīng)強度的方向垂直于紙面向外

D.在/=0.4s至40.6s這段時間內(nèi)，導(dǎo)線框所受的安培力大小為0.1N

【參考答案】BC

【命題意圖】本題考查楞次定律的應(yīng)用。

【試題解析】由E-t圖象可知，線框經(jīng)過0.2s全部進入磁場，則速度v=-=0.5m/s,B正確；由法拉第

t

電磁感應(yīng)定律七二8）可知，8=0.2T,A錯誤；根據(jù)楞次定律，可知磁感應(yīng)強度的方向垂直于紙面向外,C

E

正確；在0.4?0.6s時間內(nèi),導(dǎo)線框中感應(yīng)電流I=-=2A所受安培力F=BII=0.MN,D錯誤。

Kf

2.（2016上海卷）如圖（a）,螺線管內(nèi)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(dǎo)線框外〃相連，導(dǎo)線框內(nèi)有一小金屬圓環(huán)L,圓環(huán)與導(dǎo)線框在同一平面內(nèi)。當(dāng)螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)

強度B隨時間按圖（b）所示規(guī)律變化時

A.在472時間內(nèi)，L有收縮趨勢

B.在f2~f3時間內(nèi)，乙有擴張趨勢

c.在f2~"時間內(nèi)，L內(nèi)有逆時針方向的感應(yīng)電流

D.在，37時間內(nèi)，L內(nèi)有順時針方向的感應(yīng)電流

【參考答案】AD

【命題意圖】本題考查楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的應(yīng)用。

【試題解析】據(jù)題意，在“~及時間內(nèi)，外加磁場磁感應(yīng)強度增加且斜率在增加，則在導(dǎo)線框中產(chǎn)生沿順時

針方向增加的感應(yīng)電流，該電流激發(fā)出增加的磁場，該磁場通過圓環(huán)，在圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)結(jié)論“增

縮減擴”可以判定圓環(huán)有收縮趨勢，A正確；在殳73時間內(nèi)，外加磁場均勻變化，在導(dǎo)線框中產(chǎn)生穩(wěn)定電流,

該電流激發(fā)出穩(wěn)定磁場，該磁場通過圓環(huán)時，圓環(huán)中沒有感應(yīng)電流，BC錯誤；在f3~74時間內(nèi)，外加磁場向

下減小，且斜率也減小，在導(dǎo)線框中產(chǎn)生沿順時針方向減小的感應(yīng)電流，該電流激發(fā)出向內(nèi)減小的磁場，

故圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，D正確。

3.（2015重慶卷）如圖為無線充電技術(shù)中使用的受電線圈示意圖，線圈匝數(shù)為〃,面積為S。若在4到〃時

間內(nèi)，勻強磁場平行于線圈軸線向右穿過線圈，其磁感應(yīng)強度大小由4均勻增加到員，則該段時間線

圈兩端a和b之間的電勢差（pa-（ph

nS(B,—JB.)

A，恒為FTB.從0均勻變化到「J

12Tl

nS(B>一B1)

c.恒為一D.從0均勻變化到一一,二」一

,2一%

【參考答案】C

【命題意圖】本題考查電磁感應(yīng)磁變類問題——法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用。

【試題解析】穿過線圈的磁場均勻增加，將產(chǎn)生大小恒定的感生電動勢，由法拉第電磁感應(yīng)定律得

,而等效電源內(nèi)部的電流由楞次定律知從人,即幻點是等效電源的正極，

—fj

即%-%,故選C.

Z2-Zl

4.（2016?浙江卷）如圖所示,外6兩個閉合正方形線圈用同樣的導(dǎo)線制成，匝數(shù)均為10匝，邊長l?=3M,

圖示區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場，且磁感應(yīng)強度隨時間均勻增大，不考慮線圈之間的相互影

響，則

A.兩線圈內(nèi)產(chǎn)生JII頁時針方向的感應(yīng)電流

B.a、人線圈中感應(yīng)電動勢之比為9:1

C.a、b線圈中感應(yīng)電流之比為3:4

D.&〃線圈中電功率之比為3:1

【參考答案】B

【命題意圖】本題考查楞次定律的應(yīng)用。

【試題解析】根據(jù)楞次定律可知，兩線圈內(nèi)均產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，A錯誤；因磁感應(yīng)強度隨時間

均勻增大，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E=〃==〃=尸8/2則公。線圈中感應(yīng)電動勢之比為9:1,

