高中物理必刷题系列物理狂K重点——高二物理选修选修3-2知识讲解(共44页)

1、印象笔记第一学习单元电磁感应1.划时代的发现探究感应电流的产生条件k知识深层理解1、奥斯特梦圆“电生磁”，法拉第心系“磁生电”?非接触式IC卡内部有线 圈，在靠近刷卡机的过程中 磁通量发生变化，产生感应 电流，最终实现信息交换(1)丹麦物理学家奥斯特发现载流导体能使小磁针转动，这种作用称为电 流的磁效应，揭示了电现象与磁现象之间存在密切联系.(2)英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，即“磁生电”现象，他把 这种现象命名为电磁感应，产生的电流叫做感应电流.2、磁通量(1)定义：闭合回路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫做磁通量.(2)公式： BS,其中S为平面在垂直于磁场方向上的投影面积.

2、(3)磁通量大小与线圈的匝数无关.磁通量的变化量21.3、磁通量发生变化的三种常见情况(1)磁场强弱不变，回路面积改变.(2)回路面积不变，磁场强弱改变.(3)回路面积和磁场强弱均不变，但二者的相对位置发生改变.4、产生感应电流的条件：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流.理解1如何理解磁通量在磁感应强度为B的匀强磁场中，垂直于磁感线放置一面积为S的平面，则穿过该平面的磁通量为BS.?注意磁通量的正负.设向下为正方向，如图所示， 此时穿过线圈 abcd的磁通 量为BS ,若将线圈abcd翻 转180° ,则穿过线圈 abcd 的磁通量为 BS.1、如果磁感线与

3、平面不垂直，如图甲所示，公式中的 S 应理解为该平面在垂直磁场方向上的投影面积，如果该平面 与垂直磁场方向间的夹角为，则投影面积应为 Scos ,穿过该平面的磁通量为BScos2、S指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积，如图乙所示，闭合回路abcd和闭合回路abcd虽然面积不同，但穿过它们的磁通量却相同，BS2.判断导体回路是否闭3、某闭合回路内有不同方向的磁场时，应分别计算 不同方向的磁场的磁通量，然后规定某个方向的磁通量为 正，反方向的磁通量为负，求其代数和.4、磁通量与线圈的匝数无关， 只要n匝线圈的面积相 同，放置情况也相同，穿过 n匝线圈与穿过单匝线圈的磁 通量就相同.狂K重点理解2

4、 引起磁通量变化的情况有哪些？判断电磁感应现象中是否产生感应电流的关键：(1)金(2)判断穿过导体回路的磁通量是否发生变化.下列是磁 通量发生变化的几种情况：1、磁场变化：在有效面积不变而磁场变化时，磁通量的变 化量 B S ,例如永磁体靠近或远离线圈时，线圈内磁通量发生变化.又如，矩形线圈逐渐远离（平动）通电直导线，线圈内磁通量发生 变化，如图所示.?磁铁插入或拔出时，穿过 线圈的磁通量发生变化，产 生感应电流.2、有效面积变化：在磁场不变而有效面积变化 时， 磁通量的变化量B S ,例如闭合线圈的部分导线做切割磁感线运动，如图甲所示；又如回路平 面与磁场方向的夹角变化，线圈在磁场中转动，如

5、图乙所示.3、磁场和有效面积同时变化 ：在磁场和有效面积都变化时，磁通量的变化 量 2 i B2s2 BiGB S,如图所示，磁感线是闭合曲线，在磁铁内部磁感线由S极指向N极，在磁铁外部磁感线由N极指向S极，且分布在磁铁外的广阔区域内，因此穿过弹性线圈所围面 积的磁通量为向上穿过弹性线圈所围面积的磁通量减去向下穿 过弹性线圈所围面积的磁通量，将弹性线圈向外拉时，穿过它向下的磁通量增加， 而穿过它向上的磁通量不变，则总的磁通量减小， 即净磁通量减小.理解3 闭合回路部分导体切割磁感线一定能产生感应电流吗？?科拉顿“跑”失良机 为什么科拉顿看不到电流计 指针的偏转呢？电磁感应现 象与变化和运动相联

6、系，当 科拉顿跑到电流计前面时， 电流计的指针经过一次偏转闭合回路部分导体切割磁感线，不一定产生感应电流；闭合回路中是否会产 生感应电流，归根到底还是要看穿过闭合回路的磁通量是否发生变化.在利用“切割”来讨论和判断有无感应电流时，应注意：以后又转回到了原来的位置.1、导体是否将磁感线“割断”，如果没有“割断”，就不能说明切割.如 图所示，（a） （b）两图中，导体是真“切割”，而（ c）图中，导体没有切割 磁感线.2、即使闭合回路的部分导体真“切割” 了磁感线，也不能保证一定产生感 应电流.如图所示，对于图甲，尽管闭合线框“切割”磁感线，但穿过闭合线框 的磁通量并没有发生变化，没有感应电流产生

