高中物理電磁感應(yīng)教案

高考物理考點(diǎn)重點(diǎn)電磁感應(yīng)中的圖象與能量問(wèn)題復(fù)習(xí)。

第五課時(shí)電磁感應(yīng)中的圖象與能量問(wèn)題
【教學(xué)要求】
1．理解電磁感應(yīng)的過(guò)程實(shí)質(zhì)就是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，學(xué)會(huì)從能量的角度分析電磁感應(yīng)問(wèn)題。
2．學(xué)會(huì)分析電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題
【知識(shí)再現(xiàn)】
一、電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)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(wèn)題大體上可分為兩類：由給定的電磁感應(yīng)過(guò)程選出或畫(huà)出正確的圖像，或由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過(guò)程，求解相應(yīng)的物理量．

二、電磁感應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題
電磁感應(yīng)過(guò)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(guò)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(wèn)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(guò)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(lái)，具體問(wèn)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(guò)開(kāi)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(zhǎng)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(kāi)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(kāi)導(dǎo)軌前通過(guò)棒的電量為
D．導(dǎo)體棒離開(kāi)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(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，導(dǎo)體棒向右擺起，說(shuō)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(guò)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(méi)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(guò)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(wèn)題分析
電磁感應(yīng)現(xiàn)象中圖像問(wèn)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(lái)分析．有些圖像問(wèn)題還要畫(huà)出等效電路來(lái)輔助分析，
另外，要正確解決圖像問(wèn)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(guò)程中去，又能根據(jù)實(shí)際過(guò)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(guò)程的物理規(guī)律進(jìn)行判斷，這樣，才抓住了解決圖像問(wèn)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(guò)兩磁場(chǎng)區(qū)域，以逆時(shí)針?lè)较驗(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(zhǎng)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(kāi)右邊磁場(chǎng)時(shí)，電路中的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?。?dǎo)線框在穿越兩個(gè)磁場(chǎng)過(guò)程中，電路中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较颉?/p>

類型二電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題的分析
解決電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)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(huà)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(zhǎng)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(zhǎng)＝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(kāi)始運(yùn)動(dòng)。圖乙所示為通過(guò)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(kāi)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(zhǎng)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(guò)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(zhǎng)為L(zhǎng)（L＜d），質(zhì)量為m，電阻為R，將線圈在磁場(chǎng)上方高h(yuǎn)處?kù)o止釋放，cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度為v0，cd邊剛離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)速度也為v0，則線圈穿越磁場(chǎng)的過(guò)程中（從cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)起一直到ab邊離開(kāi)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）[實(shí)用文書(shū)網(wǎng) wWW.weI508.com]

4、（泰州市08屆高三聯(lián)考熱身訓(xùn)練）如圖所示，相距為L(zhǎng)的兩根豎直的足夠長(zhǎng)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(guò)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(kāi)始釋放到穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)程中流過(guò)棒電量為0.5C，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小以及棒從開(kāi)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(wèn)，若棒從開(kāi)始到達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)所用時(shí)間t=2s，求流過(guò)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

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高考物理考點(diǎn)重點(diǎn)電磁感應(yīng)復(fù)習(xí)

第九章電磁感應(yīng)

1、電磁感應(yīng)屬于每年重點(diǎn)考查的內(nèi)容之一，試題綜合程度高，難度較大。
2、本章的重點(diǎn)是：電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件、磁通量、應(yīng)用楞次定律和右手定則判斷感應(yīng)電流的方向、感生、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算。公式E=Blv的應(yīng)用，平動(dòng)切割、轉(zhuǎn)動(dòng)切割、單桿切割和雙桿切割，常與力、電綜合考查，要求能力較高。圖象問(wèn)題是本章的一大熱點(diǎn)，主要涉及ф-t圖、B-t圖、和I-t圖的相互轉(zhuǎn)換，考查楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的靈活應(yīng)用。
3、近幾年高考對(duì)本單元的考查，命題頻率較高的是感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件和方向的判定，導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算，電磁感應(yīng)現(xiàn)象與磁場(chǎng)、電路、力學(xué)等知識(shí)的綜合題，以及電磁感應(yīng)與實(shí)際相結(jié)合的問(wèn)題，如錄音機(jī)、話筒、繼電器、日光燈的工作原理等．

