名師講解湖南省2013屆高三物理一輪復(fù)習九電磁感應(yīng)

1、一、復(fù)習內(nèi)容及課時安排（一）、電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律 2（二）、法拉第電磁感應(yīng)定律 2（三）、互感和自感 渦流 1（四）、電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 5（五）、 單元測試及試卷講評 2第九章 電磁感應(yīng) 二、考綱要求三、考綱解讀 電磁感應(yīng)是電磁學中最為重要的內(nèi)容，也是高考命題頻率最高的內(nèi)容之一。題型多為選擇題、計算題。主要考查電磁感應(yīng)、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、自感等知識。本部分知識多結(jié)合電學、力學部分出壓軸題，其命題形式主要是電磁感應(yīng)與電路規(guī)律的綜合應(yīng)用、電磁感應(yīng)與力學規(guī)律的綜合應(yīng)用、電磁感應(yīng)與能量守恒的綜合應(yīng)用。復(fù)習中要熟練掌握感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件、感應(yīng)電流方向的判斷、感應(yīng)電動勢的計算，還要掌握本

2、部分內(nèi)容與力學、能量的綜合問題的分析求解方法。四、高考命題趨向 電磁感應(yīng)這部分內(nèi)容是物理學科的重點內(nèi)容之一，近年來高考對本章內(nèi)容命題率較高的是感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件、方向，幾乎是年年考，其他如電磁感應(yīng)現(xiàn)象與磁場、電路、力學、熱學等知識聯(lián)系的綜合題以及感應(yīng)電流（或感應(yīng)電動勢）的圖像問題也在近幾年高考中交替出現(xiàn)。該部分知識與其他學科知識相互滲透也是命題的趨勢，同時將該部分知識同生產(chǎn)、生活實際、高科技相結(jié)合，注重對學生分析能力、解決實際問題的能力。試題題型全面，以選擇題、解答題都可呈現(xiàn)，尤其是解答題困難較大，涉及知識點多，綜合能力強，從而增加試題的區(qū)分度。第一節(jié) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律 一、知識要點1磁

3、通量(1)定義：磁感應(yīng)強度B與垂直磁場方向的面積S的乘積叫穿過這個面的磁通量，用符號表示(2)公式:BS 說明:該式只適用于勻強磁場的情況,且式中的S是跟磁場方向垂直的面積;若不垂直,則需取平面在垂直于磁場方向上的投影面積,即=BS=BSsin,是S與磁場方向的夾角.(3)單位：韋伯，1Wb=1Tm2(4)物理意義：穿過某一面積的磁感線條數(shù)(5)磁通量是標量，但有正負之分，若有兩個磁場穿過某一面積，設(shè)某一方向的磁通量為正，另一方向的磁通量為負，它們的代數(shù)和就為穿過這一面積的合磁通量2感應(yīng)電流的產(chǎn)生(1)電磁感應(yīng)現(xiàn)象不論用什么方法，只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有電流產(chǎn)生，這種利

4、用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流(2)引起磁通量變化的因素：磁感強度B發(fā)生變化 線圈面積發(fā)生變化磁感強度B與面積S之間的夾角發(fā)生變化這三種情況都可以引起磁通量發(fā)生變化(3)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的導(dǎo)體無論回路是否閉合，只要穿過線圈平面的磁通量發(fā)生變化，線路中就有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當于電源3感應(yīng)電流的方向判斷有兩種方法：右手定則和楞次定律(1)右手定則：伸開右手，讓大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿入掌心，大拇指指向?qū)w運動的方向，其余四指所指的方向就是運動導(dǎo)體中的感應(yīng)電流方向這種方法是判斷切割磁感線的那部分導(dǎo)體中的感應(yīng)電流方向(2)楞