7、； 对于图乙，闭合线框的一部分导体“切割” 了磁感线，穿过线框的磁感线条数越来越少，线框中有感应电流产生；对于图丙，闭合线框在非匀强磁场中运动，“切割” 了磁感线，穿过线框的磁感线条数减少，线框中有感应电流产生；对于图丁，线框abcd的一部分在匀强磁?不同的“切割”方式产生 的效果不同.场中上下平动，尽管线框 abcd的部分导体做切割磁感线运动，但穿过线框的磁 通量没有发生变化，所以线框中没有感应电流产生. 1I t : 1j j r-0Ld ：- IQ>II甲乙丙丁k应试拓展注意拓展1 磁通量的计算磁通量是标量，但有正，负之分.其正、负取决于磁感线的贯穿方向，设磁感线从某平面的一侧穿入

8、时为正，当磁感线从该平面的另一侧穿入时，磁通量即为负值.磁通量的正、负并不表示方向，它的正负号仅表 示磁感线的穿入方向， 计算合磁通或磁通量变化时， 按代'数运算法则进行.I ti?电磁感应实验演示电路例 两圆环A、B同心放置且半径 RA RB ,将一条 形磁铁置于两环圆心处，且与圆环平面垂直，如图所示，r .则穿过A、B两圆环的磁通量的大小关系为（）A . A hB . A hC. a hD.无法确定【解析】如果穿过某一面积的磁场方向不同，则规定某方向为正，与之相反为负，求代数和就是穿过该面积的磁量.此题可设向上穿过圆环A、B的磁通量为正，则向下穿过 A、B的磁通量为负，条形磁铁的磁

9、感线在磁铁内部由S极到N极，在外部由N极到S极，内部的磁感线总条数与外部的磁感线总条数相同， 通过A、B两圆环向上的磁感线总条数相同，而由磁铁外部从上向下穿过A、B的磁感线的条数，面积越大的越多，故向下穿过A的磁通量大于向下穿过 B的磁通量，所以穿过 A的总磁通量小于穿过 B的总磁透量，故 C选项正确.【答案】C.拓展2 感应电流有无的判断?直升机螺旋桨叶片切割地 磁场的磁感线，螺旋桨叶片 上产生感应电动势，但不产 生感应电流.判断电路中是否产生感应电流，关键要分析穿过闭合电路的磁通量是否发生 变化.分析磁通量是否发生变化就必须要弄清楚磁场的分布情况，而对于立体图，往往还需将其转换为平图图，如

10、俯视图，侧视图等.据定研究的电崎> 理清状也2s内的糖场外布判断电路中是否有感应电流的思路：例下列各图所示的情况中，能产生感应电流的是【解析】A图中，线圈转动时穿过线圈的磁通量始终为零，不发生变化，线圈中不产生感应电流，故 A错误；B图中，磁铁向右运动，穿过线圈的磁通量变化，但线圈不闭合，线圈中不产生感应电流，故B错误；C图中，线圈远离磁铁时穿过线圈的磁通量始终为零，不发生变化，线圈中不产生感应电流，故C错误；D图中，回路闭合，且穿过闭合回路的磁通量不断增大，能产生感应电流，故D正确.【答案】D【点拨】回路闭合、穿过闭合回路的磁通量发生变化，是产生感应电流的两个必要条件，缺一不可.闭合回

11、路中有没有磁通量不是产生感应电流的条件，如果穿过闭合回路的磁通量很大但不发生变化，那么无论磁通量有多大，也不能产生感应电流.2.楞次定律K知识深层理解1、楞次定律(1)内容：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.?楞次定律示意图(2)适用范围：适用于一切穿过回路磁通量变化的情况.2、右手定则(1)使用方法伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向.(2)适用范围：适用于部分导体切割磁感线的情况.3、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

12、，可由以下四种方式呈现：(1)阻碍原磁通量的变化，即“增反减同”.(2)阻碍相对运动，即“来拒去留”.(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势，即“增缩减扩”.(4)阻碍原电流的变化(自感现象)，即“增反减同”.? (1)阻碍并不一定是相反, “阻碍”的是磁通量的变化.(2) “阻碍”不是阻止，不 仅有反抗的意思，而且有补 偿的意思，磁通量增加时是 反抗，磁通量减少时：是补 偿.理解1楞次定律中的“阻碍”意味着什么？楞次定律的内容：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变 化.电磁感应过程实质上是能的转化和转移过程，楞次定律中的“阻碍”就是能 量守恒定律的具体体现， 在克服这种阻碍作用的过程中

13、，其他形式的能转化成电感应电潦的根号隹稻引起感广申.淀的磁当磁通H噌加时,感应电流的磁域方向与 原够场的方向相反:当遗涌St找少管海, 电流的磁场方向与原磁场的方向相同,即“塔反冠同”楞次定律右手定则区研究对象整个闭合导体回路闭合导体回路的一部分，即做理解2楞次定律与右手定则的比较?磁铁在双管中下落，在塑料 管中下落得快.阳碍的是磁通的变化而不是闻周建通第3页共44页比较项目右手定则左手定则三个方向判断感应电流的方向、导体 运动方向和磁场方向（I,B）判断通电导体所受磁场力的方向、电流方向和磁场方向（F, I,B）图例卜H O (ft)因果关系运动一电流电流一受力应用发电机电动机记忆规律左“力

