教科版物理高考第一轮复习——电磁感应问题综合（学案）

1、.年 级高三学 科物理版 本教育科学版内容标题高考第一轮复习电磁感应问题综合一. 教学内容：电磁感应问题综合二. 学习目的：1、理解感应电流及感应电动势的产生条件。2、加深和强化对于法拉第电磁感应定律及楞次定律的理解。3、重点掌握电磁感应与力学电学相结合类问题的解题方法。考点地位：电磁感应问题是近几年高考的考察重点和难点，突出考察对于产生电磁感应现象条件、法拉第电磁感应定律的理解及楞次定律的应用问题，是高考的必考内容，知识的综合性很强，法拉第电磁感应定律的应用问题交融了力学电学的相关知识，涉及物体的受力分析、物理过程分析、牛顿运动定律、动量与能量以及闭合电路欧姆定律等内容，在出题形式上灵敏多变

2、，既可以通过选择题的形式考察对于定律内容的理解，也可以大型计算题的形式突出考察对定律的应用，常以压轴题的形式出现，突出对学生综合才能的考察。一电磁感应现象、楞次定律： 1电磁感应现象1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，闭合电路中就有感应电流产生。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，产生感应电动势的那部分导体相当于电源。3感应电流方向的断定右手定那么：伸开右手，让大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿入掌心，大拇指指向导体运动的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向。左手定那么是断定安培力或

3、洛伦兹力的法那么，即“因电而动，右手定那么是“因动而电切不可混淆；此外右手定那么与安培定那么尽管同为右手，但意义和用法完全不同。楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁通量总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，这就是楞次定律。 2楞次定律的理解与应用：详细来说，要搞清四层意思：谁阻碍谁？是感应电流的磁通量阻碍原磁通量。阻碍什么？阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身。如何阻碍？当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向一样。即“增反减同。结果如何？阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化快慢。结果是增加的还是增加，减少的还是减少。

4、问题1、楞次定律的综合运用问题： 例1. 如下图，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大线圈M相连，要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流，那么放在导轨上的裸金属棒ab的运动情况是两线圈共面放置 A向右匀速运动B向左加速运动C向右减速运动D向右加速运动答案：BC变式： 如下图，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向在图中已经标出，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，以下说法中正确的选项是 A当金属棒ab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ab向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点与d点为等电势C当金属棒a

5、b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ab向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点答案：BD二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公式：，假设线圈为N匝，那么有。运用该公式时要严格区分磁通量、磁通量的变化量。磁通量变化率的不同含义；另外，当由磁场变化而引起时，常用求解；当是由回路面积变化而引起时，常用来求解，由计算的为平均电动势，一般不等于初、末状态电动势的平均值。3导线切割磁感线所产生的感应电动势大小的计算公式为。B为匀强磁场的磁感应强度大小。L是导线的有效切割长度。v是导线上各点

6、的运动速度。为v与B之间的夹角。假设=90°时，公式简化为E=BLv。问题2、公式与的选用 例2. 如下图，导线全部为裸导线，半径为r的圆内有垂直于圆平面的匀强磁场，磁感强度为B，一根长度大于2r的导线MN以速度v在圆环上无摩擦地自左端匀速滑动到右端，电路的固定电阻为R，其余电阻忽略不计，试求：1MN从圆环的左端滑到右端的过程中电阻R上的电流强度的平均值及通过的电荷量。2MN从圆环左端滑到右端的过程中，电阻R上的电流强度的最大值。解析：1根据法拉第电磁感应定律，回路中产生的平均感应电动势为：由式知通过的电荷量为：2当导线运动到圆环的圆心处时，切割磁感线的有效长度最大，产生的感应电动势

7、也就最大，电阻R上的电流强度也最大，此时所以由以上两式，得变式：如下图，两条平行且足够长的金属导轨置于磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向垂直导轨平面。两导轨间距为L，左端接一电阻R，右端接一电容器C，其余电阻不计，长为2L的导体棒ab如下图放置。从ab与导轨垂直开场，在以a为圆心沿顺时针方向的角速度匀速旋转90°的过程中，通过电阻R的电荷量是_。解析：以a为圆心，ab顺时针旋转至60°时，导体有效切割边最长为2L，故此时感应电动势也最大，且为此时电容器被充电在这一过程中通过R的电荷量注意到从60°旋转到90°的过程中，电容器放电，带电荷量q1将全部通过

