高考物理二轮复习精品资料Ⅰ专题12电磁感应(同步.

1、专题十二电磁感应主干知识整合一、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律的内容是感应电动势的大小与穿过回路 的磁通量的变化率成正比.在具体问题的分析中，针对不同形式 的电磁感应过程，法拉第电磁感应定律也相应有不同的表达式或 计算式.磁通量变化的形式表达式备注通过W匝线圈内的当S不变时，E=ns-磁通量发生变化n M(2)当B不变时，E=nB 导体垂直切割磁感 线运动E=BLv当 V/B 时，E=0磁通量变化的形式表达式备注导体绕过一端且垂直于磁场方向的转轴匀速转动线圈绕垂直于磁场 方向的转轴匀速转 动EnBS(o* sintot当线圈平行于磁感线时，E 最大为E=nBS“,当线圈平 行于中性面时，

2、F=0二、楞次定律与左手定则、右手定则1. 左手定则与右手定则的区别：判断感应电流用右手定 则，判断受力用左手定则.2. 应用楞次定律的关键是区分两个磁场：引起感应电流的磁场和感应电流产生的磁场.感应电流产生的磁场总是阻碍 引起感应电流的磁场的磁通量的变化，“阻碍”的结果是延缓了磁通量的变化，同时伴随着能量的转化.3. 楞次定律中“阻碍”的表现形式：阻碍磁通量的变化（增反减同），阻碍相对运动（来拒去留），阻碍线圈面积变化（增缩减扩），阻碍本身电流的变化（自感现象）.三、电磁感应与电路的综合电磁感应与电路的综合是高考的一个热点内容，两者的核 心内容与联系主线如图4-12-1所示：P=1Uq=CU

3、桥梁1:电动势E图 4-121U岛E桥梁2:能量守恒E=BLv楞次定律1.产生电磁感应现象的电路通常是一个闭合电路，产生电动势 的那一部分电路相当于电源，产生的感应电动势就是电源的电动势， 在“电源”内部电流的流向是从“电源”的负极流向正极，该部分电R路两端的电压即路端电压，2=希£2.在电磁感应现象中，电路产生的电功率等于内外电路消耗的功率之和.若为纯电阻电路，则产生的电能将全部转化为内能；若为 非纯电阻电路，则产生的电能除了一部分转化为内能，还有一部分能 量转化为其他能，但整个过程能量守恒.能量转化与守恒往往是电磁 感应与电路问题的命题主线，抓住这条主线也就是抓住了解题的关能转化

4、为电能，导体棒克服安培力做的功等于电路中产生的电能.说明：求解部分导体切割磁感线产生的感应电动势时，要区别平 均电动势和瞬时电动势，切割磁感线的等效长度等于导线两端点的连 线在运动方向上的投影.要点热点探究探究点一电磁感应的图象问题在电磁感应问题中出现的图象主要有B-t图象、一t图象、E-t图象和1一1图象，有时还可能出现感应电动势E或感应电流I随线位移x变化的图象，即E-x图象或I-x图象.(1) 对切割类电磁感应图象问题，关键是根据E=BLv来判断感应电动势的大小，根据右手定则判断感应电流的方向并按 规定的正方向将其落实到图象中.(2) 电磁感应图象问题的特点是考査方式灵活：根据电磁感 应

5、现象发生的过程，确定给定的图象是否正确，或画出正确的 图象；由题目给定的图象分析电磁感应过程，综合求解相应的 物理量.(3) 电磁感应图象问题可综合法拉第电磁感应定律、楞次定 律和安培定则、右手定则及左手定则，结合电路知识和力学知 识求解.(4) 电磁感应图象问题的解题方法技巧：根据初始条件，确 定给定的物理量的正负或方向的对应关系和变化范围，确定所 研究的物理量的函数表达式以及进出磁场的转折点等，这是解 题的关键.例1如图4-12-2所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域，细金属棒PQ沿导轨从MN处匀速运动到的过程中, 棒上感应电动势E随时间t变化的图示，可能正确的是()0'A图 4