14、”右“电”?右手定则示意图K应试拓展注意拓展1楞次定律的“广义”表述从能的转化和守恒的角度看，楞次定律可表述为：感应电流的“效果”总要 反抗（或阻碍）引起感应电流的“原因”，常见的有以下几种表现：1-阻碍原磁通量的变化一一“增反减同”.如图所示，磁铁靠近线圈，B感与B原方向相反，利用安培定则可判断感应电L I流的方向为逆时针方向（从上向下看）.2阻碍导体与磁场间的相对运动一一“来拒去留” .如图.所示，若条形磁铁靠近线圈，线圈受到的是斥力；若条形磁铁远离线圈，线圈受到的是引力.3、使闭合回路面积有扩大或缩小的趋势一一 “增缩减扩”.如图 所示，P、Q是光滑固定导轨，a、b是可动金属棒，当磁铁下

15、移时, b将靠近.a、4、阻碍原电流的变化“增反减同”.如图所示，开关 S闭合时，B灯先亮,A灯后亮，即原电流增大时，感应电流的方向与原电流的方向”相反；开关 S断开时，灯逐渐熄灭， A灯中电流方向向右，B 灯中电流方向向左，线圈中电流方向不变，即原电流减小时，?从运动效果上来看，可以形 象地表述为“敌进我退”和“敌逃我追”。? “增缩减扩”是指金属线框 处在同一方向的磁场中，如 果线框处在进出两个方向都 有磁场的环境中，线框将“增 扩减缩”，如图所示，当金 属线圈A中电流增大时，线 圈B有向外扩张的趋势.别切割磁感线运动的导体适用范围各种电磁感应现象只适用于一段导体在磁场中做 切割磁感线运动

16、的情况应用用于磁通量随时间变化而产 生的电磁感应现象时较方便用于导体切割磁感线产生电磁 感应现象时较方便理解3右手定则与左手定则的比较感应电流的方向与原电流的方向相同.利用楞次定律的广义表述可灵活分析和判断相关问 题，特别是不涉及感应电流方向的问题，应用楞次定律的 广义表述分析判断更方便、快捷.拓展2三个定则、一个定律的综合应用安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律是学习电磁感应的基础和工具，解题的关键是要找到闭合电路或切割磁感线的导体并抓住 因果关系：（1）因电而生磁（I B） 安培定则；（2）因动而生电（、B I）右手定则，磁通量变化（ I）楞次定律；（3）因电而受力（I、B F安）一原，

17、二变.三感4四电流一"楞次定律,判断感应电疣的磁场方可判断感应电流的方向值得注意的是，右手定则适用于部分导体切割磁感线运动时感应电流方向的 判定，而楞次定律适用于一切电磁感应现象，是判断感应电流方向的基本方法.例1如图所示，导轨间的磁场方向垂直于纸面向里，当导体棒MN在导轨上向右加速滑动时，正对电磁铁A的闭合圆形金属环 B中（）A.有感应电流，且 B被A吸引B.无感应电流C.可能有，也可能没有感应电流D.有感应电流，且 B被A排斥【解析】导体棒MN在导轨上向右加速滑动， 根据右手定则，导体棒MN中 感应电流的方向为 N M ,且大小在逐渐变大，根据安培定则可知，电磁铁的 左端为N极，

18、且磁感应强度逐渐增大， 根据楞次定律知，B环中的感应电流产生 的内部磁场方向向右， B被A排斥，故D正确.【答案】D【点拨】对于切割类问题，通常利用右手定则来判断感应电流的方向；若从楞次定律的推广意义分析，则会很容易得到圆形金属环B和电磁铁A的联系，穿过回路的磁通量增加时，感应电流的效果要阻碍磁通量的增加，表现出的运动?A、B均为轻质铝环，A环 闭合，B环断开，当用磁铁 的任一极靠近 A环时，A环 远离磁铁；当用磁铁的任一 极靠近B环时，B环静止.形式有收缩、远离；穿过回路的磁通量减少时，感应电流的效果要阻碍磁通量的 减少，表现出的运动形式有扩张、靠近.第7页共44页印象笔记例2如图所示，质量

19、为 m的闭合金属环用不可伸长的绝缘细线悬挂起来，金属环有一半处于水平且与环面垂直的匀强磁场中.从某时刻开始，磁感应强度均匀减小，金属环始终保持静止 .则在磁感应强度均匀减小的过程中，关于细线的拉力，下列说法中正确的是()第9页共44页A .大于环的重力 mg,并逐渐减小 B.小于环的重力 mg,并保持恒定C.大于环的重力 mg,并保持恒定 D.环中有沿顺时针方向的感应电流【解析】磁感应强度均匀减小，穿过金属环的磁通量均匀减小，金属环中产生恒定的感应电动势， 感应电流也恒定不变， 感应电流的方向为顺时针方向，再由左手定则可得，安培力的合力方向竖直向下，金属环所受的安培力F BIL,可知安培力F均

20、匀减小，金属环始终保持静止，则细线的拉力FT mg F ,因F减小，所以细线拉力也逐渐减小.【答案】AD3.法拉第电磁感应定律互感、自感、涡流K知识深层理解1、法拉第电磁感应定律(1)感应电动势概念：在电磁感应现象中产生的电动势；产生条件：穿过电路的磁通量发生改变，与电路是否闭合无关；方向判断：感应电动势的方向用楞次定律或右手定则判断.?有感应电动势不一定存在 感应电流，有感应电流一定 存在感应电动势，在这里要 看电路是否闭合.(2)法拉第电磁感应定律内容：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;公式：e n，其中n为线圈匝数， 一为磁通量的变化率.(3)导体棒切割磁感线时产生的