第一課時(shí)電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律

【教學(xué)要求】
1、通過(guò)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、通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的回放分析，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(lái)分析一些實(shí)際問(wèn)題。
【知識(shí)再現(xiàn)】
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(guò)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____________．
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、掌握楞次定律，具體從下面四個(gè)層次去理解：
①誰(shuí)阻礙誰(shuí)——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(guò)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．
知識(shí)點(diǎn)一磁通量及磁通量的變化
磁通量變化△ф=ф2-ф1，一般存在以下幾種情形：
①投影面積不變，磁感強(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(jiàn)。此時(shí)，△ф=B2S2-B1S1；注意不能簡(jiǎn)單認(rèn)為△ф=△B△S。
【應(yīng)用1】如圖所示，平面M的面積為S，垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，求水平面M由此位置出發(fā)繞與B垂直的軸轉(zhuǎn)過(guò)60°和轉(zhuǎn)過(guò)180°時(shí)磁通量的變化量。
導(dǎo)示：初位置時(shí)穿過(guò)M的磁通量為：ф1=BS；
當(dāng)平面M轉(zhuǎn)過(guò)60°后，磁感線仍由下向上穿過(guò)平面，且θ=60°所以ф2=BScos60°=BS/2。
當(dāng)平面轉(zhuǎn)過(guò)180°時(shí)，原平面的“上面”變?yōu)椤跋旅妗保跋旅妗眲t成了“上面”，所以對(duì)平面M來(lái)說(shuō)，磁感線穿進(jìn)、穿出的順序剛好顛倒，為了區(qū)別起見(jiàn)，我們規(guī)定M位于起始位置時(shí)其磁通量為正值，則此時(shí)其磁通量為負(fù)值，即：ф3=-BS
由上述得，平面M轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)其磁通量變化為：
△ф1=│ф2-ф1│=BS/2
平面M轉(zhuǎn)過(guò)180°時(shí)其磁通量變化為：
△ф2=│ф3-ф1│=2BS。
1、必須明確S的物理意義。
2、必須明確初始狀態(tài)的磁通量及其正負(fù)（一定要注意在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，磁感線相對(duì)于面的穿入方向是否發(fā)生變化）。
3、注意磁通量與線圈匝數(shù)無(wú)關(guān)。

知識(shí)點(diǎn)二安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律的比較
（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
【應(yīng)用2】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(shuō)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)
導(dǎo)示：選擇BD。在圖中ab棒和右線圈相當(dāng)于電源。當(dāng)導(dǎo)體棒向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)右手定則，可以判斷b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)，此時(shí)通過(guò)右線圈在磁通量沒(méi)有變化，所以，右線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，c點(diǎn)與d點(diǎn)為等電勢(shì)。
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)，此時(shí)通過(guò)右線圈在磁通量逐漸增大，根據(jù)楞次定律可以判定d點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)。

類型一探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件
【例1】如圖，在通電直導(dǎo)線A、B周圍有一個(gè)矩形線圈abcd，要使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，你認(rèn)為有哪些方法？
導(dǎo)示:當(dāng)AB中電流大小、方向發(fā)生變化、abcd線圈左右、上下平移、或者繞其中某一邊轉(zhuǎn)動(dòng)等都可以使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。