AtAZ

AB,2

E〃—I

B正確；根據(jù)/=：=/，則。、》線圈中感應(yīng)電流之比為3:1,c錯誤;電功率P=/Eoc/3,則

R4m

a、人線圈中電功率之比為27:1,D錯誤。

5.（2015廣東卷）如圖（a）所示，平行長直金屬導(dǎo)軌水平放置，間距L=OAm,導(dǎo)軌右端接有阻值R=\C的電

阻，導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上，且接觸良好，導(dǎo)體棒及導(dǎo)軌的電阻均不計，導(dǎo)軌間正方形區(qū)域成〃內(nèi)

有方向豎直向下的勻強磁場，/連線與導(dǎo)軌垂直，長度也為乙，從o時刻開始，磁感應(yīng)強度B的大小隨

時間?變化，規(guī)律如圖（b）所示；同一時刻，棒從導(dǎo)軌左端開始向右勻速運動，1s后剛好進入磁場，若使

棒在導(dǎo)軌上始終以速度v=lm/s做直線運動，求：

圖㈤

（1）棒進入磁場前，回路中的電動勢E;

（2）棒在運動過程中受到的最大安培力F,以及棒通過三角形abd區(qū)域時電流i與時間t的關(guān)系式。

【參考答案】（1）0.04V（2）0.04Nz=r-l（ls</<1.2s）

【命題意圖】本題考查法拉第電磁感應(yīng)定律的理解與應(yīng)用、電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用。

【試題解析】（1）在棒進入磁場前，由于正方形區(qū)域而〃內(nèi)磁場磁感應(yīng)強度8的變化，使回路中產(chǎn)生感應(yīng)電

動勢和感應(yīng)電流，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，在棒進入磁場前回路中的電動勢為￡="詈?（卷f=0.04V

⑵當(dāng)棒進入磁場時，磁場磁感應(yīng)強度B=0.5T恒定不變，此時由于導(dǎo)體棒做切割磁感線運動，使回路中產(chǎn)

生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，回路中的電動勢為：e=Blv,當(dāng)棒與加重合時,

切割有效長度/=L,達到最大，即感應(yīng)電動勢也達到最大em=BLv=0.2V>E=0.04V

根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，回路中的感應(yīng)電流最大為：im=&=0.2A

A

根據(jù)安培力大小計算公式可知，棒在運動過程中受到的最大安培力為：Fm^imLB=0.04N

在棒通過三角形"”區(qū)域時，切割有效長度/=2出-1）（其中，1s</<^+ls）

綜合上述分析可知，回路中的感應(yīng)電流為：，=!=壽（，-1）（其中，1S</<^+1s）

AKZU

即:i*l（其中,1s</<1.2s）

G名校預(yù)測）

1.（2018山東省德州市陵城區(qū)一中）隨著新能源轎車的普及，無線充電技術(shù)得到進一步開發(fā)和應(yīng)用。一般給

大功率電動汽車充電時利用的是電磁感應(yīng)原理。如圖所示，由地面供電裝置（主要裝置有線圈和電源）

將電能傳送至電動車底部的感應(yīng)裝置（主要裝置是線圈），該裝置使用接收到的電能對車載電池進行充

電，供電裝置與車身接收裝置通過磁場傳送能量，由于電磁輻射等因素，其能量傳送效率只能達到90%

左右。無線充電樁一般采用平鋪式放置，用戶無需下車，無需插電即可對電動車進行充電。目前無線充

電樁可以允許的充電有效距離一般為15~20cm,允許的錯位誤差一般為15cm左右。下列說法正確的是

—,A

if排

A.無線充電樁的優(yōu)越性之一是在百米開外也可以對電車快速充電

B.車身感應(yīng)線圈中的感應(yīng)電流磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流磁通量的變化

C.車身中感應(yīng)線圈中感應(yīng)電流磁場總是與地面發(fā)射中電流的磁場方向相反

D.若線圈均采用超導(dǎo)材料則能量的傳輸效率有望達到100%

2.（2018四川省雙流中學(xué)）如圖所示，閉合螺線管固定在置于光滑水平面上的小車上，現(xiàn)將一條形磁鐵從左

向右插入螺線管中的過程中，則

A.車將向右運動

B.車將向左運動

C.條形磁鐵會受到向右的力

D.車會受到向左的力

3.（2018高考押題卷）如圖所示，在勻強磁場的上方有一半徑為R、質(zhì)量為機的導(dǎo)體圓環(huán)，圓環(huán)的圓心距離

勻強磁場上邊界的距離為心將圓環(huán)靜止釋放，圓環(huán)剛進入磁場的瞬間和完全進入磁場的瞬間，速度均

為唯已知圓環(huán)的電阻為「，勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B,重力加速度為g。下列說法正確的是