21、感应电动势导体棒垂直切割磁感线时，感应电动势可用E Bl求出，式中l为导体棒切割磁感线的有效长度；导体棒在磁场中转动时，导体棒以端点为轴， 在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动产生的感应电动势E Bl 1 Bl 2 (平均速度等于导体棒中点位2置的线速度L )22、互感、自感、涡流(1)互感：互不相连并相互靠近的两个线圈，当一个线圈中的电流变化时,所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势，这一现象叫做互感(2)自感现象概念：由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感自感电动势.a.定义：在自感现象中产生的感应电动势叫做自感电动势；b.表达式：E L- - t?对“阻碍”含义的正

22、确理解 (1)电流增大引起自感电动势时，自感电动势阻碍电流 增大，自感电动势方向与原 电流方向相反；(2)电流减小引起自感电动 势时，自感电动势阻碍电流 减小，自感电动势方向与原 电流方向相同.自感系数La.相关因素：与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关;b.单位：亨禾1J ( H) , 1mH 10 3H , 1 H 106H.自感现象的四大特点a.自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化；b.通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化；c.电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体；?涡流的应用d.线圈的自感系数越大，自感现象越明显，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

23、使过程反向.断电自感中，灯泡是否闪亮问题a.通过灯泡的自感电流大于原电流时，灯泡闪亮；b.通过灯泡的自感电流小于等于原电流时，灯泡不会闪亮(3)涡流当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导体中都会产生感应电流，这种电流像水的旋涡，所以叫涡流理解1不产生感应电流的电路是否存在感应电动势？如何判断其方向？?法拉第圆盘发电机磁场穿过铜盘，把铜盘看成 是若干条由中心指向边缘的 铜棒的组合，铜盘转动时， 每根铜棒都在切割磁感线， 相当于电源，闭合电路获得 电流.不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，/电路中就会产生感应电动势，即有感应电动势不一定存在:_感应电流(要看电路是否闭合)，但有感应

24、电流一定存在»感应电动势.另外，还要注意区分回路的电动势与部分导.,体上的电动势.例如，如图所示，闭合线圈在匀强磁场中 移动时，穿过线圈的磁通量不变，因此回路中电流为零.但对于其中某一部分导体，如ad边和be边，由于它们切割磁感线，因此会产生感应电动势， 使a与d、b与c两端形成电势差，如同一整块导体在磁场中运动一样.在判断感应电动势方向时， 注意以下关键点：产生感应电动势的那部分导体 相当于电源，在电源内部的电流方向与电动势的方向相同，由负极指向正极，跟内电路中的电流方向一致. 根据楞次定律判断出的感应电流的方向就是感应电动 势的方向.? ( 1)磁通量 BS ,决定 穿过某回路磁

25、通量大小；(2)磁通量的变化量21 ,决定该回路中是否有感应电动势；(3)磁通量的变化率理解2应用法拉第电磁感应定律 E n中时应注意什么？ t1、利用E n 求得的电动势是整个回路在t时间内的平均感应电动势，而不是回路中某段导体的电动势，当t趋近于0时，上式表示电动势的瞬时值.2、回路中磁通量发生变化时，由于感应电场的作用使电荷发生定向移动而形成感应电流，在 t时间内通过回路某一横截面的电荷量q I t E t nt n说明电荷量q仅由磁通量的变化量和回路Rt R R电阻决定，与磁通量变化的时间无关.印象笔记B 二t_B S ，决定该回t t1 2t路中感应电动势的大小.?感应电动势与线圈匝

26、数 n有 关，但磁通量 与n无关，n 匝线圈是由n个单匝线圈串3、E n 一 具有普遍性，无论因什么方法引起的变化都适用，不要求一t定是匀强磁场.联而成的，故E n_ .t?谁切割磁感线，谁就相当于 电源.?串联的两部分导体切割磁 感线时，总的有效切割长度 等于两部分导体有效切割长 度的和或差，具体要看它们 产生的感应电流的方向是否 相同.理解3对公式E Bl的理解E Bl只适用于在匀强磁场中运动的一段导体垂直切割磁感线的情况,产生的是动生电动势，是由E n 黑在一定条件下推导出来的.t1、在公式E Blv中，l是指导体的有效切割长度，即导体两端点的连线在 垂直于速度方向上的投影长度，如图所示

27、的三种情况中，感应电动势都是E Blv.无论什么形状的导线，都等效于导线两端点连线切割磁感线.2、公式中的 应理解为导体和磁场间的相对速度，当导体不动而磁场运动 时，也有感应电动势产生.3、当 与l或 与B的夹角为 时，利用公式E Bl sin来求解导体切割 磁感线时产生的感应电动势，但应注意的是lsin或sin为有效切割长度或有效切割速度.当B、l . 三个量的方向相互垂直时，90 ,感应电动势最大;当任意两个量的方向相互平行时，0 ,感应电动势为0.?反电动势【注意】(1)如图所示，运动导体中的自由电子，受 到的洛伦兹力为F合e合B, F合与合速度 合垂直.(2)从做功角度分析，由于 F合