類型二感應(yīng)電流方向的判定
判定感應(yīng)電流方向的步驟：
①首先明確引起感應(yīng)電流的原磁場(chǎng)方向．
②確定原磁場(chǎng)的磁通量是如何變化的．
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．
【例2】如圖所示，導(dǎo)線框abcd與導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，直導(dǎo)線通有恒定電流I，當(dāng)線圈由左向右勻速通過(guò)直導(dǎo)線時(shí)，線圈中感應(yīng)電流的方向是（）
A.先abcd后dcba，再abcd
B.先abcd，后dcba
C.始終dcba
D.先dcba，后abcd，再dcba
導(dǎo)示：選擇D。當(dāng)線圈由左向右勻速通過(guò)直導(dǎo)線時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量先向外增大，當(dāng)導(dǎo)線位于線圈中間時(shí)磁通量減小為O；然后磁通量先向里增大，最后又減小到O。

類型三楞次定律推論的應(yīng)用
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(lái)推去拉”
③從能量守恒角度分析：能量的轉(zhuǎn)化是通過(guò)做功來(lái)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)。
【例3】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g
D、磁鐵的加速度小于g
導(dǎo)示：方法一：設(shè)磁鐵下端為N極，如圖所示，根據(jù)楞次定律可判斷P、Q中的感應(yīng)電流方向。根據(jù)左手定則可判斷P、Q所受安培力的方向?？梢?jiàn)P、Q將互相靠攏。由于回路所受安培力的合力向下，由牛頓第三定律，磁鐵將受到反作用力，從而加速度小于g。當(dāng)磁鐵下端為S極時(shí)，根據(jù)類似的分析可得到相同的結(jié)果。所以，本題應(yīng)選A、D。
方法二：根據(jù)楞次定律知：“感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙原磁通量的變化”，為阻礙原磁通量的增加，P、Q只有互相靠攏來(lái)縮小回路面積，故A正確，B錯(cuò)。楞次定律可以理解為感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙導(dǎo)體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可把PQMN回路等看為一個(gè)柱形磁鐵，為了阻礙磁鐵向下運(yùn)動(dòng)，等效磁鐵的上面必產(chǎn)生一個(gè)同名磁極來(lái)阻礙磁鐵的下落，故磁鐵的加速度必小于g，故C錯(cuò)D正確。

1、如圖是某同學(xué)設(shè)計(jì)的用來(lái)測(cè)量風(fēng)速的裝置。請(qǐng)解釋這個(gè)裝置是怎樣工作的。

2、已知一靈敏電流計(jì)，當(dāng)電流從正接線柱流入時(shí)，指針向正接線柱一側(cè)偏轉(zhuǎn)，現(xiàn)把它與線圈串聯(lián)接成圖示電路，當(dāng)條形磁鐵按如圖所示情況運(yùn)動(dòng)時(shí)，以下判斷正確的是（）
A．甲圖中電流表偏轉(zhuǎn)方向向右
B．乙圖中磁鐵下方的極性是N極
C．丙圖中磁鐵的運(yùn)動(dòng)方向向下
D．丁圖中線圈的繞制方向與前面三個(gè)相反

3、（贛榆縣教研室2008年期末調(diào)研）如甲圖所示，
光滑的水平桌面上固定著一根絕緣的長(zhǎng)直導(dǎo)線，可以自由移動(dòng)的矩形導(dǎo)線框abcd靠近長(zhǎng)直導(dǎo)線放在桌面上。當(dāng)長(zhǎng)直導(dǎo)線中的電流按乙圖所示的規(guī)律變化時(shí)（甲圖中電流所示的方向?yàn)檎较颍瑒t（）
A．在t2時(shí)刻，線框內(nèi)沒(méi)有電流，線框不受力
B．t1到t2時(shí)間內(nèi)，線框內(nèi)電流的方向?yàn)閍bcda
C．t1到t2時(shí)間內(nèi)，線框向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)
D．t1到t2時(shí)間內(nèi)，線框受到磁場(chǎng)力對(duì)其做負(fù)功

答案：1.略2.ABD3.BD

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

一名愛(ài)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(lái)，讓教師能夠快速的解決各種教學(xué)問(wèn)題。關(guān)于好的教案要怎么樣去寫(xiě)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(wèn)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(wèn)題

