2013高三物理第一轮总复习课件九：电磁感应

1、高三物理第一轮总复习高三物理第一轮总复习（2013届）届）第一课时电磁感应现象楞次定律第一课时电磁感应现象楞次定律一电磁感应现象一电磁感应现象1、产生感应电流的条件：、产生感应电流的条件：穿过闭合电路的穿过闭合电路的磁通量磁通量发生变化发生变化2、引起磁通量变化的常见情况、引起磁通量变化的常见情况闭合电路的部分导体做闭合电路的部分导体做切割磁感线切割磁感线运动运动线圈在磁场中线圈在磁场中转动转动磁感应强度磁感应强度B变化变化vAB4、电磁感应现象的实质、电磁感应现象的实质是产生是产生感应电动势感应电动势，如果回路闭合则产生，如果回路闭合则产生感应电流感应电流；如果回路不闭合，则只有如果回路不闭

2、合，则只有感应电动势感应电动势而无而无感应电流感应电流3、产生感应电动势的条件、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无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量磁通量发生发生变化，线路中就有感应电动势变化，线路中就有感应电动势ErvABBEr产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。【例与练例与练】如图所示，开始时矩形线框与匀强磁场的如图所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外。若要使方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外。若要使线框中产生感应电流，下列办法中可行的是线框中产生感应电流，下列办法中可行的是(

3、)A.将线框向左拉出磁场将线框向左拉出磁场B.以以ab边为轴转动边为轴转动(小于小于90 )C.以以ad边为轴转动边为轴转动(小于小于60 )D.以以bc边为轴转动边为轴转动(小于小于60 )ABC【例与练例与练】如图如图 所示，在通电直导线的正下方有矩形所示，在通电直导线的正下方有矩形导线框，导线框在下列运动中能产生感应电流的是导线框，导线框在下列运动中能产生感应电流的是（ ）A导线框在水平方向向右匀速运动导线框在水平方向向右匀速运动B导线框在水平方向向右加速运动导线框在水平方向向右加速运动C导线框以直导线为轴旋转导线框以直导线为轴旋转D导线框向直导线靠近导线框向直导线靠近D【例与练例与练】

4、下图中能产生感应电流的是下图中能产生感应电流的是( )B内容内容:感应电流的磁场感应电流的磁场总是总是阻碍阻碍引起感应电流的引起感应电流的磁通磁通量的变化量的变化 。1、楞次定律、楞次定律 适用范围：各种电磁感应现象适用范围：各种电磁感应现象 2、对楞次定律的理解：、对楞次定律的理解： 回路磁通量的变化回路磁通量的变化产生产生阻碍阻碍感应电流（磁场）感应电流（磁场） 谁起阻碍作用谁起阻碍作用 阻碍什么阻碍什么 如何阻碍如何阻碍 阻碍效果阻碍效果感应电流的磁场感应电流的磁场原磁场的磁通量原磁场的磁通量变化变化“增反减同增反减同”二楞次定律和右手定则二楞次定律和右手定则减缓原磁场的磁通量的变化减缓

5、原磁场的磁通量的变化阻碍不能阻止，该怎么变化还怎么变化阻碍不能阻止，该怎么变化还怎么变化从实际问题上来理解从实际问题上来理解阻碍原磁通量的变化阻碍原磁通量的变化 ：增增“反反” 减减“同同” 阻碍相对运动的阻碍相对运动的 ：来来“拒拒” 去去“留留” 使线圈面积有扩大或缩小的趋势：使线圈面积有扩大或缩小的趋势：增增“缩缩”减减“扩扩”从能量观点看：由于从能量观点看：由于“阻碍阻碍”，为了维持原磁场的，为了维持原磁场的变化，必须有外力克服这一变化，必须有外力克服这一“阻碍阻碍”而做功，从而导而做功，从而导致其他形式的能转化为电能。所以楞次定律是能量守致其他形式的能转化为电能。所以楞次定律是能量守

6、恒定律在电磁感应现象中的体现。恒定律在电磁感应现象中的体现。阻碍原电流的变化阻碍原电流的变化(自感现象自感现象)：增增“反反” 减减“同同” 3楞次定律的使用步骤楞次定律的使用步骤【例与练例与练】如图所示，两个相同的闭合铝环套在一根如图所示，两个相同的闭合铝环套在一根无限长的光滑杆上，将一条形磁铁向左插入铝环无限长的光滑杆上，将一条形磁铁向左插入铝环(未穿未穿出出)的过程中，两环的运动情况是：的过程中，两环的运动情况是：( )A、同时向左运动，距离增大；、同时向左运动，距离增大；B、同时向左运动，距离不变；、同时向左运动，距离不变；C、同时向左运动，距离变小；、同时向左运动，距离变小；D、同时

7、向右运动，距离增大。、同时向右运动，距离增大。SNvC【例与练例与练】某实验小组用如图所示的实验装置来验某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈证楞次定律当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过电流计的感应电流方向是时，通过电流计的感应电流方向是( )AaGbB先先aGb，后，后bGaCbGaD先先bGa，后，后aGbD【例与练例与练】如图，一水平放置的圆形通电线圈如图，一水平放置的圆形通电线圈1固定，固定，电流强度为电流强度为I，方向如图所示另一个较小的圆形线圈，方向如图所示另一个较小的圆形线圈2从从1的正上方下落，在下落的过程中两线圈平面始终的正上方下落

