2012届高三物理一轮精细化复习讲义电磁感应与交流电.doc

高三物理一轮精细化复习讲义第9章 电磁感应与交变电流考纲要求电磁感应电磁感应现象磁通量法拉第电磁感应定律楞次定律自感、涡流交变电流交变电流、交变电流的图像正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值理想变压器远距离输电第一节电磁感应现象楞次定律一、磁通量(1)定义：磁感应强度与面积的乘积，叫做穿过这个面的磁通量.(2)定义式：BS.说明：该式只适用于匀强磁场的情况，且式中的S是跟磁场方向垂直的面积；若不垂直，则需取平面在垂直于磁场方向上的投影面积，即BSBSsin ，是S与磁场方向的夹角.(3)磁通量是标量，但有正负.的正负意义是：从正、反两面哪个面穿入，若从一面穿入为正，则从另一面穿入为负.(4)单位：韦伯，符号：Wb.(5)磁通量的意义：指穿过某个面的磁感线的条数，多匝线圈的磁通量：多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关，因为不论线圈匝数多少，穿过线圈的磁感线条数相同，而磁感线条数可表示磁通量的大小(6)磁通量的变化：21，即末、初磁通量之差.磁感应强度B不变，有效面积S变化时，则21BS磁感应强度B变化，磁感线穿过的有效面积S不变时，则21BS磁感应强度B和有效面积S同时变化时，则21B2S2B1S1【复习巩固题】1、如图所示，a、b、c三个闭合线圈放在同一平面内，当a线圈中有电流I通过时，它们的磁通量分别为a、b、c，下列判断正确的是()AabbcCaccb2、如图所示,两个同心放置的同平面金属圆环,条形磁铁穿过圆心且与两环平面垂直,则比较通过两圆环的磁通量a,b( )A.abB.abC.a=bD.不能比较3、如图所示，在磁感应强度为 B的匀强磁场中有一面积为S的矩形线圈abcd，垂直于磁场方向放置，现使线圈以ab边为轴转180，求此过程磁通量的变化？二、电磁感应现象利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流.模拟法拉第的实验操作现象开关闭合瞬间开关断开瞬间开关闭合时，滑动变阻器不动开关闭合时，迅速移动变阻器的滑片结论：(1)产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化，即0.(2)产生感应电动势的条件：无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，线路中就有感应电动势.【复习巩固题】1、如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd，在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，从图中位置经过位置到位置，位置和都很靠近，在这个过程中，线圈中感应电流()A.沿abcd方向 B.沿dcba方向C.由到是沿abcd方向，由到是沿dcba方向D.由到是沿dcba方向，由到是沿abcd方向2、如图所示，两条互相平行的导线M、N中通过大小相等、方向相同的电流，导线框abcd和两导线在同一平面内，线框沿着与两导线垂直的方向，自右向左在两导线间匀速移动，则在移动过程中线框中的感应电流的方向为( )A.先顺时针后逆时针 B.先逆时针后顺时针C.一直是逆时针 D.一直是顺时针3、在如图所示的闭合铁芯上绕有一组线圈，与滑动变阻器、电池构成闭合电路，a、b、c为三个闭合金属圆环，假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，则当滑动变阻器的滑片左、右滑动时，能产生感应电流的金属圆环是()Aa、b两个环 Bb、c两个环Ca、c两个环 Da、b、c三个环4、如图所示，条形磁铁正上方放置一矩形线框，线框平面水平且与条形磁铁平行，则线框由N极端匀速平移到S极端的过程中，线框中的感应电流的情况是（ ）A.线框中始终无感应电流B.线框中始终有感应电流C.线框中开始有感应电流，当线框运动到磁铁中部时无感应电流，过中部后又有感应电流5、(2010年浙江温州模拟)电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如图连接当开关闭合、线圈A放在线圈B中，某同学发现将滑动变阻器滑片P向左滑动时，电流计指针向右偏转由此可判断()A线圈A向上移动和滑动变阻器的滑片P向右滑动都能引起电流计指针向左偏转B滑动变阻器的滑片P匀速向左或匀速向右滑动，电流计指针均静止在中央C线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向右偏转D因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，则无法判断电流计指针偏转的方向三、楞次定律和右手定则(1)楞次定律：感应电流的磁场，总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化.楞次定律适用于一般情况的感应电流方向的判定，而右手定则只适用于导线切割磁感线运动的情况，此种情况用右手定则判定比用楞次定律判定简便.