【教學(xué)要求】

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

2．學(xué)會(huì)分析電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題

【知識(shí)再現(xiàn)】

一、電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)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(wèn)題大體上可分為兩類：由給定的電磁感應(yīng)過(guò)程選出或畫(huà)出正確的圖像，或由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過(guò)程，求解相應(yīng)的物理量．

二、電磁感應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題

電磁感應(yīng)過(guò)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(guò)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(wèn)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(guò)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(lái)，具體問(wèn)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(guò)開(kāi)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(zhǎng)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(kāi)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(kāi)導(dǎo)軌前通過(guò)棒的電量為

D．導(dǎo)體棒離開(kāi)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(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，導(dǎo)體棒向右擺起，說(shuō)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(guò)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(méi)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(guò)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(wèn)題分析

電磁感應(yīng)現(xiàn)象中圖像問(wèn)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(lái)分析．有些圖像問(wèn)題還要畫(huà)出等效電路來(lái)輔助分析，

另外，要正確解決圖像問(wèn)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(guò)程中去，又能根據(jù)實(shí)際過(guò)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(guò)程的物理規(guī)律進(jìn)行判斷，這樣，才抓住了解決圖像問(wèn)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(guò)兩磁場(chǎng)區(qū)域，以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较颍趫D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(zhǎng)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(kāi)右邊磁場(chǎng)時(shí)，電路中的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较颉?dǎo)線框在穿越兩個(gè)磁場(chǎng)過(guò)程中，電路中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较颉?/p>

類型二電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題的分析

解決電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)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(huà)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(zhǎng)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(zhǎng)＝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(kāi)始運(yùn)動(dòng)。圖乙所示為通過(guò)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(kāi)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(zhǎng)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(guò)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(zhǎng)為L(zhǎng)（L＜d），質(zhì)量為m，電阻為R，將線圈在磁場(chǎng)上方高h(yuǎn)處?kù)o止釋放，cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度為v0，cd邊剛離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)速度也為v0，則線圈穿越磁場(chǎng)的過(guò)程中（從cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)起一直到ab邊離開(kāi)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(zhǎng)的兩根豎直的足夠長(zhǎng)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(guò)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(kāi)始釋放到穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)程中流過(guò)棒電量為0.5C，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小以及棒從開(kāi)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(wèn)，若棒從開(kāi)始到達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)所用時(shí)間t=2s，求流過(guò)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

電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化和圖象

俗話說(shuō)，磨刀不誤砍柴工。作為高中教師就要在上課前做好適合自己的教案。教案可以讓學(xué)生們能夠更好的找到學(xué)習(xí)的樂(lè)趣，讓高中教師能夠快速的解決各種教學(xué)問(wèn)題。那么如何寫(xiě)好我們的高中教案呢？經(jīng)過(guò)搜索和整理，小編為大家呈現(xiàn)“電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化和圖象”，歡迎大家閱讀，希望對(duì)大家有所幫助。

第七課時(shí)電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化和圖象問(wèn)題習(xí)題課
1．把一個(gè)矩形框從勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速拉出第一次速度為V1，第二次速度為V2，且V2=2V1．若兩次拉出線框所做的功分別為W1和W2，產(chǎn)生的熱量分別為Q1和Q2，下面說(shuō)法正確的是()
A．W1=W2，Q1=Q2B．W1＜W2，Q1＜Q2
C．W1=2W2，Q1=Q2D．W2=2W1，Q2=2Q1
2．如左圖中的虛線上方空間有垂直線框平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，直角扇形導(dǎo)線框繞垂直于線框平面的軸O以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng).設(shè)線框中感應(yīng)電流的方向以逆時(shí)針為正方向，那么在下圖中能正確描述線框從圖所示位置開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中，線框內(nèi)感應(yīng)電流隨時(shí)間變化情況的是（）