8、，在下落的过程中两线圈平面始终保持平行且共轴，则线圈保持平行且共轴，则线圈2从从1的正上方下落至的正上方下落至1的正的正下方的过程中，从上向下看线圈下方的过程中，从上向下看线圈2，应是，应是( )A无感应电流产生无感应电流产生B有顺时针方向的感应电流有顺时针方向的感应电流C有先顺时针后逆时针方向的感应电流有先顺时针后逆时针方向的感应电流D有先逆时针后顺时针方向的感应电流有先逆时针后顺时针方向的感应电流C【例与练例与练】(2010海南卷海南卷)一金属圆环水平固定放一金属圆环水平固定放置现将一竖直的条形磁铁，在圆环上方沿圆环轴线置现将一竖直的条形磁铁，在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放在条形磁铁穿

9、过圆环的过程中，条从静止开始释放在条形磁铁穿过圆环的过程中，条形磁铁与圆环形磁铁与圆环( )A始终相互吸引始终相互吸引B始终相互排斥始终相互排斥C先相互吸引，后相互排斥先相互吸引，后相互排斥D先相互排斥，后相互吸引先相互排斥，后相互吸引D【例与练例与练】在图所示装置中，是一个绕垂直于纸面的在图所示装置中，是一个绕垂直于纸面的轴转动的闭合导线框，当滑线变阻器的滑片自左向右轴转动的闭合导线框，当滑线变阻器的滑片自左向右滑动时，线框的运动情况是：（滑动时，线框的运动情况是：（ ）A、保持静止不动、保持静止不动B、逆时针转动、逆时针转动C、顺时针转动、顺时针转动D、转动方向由电源极性决定、转动方向由电

10、源极性决定C【例与练例与练】如图所示，在一蹄形磁铁两极之间放一个如图所示，在一蹄形磁铁两极之间放一个矩形线框矩形线框abcd.磁铁和线框都可以绕竖直轴磁铁和线框都可以绕竖直轴OO自由转自由转动若使蹄形磁铁以某角速度转动时，线框的情况将动若使蹄形磁铁以某角速度转动时，线框的情况将是是( )A静止静止B随磁铁同方向转动随磁铁同方向转动C沿与磁铁相反方向转动沿与磁铁相反方向转动D要由磁铁具体转动方向来决定要由磁铁具体转动方向来决定BARBPK突然闭合开关突然闭合开关【例与练例与练】如图所示，进行以下操作，请判断如图所示，进行以下操作，请判断R中的中的电流方向电流方向突然断开开关突然断开开关开关闭合后

11、，开关闭合后，P向左或向右滑动时。向左或向右滑动时。ABBAP左移：左移：ABP右移：右移：BA【例与练例与练】如图所示，通电螺线管置于闭合金属环如图所示，通电螺线管置于闭合金属环a的的轴线上，当螺线管中电流轴线上，当螺线管中电流I减小时减小时( )A. 环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的减小环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的减小B. 环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的减小环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的减小C. 环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的增大环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的增大D. 环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的增大环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的增大A【例与练例与练】( (2010上海单科上海单科)如图

12、所示，金属环如图所示，金属环A用轻用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧若变阻绳悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧若变阻器滑片器滑片P向左移动，则金属环向左移动，则金属环A将向将向_(填填“左左”或或“右右”)运动，并有运动，并有_(填填“收缩收缩”或或“扩扩张张”)趋势趋势左左收缩收缩【例与练例与练】如下图所示，甲是闭合铜线框，乙是有缺如下图所示，甲是闭合铜线框，乙是有缺口的铜线框，丙是闭合的塑料线框，它们的正下方都口的铜线框，丙是闭合的塑料线框，它们的正下方都放置一薄强磁铁，现将甲、乙、丙拿至相同高度放置一薄强磁铁，现将甲、乙、丙拿至相同高度H处处同时释放同时释放(各线框下落过程中不

13、翻转各线框下落过程中不翻转)，则以下说法正，则以下说法正确的是确的是( )A三者同时落地三者同时落地B甲、乙同时落地，丙后落地甲、乙同时落地，丙后落地C甲、丙同时落地，乙后落地甲、丙同时落地，乙后落地D乙、丙同时落地，甲后落地乙、丙同时落地，甲后落地D【例与练例与练】如图所示，在光滑水平桌面上有两个金属如图所示，在光滑水平桌面上有两个金属圆环，在它们圆心连线中点正上方有一个条形磁铁，圆环，在它们圆心连线中点正上方有一个条形磁铁，当条形磁铁自由下落时，将会出现的情况是当条形磁铁自由下落时，将会出现的情况是( )A两金属环将相互靠拢两金属环将相互靠拢B两金属环将相互分开两金属环将相互分开C磁铁的加

14、速度会大于磁铁的加速度会大于gD磁铁的加速度会小于磁铁的加速度会小于gBD4、右手定则、右手定则伸开右手，让拇指与其余四指在同一个平面内，使拇伸开右手，让拇指与其余四指在同一个平面内，使拇指与并拢的四指垂直；让磁感线垂直穿入手心，使拇指与并拢的四指垂直；让磁感线垂直穿入手心，使拇指指向导体运动的方向，其余四指所指的方向就是感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。应电流的方向。acdbvB如图：如图：ab如何运动？如何运动？ab的速度能大于的速度能大于v吗吗?【例与练例与练】如右图所示，当导线如右图所示，当导线ab在电阻不计的金属在电阻不计的金属导轨上滑动时，线圈导轨上滑动

