高中物理電磁感應(yīng)教案

高考物理第一輪電磁感應(yīng)中的電路問題自感與渦流復(fù)習(xí)學(xué)案。

第三課時(shí)電磁感應(yīng)中的電路問題自感與渦流

【教學(xué)要求】
1．了解自感現(xiàn)象和渦流現(xiàn)象及在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用；
2．掌握解決電磁感應(yīng)中的電路問題的方法。
【知識(shí)再現(xiàn)】
一、電磁感應(yīng)中的電路問題：
1、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該導(dǎo)體或回路就相當(dāng)于電源，將它們接上電阻等用電器，便可對(duì)用電器供電，在回路中形成電流；將它們接上電容器，便可使電容器充電，因此電磁感應(yīng)問題又往往跟電路問題聯(lián)系在一起。
2、解決這類問題，不僅要考慮電磁感應(yīng)中的有關(guān)規(guī)律，如右手定則、楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律等，還要應(yīng)用電路的有關(guān)規(guī)律，如歐姆定律、串聯(lián)、并聯(lián)電路電路的性質(zhì)等。
二、自感現(xiàn)象
1、自感現(xiàn)象——由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫做自感現(xiàn)象。
2、自感電動(dòng)勢(shì)——在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做自感電動(dòng)勢(shì)。
3、自感現(xiàn)象的應(yīng)用：日光燈電路、LC振蕩電路等。
4、自感現(xiàn)象的危害與防止：在切斷自感系數(shù)很大、而電流又很強(qiáng)的電路瞬間形成電弧，必須采用特制的安全開關(guān)；精密線繞電阻為了消除使用過程中電流變化引起的自感現(xiàn)象，采用雙線繞法。
三、渦流
渦流是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的一種，導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)或處于迅速變化的磁場(chǎng)中時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部就出現(xiàn)像水中旋渦的感應(yīng)電流，所以叫渦流。

知識(shí)點(diǎn)一自感現(xiàn)象
自感現(xiàn)象作為一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，是由于流過導(dǎo)體自身的電流的變化而引起的，由楞次定律知，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（自感電動(dòng)勢(shì)）又必將阻礙著電流的這一變化，正是由于這種阻礙，使得自感現(xiàn)象具備一個(gè)重要的特征：自感現(xiàn)象中引起自感電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的電流變化，一般只能是逐漸變化而不可能發(fā)生突變。
【應(yīng)用1】在如圖中所示的電路中，A1和A2是完全相同的燈泡，線圈L的電阻可忽略，下列說法中正確的是（)
A、合上開關(guān)K接通電路時(shí)，A2先亮，A1后亮，最后一樣亮
B、合上開關(guān)K接通電路時(shí)，A1和A2始終一樣亮
C、斷開開關(guān)K切斷電路時(shí)，A1和A2都要經(jīng)過一會(huì)兒才熄滅
D、斷開開關(guān)K切斷電路時(shí)，A2立即熄滅，A1過一會(huì)兒才熄滅
導(dǎo)示：選擇AC。S閉合接通電路時(shí)，A2支路中的電流立即達(dá)到最大，由于線圈的自感作用，A1支路電流增加的慢，A1后亮A1中的電流穩(wěn)定后，線圈的阻礙作用消失，A1與A2并聯(lián)，亮度一樣。S斷開時(shí)，L和A1、A2組成串聯(lián)的閉合回路，A1和A2亮度一樣，由于L中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙L中原電流的消失，使A1和A2過一會(huì)才熄滅。
要判斷燈泡的發(fā)光情況，必須分析在兩種情形下流經(jīng)兩燈泡的電流特點(diǎn)，而分析電流特點(diǎn)，首先必須抓住本題的關(guān)鍵所在，線圈L在K接通和斷開時(shí)所起的作用，即接通K時(shí)，線圈L要“阻礙”它所在支路電流的增大，當(dāng)斷開K時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)充當(dāng)電源“補(bǔ)償”支路中電源的減小，再就是要明確開關(guān)K通斷時(shí)整個(gè)電路的結(jié)構(gòu)，這樣即可分析出正確結(jié)果。

【應(yīng)用2】如圖所示的電路中，S閉合時(shí)流過電感線圈的電流是2A，流過燈泡的電流是1A，將S突然斷開，則S斷開前后，能正確反映流過燈泡的電流I隨時(shí)間t變化關(guān)系的是下圖中的（）
導(dǎo)示：將S突然斷開時(shí)，在線圈中要產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，方向與原來電流方向相同，這時(shí)流過燈泡的電流方向與原來電流方向相反，大小2A逐漸減小。故選擇D。

知識(shí)點(diǎn)二渦流
【應(yīng)用3】如圖為自動(dòng)售貨機(jī)投幣系統(tǒng)。它可以自動(dòng)識(shí)別硬幣，試根據(jù)示意圖探究其工作原理。
導(dǎo)示：當(dāng)硬幣投入自動(dòng)售貨機(jī)的投幣口時(shí)，硬幣被擋住，暫時(shí)停止在A處，以便讓機(jī)器測(cè)出電阻。如果電阻值在機(jī)器內(nèi)計(jì)算機(jī)芯片所認(rèn)可的范圍內(nèi)，支持物A下降，硬幣沿斜面滾下。當(dāng)硬幣通過兩塊磁鐵時(shí)，硬幣內(nèi)產(chǎn)生了渦流，從而受到安培力的作用，導(dǎo)致速度減小。當(dāng)硬幣通過磁鐵后，傳感器測(cè)出它的速度，并且與存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的標(biāo)準(zhǔn)值比較。如果速度適當(dāng)，開關(guān)B就打開，硬幣被接受；否則開關(guān)C打開，硬幣進(jìn)入拒絕通道。