(2)右手定则适用范围：导线切割磁感线产生感应电动势.判定方法：伸开右手，让大拇指与四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过掌心，大拇指指向导线运动的方向，其余四指所指方向即为感应电流的方向.楞次定律和右手定则的比较楞次定律中“阻碍”的含义楞次定律的使用步骤楞次定律的推广对楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因：(1)阻碍原磁通量的变化“增反减同”；(2)阻碍相对运动“来拒去留”；(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势“增缩减扩”；(4)阻碍原电流的变化(自感现象)“增反减同”安培定则、右手定则、左手定则、楞次定律的区别1应用现象2.应用区别关键是抓住因果关系：(1)因电而生磁(IB)安培定则；(2)因动而生电(v、BI安)右手定则；(3)因电而受力(I、BF安)左手定则3右手定则与左手定则的比较【复习巩固题】1、1931年，英国物理学家狄拉克从理论上预言了存在着只有一个磁极的粒子磁单极子.如图所示，如果有一个磁单极子（单N极）从a点开始运动穿过线圈后从b点飞过.那么（ ）A.线圈中感应电流的方向是沿PMQ方向B.线圈中感应电流的方向是沿QMP方向C.线圈中感应电流的方向先是沿QMP方向，然后是PMQ方向D.线圈中感应电流的方向先是沿PMQ方向，然后是QMP方向解析：将磁单极子（单N极），理解为其磁感线都是向外的2、(2011上海第13题)如图，均匀带正电的绝缘 圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a绕O点在其所在平面内旋转时， b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a(A)顺时针加速旋转 (B)顺时针减速旋转(C)逆时针加速旋转 (D)逆时针减速旋转3、（08重庆）如题 图，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈.当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是（ ）A、FN先小于mg后大于mg,运动趋势向左B、FN先大于mg后小于mg,运动趋势向左C、FN先大于mg后大于mg,运动趋势向右D、FN先大于mg后小于mg,运动趋势向右abcdOBtOBtOBtOBt4、如下右图所示，竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路。导线所围区域内有一个垂直纸面向里的变化的匀强磁场。螺线管下方水平桌面上有一导体圆环，导线abcd所围区域内磁场的磁感应强度按下面哪一图线所表示的方式随时间变化时，导体圆环将受到向上的磁场作用力 （ ） A. B. C. D.5、（江苏省黄桥中学2010届高三物理校本练习如图所示，在一根铁捧上绕有绝缘线圈，a、c是线圈两端，b为中间抽头，把a、b两点接入一平行金属导轨，在导轨上横放一金属棒，导轨间有如图所示的匀强磁场，要使a、c两点的电势都高于b点，则金属棒沿导轨的运动情况可能是（ ）A向右做匀加速直线运动B向左做匀加速直线运动C向右做匀减速直线运动 D向左做匀减速直线运动6、（08宁夏16）如图所示，同一平面内的三条平行导线串有两个最阻R和r，导体棒PQ与三条导线接触良好；匀强磁场的方向垂直纸面向里。导体棒的电阻可忽略。当导体棒向左滑动时，下列说法正确的是 （ ）A.流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由b到aB.流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由b到aC.流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由a到bD.流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由a到b7、如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向如图左线圈连着平行导轨M和N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab，金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中，下列说法中正确的是()A当金属棒向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点B当金属棒向右匀速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点C当金属棒向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点D当金属棒向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点8、如图所示，电阻R、电容C与一线圈连成闭合电路，条形磁铁静止于线圈的正上方，下端为N极现使磁铁自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是A从a到b，上极板带正电B从a到b，下极板带正电C从b到a，上极板带正电D从b到a，下极板带正电9、(2010课标全国)如图所示，两个端面半径同为R的圆柱形铁芯同轴水平放置，相对的端面之间有一缝隙，铁芯上绕导线并与电源连接，在缝隙中形成一匀强磁场一铜质细直棒ab水平置于缝隙中，且与圆柱轴线等高、垂直让铜棒从静止开始自由下落，铜棒下落距离为0.2R时铜棒中电动势大小为E1，下落距离为0.8R时电动势大小为E2.