高中物理電磁感應(yīng)教案

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)電動勢，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)電動勢，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。自感電動勢總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化。
注意：斷電自感電流的大小不會超過斷電前瞬間線圈中電流的大小，通電自感電動勢不會超過電源的電動勢，這才是“阻礙”意義的真實體現(xiàn)。

【導(dǎo)研】
[例1](鹽城市08學(xué)年高三年級第一次調(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，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。當(dāng)S1、S2閉合，S3斷開時，閉合的回路中感應(yīng)電流為I，當(dāng)S2、S3閉合，S1斷開時，閉合的回路中感應(yīng)電流為5I，當(dāng)S1、S3閉合，S2斷開時，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)研測試）4．如圖所示，均勻的金屬長方形線框從勻強(qiáng)磁場中以勻速V拉出，它的兩邊固定有帶金屬滑輪的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)，金屬框向右運動時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，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，CE長l=2m，有一阻值r=2的金屬棒PQ放置在靠近磁場邊界CD處．CDEF區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間變化如圖乙所示．在t＝0至t＝4s內(nèi)，金屬棒PQ保持靜止，在t＝4s時使金屬棒PQ以某一速度進(jìn)入磁場區(qū)域并保持勻速運動．已知從t＝0開始到金屬棒運動到磁場邊界EF處的整個過程中，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在磁場區(qū)域中運動的速度大?。?/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，且磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度按(T)規(guī)律變化，
（1）證明：框架中的感應(yīng)電動勢按余弦規(guī)律變化；
（2）試畫出R2兩端電壓隨時間的圖象(要求畫出一個完整周期)；
（3）計算R2的實際功率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)象的實驗電路圖，用電流傳感器顯示器各時刻通過線圈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時刻斷開關(guān)S，此時刻前后電流傳感器顯示的電流隨時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時刻線圈L中的感應(yīng)電動勢的大小是多少？

【導(dǎo)練】
1．如右圖所示電路，L是自感系數(shù)較大的線圈，在滑動變阻器的滑動片P從A端迅速滑向B端的過程中，經(jīng)過AB中點C時通過線圈的電流為I1；P從B端迅速滑向A端的過程中，經(jīng)過C點時通過線圈的電流為I2；P固定在C點不動，達(dá)到穩(wěn)定時通過線圈的電流為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.電鍵K從閉合狀態(tài)突然斷開時，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)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2T，磁場寬度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區(qū)的過程中，金屬框內(nèi)感應(yīng)電流隨時間變化的I-t圖線；
（2）畫出ab兩端電壓隨時間變化的U-t圖線。（以上均要求寫出作圖依據(jù)）（趣祝福 Www.ZFW152.CoM）

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。磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場豎直穿過導(dǎo)軌平面，當(dāng)金屬棒ab沿導(dǎo)軌向右勻速運動時，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。取g=10m/s2，在整個運動過程中金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好。且運動速度保持恒定。試求：
（1）勻強(qiáng)磁場的方向；
（2）ab兩端的路端電壓；
（3）金屬棒ab運動的速度

5．（浦東新區(qū)2008年高考預(yù)測）如圖所示，直角三角形導(dǎo)線框abc固定在勻強(qiáng)磁場中，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，bc長度為l2＝0.3m。磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝0.5T，方向垂直紙面向里。現(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，開始時緊靠a點，然后沿ab方向以恒定速度v＝1.2m/s向b端滑動，滑動中始終與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)電流的時間是多長？
（2）當(dāng)導(dǎo)體桿MN滑到ab中點時，導(dǎo)線bc中的電流多大？方向如何？
（3）求導(dǎo)體桿MN自a點至滑到ab中點過程中，回路中感應(yīng)電動勢的平均值。
（4）找出當(dāng)導(dǎo)體桿MN所發(fā)生的位移為x（0x≤0.6m）時，流經(jīng)導(dǎo)體桿的電流表達(dá)式；并求當(dāng)x為何值時電流最大，最大電流是多少？

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高考物理第一輪電磁感應(yīng)復(fù)習(xí)學(xué)案

第九章電磁感應(yīng)