類型一電磁感應(yīng)中的電路問題
解決電磁感應(yīng)中的電路問題，必須按題意畫出等效電路圖，將感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等效于電源電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體的電阻等效于內(nèi)電阻，求電動(dòng)勢(shì)要用電磁感應(yīng)定律，其余問題為電路分析及閉合電路歐姆定律的應(yīng)用。解此類問題的基本思路是：
①明確哪一部分電路產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，則這部分電路就是等效電源。
②正確分析電路的結(jié)構(gòu)，畫出等效電路圖。
③結(jié)合有關(guān)的電路規(guī)律建立方程求解。
【例1】（2007年高考天津理綜卷24．）兩根光滑的長直金屬導(dǎo)軌MN、M′N′平行置于同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距為l，電阻不計(jì)，M、M′處接有如圖所示的電路。
電路中各電阻的阻值均為R，電容器的電容為C。長度也為l、阻值同為R的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。ab在外力作用下向右勻速運(yùn)動(dòng)且與導(dǎo)軌保持良好接觸，在ab運(yùn)動(dòng)距離為s的過程中，整個(gè)回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q。求：
（1）ab運(yùn)動(dòng)速度v的大小；
（2）電容器所帶的電荷量q。
導(dǎo)示：（1）設(shè)ab上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E，回路中的電流為I，ab運(yùn)動(dòng)距離s所用時(shí)間為t，則有
E=Blv；I=E/4R；t=s/v
所以，
由上述方程得
（2）設(shè)電容器兩極板間的電勢(shì)差為U，則有U=IR
電容器所帶電荷量q=CU
解得。
類型二自感現(xiàn)象與電路的綜合問題
【例2】（贛榆縣教研室08年期末調(diào)研）利用氣體自激導(dǎo)電發(fā)光的霓虹燈，加上80V以上的電壓才會(huì)點(diǎn)亮，利用圖1所示的電路，可以短時(shí)間內(nèi)點(diǎn)亮霓虹燈。已知蓄電池電動(dòng)勢(shì)為6V，內(nèi)阻為5Ω；線圈電阻為35Ω；電路中線圈以外回路的電感忽略不計(jì)。先將開關(guān)閉合，經(jīng)過一段時(shí)間，回路中電流為一定值；再斷開開關(guān)，霓虹燈短時(shí)間內(nèi)點(diǎn)亮。霓虹燈的I-U特性圖線如圖2所示。試求：
（1）閉合開關(guān)后，電路中的穩(wěn)定電流值；
（2）斷開開關(guān)，線圈中瞬時(shí)電流保持不變，流過霓虹燈的電流方向；
（3）斷開開關(guān)瞬時(shí)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
導(dǎo)示：
（1）由E=I（R＋r）得A=0.15A
（2）此時(shí)電流從B到A流經(jīng)霓虹燈
（3）斷開開關(guān)瞬時(shí)，線圈中電流保持I=0.15A不變，從霓虹燈I-U圖線可知，此時(shí)霓虹燈兩端的電壓為U1＝100V；而此時(shí)線圈電阻獲得的電壓U2=Ir＝0.15×35＝5.25V所以，斷開開關(guān)時(shí)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為U=U1＋U2=105.25V。
1．（泰州市08屆高三聯(lián)考熱身訓(xùn)練）電子感應(yīng)加速器是加速電子裝置。它的主要部分如圖甲所示。
劃斜線區(qū)域?yàn)殡姶盆F的兩極，在其間隙中安放一個(gè)環(huán)行真空室。電磁鐵中通以頻率約幾十赫茲的強(qiáng)大交變電流，使兩極間的磁感應(yīng)強(qiáng)度B往返變化，從而在環(huán)行室內(nèi)感應(yīng)出很強(qiáng)的渦旋電場(chǎng)。用電子槍將電子注入環(huán)行室，它們?cè)跍u旋電場(chǎng)的作用下被加速，同時(shí)在磁場(chǎng)里受到洛倫茲力的作用，沿圓軌道運(yùn)動(dòng)如圖乙所示。若磁場(chǎng)隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖丙所示，則可用來加速電子的B—t圖象中（）
A．第一個(gè)1/4周期B．第二個(gè)1/4周期
C．第三個(gè)1/4周期D．第四個(gè)1/4周期
2．如圖所示是日光燈的結(jié)構(gòu)示意圖，若按圖示的電路連接，關(guān)于日光燈發(fā)光的情況，下列敘述中正確的是()
A．S1接通，S2、S3斷開，日光燈就能正常發(fā)光
B．S1、S2接通，S3斷開，日光燈就能正常發(fā)光
C．S3斷開，接通S1、S2后，再斷開S2，日光燈就能正常發(fā)光
D．當(dāng)日光燈正常發(fā)光后，再接通S3，日光燈仍能正常發(fā)光

3、如圖所示，abcd是由粗細(xì)均勻的電阻絲制成的矩形線框水平放置，導(dǎo)體MN有電阻，其電阻大小與ab邊電阻大小相同，可在ab邊及dc邊上無摩擦滑動(dòng)，且接觸良好。勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中未畫出）垂直于線框平面，當(dāng)MN在水平拉力作用下由緊靠ad邊向bc邊勻速滑動(dòng)的過程中，以下說法中正確的是（）
A．MN中電流先減小后增大
B．MN兩端電壓先減小后增大
C．作用在MN上的拉力先減小后增大
D．矩形線框中消耗的電功率先減小后增大

4、(鹽城市2007/2008學(xué)年度高三年級(jí)第一次調(diào)研考試)兩金屬棒和三根電阻絲如圖連接,虛線框內(nèi)存在均勻變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，三根電阻絲的電阻大小之比R1:R2:R3=1：2：3，金屬棒電阻不計(jì)。當(dāng)S1、S2閉合，S3斷開時(shí)，閉合的回路中感應(yīng)電流為I，當(dāng)S2、S3閉合，S1斷開時(shí)，閉合的回路中感應(yīng)電流為5I，當(dāng)S1、S3閉合，S2斷開時(shí)，閉合的回路中感應(yīng)電流是（）
A．0B．3IC．6ID．7I

4、（江蘇省2008年高考物理全真模擬卷）光滑水平導(dǎo)軌寬L＝lm，電阻不計(jì)，左端接有“6V6W”的小燈．導(dǎo)軌上垂直放有一質(zhì)量m2＝0．5kg、電阻r＝2歐的直導(dǎo)體棒，導(dǎo)體棒中間用細(xì)繩通過定滑輪吊一質(zhì)量為M＝1kg的鉤碼，鉤碼距地面高h(yuǎn)＝2m，如圖所示．整個(gè)導(dǎo)軌處于豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝2T．釋放鉤碼，在鉤碼落地前的瞬間，小燈剛好正常發(fā)光。（不計(jì)滑輪的摩擦，取g＝10m／s2）。求：
（1）鉤碼落地前的瞬間，導(dǎo)體棒的加速度；
（2）在鉤碼落地前的過程中小燈泡消耗的電能；
（3）在鉤碼落地前的過程中通過電路的電量．

答案：1、A2、C3、ACD4、D
5、（1）a=5.33m/s；（2）E燈=6J；（3）q=0.5C

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高考物理第一輪電磁感應(yīng)中的圖象與能量問題復(fù)習(xí)學(xué)案

一名愛崗敬業(yè)的教師要充分考慮學(xué)生的理解性，教師要準(zhǔn)備好教案，這是教師的任務(wù)之一。教案可以讓學(xué)生更好地進(jìn)入課堂環(huán)境中來，讓教師能夠快速的解決各種教學(xué)問題。關(guān)于好的教案要怎么樣去寫呢？下面是小編為大家整理的“高考物理第一輪電磁感應(yīng)中的圖象與能量問題復(fù)習(xí)學(xué)案”，相信能對(duì)大家有所幫助。

第五課時(shí)電磁感應(yīng)中的圖象與能量問題

【教學(xué)要求】

1．理解電磁感應(yīng)的過程實(shí)質(zhì)就是能量轉(zhuǎn)化的過程，學(xué)會(huì)從能量的角度分析電磁感應(yīng)問題。

2．學(xué)會(huì)分析電磁感應(yīng)中的圖象問題

【知識(shí)再現(xiàn)】

一、電磁感應(yīng)中的圖象問題

電磁感應(yīng)中常涉及磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量ф、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖像，即B-t圖像，ф-t圖像。E-t圖像和I-t圖像。對(duì)于切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的情況，還常涉及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和感應(yīng)電流I隨線圈位移x變化的圖像，即E-x圖像和I-x圖像．