忽略涡流损耗和边缘效应关于E1、E2的大小和铜棒离开磁场前两端的极性，下列判断正确的是（ ）AE1E2，a端为正BE1E2，b端为正CE1E2，a端为正 DE1E2，b端为正NMSPabR10、(2009年北京西城区)如图，线圈M和线圈N绕在同一铁芯上。M与电源、开关、滑动变阻器相连，P为滑动变阻器的滑动端，开关S处于闭合状态。N与电阻R相连。下列说法正确的是 ( ) A当P向右移动，通过R的电流为b到aB当P向右移动，通过R的电流为a到bC断开S的瞬间，通过R的电流为b到aD断开S的瞬间，通过R的电流为a到b第二节法拉第电磁感应定律1.法拉第电磁感应定律(1)内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比.(2)表达式：EN/t.2.对法拉第电磁感应定律的理解(1)EN/t中，N为线圈匝数，本式是确定感应电动势的普遍规律，回路可以不闭合.(2)EN/t中，总是取绝对值，E的大小是由线圈匝数及磁通量的变化率决定的，与或的大小无必然联系.(3)EN/t一般用以求t时间内感应电动势的平均值，依IE/R及qIt可进一步求平均电流及t时间内通过回路某横截面积的电荷量，但一般不能依平均电流计算电路中电流所做的功以及电路中产生的电热.(4)/t的常见几种计算式：/tBS/tSB/t.3.导体切割磁感线运动时产生感应电动势(1)EBLv(2)EBLvsin 4.对EBLv的理解(1)上式只适用于导体各点以相同速度在匀强磁场中切割磁感线的情况，且L、v与B两两垂直.(2)当L垂直B、L垂直v，而v与B成角时，导体切割磁感线产生的感应电动势大小为EBLvsin .(3)若导线是曲折的，或L与v不垂直时，则L应为导线的有效切割长度，即导线两端点v、B所决定平面的垂线上的投影长度，如右图所示，三种情况下感应电动势大小相同.(4)公式EBLv中，若v为一段时间内的平均速度，则E为平均感应电动势，若v为某时刻的切割速度，则E为瞬时感应电动势.(5)导体转动切割磁感线产生感应电动势，当导体在垂直于磁场的平面内，绕一端以角速度匀速转动切割磁感线产生感应电动势时，EBLv平BL2.例： (2009年广东卷)(15分)如图(a)所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路线圈的半径为r1.在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图(b)所示图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0.导线的电阻不计求0至t1时间内：(1)通过电阻R1上的电流大小和方向；(2)通过电阻R1上的电荷量q及电阻R1上产生的热量例：如图所示，磁感应强度B0.2 T的匀强磁场中有一折成30角的金属导轨aOb，导轨平面垂直磁场方向一条直导线MN垂直Ob方向放置在导轨上并接触良好当MN以v4 m/s从导轨O点开始向右平动时，若所有导线单位长度的电阻r0.1 /m，求：(1)经过时间t s后，闭合回路的感应电动势的瞬时值；(2)时间t s内，闭合回路的感应电动势的平均值；(3)闭合回路中的电流大小和方向【复习巩固题】1、吉他以其独特的魅力吸引了众多音乐爱好者，然而吉他有许多种，不同吉他的工作原理是不同的电吉他与普通吉他不同的地方是它的每一根琴弦下面安装了一种叫做拾音器的装置，能将琴弦的振动转化为电信号，电信号经扩音器放大，再经过扬声器就能播出优美的音乐声如图是拾音器的结构示意图，多匝线圈置于永久磁铁与钢制的琴弦(电吉他不能使用尼龙弦)之间，当弦沿着线圈振动时，线圈中就会产生感应电流，关于感应电流，以下说法正确的是()A琴弦振动时，线圈中产生的感应电流是恒定的B琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小变化，方向不变C琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小不变，方向变化D琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小和方向都会发生变化2、用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导体线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图所示在每个线框进入磁场的过程中，M、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud.下列判断正确的是()AUaUbUcUd BUaUbUdUcCUaUbUcUd DUbUaUdUc3、.如图中半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中，绕圆心O轴以角速度w沿逆时针方向匀速转动，则通过电阻R的电流的大小和方向是(金属圆盘的电阻不计)( ) A由c到d，I=Br2 w /R B由d到c，I=Br2 w /R C由c到d，I=Br2 w /(2R) D由d到c，I=Br2 w /(2R)4、（08海南10）一航天飞机下有一细金属杆，杆指向地心若仅考虑地磁场的影响，则当航天飞机位于赤道上空 （ ） A由东向西水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由上向下B由西向东水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由上向下C沿经过地磁极的那条经线由南向北水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由下上D沿经过地磁极的那条经线由北向南水平飞行时，金属杆中一定没有感应电动势5、(2010山东潍坊上学期抽样检测)如图甲所示，平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L1 m，上端接有电阻R13 ，下端接有电阻R26 ，虚线OO下方是垂直于导轨平面的匀强磁场现将质量m0.1 kg、电阻不计的金属杆ab，从OO上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落0.2 m过程中始终与导轨保持良好接触，加速度a与下落距离h的关系图象如图乙所示求：(1)磁感应强度B；(2)杆下落0.2 m过程中通过电阻R2的电荷量q.6、（黑龙江哈九中2011届高三上学期期末考试物理试题）如图所示，足够长的水平导体框架的宽度L=05 m，电阻忽略不计，定值电阻R=2。磁感应强度B=08 T的匀强磁场方向垂直于导体框平面，一根质量为m=02 kg、有效电阻r=2的导体棒MN垂直跨放在框架上，该导体棒与框架间的动摩擦因数=05，导体棒在水平恒力F=12N的作用下由静止开始沿框架运动，求：（1）导体棒在运动过程中的最大速度V为多少？（2）若导体棒从开始运动到刚开始匀速运动这一过程中滑行的位移为20米，求此过程中回路电阻产生的焦耳热Q以及流过电阻R的电量q各为多少？（g取10 m/s2）FRBNM第三节 自感与涡流1、 自感1、由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象.在自感现象中产生的电动势，叫做自感电动势.2、自感电动势的大小和方向对于同一线圈来说，自感电动势的大小取决于本身电流变化的快慢，其方向总阻碍导体中原来电流的变化 公式：E自L3、自感系数也叫自感或电感，由线圈的大小、形状、匝数及是否有铁芯决定，线圈越长、单位长度的匝数越多、横截面积越大，自感系数越大，若线圈中加有铁芯，自感系数会更大.单位：亨利(H).通电自感和断电自感的比较(1)通电时线圈产生的自感电动势阻碍电流的增加且与电流方向相反，使电流相对缓慢增加(2)断电时线圈产生的自感电动势与原电流方向相同，在与线圈串联的回路中，线圈相当于电源，它提供的电流从原来的IL逐渐变小(3)自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向(4)电流稳定时，若线圈有电阻时就相当于一个定值电阻，若不计线圈的电阻时就相当于一根导线【复习巩固题】1、 如图所示，A、B、C是相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线圈现将S闭合，下面说法正确的是()AB、C灯同时亮，A灯后亮BA、B、C灯同时亮，然后A灯逐渐变暗，最后熄灭CA灯一直不亮，只有B灯和C灯亮DA、B、C灯同时亮，并且亮暗没有变化2、(2010年北京卷)在如图(甲)所示的电路中，两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R.闭合开关S后，调整R，使L1和L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I.然后，断开S.