28、与合垂直，洛伦兹力不对电子做功，但 F合的一个分量F1 e B对电子做正功，产生动生电动势.F合的另一个分量是 F2 euB,阻碍电子运动，做负功，两个分力 Fi、F2所做功的代数和为零.洛伦兹力并不提供能量.?在含有电动机的电路中不 能应用欧姆定律，其原因是 电动机线圈转动时切割磁感理解4 感生电场与静电场有什么不同？1、产生条件不同静电场是由电荷激发的，而感生电场是由变化的磁场激发的.2、描述电场的电场线特点不同静电场的电场线不闭合， 总是始于正电荷或无限远， 终止于无限远或负电荷， 不闭合也不相交；而感生电场的电场线是闭合曲线，没有终点与起点，这种情况与磁场中的磁感线类似，所以感生电场又

29、称为涡旋电场.3、电场对电荷做功不同电荷在静电场中沿闭合路径移动 -.周时，电场力所做的功为零，即静电力 做功与路径无关；而单位正电荷在感生电场中沿闭合路径移动一周时，电场力所做的功不为零，即感生电场中的电场力做功与路径有关4、电场方向及判断方法不同静电场方向与正电荷所受电场力方向一致，沿电场线的切线方向； 感生电场方向是根据磁场的变化情况由楞次定律判断的.如图所示，磁感应强度B增强,假定在磁场周围有一个闭合回路，由楞次定律可知回路中感应电流产生的磁场方向向下，由安培定则可判断出电流方向为顺时针方向（俯视），则感生电场方向 也为顺时针方向.【注意】感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的，涡旋电

30、场也会对电荷印象笔记线，产生了反电动势，加在 电动机线圈内阻上的电压比 加在电动机两端的电压小.?电磁感应球?麦克斯韦电磁场理论： （1）变化的磁场可以激发电场一 一涡旋电场，此为电磁感应 现象中感生电动势的本质；（2）变化的电场可以激发磁 场一一涡旋磁场.这两个假 设为建立完整的电磁场理论 奠定了基础，预言了电磁波 的存在，是变化的电磁场在 空间传播的理论依据.比较内容物理量电感L电阻R阻碍作用阻碍电流的变化阻碍电流表现产生自感现象导体发热大小因素电感越大，电流变化越快，对电 流变化的阻碍作用越大， 产生的 自感电动势越大电阻越大，对电流的阻碍 作用越大决定因素线圈的大小、形状、匝数，有无

31、铁芯导体长度、横截面积、电 阻率联系电感和电阻都是反映导体本身性质的物理量理解5电感和电阻对电流的阻碍作用的区别是什么?理解6什么是电磁阻尼？什么是电磁驱动？二者有什么关系?电阻丝的双线绕法，避免在 电流变化时产生自感电动 势.?在电力工程和电子电路中, 互感现象有时会影响电路的正常工作.?平衡车通过电磁感应原理 保持平衡.产生力的作用，感生电场的存在与有无电路及电路是否闭合无关.当导体在磁场中运动时， 感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向与导 体运动方向相反，总是阻碍导体的运动， 这种现象称为电磁阻尼； 如果磁场相对 于导体运动，在导体中产生感应电流， 感应电流使导体受到安培力的作用，

32、安培 力使导体运动起来，这种作用常常称为电磁驱动.从本质上讲，电磁阻尼和电磁驱动都是楞次定律的具体表现形式，感应电流的安培力阻碍导体与磁场之间的相对运动阻碍相对运动，可能是阻碍某个物体的运动，此时为电磁阻尼；也可能驱动某个相对运动的物体，此时为电磁驱动.K应试拓展注意拓展1求解感应电动势相关问题的常见情况与方法1、对于回路（不一定闭合），常用法拉第电磁感应定律 E n计算感应 t电动势的平均值，特别是求解电磁感应现象中的电荷量，设在t时间内通过导印象笔记?线圈在匀强磁场中转动，在 一个周期内穿过线圈的磁通量的变化量 0,故通过线圈某横截面的电荷量q 0 .线某-横截面的电荷量为q,则根据电流的

33、定义式I9及法拉第电磁感应定律t2、导体杆平动切割磁感线时产生的感应电动势E Bl （B、1、三者两两垂直）3、导体杆转动垂直切割磁感线时产生的感应电动势如图所示，长为1的导体杆ab,绕b端在垂直于 匀强磁场的平面内以角速度匀速转动，磁感应强度大小为B, ab杆所产生的感应电动势大小可用下面两 种方法推出.方法一：设经过 t时间ab杆扫过的扇形面积为_11 2S,则 S -1 tl -1 t ,磁通量的变化量为 22121 一 ，12B S - Bl t ,所以 E -B1 -2t 2?导体棒切割磁感线有两种 形式，解题时要注意区分平 动切割和转动切割，如果是 转动切割，参照左栏中的方 法一、

34、二.方法二：杆上各处速率不同，故不能直接用公式E B1求解，由 r 可E n ，得 q I t第15页共44页知，杆上各点的线速度跟半径成正比，故可用杆的中点的速度作为平均切割速度 代入公式计算，所以一E B1B12 .224、如图所示，导线框绕与磁感线垂直的轴转动时 产生的感应电动势为 E nBS sin t.例 如图所示，abcd为水平放置的 “匚 ”形光滑 金属导轨，ab、cd间距为1,电阻不计.导轨间有垂直 于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B.金属杆放置在导轨上，与导轨的接触点为M、N,并与导轨成绕N点由图示位置匀速转动到与导轨ab垂直的位置，转动过程中金属杆与导轨始终保持良好接