1、電磁感應(yīng)屬于每年重點考查的內(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、動生電動勢的計算。公式E=Blv的應(yīng)用，平動切割、轉(zhuǎn)動切割、單桿切割和雙桿切割，常與力、電綜合考查，要求能力較高。圖象問題是本章的一大熱點，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)電動勢的計算，電磁感應(yīng)現(xiàn)象與磁場、電路、力學(xué)等知識的綜合題，以及電磁感應(yīng)與實際相結(jié)合的問題，如錄音機(jī)、話筒、繼電器、日光燈的工作原理等．

第一課時電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律

【教學(xué)要求】
1、通過探究得出感應(yīng)電流與磁通量變化的關(guān)系，并會敘述楞次定律的內(nèi)容。
2、通過實驗過程的回放分析，體會楞次定律內(nèi)容中“阻礙”二字的含義，感受“磁通量變化”的方式和途徑，并用來分析一些實際問題。
【知識再現(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，具體從下面四個層次去理解：
①誰阻礙誰——感應(yīng)電流的磁通量阻礙原磁場的磁通量．
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，感應(yīng)電流磁場方向與原磁場方向相反；當(dāng)原磁通量減少時，感應(yīng)電流磁場方向與原磁場方向相同，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．
知識點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，△ф=B2S2-B1S1；注意不能簡單認(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B，求水平面M由此位置出發(fā)繞與B垂直的軸轉(zhuǎn)過60°和轉(zhuǎn)過180°時磁通量的變化量。
導(dǎo)示：初位置時穿過M的磁通量為：ф1=BS；
當(dāng)平面M轉(zhuǎn)過60°后，磁感線仍由下向上穿過平面，且θ=60°所以ф2=BScos60°=BS/2。
當(dāng)平面轉(zhuǎn)過180°時，原平面的“上面”變?yōu)椤跋旅妗保跋旅妗眲t成了“上面”，所以對平面M來說，磁感線穿進(jìn)、穿出的順序剛好顛倒，為了區(qū)別起見，我們規(guī)定M位于起始位置時其磁通量為正值，則此時其磁通量為負(fù)值，即：ф3=-BS
由上述得，平面M轉(zhuǎn)過60°時其磁通量變化為：
△ф1=│ф2-ф1│=BS/2
平面M轉(zhuǎn)過180°時其磁通量變化為：
△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)動過程中，磁感線相對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)無關(guān)。

知識點二安培定則、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，兩個線圈套在同一個鐵芯上，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，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)磁場中，下列說法中正確的是（）
A．當(dāng)金屬棒向右勻速運動時，a點電勢高于b點，c點電勢高于d點
B．當(dāng)金屬棒向右勻速運動時，b點電勢高于a點，c點與d點為等電勢
C．當(dāng)金屬棒向右加速運動時，b點電勢高于a點，c點電勢高于d點
D．當(dāng)金屬棒向右加速運動時，b點電勢高于a點，d點電勢高于c點
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)體棒向右勻速運動時，根據(jù)右手定則，可以判斷b點電勢高于a點，此時通過右線圈在磁通量沒有變化，所以，右線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，c點與d點為等電勢。
當(dāng)金屬棒向右加速運動時，b點電勢高于a點，此時通過右線圈在磁通量逐漸增大，根據(jù)楞次定律可以判定d點電勢高于c點。

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)電流的原磁場方向．
②確定原磁場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直導(dǎo)線時，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直導(dǎo)線時，穿過線圈的磁通量先向外增大，當(dāng)導(dǎo)線位于線圈中間時磁通量減小為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）—“增反減同”
②阻礙（磁體的）相對運動，（由磁體的相對運動而引起感應(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，形成一個閉合回路．當(dāng)一條形磁鐵從高處下落接近回路時（）
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?？梢奝、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，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只有互相靠攏來縮小回路面積，故A正確，B錯。楞次定律可以理解為感應(yīng)電流的磁場總要阻礙導(dǎo)體間的相對運動，可把PQMN回路等看為一個柱形磁鐵，為了阻礙磁鐵向下運動，等效磁鐵的上面必產(chǎn)生一個同名磁極來阻礙磁鐵的下落，故磁鐵的加速度必小于g，故C錯D正確。