這些圖像問題大體上可分為兩類：由給定的電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確的圖像，或由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量．

二、電磁感應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化問題

電磁感應(yīng)過程總是伴隨著能量轉(zhuǎn)化。導(dǎo)體切割磁感線或磁通量發(fā)生變化在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，機(jī)械能或其他形式能量便轉(zhuǎn)化為電能，具有感應(yīng)電流的導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受安培力作用或通過電阻發(fā)熱，又可使電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或電阻的內(nèi)能。

因此，中學(xué)階段用能量轉(zhuǎn)化觀點(diǎn)研究電磁感應(yīng)問題常是導(dǎo)體的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)（勻速直線運(yùn)動(dòng)或勻變速運(yùn)動(dòng)）．對(duì)應(yīng)的受力特點(diǎn)是合外力為零或者恒定不變，能量轉(zhuǎn)化過程常是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電阻內(nèi)能．

知識(shí)點(diǎn)一電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化規(guī)律

電磁感應(yīng)現(xiàn)象中出現(xiàn)的電能，一定是由其他形式的能轉(zhuǎn)化而來，具體問題中會(huì)涉及多種形式的能之間的轉(zhuǎn)化，機(jī)械能和電能的相互轉(zhuǎn)化、內(nèi)能和電能的相互轉(zhuǎn)化．分析時(shí)，應(yīng)當(dāng)牢牢抓住能量守恒這一基本規(guī)律，分析清楚有哪些力做功，就可知道有哪些形式的能量參與了相互轉(zhuǎn)化，如有摩擦力做功，必然有內(nèi)能出現(xiàn)；重力做功，就可能有機(jī)械能參與轉(zhuǎn)化；安培力做負(fù)功就將其他形式能轉(zhuǎn)化為電能（發(fā)電機(jī)），做正功將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能（電動(dòng)機(jī)）；然后利用能量守恒列出方程求解。

【應(yīng)用1】光滑平行導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌左端通過開關(guān)S與內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為E的電源相連，一根質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab，用長為l的絕緣細(xì)線懸掛，懸線豎直時(shí)導(dǎo)體棒恰好與導(dǎo)軌良好接觸且細(xì)線處于張緊狀態(tài)，如圖所示，系統(tǒng)空間有勻強(qiáng)磁場(chǎng)．當(dāng)閉合開關(guān)S時(shí)，導(dǎo)體棒被向右擺出，擺到最大高度時(shí)，細(xì)線與豎直方向成角，則（）

A．磁場(chǎng)方向一定豎直向下

B．磁場(chǎng)方向豎直向下時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度最小

C．導(dǎo)體棒離開導(dǎo)軌前通過棒的電量為

D．導(dǎo)體棒離開導(dǎo)軌前電源提供的電能大于

mgl(1–cos)

導(dǎo)示：選擇：BD。當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，導(dǎo)體棒向右擺起，說明其所受安培力水平向右或有水平向右的分量，但安培力若有豎直向上的分量，應(yīng)小于導(dǎo)體棒所受重力，否則導(dǎo)體棒會(huì)向上跳起而不是向右擺，由左手定則可知，磁場(chǎng)方向斜向下或豎直向下都成立，A錯(cuò)；當(dāng)滿足導(dǎo)體棒“向右擺起”時(shí)，若磁場(chǎng)方向豎直向下，則安培力水平向右，在導(dǎo)體棒獲得的水平?jīng)_量相同的條件下，所需安培力最小，因此磁感應(yīng)強(qiáng)度也最小，B正確；

設(shè)導(dǎo)體棒右擺初動(dòng)能為Ek，擺動(dòng)過程中機(jī)械能守恒，有Ek=mgl(1–cos)，導(dǎo)體棒的動(dòng)能是電流做功而獲得的，若回路電阻不計(jì)，則電流所做的功全部轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體棒的動(dòng)能。

此時(shí)有W=IEt=qE=Ek，得W=mgl(1–cos)，，題設(shè)條件有電源內(nèi)阻不計(jì)而沒有“其他電阻不計(jì)”的相關(guān)表述，因此其他電阻不可忽略，那么電流的功就大于mgl(1–cos)，通過的電量也就大于，C錯(cuò)D正確．

類型一電磁感應(yīng)中的圖象問題分析

電磁感應(yīng)現(xiàn)象中圖像問題的分析，要抓住磁通量的變化是否均勻，從而推知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（電流）是否大小恒定．用楞次定律判斷出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（或電流）的方向，從而確定其正負(fù)。

分析回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的大小及其變化規(guī)律，要利用法拉第電磁感應(yīng)定律來分析．有些圖像問題還要畫出等效電路來輔助分析，

另外，要正確解決圖像問題，必須能根據(jù)圖像的意義把圖像反映的規(guī)律對(duì)應(yīng)到實(shí)際過程中去，又能根據(jù)實(shí)際過程的抽象規(guī)律對(duì)應(yīng)到圖像中去，最終根據(jù)實(shí)際過程的物理規(guī)律進(jìn)行判斷，這樣，才抓住了解決圖像問題的根本。

【例1】（如東高級(jí)中學(xué)08屆高三第三次階段測(cè)試）如圖甲所示，兩個(gè)垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向相反，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B，磁場(chǎng)區(qū)域的寬度均為a，一正三角形（高度為a）導(dǎo)線框ABC從圖示位置沿圖示方向勻速穿過兩磁場(chǎng)區(qū)域，以逆時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较?，在圖乙中感應(yīng)電流I與線框移動(dòng)距離x的關(guān)系圖象正確的是（）

導(dǎo)示：導(dǎo)線框進(jìn)入左邊磁場(chǎng)時(shí)，切割磁感應(yīng)線的有效長度L=2vttan30°，與時(shí)間成正比。根據(jù)楞次定律可以判定，導(dǎo)線框進(jìn)入左邊磁場(chǎng)和離開右邊磁場(chǎng)時(shí)，電路中的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向。導(dǎo)線框在穿越兩個(gè)磁場(chǎng)過程中，電路中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向。

類型二電磁感應(yīng)中的能量問題的分析

解決電磁感應(yīng)中的能量問題的基本方法是：

（1）用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向；

（2）畫出等效電路，求出回路中電阻消耗電功率表達(dá)式；

（3）分析導(dǎo)體機(jī)械能的變化，用能量守恒關(guān)系得到機(jī)械功率的改變與回路中電功率的改變所滿足的方程。

【例2】（上海徐匯區(qū)08屆高三第一學(xué)期期末試卷）（14分）如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距為L＝1m，定值電阻R1＝4Ω，R2＝2Ω，導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m＝1kg的金屬桿，導(dǎo)軌和金屬桿的電阻不計(jì)，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝0.8T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的方向垂直導(dǎo)軌平面向下，現(xiàn)用一拉力F沿水平方向拉桿，使金屬桿由靜止開始運(yùn)動(dòng)。圖乙所示為通過R1中的電流平方隨時(shí)間變化的I12—t圖線，求：