A.圓環(huán)進入磁場的過程中，圓環(huán)的右端電勢高

B.圓環(huán)進入磁場的過程做的是勻速直線運動

n2n

C.圓環(huán)進入磁場的過程中，通過導(dǎo)體某個橫截面的電荷量為巴上

r

D.圓環(huán)進入磁場的過程中，電阻產(chǎn)生的熱量為2mgR

專家押題

1.如圖所示，圓環(huán)形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一豎直螺線管b,二者軸線重合，

螺線管與電源和滑動變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動變阻器的滑片P向上滑動，下面說法中正

確的是

＜一L_T

A.穿過線圈。的磁通量變大

B.線圈。有收縮的趨勢

C.線圈a中將產(chǎn)生俯視順時針方向的感應(yīng)電流

D.線圈a對水平桌面的壓力公將增大

2.如圖所示,正方形區(qū)域MNPQ垂直紙面向里的勻強磁場。在外力作用下，一正方形閉合剛性導(dǎo)線框沿

QN方向勻速運動，U0時刻，其四個頂點M'、N'、P'、。'恰好在磁場邊界中點。下列圖象中能反

映線框所受安培力/的大小隨時間/變化規(guī)律的是‘

ABCD

3.如圖，兩條相距/的光滑平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面（紙面）內(nèi)，其左端接一阻值為R的電阻；一與

導(dǎo)軌垂直的金屬棒置于兩導(dǎo)軌上；在電阻、導(dǎo)軌和金屬棒中間有一面積為S的區(qū)域，區(qū)域中存在垂直

于紙面向里的均勻磁場，磁感應(yīng)強度大小隨時間t的變化關(guān)系為4=內(nèi)，式中k為常量；在金屬棒

右側(cè)還有一勻強磁場區(qū)域，區(qū)域左邊界（虛線）與導(dǎo)軌垂直，磁場的磁感應(yīng)強度大小為Bo,方向

也垂直于紙面向里。某時刻，金屬棒在一外加水平恒力的作用下從靜止開始向右運動，在歷時刻恰好

以速度也越過MN,此后向右做勻速運動。金屬棒與導(dǎo)軌始終相互垂直并接觸良好，它們的電阻均忽

略不計。求：

￥

：XXXXX

"XX中

!xxxX。

?XXXX.X

：XXx

?XXXXX

N

（1）在=0到片“時間間隔內(nèi)，流過電阻的電荷量的絕對值；

（2）在時刻/（?訪）穿過回路的總磁通量和金屬棒所受外加水平恒力的大小。

［參考答案

名校預(yù)測

1.【答案】B

【考點】楞次定律

【解析】根據(jù)題意無線充電樁可以允許的充電有效距離一般為15-25cm,允許的錯位誤差一般為15cm

左右，不可以在百米開外對電車快速充電，故A錯誤；根據(jù)楞次定律，車身感應(yīng)線圈中感應(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，故B正確；當(dāng)?shù)孛姘l(fā)射線圈中電流增加時，穿過車身感應(yīng)線