1、如圖是某同學(xué)設(shè)計的用來測量風(fēng)速的裝置。請解釋這個裝置是怎樣工作的。

2、已知一靈敏電流計，當(dāng)電流從正接線柱流入時，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動時，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．丙圖中磁鐵的運動方向向下
D．丁圖中線圈的繞制方向與前面三個相反

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直導(dǎo)線，可以自由移動的矩形導(dǎo)線框abcd靠近長直導(dǎo)線放在桌面上。當(dāng)長直導(dǎo)線中的電流按乙圖所示的規(guī)律變化時（甲圖中電流所示的方向為正方向），則（）
A．在t2時刻，線框內(nèi)沒有電流，線框不受力
B．t1到t2時間內(nèi)，線框內(nèi)電流的方向為abcda
C．t1到t2時間內(nèi)，線框向右做勻減速直線運動
D．t1到t2時間內(nèi)，線框受到磁場力對其做負(fù)功

答案：1.略2.ABD3.BD

高考物理一輪復(fù)習(xí)電磁感應(yīng)教案

第23講電磁感應(yīng)20xx新題賞析

題一：物理課上，老師做了一個奇妙的“跳環(huán)實驗”。如圖所示，她把一個帶鐵芯的線圈L、開關(guān)S和電源用導(dǎo)線連接起來后，將一金屬套環(huán)置于線圈L上，且使鐵芯穿過套環(huán)，閉合開關(guān)S的瞬間，套環(huán)立刻跳起．某同學(xué)另找來器材再探究此實驗。他連接好電路，經(jīng)重復(fù)實驗，線圈上的套環(huán)均未動，對比老師演示的實驗，下列四個選項中，導(dǎo)致套環(huán)未動的原因可能是（）
A.線圈接在了直流電源上
B.電源電壓過高
C.所選線圈的匝數(shù)過多
D.所用套環(huán)的材料與老師的不同

題二：如圖甲所示，矩形導(dǎo)線框ABCD固定在勻強(qiáng)磁場中，磁感線垂直于線框所在平面向里。規(guī)定垂直于線框所在平面向里為磁場的正方向；線框中沿著ABCDA方向為感應(yīng)電流i的正方向。要在線框中產(chǎn)生如圖乙所示的感應(yīng)電流，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的規(guī)律可能為()

題三：半徑為a右端開小口的導(dǎo)體圓環(huán)和長為2a的導(dǎo)體直桿，單位長度電阻均為R0。圓環(huán)水平固定放置，整個內(nèi)部區(qū)域分布著豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。桿在圓環(huán)上以速度v平行于直徑CD向右做勻速直線運動，桿始終有兩點與圓環(huán)良好接觸，從圓環(huán)中心O開始，桿的位置由θ確定，如圖所示。則（）
A．θ=0時，桿產(chǎn)生的電動勢為2Bav
B．θ=時，桿產(chǎn)生的電動勢為Bav
C．θ=0時，桿受的安培力大小為
D．θ=時，桿受的安培力大小為

題四：如圖所示，一對光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距L=0.5m，左端接有阻值R=0.3Ω的電阻，一質(zhì)量m=0.1kg，電阻r=0.1Ω的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上，整個裝置置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T。棒在水平向右的外力作用下，由靜止開始a=2m/s2的加速度做勻加速運動，當(dāng)棒的位移x=9m時撤去外力，棒繼續(xù)運動一段距離后停下來，已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1:Q2=2:1。導(dǎo)軌足夠長且電阻不計，棒在運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸。求：
（1）棒在勻加速運動過程中，通過電阻R的電荷量q；
（2）撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2；
（3）外力做的功Wf。