（1）5s末金屬桿的動(dòng)能；

（2）5s末安培力的功率；

（3）5s內(nèi)拉力F做的功。

導(dǎo)示：（1）E＝BLv＝I1R1，

v＝I1R1BL＝0.240.81m/s＝50.2m/s，

Ek＝12mv2＝2.5J；

（2）I＝3I1＝30.2A，

PA＝I12R1＋I(xiàn)22R2＝3I12R1＝2.4W

或FA＝BIL＝2.40.2N，PA＝FAv＝2.4W；

（3）由PA＝3I12R1和圖線可知，PAt，所以

WA＝12PAmt＝6J；

（或根據(jù)圖線，I12t即為圖線與時(shí)間軸包圍的面積，所以WA＝3I12R1t＝3×12×5×0.2×4＝6J）

又WF－WA＝Ek，得WF＝WA＋Ek＝8.5J。

1．（鹽城中學(xué)08屆高三年級(jí)12月份測(cè)試題）如圖所示，在PQ、QR區(qū)域中存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向均垂直于紙面。一導(dǎo)線框abcdef位于紙面內(nèi)，況的鄰邊都相互垂直，bc邊與磁場(chǎng)的邊界P重合。導(dǎo)線框與磁場(chǎng)區(qū)域的尺寸如圖所示。從t=0時(shí)刻開始，線框勻速橫穿兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域。以a→b→c→d→e→f為線框中的電動(dòng)勢(shì)ε的正方向，以下四個(gè)ε-t關(guān)系示意圖中正確的是（）

2．（南通海安實(shí)驗(yàn)中學(xué)08年1月考試卷）如圖所示，固定在水平絕緣平面上足夠長的金屬導(dǎo)軌不計(jì)電阻，但表面粗糙，導(dǎo)軌左端連接一個(gè)電阻R，質(zhì)量為m的金屬棒(電阻也不計(jì))放在導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，用水平恒力F把MN棒從靜止起向右拉動(dòng)的過程中，（）

A、恒力F做的功等于電路產(chǎn)生的電能；

B、恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能；

C、克服安培力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能；

D、恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能和棒獲得的動(dòng)能之和

3、（上海徐匯區(qū)08屆高三第一學(xué)期期末試卷）如圖所示，相距為d的兩條水平虛線L1、L2之間是方向水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，正方形線圈abcd邊長為L（L＜d），質(zhì)量為m，電阻為R，將線圈在磁場(chǎng)上方高h(yuǎn)處靜止釋放，cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度為v0，cd邊剛離開磁場(chǎng)時(shí)速度也為v0，則線圈穿越磁場(chǎng)的過程中（從cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)起一直到ab邊離開磁場(chǎng)為止）（）

A、感應(yīng)電流所做的功為mgd

B、感應(yīng)電流所做的功為2mgd

C、線圈的最小速度可能為mgRB2L2

D、線圈的最小速度一定為2g（h＋L－d）

4、（泰州市08屆高三聯(lián)考熱身訓(xùn)練）如圖所示，相距為L的兩根豎直的足夠長的光滑導(dǎo)軌MN、PQ，M、P之間接一阻值為R的定值電阻，金屬棒ab質(zhì)量為m，與導(dǎo)軌接觸良好。整個(gè)裝置處在方向垂直紙面向里水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒和導(dǎo)軌電阻不計(jì)?，F(xiàn)讓ab棒由靜止釋放，經(jīng)時(shí)間t達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)ab棒速度為v；

（1）請(qǐng)證明導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過程中，克服安培力的功率等于電路中電功率。

（2）若m=0.2kg，L=0.5m，R=lΩ，v=2m/s，棒從開始釋放到穩(wěn)定狀態(tài)過程中流過棒電量為0.5C，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小以及棒從開始到達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)下落的高度h。（g取10m/s2）

（3）接第(2)問，若棒從開始到達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)所用時(shí)間t=2s，求流過電阻R的電流有效值。（結(jié)果可保留根號(hào)）

答案：1、C2、CD3、BCD

4、（1）略；（2）0.5m；（3）A

高考物理第一輪導(dǎo)學(xué)案復(fù)習(xí):電磁感應(yīng)

俗話說，凡事預(yù)則立，不預(yù)則廢。教師要準(zhǔn)備好教案，這是教師的任務(wù)之一。教案可以讓學(xué)生更好的吸收課堂上所講的知識(shí)點(diǎn)，讓教師能夠快速的解決各種教學(xué)問題。你知道如何去寫好一份優(yōu)秀的教案呢？下面是小編為大家整理的“高考物理第一輪導(dǎo)學(xué)案復(fù)習(xí):電磁感應(yīng)”，歡迎閱讀，希望您能閱讀并收藏。

20xx屆高三物理一輪復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案
十、電磁感應(yīng)（1）

【課題】電磁感應(yīng)現(xiàn)象及楞次定律
【目標(biāo)】
1、通過探究得出感應(yīng)電流與磁通量變化的關(guān)系，并會(huì)敘述楞次定律的內(nèi)容。
2、體會(huì)楞次定律內(nèi)容中“阻礙”二字的含義，感受“磁通量變化”的方式和途徑，并用來分析一些實(shí)際問題。
【導(dǎo)入】
一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象—感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件
1、內(nèi)容：只要通過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，閉合回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生．
2、條件：①_____________；②______________________________．
3、磁通量發(fā)生變化△ф=ф2-ф1，一般存在以下幾種情形：
①投影面積不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化，即△ф=△BS；
②磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，投影面積發(fā)生變化，即△ф=B△S。其中投影面積的變化又有兩種形式：
A．處在磁場(chǎng)的閉合回路面積發(fā)生變化，引起磁通量變化；
B．閉合回路面積不變，但與磁場(chǎng)方向的夾角發(fā)生變化，從而引起投影面積變化．
③磁感應(yīng)強(qiáng)度和投影面積均發(fā)生變化，這種情況少見。此時(shí)，△ф=B2S2-B1S1；注意不能簡(jiǎn)單認(rèn)為△ф=△B△S。
二、感應(yīng)電流方向——楞次定律
1、感應(yīng)電流方向的判定：方法一：右手定則；方法二：楞次定律。
2、楞次定律的內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。
3、楞次定律的理解：掌握楞次定律，具體從下面四個(gè)層次去理解：
①誰阻礙誰——感應(yīng)電流的磁通量阻礙原磁場(chǎng)的磁通量．
②阻礙什么——阻礙的是穿過回路的磁通量的變化，而不是磁通量本身．
③如何阻礙——原磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反；當(dāng)原磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同，即“增反減同”．
④阻礙的結(jié)果——阻礙并不是阻止，結(jié)果是增加的還增加，減少的還減少．
4、判定感應(yīng)電流方向的步驟：
①首先明確閉合回路中引起感應(yīng)電流的原磁場(chǎng)方向．
②確定原磁場(chǎng)穿過閉合回路中的磁通量是如何變化的．（是增大還是減?。?br> ③根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向——“增反減同”．
④利用安培定則確定感應(yīng)電流的方向．
5、楞次定律的“阻礙”含義可以推廣為下列三種表達(dá)方式：
①阻礙原磁通量（原電流）變化．（線圈的擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)）—“增反減同”
②阻礙（磁體的）相對(duì)運(yùn)動(dòng)，（由磁體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而引起感應(yīng)電流）．—“來推去拉”
③從能量守恒角度分析：能量的轉(zhuǎn)化是通過做功來量度的，這一點(diǎn)正是楞次定律的根據(jù)所在，楞次定律是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)。
注意：有時(shí)應(yīng)用推廣含義解題比用楞次定律本身方便得多。
6、安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律的綜合應(yīng)用
（1）應(yīng)用現(xiàn)象
（2）應(yīng)用區(qū)別：關(guān)鍵是抓住因果關(guān)系
①．因電而生磁(I→B)→安培定則
②．因動(dòng)而生電(v、B→I安）→右手定則
③．因電而受力(I、B→F安）→左手定則