15、时，线圈C向右摆动则向右摆动则ab的运动情况是的运动情况是( )A向左或向右做匀速运动向左或向右做匀速运动B向左或向右做减速运动向左或向右做减速运动C向左或向右做加速运动向左或向右做加速运动D只能向右做匀加速运动只能向右做匀加速运动B【例与练例与练】如图所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，如图所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大导线圈它与大导线圈M相连接要使小导线圈相连接要使小导线圈N获得顺时针方获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨中的裸金属棒向的感应电流，则放在导轨中的裸金属棒ab的运动情的运动情况是况是(两导线圈共面放置两导线圈共面放置)( )A向右匀速运动向右匀速运动 B向左加速运动向

16、左加速运动C向右减速运动向右减速运动 D向右加速运动向右加速运动BC【例与练例与练】如右图所示，水平放置的两条光滑轨道上如右图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一闭的左边有一闭合电路，当合电路，当PQ在外力的作用下运动时，在外力的作用下运动时，MN向右运向右运动则动则PQ所做的运动可能是所做的运动可能是( )A向右加速运动向右加速运动B向左加速运动向左加速运动C向右减速运动向右减速运动 D向左减速运动向左减速运动BC【例与练例与练】如图所示，闭合的矩形金属框如图所示，闭合的矩形金属框abcd的平面的平面与匀强磁场垂直，现金属框固定不动

17、而磁场运动，发与匀强磁场垂直，现金属框固定不动而磁场运动，发现现ab边所受安培力的方向为竖直向上，则此时磁场的边所受安培力的方向为竖直向上，则此时磁场的运动可能是运动可能是( )A水平向右平动水平向右平动 B水平向左平动水平向左平动C竖直向上平动竖直向上平动 D竖直向下平动竖直向下平动A第二课时法拉第电磁感应定律自感、涡流第二课时法拉第电磁感应定律自感、涡流4、与感应电流的关系：遵守、与感应电流的关系：遵守闭合电路欧姆闭合电路欧姆定律，即：定律，即：一感应电动势一感应电动势1、概念：在、概念：在电磁感应现象电磁感应现象中产生的电动势中产生的电动势2、条件：无论电路是否闭合，只要穿过电路的、条件

18、：无论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量磁通量发生变化，电路中就一定有感应电动势发生变化，电路中就一定有感应电动势3、方向：产生感应电动势的那部分导体就相当于、方向：产生感应电动势的那部分导体就相当于电电源源导体的电阻相当于导体的电阻相当于电源内阻电源内阻，其中，其中电流方向由低电流方向由低电势指向高电势电势指向高电势EIRrB减小减小B减小减小+-二法拉第电磁感应定律二法拉第电磁感应定律1、法拉第电磁感应定律、法拉第电磁感应定律内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的的磁通量变化率磁通量变化率成正比成正比公式：公式： (n为线圈的匝数为线圈的

19、匝数)特别提醒：特别提醒：感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的变化率变化率 和线圈的匝数和线圈的匝数n共同决定，而与磁通量共同决定，而与磁通量、磁通量的变化量磁通量的变化量的大小没有必然联系的大小没有必然联系tEnt用公式用公式 求感应电动势时，求感应电动势时，S为线圈在磁为线圈在磁场范围内的场范围内的有效面积有效面积BEnSt通过回路截面的电荷量通过回路截面的电荷量q仅与仅与n、和回路电阻和回路电阻R有有关，与时间长短无关关，与时间长短无关 _nnqItttRR 【例与练例与练】穿过闭合回路的磁通量穿过闭合回路的磁通量随时间随时间t变化的图变化的图象分别如

20、下图所示下列关于回路中产生的感象分别如下图所示下列关于回路中产生的感应电动势的论述中正确的是应电动势的论述中正确的是( )A图中，回路产生的感应电动势恒定不变图中，回路产生的感应电动势恒定不变B图中，回路产生的感应电动势一直在变大图中，回路产生的感应电动势一直在变大C图中，回路在图中，回路在0t1时间内产生的感应电动势小时间内产生的感应电动势小 于在于在t1t2时间内产生的感应电动势时间内产生的感应电动势D图中，回路产生的感应电动势先变小再变大图中，回路产生的感应电动势先变小再变大D【例与练例与练】如下图所示，三个相同的金属圆环内存在如下图所示，三个相同的金属圆环内存在不同的有界匀强磁场，虚线

21、表示环的某条直径已知不同的有界匀强磁场，虚线表示环的某条直径已知所有磁场的磁感应强度随时间变化的关系都满足所有磁场的磁感应强度随时间变化的关系都满足Bkt，方向如图所示测得方向如图所示测得A环中感应电流强度为环中感应电流强度为I，则，则B环和环和C环内感应电流强度分别为环内感应电流强度分别为( )AIBI，IC0 BIBI，IC2ICIB2I，IC2I DIB2I，IC0D【例与练例与练】如图所示是高频焊接原理示意图线圈中如图所示是高频焊接原理示意图线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属感