圈的磁通量增加，根據(jù)楞次定律此時車身感應(yīng)線圈中感應(yīng)電流的磁場與地面發(fā)射線圈中電流的磁場方向相

反；當(dāng)?shù)孛姘l(fā)射線圈中電流減小時，穿過車身感應(yīng)線圈的磁通量減少，根據(jù)楞次定律此時車身感應(yīng)線圈中

感應(yīng)電流的磁場與地面發(fā)射線圈中電流的磁場方向相同，故C錯誤；由于電磁波傳播的時候有電磁輻射,

感應(yīng)線圈和發(fā)射線圈中的能量傳輸不能達到百分之百，故D錯誤。

H答案K

【考點】楞次定律

【解析】由題意可知，當(dāng)磁鐵向右運動時，即靠近螺線管，導(dǎo)致穿過的磁通量變大，因此根據(jù)楞次定律，

則有感應(yīng)電流產(chǎn)生，根據(jù)楞次定律，小車為阻礙磁鐵靠近，小車將對磁鐵有向左的力，同時小車受到向右

的力，向右運動，故A正確，B、C、D錯誤。

3.【答案】AD

【考點】楞次定律

【解析】根據(jù)楞次定律可判斷電流為逆時針，內(nèi)部電流流向電勢高，選項A正確；圓環(huán)進入磁場的過程

中，切割磁感線的有效長度不同，受到的安培力大小不同，不能做勻速直線運動，選項B錯誤；圓環(huán)進

入磁場的過程中，通過導(dǎo)體某個橫截面的電荷量Q=A2=竺坦，選項C錯誤；根據(jù)功能關(guān)系，圓環(huán)進

rr

入磁場的過程中，電阻產(chǎn)生的熱量為等于機械能的減小量，大小為2mgR,選項D正確。

專家押題

1.【答案】C

【考點】楞次定律、安培定則

【解析】當(dāng)滑動變阻器的滑片P向上滑動時電阻增大，由閉合電路歐姆定律可知通過線圈b的電流減小，

線圈b產(chǎn)生的磁場減弱，故穿過線圈〃的磁通量變小，A錯誤；再根據(jù)微元法將線圈a無限分割根據(jù)左手

定則不難判斷出線圈”應(yīng)有擴張的趨勢，或直接根據(jù)楞次定律的第二描述“感應(yīng)電流產(chǎn)生的效果總是阻礙

引起感應(yīng)電流的原因“，因為滑片向上滑動導(dǎo)致穿過線圈”的磁通量減小，故只有線圈面積增大時才能阻

礙磁通量的減小，故線圈?應(yīng)有擴張的趨勢，B錯誤；根據(jù)線圈b中的電流方向和安培定則可知線圈b產(chǎn)

生的磁場方向向下穿過線圈a,根據(jù)楞次定律，線圈a中的感應(yīng)電流的磁場要阻礙原來磁場的減小，故線

圈”的感應(yīng)電流的磁場方向也向下，根據(jù)安培定則可知線圈?中感應(yīng)電流方向俯視應(yīng)為順時針，C正確；

開始時線圈?對桌面的壓力等于線圈〃的重力，當(dāng)滑片向上滑動時，可以用“等效法”，即將線圈”和6看

做兩個條形磁鐵，不難判斷此時兩磁鐵互相吸引，故線圈。對水平桌面的壓力將減小，D錯誤。

2.【答案】B

【考點】電磁感應(yīng)圖象

【解析】第一段時間從初位置到MW離開磁場,圖甲表示該過程的任意一個位置，切割磁感線的有效長

度為M,A與NiB之和，即為長度的2倍，此時電動勢E=2Bvl,線框受的安培力戶片翌立■,

R

圖象是開口向上的拋物線，故CD錯誤；

如圖乙所示,線框的右端知2岫剛好出磁場時，左端Q2P2恰與MP共線，此后一段時間內(nèi)有效長度不變，

一直到線框的左端與重合，這段時間內(nèi)電流不變，安培力大小不變；最后一段時間如圖丙所示，從

勻速運動至也M開始計時有效長度為AC=1-2W用動勢E，=B(l-2W)v線框受的安培力公比生3左,

R

圖象是開口向上的拋物線，故A錯誤，B正確。

【點撥】解決本題的關(guān)鍵掌握右手定則判定感應(yīng)電流的方向，以及掌握切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小公式

E=BLv和安培力公式F=BIL。正方形閉合剛性導(dǎo)線框沿0N方向勻速運動，正確找出切割磁感線的有效長

度，根據(jù)感應(yīng)電動勢大小公式E=B5和安培力公式F=B比表示出安培力，運用數(shù)學(xué)函數(shù)圖象進行判斷。

3.【考點】導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢

【解析】(1)在金屬棒未越過MN之前，/時刻穿過回路的磁通量為。=ktS

設(shè)在從t時刻到r+X的時間間隔內(nèi),流過電阻R的電荷量為Nq

回路磁通量的變化量△⑦=kSbt

由法拉第電磁感應(yīng)定律有￡=絲,由歐姆定律有,由電流的定義有，=包

k,

聯(lián)立可得|△同=右"

R

在片0到f時間間隔內(nèi)，流過電阻R的電荷量q的絕對值|同=萼

R

(2)當(dāng)f時，金屬棒已越過MN,設(shè)此時回路中的電流為I

由于金屬棒在MN右側(cè)做勻速運動，外力尸=及=舔〃

此時金屬棒與MN之間的距離s=%。-務(wù))，勻強磁場穿過回路的磁通量①。=B°ls

在時刻f(，〉/0)穿過回路的總磁通量電=^()+^=B(}lv0(t-t0)+kSt

由法拉第電磁感應(yīng)定律，回路感應(yīng)電動勢的大小為與=兇=B°!v°+kS

△t

由歐姆定律有/='