6、一12 3例1 A 【解析】MN只有进入磁场中才切割磁感线, 因而只有中间过程有感应电动势，且£=£,故选A【点评】 电磁感应的图象问题在广东高考中出现的形式 一般是选择正确的感应电流的图线或感应电动势的图线.要求 理解图线的意义，能够根据导线或线圈的运动情况找出感应电 动势或感应电流的变化规律，根据变化规律画出感应电动势或 感应电流随时间变化的图象.在图4-12-5所示的四个情景中，虚线上方空间都存在方向垂直纸面向里的匀强磁场.A、B中的导线框为正方形，C、 D中的导线框为直角扇形.各导线框均绕轴O在纸面内匀速转动， 转动方向如箭头所示，转动周期均为匚从线框处于图示位置时

7、开始 计时，以在OP边上从P点指向O点的方向为感应电流，的正方向， 则在图4一12 15所示的四个情景中，产生的感应电流i随时间t的 变化规律如图4-12-4所示的是（）X X X X XD例1变式题 C 【解析】由电流的图象可知，导体切割磁感 线有电流时，电流是恒定的，这就排除了 A、B两种情况，因A、BT T两种情况中电流是变化的；再根据右手定则，在才到扌内产生的感应电流的方向由P指向o的只有c这种情况.探究点二电磁感应与电路的综合问题1. 解答电磁感应与电路的综合问题时，关键在于准确分析电路的结 构，能正确画出等效电路图，并综合运用电学知识进行分析、求解.2. 求解过程中首先要注意电源的

8、确定，通常将切割磁感线的导体或 磁通量发生变化的回路作为等效电源；其次是要能正确区分内、外电路, 应把产生感应电动势的那部分电路视为内电路，感应电动势为电源电动 势，其余部分相当于外电路；最后应用闭合电路欧姆定律及串并联电路 的基本规律求解，处理问题的方法与闭合电路问题的求解基本一致.例2法拉第曾提出一种利用河流发电的设想，并进行了实验研 究.实验装置的示意图可用图4-12-6表示，两块面积均为S的矩 形金属板平行、正对、竖直地全部浸在河水中，间距为水流速度处处相同，大小为s方向水平.金属板与水流方向平行.地磁场磁感应强度的竖直分量为B,水的电阻率为"水面上方有一阻值为R的 电阻通过

9、绝缘导线和开关K连接到两金属板上忽略边缘效应，求:(1) 该发电装置产生的电动势;(2) 通过电阻的电流；电阻消耗的电功率.zgBdv （ BdrS 例 2（2）p“+rs（3）hz+/?jx【解析】 由法拉第电磁感应定律，有E=Bdv 两板间河水的电阻r=f 由闭合电路欧姆定律，有E BdvS ，=r+R=pd+RS(3)由电功率公式，P=I2R得卩=BdvSpd+RS,探究点三涉及电磁感应的力电综合以电磁感应现象为核心，综合应用牛顿运动定律、动能定理、 能量守恒定律及电路等知识形成的力电综合问题，经常以导体棒 切割磁感线运动或穿过线圈的磁通量发生变化等物理情景为载体(1) 受力与运动分析导

10、体棒运动切割磁感线产生感应电动势，而感应电流在磁场 中受安培力的作用，安培力将阻碍导体棒的运动.导体棒运动过 程受到的安培力一般是变力，引起导体棒切割磁感线运动的加速 度发生变化.当加速度变为零时，运动达到稳定状态，最终导体 棒做匀速直线运动，利用平衡条件可求导体棒稳定状态的速度.(2)解题思路 利用法拉第电磁感应定律和楞次定律或右手定则确定感 应电动势的大小和方向； 应用闭合电路欧姆定律求电路中的感应电流的大小; 分析所研究的导体的受力情况，关注安培力的方向； 应用运动学规律、牛顿第二定律、动能定理、平衡条件等列方程求解.例32011 四川卷如图4-12-7所示，间距Z=0.3 m的平行金属