22、应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少以下说法正确的是少以下说法正确的是( )A电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高得越快电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高得越快B电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高得越快电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高得越快C工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小电阻小D工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大电阻大AD【例与练例与练】一个由电阻均匀的导线绕制成的闭合线圈一

23、个由电阻均匀的导线绕制成的闭合线圈放在匀强磁场中，如图所示，线圈平面与磁场方向成放在匀强磁场中，如图所示，线圈平面与磁场方向成60角，磁感应强度随时间均匀变化，用下列哪种方角，磁感应强度随时间均匀变化，用下列哪种方法可使感应电流增加一倍法可使感应电流增加一倍( )A把线圈匝数增加一倍把线圈匝数增加一倍B把线圈面积增加一倍把线圈面积增加一倍C把线圈半径增加一倍把线圈半径增加一倍D改变线圈与磁场方向的夹角改变线圈与磁场方向的夹角解析解析：设导线的电阻率为：设导线的电阻率为，横截面积为，横截面积为S0，线圈的半，线圈的半径为径为r，则，则: 200sinsin22Bnn rS rEBttInrRRt

24、SC【例与练例与练】(09年全国卷年全国卷）如图，匀强磁场的磁感应）如图，匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小随时间的变化率强度方向垂直于纸面向里，大小随时间的变化率 k为负的常量用电阻率为为负的常量用电阻率为、横截面积为、横截面积为S的硬导线的硬导线做成一边长为做成一边长为 l 的方框将方框固定于纸面内，其右的方框将方框固定于纸面内，其右半部位于磁场区域中求：半部位于磁场区域中求：(1)导线中感应电流的大小；导线中感应电流的大小；(2)磁场对方框作用力的大小随时间磁场对方框作用力的大小随时间的变化率的变化率Bkt解析：解析：(1)线框中产生的感应电动势：线框中产生的感应电动势： 21

25、2BESl ktt4lRS8EklSIR(2)导线框所受磁场力的大小为导线框所受磁场力的大小为F=BIl ，它随时间的变，它随时间的变化率为化率为 ：2 288FBklSk l SIll ktt 运动方向和磁感线方向垂直：运动方向和磁感线方向垂直：EBlv.2、导体切割磁感线产生的感应电动势、导体切割磁感线产生的感应电动势运动方向和磁感线不垂直运动方向和磁感线不垂直EBlvsin；为导线运动方向跟为导线运动方向跟磁感线磁感线方向的夹角方向的夹角本公式是在一定条件下得出的，除了磁场是匀强磁场本公式是在一定条件下得出的，除了磁场是匀强磁场外，还需外，还需B、l、v三者相互垂直实际问题中当它们不三者

26、相互垂直实际问题中当它们不相互垂直时，应取垂直的分量进行计算相互垂直时，应取垂直的分量进行计算导体平动切割磁感线时，若导体平动切割磁感线时，若v为平均速度，则为平均速度，则E为平为平均感应电动势；若均感应电动势；若v为瞬时速度，则为瞬时速度，则E为相应的瞬时感为相应的瞬时感应电动势应电动势应用公式应用公式 E=Blv 时应注意：时应注意：EBlv中的速度中的速度v是相对于磁场的速度，若磁场也运是相对于磁场的速度，若磁场也运动时，应注意速度间的相对关系动时，应注意速度间的相对关系公式中的公式中的l为有效切割长度为有效切割长度如图，棒的有效长如图，棒的有效长度为度为ab的弦长的弦长甲：甲：lcds

27、in(容易错认为容易错认为labsin)乙：沿乙：沿v1方向运动时，方向运动时，lMN；沿；沿v2方向运动时，方向运动时，l0.丙：丙：a、b、c、d四种情况的四种情况的 l 相同。相同。vvvvabcd丙丙导体棒导体棒以棒上某点为轴以棒上某点为轴在垂直磁场平面内匀速转动在垂直磁场平面内匀速转动切割磁感线产生感应电动势：切割磁感线产生感应电动势：212EBl导体棒导体棒以端点为轴以端点为轴匀速转动：匀速转动：导体棒导体棒以棒中点为轴以棒中点为轴匀速转动：匀速转动： E=0 导体棒导体棒以棒中任意点为轴以棒中任意点为轴匀速转动：匀速转动：22121()2EBllOABOAB（AO或或BO两点的电

28、势差不为零。）两点的电势差不为零。）218AOBOUUB l提示：提示： 往往用来求往往用来求t时间内的平均感应电动时间内的平均感应电动势；而势；而EBlvsin常用来求瞬时感应电动势但两公常用来求瞬时感应电动势但两公式又是统一的，一般来说，公式式又是统一的，一般来说，公式 适用于磁适用于磁场变化求感应电动势，场变化求感应电动势，EBlv 适用于切割磁感线求感适用于切割磁感线求感应电动势应电动势EntEnt拓展：拓展：若一个金属圆盘绕圆心匀速转若一个金属圆盘绕圆心匀速转动，边缘与圆心之间存在电势差：动，边缘与圆心之间存在电势差：OA212AOUB R特别提醒：特别提醒：求通过回路的电量时必须求

