高中物理電磁感應(yīng)教案

黃岡中學(xué)高考物理電磁感應(yīng)與電路的分析沖刺專題復(fù)習(xí)。

20xx屆高考黃岡中學(xué)物理沖刺講解、練習(xí)題、預(yù)測題10：第5專題電磁感應(yīng)與電路的分析（2）經(jīng)典考題

1．某實物投影機有10個相同的強光燈L1～L10(24V200W)和10個相同的指示燈X1～X10(220V2W)，將其連接在220V交流電源上，電路圖如圖所示．若工作一段時間后L2燈絲燒斷，則[2009年高考重慶理綜卷]()
A．X1的功率減小，L1的功率增大
B．X1的功率增大，L1的功率增大
C．X2的功率增大，其他指示燈的功率減小
D．X2的功率減小，其他指示燈的功率增大
【解析】顯然L1和X1并聯(lián)、L2和X2并聯(lián)……然后他們再串聯(lián)接在220V交流電源上．L2燈絲燒斷，則總電阻變大，電路中電流I減小，又L1和X1并聯(lián)的電流分配關(guān)系不變，則X1和L1的電流、功率都減?。砜芍?，除X2和L2外各燈功率都減小，A、B均錯．由于I減小，各并聯(lián)部分的電壓都減小，交流電源電壓不變，則X2上電壓增大，根據(jù)P＝U2R可知，X2的功率變大，C正確、D錯誤．
[答案]C
2．一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖甲所示．已知發(fā)電機線圈內(nèi)阻為5.0Ω，現(xiàn)外接一只電阻為95.0Ω的燈泡，如圖乙所示，則[2009年高考福建理綜卷]()
A．電壓表的示數(shù)為220V
B．電路中的電流方向每秒鐘改變50次
C．燈泡實際消耗的功率為484W
D．發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2J
【解析】電壓表的示數(shù)為燈泡兩端電壓的有效值，由圖象知電動勢的最大值Em＝2202V，有效值E＝220V，燈泡兩端電壓U＝RER＋r＝209V，A錯誤；由圖象知T＝0.02s，一個周期內(nèi)電流方向變化兩次，可知1s內(nèi)電流方向變化100次，B錯誤；燈泡的實際功率P＝U2R＝209295W＝459.8W，C錯誤；電流的有效值I＝ER＋r＝2.2A，發(fā)電機線圈內(nèi)阻每
秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱Q＝I2rt＝2.22×5×1J＝24.2J，D正確．
[答案]D
3．如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為1∶5，原線圈兩端的交變電壓為u＝202sin100πtV．氖泡在兩端電壓達到100V時開始發(fā)光，下列說法中正確的有[2009年高考江蘇物理卷]()
A．開關(guān)接通后，氖泡的發(fā)光頻率為100Hz
B．開關(guān)接通后，電壓表的示數(shù)為100V
C．開關(guān)斷開后，電壓表的示數(shù)變大
D．開關(guān)斷開后，變壓器的輸出功率不變
【解析】由交變電壓的瞬時值表達式知，原線圈兩端電壓的有效值U1＝2022V＝20V，由n1n2＝U1U2得，副線圈兩端的電壓U2＝100V，電壓表的示數(shù)為交變電流的有效值，B項正確；交變電壓的頻率f＝100π2π＝50Hz，一個周期內(nèi)電壓兩次大于100V，即一個周期內(nèi)氖泡能發(fā)兩次光，所以其發(fā)光頻率為100Hz，A項正確；開關(guān)斷開前后，輸入電壓不變，變壓器的變壓比不變，故輸出電壓不變，C項錯誤；斷開后，電路消耗的功率減小，輸出功率決定輸入功率，D項錯誤．
[答案]AB
4．如圖甲所示，一個電阻為R、面積為S的矩形導(dǎo)線框abcd，水平放置在勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向與ad邊垂直并與線框平面成45°角，O、O′分別是ab邊和cd邊的中點．現(xiàn)將線框右半邊ObcO′繞OO′逆時針旋轉(zhuǎn)90°到圖乙所示位置．在這一過程中，導(dǎo)線中通過的電荷量是[2009年高考安徽理綜卷]()
甲乙
A．2BS2RB．2BSRC．BSRD．0
【解析】線框的右半邊(ObcO′)未旋轉(zhuǎn)時，整個回路的磁通量Φ1＝BSsin45°＝22BS；線框的右半邊(ObcO′)旋轉(zhuǎn)90°后，穿進跟穿出的磁通量相等，如圖丁所示，整個回路的磁通量Φ2＝0，所以ΔΦ＝Φ2－Φ1＝22BS．根據(jù)公式得q＝ΔΦR＝2BS2R，A正確．
丙丁
[答案]A
5．如圖甲所示，一個電阻值為R、匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路，線圈的半徑為r1．在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的關(guān)系圖線如圖乙所示，圖線與橫縱軸的截距分別為t0和B0．導(dǎo)線的電阻不計．求0～t1時間內(nèi)
(1)通過電阻R1上的電流大小和方向．
(2)通過電阻R1上的電荷量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量．
[2009年高考廣東物理卷]