3．如圖所示，平行金屬導(dǎo)軌與水平面成θ角，導(dǎo)軌與固定電阻R1和R2相連，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)導(dǎo)軌平面．有一導(dǎo)體棒ab，質(zhì)量為m，導(dǎo)體棒的電阻與固定電阻R1和R2的阻值均相等，與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，導(dǎo)體棒ab沿導(dǎo)軌向上滑動(dòng)，當(dāng)上滑的速度為v時(shí)，受到安培力的大小為F．此時(shí)（）
A．電阻R1消耗的熱功率為Fv/3B．電阻R2消耗的熱功率為Fv/6
C．整個(gè)裝置因摩擦而消耗的熱功率為μmgvcosθ
D．整個(gè)裝置消耗的機(jī)械功率為(F＋μmgcosθ)v
4．如左圖所示,圓形線圈P靜止在水平桌面上,其正上方懸掛一相同的線圈Q,P和Q共軸.Q中通有變化電流,電流隨時(shí)間變化的規(guī)律如右圖所示.P所受的重力為G,桌面對(duì)P的支持力為FN.則以下判斷正確的是
A.t1時(shí)刻FN＞GB.t2時(shí)刻FN＞GC.t3時(shí)刻FN＜GD.t3時(shí)刻FN=G
5．一矩形線圈位于一隨時(shí)間t變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，磁場(chǎng)方向垂直線圈所在的平面（紙面）向里，如圖1所示.以I表示線圈中的感應(yīng)電流，以圖中的線圈上所示方向的電流為正，則圖2的I-t圖正確的是（）

圖1

圖2

6．如圖所示，在傾角為300的絕緣斜面上，固定兩條無(wú)限長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B垂直于斜面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T，導(dǎo)軌間距L=0.5m，兩根金屬棒ab、cd與導(dǎo)軌垂直地放在導(dǎo)軌上，金屬棒質(zhì)量mab=0.1kg，mcd=0.2kg，每根金屬棒的電阻均為r＝0.2W，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．當(dāng)用沿斜面向上的拉力拉動(dòng)金屬棒ab勻速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)．cd金屬棒恰在斜面上保持靜止．求：(g取10m/s2)
(1)金屬棒cd兩端電勢(shì)差；
(2)作用在金屬棒ab上拉力的功率．

7．在圖甲所示區(qū)域（圖中直角坐標(biāo)系Oxy的1、3象限）內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于圖面向里，大小為B半徑為l，圓心角為60o的扇形導(dǎo)線框OPQ以角速度ω繞O點(diǎn)在圖面內(nèi)沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)線框回路電阻為R．
（1）求線框中感應(yīng)電流的最大值I0和交變感應(yīng)電流的頻率f．
（2）在圖乙中畫(huà)出線框轉(zhuǎn)一周的時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖像．（規(guī)定與圖甲中線框的位置相應(yīng)的時(shí)刻為t＝0）

8．水平面上兩根足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距為L(zhǎng)，一端通過(guò)導(dǎo)線與阻值為R的電阻連接；導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m的金屬桿，如圖所示；金屬桿與導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向下．用與導(dǎo)軌平行的恒定拉力F作用在金屬桿上，桿最終將做勻速運(yùn)動(dòng)．當(dāng)改變拉力的大小時(shí)，相對(duì)應(yīng)的勻速運(yùn)動(dòng)速度v也會(huì)變化，v和F的關(guān)系如圖．（取重力加速度g＝10m/s2）
（1）金屬桿在勻速運(yùn)動(dòng)之前做什么運(yùn)動(dòng)？
（2）若m＝0.5kg，L＝0.5m，R＝0.5Ω；磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大？
（3）由v－F圖線的截距可求得什么物理量？其值為多少？

9．如圖所示，將邊長(zhǎng)為a、質(zhì)量為m、電阻為R的正方形導(dǎo)線框豎直向上拋出，穿過(guò)寬度為b、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里．線框向上離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速度剛好是進(jìn)人磁場(chǎng)時(shí)速度的一半，線框離開(kāi)磁場(chǎng)后繼續(xù)上升一段高度，然后落下并勻速進(jìn)人磁場(chǎng)．整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終存在著大小恒定的空氣阻力f且線框不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)．求：
（1）線框在下落階段勻速進(jìn)人磁場(chǎng)時(shí)的速度v2；
（2）線框在上升階段剛離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速度v1；
（3）線框在上升階段通過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱Q．