題五：如圖甲所示，一端封閉的兩條平行光滑長導(dǎo)軌相距L，距左端L處的右側(cè)一段被彎成半徑為H的四分之一圓弧，圓弧導(dǎo)軌的左、右兩段處于高度相差H的水平面上。圓弧導(dǎo)軌所在區(qū)域無磁場，右段區(qū)域存在磁場B0，左段區(qū)域存在均勻分布但隨時間線性變化的磁場B(t)，如圖乙所示，兩磁場方向均豎直向上。在圓弧頂端，放置一質(zhì)量為m的金屬棒ab，與導(dǎo)軌左段形成閉合回路，金屬棒下滑時開始計時，經(jīng)過時間t0滑到圓弧底端。設(shè)金屬棒所在回路中的電阻為R，導(dǎo)軌電阻不計，重力加速度為g。
（1）問金屬棒在圓弧內(nèi)滑動過程時，回路中感應(yīng)電流的大小和方向是否發(fā)生改變？為什么？
（2）求從0到時間t0內(nèi)，回路中感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱；
（3）探討在金屬棒滑到圓弧底端進(jìn)入勻強(qiáng)磁場B0的一瞬間，回路中感應(yīng)電流的大小和方向。

第23講電磁感應(yīng)20xx新題賞析
題一：D題二：B題三：AD題四：（1）4.5C；（2）1.8J；（3）5.4J。
題五：（1）金屬棒在圓弧內(nèi)滑動過程時，回路中感應(yīng)電流的大小和方向均不發(fā)生變化，因為金屬棒滑到圓弧任意位置時，回路中磁通量的變化率相同。（2）Q=。（3）當(dāng)時，；當(dāng)時，，方向由b到a；當(dāng)時，，方向由a到b。

高考物理一輪復(fù)習(xí)電磁感應(yīng)（下）

第22講電磁感應(yīng)經(jīng)典經(jīng)典（下）
主講教師：徐建烽首師大附中物理特級教師
題一：用一條形磁鐵插入閉合線圈中，第一次迅速勻速插入所用時間為t1，第二次緩慢勻速插入所用時間為t2；且t2＝2t1，則第一次與第二次相比較（）
A．線圈中的平均感應(yīng)電動勢之比為2:1B．通過線圈中的電量之比為1:1
C．線圈中產(chǎn)生的熱量之比為4:1D．線圈中的電功率之比為8:1

題二：如圖所示，A、B兩個用相同導(dǎo)線制成的金屬環(huán)，半徑RA=2RB，兩環(huán)間用電阻不計的導(dǎo)線連接。均勻變化的磁場只垂直穿過A環(huán)時，a、b兩點間的電壓為U．若讓該均勻變化的磁場只垂直穿過B環(huán)，則a、b兩點間的電壓為。

題三：如圖所示，置于水平面的平行金屬導(dǎo)軌間距d=0.5m，左端用直導(dǎo)線連接且垂直導(dǎo)軌，金屬棒ab垂直導(dǎo)軌跨在兩導(dǎo)軌之間，距導(dǎo)軌左端L＝0.8m，ab與每根導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力f=0.2N，金屬棒ab的電阻為R＝0.2Ω，其他電阻不計。整個裝置處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，。開始時磁場的磁感強(qiáng)度為B0=1.0T，以后以0.2T/s的變化率均勻增大，求從磁感強(qiáng)度開始變化，經(jīng)多長時間金屬棒ab開始運動？

題四：圖1鐵路上測量列車運行速度和加速度裝置的示意圖，它是由一塊安裝在列車車頭底部的強(qiáng)磁鐵和埋設(shè)在軌道下面的一組等距分布的線圈及電流測量記錄儀組成．假設(shè)磁鐵磁極處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與端面垂直，大小為0.005T，磁鐵的寬度與線圈寬度d相同，且都很小，如圖2示．線圈的匝數(shù)n=10，長l=0.2m，總電阻R=0.5Ω（包括引出線的電阻）．若列車在整個測試區(qū)內(nèi)做勻加速直線運動，在到達(dá)圖9-16所示的測試起始點時，開始記錄位移．圖3記錄下來的磁鐵通過第一、第二兩個線圈的“電流—位移”圖象。
求：（1）列車通過測試區(qū)的加速度；
（2）列車下的磁鐵通過第五個線圈時，線圈中電流的大小。
題五：如圖所示。足夠長U形導(dǎo)體框架的寬度l=0.5m，電阻忽略不計，其所在平面與水平面成α=37°角，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8T的勻強(qiáng)磁場方向垂直于導(dǎo)體框平面，一根質(zhì)量為m=0.2kg、有效電阻R=2Ω的導(dǎo)體棒MN垂直跨放在U形框架上，該導(dǎo)體棒與框架間的動摩擦因數(shù)μ=0.5。導(dǎo)體棒由靜止開始沿框架下滑到剛開始勻速運動時通過導(dǎo)體棒截面的電量為Q=2C。求：
（1）導(dǎo)體棒做勻速運動時的速度。
（2）導(dǎo)體棒從開始下滑到剛開始勻速運動時這一過程中，導(dǎo)體棒的有效電阻消耗的電功。（sin37o=0.6，cos37o=0.8）