11、导轨恥心和色2。2分别固定在两个竖直面内.在水平面axbxb2a2区域内和倾角" = 37°的斜面cxbxb2c2区域内分别有磁感应强度厲=04 T、方向竖直向上和2=1 T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场.电阻R = 0.3 Q、质量/7“ = 01 kg、长为Z的相同导体杆K、S、0分别放置在导轨上，S杆的两端固定 在打、方2点，K、0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，绳上穿有质量加2 = 005kg的小环.已知小环以a=6 m/s2的加速度沿绳下滑，K杆保持静止, 0杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速

12、运动.不计导轨电阻和滑轮摩擦，绳不可伸长.取g=10 m/s2, sin37° =0.6 > cos37° =0.8.求:(1) 小环所受摩擦力的大小;(2) 0杆所受拉力的瞬时功率.例 3(1)0.2 N (2)2 W【解析】(1)设小环受到的摩擦力大小为/,由牛顿第二定律，有代入数据，得/=0.2 N(2) 设通过K杆的电流为人，K杆受力平衡，有f=tw设回路总电流为人总电阻为尺总，有1=2117?总=玄？设0杆下滑速度大小为e产生的感应电动势为E,有E=B2lvF+niigsinO=B2Il 拉力的瞬时功率为P=Fv 联立以上方程，代入数据得P=2 W【点评】

13、电磁感应过程实质是电能与其他形式的能之间相互转化的过程，安培力做功的过程是电能转化为其他形式的能 的过程，“外力”克服安培力做功，则是其他形式的能转化为电 能的过程.一般解题思路是:(1)若安培力为恒力，由于电磁感 应中产生的电能等于克服安培力所做的功，可先求克服安培力 做的功；(2)若安培力为变力，应从能量守恒角度解题，即系统 初态总机械能等于系统末态总机械能与产生的电能之和；(3)利 用电路中所产生的电能计算.变戎题2011浙江卷如图412 8甲所示，在水平面上固定有长为1 = 2 m、宽为 =lm的金属“I尸形导轨，在形导轨右侧/=0.5 m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且感应强度随

14、时间变化规律如图乙所示.在r=o时刻，质量为加=01 kg的导体棒以v0=l m/s的初速度从导轨的左端开始向 右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为“ =01,导轨与 导体棒单位长度的电阻均为x = 0.1 Wm,不计导体棒与导轨 之间的接触电阻及地球磁场的影响(取g = 10m/s2).(1) 通过计算分析4s内导体棒的运动情况；(2) 计算4s内回路中电流的大小，并判断电流方向(3) 计算4 s内回路产生的焦耳热.甲乙图 4一12 8例3变式题(1)略(2)0-2 A 顺时针(3) 0.04 J【解析】(1)导体棒先在无磁场区域做匀减速运动，有fintg =ma vt=vQ+atx =

15、口+尹尸导体棒速度减为零时，vt=0代入数据解得：/ = ls, x=0.5 m,因故导体棒没有进 入磁场区域.导体棒在Is末已停止运动，以后一直保持静止，离左端位置仍 为 x=0.5 m(2)前2 s磁通量不变，回路电动势和电流分别为E=0, ;=0后2 s回路产生的电动势为E=h=M£=01 V回路的总长度为5 m,因此回路的总电阻为F尺=52=0.5 Q 电流为/=斤=02A根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向.(3) 前2 s电流为零，后2s有恒定电流，回路产生的焦耳热为C=/2/?r=0.04 J.【备选理由】本题为涉及电磁感应的力电综合选择题，具有 较强综合性.合理选取研究状态和过程应用能量守恒定律是解 题的关键.如图所示，相距为的两水平虚线必、必表示方向垂直纸面 向里的匀强磁场的上下边界，磁场的磁感应强度为正方形线 框abed的边长为L(L<d).质量为皿、电阻为线框处在磁场正 上方，"边与虚线pi相距儿线框由静止释放，下落过程中线框平 面始终在竖直平面内，线框的亦刚进入磁场时的速度和血边边 刚离开磁场时的速度相同.在线框从进入到全部穿过磁场的过 程中，下列说法正确的是()A线框克服安培力所做的功为2加B. 线框克服安培力所做的功为加glC. 线框的最小速度为弼D. 线