10．如圖甲所示，不計(jì)電阻的“U”形光滑導(dǎo)體框架水平放置，框架中間區(qū)域有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.0T，有一導(dǎo)體桿AC橫放在框架上，其質(zhì)量為m＝0.10kg，電阻為R＝4.0Ω．現(xiàn)用細(xì)繩栓住導(dǎo)體桿，細(xì)繩的一端通過(guò)光滑的定滑輪繞在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，另一端通過(guò)光滑的定滑輪與物體D相連，物體D的質(zhì)量為M＝0.30kg，電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為r＝1.0Ω．接通電路后，電壓表的示數(shù)恒為U＝8.0V，電流表的示數(shù)恒為I＝1.0A，電動(dòng)機(jī)牽引原來(lái)靜止的導(dǎo)體桿AC平行于EF向右運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)的位移—時(shí)間圖像如圖乙所示．取g＝10m/s2．求：
（1）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的寬度；
（2）導(dǎo)體桿在變速運(yùn)動(dòng)階段產(chǎn)生的熱量．

全國(guó)卷Ⅰ如圖所示，LOO’L’為一折線，它所形成的兩個(gè)角∠LOO’和∠OO’L‘均為450。折線的右邊有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其方向垂直O(jiān)O’的方向以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在t=0時(shí)刻恰好位于圖中所示的位置。以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)閷?dǎo)線框中電流的正方向，在下面四幅圖中能夠正確表示電流—時(shí)間（I—t）關(guān)系的是（時(shí)間以l/v為單位）（）

全國(guó)卷Ⅱ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abcdefa位于紙面內(nèi)，框的鄰邊都互相垂直，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(kāi)始，線框勻速很長(zhǎng)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)的正方向，以下四個(gè)關(guān)系示意圖中正確的是()

高考物理基礎(chǔ)知識(shí)歸納:電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化和圖象問(wèn)題

一名優(yōu)秀的教師在教學(xué)時(shí)都會(huì)提前最好準(zhǔn)備，作為教師就要好好準(zhǔn)備好一份教案課件。教案可以讓學(xué)生們能夠在上課時(shí)充分理解所教內(nèi)容，幫助教師緩解教學(xué)的壓力，提高教學(xué)質(zhì)量。所以你在寫(xiě)教案時(shí)要注意些什么呢？考慮到您的需要，小編特地編輯了“高考物理基礎(chǔ)知識(shí)歸納:電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化和圖象問(wèn)題”，歡迎閱讀，希望您能夠喜歡并分享！

第六課時(shí)電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化和圖象問(wèn)題
【知識(shí)要點(diǎn)回顧】
1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象實(shí)質(zhì)是不同形式能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程．
(1)電磁感應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中必定受到安培力的作用，因此，要維持感應(yīng)電流的存在，必須有“外力”克服安培力做功，此過(guò)程中，其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能，當(dāng)感應(yīng)電流通過(guò)用電器時(shí)，電能又轉(zhuǎn)化為其他形式的能量．
(2)“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能．同理，安培力做功的過(guò)程，是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程，安培力做多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能．
(3)解決這類問(wèn)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(huà)出等效電路，求出回路中消耗電功率的表達(dá)式；
③分析導(dǎo)體機(jī)械能的變化，用能量守恒關(guān)系得到導(dǎo)體做功的功率的變化與回路中電功率的變化所滿足的方程．
2．物理圖象是一種形象直觀的“語(yǔ)言”，它在電磁感應(yīng)中也有廣泛的應(yīng)用．
(1)理解B-t、Φ-t、e-t、i-t等圖象的意義和聯(lián)系．
(2)從給定的電磁感應(yīng)過(guò)程選出或畫(huà)出正確的圖象．
(3)由給定的圖象分析或求解相應(yīng)的物理量．
【要點(diǎn)講練】
［例１］高頻焊接原理示意如圖所示，線圈通以高頻交流電，金屬工件的焊縫中就產(chǎn)生大量焦耳熱，將焊縫熔化焊接，要使焊接時(shí)產(chǎn)生的熱量較大可采用（）
A．增大交變電流的電壓B．增大交變電流的頻率
C．增大焊接縫的接觸電阻D．減少焊接縫的接觸電阻