甲乙
【解析】(1)由圖象分析可知，0～t1時間內(nèi)，ΔBΔt＝B0t0
由法拉第電磁感應(yīng)定律有：E＝nΔΦΔt＝nΔBΔtS
而S＝πr22
由閉合電路的歐姆定律有：I1＝ER1＋R
聯(lián)立解得：通過電阻R1上的電流大小I1＝nB0πr223Rt0
由楞次定律可判斷，通過電阻R1上的電流方向為從b到a．
(2)通過電阻R1上的電荷量q＝I1t1＝nB0πr22t13Rt0
電阻R1上產(chǎn)生的熱量Q＝I12R1t1＝2n2B02π2r24t19Rt02．
[答案](1)nB0πr223Rt0方向從b到a(2)2n2B02π2r24t19Rt02
6．如圖甲所示，水平放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌，間距L＝0.3m，導(dǎo)軌左端連接R＝0.6Ω的電阻，區(qū)域abcd內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面B＝0.6T的勻強磁場，磁場區(qū)域?qū)扗＝0.2m．細金屬棒A1和A2用長為2D＝0.4m的輕質(zhì)絕緣桿連接，放置在導(dǎo)軌平面上，并與導(dǎo)軌垂直，每根金屬棒在導(dǎo)軌間的電阻均為r＝0.3Ω，導(dǎo)軌電阻不計，使金屬棒以恒定速度v＝1.0m/s沿導(dǎo)軌向右穿越磁場，計算從金屬棒A1進入磁場(t＝0)到A2離開磁場的時間內(nèi)，不同時間段通過電阻R的電流強度，并在圖乙中畫出．
[2008年高考廣東物理卷]
甲乙
【解析】A1從進入磁場到離開的時間為：
t1＝Dv＝0.2s
在0～t1時間內(nèi)，A1產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：
E＝BLv＝0.18V
丙丁
由圖丙知，電路的總電阻為：
R0＝r＋rRr＋R＝0.5Ω
總電流i＝ER0＝0.36A
通過R的電流iR＝i3＝0.12A
A1離開磁場t1＝0.2s至A2未進入磁場t2＝2Dv＝0.4s的時間內(nèi)，回路中無電流，即iR＝0
從A2進入磁場t2＝0.4s至離開磁場t3＝2D＋Dv＝0.6s的時間內(nèi)，A2上的感應(yīng)電動勢為：
E＝0.18V
由圖丁知，電路總電阻R0＝0.5Ω
總電流i＝0.36A
流過R的電流iR＝0.12A
綜合上述計算結(jié)果，繪制通過R的電流與時間的關(guān)系圖線，如圖戊所示．
戊
[答案]0～0.2s時，0.12A；0.2～0.4s時，0；0.4～0.6s時，0.12A，圖象如圖戊所示．
7．單位時間內(nèi)流過管道橫截面的液體體積叫做液體的體積流量(以下簡稱流量)．由一種利用電磁原理測量非磁性導(dǎo)電液體(如自來水、啤酒等)流量的裝置，稱為電磁流量計．它主要由將流量轉(zhuǎn)換為電壓信號的傳感器和顯示儀表兩部分組成．
傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示，圓筒形測量管內(nèi)壁絕緣，其上裝有一對電極a和c，a、c間的距離等于測量管內(nèi)徑D，測量管的軸線與a、c的連線方向以及通電線圈產(chǎn)生的磁場方向三者相互垂直．當導(dǎo)電液體流過測量管時，在電極a、c間出現(xiàn)感應(yīng)電動勢E，并通過與電極連接的儀表顯示出液體流量Q．設(shè)磁場均勻恒定，磁感應(yīng)強度為B．
(1)已知D＝0.40m，B＝2.5×10－3T，Q＝0.12m3/s，設(shè)液體在測量管內(nèi)各處流速相同，試求E的大小(π取3.0)．
(2)一新建供水站安裝了電磁流量計，在向外供水時流量本應(yīng)顯示為正值．但實際顯示卻為負值．經(jīng)檢查，原因是誤將測量管接反了，即液體由測量管出水口流入，從入水口流出．因水已加壓充滿管道，不便再將測量管拆下重裝，請你提出使顯示儀表的流量指示變?yōu)檎档暮啽惴椒ǎ?br> (3)顯示儀表相當于傳感器的負載電阻，其阻值記為R．a(chǎn)、c間導(dǎo)電液體的電阻r隨液體電阻率的變化而變化，從而會影響顯示儀表的示數(shù)．試以E、R、r為參量，給出電極a、c間輸出電壓U的表達式，并說明怎樣可以降低液體電阻率變化對顯示儀表示數(shù)的影響．
[2009年高考北京理綜卷]
【解析】(1)導(dǎo)電液體通過測量管時，相當于導(dǎo)線做切割磁感線的運動，在電極a、c間切割磁感線的液柱長度為D，設(shè)液體的流速為v，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：E＝BDv
由流量的定義，有：Q＝Sv＝πD24v
聯(lián)立解得：E＝BD4QπD2＝4BQπD
代入數(shù)據(jù)得：E＝4×2.5×10－3×0.123×0.4V＝1.0×10－3V．
(2)能使儀器顯示的流量變?yōu)檎档姆椒ê啽?、合理即可．如：改變通電線圈中電流的方向，使磁場B反向；或?qū)鞲衅鬏敵龆藢φ{(diào)接入顯示儀表．
(3)傳感器和顯示儀表構(gòu)成閉合電路，由閉合電路歐姆定律I＝ER＋r得：U＝IR＝RER＋r＝E1＋rR
輸入顯示儀表的是a、c間的電壓U，流量示數(shù)和U一一對應(yīng)．E與液體電阻率無關(guān)，而r隨電阻率的變化而變化，由上式可看出，r變化相應(yīng)的U也隨之變化．在實際流量不變的情況下，儀表顯示的流量示數(shù)會隨a、c間的電壓U的變化而變化．增大R，使Rr，則U＝E，這樣就可以降低液體電阻率變化對顯示儀表流量示數(shù)的影響．
[答案](1)1.0×10－3V(2)見解析
(3)E1＋rR，見解析
能力演練
一、選擇題(10×4分)
1．如圖所示，L1、L2、L3為三個完全相同的燈泡，L為直流電阻可忽略的自感線圈，電源的內(nèi)阻不計，開關(guān)S原來接通．當把開關(guān)S斷開時，下列說法正確的是()
A．L1閃一下后熄滅
B．L2閃一下后恢復(fù)到原來的亮度
C．L3變暗一下后恢復(fù)到原來的亮度
D．L3閃一下后恢復(fù)到原來的亮度
【解析】S閉合后，通過各燈的電流穩(wěn)定時，L1不亮，通過L2、L3的電流均為I＝URL，而通過自感線圈L的電流為2I．S斷開的瞬間，自感線圈L上的電流全部通過L3，所以這一瞬間通過L3的電流突變?yōu)?I，故L3會閃亮一下；穩(wěn)定后通過L3的電流依然為URL，而穩(wěn)定后通過L1、L2的電流均為U2RL．
[答案]D
2．在如圖甲所示的電路中，燈泡A和燈泡B原來都正常發(fā)光．現(xiàn)在突然發(fā)現(xiàn)燈泡A比原來變暗了些，燈泡B比原來變亮了些，則電路中出現(xiàn)的故障可能是()
甲
A．R3斷路
B．R1短路
C．R2斷路
D．R1、R2同時短路
【解析】電路可整理成如圖乙所示，R2斷路→總電阻變大→干路電流變小→電源內(nèi)電壓變小→路端電壓變大→通過R3上的電流變大→通過A的電流變小，燈泡A變暗→燈泡A和R1上的電壓變小→燈泡B上的電壓變大→B燈變亮．
乙
[答案]C
3．如圖所示，M是一小型理想變壓器，接線柱a、b接在電壓u＝311sin314t(V)的正弦交變電源上．變壓器右側(cè)部分為一火警報警系統(tǒng)原理圖，其中R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，顯示通過R1的電流，電壓表顯示加在報警器上的電壓(報警器未畫出)，R3為一定值電阻．當傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時(R2阻值變小)，以下說法中正確的是()
A．的示數(shù)不變，的示數(shù)增大
B．的示數(shù)增大，的示數(shù)減小
C．的示數(shù)增大，的示數(shù)增大
D．的示數(shù)不變，的示數(shù)不變
【解析】R2變小→副線圈的負載總電阻變小→副線上的輸出電流變大→R3上的電壓變大→R1與R2并聯(lián)電路的電壓變小→的示數(shù)變小，原線圈的電流變大．因為接在恒定的交變電源上，故其示數(shù)不變．
[答案]B
4．在如圖甲所示的電路中，電源電動勢E恒定，內(nèi)阻r＝1Ω，定值電阻R3＝5Ω．當開關(guān)S斷開與閉合時，ab段電路消耗的電功率相等，則以下說法中正確的是()
甲
A．電阻R1、R2可能分別為4Ω、5Ω
B．電阻R1、R2可能分別為3Ω、6Ω
C．開關(guān)S斷開時電壓表的示數(shù)一定大于S閉合時的示數(shù)
D．開關(guān)S斷開與閉合時，電壓表的示數(shù)變化量大小與電流表的示數(shù)變化量大小之比一定等于6Ω
【解析】取R＝R3＋r＝6Ω，有：
Pab＝(ER＋Rab)2Rab＝E2R2Rab＋2R＋Rab
當S斷開前后有：
RabRab′＝R2＝36Ω時，Pab＝Pab′
故A正確，B錯誤．
又由Uab＝E－ER＋RabR
知Rab變大時，Uab變大，C正確．
當Rab變化時，Uab－I圖象如圖乙所示．
乙
圖象的斜率k＝|ΔUΔI|＝R3＋r＝6Ω，D正確．
[答案]ACD
5．如圖所示，長為L＝1m、電阻r＝0.3Ω、質(zhì)量m＝0.1kg的金屬棒CD垂直跨擱在位于水平面上的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌上，兩導(dǎo)軌間距也是L．棒與導(dǎo)軌間接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計，導(dǎo)軌左端接有R＝0.5Ω的電阻，垂直導(dǎo)軌平面有豎直向下穿過平面的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B的大小為0.4T．現(xiàn)給金屬棒CD一個瞬時向右的初速度，初速度大小為2m/s，過一段時間后，金屬棒CD最終停下來．則從開始運動到停止運動的過程中，通過電阻R的電荷量為()
A．0.5CB．0.3CC．0.25CD．0.2C
【解析】CD向右運動產(chǎn)生感應(yīng)電流，使得CD受到安培力的作用減速至停止，由動量定理知：
I安＝Δp＝mv0
又I安＝?BiLΔt＝BLq
可解得：q＝0.5C．
[答案]A
6．某理想變壓器原線圈輸入的電功率為P，原、副線圈的匝數(shù)比為k，在其副線圈上接一內(nèi)阻為r的電動機．現(xiàn)在，電動機正以速度v勻速向上提升一質(zhì)量為m的重物，已知重力加速度為g，則變壓器原線圈兩端的電壓為()
A．PkrP－mgvB．PkrP－mgv
C．PkP－mgvrD．PkP－mgvr
【解析】電動機的輸出功率P機＝mgv
設(shè)副線圈回路的電流為I2，則：
P＝P機＋I22r
解得：I2＝P－P機r
副線圈兩端的電壓U2＝PI2＝PrP－P機
原線圈兩端的電壓U1＝kU2＝PkrP－mgv．
[答案]A
7．如圖所示，兩塊水平放置的金屬板組成一平行板電容器距離為d，用導(dǎo)線、開關(guān)S將其與一個n匝的線圈連接，線圈置于方向豎直向上的均勻變化的磁場中．兩板間放一臺小壓力傳感器，壓力傳感器上表面絕緣，在其上表面靜止放置一個質(zhì)量為m、電荷量為＋q的小球．已知S斷開時傳感器上有示數(shù)，S閉合時傳感器上的示數(shù)變?yōu)樵瓉淼囊话耄畡t線圈中磁場的磁感應(yīng)強度的變化情況和磁通量變化率分別是()
A．正在增加，ΔΦΔt＝mgd2qB．正在增加，ΔΦΔt＝mgd2nq
C．正在減弱，ΔΦΔt＝mgd2qD．正在減弱，ΔΦΔt＝mgd2nq
【解析】由題意知，S閉合后上極板帶負電，故知勻強磁場的磁感應(yīng)強度在增加．
由qUd＝12mg，U＝nΔΦΔt
可得：ΔΦΔt＝mgd2nq．
[答案]B