【導(dǎo)研】
[例1](蕪湖一中2009屆高三第一次模擬考試)如圖，線圈L1，鐵芯M，線圈L2都可自由移動(dòng)，S合上后使L2中有感應(yīng)電流且流過電阻R的電流方向?yàn)閍→b，可采用的辦法是()
A．使L2迅速靠近L1B．?dāng)嚅_電源開關(guān)S
C．將鐵芯M插入D．將鐵芯M抽出

[例2]（通州市2009屆高三查漏補(bǔ)缺專項(xiàng)檢測(cè)）4．如圖所示，Q是單匝金屬線圈，MN是一個(gè)螺線管，它的繞線方法沒有畫出，Q的輸出端ab和MN的輸入端c、d之間用導(dǎo)線相連，P是在MN的正下方水平放置的用細(xì)導(dǎo)線繞制的軟彈簧線圈．若在Q所處的空間加上與環(huán)面垂直的變化磁場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)在t１至t２時(shí)間段內(nèi)彈簧線圈處在收縮狀態(tài)，則所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化情況可能是（）
[例3]兩圓環(huán)A、B置于同一水平面上，其中A為均勻帶電絕緣環(huán)，B為導(dǎo)體環(huán)，當(dāng)A以如圖所示的方向繞中心轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度發(fā)生變化時(shí)，B中產(chǎn)生如圖所示方向的感應(yīng)電流，則（）
A．A可能帶正電且轉(zhuǎn)速減小B．A可能帶正電且轉(zhuǎn)速增大
C．A可能帶負(fù)電且轉(zhuǎn)速減小D．A可能帶負(fù)電且轉(zhuǎn)速增大

[例4]如圖所示，兩個(gè)線圈套在同一個(gè)鐵芯上，線圈的繞向在圖中已經(jīng)表示．左線圈連著平行導(dǎo)軌M和N，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，在導(dǎo)軌垂直方向上放著金屬棒ab,金屬棒處于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，下列說法中正確的是（）
A．當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)，c點(diǎn)電勢(shì)高于d點(diǎn)
B．當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)，c點(diǎn)與d點(diǎn)為等電勢(shì)
C．當(dāng)金屬棒向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)，c點(diǎn)電勢(shì)高于d點(diǎn)
D．當(dāng)金屬棒向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)，d點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)

[例5]如圖所示，光滑固定導(dǎo)體M、N水平放置，兩根導(dǎo)體捧P、Q平行放于導(dǎo)軌上，形成一個(gè)閉合回路．當(dāng)一條形磁鐵從高處下落接近回路時(shí)（）
A、P、Q將互相靠攏B、P、Q將互相遠(yuǎn)離
C、磁鐵的加速度仍為gD、磁鐵的加速度小于g

[例6]（選修3-2第10頁T7）如圖所示，固定于水平面上的金屬架CDEF處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運(yùn)動(dòng)。t＝0時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0,此時(shí)MN到達(dá)的位置恰好使MDEN構(gòu)成一個(gè)邊長為l的正方形。為使MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，從t＝0開始，磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)怎樣隨時(shí)間t變化？請(qǐng)推導(dǎo)這種情況下B與t的關(guān)系式。

【導(dǎo)練】
1、如圖所示，一條形磁鐵從靜止開始穿過采用雙線繞成的閉合線圈，條形磁鐵在此過程中做（）
A．減速運(yùn)動(dòng)B．勻速運(yùn)動(dòng)
C．自由落體運(yùn)動(dòng)D．非勻變速運(yùn)動(dòng)
2、（南通市2008屆高三第三次調(diào)研測(cè)試）如圖所示，一個(gè)金屬薄圓盤水平放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，下列做法中能使圓盤中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（）
A．圓盤繞過圓心的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)
B．圓盤以某一水平直徑為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)
C．圓盤在磁場(chǎng)中向右勻速平移D．勻強(qiáng)磁場(chǎng)均勻增加

3、(江蘇省鹽城市2009屆高三上學(xué)期第一次調(diào)研考試)6．如圖所示，在直導(dǎo)線下方有一矩形線框，當(dāng)直導(dǎo)線中通有方向如圖示且均勻增大的電流時(shí)，線框?qū)?)
A．有順時(shí)針方向的電流B．有逆時(shí)針方向的電流
C．靠近直導(dǎo)線D．遠(yuǎn)離直導(dǎo)線

4、(宿遷市09學(xué)年高三年級(jí)第一次調(diào)研測(cè)試)3．繞有線圈的鐵芯直立在水平桌面上，鐵芯上套著一個(gè)鋁環(huán)，線圈與電源、電鍵相連，如圖所示．線圈上端與電源正極相連，閉合電鍵的瞬間，鋁環(huán)向上跳起．若保持電鍵閉合，則（）
A．鋁環(huán)不斷升高
B．鋁環(huán)停留在某一高度
C．鋁環(huán)跳起到某一高度后將回落
D．如果電源的正、負(fù)極對(duì)調(diào)，觀察到的現(xiàn)象不變

5、（普陀區(qū)09高三年級(jí)物理學(xué)科期末調(diào)研試卷）如圖所示，有一通電直導(dǎo)線MN，其右側(cè)有一邊長為L的正方形線圈abcd，導(dǎo)線與線圈在同一平面內(nèi)，且導(dǎo)線與ab邊平行，距離為L。導(dǎo)線中通以如圖方向的恒定電流，當(dāng)線圈繞ab邊沿逆時(shí)針方向（從上往下看）轉(zhuǎn)過角度θ（θ90°）的過程中，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向?yàn)開_______方向（選填“abcda”或“adcba”）；當(dāng)線圈繞ab邊轉(zhuǎn)過角度θ=________時(shí)，穿過線圈中的磁通量最小。

6、動(dòng)圈式話筒和磁帶錄音機(jī)都應(yīng)用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象．如圖（a）是話筒原理圖，（b）是錄音機(jī)的錄、放原理圖，由圖可知（）
A、話筒工作時(shí)磁鐵不動(dòng)線圈移動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流．
B、錄音機(jī)放音時(shí)變化的磁場(chǎng)在靜止的線圈里產(chǎn)生感應(yīng)電流．
C、錄音機(jī)放音時(shí)線圈中變化的電流在磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)．
D、錄音機(jī)錄音時(shí)線圈中變化的電流在磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)．