聯(lián)立可得F=

R

思維發(fā)散

高中物理解題觀點發(fā)散（一）

動力學(xué)觀點

運

動

狀

態(tài)

動力學(xué)觀點解題的核心，或者說高中物理的核心就是牛頓運動三定律，而實際上三條牛頓運動定律中

第二定律是三條定律的核心。現(xiàn)在讓我們重新來看一下牛頓運動定律：

第一定律：慣性定律。它描述了物體的慣性,定義了平衡狀態(tài)——速度為0或不變的運動狀態(tài)，即加

速度。=0,于是這條定律就可以歸結(jié)為牛頓第二定律的一種特殊狀態(tài)，即30、F=o的情況。

第三定律：作用力與反作用力。這條定律初看與牛頓第二定律完全無關(guān)，然而并非如此。第三定律描

述的是兩個物體間的相互作用規(guī)律，而第二定律公式F=ma乍一看，只是對f質(zhì)量為m的物體進行討論。

現(xiàn)在，我們將之聯(lián)系起來：

將一個質(zhì)量為m的物體分成兩部分1、2,質(zhì)量分別為如、m2；

物體受到的合外力為F,這一合外力作用在1、2上的分力分別為R、F2；

1對2的作用力為F,2對1的作用力為

12F21O

讓我們先忘掉牛頓第三定律，只使用牛頓第二定律來分析一下。

對整體：尸=加〃=（"“+"2）4

對1：尸1+尸2尸皿。

對'2:尸）+F12=m2。

聯(lián)立后很容易就能得到尸21+居2=0,這就是牛頓第三定律，相互作用的兩個物體間，作用力與反作用力

大小相等、方向相反。從這里，牛頓第三定律就可以看成是將牛頓第二定律推廣到多研究對象時，得到的

一個推論。

在高中物理中，用動力學(xué)觀點解決問題，無論是純粹的力學(xué)問題，還是綜合了電磁學(xué)相關(guān)的知識，關(guān)

鍵就是得到力尸和描述運動狀態(tài)的a,由牛頓第二定律將之聯(lián)系起來。

牛頓的另一個偉大貢獻是萬有引力定律，而這就是得到了一個新的F,通過牛頓第二定律，就可以進一

步得到天體的運動狀態(tài)（。）。

與牛頓同時期的胡克則研究了另一個力——彈力F=kx,實際上彈力是與勢能相關(guān)的,尸為回復(fù)力，將x

推廣為變化，火作為一個描述對象屬性的常量。胡克定律的啟發(fā)性就在于它告訴人們：可以通過簡單的線性

關(guān)系描述變化和變化的原因。

牛頓運動定律、萬有引力定律、胡克定律，這些定律基本就構(gòu)成了十八、十九世紀(jì)整個動力學(xué)研究的

基礎(chǔ)。

5月31日電磁感應(yīng)綜合

考前播報

考綱法拉第電磁感應(yīng)定律（U）

要求楞次定律（H）

命題1.電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題

2.電磁感應(yīng)中電荷量的計算。

預(yù)測3.電磁感應(yīng)中的能量問題、焦耳熱的計算。

1.電磁感應(yīng)與電路

⑴力學(xué)對象與電學(xué)對象的關(guān)系：

電學(xué)對象

力學(xué)對象

（2）分析電磁感應(yīng)與電路綜合問題的基本思路：

應(yīng)試a.確定電源：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)電動勢的大/」評口方向；

技巧b.分析電路結(jié)構(gòu)：根據(jù)“等效電源”和電路中其他元件的連接方式畫出等效電路,注意區(qū)分內(nèi)外電路，

區(qū)分電動勢和路端電壓；

c.由閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路關(guān)系、電功率公式、焦耳定律等列式聯(lián)立求解。