5、次定律：感應(yīng)電流具有這樣的方向，就是感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場，總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化應(yīng)用楞次定律的步驟是A明確所研究的閉合回路原磁場方向及磁通量的變化(增加或減小)B由楞次定律判定感應(yīng)電流的磁場方向C由安培定則根據(jù)感應(yīng)電流的磁場方向判出感應(yīng)電流的方向方法技巧1、在實際問題的分析中,楞次定律的應(yīng)用可拓展為以下四個方面（1）、阻礙原磁通量的變化,即“增反減同”;（2）、阻礙相對運動,即“來拒去留”;（3）、使線圈面積有擴大或縮小的趨勢,即“大小小大”;（4）、阻礙導(dǎo)體中原來的電流發(fā)生變化,即“自感現(xiàn)象”.2、從能量的轉(zhuǎn)化和守恒角度看，發(fā)生電磁感應(yīng)的過程是其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程，所以正是

6、因為這種“阻礙”作用的出現(xiàn)，才需要外力克服這一“阻礙”做功，把其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能二、鞏固訓(xùn)練題型一：磁通量及其變化的計算【練習1】 (教學案第280頁針對練習1）如圖所示，置于水平面上的矩形線圈acdb一半處在磁場外，一半處在磁場內(nèi)，e為ac的中點，f為bd的中點，abL1，acL2，在直線O1O2的左側(cè)有范圍廣闊的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場若以ab邊為軸，線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過60，則在此過程中線圈中有無感應(yīng)電流產(chǎn)生？在轉(zhuǎn)過90的過程中磁通量的變化量為多少？在轉(zhuǎn)過180的過程中磁通量的變化量又為多少？(1)無感應(yīng)電流【練習2】 (教學案第280頁針對練習2）如圖所示，環(huán)形金屬輕彈簧，套在條形磁

7、鐵中心位置若將彈簧沿半徑向外拉，使其面積增大，則穿過彈簧所包圍面積的磁通量將()A增大B減小C不變 D無法確定變化情況B題型二：感應(yīng)電流方向的判定 【練習3】 （資料第155頁練習1）CD【練習4】 （資料第154頁例題）C【練習5】 （模擬題第33頁練習4）C【練習6】 （模擬題第34頁練習11）AC題型三：安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律的綜合應(yīng)用【練習8】 如圖所示，當導(dǎo)線ab在電阻不計的金屬導(dǎo)軌上滑動時，線圈C向右擺動，則ab的運動情況是( )A向左或向右做勻速運動B向左或向右做減速運動C向左或向右做加速運動D只能向右做勻加速運動 cabBB 【練習7】 (教學案第282頁針對練

8、習6）如圖所示，在直導(dǎo)線下方有一矩形線框，當直導(dǎo)線中通有方向如圖所示且均勻增大的電流時，線框?qū)?)A有順時針方向的電流B有逆時針方向的電流C靠近直導(dǎo)線D遠離直導(dǎo)線BD【練習9】 （模擬題第33頁練習2）ABD【練習10】 （資料第155頁練習5）BC第二節(jié) 法拉第電磁感應(yīng)定律一、知識要點1感應(yīng)電動勢(1)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)電動勢的那部分導(dǎo)體相當于電源只要穿過回路中的磁通量發(fā)生改變，在回路中就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢(2)感應(yīng)電動勢與感應(yīng)電流的關(guān)系：(3)電勢高低的判斷：把產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的導(dǎo)體看成電源，且注意電源內(nèi)部感應(yīng)電流從電勢低處向電勢高處流動若無電流，可想

9、象為有感應(yīng)電流2法拉第電磁感應(yīng)定律(1)內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的 成正比變化率(2)公式： ， n為線圈匝數(shù)(3)公式說明：上式適用于回路磁通量發(fā)生變化的情況，回路不一定要閉合。 不能決定E的大小， 才能決定E的大小。當僅由B的變化引起時，則 ，當僅由S的變化引起時，則 ，當B、S同時發(fā)生變化時，則=B2S2B1S13導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢(1)公式：E . (2)公式的幾點說明：上式僅適用于導(dǎo)體各點以相同速度在勻強磁場中切割磁感線的情況，并且必須L、V和B兩兩垂直BLV 若導(dǎo)線是曲折的，則L應(yīng)是導(dǎo)線的有效切割長度，即是導(dǎo)線兩端點在V和B所決定平面的垂線上的