第22講電磁感應(yīng)經(jīng)典經(jīng)典（下）
題一：AB題二：U/2題三：5s題四：(1)0.12m/s2；0.22A題五：（1）5m/s；（2）1.5J

高考物理第一輪復(fù)習(xí)法拉第電磁感應(yīng)定律學(xué)案

第二課時法拉第電磁感應(yīng)定律

【教學(xué)要求】
1．理解法拉第電磁感應(yīng)定律。
2．理解計算感應(yīng)電動勢的兩個公式E=BLv和的區(qū)別和聯(lián)系，并應(yīng)用其進(jìn)行計算。（對公式E=BLv的計算，只限于L與B、v垂直的情況）。
【知識再現(xiàn)】
一、感應(yīng)電動勢：
在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢．叫感應(yīng)電動勢。產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那一部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，當(dāng)電路斷開時，無感應(yīng)電流，但仍有感應(yīng)電動勢。
二、法拉第電磁感應(yīng)定律：
1、內(nèi)容：電路中的感應(yīng)電動勢大小，跟穿過這一電路的_______________________成正比。
2、公式：E＝n△ф/△t。
3、E＝n△ф/△t計算的是感應(yīng)電動勢的平均值，可以理解為E＝nB△S/△t，或E＝nS△B/△t。
三、導(dǎo)體做切割磁感線時感應(yīng)電動勢大小的計算：
1、公式：E＝BLV
2、條件：①勻強(qiáng)磁場，②L⊥B，③V⊥L
3、注意：①L為導(dǎo)體“有效”切割磁感線的等效長度．②V為導(dǎo)體切割磁感線的速度，一般導(dǎo)體各部分切割磁感線的速度相同。③電勢高低的判斷：電源內(nèi)部的電流是從低電勢點流向高電勢點。
4、對有些導(dǎo)體各部分切割磁感線的速度不相同的情況，V指平均速度．如圖所示，一長為L的導(dǎo)體桿AC繞A點在紙面內(nèi)以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感強(qiáng)度為B．則AC各部分切割磁感線的速度不相等，vA＝0，vc＝ωL，而且AC上各點的線速度大小與半徑成正比，所以AC切割的速度可以用其平均切割速度，即v=vc/2=ωL/2，故E=BωL2/2。

知識點一磁通量ф、磁通量的變化量△ф及磁通量的變化率△ф/△t的關(guān)系
【應(yīng)用1】矩形形線框abcd繞OO軸在磁感強(qiáng)度為0.2T的勻強(qiáng)磁場中以2r／s的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，已知ab=20cm，bd=40cm，匝數(shù)為100匝，當(dāng)線框從如圖示位置開始轉(zhuǎn)過90°，則
（1）線圈中磁通量的變化量ΔΦ等于多少？
（2）磁通量平均變化率為多少？
（3）線圈中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢E為多少？
導(dǎo)示：（1）轉(zhuǎn)過90°，△ф=BS-0=1.6×10-2Wb；
（2）△t=T/4=0.125s，△ф/△t=0.128Wb/s；
（3）E＝n△ф/△t=12.8V。