2.電磁感應(yīng)中動力學(xué)問題的解題思路：

⑴找準(zhǔn)主動運動者，用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動勢的大小和方向；

⑵根據(jù)等效電路圖，求解回路中的感應(yīng)電流大小及其方向，進而得到安培力的大小和方向；

⑶分析安培力對導(dǎo)體運動狀態(tài)的影響，定性分析導(dǎo)體的運動情況，從而得到感應(yīng)電流的變化情況；

⑷由牛頓第二定律或平衡條件列方程求解。

3.電荷量的計算：

(1)〃匝線圈N時間內(nèi)產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢E=n-

Ar

(2)由歐姆定律有后=反

一A0

(3)聯(lián)立可得，通過的電荷量為q=/Af=n——

K

4.求解電磁感應(yīng)中焦耳熱的方法：

(1)電路中感應(yīng)電流恒定時，應(yīng)用焦耳定律。=尸放求解。

(2)導(dǎo)體切割磁感線運動時，產(chǎn)生的焦耳熱等于克服安培力做的功，即Q=-W安。

(3)根據(jù)能量守恒定律或功能關(guān)系求解焦耳熱(克服安培力做的功)：

安培力做功是電能和其他形式的能之間相互轉(zhuǎn)化的“橋梁”，關(guān)系如下：

「做正功：電能營絡(luò)機械能，如電動機

安培力做功，轉(zhuǎn)化皆雪焦耳熱或

〔做負功:機械能=＞電能性當(dāng)其他形式，如發(fā)電機

的能量

?真題回顧

1.(2015福建卷)如圖，由某種粗細均勻的總電阻為3K的金屬條制成的矩形線框必cd,固定在水平面內(nèi)且

處于方向豎直向下的勻強磁場B中。一接入電路電阻為R的導(dǎo)體棒PQ,在水平拉力作用下沿ab、de以

速度v勻速滑動，滑動過程PQ始終與ab垂直，且與線框接觸良好，不計摩擦。在PQ從靠近ad處向

從滑動的過程中

A.PQ中電流先增大后減小B.PQ兩端電壓先減小后增大

C.PQ上拉力的功率先減小后增大D.線框消耗的電功率先減小后增大

【參考答案】C

【命題意圖】本題考查電磁感應(yīng)切割類問題——電磁感應(yīng)與電路的綜合。

【試題解析】設(shè)左側(cè)電路的電阻為R,則右側(cè)電路的電阻為3R_R、，所以外電路的總電阻為

R'=R*：Rj,外電路電阻先增大后減小，所以路端電壓先增大后減小，所以B錯誤；電路的總電阻

3R

E

先增大后減小，再根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得PQ中的電流/=——先減小后增大，故A錯誤；由于

K+K

導(dǎo)體棒做勻速運動,拉力等于安培力，即F=BIL,拉力的功率P=BlLv,先減小后增大,所以C正確；外電

路的總電阻R'=最大為3R/4，小于電源內(nèi)阻R,又外電阻先增大后減小，所以外電路消耗

的功率先增大后減小，故D錯誤。

2.（2017?北京卷）發(fā)電機和電動機具有裝置上的類似性，源于它們機理上的類似性。直流發(fā)電機和直流電

動機的工作原理可以簡化為如圖1、圖2所示的情景。在豎直向下的磁感應(yīng)強度為8的勻強磁場中，兩

根光滑平行金屬軌道MN、PQ固定在水平面內(nèi)，相距為L,電阻不計。電阻為R的金屬導(dǎo)體棒ab垂直

于MN、PQ放在軌道上，與軌道接觸良好，以速度v（p平行于MN）向右做勻速運動。圖1軌道端點

MP間接有阻值為r的電阻，導(dǎo)體棒ab受到水平向右的外力作用。圖2軌道端點MP間接有直流電源，

導(dǎo)體棒油通過滑輪勻速提升重物，電路中的電流為

（1）求在加時間內(nèi)，圖1“發(fā)電機”產(chǎn)生的電能和圖2“電動機”輸出的機械能。

（2）從微觀角度看，導(dǎo)體棒ab中的自由電荷所受洛倫茲力在上述能量轉(zhuǎn)化中起著重要作用。為了

方便，可認為導(dǎo)體棒中的自由電荷為正電荷。

a.請在圖3（圖1的導(dǎo)體棒ab）、圖4（圖2的導(dǎo)體棒岫）中，分別畫出自由電荷所受洛倫

茲力的示意圖。

XXXaXXXXXXaXXX

XXXXXXXXXXXX

XXXXXXXXXXXX

XXXXXXXXXXXX

XXX?XXXXXx?XXX

XXXXXXXXXXXX

XXXXXXXXXXXX

XBxXXXXXBxXXXX

XXXbXXXXXXbXXX

ffl:圖4

b.我們知道，洛倫茲力對運動電荷不做功。那么，導(dǎo)體棒必中的自由電荷所受洛倫茲力是如

何在能量轉(zhuǎn)化過程中起到作用的呢？請以圖2“電動機”為例，通過計算分析說明。

R2A,

【參考答案】(1)趣的&(2)a.如圖3、4b.見解析

R+r

XXxOxX

xX/X/XK

圖3圖4

【命題意圖】本題結(jié)合綜合考查了電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的力與能量問題。

【試題解析】(1)圖1中，電路中的電流=”

棒他受到的安培力R=BhL

D2T22A.