35、触， 金属杆单位长度的电阻为r.则在金属杆转动过程?推导出感应电动势、 感应电 流的表达式，注意金属杆切 割磁感线的有效长度和回路 的总电阻是变化的，利用表 达式可分析计算出感应电动 势和感应电流的大小.角.金属杆以角速度中，下列说法正确的是（）A. M、N两点电势相等B.金属杆中感应电流的方向是由N流向M印象笔记BlC.回路中感应电流的大小始终为B2rD .回路中通过金属杆某横截面的电荷量为一B2r tan【解析】由于导轨电阻不计，所以路端电压为零，即 M、N两点间的电压为 零，M、N两点电势相等，A正确；根据楞次定律可得回路中的感应电流方向为 顺时针方向，所以金属杆中感应电流的方向是由M流

36、向N, B错误；设金属杆在回路中的长度为 x,其接入回路的电阻为 R rx,根据金属杆转动切割磁感线产生的感应电动势大小计算公式可得E 1 Bx22,感应电流的大小为122BXBx上寸口 ，由于x逐渐减小，所以感应电流逐渐减小，C错误;rx2r?感应电荷量q n与磁 R通量的变化量大小有关，而 与磁通量变化快慢无关，即 无论磁通量变化是否均匀， 都可用此式计算通过导体横 截面的电荷量.于金属杆在回路中的有效切割长度逐渐减小，所以接入回路的电阻逐渐减小，不能根据q 不-计算回路中通过金属杆某横截面的电荷量，D错误.【答案】A【点拨】（1）判断感应电动势方向时一定要明确哪部分相当于电源，因为 在电

37、源内部电流是由低电势流向高电势，在电源外部电流由高电势流向低电 势.（2）导体杆切割磁感线有两种形式，解题时要注意区分平动切割和转动切 割，确定切割类型后再选择相应公式求解，而不能乱套公式.拓展2电磁感应与电路问题的综合解决电磁感应中的电路问题策略如下：（1）确定电源：对于动生电动势,切割磁感线的部分导体相当于电源；对于感生电动势，放在磁场中的部分相当于电源，利用E Bl或E n求感应电动势的大小， 利用右手定则或楞次定律 t判断感应电流的方向.（2）分析电路结构（内、外电路及外电路的串、并联关系），画出等效电路图.（3）应用欧姆定律及串、并联电路的基本规律等列式例 如图所示，在竖直平面内有-

38、金属环，环半径为.1牛二二二. .松0.5m,金属环总电阻为 2Q,在整个竖直平面内存在垂直 于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B 1T ,在环的最高点上方0.5m处的A点用钱链连接一长度为 1.5m、电阻为3 的均匀导体棒 AB,当导体棒 AB摆到竖直位?电磁感应原理在生活中的 应用.手摇手电筒置时，导体棒 B端的速度为3m/s.已知导体棒下摆过程中紧贴环面且与金属环有良好接触，则导体棒 AB摆到竖直位置时 AB两端的电压大小为（）A. 0. 4VB. 0.65V C. 2.25VD. 4.5V【解析】设金属环的最高点为 C,当导体棒摆到竖直位置时，由 r可得11、一 .一一C点导体棒的速度

39、为 C - B - 3m/s 1 m/s , AC 间电压为33印象笔记U ACEacC1BLac 1 0.5 V220.25V , CB段产生的感应电动势为老式录音机：录音过程利用 了电流的磁效应，放音过程 利用了电磁感应.Ecb BLcb vCvB 1 13V 2 .导体棒两侧金属环并联，总电阻为 221RR 0.5 ，导体棒CB段的电阻为r 2 ，则CB间电压为Ucb Ecb2r R-0 2V 0.4V ,故 AB 两端的电压大小为UaB Uac UcB 0.25V 0.4V0.5 20.65V .【答案】B【点拨】不要把导体棒AB两端的电压与导体棒 AB切割磁感线产生的感应 电动势这两

40、个概念混为一谈.导体棒AB两端的电压等于 AC间电压与CB间电压之和，AC间电压等于AC段产生的感应电动势， CB间电压等于 CB段的路端 电压.拓展3电磁感应的动力学问题导体棒（框）在磁场中运动切割磁感线产生感应电动势的现象，将力和运动、功和能量综合到一起，是历年高考的重难点导体棒（框）的两种状态1、平衡状态一一静止或匀速直线运动，加速度为零要特别注意 a 0时是物体达到最大速度 v或最小速度v的临界情况.?动圈麦克风的工作原理动 圈麦克风利用电磁感应，当 声波到达振膜时，振膜会带 动磁体移动，磁体在线圈中 感应出电流.生祺2-非平衡状态一一加速度不为零.安培力阻碍导体棒（框）的运动，还要