若t时刻再闭合S，则在t前后的一小段时间内，正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t变化的图象是图(乙)中的()3、（2011北京第19题）某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡末闪亮的原因是（ ）A电源的内阻较大 B小灯泡电阻偏大C线圈电阻偏大 D线圈的自感系数较大 SL1L2L3L4、（湖南省雅礼中学2010届高三上学期第五次月考）如图所示，L1、L2、L3是完全相同的灯泡，L为直流电阻可忽略的自感线圈，开关S原来接通，当开关S断开时，下面说法正确的是(电源内阻不计) ( ) AL1闪亮一下后熄灭BL2闪亮一下后恢复原来的亮度CL3变暗一下后恢复原来的亮度DL3闪亮一下后恢复原来的亮度5、（2011苏北模拟）如图所示，L是直流电阻为零、自感系数很大的线圈，A和B是两个相同的小灯泡，某时刻闭合开关S，通过A、B两灯泡中的电流IA、IB随时间t变化的图象如图所示，正确的是()图X218A BCD2、 涡流(1)定义：当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产生感应电流，电流在导体内形成闭合回路，很像水的旋涡，把它叫做涡电流，简称涡流.(2)特点：整块金属的电阻很小，涡流往往很大.电磁阻尼与电磁驱动(1)电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼.(2)电磁驱动：磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力，安培力使导体运动，这种作用称为电磁驱动.涡流的利用：涡流的热效应A高频焊接：线圈中通以高频交流电时，待焊接的金属工件中就产生感应电流（涡电流）。由于焊缝处的接触电阻很大，放出的焦耳热很多，致使温度升得很高，将金属熔化，焊接在一起。我国产生的自行车架就是用这种方法焊接的。 B高频感应炉 高频感应炉利用涡流来熔化金属。图是冶炼金属的感应炉的示意图冶炼锅内装入被冶炼的金属，线圈通上高频交变电流，这时被冶炼的金属中就产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化这种冶炼方法速度快，温度容易控制，并能避免有害杂质混入被冶炼的金属中，因此适于冶炼特种合金和特种钢。C电磁炉电磁炉的工作原理是采用磁场感应涡加流加热原理，利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内的磁感线通过铁质锅底时会产生无数的涡流是锅的本身自行高速发热，然后再作用于锅内食物。这种最新的加热方式，能减少热量传递的中间环节，可大大提升制热效率，比传统炉具（电炉、气炉）节省能源一半以上。D、探雷器和安检门都是利用涡流制成的探测地雷的探雷器是利用涡流工作的，士兵手持一个长柄线圈在地面上扫过，线圈中由变化的电流，如果地下埋着金属物品，金属中感应涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警，这种探雷器可以用来探测金属壳的地雷或有较大金属零件的地雷。机场的安检门可以探测人身携带的金属物品，道理是一样的。【复习巩固题】1、如图所示，abcd是一闭合的小金属线框，用一根绝缘的细杆挂在固定点O，使金属线框在竖直平面内来回摆动的过程穿过水平方向的匀强磁场区域，磁感线方向跟线框平面垂直，若悬点摩擦和空气阻力不计，则( )A.线框进入或离开磁场区域时，都产生感应电流，而且电流的方向相反B.线框进入磁场区域后，越靠近OO线时速度越大，因而产生的感应电流也越大C.线框开始摆动后，摆角会越来越小，摆角小到某一值后将不再减小D.线框摆动过程中，机械能完全转化为线框电路中的电能MNPQ2、如图所示为一光滑轨道，其中MN部分为一段对称的圆弧，两侧的直导轨与圆弧相切，在MN部分有如图所示的匀强磁场，有一较小的金属环如图放置在P点，金属环由静止自由释放，经很多次来回运动后，下列判断正确的有（ ）A、金属环仍能上升到与P等高处；B、金属环最终将静止在最低点；C、金属环上升的最大高度与MN等高处；D、金属环上升的最大高度一直在变小。3、著名物理学家弗曼曾设计过一个实验，如图所示.在一块绝缘板上中部安一个线圈，并接有电源，板的四周有许多带负电的小球，整个装置支撑起来.忽略各处的摩擦，当电源接通的瞬间，下列关于圆盘的说法中正确的是（ ）A.圆盘将逆时针转动B.圆盘将顺时针转动C.圆盘不会转动D.无法确定圆盘是否会动AB4、（2002上海）如图所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑，但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度。两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速释放，穿过A管比穿过B管的小球先落到地面。下面对于两管的描述这可能正确的是：（ ） A、A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的； B、A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的； C、A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的； D、A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的。