知識點二E＝n△ф/△t與E＝BLV的比較
1．研究對象不同：前者是一個回路（不一定閉合），后者是一段直導(dǎo)線（或等效成直導(dǎo)線）．
2.適用范圍不同：前者具有普適性，無論什么方式引起ф的變化都適用，計算的是整個回路的感應(yīng)電動勢．后者只適用于一段導(dǎo)線切割磁感線的情況，計算的是切割磁感線的這段導(dǎo)體兩端的電動勢．
3．條件不同：前者不一定是勻強(qiáng)磁場，可以是ф變化，可以是B變化，可以是S變化，也可以是S和B都變化。后者L,v,B之間應(yīng)取兩兩互相垂直的分量，可采用投影的辦法．
4.意義不同：前者求的是平均電動勢，后者求的是瞬時電動勢，當(dāng)v取平均位時，也可求平均電動勢．
5.使用情況不同：(1)求解導(dǎo)體做切割磁感線運動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的問題時，兩個公式都可．
(2）求解某一過程（或某一段時間）內(nèi)的電動勢，平均電流，通過導(dǎo)體某一橫截面的電荷量等問題，應(yīng)選用E＝n△ф/△t。
(3)求解某一時刻（或某一位置）的電動勢，瞬時電流、功率及某段時間內(nèi)的電功、電熱等問題，應(yīng)選用E=BLv。
【應(yīng)用2】如圖所示，足夠長的兩光滑導(dǎo)軌水平放置，兩條導(dǎo)軌相距為d，左端MN用阻值不計的導(dǎo)線相連，金屬棒ab可在導(dǎo)軌上滑動，導(dǎo)軌單位長度的電阻為r0，金屬棒ab的電阻不計。整個裝置處于豎直向下的均勻磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間均勻增加，B=kt，其中k為常數(shù)。金屬棒ab在水平外力的作用下，以速度v沿導(dǎo)軌向右做勻速運動，t=0時，金屬棒ab與MN相距非常近．求：
（1）當(dāng)t=to時，水平外力的大小F．
（2）同學(xué)們在求t=to時刻閉合回路消耗的功率時，有兩種不同的求法：
方法一：t=to時刻閉合回路消耗的功率P=Fv．
方法二：由Bld=F，得：（其中R為回路總電阻）
這兩種方法哪一種正確?請你做出判斷，并簡述理由．
導(dǎo)示:（1）回路中的磁場變化和導(dǎo)體切割磁感線都產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，據(jù)題意，有
；；
聯(lián)立求解得
又得
所以，，即
（2）方法一錯，方法二對；
方法一認(rèn)為閉合回路所消耗的能量全部來自于外力所做的功，而實際上磁場的變化也對閉合回路提供能量。
方法二算出的I是電路的總電流，求出的是閉合回路消耗的總功率。

類型一求感應(yīng)電動勢的兩種方法
1、E＝n△ф/△t，它計算的是感應(yīng)電動勢的平均值，可以理解為E＝nB△S/△t，或E＝nS△B/△t。
2、E＝BLV。
條件：①勻強(qiáng)磁場，②L⊥B，③V⊥L。
【例1】（鹽城中學(xué)08屆高三年級12月份測試題）如圖所示，水平面上有兩電阻不計的光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距d為0.5m，左端通過導(dǎo)線與阻值為2的電阻R連接，右端通過導(dǎo)線與阻值為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，CE長為2m，CDEF區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間變化如圖所示，在t＝0時，一阻值為2的金屬棒在恒力F作用下由靜止開始從AB位置沿導(dǎo)軌向右運動，當(dāng)金屬棒從AB位置運動到EF位置過程中，小燈泡的亮度沒有發(fā)生變化，求：
（1）通過小燈泡的電流強(qiáng)度；
（2）恒力F的大小；
（3）金屬棒的質(zhì)量。
導(dǎo)示：（1）金屬棒未進(jìn)入磁場時，R總＝RL＋R/2＝5，E1＝t＝SBt＝0.5V，IL＝E1/R總＝0.1A，
（2）因燈泡亮度不變，故4s末金屬棒進(jìn)入磁場時剛好勻速運動。
I＝IL＋I(xiàn)R＝IL＋I(xiàn)LRLR＝0.3A，
F＝FA＝BId＝0.3N，
（3）E2＝I（R＋RRLR＋RL）＝1V，v＝E2Bd＝1m/s，
a＝vt＝0.25m/s2，m＝Fa＝1.2kg。
本題考查了兩類電動勢的計算方法：即感生電動勢和動生電動勢。關(guān)鍵是抓住“燈泡的亮度沒有變化”。