41、注意导体棒（框）是否受到外力，做好受力分析.解决电磁感应中动力学问题的一般方法导体中的感应电流在磁场中往往受到安培力的作用，所以电磁感应问题常常与力学问题联系在一起， 解决此类问题的基本方法是四个字：源” “路” “力”“动” .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，解决谁 是电源的问题.2、求回路中感应电流的大小和方向，要注意电路结构.3、分析所研究导体的受力情况（包括安培力）.4、结合导体的运动情况列方程求解.例 如图甲所示，相距L 1m、电阻不计的两根长金属导轨，各有一部分在同一水平面内，另一部分在同一竖直面内.质量均为m 50g、电阻均为R 1.0的金属细杆ab、

42、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因 数 0.5 .整个装置处于磁感应强度 B 1.0T、方向竖直向上的匀强磁场中，ab杆在水平拉力F作用下沿导轨向右运动，cd杆固定在某位置.现在释放 cd杆并 开始计时，cd杆的 心 t图像如图乙所示，已知在07s和23s内，图线为直线.g 取 10m/s2.（1）求在01s内通过cd杆的电流；（2）若已知ab杆在12s内做匀加速直线运动， 求12s时间内拉力F随时 间t变化的关系式.第19页共44页【解析】li甲4?对cd杆进行正确的受力分 析，列出动力学或者静力学 方程，从而求解出回路中的 电流.(1)在07s内，cd杆的.vcd t图

43、线为倾斜直线，因此匀变速直线运动，加速度为a1 vv0 4.0m/s2,因此cd杆受向上的摩擦力作用，其受力图如图所示.根据牛顿第二定律，有 mg Ff ma1, 其中FfFnFaBIL ,因此回路中的电流为m g aiBL0.6A .cd杆做(2)在01s内，设ab杆产生的电动势为E,则E BL1 ,由闭合电路欧E2IR姆定律知I 三，则ab杆的速度为V1 2R 1.2 m/s.2RBL在23s内，由图像可求出 ed杆的加速度为a24.0m/s2,同理可求出 ab、 2m g a2 R杆的速度 v2 2-2 2.8m/s.B2L2在12s内，ab杆做匀加速直线运动，则加速度 a 、"

44、;1.6m/s2,对ab 杆，根据牛顿第二定律有F mg BIL ma , ab杆在t时刻的速度 v v1 a(t 1s),Blv 回路中的电流I ，联立可得 F 0.8t 0.13 (N).2R【答案】(1) 0.6A(2) F 0.8t 0.13 (N)【点拨】本题的关键是依据金属细杆的运动状态分析其受力特点，cd杆受?不论金属细杆做匀加速运 动还是变加速运动，分析金 属细杆的受力情况、运动情 况的动态思路如下：金属细 杆受力而运动产生感应电动 势-感应电流-金属细杆受 安培力合外力变化-加速 度变化-速度变化-感应电 动势变化相互制约.到重力、摩擦力、安培力、弹力，而安培力大小等于导轨对

45、其的弹力，则摩擦力与安培力有关.电磁感应问题是典型的力电综合问题，电流是连接桥梁，根据受力和运动状态分析运动学问题，注意安培力的大小和方向，结合闭合电路欧姆定 律分析电流.拓展4通电自感与断电自感的比较?日光灯电路日光灯启动时，通过镇流器 的电流迅速减小，产生很高 的自感电动势，使灯管导电 发光.印象笔记现象在开关S闭合瞬间，灯A立即 亮起来，然后稍变暗，灯 A逐 渐变亮在开关S断开时，灯A渐渐熄火或 闪亮一卜再渐渐熄灭原因开关S闭合时，流过线圈的电 流迅速增大，线圈产生自感电 动势，阻碍了电流的增大，使 流过灯Ai的电流比流过灯 A 的电流增加得慢开关S断开时，线圈L产生自感电 动势，阻碍了

46、电流的减小，使电流 继续存在一段时间；灯A中电流反 向，不会立即熄灭。若RL RA,原 则来的电流Il Ia,则灯A要闪亮 一卜再渐渐熄火.若 Rl - Ra ,原来 的电流Il, Ia，则灯A逐渐熄灭（不 再闪凭一下）能量转 化情况电能转化为磁场能磁场能转化为电能等效等效成一个变化的电阻，开始 阻值无穷大，相当于断路，后 来逐渐减小到它的直流电阻相当一个电动势逐渐减小的电 源，最后减小到零IJL lj?日光灯电路是自感现象在实际生活中的重要应用.【注意】自感现象的四个特点：（1）自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化.（2）通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化.（3）电流稳定时，自感线圈

47、就相当于普通导体.（4）线圈的自感系数越大，自感现象越明显，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.例 如图（a） （b）所示的电路中，电阻 R和自感线圈L的阻值都很小，且 小于灯泡A的阻值，闭合开关 S,使电路达到用I定，灯泡 A发光，则（）?日光灯中的镇流器是用漆 包线紧密绕制的线圈，线圈 内是由硅钢片叠制的铁芯， 当线圈中的电流突然被切断 时，可以产生很高的电压.瞋 atnrA.在电路（a）中，断开S, A将渐渐变暗B.在电路（a）中，断开S, A将先变得更亮，然后渐渐变暗C.在电路（b）中，断开S, A将渐渐变暗D.在电路（b）中，断开S, A将先变得更