高考物理第一輪電磁感應(yīng)導(dǎo)學(xué)案復(fù)習(xí)

20xx屆高三物理一輪復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案
十、電磁感應(yīng)（3）

【課題】電磁感應(yīng)中的電路問題
【目標(biāo)】
1、進(jìn)一步理解法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律的應(yīng)用；
2、掌握解決電磁感應(yīng)中的電路問題的方法。
【導(dǎo)入】
一、電磁感應(yīng)中的電路問題
在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該導(dǎo)體或回路就相當(dāng)于電源，將它們接上電阻等用電器，便可對(duì)用電器供電，在回路中形成電流；將它們接上電容器，便可使電容器充電，因此電磁感應(yīng)問題又往往跟電路問題聯(lián)系在一起。
解此類問題的基本思路是：①明確哪一部分電路產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，則這部分電路就是等效電源。②畫出等效電路圖。③結(jié)合有關(guān)的電路規(guī)律建立方程求解。
二、自感現(xiàn)象
自感現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象一種特例，它是由于導(dǎo)體本身的電流變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化。
注意：斷電自感電流的大小不會(huì)超過斷電前瞬間線圈中電流的大小，通電自感電動(dòng)勢(shì)不會(huì)超過電源的電動(dòng)勢(shì)，這才是“阻礙”意義的真實(shí)體現(xiàn)。

【導(dǎo)研】
[例1](鹽城市08學(xué)年高三年級(jí)第一次調(diào)研考試)兩金屬棒和三根電阻絲如圖連接,虛線框內(nèi)存在均勻變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，三根電阻絲的電阻大小之比R1:R2:R3=1：2：3，金屬棒電阻不計(jì)。當(dāng)S1、S2閉合，S3斷開時(shí)，閉合的回路中感應(yīng)電流為I，當(dāng)S2、S3閉合，S1斷開時(shí)，閉合的回路中感應(yīng)電流為5I，當(dāng)S1、S3閉合，S2斷開時(shí)，閉合的回路中感應(yīng)電流是()
A．0B．3IC．6ID．7I

[例2]（通州市09屆高三第七次調(diào)研測(cè)試）4．如圖所示，均勻的金屬長方形線框從勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以勻速V拉出，它的兩邊固定有帶金屬滑輪的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)，金屬框向右運(yùn)動(dòng)時(shí)能總是與兩邊良好接觸，一理想電壓表跨接在PQ兩導(dǎo)電機(jī)構(gòu)上，當(dāng)金屬框向右勻速拉出的過程中，已知金屬框的長為a，寬為b，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，電壓表的讀數(shù)為（）
A．恒定不變，讀數(shù)為BbV
B．恒定不變，讀數(shù)為BaV
C．讀數(shù)變大D．讀數(shù)變小
[例3]如圖甲所示，水平面上的兩光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距d＝0.5m，電阻不計(jì)，左端通過導(dǎo)線與阻值R＝2的電阻連接，右端通過導(dǎo)線與阻值RL＝4的小燈泡L連接．在CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，CE長l=2m，有一阻值r=2的金屬棒PQ放置在靠近磁場(chǎng)邊界CD處．CDEF區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化如圖乙所示．在t＝0至t＝4s內(nèi)，金屬棒PQ保持靜止，在t＝4s時(shí)使金屬棒PQ以某一速度進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域并保持勻速運(yùn)動(dòng)．已知從t＝0開始到金屬棒運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)邊界EF處的整個(gè)過程中，小燈泡的亮度沒有發(fā)生變化，求：
（1）通過小燈泡的電流．
（2）金屬棒PQ在磁場(chǎng)區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的速度大?。?/p>

[例4](拼茶中學(xué)08屆高三物理五月份模擬試卷)面積為cm2、不計(jì)電阻的“U”框架，右側(cè)接一電路，如圖所示，電路中電阻值分別為R1=2Ω，R2=4Ω，R3=6Ω，二極管是理想的．現(xiàn)在框架所在區(qū)域加上垂直框架平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度按(T)規(guī)律變化，
（1）證明：框架中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)按余弦規(guī)律變化；
（2）試畫出R2兩端電壓隨時(shí)間的圖象(要求畫出一個(gè)完整周期)；
（3）計(jì)算R2的實(shí)際功率P2．

[例5]（泰州市08屆高三第一次聯(lián)考模擬試卷）圖甲為某同學(xué)研究自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路圖，用電流傳感器顯示器各時(shí)刻通過線圈L的電流。電路中電燈的電阻R1=6.0，定值電阻R=2.0，AB間電壓U=6.0V。開關(guān)S原來閉合，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，在t1=1.0×10–3s時(shí)刻斷開關(guān)S，此時(shí)刻前后電流傳感器顯示的電流隨時(shí)間變化的圖線如圖乙所示。
（1）求出線圈L的直流電阻RL；
（2）在圖甲中用箭頭標(biāo)出斷開開關(guān)后通過電燈的電流方向；
（3）在t2=1.6×10–3s時(shí)刻線圈L中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小是多少？

【導(dǎo)練】
1．如右圖所示電路，L是自感系數(shù)較大的線圈，在滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片P從A端迅速滑向B端的過程中，經(jīng)過AB中點(diǎn)C時(shí)通過線圈的電流為I1；P從B端迅速滑向A端的過程中，經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)通過線圈的電流為I2；P固定在C點(diǎn)不動(dòng)，達(dá)到穩(wěn)定時(shí)通過線圈的電流為I0，則（）
A．I1=I0=I2B．I1I0I2
C．I1=I0I2D．I1I0I2

2．（08年高考江蘇卷物理）如圖所示的電路中，三個(gè)相同的燈泡a、b、c和電感L1、L2與直流電源連接，電感的電阻忽略不計(jì).電鍵K從閉合狀態(tài)突然斷開時(shí)，下列判斷正確的有（）
A、a先變亮，然后逐漸變暗B、b先變亮，后逐漸變暗
C、c先變亮，然后逐漸變暗D、b、c都逐漸變暗

3．勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2T，磁場(chǎng)寬度L＝3m，一正方形金屬框邊長為h＝lm，每邊電阻r＝0.2Ω，金屬框以v＝10m／s的速度勻速穿過磁場(chǎng)區(qū)，其平面始終保持與磁感線方向垂直，如圖所示。
（1）畫出金屬框穿過磁場(chǎng)區(qū)的過程中，金屬框內(nèi)感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的I-t圖線；
（2）畫出ab兩端電壓隨時(shí)間變化的U-t圖線。（以上均要求寫出作圖依據(jù)）

4．(09屆江蘇省泰州市期末聯(lián)考高三物理模擬試題)15．（12分）在同一水平面中的光滑平行導(dǎo)軌P、Q相距l(xiāng)=1m，導(dǎo)軌左端接有如圖所示的電路。其中水平放置的平行板電容器兩極板M、N部距離d=10mm，定值電阻R1=R2=12Ω，R3=2Ω，金屬棒ab電阻r=2Ω，其它電阻不計(jì)。磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直穿過導(dǎo)軌平面，當(dāng)金屬棒ab沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，懸浮于電容器兩極板之間，質(zhì)量m=1×10-14kg，帶電量q=-1×10-14C的微粒恰好靜止不動(dòng)。取g=10m/s2，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好。且運(yùn)動(dòng)速度保持恒定。試求：
（1）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向；
（2）ab兩端的路端電壓；
（3）金屬棒ab運(yùn)動(dòng)的速度

