第一篇专题七电磁感应现象及其应用

第一篇专题七电磁感应现象及其应用第1页，课件共63页，创作于2023年2月高频考点要求1.法拉第电磁感应定律2.楞次定律3.自感、涡流ⅡⅡⅠ第2页，课件共63页，创作于2023年2月1.高考对本专题知识的考查选择题和计算题两种题

型均有，考查的难度低、中、高档题均有．2．主要考查法拉第电磁感应定律、楞次定律、右

手定则及其应用；并以图象形式考查感应电流方

向的判断及感应电动势大小的计算．本专题知识

还与直流电路、电场、运动定律、能量守恒等知

识结合起来综合命题，对考生的综合分析能力要

求较高.考情分析第3页，课件共63页，创作于2023年2月第4页，课件共63页，创作于2023年2月第5页，课件共63页，创作于2023年2月一、安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的应用情况运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流作用力左手定则电磁感应部分导体切割磁感线运动右手定则闭合电路磁通量变化楞次定律第6页，课件共63页，创作于2023年2月二、对楞次定律的理解1．谁阻碍谁——感应电流的磁场阻碍产生感应电流的磁场的

磁通量的变化．2．阻碍什么——阻碍的是穿过回路的磁通量的变化，而不是

磁通量本身．3．如何阻碍——当原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与

原磁场方向相反；当原磁通量减少时，感应电流的磁场方

向与原磁场方向相同，即“增反减同”．第7页，课件共63页，创作于2023年2月在分析判断感应电流的方向时，右手定则与左手定则容易相混，要抓住“因果关系”才能无误，“因动而生电”——用右手定则；“因电而动”——用左手定则．第8页，课件共63页，创作于2023年2月三、感应电动势的两种求法第9页，课件共63页，创作于2023年2月第10页，课件共63页，创作于2023年2月(1)在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回

路将产生感应电动势，该导体或回路相当于电源．(2)在电源内部，电流由负极流向正极，电源两端电压为路端

电压．第11页，课件共63页，创作于2023年2月第12页，课件共63页，创作于2023年2月一、用楞次定律判断感应电流方向的基本思路运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可归结为：“一原、二感、三电流”，即为：1．明确原磁场：弄清原磁场的方向及磁通量的变化情况．2．确定感应磁场：即根据楞次定律中的“阻碍”原则，结合

原磁场磁通量变化情况，确定出感应电流产生的感应磁

场的方向．3．判定电流方向：即根据感应磁场的方向，运用安培定则

判断出感应电流方向．第13页，课件共63页，创作于2023年2月二、判断闭合电路相对运动类问题的分析策略在电磁感应问题中，有一类综合性较强的分析判断类问题，主要讲的是磁场中的闭合电路在一定条件下产生了感应电流，而此电流又处于磁场中，受到安培力作用，从而使闭合电路或电路中可动部分的导体发生了运动，对其运动趋势的分析判断有两种思路方法：第14页，课件共63页，创作于2023年2月第15页，课件共63页，创作于2023年2月三、感应电荷量的计算设在时间Δt内通过导线截面的电荷量为q，则q＝IΔt＝E/R·Δt＝(nΔΦ/RΔt)·Δt＝nΔΦ/R.可见，在电磁感应现象中，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，在时间Δt内通过导线横截面的电荷量q仅由线圈的匝数n、磁通量的变化量ΔΦ和闭合电路的电阻R决定，与发生磁通量的变化量的时间无关．第16页，课件共63页，创作于2023年2月四、几种常见感应问题的分析方法1．电路问题(1)将切割磁感线导体或磁通量发生变化的回路作为电源，确

定感应电动势和内阻．(2)画出等效电路．(3)运用闭合电路欧姆定律，串、并联电路特点，电功率公式，

焦耳定律公式等求解．第17页，课件共63页，创作于2023年2月2．动力学问题第18页，课件共63页，创作于2023年2月(3)在力和运动的关系中，要注意分析导体受力，判断导体加速度方向、大小及变化；加速度等于零时，速度最大，导体最终达到稳定状态是该类问题的重要特点.第19页，课件共63页，创作于2023年2月3．能量问题(1)安培力的功是电能和其他形式的能之间相互转化的“桥