48、亮，然后渐渐变暗【解析】在电路（a）中，断开 S,线圈产生自感电动势，阻碍电流变小， 故A将渐渐变暗，故 A正确，B错误；在电路（b）中，由于电阻R和自感线圈 L的阻值都很小，且小于灯泡A的阻值，所以通过灯泡的电流比通过线圈的电流 小，断开S,由于线圈产生自感电动势，阻碍电流变小，导致A将先变得更亮，然后渐渐变暗，故 C错误，D正确.【答案】AD【点拨】本题考查了自感现象， 在处理通电、断电瞬间灯泡亮度变化的问题?断电自感现象中灯泡是否“闪亮”问题的判断的关键第29页共44页印象笔记在于对电流大小的分析，若 断电后通过灯泡的电流比原 来大，则灯泡先闪亮后再慢 慢熄灭.时，不能一味地套用结论，

49、要具体问题具体分析， 要弄清楚灯泡是跟线圈串联还 是并联.通电时自感线圈相当于一个变化的电阻，阻值由无穷大逐渐减小，通电瞬间自感线圈处相当于断路；断电时，自感线圈相当于电源，若无闭合回路将产 生较大的电动势，形成较大电势差，若有闭合回路，自感电动势由某值逐渐减小 到零，使电流在原基础上逐渐减小到零.K疑难突破提高突破1电磁感应中的图像问题电磁感应中的图像问题是高考的热点问题，一般是由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像， 比如线框穿过有界磁场时的图像问题；或由给定的图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量， 比如由线框内磁场的 B t图像选择E t、 i t、F t图像.不管是哪种类型，电磁感

50、应中的图像问题常需利用右手定则、 楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律分析解决.1、线框或杆匀速穿过有界磁场，选择感应电流或安培力的图像由于线框或磁场的形状不同，尽管线框或杆匀速运动，但磁通量的变化率不 一定相等，或者根据 E Blv,导体有效切割长度可能变化，感应电动势不一定 相等.另外，还要注意考虑杆在导轨上运动可能会使回路的周长变化，造成回路中总电阻发生变化，感应电流随之变化.2、线框或杆自由穿过有界磁场，选择运动图像线框或杆自由穿过有界磁场的过程中受到安培力，分析过程如下：导体进入磁场做切割磁感线I上运动 E Blv感应电动势R r感应电流F BIl导体受安培力Fa ma合力变化口加速度

51、变化速度变化感应电流变化导体受安培力变化合力变化临界状态.3、根据已知图像选择所求图像?不管是哪种类型的图像， 都 要注意图像与解析式（物理 规律）和物理过程的对应关 系，都要用图线斜率、截距 的物理意义去分析问题.解决此类问题的关键是把握图像特点、分析相关物理量的函数关系、分析物 理过程的变化规律， 应做到“四明确，三理解"：明确图像所描述的物理意义;明确各种正、负号的含义；明确斜率的含义；明确图像和电磁感应过程之间的对 应关系.理解三组关系及其各自的物理意义：v v , B B ,.ttt例1如图，EOF和EOF为空间一匀强磁场的边界，其中 EOPEO, FOPFO，且 EOXO

52、F; OO为/ EOF的角平分线，OO间的距离为1;磁场方向垂直于纸面向里.一边长为1的正方形导线框沿 OO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，则下列关于感应电流i与时间t的关系图线可能正确的是（）?对于形状不规则（或长度变 化）的导体切割磁感线问题， 可将导体分成若干小段进行 研究，最后再进行综合.例2如图甲所示，正六边形导线框abcdef放在匀强磁场中静止 不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t的变化关系仃如图乙所示.t 0时刻，磁感应强 度B的方向垂直于纸面向里，设产 生的感应电流沿顺时针方向为正、竖直边cd所受安培力的方向水

53、平向左为正. 安培力F随时间t变化的图像正确的是则下列关于感应电流i和cd边所受（ ）【解析】02s内，磁感应强度方向垂直于纸面向里，且逐渐减小，根据楞 次定律，感应电流的方向沿顺时针方向，为正值根据法拉第电磁感应定律，?电磁感应中主要涉及的图 像有B t图像、 t图像、E t图像和I t图像.若出 现这类图像问题，要先确定 磁通量的变化是否均匀，从 而推知感应电动势（电流） 是否大小恒定，用楞次定律 或右手定则判断出感应电动 势（感应电流）的方向，从 而确定其正负以及在坐标系 中的范围.【解析】由右手定则可知，导线框由图示位置到左侧边运动至O点的过程中，产生的感应电流逐渐增大， 方向为逆时针

54、方向（为正）；导线框左侧边由O 点运动至OO连线的中点的过程中，产生的感应电流不变，方向为逆时针方向（为 正）；导线框左侧边由 OO连线的中点运动至 。点（右侧边运动至 O点）的过 程中，左右两侧边切割磁感线产生的感应电动势方向相反，感应电流从正最大值逐渐减小到负最大值；导线框右侧边由O点运动至OO连线的中点的过程中，产生的感应电流不变，方向为顺时针方向（为负）；导线框右侧边由OO连线的中点运动至 O点的过程中，产生的感应电流逐渐减小，方向为顺时针方向（为负）；所以感应电流i与时间t的关系图线可能正确的是 B.【答案】B【点拨】电磁感应的图像问题常用的解题方法：（1）排除法：排除与题目要求不符的图像