類型二感應(yīng)電荷量的計算
回路中發(fā)生磁通變化時，由于感應(yīng)電場的作用使電荷發(fā)生定向移動而形成感應(yīng)電流，在△t內(nèi)遷移的電量（感應(yīng)電量）為：q=I△t=E△t/R=△ф/R
僅由回路電阻和磁通變化決定，與發(fā)生磁通變化的時間無關(guān)。因此，當(dāng)用一根磁棒先后兩次從同一處用不同速度插至線圈中同一位置時，線圈里積聚的感應(yīng)電量相等．但快插與慢插時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流不同，外力做的功也不同．
【例2】如圖，金屬桿MN和PQ間距為L，MP間連有電阻R，豎直放置在垂直紙面的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，有一金屬棒AB，長為2L，A端始終與PQ接觸，棒緊靠MN滑倒．求此過程中通過R的電量（其他電阻不計）．
導(dǎo)示:根據(jù)E＝△ф/△t，I=E/R，q=It得，
q=△ф/R=BL2/2R。

追問：若在NQ處連接一個電容為C的電容器，已知AB棒角速度為ω，則通過R的電量又是多少？

1、（東海高級中學(xué)08屆高三第四次月考卷）如圖所示，兩根相距為L的平行直導(dǎo)軌ab、cd，b、d間連有一固定電阻R，導(dǎo)軌電阻可忽略不計。MN為放在ab和cd上的一導(dǎo)體桿，與ab垂直，其電阻也為R。整個裝置處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，磁場方向垂直于導(dǎo)軌所在平面（指向圖中紙面內(nèi)）。現(xiàn)對MN施力使它沿導(dǎo)軌方向以速度v（如圖）做勻速運動。令U表示MN兩端電壓的大小，則（）
A．U=Blv/2流過固定電阻R的感應(yīng)電流由b到d
B．U=Blv/2流過固定電阻R的感應(yīng)電流由d到b
C．U=Blv流過固定電阻R的感應(yīng)電流由b到d
D．U=Blv流過固定電阻R的感應(yīng)電流由d到b

2、一個N匝圓線圈，放在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，線圈平面跟磁感強(qiáng)度方向成30°角，磁感強(qiáng)度隨時間均勻變化，線圈導(dǎo)線規(guī)格不變，下列方法中可使線圈中感應(yīng)電流增加一倍的是()
A．將線圈匝數(shù)增加一倍
B．將線圈面積增加一倍
C．將線圈半徑增加一倍
D．適當(dāng)改變線圈的取向

3、（啟東中學(xué)2008屆高三第三次月考）某同學(xué)在實驗室里熟悉各種儀器的使用。他將一條形磁鐵放在轉(zhuǎn)盤上，如圖甲所示，磁鐵可隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，另將一磁感強(qiáng)度傳感器固定在轉(zhuǎn)盤旁邊，當(dāng)轉(zhuǎn)盤（及磁鐵）轉(zhuǎn)動時，引起磁感強(qiáng)度測量值周期性地變化，該變化與轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的周期一致。經(jīng)過操作，該同學(xué)在計算機(jī)上得到了如圖乙所示的圖像。
（1）在圖像記錄的這段時間內(nèi)，圓盤轉(zhuǎn)動的快慢情況是。
（2）圓盤勻速轉(zhuǎn)動時的周期是s。
（3）該同學(xué)猜測磁感強(qiáng)度傳感器內(nèi)有一線圈，當(dāng)測得磁感強(qiáng)度最大時就是穿過線圈的磁通量最大時。按照這種猜測（）
A．在t=0.1s時刻，線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向發(fā)生了變化
B．在t=0.15s時刻，線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向發(fā)生了變化
C．在t趨近0.1s時，線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小達(dá)到了最大值
D．在t趨近0.15s時，線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小達(dá)到了最大值

答案：1、A2、CD
3、（1）先快慢不變，后越來越慢；
（2）0.2；（3）AC