10、投影間的長度公式EBLV中，若V為一段時間的平均速度，E為平均感應(yīng)電動勢，若為瞬時速度，則E為瞬時感應(yīng)電動勢(3)導(dǎo)體轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，當導(dǎo)體在垂直于磁場的平面內(nèi)，繞一端以角速度勻速轉(zhuǎn)動，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢時，EBLV中 BL2，式中V中為導(dǎo)體桿中點的轉(zhuǎn)動線速度在本節(jié)的許多問題中，常遇到求最大速度或收尾速度的問題，解決此類問題的關(guān)鍵是正確分析題意，確定速度最大或穩(wěn)定時的力學狀態(tài)或電學狀態(tài)其分析思路是：導(dǎo)體運動以后切割速度的變化感應(yīng)電動勢的變化感應(yīng)電流變化安培力變化加速度變化當a0時，導(dǎo)體速度達到最大或穩(wěn)定，這就是極值點方法技巧二、鞏固訓(xùn)練題型一：、/t三個概念的區(qū)別 【練習1

11、】一個200匝、面積為20cm2的線圈,放在磁場中, 磁場的方向與線圈平面成300角, 若磁感應(yīng)強度在0.05s內(nèi)由0.1T增加到0.5T，則0.05s始末通過線圈的磁通量分別為 Wb和 Wb;在此過程中穿過線圈的磁通量的變化量為 Wb;磁通量的平均變化率為 Wb/s;線圈中的感應(yīng)電動勢的大小為 V.10-4510-4 410-4 810-3 1.6 【練習2】 (教學案第284頁練習3）穿過閉合回路的磁通量隨時間t變化的圖象分別如圖所示，下列關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的論述，正確的是 （ ）A圖中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定不變. B圖中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一直在變大.C圖中回路在0t1時間內(nèi)產(chǎn)

12、生的感應(yīng)電動勢小于在t1t2時間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。D圖中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢先變小再變大。t Ot Ot Ot1 t2 t OD題型二：公式E=BLVsin與E=n/t的應(yīng)用【練習3】如圖所示,矩形線圈abcd由n=50匝組成,ab邊長L1=0.4m,bc邊長L2 =0.2m,整個線圈的電阻R=2,在B=0.1T的勻強磁場中,以短邊中點的連線為軸轉(zhuǎn)動,=50rad/s,求:(1)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)動900過程中的平均電動勢;(2)線圈轉(zhuǎn)過900時的瞬時電動勢.12.7V 20V【練習4】 (資料第161頁例題4）如圖所示，長為6m的導(dǎo)體AB在磁感強度B=0.1T的勻強磁場中，以AB上的一點O為

13、軸，沿著順時針方向旋轉(zhuǎn)。角速度=5rad/s，O點距A端為2m，求AB的電勢差 -3V 【練習5】 (教學案第285頁針對練習1）如圖(a)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(b)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至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【練習6】如圖所示，光滑導(dǎo)軌寬0.4 m，ab金屬棒長0.5m，均勻變化的磁場垂直穿過其

14、面，方向如圖，磁場的變化如圖所示，金屬棒ab的電阻為1，導(dǎo)軌電阻不計，自t0時，ab棒從導(dǎo)軌最左端，以v1m/s的速度向右勻速運動，則（ ） A1s末回路中的電動勢為16V B1s末棒ab受安培力大小為128N C1s末回路中的電動勢為08V D1s末棒ab受安培力大小為064NAB【練習7】（教學案第288頁練習5）如圖所示，在存在右邊界的垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場區(qū)域中有一個均勻?qū)Ь€制成的單匝直角三角形線框現(xiàn)用外力使線框以恒定的速度v沿垂直磁場方向向右運動，運動中線框的AB邊始終與磁場右邊界平行已知ABBCl，線框?qū)Ь€的總電阻為R.則線框離開磁場的過程中( )A線框中的電動勢隨