在Ar時間內(nèi)，“發(fā)電機產(chǎn)生的電能等于棒ab克服安培力做的功島=丹?v\t=--------

圖2中，棒而受到的安培力F2=BIL

在2時間內(nèi)，“電動機輸出的機械能等于安培力對棒ab做的功E機=%必/=BlLv\t

(2)a.圖3中，棒外向右運動，由左手定則可知其中的正電荷受到b-a方向的洛倫茲力，在該洛倫茲

力作用下，正電荷沿導(dǎo)體棒運動形成感應(yīng)電流，有沿。一。方向的分速度，受到向左的洛倫茲力作用；圖4

中，在電源形成的電場作用下，棒油中的正電荷沿4—6方向運動，受到向右的洛倫茲力作用，該洛倫茲

力使導(dǎo)體棒向右運動,正電荷具有向右的分速度，又受到沿》—“方向的洛倫茲力作用。如圖3、40

b.設(shè)自由電荷的電荷量為q,沿導(dǎo)體棒定向移動的速率為?

如圖4所示，沿棒方向的洛倫茲力工'=4田,做負功叫S=-qvBubt

垂直棒方向的洛倫茲力于;=quB，做正功W2=f；-皿=quBvM

所示叱=-叱,即導(dǎo)體棒中一個自由電荷所受的洛倫茲力做功為零

工'做負功，阻礙自由電荷的定向移動,宏觀上表現(xiàn)為“反電動勢”，消耗電源的電能；/；做正功，宏觀上表

現(xiàn)為安培力做正功，使機械能增加。大量自由電荷所受洛倫茲力做功的宏觀表現(xiàn)是將電能轉(zhuǎn)化為等量的機

械能，在此過程中洛倫茲力通過兩個分力做功起到“傳遞能量的作用。

工而荔羲)電磁緩速器是應(yīng)用于車輛上以提高運行安全性的輔助制動裝置，其工作原理是利用電磁阻

尼作用減緩車輛的速度。電磁阻尼作用可以借助如下模型討論：如圖所示，將形狀相同的兩根平行且足

夠長的鋁條固定在光滑斜面上，斜面與水平方向夾角為4一質(zhì)量為m的條形磁鐵滑入兩鋁條間，恰好

勻速穿過，穿過時磁鐵兩端面與兩鋁條的間距始終保持恒定，其引起電磁感應(yīng)的效果與磁鐵不動、鋁條

相對磁鐵運動相同。磁鐵端面是邊長為"的正方形，由于磁鐵距離鋁條很近，磁鐵端面正對兩鋁條區(qū)域

的磁場均可視為勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B,鋁條的高度大于d,電阻率為凡為研究問題方便，鋁條中

只考慮與磁鐵正對部分的電阻和磁場，其他部分電阻和磁場可忽略不計，假設(shè)磁鐵進入鋁條間以后，減

少的機械能完全轉(zhuǎn)化為鋁條的內(nèi)能，重力加速度為統(tǒng)

⑴求鋁條中與磁鐵正對部分的電流I；

⑵若兩鋁條的寬度均為b,推導(dǎo)磁鐵勻速穿過鋁條間時速度-的表達式；

(3)在其他條件不變的情況下，僅將兩鋁條更換為寬度b->b的鋁條，磁鐵仍以速度r進入鋁條間，試簡要

分析說明磁鐵在鋁條間運動時的加速度和速度如何變化。

ra型建安i小mgsin。pmgsin0八、巾的大匚

【參考答案】(2)丫=cn212?(3)見解析

2Ba28V。

【命題意圖】本題以電磁緩沖器為背景設(shè)置題目，要求考生首先理解題意，抽象出物理模型，選擇適當(dāng)?shù)?/p>

物理規(guī)律列出方程求解。

【試題解析】⑴磁鐵在鋁條間運動時，兩根鋁條受到的安培力大小相等均為F安，有F安=IdB

磁鐵受到沿斜面向上的作用力為F,其大小為尸=2F安

磁鐵勻速運動時受力平衡,則有F-mgsin0=0

聯(lián)“一立可，一得上機g卷sin廠6

(2)磁鐵穿過鋁條時，在鋁條中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=Bdv

鋁條與磁鐵正對部分的電阻為R,由電阻定律有R%

E

由歐姆定律有f=~

K

pmgsin6

聯(lián)立可得"