29、平均电动势，求通过回路的电量时必须求平均电动势，再求平均电流，然后求电量。再求平均电流，然后求电量。R【例与练例与练】(2010全国全国卷卷)某地的地磁场磁感应强度某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为的竖直分量方向向下，大小为4.5105 T。一灵敏电。一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽压表连接在当地入海河段的两岸，河宽100 m，该河，该河段涨潮和落潮时有海水段涨潮和落潮时有海水(视为导体视为导体)流过。设落潮时，流过。设落潮时，海水自西向东流，流速为海水自西向东流，流速为2 m/s。下列说法正确的是。下列说法正确的是( )A电压表记录的电压为电压表记录的电压为5 mVB

30、电压表记录的电压为电压表记录的电压为9 mVC河南岸的电势较高河南岸的电势较高 D河北岸的电势较高河北岸的电势较高BD【例与练例与练】如图所示，长为如图所示，长为 6 m 的导体的导体 AB 在磁感应强在磁感应强度度 B0.1 T 的匀强磁场中，以的匀强磁场中，以 AB 上的一点上的一点 O 为轴，为轴，沿着顺时针方向旋转角速度沿着顺时针方向旋转角速度5 rad/s，O 点距点距 A 端端为为 2 m，求，求 AB的电势差的电势差_21422BOBOBOBOBoBOlEBlvBlBlV4BOBOBOUEV2112AOAOAOAOUEBlV()()143ABABAOBOUVVV 解析解析：BO段

31、切割磁感线产生的感应段切割磁感线产生的感应电动势：电动势：同理可得：同理可得：【例与练例与练】放在绝缘水平面上的两条平行导轨放在绝缘水平面上的两条平行导轨MN和和PQ之间宽度为之间宽度为L，在，在MNQP间存在磁感应强度为间存在磁感应强度为B的匀的匀强磁场，强磁场，B的方向垂直于导轨平面，导轨左端接有阻值的方向垂直于导轨平面，导轨左端接有阻值为为R的电阻，其他部分电阻不计导轨右端接一电容为的电阻，其他部分电阻不计导轨右端接一电容为C的电容器，长为的电容器，长为2L的金属棒放在导轨上与导轨垂直的金属棒放在导轨上与导轨垂直且接触良好，其且接触良好，其a端放在导轨端放在导轨PQ上现将金属棒以上现将金

32、属棒以a端端为轴，以角速度为轴，以角速度沿导轨平面顺时针旋转沿导轨平面顺时针旋转90角，如图角，如图所示，解答下列问题所示，解答下列问题(设导轨长度比设导轨长度比2L长得多长得多)(1)电阻电阻R中流过的最大感应电流；中流过的最大感应电流；(2)通过电阻通过电阻R的总电量的总电量解析：解析：(1)从从ab棒以棒以a端为轴旋，直到端为轴旋，直到b端脱离导轨的过端脱离导轨的过程中，其感应电动势不断增大，对程中，其感应电动势不断增大，对C不断充电，同时不断充电，同时又与又与R构成回路，如图所示构成回路，如图所示R上的最大电压：上的最大电压：通过通过R的最大电流：的最大电流：2222mmUEBL vB

33、LLBL均22mmEBLIRR（2）ab脱离导轨前通过脱离导轨前通过R的电量：的电量：_2_13322EB SBBLqItttLLRR tRRR ab棒转动到棒转动到d点时，电容哭器的带电量：点时，电容哭器的带电量：22CmqCUCEBLC 222332(2)22BLqqqBLCBLCRR总三自感和涡流三自感和涡流1、自感现象：由于通过导体、自感现象：由于通过导体自身的自身的电流变化电流变化而产生的而产生的电磁感应现象电磁感应现象2、自感电动势、自感电动势定义：由导体自身电流变化所产生的感应电动势定义：由导体自身电流变化所产生的感应电动势表达式：表达式：自感系数自感系数L相关因素：与线圈的相关

34、因素：与线圈的长短长短、横截面积、形状、横截面积、形状、匝数匝数以及是否有铁芯等有关以及是否有铁芯等有关单位：亨利单位：亨利(H)，1mH103H，1H106H.IELt由楞次定律知，自感电动势总是阻碍原来导体中电流的由楞次定律知，自感电动势总是阻碍原来导体中电流的变化当回路中的变化当回路中的电流增加电流增加时，自感电动势和原来电流时，自感电动势和原来电流的方向的方向相反相反；当回路中的；当回路中的电流减小电流减小时，自感电动势和原时，自感电动势和原来电流的方向来电流的方向相同相同自感对电路中的电流变化有自感对电路中的电流变化有延迟延迟作作用，使电流不能用，使电流不能突变突变3、涡流：放在变化

35、磁场中的金属块，由于穿过金属块、涡流：放在变化磁场中的金属块，由于穿过金属块的的磁通量磁通量发生变化，在其内部产生像旋涡一样的发生变化，在其内部产生像旋涡一样的感应感应电流电流，这种电流叫做涡电流简称涡流，这种电流叫做涡电流简称涡流自感电动势的方向：自感电动势的方向：【例与练例与练】在如图所示的电路中，在如图所示的电路中，A、B是相同的两个是相同的两个灯泡，灯泡，L是一个带铁芯的线圈，直流电阻可不计。调是一个带铁芯的线圈，直流电阻可不计。调节节R，电路稳定时两灯都正常发光，则在开关合上和，电路稳定时两灯都正常发光，则在开关合上和断开时断开时( )A. 两灯同时点亮，同时熄灭两灯同时点亮，同时熄