8．一個用半導(dǎo)體材料制成的電阻器D，其電流I隨它兩端電壓U變化的伏安特性曲線如圖甲所示．現(xiàn)將它與兩個標準電阻R1、R2組成如圖乙所示的電路，當開關(guān)S接通位置1時，三個用電器消耗的電功率均為P．將開關(guān)S切換到位置2后，電阻器D和電阻R1、R2消耗的電功率分別為PD、P1、P2，下列判斷正確的是()
A．P1＞PB．P1＞P2
C．PD＋P1＋P2＜3PD．PD＋P1＋P2＞3P
【解析】由S接“1”時三個用電器的功率相等知，R1＝R2＝RD4；當S接“2”后，R2兩端的電壓大于R1與D的并聯(lián)電壓，故P1＜P＜P2，D的電阻變大為，RD′＞4R1，故PD＜14P1，又因為S接2后電路的總電阻變大，故PD＋P1＋P2＜3P．
[答案]C
9．如圖所示，均勻金屬圓環(huán)的總電阻為2R，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直地穿過圓環(huán)．金屬桿OM的長為l，電阻為R2，M端與環(huán)緊密接觸，金屬桿OM繞過圓心的轉(zhuǎn)軸O以恒定的角速度ω轉(zhuǎn)動．電阻R的一端用導(dǎo)線和環(huán)上的A點連接，另一端和金屬桿的轉(zhuǎn)軸O處的端點相連接．下列結(jié)論錯誤的是()
A．通過電阻R的電流的最大值為Bl2ω3R
B．通過電阻R的電流的最小值為Bl2ω4R
C．OM中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒為Bl2ω2
D．通過電阻R的電流恒為Bl2ω2R
【解析】求解本題的關(guān)鍵是找出OM與圓環(huán)接觸點的位置，畫等效電路圖求回路中的電流．當金屬桿繞O點勻速轉(zhuǎn)動時，電動勢E＝12Bωl2，選項C正確；電流的大小決定于M端與滑環(huán)連接點的位置，當M端滑至A點時，回路中的電阻最小，其阻值Rmin＝32R，根據(jù)I＝ER＋r，得Imax＝Bωl22×32R＝Bωl23R，選項A正確；當M端與圓環(huán)的上頂點相接觸時，回路中的電阻最大，其阻值Rmax＝R2＋3R2＝2R，所以Imin＝Bl2ω4R，選項B正確．
[答案]D
10．如圖所示，光滑的“Π”形金屬導(dǎo)體框豎直放置，質(zhì)量為m的金屬棒MN與框架接觸良好，磁感應(yīng)強度分別為B1、B2的有界勻強磁場方向相反，但均垂直于框架平面，分別處在abcd和cdef區(qū)域．現(xiàn)從圖示位置由靜止釋放金屬棒MN，金屬棒進入磁場區(qū)域abcd后恰好做勻速運動．下列說法正確的有()
A．若B2＝B1，則金屬棒進入cdef區(qū)域后將加速下滑
B．若B2＝B1，則金屬棒進入cdef區(qū)域后仍將保持勻速下滑
C．若B2＜B1，則金屬棒進入cdef區(qū)域后可能先加速后勻速下滑
D．若B2＞B1，則金屬棒進入cdef區(qū)域后可能先減速后勻速下滑
【解析】金屬棒在上下兩磁場區(qū)域向下運動切割磁感線時，感應(yīng)電流受到的安培力都豎直向上．
當安培力的大小等于重力時達到穩(wěn)定速度，即有：
vm＝mgRB2L2，故vm∝1B2，選項B、C、D正確．
[答案]BCD
二、非選擇題(共60分)
11．(4分)現(xiàn)將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、靈敏電流表及開關(guān)按如圖所示的方式連接．在開關(guān)閉合、線圈A放在線圈B中的情況下，某同學(xué)發(fā)現(xiàn)當他將滑動變阻器的滑動端P向左加速滑動時，靈敏電流表的指針向右偏轉(zhuǎn)．由此可以推斷：將線圈A中的鐵芯向上拔出__________或________開關(guān)，都能使靈敏電流表的指針________偏轉(zhuǎn)．
【解析】當P向左滑動時，電阻增大，通過線圈A的電流減小，則通過線圈B中的原磁場減弱，磁通量減少，線圈B中有使靈敏電流表的指針向右偏轉(zhuǎn)的感應(yīng)電流通過；當線圈A向上運動或斷開開關(guān)，則通過線圈B中的原磁場也減弱，磁通量也減少，所以線圈B中也有使靈敏電流表的指針向右偏轉(zhuǎn)的感應(yīng)電流通過．
[答案]斷開向右(每空2分)
12．(11分)(1)一多用電表的歐姆擋有三個倍率，分別是“×1”、“×10”、“×100”．用“×10”擋測量某電阻時，操作步驟正確，而表頭指針偏轉(zhuǎn)角度很小，為了較準確地進行測量，應(yīng)換用“________”擋．如果換擋后立即用表筆連接測電阻進行讀數(shù)，那么缺少的步驟是______________．若補上該步驟后測量，表盤的示數(shù)如圖甲所示，則該電阻的阻值是________Ω．若將該表選擇旋鈕置于25mA擋，表盤的示數(shù)仍如圖甲所示，則被測電流為________mA．
(2)要精確測量一個阻值約為5Ω的電阻Rx，實驗提供下列器材：
電流表(量程為100mA，內(nèi)阻r1約為4Ω)
電流表(量程為500μA，內(nèi)阻r2＝750Ω)
電池E(電動勢E＝1.5V，內(nèi)阻很小)
變阻器R0(阻值約為10Ω)
開關(guān)S，導(dǎo)線若干．
①請設(shè)計一個測定電阻Rx的電路圖，畫在下面的虛線中．
②根據(jù)你設(shè)計的電路圖，將圖乙中的實物連成實驗電路．
③根據(jù)某次所測量值寫出電阻Rx的表達式．Rx＝________．
[答案](1)×100歐姆表重新調(diào)零22009.9(每空1分)
(2)①如圖丙所示(2分)
丙丁
②如圖丁所示(3分)③I2r2I1－I2(2分)
13．(8分)超導(dǎo)磁懸浮列車是利用超導(dǎo)體的抗磁作用使列車車體向上浮起，同時通過周期性地變換磁極方向而獲得推進動力的新型交通工具．其推進原理可以簡化為如圖所示的模型：在水平面上相距L的兩根平行直導(dǎo)軌間，有豎直方向等距離分布著勻強磁場B1和B2，且B1＝B2＝B，每個磁場的寬都是l，方向相反的相間排列，所有這些磁場都以速度v向右勻速運動．這時跨在兩導(dǎo)軌間的長為L、寬為l的金屬框abcd(懸浮在導(dǎo)軌上方)在磁場力的作用下也將會向右運動．已知金屬框的總電阻為R，運動中所受到的阻力恒為f．求金屬框的最大速度．
【解析】設(shè)金屬框做勻速運動的速度為vm，則：
線框的感應(yīng)電動勢E＝2BL(v－vm)(3分)
由平衡條件BER2L＝f(3分)
解得：vm＝4B2L2v－fR4B2L2．(2分)
[答案]4B2L2v－fR4B2L2
14．(12分)如圖所示，光滑平行的水平金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距d，在M點和P點間接一個阻值為R的電阻，在兩導(dǎo)軌間OO1、O1′O′矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面豎直向下，寬為l的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B．一質(zhì)量為m、電阻為r的導(dǎo)體棒ab垂直放在導(dǎo)軌上，與磁場左邊界相距l(xiāng)0．現(xiàn)用一水平向右的恒力F拉ab棒，使它由靜止開始運動，棒ab在離開磁場前已經(jīng)做勻速直線運動(棒ab與導(dǎo)軌始終保持良好的接觸，導(dǎo)軌電阻不計)．求：
(1)棒ab在離開磁場右邊界時的速度．
(2)棒ab通過磁場區(qū)的過程中整個回路所消耗的電能．
(3)試分析討論ab棒在磁場中(勻速成直線運動)之前可能的運動情況．
【解析】(1)ab棒離開磁場右邊界前做勻速直線運動，設(shè)其速度為vm，則有：
E＝Bdvm，I＝ER＋r(2分)
對ab棒，有：F－BId＝0(1分)
解得：vm＝F(R＋r)B2d2．(1分)
(2)由能量守恒定律，可得：
F(l0＋l)＝W＋12mvm2(2分)
得：W電＝F(l0＋l)－mF2(R＋r)22B4d4．(1分)
(3)設(shè)棒剛進入磁場時速度為v．
由Fl0＝12mv2可得：v＝2Fl0m(2分)
棒在進入磁場前做勻加速直線運動，在磁場中運動可分三種情況討論：
①若2Fl0m＝F(R＋r)B2d2，則棒做勻速直線運動(1分)
②若2Fl0m＜F(R＋r)B2d2，則棒先加速運動后勻速運動
(1分)
③若2Fl0m＞F(R＋r)B2d2，則棒先減速運動后勻速運動．(1分)
[答案](1)F(R＋r)B2d2(2)F(l0＋l)－mF2(R＋r)22B4d4
(3)略
15．(12分)如圖所示，在水平面內(nèi)有兩條光滑軌道MN、PQ，其上放有兩根靜止的導(dǎo)體棒ab、cd，質(zhì)量分別為m1、m2．設(shè)有一質(zhì)量為M的永久磁鐵從軌道和導(dǎo)體棒組成的平面的正上方高為h的地方由靜止落下，當磁鐵的重心下落到軌道和導(dǎo)體棒組成的平面內(nèi)時，磁鐵的速度為v，導(dǎo)體棒ab的動能為Ek，此過程中兩根導(dǎo)體棒之間、導(dǎo)體棒與磁鐵之間都沒有發(fā)生碰撞．求：
(1)磁鐵在下落過程中受到的平均阻力．
(2)磁鐵在下落過程中在導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的總熱量．
【解析】(1)設(shè)磁鐵在下落過程中受的平均阻力為F，根據(jù)動能定理有：
(Mg－F)h＝12Mv2(2分)
得：F＝Mg－Mv22h．(2分)
(2)導(dǎo)體棒ab、cd組成的系統(tǒng)動量守恒，設(shè)磁鐵的重心下落到軌道和導(dǎo)體棒組成的平面內(nèi)時ab、cd(相互靠攏)的速度大小分別為v1、v2，有：
m1v1＝m2v2(2分)
Ek＝12m1v12(1分)
設(shè)磁鐵在下落過程中在導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的總熱量為Q，由能量守恒有：
Mgh－12Mv2＝12m1v12＋12m2v22＋Q(3分)
聯(lián)立解得：Q＝Mgh－12Mv2－(m1＋m2m2)Ek．(2分)
[答案](1)Mg－Mv22h(2)Mgh－12Mv2－(m1＋m2m2)Ek
16．(13分)如圖甲所示，矩形線框abcd的邊ab＝2l，ad＝3l，OO′為線框的轉(zhuǎn)動軸，aO＝bO′＝2l．勻強磁場垂直于線框平面，磁感應(yīng)強度為B，OO′剛好與磁場的邊界線重合，線框的總電阻為R．當線框繞OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時，試求：
(1)線框的ab邊第一次出磁場前的瞬間，回路中電流的大小和方向．
(2)從圖示位置開始計時，取電流沿abcda方向為正，請在圖乙中畫出線框中的電流i隨時間t變化的關(guān)系圖象．(畫兩個周期)
(3)線框中電流的有效值．
【解析】(1)在ab邊出磁場前的瞬間，感應(yīng)電動勢為：
E1＝B2lω2l＝4Bωl2(2分)
此時感應(yīng)電流I1＝E1R＝4Bωl2R，方向沿adcba方向．
(2分)
(2)cd邊在磁場中運動時產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢為：
E2＝B2lωl＝2Bωl2(2分)
cd邊在磁場中運動時產(chǎn)生的最大感應(yīng)電流為：
I2＝E2R＝2Bωl2R(1分)
故i－t圖象如圖丙所示．(2分)
丙
(3)設(shè)電流的有效值為I，在0～T時間內(nèi)，線框中的焦耳熱為：
I2RT＝(I22)2RT2＋(I12)2RT2(2分)
解得：I＝5Bωl2R．(2分)
[答案](1)4Bωl2R，方向沿adcba方向
(2)如圖丙所示(3)5Bωl2R