15、時間均勻增大B通過線框截面的電荷量為C線框所受外力的最大值為D線框中的熱功率與時間成正比題型三：電磁感應(yīng)與力學的綜合應(yīng)用AB【練習8】 (教學案第286頁針對練習3）在范圍足夠大，方向豎直向下的勻強磁場中，B0.2 T，有一水平放置的足夠長光滑框架，寬度為L0.4 m，如圖所示，框架上放置一質(zhì)量為0.05 kg，電阻為1 的金屬桿cd，框架電阻不計。若cd桿以恒定加速度a2 m/s2，由靜止開始水平向右做勻變速運動。則(1)在5 s內(nèi)平均感應(yīng)電動勢是多少？(2)第5 s末，回路中的電流多大？(3)第5 s末，作用在cd桿上的水平 外力多大？(1)0.4V(2)0.8A(3)0.164N【練習9

16、】 （模擬題第35頁練習7）【練習10】 （資料第159頁練習7）(1）先做加速度變小的變加速直線運動，然后做勻速直線運動。（2）Vm=1m/s第三節(jié) 互感和自感 渦流 一、知識要點1、互感與互感電動勢（1）.互感現(xiàn)象:一個線圈中的電流變化時,所引起的磁場的變化 在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象叫做互感現(xiàn)象.（2）.互感電動勢: 在互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫做互感電動勢.2自感現(xiàn)象：由于通過導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象，在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫自感電動勢。 (1)大小：ELI/t，式中L為自感系數(shù)，它的大小由線圈自身結(jié)構(gòu)特征決定線圈越長，單位長度上的匝數(shù)越多，橫截

17、面積越大，它的自感系數(shù)越大，加入鐵芯后，會使線圈的自感系數(shù)更大，自感系數(shù)的單位為亨利()(2)作用：阻礙通過線圈中的電流的變化，這正是自感現(xiàn)象的本質(zhì)通電自感斷電自感電路圖器材要求A1、A2同規(guī)格 RRLL較大L很大(有鐵芯)現(xiàn)象在S閉合后瞬間，A2燈立即亮起來，A1燈逐漸變亮，最終一樣亮 在電鍵S斷開時，燈A突然閃亮一下后再漸漸熄滅原因由于電鍵閉合時，流過電感線圈的電流迅速增大，使線圈產(chǎn)生自感電動勢，阻礙了電流的增大，使流過A1燈的電流比流過A2燈的電流增加得慢斷開電鍵S時，流過線圈的電流減小，產(chǎn)生自感電動勢，阻礙了電流的減小，使電流繼續(xù)存在一段時間，在S斷開后，通過的電流反向通過電燈A，且由

18、于RLRA，使得流過A燈的電流在電鍵斷開瞬間突然增大，從而使A燈的發(fā)光功率突然變大（3）種類：3、渦流（1.）渦流定義:當線圈的電流隨時間變化時, 線圈附近的任何導(dǎo)體中都會產(chǎn)生感應(yīng)電流 ,電流在導(dǎo)體內(nèi)形成閉合回路,很像水的漩渦,把它叫做渦電流, 簡稱渦流.特點:整塊金屬的電阻很小,渦流往往很大.（2）.電磁阻尼與電磁驅(qū)動電磁阻尼:當導(dǎo)體在磁場中運動時,感應(yīng)電流會使導(dǎo)體受到安培力,安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運動,這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼.電磁驅(qū)動:磁場相對于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動,在導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力,安培力使導(dǎo)體運動,這種作用稱為電磁驅(qū)動.注意:電磁阻尼與電磁驅(qū)動也是一種特殊的電磁感