36、灭B. 合上合上S时，时，B比比A先达到正常发光状态先达到正常发光状态C. 断开断开S时，时，A、B两灯都不会立即熄灭，通过两灯都不会立即熄灭，通过A、B两两灯的电流方向都与原来电流的方向相同灯的电流方向都与原来电流的方向相同D. 断开断开S时，时，A灯会突然闪亮一下后再熄灭灯会突然闪亮一下后再熄灭B第三课时电磁感应中的电路与图象问题第三课时电磁感应中的电路与图象问题方法归纳图方法归纳图【例与练例与练】如图所示，两个互相连接的金属环用同样规如图所示，两个互相连接的金属环用同样规格的导线制成，大环半径是小环半径的格的导线制成，大环半径是小环半径的4倍，若穿过大倍，若穿过大环的磁场不变，小环中磁场

37、变化率为环的磁场不变，小环中磁场变化率为k时，其路端电压时，其路端电压为为U；若小环中磁场不变，而大环中磁场变化率也为；若小环中磁场不变，而大环中磁场变化率也为k时，其路端电压为多大？时，其路端电压为多大？解析：解析：根据题意设小环电阻为根据题意设小环电阻为R，则大，则大环电阻为环电阻为4R，小环的面积为，小环的面积为S，大环的，大环的面积为面积为16S，且，且B/t=k。221616S BEkStt21645EURkSRR 11S BEkStt14445EURkSRR4UU【例与练例与练】如图所示，匀强磁场的磁感应强度如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.8 T，竖直向下穿过水平放置的矩形线

38、框竖直向下穿过水平放置的矩形线框MNQP，MN=PQ=2 m，MP=NQ=1 m，ab是用与线框相同的导线制成，它是用与线框相同的导线制成，它们单位长度的电阻们单位长度的电阻R0=0.1 /m，不计摩擦。，不计摩擦。ab杆从杆从MP处开始以处开始以v=5 m/s的速度向右匀速滑动。的速度向右匀速滑动。(1)关于关于ab杆两端的电势差的讨论：杆两端的电势差的讨论： 某同学认为：某同学认为：ab杆两端的电势差杆两端的电势差Uab就是路端电压，就是路端电压，ab杆匀速切割磁感线时，感应电动势大小恒定，且内电杆匀速切割磁感线时，感应电动势大小恒定，且内电阻阻r大小不变。当大小不变。当ab杆滑至线框正中

39、间时，外电路电阻杆滑至线框正中间时，外电路电阻最大，此时，最大，此时，Uab有最大值，也即有最大值，也即Uab的值是先变大后变的值是先变大后变小。你认为该同学的判断是否正确？若他判断错误，你小。你认为该同学的判断是否正确？若他判断错误，你重新分析，并确定重新分析，并确定Uab的大小。若他的大小。若他的判断正确，请算出的判断正确，请算出Uab的最大值。的最大值。(1)正确正确 Uab最大值最大值2.4 V【例与练例与练】如图所示，匀强磁场的磁感应强度如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.8 T，竖直向下穿过水平放置的矩形线框竖直向下穿过水平放置的矩形线框MNQP，MN=PQ=2 m，MP=NQ=

40、1 m，ab是用与线框相同的导线制成，它是用与线框相同的导线制成，它们单位长度的电阻们单位长度的电阻R0=0.1 /m，不计摩擦。，不计摩擦。ab杆从杆从MP处开始以处开始以v=5 m/s的速度向右匀速滑动。的速度向右匀速滑动。(2)关于线框关于线框MNQP的电功率的电功率P的讨论：的讨论： 某同学认为：既然某同学认为：既然ab杆滑至线框正中间时，路端电杆滑至线框正中间时，路端电压最大，此时线框压最大，此时线框MNQP的电功率的电功率P也最大，所以也最大，所以P的的值是先变大后变小。你认为该同学的判断是否正确？请值是先变大后变小。你认为该同学的判断是否正确？请作出评价，并说明理由。作出评价，并

41、说明理由。(不需要定量计算不需要定量计算)(2)错误。线框错误。线框MNQP的电功率的电功率P就是就是电源输出功率，当电源输出功率，当R=r时，时，P最大，最大，而而ab杆在正中间位置的两侧某处，杆在正中间位置的两侧某处，均有均有R=r。所以，线框。所以，线框MNQP的电功的电功率率P先变大、后变小、再变大、再变小。先变大、后变小、再变大、再变小。【例与练例与练】如图矩形导线框如图矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，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，磁感应强度方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的

42、规律随时间变化的规律如图所示。若规定顺时针方向为感应电流如图所示。若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，的正方向，下列各图中正确的是下列各图中正确的是( )D【例与练例与练】如图如图1所示，虚线上方空间有匀强磁场，磁所示，虚线上方空间有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，直角扇形导线框绕垂直于纸面场方向垂直纸面向里，直角扇形导线框绕垂直于纸面的轴的轴O以角速度以角速度匀速逆时针转动。设线框中感应电流匀速逆时针转动。设线框中感应电流的方向以逆时针为正，线框处于图示位置时为时间零的方向以逆时针为正，线框处于图示位置时为时间零点。那么，在图点。那么，在图2中能正确表明线框转动一周感应电流中能正确表明线框