第4节 电磁感应定律的应用1、 电磁感应图象问题1图象问题的特点考查方式比较灵活，有时根据电磁感应现象发生的过程，确定图象的正确与否，有时依据不同的图象，进行综合计算2解题关键弄清初始条件，正、负方向的对应，变化范围，所研究物理量的函数表达式，进出磁场的转折点是解决问题的关键3解决图象问题的一般步骤(1)明确图象的种类，即是Bt图还是t图，或者Et图、It图等(2)分析电磁感应的具体过程(3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿定律等规律写出函数关系式(5)根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等(6)画图象或判断图象4方法归纳图【复习巩固题】1、如图(甲)矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间t变化的规律如图(乙)所示若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，图(丙)it图中正确的是()2、(2009年宁夏、辽宁卷，19)如图(甲)所示，一导体圆环位于纸面内，O为圆心环内两个圆心角为90的扇形区域内分别有匀强磁场，两磁场磁感应强度的大小相等，方向相反且均与纸面垂直导体杆OM可绕O转动，M端通过滑动触点与圆环良好接触在圆心和圆环间连有电阻R.杆OM以匀角速度逆时针转动，t0时恰好在图示位置规定从a到b流经电阻R的电流方向为正，圆环和导体杆的电阻忽略不计，则杆从t0开始转动一周的过程中，电流随t变化的图象是图(乙)中的()3、(2011海南第6题)如图，EOF和为空间一匀强磁场的边界，其中EO，FO，且EOOF；为EOF的角平分线，间的距离为l；磁场方向垂直于纸面向里。一边长为l的正方形导线框沿方向匀速通过磁场，t=0时刻恰好位于图示位置。规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正，则感应电流i与实践t的关系图线可能正确的是 ( )4、（上海市徐汇区2011届高三上学期期末考试）如图甲所示，线圈A、B紧靠在一起，当给线圈A通以如图乙所示的电流（规定由a进入b流出为电流正方向）时，则电压表的示数变化情况（规定电流由c进入电压表为正方向）应为下列图中的（ ）Iab乙t/s01234甲abVcdABI0-I0Uabt/s01234Uabt/s01234Uabt/s01234Uabt/s01234（A） （B） （C） （D）U0-U0U0-U0U0U0-U05、(2010年安徽省“江南十校”届高三联考)如图甲所示，光滑平行金属导轨MN、PQ所在平面与水平面成角，M、P两端接一定值电阻R，阻值为r的金属棒ab垂直导轨放置，其它部分电阻不计。整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上。t = 0时对棒施一平行于导轨的外力F，棒由静止开始沿导轨向上运动，通过R的感应电流I随时间t变化的关系如图乙所示。下列关于穿过回路abPMa的磁通量和磁通量的瞬时变化率以及a、b两端的电势差和通过棒的电荷量q随时间变化的图象中，正确ABCD的是( )6、（四川省内江市2010届高三二模模拟）如图所示，两个垂直纸面的匀强磁场方向相反。磁感应强度的大小均为B，磁场区域的宽度为a，一正三角形（高度为a）导线框ABC从图示位置沿图示方向匀速穿过两磁场区域，以逆时针方向为电流的正方向，在下图中感应电流I与线框移动距离x的关系图的是（ ）二、电磁感应电路问题1对电源的理解电源是将其他形式的能转化为电能的装置. 在电磁感应现象里，通过导体切割磁感线或线圈磁通量的变化而将其他形式的能转化为电能2对电路的理解内电路是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈，外电路由电阻等电学元件组成注意： (1)求解一段时间内的电荷量用电流平均值(2)求一段时间内的热量用电流的有效值(3)求瞬时功率要用瞬时值，求解平均功率要用有效值【复习巩固题】1、如图所示，把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，一长度为2a、电阻等于R、粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，与圆环始终保持良好的接触当金属棒以恒定速度v向右移动，且经过圆心时，求：(1)棒上电流的大小和方向及棒两端的电压UMN；(2)在圆环和金属棒上消耗的总功率2、(2010年广州模拟)如图(甲)所示的螺线管，横截面积为S，匝数为N，电阻为r，螺线管与一根电阻为2r的金属丝连接，向右穿过螺线管的匀强磁场随时间变化的规律如图(乙)所示求0至t0时间内：(1)通过金属丝的感应电流大小和方向；(2)金属丝中感应电流产生的焦耳热3、光滑平行金属导轨在水平面内固定，导轨间距l0.5 m，导轨左端接阻值为R2 的电阻，右端接阻值为RL4 的小灯泡，导轨电阻不计.如图1所示，在导轨的MNQP矩形区域内有竖直向上的磁场，MN、PQ间距d2 m，此区域磁感应强度B随时间t变化的规律如图2所示.垂直导轨跨接一金属杆，其电阻r2 .在t0时刻，用水平恒力F拉金属杆，使其由静止开始自GH位置往右运动.