19、應(yīng)現(xiàn)象,原理上都可以用楞次定律解釋.二、鞏固練習題型一、對通電自感和斷電自感的理解【練習1】 （模擬題第34頁練習2）C【練習2】 （資料第158頁練習4）D【練習3】(教學案第287頁針對練習5）如圖所示，E為電池，L是電阻可忽略不計、自感系數(shù)足夠大的線圈，D1、D2是兩個規(guī)格相同且額定電壓足夠大的燈泡，S是控制電路的開關(guān)對于這個電路，下列說法正確的是( )A剛閉合開關(guān)S的瞬間，通過D1、D2的電流大小相等B剛閉合開關(guān)S的瞬間，通過D1、D2的電流大小不相等C閉合開關(guān)S待電路達到穩(wěn)定，D1熄滅，D2比原來更亮D閉合開關(guān)S待電路達到穩(wěn)定，再將S斷開瞬間，D2立即熄滅，D1閃亮一下再熄滅ACD【

20、練習4】(教學案第287頁針對練習7）如圖所示的電路，電源電動勢為E，線圈L的電阻不計。以下判斷正確的是() A閉合S，穩(wěn)定后，電容器兩端電壓為E B閉合S，穩(wěn)定后，電容器的a極板帶正電 C斷開S的瞬間，電容器的a極板將帶正電 D斷開S的瞬間，電容器的a極板將帶負電C題型二、渦流的應(yīng)用【練習5 】桌面上放一銅片，一條形磁鐵的N極自上而下接近銅片的過程中,如圖所示,銅片對桌面的壓力( )A.增大B.減小C.不變D.無法判斷是否變化A【練習6 】著名物理學家弗曼曾設(shè)計過一個實驗，如圖所示.在一塊絕緣板上中部安一個線圈,并接有電源，板的四周有許多帶負電的小球，整個裝置支撐起來.忽略各處的摩擦,當電源

21、接通的瞬間下列關(guān)于圓盤的說法中正確的是（ ）A.圓盤將逆時針轉(zhuǎn)動B.圓盤將順時針轉(zhuǎn)動C.圓盤不會轉(zhuǎn)動D.無法確定圓盤是否會動A題型一：電磁感應(yīng)中的圖象問題 【練習1】 （資料第162頁練習4）C第四節(jié) 電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用【練習2】一個閉合線圈固定在垂直紙面的勻強磁場中，設(shè)磁場方向向里為磁感強度B的正方向，線圈中的箭頭為電流I的正方向線圈中感應(yīng)電流I隨時間變化的圖線如圖所示，則磁感強度B隨時間變化的圖線可能是圖中的（ ）C、D 【練習3】 （資料第164頁練習6）B【練習4】 （資料第163頁練習5）D【練習5】(教學案第302頁練習6）如圖所示，金屬桿ab以恒定的速率v在光滑平行導(dǎo)軌上向右

22、滑行，設(shè)整個電路總電阻為R（恒定不變），整個裝置置于垂直紙面向里的勻強磁場中，下列敘述正確的是（ ）Aab桿中的電流強度與速率v成正比B磁場作用于ab桿的安培力與速率v成正比C電阻R上產(chǎn)生的電熱功率與速率v成正比D外力對ab桿做功的功率與速率v成正比RabvAB題型二：電磁感應(yīng)與力學的結(jié)合【練習6】 （模擬題第36頁練習9）【練習7】 （資料第166頁練習10）【練習7】 （資料第166頁練習10）【練習7】 （資料第166頁練習10）題型三：電磁感應(yīng)定律與能量 【練習8】如圖所示，兩根光滑的金屬導(dǎo)軌平行放置在傾角為的斜面上，導(dǎo)軌的左端接有電阻R，導(dǎo)軌自身的電阻忽略不計，斜面處在方向垂直斜面向上的勻強磁場中，一質(zhì)量為m，電阻可忽略不計的金屬棒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，并上升高度h，在這一過程中（ ） A作用于金屬棒的合力做功為零B作用于金屬棒的合力做功為重力勢能 mgh與電阻發(fā)出的焦耳熱之和C恒力F與安培力的合力所做的功等于零D恒力F與重力的合力做的功等于電阻R 上發(fā)出的焦耳