2B2d2b

⑶磁鐵以速度v進入鋁條間，恰好做勻速運動時，受到沿斜面向上的作用力F=〃9=2B-d-bv

RP

當(dāng)鋁條的寬度Qb時，磁鐵以速度V進入鋁條間時，磁鐵受到的作用力變?yōu)镕',有F'=

P

可見，F(xiàn)、F=mgsin9,磁鐵受到的合力方向沿斜面向上，磁鐵將減速下滑，隨著速度減小，尸也隨之減小，

磁鐵所受合力也減小，磁鐵的加速度逐漸減小。磁鐵做加速度逐漸減小的減速運動，直到尸刁"gsin0,即減

bv

速到不時，磁鐵重新達到平衡狀態(tài)，將勻速下滑。

名校預(yù)測

1.(2018江蘇大聯(lián)考)如圖1所示,兩條相距上1m的平行光滑金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi)，其左端接一

阻值為R=9。的電阻，右端放置一阻值-1。、質(zhì)量，片1kg的金屬桿，開始時，與MP相距L=4mo導(dǎo)

軌置于豎直向下的磁場中，其磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖2所示。給金屬桿施加一向右的力

尸(尸未知)，使0~2s內(nèi)桿靜止在NQ處。在/=2s時桿開始做勻加速直線運動，加速度大小a=\m/s?,

6s末力尸做的功為30J(g取10m/s2)。求：

BU

(1)桿靜止時，桿中感應(yīng)電流的大小/和方向；

(2)桿在廠6s末受到的力F的大??；

(3)0~6s內(nèi)桿上產(chǎn)生的熱量。

2.(2018福建泉州高三適應(yīng)性考試)如圖甲所示,兩固定的水平金屬板C、。相距很近,分別開有正對的小

孔。和。'，固定在水平面上的兩平行金屬導(dǎo)軌尸、Q通過導(dǎo)線與C、D連接，導(dǎo)軌間距L=0.50mo導(dǎo)軌

處于磁感應(yīng)強度大小Bi=10T、方向豎直向上的勻強磁場中。水平邊界MN與D板間存在磁感應(yīng)強度大

小B2=10T、方向垂直紙面向外的勻強磁場，MN與。板的距離啟10cm。金屬棒A8在導(dǎo)軌上做往復(fù)運

動，"始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。取向右為速度的正方向，AB的速度圖象如圖乙所示。從片0時刻

開始，由。處連續(xù)不斷地以垂直于C板方向飄入(初速度可視為零)質(zhì)量〃?=3.2xIO*|^、電荷量大小

q=1.6x]()T9c的帶負電粒子(重力及其相互作用不計，粒子在C、D間的運動時間不計)。求：

圖甲圖乙

(1)能夠從邊界MN出來的粒子的最小速度v；

(2)在0~4s內(nèi)哪些時刻從。處飄入的粒子能穿過電場并飛出邊界MN?

(3)粒子從邊界MN出來的位置之間的最大距離。

3.(2018四川省成都高中畢業(yè)班第三次診斷性檢測)“嫦娥三號''探測器是我國第一個月球軟著陸無人登月探

測器。它的成功著陸標(biāo)志著我國科學(xué)家已經(jīng)破解了在月球表面實現(xiàn)軟著陸減速的難題。假設(shè)科學(xué)家們在

實驗驗證過程中設(shè)計了一種如圖所示的電磁阻尼緩沖裝置。該裝置的主要部件有兩部分：①緩沖滑塊，

由高強絕緣材料制成，其內(nèi)部邊緣繞有閉合單匝矩形線圈abed,指示燈連接在W兩處；②探測器主體,

包括絕緣光滑緩沖軌道MMP。和超導(dǎo)線圈（圖中未畫出），超導(dǎo)線圈能產(chǎn)生方向垂直于整個緩沖軌道

平面的勻強磁場。當(dāng)緩沖滑塊接觸仿真水平月面時，滑塊立即停止運動，此后線圈與探測器主體中的磁

場相互作用，指示燈發(fā)光，探測器主體一直做減速運動直至達到軟著陸要求的速度（此時探測器未與滑

塊相碰），從而實現(xiàn)緩沖。現(xiàn)已知緩沖滑塊豎直向下撞向仿真月面時，探測器的速度大小為vo,軟著陸

要求的速度為V（v?vo）;燈的電阻R