在金属杆由GH位置运动到PQ位置的过程中，小灯泡的亮度始终没有变化，求：(1)通过小灯泡的电流；(2)金属杆的质量m.三、电磁感应现象中的力学问题1.通过导体的感应电流在磁场中将受到安培力作用，电磁感应问题往往和力学问题联系在一起，基本步骤是：(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向.(2)求回路中的电流强度.(3)分析研究导体受力情况(包含安培力，用左手定则确定其方向).(4)列动力学方程或平衡方程求解.2.对电磁感应现象中的力学问题，要抓好受力情况和运动情况的动态分析，导体受力运动产生感应电动势感应电流通电导体受安培力合外力变化加速度变化速度变化周而复始地循环，循环结束时，加速度等于零，导体达到稳定运动状态，要抓住a0时，速度v达最大值的特点.3、电磁感应问题中两大研究对象及其相互制约关系重点：导棒问题1、单导棒模型常见的几种情况：(1)如下图所示单杆ab以一定的初速度v0在光滑水平轨道上作加速度越来越小的减速运动，在安培力作用下最终静止，则回路中产生的焦耳热Q=mv2/2。（2）如下图所示，单杆ab在恒定的外力作用下在光滑水平轨道上由静止开始运动，因，故其加速度不断减小，最终当F拉=F时，a=0以速度匀速运动。（3）（不要求）如图所示，单杆ab在恒力F作用下，由静止开始在光滑水平轨道上运动，设电容器的电容为C，t时刻ab杆速度为v，t+t时刻速度为v+v，根据以下关系I=Q/t Q=CUU=BL v v=atF-BIL=ma 可得金属杆最终以加速度做匀加速运动2、双导棒模型情况总结：v=0，2杆受到恒定水平外力作用光滑平行导轨规律开始两杆做变加速运动，稳定时，两杆以相同的加速度做匀变速运动杆1做变减速运动，杆2做变加速运动，稳定时，两杆的加速度为0，以相同速度做匀速运动分析m1=m2 r1=r2l1=l2m1=m2 r1=r2l1=l2示意图v10 v2=0 ，不受其它水平外力作用。光滑平行导轨条件21vt00vt21B21vB21F【复习巩固题】1、水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为L，一端通过导线与阻值为R的电阻连接；导轨上放一质量为m的金属杆(见图)，金属杆与导轨的电阻不计；均匀磁场竖直向下用与导轨平行的恒定力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动当改拉力的大小时，相对应的匀速运动速度v也会改变，v和F的关系如图 (取重力加速度g=10ms 2)(1)金属杆在匀速运动之前做作什么运动?(2)若m0.5 kg，L0.5 m，R0.5 ，磁感应强度B为多大?(3)由F图线的截距可求得什么物理量?其值为多少?2、如图甲所示，光滑且足够长的金属导轨MN、PQ平行地固定的同一水平面上，两导轨间距L=0.20cm，两导轨的左端之间所接受的电阻R=0.40，导轨上停放一质量m=0.10kg的金属杆ab，位于两导轨之间的金属杆的电阻r=0.10，导轨的电阻可忽略不计。整个装置处于磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。现用一水平外力F水平向右拉金属杆，使之由静止开始运动，在整个运动过程中金属杆始终与导轨垂直并接触良好，若理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图乙所示。求金属杆开始运动经t=5.0s时，（1）通过金属杆的感应电流的大小和方向；（2）金属杆的速度大小；（3）外力F的瞬时功率。VaMNQPRFb甲20U/Vt/s13450.20.40.6乙乙3、如图所示，在高度差为h的平行虚线区域内有磁感应强度为B，方向水平向里的匀强磁场.正方形线框abcd的质量为m，边长为L(Lh)，电阻为R，线框平面与竖直平面平行，静止于位置“”时，cd边与磁场下边缘有一段距离H.现用一竖直向上的恒力F提线框，线框由位置“”无初速度向上运动，穿过磁场区域最后到达位置“”(ab边恰好出磁场)，线框平面在运动中保持在竖直平面内，且ab边保持水平.当cd边刚进入磁场时，线框恰好开始匀速运动.空气阻力不计，g10 m/s2.求：(1)线框进入磁场前距磁场下边界的距离H；(2)线框由位置“”到位置“”的过程中，恒力F做的功为多少？线框产生的热量为多少？4、（2011四川卷） 如图所示，间距l0.3 m的平行金属导轨a1b1c1和a2b2c2分别固定在两个竖直面内在水平面a1b1b2a2区域内和倾角37的斜面c1b1b2c2区域内分别有磁感应强度B10.4 T、方向竖直向上和B21 T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场电阻R0.3 、质量m10.1 kg、长为l 的相同导体杆K、S、Q分别放置在导轨上，S杆的两端固定在b1、b2点，K、Q杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好一端系于K杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质定滑轮自然下垂，绳上穿有质量m20.05 kg的小环已知小环以a6 m/s2的加速度沿绳下滑，K杆保持静止，Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速运动不计导轨电阻和滑轮摩擦，绳不可伸长取g10 m/s2，sin370.6，cos370.8.