［例２］在水平桌面上，一個(gè)面積為S的圓形金屬框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框平面與磁場(chǎng)垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖（甲）所示，0—1s內(nèi)磁場(chǎng)方向垂直線框平面向下．圓形金屬框與兩根水平的平行金屬導(dǎo)軌相連接，導(dǎo)軌上放置一根導(dǎo)體棒，導(dǎo)體棒的長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R，且與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)體棒處于另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖（乙）所示．若導(dǎo)體棒始終保持靜止，則其所受的靜摩擦力f隨時(shí)間變化的圖象是圖中的（設(shè)向右的方向?yàn)殪o摩擦力的正方向）（）

［例3］如圖所示，傾角θ=30°、寬度L=1m的足夠長(zhǎng)的U形平行光滑金屬導(dǎo)軌，固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T、范圍充分大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直．用平行于導(dǎo)軌、功率恒為6W的牽引力F牽引一根質(zhì)量為m=0.2kg、電阻R=1Ω的放在導(dǎo)軌上的金屬棒ab，由靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌向上移動(dòng)(ab始終與導(dǎo)軌接觸良好且垂直)．當(dāng)ab棒移動(dòng)2.8m時(shí)，獲得穩(wěn)定速度，在此過(guò)程中，克服安培力做功為5.8J(不計(jì)導(dǎo)軌電阻及一切摩擦，g取10m/s2)，求：
(1)ab棒的穩(wěn)定速度．
(2)ab棒從靜止開(kāi)始達(dá)到穩(wěn)定速度所需時(shí)間．
例4．如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的固定平行金屬光滑導(dǎo)軌位于同一水平面，道軌上橫放著兩根相同的導(dǎo)體棒ab、cd與導(dǎo)軌構(gòu)成矩形回路．導(dǎo)體棒的兩端連接著處于壓縮狀態(tài)的兩根輕質(zhì)彈簧，兩棒的中間用細(xì)線綁住，它們的電阻均為R，回路上其余部分的電阻不計(jì)．在導(dǎo)軌平面內(nèi)兩導(dǎo)軌間有一豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．開(kāi)始時(shí)，導(dǎo)體棒處于靜止?fàn)顟B(tài)．剪斷細(xì)線后，導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中
A.回路中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B．兩根導(dǎo)體棒所受安培力的方向相同
C．兩根導(dǎo)體棒和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒
D．兩根導(dǎo)體棒和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒
例5．如圖所示，A是長(zhǎng)直密繞通電螺線管，小線圈B與電流表連接，并沿A軸線Ox從O點(diǎn)自左向右勻速穿過(guò)螺線管A，能正確反映通過(guò)電流表中電流I隨x變化規(guī)律的是

例6．如圖所示，有理想邊界的兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B＝0.5T，邊界間距s＝0.1m．一邊長(zhǎng)Ｌ＝0.2m的正方形線框abcd由粗細(xì)均勻的電阻絲圍成，總電阻R＝0.4Ω．現(xiàn)使線框以v＝２m/s的速度從位置Ⅰ運(yùn)勻速動(dòng)到位置Ⅱ．
（１）求cd邊未進(jìn)入右方磁場(chǎng)時(shí)線框所受安培力的大?。?br> （２）求整個(gè)過(guò)程中線框所產(chǎn)生的焦耳熱．
（３）在坐標(biāo)圖中畫(huà)出整個(gè)過(guò)程中線框a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差隨時(shí)間t變化的圖線．