43、转动一周感应电流变化情况的是变化情况的是（ ）0it0it0it0itBACD图图2 2 A图图1 1OB【例与练例与练】如图如图(甲甲)，MN和和PQ是两根互相平行竖直是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计计ab是一根不但与导轨垂直而且始终与导轨接触良是一根不但与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆开始，将开关好的金属杆开始，将开关S断开，让杆断开，让杆ab由静止开由静止开始自由下落，过段时间后，再将始自由下落，过段时间后，再将S闭合，若从闭合，若从S闭合开闭合开始计时，则金属杆始计时，则金属杆ab的速度的速度v随时间随

44、时间t变化的图象不可变化的图象不可能是图能是图(乙乙)中的中的( )B【例与练例与练】如图所示，在坐标系如图所示，在坐标系xOy中，有边长为中，有边长为a的的正方形金属线框正方形金属线框abcd，其一条对角线，其一条对角线ac和和y轴重合、顶轴重合、顶点点a位于坐标原点位于坐标原点O处在处在y轴的右侧的轴的右侧的、象限内有象限内有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的上边界与线框的一垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的上边界与线框的ab边刚好完全重合，左边界与边刚好完全重合，左边界与y轴重合，右边界与轴重合，右边界与y轴轴平行平行t0时刻，线圈以恒定的速度时刻，线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场上沿垂直于磁场

45、上边界的方向穿过磁场区域取沿边界的方向穿过磁场区域取沿abcda的感应的感应电流方向为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感电流方向为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流应电流i随时间随时间t变化的图线是下图中的变化的图线是下图中的( )A【例与练例与练】(07年全国卷年全国卷)如图所示，在如图所示，在PQ、QR区域区域存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场，存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面，磁场方向均垂直于纸面，bc边与磁场的边界边与磁场的边界P重合。重合。导线框与磁场区域的尺寸如图所示。从导线框与磁场区域的尺寸如图所示。从t0时刻开始时刻开始线框

46、匀速横穿两个磁场区域。以线框匀速横穿两个磁场区域。以abcdef为为线框中电动势的正方向。以下四个线框中电动势的正方向。以下四个E-t关系示意图中正关系示意图中正确的是（确的是（ ）PQRaf2l2lllbllcdeB.Et01 2 3 4C.Et0123 4D.tE01 23 4A.Et01 23 4C【例与练例与练】如图如图(甲甲)所示，圆形金属框与一个平行金所示，圆形金属框与一个平行金属导轨相连接，并置于水平桌面上圆形金属框面积属导轨相连接，并置于水平桌面上圆形金属框面积为为S，内有垂直于线框平面的磁场，磁感应强度，内有垂直于线框平面的磁场，磁感应强度B1随随时间时间t 的变化关系如图的

47、变化关系如图(乙乙)所示，所示，01s内磁场方向垂内磁场方向垂直线框平面向里长为直线框平面向里长为L，电阻为，电阻为R的导体棒置于平行的导体棒置于平行金属导轨上，且与导轨接触良好导轨和导体棒处于金属导轨上，且与导轨接触良好导轨和导体棒处于另一匀强磁场中，其磁感应强度恒定为另一匀强磁场中，其磁感应强度恒定为B2，方向垂直，方向垂直导轨平面向里若不计其余各处的电阻，当导体棒始导轨平面向里若不计其余各处的电阻，当导体棒始终保持静止时，其所受的静摩擦力终保持静止时，其所受的静摩擦力f (设向右为力的正设向右为力的正方向方向)随时间变化的图象为随时间变化的图象为( )答案：答案：A【例与练例与练】半径为

48、半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为为d，如图所示。有一变化的磁场垂直于纸面，规定向，如图所示。有一变化的磁场垂直于纸面，规定向内为正，变化规律如图所示。在内为正，变化规律如图所示。在t=0时刻平板之间中心时刻平板之间中心有一重力不计，电荷量为有一重力不计，电荷量为q的静止微粒。则以下说法正的静止微粒。则以下说法正确的是确的是( )A. 第第2秒内上极板为正极秒内上极板为正极B.

49、 第第3秒内上极板为负极秒内上极板为负极C. 第第2秒末微粒回到了原来位置秒末微粒回到了原来位置D. 第第2秒末两极板之间的电场强度大小为秒末两极板之间的电场强度大小为0.2 r2/dA第四课时电磁感应中的动力学与能量问题第四课时电磁感应中的动力学与能量问题导体处于平衡态导体处于平衡态静止或匀速直线运动状态静止或匀速直线运动状态处理方法：根据平衡条件合外力等于零列式分析处理方法：根据平衡条件合外力等于零列式分析一、电磁感应中的动力学问题分析一、电磁感应中的动力学问题分析导体处于非平衡态导体处于非平衡态加速度不为零加速度不为零处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功处理方法：根据牛顿第二定