求：(1)小环所受摩擦力的大小；(2)Q杆所受拉力的瞬时功率5、（上海市浦东新区2011届高三第一学期质量抽测试卷）（14分）如图所示，两平行的足够长光滑金属导轨安装在一光滑绝缘斜面上，导轨间距为l，导轨电阻忽略不计，导轨所在平面的倾角为，匀强磁场的宽度为d，磁感应强度大小为B、方向与导轨平面垂直向下。长度为2d的绝缘杆将导体棒和正方形的单匝线框连接在一起，总质量为m，置于导轨上。导体棒中通以大小恒为I的电流，方向如图所示（由外接恒流源产生，图中未图出）。线框的边长为d（d l），电阻为R，下边与磁场区域上边界重合。将装置由静止释放，导体棒恰好运动到磁场区域下边界处返回，导体棒在整个运动过程中始终与导轨垂直。重力加速度为g。问：（1）线框从开始运动到完全进入磁场区域的过程中，通过线框的电量为多少？（2）装置从释放到开始返回的过程中，线框中产生的焦耳热Q是多少？（3）线框第一次向下运动即将离开磁场下边界时线框上边所受的的安培力FA多大？（4）经过足够长时间后，线框上边与磁场区域下边界的最大距离xm是多少？lI导体棒绝缘杆线框B2ddd4、 电磁感应中的能量问题1. 产生和维持感应电流的存在的过程就是其它形式的能量转化为感应电流电能的过程。导体在达到稳定状态之前，外力移动导体所做的功，一部分消耗于克服安培力做功，转化为产生感应电流的电能或最后在转化为焦耳热，另一部分用于增加导体的动能，即E电QWF Wf =E 当导体达到稳定状态（作匀速运动时），外力所做的功，完全消耗于克服安培力做功，并转化为感应电流的电能或最后在转化为焦耳热E电QWF =Wf 2. 在电磁感应现象中，能量是守恒的。楞次定律与能量守恒定律是相符合的，认真分析电磁感应过程中的能量转化，熟练地应用能量转化与守恒定律是求解叫复杂的电磁感应问题常用的简便方法。3. 安培力做正功和克服安培力做功的区别：电磁感应的过程，同时总伴随着能量的转化和守恒，当外力克服安培力做功时，就有其它形式的能转化为电能；当安培力做正功时，就有电能转化为其它形式的能。4. 在较复杂的电磁感应现象中，经常涉及求解耳热的问题。尤其是变化的安培力，不能直接由Q=I2 Rt解，用能量守恒的方法就可以不必追究变力、变电流做功的具体细节，只需弄清能量的转化途径，注意分清有多少种形式的能在相互转化，用能量的转化与守恒定律就可求解，而用能量的转化与守恒观点，只需从全过程考虑，不涉及电流的产生过程，计算简便。这样用守恒定律求解的方法最大特点是省去许多细节，解题简捷、方便。【复习巩固题】1、（黑龙江哈九中2011届高三上学期期末考试物理试题）如图，连接两个定值电阻的平行金属导轨与水平面成角，R1 = R2 = 2R，匀强磁场垂直穿过导轨平面。有一导体棒ab质量为m，棒的电阻也为2R，棒与导轨之间的动摩擦因数为。导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，定值电阻R2消耗的电功率为P，下列正确的是（ ）（ ）A此时重力的功率为mg v cosB此装置消耗的机械功率为 mg v cosC导体棒受到的安培力的大小为6 P / vD导体棒受到的安培力的大小为8 P / v2、质量为m边长为L的正方形线圈，线圈ab边距离磁场边界为s，线圈从静止开始在水平恒力F的作用下，穿过如图所示的有界匀强磁场，磁场宽度为d(dL).若它与水平面间没有摩擦力的作用，ab边刚进入磁场的速度与ab边刚离开磁场时的速度相等.下列说法正确的是()A.线圈进入磁场和离开磁场的过程通过线圈的电荷量不相等B.穿越磁场的过程中线圈的最小速度为C.穿越磁场的过程中线圈的最大速度为D.穿越磁场的过程中线圈消耗的电能为F(dL)3、如图所示，边长为L的正方形导线框质量为m，由距磁场H高处自由下落，其下边ab进入匀强磁场后，线框开始做减速运动，直到其上边cd刚刚穿出磁场时，速度减为ab边刚进入磁场时的，磁场的宽度也为L，则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为（ ）A2mgL B2mgLmgHC2mgLmgH D2mgLmgH4、(2011山东青岛一模)如图所示，相距为l1 m的光滑平行金属导轨水平放置，一部分处在垂直于导轨平面的匀强磁场中，OO是磁场的边界，磁感应强度为B0.5 T，导轨左端接有定值电阻R0.5 ，导轨电阻忽略不计，在磁场边界OO处垂直于导轨放置一根质量为m1 kg、电阻也为0.5 的金属杆ab，(1)若ab杆在恒力F2 N的作用下，从OO边界由静止开始向右运动，通过x1 m的距离到达cd位置时获得v11 m/s的速度，若不考虑整个装置向外的电磁辐射，求此过程中外接电阻上产生的热量Q和到达cd时导体棒的加速度a；(2)若使ab杆从边界OO处由静止开始做加速度为a2 m/s2的匀加速直线运动，请你写出所施加的外力F与时间t的关系式；当ab杆通过x1 m的距