梁”，用框图表示如下：(2)明确功能关系，确定有哪些形式的能量发生了转化．如有

摩擦力做功，必有内能产生；有重力做功，重力势能必然

发变化；安培力做负功，必然有其他形式的能转化为电能．(3)根据不同物理情景选择动能定理，能量守恒定律，功能关

系，列方程求解问题．第20页，课件共63页，创作于2023年2月4．图象问题(1)常见图象有I­t、B­t、Φ­t、E­t.有时还有E­x、I­x图象．(2)分析图象问题，先分析初始条件，再确定方向对应，再

确定物理量大小变化趋势的对应．第21页，课件共63页，创作于2023年2月(1)电路问题中一定要分析等效电路和电源.(2)力学问题中一定要做好受力分析，运动过程分析.(3)能量问题中一定要把能量的种类分析全面.(4)图象问题中一定要看清坐标轴的意义和单位.第22页，课件共63页，创作于2023年2月第23页，课件共63页，创作于2023年2月[例1]如图7－1所示，直角三角形导线框abc以大小为v的速度匀速通过有清晰边界的匀强磁场区域(匀强磁场区域的宽度大于导线框的边长)，则此过程中导线框中感应电流的大小随时间变化的规律为下列四个图象当中的(

)第24页，课件共63页，创作于2023年2月[思路点拨]解答该题需注意以下三点：(1)磁场区域宽度大于导线框边长．(2)分段处理，逐段思考每一细节．(3)认真判断等效切割长度．第25页，课件共63页，创作于2023年2月第26页，课件共63页，创作于2023年2月[答案]

B第27页，课件共63页，创作于2023年2月1．(2010·上海高考改编)如图7－3所示，一

有界区域内，存在着磁感应强度大

小均为B，方向分别垂直于光滑水

平桌面向下和向上的匀强磁场，磁

场宽度均为L.边长为L的正方形线框abcd的bc边紧靠磁场边缘置于桌面上．使线框从静止开

始沿x轴正方向匀加速通过磁场区域，若以逆时针方向为

电流的正方向，能反映线框中感应电流变化规律的是图 (

)第28页，课件共63页，创作于2023年2月第29页，课件共63页，创作于2023年2月答案：A第30页，课件共63页，创作于2023年2月[例2]如图7－5甲所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L＝1m，电阻R1＝3Ω，R2＝1.5Ω，导轨上放一质量m＝1kg，电阻r＝1Ω的金属杆，长度与金属导轨宽度相等，与导轨接触良好，导轨的电阻不计，整个装置处于磁感应强度B＝0.8T的匀强磁场中，磁场的方向垂直导轨平面向下，现用一拉力F沿水平方向拉杆，使金属杆由静止开始运动．图乙为通过R1中的电流平方随时间变化的I12­t图线，求：第31页，课件共63页，创作于2023年2月第32页，课件共63页，创作于2023年2月(1)5s末金属杆的动能；(2)5s末安培力的功率；(3)5s内拉力F做的功．第33页，课件共63页，创作于2023年2月第34页，课件共63页，创作于2023年2月[答案]

(1)112.5J

(2)72W

(3)292.5J第35页，课件共63页，创作于2023年2月解决此类问题时，要分析清楚电源的位置及电路的连接方式，同时还要注意导体棒(电源)的电阻是否存在，然后画出等效电路图，此后处理问题的方法与闭合电路中的求解基本一致.第36页，课件共63页，创作于2023年2月2．两根光滑的长直金属导轨MN、M′N′平行置于同一水平