5．（浦東新區(qū)2008年高考預(yù)測(cè)）如圖所示，直角三角形導(dǎo)線框abc固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，ab是一段長為l1＝0.6m、單位長度電阻為r＝3Ω/m的均勻?qū)Ь€，ac和bc的電阻可不計(jì)，bc長度為l2＝0.3m。磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝0.5T，方向垂直紙面向里?，F(xiàn)有一段長度為L＝0.3m、單位長度電阻也為r＝3Ω/m的均勻?qū)w桿MN架在導(dǎo)線框上，開始時(shí)緊靠a點(diǎn)，然后沿ab方向以恒定速度v＝1.2m/s向b端滑動(dòng)，滑動(dòng)中始終與bc平行并與導(dǎo)線框保持良好接觸。
（1）導(dǎo)線框中有感應(yīng)電流的時(shí)間是多長？
（2）當(dāng)導(dǎo)體桿MN滑到ab中點(diǎn)時(shí)，導(dǎo)線bc中的電流多大？方向如何？
（3）求導(dǎo)體桿MN自a點(diǎn)至滑到ab中點(diǎn)過程中，回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值。
（4）找出當(dāng)導(dǎo)體桿MN所發(fā)生的位移為x（0x≤0.6m）時(shí)，流經(jīng)導(dǎo)體桿的電流表達(dá)式；并求當(dāng)x為何值時(shí)電流最大，最大電流是多少？

高考物理電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題第一輪復(fù)習(xí)學(xué)案

一般給學(xué)生們上課之前，老師就早早地準(zhǔn)備好了教案課件，大家在用心的考慮自己的教案課件。只有寫好教案課件計(jì)劃，才能促進(jìn)我們的工作進(jìn)一步發(fā)展！你們會(huì)寫教案課件的范文嗎？急您所急，小編為朋友們了收集和編輯了“高考物理電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題第一輪復(fù)習(xí)學(xué)案”，但愿對(duì)您的學(xué)習(xí)工作帶來幫助。

第四課時(shí)電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題

【教學(xué)要求】
1．掌握電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題的分析方法；
2、學(xué)會(huì)運(yùn)用力學(xué)規(guī)律解決電磁感應(yīng)問題。
【知識(shí)再現(xiàn)】
電磁感應(yīng)中通過導(dǎo)體的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中將受到安培力的作用，電磁感應(yīng)問題往往和力學(xué)問題聯(lián)系在一起這類問題覆蓋面廣，題型也多種多樣，但解決這類問題的關(guān)鍵在于通過運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析來尋找過程中的臨界狀態(tài)，如速度、加速度取最大值或最小值的條件等，基本方法是：
確定電源（E，r）→感應(yīng)電流→運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體所受的安培力→合外力→a的變化情況→運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析→臨界狀態(tài)（a=0時(shí)，v→max等）。
對(duì)于含容電路：C、U→Q→It→Ft→m△v。
注意：（1）電磁感應(yīng)中的動(dòng)態(tài)分析，是處理電磁感應(yīng)問題的關(guān)鍵，要學(xué)會(huì)從動(dòng)態(tài)分析的過程中來選擇是從動(dòng)力學(xué)方面，還是從能量方面來解決問題．
（2）在分析運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體的受力時(shí)，常畫出平面示意圖和物體受力圖．

類型一平衡問題
【例1】（上海普陀區(qū)08屆高三年級(jí)期末調(diào)研試卷）如圖所示，質(zhì)量位m、電阻為R、邊長為L的等邊三角形ACD，在A處用細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，垂直于ACD施加一個(gè)垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度按規(guī)律B＝kt（k為常數(shù)）增強(qiáng)并且正好增大為B0時(shí)，CD邊安培力是___________，細(xì)線上的拉力為___________。
導(dǎo)示：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得
E=△ф/△t=△Bs/△t=k3kL3B04R
容易分析三角形的三條邊受安培力大小相等，合力為0；對(duì)線框整體分析，繩上的拉力FT=mg。

類型二單金屬桿問題
【例2】在圖甲、乙、丙三圖中，除導(dǎo)體棒ab可動(dòng)外，其余部分均固定不動(dòng)，甲圖中的電容器C原來不帶電。設(shè)導(dǎo)體棒、導(dǎo)軌和直流電源的電阻均可忽略，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌間的摩擦也不計(jì)，圖中裝置均在水平面內(nèi)，且都處于方向垂直水平面（即紙面）向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌足夠長。今給導(dǎo)體棒ab一個(gè)向右的初速度v0，在甲、乙、丙三種情形下導(dǎo)體棒ab的最終運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是（）
A．三種情形下導(dǎo)體棒ab最終均做勻速運(yùn)動(dòng)
B．甲、丙中，ab棒最終將以不同的速度做勻速運(yùn)動(dòng)；乙中，ab棒最終靜止
C．甲、丙中，ab棒最終將以相同的速度做勻速運(yùn)動(dòng)；乙中，ab棒最終靜止
D．三種情形下導(dǎo)體棒ab最終均靜止
導(dǎo)示：選擇B。在甲中ab棒運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)電容器充電，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，ab棒受到安培力作用，作減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電容器兩端的電壓等于ab棒兩端的電壓時(shí)，不再充、放電，回路中無電流，ab棒作勻速運(yùn)動(dòng)。
在乙中，ab棒運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，ab棒受到安培力作用，作減速運(yùn)動(dòng)，直到速度為0。
在丙中，電源為ab棒供電，開始向右運(yùn)動(dòng)，ab棒運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流方向與原來電流同向，ab棒受到安培力作用，作減速運(yùn)動(dòng)，減速到速度為0后，受安培力作用，向左加速。當(dāng)ab棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電源電動(dòng)勢(shì)相等時(shí)，ab棒中無電流，不再受力作勻速運(yùn)動(dòng)。