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解決電磁感應(yīng)與力學(xué)

解決電磁感應(yīng)與力學(xué)綜合問題的思維方法
我們知道電磁感應(yīng)的物理過程中產(chǎn)生了電動勢，從而可以把問題轉(zhuǎn)化為電路問題．而如果在置于磁場的電路中，又有一部分可移動的通電導(dǎo)體，則導(dǎo)體可能在磁場力的作用下而運動，因此在運動圖景中構(gòu)成電磁感應(yīng)與力學(xué)的自然結(jié)合問題．力電綜合問題是對綜合能力和分析問題解決問題的能力要求非常高的一類問題，我們在研究時可以牢牢地把握以下宗旨，以不變應(yīng)萬變．
解決電磁感應(yīng)與力學(xué)綜合的問題的一般思路是先電后力．即①、源的分析——分離出電路中由電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的電源，求出電源參數(shù)ε、r；②、路的分析——分析電路結(jié)構(gòu)，弄清串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，求出相關(guān)部分的電流強度，以便安培力的求解；③、力的分析——分析力學(xué)研究對象(金屬桿、導(dǎo)體線圈等)的受力情況，尤其注意其所受的電場與磁場力；④、運動分析——根據(jù)力和運動的關(guān)系，抽象出運動模型要素，建立運動模型；⑤、能量分析——尋找電磁感應(yīng)過程和力學(xué)對象的運動過程中其能量轉(zhuǎn)化和守恒的關(guān)系．