8、电阻R，故整个过程中通过R的总电荷量为：小结：两个公式的选用：1求解导体做切割磁感线运动产生感应电动势的问题时，两个公式都可。2求解某一过程或某一段时间内的感应电动势、平均电流、通过导体横截面的电量等问题，应选用。3求解某一时刻或某一位置的感应电动势，计算瞬时电流、电功率及某段时间内的电功、电热等问题，应选用。三自感现象： 1自感现象和自感电动势当导体中电流发生变化时，导体自身产生的电磁感应现象叫自感现象。在自感现象中产生的电动势，叫自感电动势，自感电动势的表达式为：不要求定量计算L叫自感系数，自感系数的单位是亨利H。自感系数由线圈自身条件决定，线圈直径越大，长度越长、单位长度匝数越多，自感系

9、数就越大；假设线圈中有铁芯，自感系数会更大。 2自感现象的应用与防止：应用：日光灯。电路图：如下图。原理：当开关闭合后，电源电压加在启动器的两极之间，使氖泡发出辉光，产生的热量使U形动触片膨胀，接通电器，此时有电流流过镇流器和灯丝，这时启动器停顿放电，U形动触片冷却收缩，电路断开，镇流器的线圈产生很高的自感电动势，电动势的方向与原电压的方向一样，因此形成一瞬时高压，加在灯管两端，使灯管中的气体放电，从而灯管成为电流通路，使日光灯发光。正常发光后，镇流器起到降压限流的作用，保证日光灯正常工作。问题3、自感现象的理解与运用： 例3. 如下图的电路中，L1、L2是一样的两个灯泡，L是一个带铁芯的线圈

10、，电阻可不计，调节R，电路稳定时两灯都正常发光，那么在开关合上和断开时 A两灯同时点亮、同时熄灭B合上S时，L2比L1先到达正常发光状态C断开S时，L1、L2两灯都不会立即熄灭，通过L1、L2两灯的电流方向都与原电流方向一样D断开S时，L1会突然闪亮一下后再熄灭答案：B变式：如下图的电路，开关原先闭合，电路处于稳定状态，在某一时刻突然断开开关S，那么通过电阻R1中的电流I1随时间变化的图线可能是以下图中的 答案：D四电磁感应定律的综合应用： 1电磁感应中的动力学问题：电磁感应和力学问题的综合，其联络桥梁是磁场对感应电流的安培力，因为感应电流与导体运动的加速度有互相制约的关系，这类问题中的导体一

11、般不是做匀变速运动，而是经历一个动态变化过程再趋于一个稳定状态，故解这类问题时正确进展动态分析确定最终状态是解题的关键。1动态分析：求解电磁感应中的力学问题时，要抓好受力分析和运动情况的动态分析。导体在拉力作用下运动，切割磁感线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。当循环完毕时，加速度等于零，导体到达稳定运动状态。此时a=0，而速度v通过加速到达最大值，做匀速直线运动；或通过减速到达稳定值，做匀速直线运动。2两种状态的处理：当导体处于平衡态静止状态或匀速直线运动状态时，处理的途径是：根据合外力等于零分析，当导体处于非平衡态变速运动时，处理的途径是：

12、根据牛顿第二定律进展动态分析，或者结合动量的观点分析。 2电磁感应中的电路问题：1求解电磁感应中电路问题的关键是分析清楚内电路和外电路。“切割磁感线的导体和磁通量变化的线圈都相当于内电路。2几个概念电源电动势或。电源内电路电压降，r是发生电磁感应现象导体上的电阻。r的稳定性解题中常常利用电源的路端电压U，R是外电路的电阻。问题4、电磁现象与力学的综合及电磁感应现象中的电路问题： 例4. 如下图，间距为L、电阻不计的两根平行金属导轨MN、PQ足够长被固定在同一程度面内，质量均为m、电阻均为R的两根一样导体棒a、b垂直于导轨放在导轨上，一根轻绳绕过定滑轮后沿两金属导轨的中线与a导体棒连接，其下端悬

13、挂一个质量为M的物体C，整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，开场时使a、b、C都处于静止状态，现释放C，经过时间t，C的速度为v1，b的速度为v2。不计一切摩擦，两导体棒始终与导轨接触良好，重力加速度为g。求：1t时刻C的加速度值；2t时刻a、b与导轨所组成的闭合回路消耗的总电功率。解析：1根据法拉第电磁感应定律，t时刻回路的感应电动势回路中感应电流以a为研究对象，根据牛顿第二定律以C为研究对象，根据牛顿第二定律联立解得2解法一：单位时间内，通过a导体棒抑制安培力做功，把C物体的一部分重力势能转化为闭合回路的电能，而闭合回路电能的一部分以焦耳热的形式消耗掉，另一部分那么转化为b导体棒的动能，所以，t时刻闭合回路的电功率等于a导体棒抑制安培力做功的功率，即解法二：a导体棒可等效为发电机，b导体棒可等效为电动机a导体棒的感应电动势为闭合回路消耗的总电功率为联立解得解法三：闭合回路消耗的热功率为b导体棒的机械功率为故闭合回路消耗的总电功率为 例5. 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连接结成闭合回路。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