類型三線框運(yùn)動(dòng)問題
【例3】（江蘇省沛縣中學(xué)08屆高三第四次月考）如圖，光滑斜面的傾角=30°，在斜面上放置一矩形線框abcd，ab邊的邊長l1=lm，bc邊的邊長l2=0.6m，線框的質(zhì)量m=1kg，電阻R=0.1Ω，線框通過細(xì)線與重物相連，重物質(zhì)量M=2kg，斜面上ef線（ef∥gh）的右方有垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，如果線框從靜止開始運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入磁場(chǎng)最初一段時(shí)間是勻速的，ef線和gh的距離s=11.4m，（取g=10m/s2），求：
（1）線框進(jìn)入磁場(chǎng)前重物M的加速度；
（2）線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)勻速運(yùn)動(dòng)的速度v；
（3）ab邊由靜止開始運(yùn)動(dòng)到gh線處所用的時(shí)間t；
（4）ab邊運(yùn)動(dòng)到gh線處的速度大小和在線框由靜止開始到運(yùn)動(dòng)到gh線的整個(gè)過程中產(chǎn)生的焦耳熱。
導(dǎo)示：（1）線框進(jìn)入磁場(chǎng)前，線框僅受到細(xì)線的拉力FT，斜面的支持力和線框重力，重物M受到重力和拉力FT。對(duì)線框，由牛頓第二定律得FT–mgsinα=ma.
聯(lián)立解得線框進(jìn)入磁場(chǎng)前重物M的加速度=5m/s2
（2）因?yàn)榫€框進(jìn)入磁場(chǎng)的最初一段時(shí)間做勻速運(yùn)動(dòng)，所以重物受力平衡Mg=FT′，
線框abcd受力平衡FT′=mgsinα+FA
ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)切割磁感線，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)
E=Bl1v；形成的感應(yīng)電流
受到的安培力
聯(lián)立上述各式得，Mg=mgsinα+代入數(shù)據(jù)解得v=6m/s
（3）線框abcd進(jìn)入磁場(chǎng)前時(shí)，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；進(jìn)磁場(chǎng)的過程中，做勻速直線運(yùn)動(dòng)；進(jìn)入磁場(chǎng)后到運(yùn)動(dòng)到gh線，仍做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。
進(jìn)磁場(chǎng)前線框的加速度大小與重物的加速度相同，為a=5m/s2
該階段運(yùn)動(dòng)時(shí)間為
進(jìn)磁場(chǎng)過程中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)間
線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)后線框受力情況同進(jìn)入磁場(chǎng)前，所以該階段的加速度仍為a=5m/s2
；解得：t3=1.2s
因此ab邊由靜止開始運(yùn)動(dòng)到gh線所用的時(shí)間為t=t1+t2+t3=2.5s
（4）線框ab邊運(yùn)動(dòng)到gh處的速度v′=v+at3=6m/s+5×1.2m/s=12m/s
整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程產(chǎn)生的焦耳熱Q=FAl2=（Mg–mgsinθ）l2=9J
【點(diǎn)評(píng)】本題考查的知識(shí)點(diǎn)主要有牛頓定律、物體平衡條件、法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、安培力、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、能量守恒定律等。重點(diǎn)考查根據(jù)題述的物理情景綜合運(yùn)用知識(shí)能力、分析推理能力、運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力。

類型四雙電源問題
【例4】（07屆南京市綜合檢測(cè)題）超導(dǎo)體磁懸浮列車是利用超導(dǎo)體的抗磁化作用使列車車體向上浮起，同時(shí)通過周期性地變換磁極方向而獲得推進(jìn)動(dòng)力的新型交通工具。如圖所示為磁懸浮列車的原理圖，在水平面上，兩根平行直導(dǎo)軌間有豎直方向且等距離的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1和B2，導(dǎo)軌上有一個(gè)與磁場(chǎng)間距等寬的金屬框abcd。當(dāng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1和B2同時(shí)以某一速度沿直軌道向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬框也會(huì)沿直軌道運(yùn)動(dòng)。設(shè)直軌道間距為L，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1=B2=B磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的速度為v，金屬框的電阻為R。運(yùn)動(dòng)中所受阻力恒為f，則金屬框的最大速度可表示為（）
A、B、
C、D、
導(dǎo)示：金屬框在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為
E=2BL（v-vm）；穩(wěn)定時(shí)，金屬框勻速運(yùn)動(dòng)，受到的合力為0，即2FA=f；FA=BIL；I=E/R。
得；故選擇C。
類型五非勻強(qiáng)磁場(chǎng)問題
【例5】一個(gè)質(zhì)量為m、直徑為d、電阻為R的金屬圓環(huán)，在范圍足夠大的磁場(chǎng)中豎直向下下落，磁場(chǎng)的分布情況如圖所示。已知磁感強(qiáng)度豎直方向分量By的大小只隨高度y變化，其隨高度y變化關(guān)系為By=B0（1+ky）（此處k為比例常數(shù)，且k0），其中沿圓環(huán)軸線的磁場(chǎng)方向始終向上。金屬圓環(huán)在下落過程中的環(huán)面始終保持水平，速度越來越大，最終穩(wěn)定為某一數(shù)值，稱為收尾速度。求：
（1）圓環(huán)中感應(yīng)電流的方向。
（2）圓環(huán)收尾速度的大小。
導(dǎo)示：（1）根據(jù)楞次定律可以判斷圓環(huán)中感應(yīng)電流的方向?yàn)楦┮曧槙r(shí)針方向。
（2）圓環(huán)中的磁通量變化△ф=πB0d2kv△t/4；
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=△ф/△t=πB0d2kv/4
I=E/R=πB0d2kv/4R；
金屬圓環(huán)最終穩(wěn)定時(shí)，重力做功的功率等于電功率
即mgv=I2R，所以，圓環(huán)收尾速度的大小為：
1．（南通海安實(shí)驗(yàn)中學(xué)08年1月考試卷）如右圖所示，A、B為不同金屬制成的正方形線框，導(dǎo)線截面積相同，A的邊長是B的二倍，A的密度是B的1/2，A的電阻是B的4倍，當(dāng)它們的下邊在同一高度豎直下落，垂直進(jìn)入如圖所示的磁場(chǎng)中，A框恰能勻速下落，那么()
A．B框一定勻速下落
B．進(jìn)入磁場(chǎng)后，A、B中感應(yīng)電流之比是2：1
C．二框全部進(jìn)入磁場(chǎng)過程中，通過截面電量相等
D．二框全部進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中，消耗的電能之比為2：1
2．（江蘇省2008年高考物理全真模擬卷）如圖所示，有兩根和水平方向成α角的光滑平行的金屬軌道，上端接有可變電阻R，下端足夠長，空間有垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度為B，一根質(zhì)量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下．經(jīng)過足夠長的時(shí)間后，金屬桿的速度會(huì)趨近于一個(gè)最大速度vm，則()
A．如果B增大，vm將變大
B．如果α變大，vm將變大
C．如果R變大，vm將變大
D．如果m變小，vm將變大
3．如圖一所示，固定在水平桌面上的光滑金屬框架cdeg處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬桿ab與金屬框架接觸良好。在兩根導(dǎo)軌的端點(diǎn)d、e之間連接一電阻，其他部分電阻忽略不計(jì)?，F(xiàn)用一水平向右的外力F作用在金屬桿ab上，使金屬桿由靜止開始向右在框架上滑動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中桿ab始終垂直于框架。圖二為一段時(shí)間內(nèi)金屬桿受到的安培力f隨時(shí)間t的變化關(guān)系，則圖三中可以表示外力F隨時(shí)間t變化關(guān)系的圖象是（）
4．如圖所示,有一磁場(chǎng),方向垂直于xoy平面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿y軸方向不變化,而沿x軸方向變化,且磁場(chǎng)中的矩形線圈面積為100cm2、電阻為0.1Ω,ab邊平行于x軸,為使線圈沿+x軸勻速運(yùn)動(dòng),需要加一恒力F,恒力的功率為0.025W,求線圈勻速運(yùn)動(dòng)的速度為多大?
答案：1、ACD2、BC3、B4、v=5m/s