例1：兩根光滑的金屬導(dǎo)軌，平行放置在傾角為θ的斜面上，導(dǎo)軌的左端接有電阻R，導(dǎo)軌自身的電阻可忽略不計．斜面處在一勻強磁場中，磁場方向垂直于斜面向上．質(zhì)量為m、電阻可不計的金屬棒ab，在沿著斜面、與棒垂直的恒力F作用下沿導(dǎo)軌勻速上滑，并上升h高度，如圖所示，在這過程中()．
A、作用在金屬棒上的各個力的合力所作的功等于零
B、作用在金屬棒上的各個力的合力所作的功等于mgh與電阻R上發(fā)出的焦耳熱之和
C、恒力F與安培力的合力所作的功等于零
D、恒力F與重力的合力所作的功等于電阻R上發(fā)出的焦耳熱

例2：如圖所示，長為L、電阻r＝0.3Ω，質(zhì)量m＝0.1kg，金屬棒CD垂直跨擱在位于水平面上的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌上，兩導(dǎo)軌間距也是L，棒與導(dǎo)軌間接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計，導(dǎo)軌左端接有R＝0.5Ω的電阻，量程為0～3.0A的電流表串接在一條導(dǎo)軌上，量程為0～1.0V的電壓表接在電阻R的兩端，垂直導(dǎo)軌平面的勻強磁場向下穿過平面．現(xiàn)以向右恒定外力F使金屬棒右移．當金屬棒以v＝2m／s的速度在導(dǎo)軌平面上勻速滑動時，觀察到電路中的一個電表正好滿偏，而另一個電表未滿偏．問：
(1)、此滿偏的電表是什么表?說明理由．(2)、拉動金屬棒的外力F多大?
(3)、此時撤去外力F，金屬棒將逐漸慢下來，最終停止在導(dǎo)軌上．求從撒去外力到金屬棒停止運動的過程中通過電阻R的電量．

例3：如圖所示，MN、PQ為兩平行金屬導(dǎo)軌，M、P中有一阻值為R的電阻，導(dǎo)軌處于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B，磁場方向為與導(dǎo)軌所示平面垂直，圖中磁場垂直紙面向里．有一金屬圓環(huán)沿兩導(dǎo)軌滑動，速度為v，與導(dǎo)軌接觸良好，圓環(huán)的直徑d與兩導(dǎo)軌間的距離相等．設(shè)金屬環(huán)與導(dǎo)軌的電阻均可忽略．當金屬環(huán)向右勻速運動時()．
A、有感應(yīng)電流通過電阻R，大小為
B、有感應(yīng)電流通過電阻R，大小為
C、有感應(yīng)電流通過電阻R，大小為
D、沒有感應(yīng)電流通過電阻R

例4：把總電阻為2R的均勻電阻絲焊成一半徑為a的圓環(huán)，水平固定在豎直向下的磁感強度為B的勻強磁場中，如圖所示，一長度為2a，電阻等于R，粗細均勻的金屬棒MN放在圓環(huán)上，它與圓環(huán)始終保持良好的電接觸．當金屬棒以恒定速度v向右移動，經(jīng)過環(huán)心O時，求
(1)、棒上電流的大小和方向，及棒兩端的電壓UMN．
(2)、在圓環(huán)和金屬棒上消耗的總功率

例5：如圖，電阻為2R的金屬環(huán)，沿直徑裝有一根長為L，電阻為R的金屬桿．現(xiàn)讓金屬環(huán)的一半處在磁感強度為B、垂直環(huán)面的勻強磁場中，讓金屬環(huán)在外力驅(qū)動下，繞中心軸O以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，求外力驅(qū)動金屬環(huán)轉(zhuǎn)動的功率(軸的摩擦不計)

例6：如圖所示，平行導(dǎo)軌間距為L，左端接阻值為R的電阻，右端接電容為C的電容器，并處于磁感強度為B、方向垂直導(dǎo)軌平面的勻強磁場中．長為2L的導(dǎo)體Oa，以角速度ω繞O轉(zhuǎn)過90°．求全過程中，通過電阻R的電量是多少?