面内，导轨间距为l，电阻不计，M、M′处接有如图7－6

所示的电路，电路中各电阻的阻值均为R，电容器的电容

为C.长度也为l、阻值同为R的金属棒ab垂直于导轨放置，

导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场

中．ab在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，

在ab运动距离为x的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q.求：第37页，课件共63页，创作于2023年2月图7－6(1)ab运动速度v的大小；(2)电容器所带的电荷量q.第38页，课件共63页，创作于2023年2月解析：由于ab在外力作用下向右匀速运动，切割磁感线而产生感应电动势，将产生电动势的导体看成电源，确定闭合回路，根据法拉第电磁感应定律和电路规律可解决问题．第39页，课件共63页，创作于2023年2月第40页，课件共63页，创作于2023年2月第41页，课件共63页，创作于2023年2月[例3]如图7－7所示，轻绳绕过轻滑轮连接着边长为L的正方形导线框A1和物块A2，线框A1的电阻为R，质量为M，物块A2的质量为m(M>m)，两匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ的高度也为L，磁感应强度为B，方向水平与线框平面垂直．线框ab边距磁场边界高度为h.开始时各段绳都处于伸直状态，把它们由静止释放，ab边刚穿过两磁场的分界线CC′进入磁场Ⅱ时线框做匀速运动．求：第42页，课件共63页，创作于2023年2月(1)ab边刚进入磁场Ⅰ时线框A1的速度v1；(2)ab边进入磁场Ⅱ后线框A1所受重力的功率P；(3)从ab边刚进入磁场Ⅱ到ab边刚穿出磁场Ⅱ的过程中，线框中产生的焦耳热Q.[思路点拨]

解读本题时应注意以下几点：(1)线框A1进入磁场前，A1、A2组成的系统机械能守恒．(2)轻绳对两线框的拉力大小相等．(3)线框A1进入磁场后，机械能、电势能、内能等相互转化，总能量守恒．第43页，课件共63页，创作于2023年2月第44页，课件共63页，创作于2023年2月第45页，课件共63页，创作于2023年2月第46页，课件共63页，创作于2023年2月闭合回路中的部分导体做切割磁感线运动时，产生了感应电动势和感应电流，通电导体在磁场中运动受到安培力的作用，安培力做负功把机械能转化为电能；电流做功又可把电能转化为机械能(电动机)、内能(电阻)或化学能(电解槽)等.总之，电磁感应过程中伴随着能量转化.解决这类问题的基本方法是：第47页，课件共63页，创作于2023年2月①用法拉第电磁感应定律、楞次定律求出感应电动势的大小和方向；②利用闭合电路欧姆定律求回路中的感应电流；③分析研究对象的受力情况、运动情况及能量转化关系，选用相应的力学规律(如运动学公式、牛顿运动定律、动能定理及功能原理等)加以解决.第48页，课件共63页，创作于2023年2月3．(2010·珠海模拟)如图7－8所示，间距为L的光滑导轨竖直固定，导轨下端接一

阻值为R的电阻．t＝0时在两水平虚线L1、L2之间加一变化的磁场，磁感应强

度B随时间t的变化关系为B＝kt，方向

垂直导轨所在平面．质量为m的金属

棒AB两端套在导轨上并可沿导轨无摩擦滑动．在t＝0时将第49页，课件共63页，创作于2023年2月金属棒在L1上方由静止释放，在t＝t1时进入磁场，t＝t2时穿出磁场．金属棒刚进入磁场瞬间电流为0，穿出磁场前瞬间电流和金属棒在L1上方运动时电流相等．(重力加速度取g，金属棒和导轨电阻不计)求：(1)L1、L2之间的距离d；(2)金属棒在L1上方运动过程中电阻产生的热量Q；(3)金属棒在穿过磁场过程中克服安培力所做的功W.第50页，课件共63页，创作于2023年2月第51页，课件共63页，创作于2023年2月第52页，课件共63页，创作于2023年2月[例4]

如图7－9甲所示，相距为L的光滑平行金属导轨水平放置，导轨一部分处在以OO′为右边界的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直导轨平面向下，导轨右侧接有定值电阻R，导轨电阻忽略不计．在距边界OO′也为L处垂直导轨放置一质量为m、电阻为r的金属杆ab.第53页，课件共63页，创作于2023年2月第54页，课件共63页，创作于2023年2月第55页，课件共63页，创作于2023年2月[思路点拨]杆ab在恒力作用下运动第一个L时，电流是变化的，求焦耳热不可用焦耳定律直接去求，应当用功能关系计算．但当磁场绕OO′轴匀速转动时，回路中产生正弦交流电，能计算电动势的有效值，因此焦耳定律可直接用，不过应当区分Q和QR的不同含义．第56页，课件共63页，创作于2023年2月第57页，课件共63页，创作于2023年2月第58页，课件共63页，创作于2023年2月第59页，课件共63页，创作于2023年2月本题是与电磁感应有关的力电综合题，涉及到图象、法拉第电磁感应定律、安培力、牛顿运动定律、动能定理．(1)利用功能关系的观点分析电磁感应问题，首先应对研究对象进行准确的受力分析