50、律进行动态分析或结合功能关系分析能关系分析1两种状态处理两种状态处理2电磁感应问题中两大研究对象及其相互制约关系电磁感应问题中两大研究对象及其相互制约关系3电磁感应中的动力学临界问题电磁感应中的动力学临界问题解决这类问题的关键是通过运动状态的分析，寻找过解决这类问题的关键是通过运动状态的分析，寻找过程中的临界状态，如速度、加速度取最大值或最小值的程中的临界状态，如速度、加速度取最大值或最小值的条件条件基本思路是：基本思路是：感应电流感应电流导体受安培力导体受安培力合力变化合力变化加速度变化加速度变化速度变化速度变化临界状态临界状态感应电动势感应电动势导体受外力运动导体受外力运动EBlvEIRr

51、FBIlFma合二、电磁感应中的能量转化问题二、电磁感应中的能量转化问题1运动的动态分析运动的动态分析2能量转化特点能量转化特点3电能求解思路主要有三种电能求解思路主要有三种利用克服安培力求解：利用克服安培力求解：电磁感应中产生的电能等于电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功克服安培力所做的功利用能量守恒求解：其他形式的能的减少量等于产利用能量守恒求解：其他形式的能的减少量等于产生的电能生的电能利用电路特征来求解：通过电路中所产生的电能来利用电路特征来求解：通过电路中所产生的电能来计算计算【例与练例与练】(09福建卷福建卷)如图所示，固定放置在同一水平面内的如图所示，固定放置在同一水平面内

52、的两根平行长直金属导轨的间距为两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为，其右端接有阻值为R的电阻，的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中一质的匀强磁场中一质量为量为m(质量分布均匀质量分布均匀)的导体杆的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为.现杆在水平向左、现杆在水平向左、垂直于杆的恒力垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离作用下从静止开始沿导轨运动距离l 时，速度时，速度恰好达到最大恰好达到最大(运动过程中杆始终与导

53、轨保持垂直运动过程中杆始终与导轨保持垂直)设杆接入电设杆接入电路的电阻为路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为，导轨电阻不计，重力加速度大小为 g则此过程则此过程( )A杆的速度最大值为杆的速度最大值为B流过电阻流过电阻R的电量为的电量为C恒力恒力F做的功与摩擦力做的功之和做的功与摩擦力做的功之和 等于杆动能的变化量等于杆动能的变化量D恒力恒力F做的功与安培力做的功之和做的功与安培力做的功之和 大于杆动能的变化量大于杆动能的变化量22()/Fmg R B d/()BdlRrBD【例与练例与练】(2011 年广州一模年广州一模)如图，金属棒如图，金属棒 ab、cd与足与足够长的水平光滑金属

54、导轨垂直且接触良好，匀强磁场垂够长的水平光滑金属导轨垂直且接触良好，匀强磁场垂直导轨所在的平面直导轨所在的平面ab 棒在恒力棒在恒力 F 作用下向右运动，作用下向右运动，则则( )A.安培力对安培力对 ab 棒做正功棒做正功B.安培力对安培力对 cd 棒做正功棒做正功C.abdca 回路的磁通量先增加后减少回路的磁通量先增加后减少 D.F 做的功等于回路产生的总热量和系统动能增量之和做的功等于回路产生的总热量和系统动能增量之和BD【例与练例与练】如图所示，有两根和水平面成如图所示，有两根和水平面成角的光滑平角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻行的金属轨道，上端接有可变电阻R，下端足够长，空

55、，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B。一。一质量为质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下，经过足够长的的金属杆从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋于一个最大速度时间后，金属杆的速度会趋于一个最大速度vm，则，则( )A如果如果B增大，增大，vm将变大将变大 B如果如果增大，增大，vm将变大将变大C如果如果R增大，增大，vm将变大将变大 D如果如果m变小，变小，vm将变大将变大BC【例与练例与练】如图所示，平行且足够长的两条光滑金属导如图所示，平行且足够长的两条光滑金属导轨，相距轨，相距 0.5 m，与水平面夹角为

56、，与水平面夹角为 30，不计电阻，广，不计电阻，广阔的匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感应强度阔的匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感应强度 B0.4 T，垂直导轨放置两金属棒垂直导轨放置两金属棒 ab 和和 cd，长度均为，长度均为 0.5 m，电阻，电阻均为均为 0.1 ，质量分别为，质量分别为 0.1 kg 和和 0.2 kg，两金属棒与金，两金属棒与金属导轨接触良好且可沿导轨自由滑动现属导轨接触良好且可沿导轨自由滑动现 ab 棒在外力棒在外力作用下，以恒定速度作用下，以恒定速度 v1.5 m/s 沿着导轨向上滑动，沿着导轨向上滑动，cd 棒则由静止释放，试求：棒则由静止释放，试求： (g 取取 10 m/s2)(1)金属棒金属棒 ab 产生的感应电动势；产生的感应电动势；(2)闭合回路中的最小电流和最大电流；闭合回路中的最小电流和最大电流；(3)金属棒金属棒 cd 的最终速度的最终速度解析：解析：Eab=Blv=0.40.51.5V=0.3V刚释放刚释放cd棒时：棒时：cd棒受到安培力为：棒受到安培力为：cd棒受到重力沿导轨方向的分力为：棒受到重力沿导轨方向的分力为：F12r)圆环的一半进入磁场历时圆环的一半进入磁场历时t秒，这时圆环上产生秒，这时圆环上产生的焦耳热为的焦耳热为Q，则，则t秒末圆环中感应电流的瞬时功率为秒末圆环中感应电流的瞬时功率为( )22204.B r vAR2