高考物理電磁感應(yīng)備考復(fù)習(xí)教案

§X4《電磁感應(yīng)》章末測試題
一、選擇題每題至少有一個選項正確
1．閉合電路中感應(yīng)電動勢的大小跟：
(A)穿過這一電路的磁通量成正比(B)穿過這一電路的磁通量的變化量成正比
(C)穿過這一電路的磁通量變化率成正比
(D)穿過這一電路的磁通量的變化快慢有關(guān)，跟磁通量的變化量無關(guān)。
4將一磁鐵緩慢插入或者迅速的插入到閉合線圈中的同一位置，不發(fā)生變化的物理量是：
（G）通過線圈的磁通量（B）通過線圈的磁通量的變化率
（C）感應(yīng)電流的大小（D）通過導(dǎo)體某一橫截面的電荷量

3、如圖1所示，用鋁板制成“U”形框，將一質(zhì)量為m的帶電小球用絕緣細線懸掛在框的上方，讓整個裝置在水平方向的磁場中向左以速度V勻速運動，若懸線拉力為F則：
(A)懸線豎直，F(xiàn)=mg
(B)懸線豎直，F(xiàn)＜mg
(C)適當選擇V的大小可使F=0，
(D)因條件不足，F(xiàn)與mg的大小關(guān)系無法確定

4.如圖2所示，n=50匝的圓形線圈M，它的兩端點a、b與內(nèi)阻很大的電壓表相連，線圈中磁通量的變化規(guī)律如圖所示，則ab兩點的電勢高低與電壓表的讀數(shù)為：
（A）＞，20V

（B）＞，100V
（C）＜，20V（D）＜，100V
5.一個面積S=4×10m、匝數(shù)n=100匝的線圈，放在勻強磁場中，磁場方向垂直平面，磁感應(yīng)強度的大小隨時間變化規(guī)律如圖3所示，由圖可知：
(A)在開始2秒內(nèi)穿過線圈的磁通量的變化率等于0.08Wb/s
（H）在開始2秒內(nèi)穿過線圈的磁通量的變化量等于零
（I）在開始2秒內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢等于8V
（J）在第3秒末感應(yīng)電動勢為零

6.如圖4所示，兩水平放置的平行金屬板M、N放在勻強磁場中，導(dǎo)線ab帖著M、N邊緣以速度V向右勻速滑動，當一帶電粒子以水平速度V射入兩板間后，能保持勻速直線運動，該帶電粒子可能：
(A)帶正電、速度方向向左
（B）帶負電速度方向向左
（C）帶正電速度方向向右
(D)
D)帶負電速度方向向右
7.如圖5所示，勻強磁場方向垂直紙面向里，導(dǎo)體棒AB在金屬框上向右運動；以下說法正確的是：
(A)AB中無電流
(B)AB中有電流，方向由A向B
(C)AB中有電流，方向由B向A
（D）AB中有電流，方向時而由A向B，時而由B向A

8、在磁感應(yīng)強度為0.5T的勻強磁場中，讓長為0.2m的導(dǎo)線垂直于磁場方向，導(dǎo)線做切割磁感線運動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為0.5V，則導(dǎo)線切割磁感線的速度為：
(A)0.5m/s(B)5m/s(C)0.05m/s(D)2.5m/s
二、填空題請把正確答案填到劃線處

9、如圖6所示，一有限范圍內(nèi)的磁場，寬度為d，將一個邊長為L的正方形導(dǎo)線框以速度V勻速的通過磁場區(qū)域。若dL，則在線框中不產(chǎn)生感應(yīng)電流的時間應(yīng)等于。
10、在勻強磁場中有一線圈，磁感應(yīng)強度與線圈平面的夾角為α，已知穿過這個線圈的磁通量為Φ，線圈的面積為S，這個磁場的磁感應(yīng)強度為。

11、勻強磁場的磁感應(yīng)強度為0.2T，垂直切割磁感線的導(dǎo)體長度為40cm，線框向左勻速運動的速度為10m/s，如圖7所示；整個線框的電阻為2Ω，線框中的感應(yīng)電流大小是。
12、圖8中“］”形金屬線框的兩平行邊間距為L米，垂直于線框平面的勻強磁場磁感應(yīng)強度為B特，線框上連接的電阻阻值為R歐，其它電阻不計，當MN金屬棒以垂直于磁感線方向的速度V米/秒勻速運動時，感應(yīng)電動勢的大小
為伏，電阻R消耗的電功率為瓦。

三、計算題請寫出必要的文字說明和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。

13、如圖9所示，電阻為R的矩形線圈，長為L，寬為a，在外力的作用下以速度v向右運動，通過寬度為d磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，在下列兩種情況下求外力做的功：
(1)L＜d
(2)L＞d
14、如圖10所示，MN、PQ是兩條水平放置的平行光滑導(dǎo)軌，其阻值可以忽略不計，軌道間距L=0.6m。勻強磁場垂直導(dǎo)軌平面向下，磁感應(yīng)強度B=1.0×10T，金屬桿ab垂直于導(dǎo)軌放置與導(dǎo)軌接觸良好，ab桿在導(dǎo)軌間部分的電阻r=1.0Ω,在導(dǎo)軌的左側(cè)連接有電阻R、R,阻值分別為R=3.0Ω,R=6.0Ω,ab桿在外力作用下以v=5.0m/s的速度向右勻速運動。
（1）ab桿哪端的電勢高？
（2）求通過ab桿的電流I
（3）求電阻R上每分鐘產(chǎn)生的熱量Q。
15、如圖11所示，一個質(zhì)量為m=0.01kg，邊長L=0.1m，電阻R=0.4Ω的正方形導(dǎo)體線框abcd，從高h=0.8m的高處由靜止自由下落，下落時線框平面始終在豎直平面內(nèi)，且保持與水平磁場方向垂直，當線框下邊bc剛一進入下方的有界勻強磁場時，恰好做勻速運動（g=10m/s）
（1）磁場的磁感應(yīng)強度B的大小
(2)如果線圈的下邊bc通過磁場所經(jīng)歷的時間為t=0.125s，求bc邊剛從磁場下邊穿出時線框的加速度大小。

電磁感應(yīng)參考答案：
§4.1劃時代的發(fā)現(xiàn)§4.2探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件
自主學(xué)習(xí)：1.利用磁場產(chǎn)生電感應(yīng)電流2.法拉第3.感應(yīng)電動勢電源
4.穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化5.右手定則楞次定律
針對訓(xùn)練1.（1）電源連接兩端點連在一起
（2）振蕩（振動）感應(yīng)電流停在原位置
2．D3.D4.CD
能力訓(xùn)練1.B2.A3.CD4.AB5.ABC6.ABD7.ACD
8.A9.ABD10.AD
§4.3法拉第電磁感應(yīng)定律
自主學(xué)習(xí)1.BD2.D3.4.5:15.
針對訓(xùn)練1.A2.B3.ACD4.
5.證明：設(shè)導(dǎo)體棒以速度V勻速向右滑動，經(jīng)過時間，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌所圍面積的變化
6．（1）0.8V（2）4A
能力訓(xùn)練1.BCD2.AD3.ABCD4.ACD5.BC6.
7.(1)5V,4.5V(2)2.5W8.9.增大，減小
10．（1）0.4米（2）0.4米/秒0.0392J
§4.4楞次定律
自主學(xué)習(xí)1.逆時針無有順時針2.
針對訓(xùn)練1.C2.D3.D4.A5.高高6.阻礙磁通量的變化
阻礙相對運動是其它形式的7.磁通量的變化
能力訓(xùn)練1.A2.D3.BD4.BC5.D6.BC7.D8.
9.B10.(1)0.4Aab(2)
§4.5感生電動勢和動生電動勢
自主學(xué)習(xí)1.感生電場感生電動勢2.動生電動勢
針對訓(xùn)練1.D2.0.10.23.D4.B5.B6.D7.AC
能力訓(xùn)練1.D2.B3.BD4.D5.A6.D7.1:21:2
4:11:18.1m/s0.1W0.04J9.
10.
§4.6互感和自感
自主學(xué)習(xí)1.由于通過導(dǎo)體本身的電流變化2.相反相同3.變化率
針對訓(xùn)練1.ab斷電自感2.A2先亮A1后亮
3．A1A2立即熄滅A1滯后一段時間滅4。AC5.BC6.AD
能力訓(xùn)練1.BD2.BCD3.BCD4.B5.BD6.AD7.B因為不知道線圈電阻與燈的電阻的大小關(guān)系，C不能確定D1是否更亮一下再熄滅8.D9.ACD10.abababba
§4.7渦流
自主學(xué)習(xí)1.渦流2.電磁阻尼3.電磁驅(qū)動
針對訓(xùn)練1.C2.C3.AC4.渦流5.渦流6.渦流
7．渦流8。電磁驅(qū)動
電磁感應(yīng)測試
1.CD2.AD3.A4.B5.AC6.CD7.C8.B9.10.11.0.4A12.BLV
13.
14.(1)a
(2)0.01A
(3)
15.(1)1T(2)

高考物理考前回扣教材-電路與電磁感應(yīng)

電路與電磁感應(yīng)
考點要求重溫
考點45歐姆定律(Ⅱ)
考點46電阻定律(Ⅰ)
考點47電阻的串聯(lián)、并聯(lián)(Ⅰ)
考點48電源的電動勢和內(nèi)阻(Ⅱ)
考點49閉合電路的歐姆定律(Ⅱ)
考點50電功率、焦耳定律(Ⅰ)
考點51電磁感應(yīng)現(xiàn)象(Ⅰ)
考點52磁通量(Ⅰ)
考點53楞次定律(Ⅱ)
考點54法拉第電磁感應(yīng)定律(Ⅱ)
考點55自感、渦流(Ⅰ)
考點56交變電流、交變電流的圖象(Ⅰ)
考點57正弦交變電流的函數(shù)表達式、峰值和有效值(Ⅰ)
考點58理想變壓器(Ⅱ)
考點59遠距離輸電(Ⅰ)
要點方法回顧
1.如果電路中電流為I，用電器的電阻為R，用電器兩端電壓為U.請你根據(jù)能量守恒定律就純電阻和非純電阻電路討論U與IR的關(guān)系，由此總結(jié)I＝UR的適用條件.
答案純電阻電路中，電能只轉(zhuǎn)化為電熱，則有
UIt＝I2Rt，故I＝UR
非純電阻電路中，電能轉(zhuǎn)化為電熱和其他形式的能，則
UIt＝I2Rt＋E其他，故U＞IR
由此可見，I＝UR只適用于把電能全部轉(zhuǎn)化為電熱的電器，即只適用于純電阻電路.
2.描述電源的功率有三個，它們分別是電源的總功率、電源內(nèi)部消耗的功率和電源的輸出功率，如何求解三個功率，它們之間的關(guān)系如何？
答案(1)電源的總功率P總＝EI.
(2)電源內(nèi)部消耗的功率P內(nèi)＝I2r.
(3)電源的輸出功率P出＝P總－P內(nèi)＝UI.
3.在如圖1所示的U－I圖象中，圖線a、b表示的含義有什么不同？
圖1
答案(1)對電源有：U＝E－Ir，如題圖中a線.
(2)對定值電阻有：U＝IR，如題圖中b線.
(3)說明：①圖中a線常用來分析測量電源電動勢和內(nèi)阻的實驗數(shù)據(jù).
②圖中矩形OABD、OCPD和ABPC的“面積”分別表示電源的總功率、輸出功率和內(nèi)阻消耗的功率.
4.比較下面的典型電路，并在表格空白處填上合適的文字或字母.
電路名稱電路結(jié)構(gòu)歐姆定律表達式能量轉(zhuǎn)化情況
純電阻電路
非純電阻電路
含電容器電路
交流純電電路

答案歐姆定律表達式自上而下為：
I＝ER＋r；E＝U內(nèi)＋U外或E＝Ir＋U外；
電流穩(wěn)定后I＝ER＋r；
i＝eR＋r，I＝ER＋r，Im＝EmR＋r.
能量轉(zhuǎn)化情況自上而下依次為：
電能→內(nèi)能；電能→內(nèi)能＋其他能；
電能→內(nèi)能＋電場能；電能→內(nèi)能.
5.對電路中的特殊元件如何進行等效處理是簡化電路的關(guān)鍵之一，請根據(jù)你的體會和所學(xué)的知識，完成下面的表格.
元件處理方法
①電路中并聯(lián)的理想電壓表
②電路中充電完畢的電容器
③反接的理想二極管
④電流變化時的理想電感器
⑤電路中串聯(lián)的理想電流表
⑥高頻交流電通過大容值電容器
⑦電流穩(wěn)定后的理想電感器
⑧正接的理想二極管
⑨電路中并聯(lián)的非理想電壓表
⑩電路中串聯(lián)的非理想電流表

答案①②③④所在支路視作斷路；
⑤⑥⑦⑧所在支路視作短路；
⑨視作理想電壓表與其內(nèi)阻并聯(lián)；
⑩視作理想電流表與其內(nèi)阻串聯(lián).
6.你能敘述分析直流電路動態(tài)問題的程序法嗎？電路動態(tài)分析的技巧有哪些？
答案程序法：基本思路是“部分—整體—部分”，即R局(增大或減小)→R總(增大或減小)→I總(減小或增大)→U外(增大或減小)→I部分、U部分的變化.
技巧：(1)任一電阻R阻值增大，與之串聯(lián)(或并聯(lián))的電路的總電阻增大.(2)任一電阻R阻值增大，必將引起與之并聯(lián)的支路中電流I并、電壓U并的增大，與之串聯(lián)的各電路電流I串、電壓U串的減小.
7.請你總結(jié)故障電路的特點與分析方法.
答案用電器不能正常工作，斷路的表現(xiàn)為電流為零，短路的表現(xiàn)為電流不為零而兩點之間電壓為零.用電壓表測量電路兩點間的電壓，若電壓表有讀數(shù)，說明這兩點與電源之間的連線是通路，斷路故障點就在這兩點之間；若電壓表無讀數(shù)，說明這兩點與電源之間的連線是斷路，斷路故障就在這兩點與電源的連線上.
8.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？感應(yīng)電流的方向有哪幾種判定方法？感應(yīng)電流的大小如何表示？
答案(1)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化.
(2)感應(yīng)電流的方向判斷
①從“阻礙磁通量變化”的角度來看，表現(xiàn)出“增反減同”，即若磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反；若磁通量減少時，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同.
②從“阻礙相對運動”的角度來看，表現(xiàn)出“來拒去留”，即“阻礙”相對運動.
③從“阻礙自身電流變化”角度來看，就是自感現(xiàn)象.
在應(yīng)用楞次定律時一定要注意：“阻礙”不等于“反向”；“阻礙”不是“阻止”.
④右手定則：對部分導(dǎo)線在磁場中切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況，右手定則和楞次定律的結(jié)論是完全一致的.這時，用右手定則更方便一些.
(3)感應(yīng)電流的大小
由法拉第電磁感應(yīng)定律可得I＝nΔΦRΔt或I＝nBlvRsinθ.
9.法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容是什么？公式E＝nΔΦΔt在具體應(yīng)用中有兩種不同的表現(xiàn)形式，各在什么情況下應(yīng)用？你還知道哪些計算感應(yīng)電動勢的方法？
答案(1)內(nèi)容：閉合回路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一回路的磁通量的變化率成正比.公式E＝nΔΦΔt.
(2)兩種形式：①回路與磁場垂直的面積S不變，磁感應(yīng)強度發(fā)生變化，則ΔΦ＝ΔBS.由此對應(yīng)的E＝nΔBΔtS，此式中的ΔBΔt叫磁感應(yīng)強度的變化率，等于B－t圖象切線的斜率.若ΔBΔt是恒定的，即磁場是均勻變化的，那么產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就是恒定的.
②磁感應(yīng)強度B不變，回路與磁場垂直的面積發(fā)生變化，則ΔΦ＝BΔS.此時對應(yīng)的E＝nBΔSΔt，ΔS的變化是由部分導(dǎo)體切割磁感線所致.比如線圈繞垂直于勻強磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交變電動勢就屬于這種情況.
(3)計算感應(yīng)電動勢的其他方法
①當回路中的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運動時，E＝Blvsinθ.
②當長為l的導(dǎo)體棒繞一個端點以角速度ω旋轉(zhuǎn)切割磁感線時，E＝12Bl2ω.
10.導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的過程是能的轉(zhuǎn)化和守恒的過程，這一過程中通過什么力做功？將什么形式的能轉(zhuǎn)化為電能？功和產(chǎn)生的電能有什么關(guān)系？
答案外力對導(dǎo)體棒做功轉(zhuǎn)化為棒的機械能，同時，棒又克服安培力做功，將棒的機械能又轉(zhuǎn)化為電能，克服安培力做的功等于電能的增加.

11.請比較安培定則、左手定則、右手定則及楞次定律，并填寫下表.

基本現(xiàn)象應(yīng)用的定
則或定律
運動電荷、電流產(chǎn)生磁場安培定則
磁場對運動電荷、電流的作用力左手定則
電磁感應(yīng)部分導(dǎo)體切割磁感線運動右手定則
閉合回路磁通量的變化楞次定律

12.電磁感應(yīng)過程中的動態(tài)分析問題是力學(xué)和電學(xué)知識的結(jié)合，此類問題分析的基本方法和關(guān)鍵是什么？
答案(1)基本方法
①用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動勢的大小和方向.
②求回路中的電流強度.
③分析、研究導(dǎo)體受力情況(注意安培力用左手定則判定其方向).
④列動力學(xué)方程或平衡方程求解.
(2)動態(tài)問題分析要抓好受力情況、運動情況的動態(tài)進行分析.
13.如何求解電磁感應(yīng)中感應(yīng)電荷的電荷量？感應(yīng)電荷量與哪些因素有關(guān)？
答案設(shè)在時間Δt內(nèi)通過導(dǎo)線截面的電荷量為q，則根據(jù)電流定義式及法拉第電磁感應(yīng)定律得：
q＝IΔt＝ERΔt＝nΔΦRΔtΔt＝nΔΦR
可見，在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，在時間Δt內(nèi)通過導(dǎo)線截面的電荷量q僅由線圈的匝數(shù)n、磁通量的變化量ΔΦ和閉合電路的電阻R決定，與磁通量發(fā)生變化的時間無關(guān).
14.中性面的含義是什么？線圈通過中性面時有何性質(zhì)和特點？
答案(1)中性面：當線圈平面轉(zhuǎn)動至垂直于磁感線位置時，各邊都不切割磁感線，感應(yīng)電動勢為零，即線圈中沒有感應(yīng)電流，這個特定位置叫做中性面.
(2)性質(zhì)和特點
①線圈通過中性面時，磁感線垂直于該時刻的線圈平面，所以磁通量最大，磁通量的變化率為零；
②線圈平面每次轉(zhuǎn)過中性面時，線圈中感應(yīng)電流方向改變一次，線圈轉(zhuǎn)動一周通過中性面兩次，故一個周期內(nèi)線圈中電流方向改變兩次；
③線圈平面處于跟中性面垂直的位置時，線圈平面平行于磁感線，磁通量為零，磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流均最大，電流方向不變.
15.下面的表格是關(guān)于交變電流“四值”的比較，請完成填空.
物理量物理含義重要關(guān)系式使用情況及說明
瞬時值交變電流某一時刻的值e＝________
i＝________計算線圈某一時刻受力情況
最大值最大的瞬時值Em＝______
Im＝EmR＋r
電容器的擊穿電壓
有效值跟交變電流的______等效的恒定電流值對于正(余)弦交流電有：
Em＝____E
Um＝____U
Im＝____I(1)計算與電流熱效應(yīng)有關(guān)的量
(2)電氣設(shè)備銘牌上所標的值
(3)保險絲的熔斷電流
(4)交流電表的示數(shù)
平均值交變電流圖象中的圖線與時間軸所圍的____與____的比值E＝Blv
I＝ER＋r
計算通過電路截面的電荷量

答案NBSωsinωtNBSωsinωtR＋rNBSω熱效應(yīng)222面積時間
16.理想變壓器動態(tài)變化問題的分析思路是什么？
答案
I2――――――――→P1＝P2I1U1＝I2U2決定I1―――→P1＝I1U1決定P1

高考物理考點重點電磁感應(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、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，磁感強度變化，即△ф=△BS；
②磁感應(yīng)強度不變，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。
當平面轉(zhuǎn)過180°時，原平面的“上面”變?yōu)椤跋旅妗?，而“下面”則成了“上面”，所以對平面M來說，磁感線穿進、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（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磁場中，下列說法中正確的是（）
A．當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棒和右線圈相當于電源。當導(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，你認為有哪些方法？
導(dǎo)示:當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方式：
①阻礙原磁通量（原電流）變化．（線圈的擴大或縮小的趨勢）—“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功

答案：1.略2.ABD3.BD