高三物理一輪復習選修3-2全套教學案

高三物理一輪復習選修3-2

第九章電磁感應

第1講電磁感應現(xiàn)象、楞次定律

考點說明

考點要求說明

電磁感應現(xiàn)象I

磁通量I

楞次定律II

知識梳理

一、電磁感應現(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

種利用變化的磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫;產(chǎn)生感應電流的條件是.

二、磁通量

在勻強磁場中與的乘積叫穿過這個面的磁通量.單位為

,符號為.物理意義是;磁通量是__________量,

但有正負之分，若有兩個磁場穿過某一面積，設某一方向的磁通量為正，另一方向的磁通量

為負，它們的就為穿過這一面積的磁通量.

三、磁通量發(fā)生變化的三種情況

(1)；

⑵；

(3),

四、楞次定律

感應電流具有這樣的方向，感應電流的磁場總是引起感應電流的

.在理解楞次定律時，應特別注意：⑴誰阻礙誰：阻礙

.(2)阻礙什么：阻礙的是穿過回路的磁通量的,而不是磁通

量本身.(3)如何阻礙：原磁通量增加時，感應電流的磁場方向與原磁場方向;當

原磁通量減少時，感應電流的磁場方向與原磁場方向,即“增反減同”.

五、應用楞次定律判斷感應電流的方向的具體步驟

(1)明確,(2)判斷,(3)確定的方向，(4)利用

反推感應電流的方向.

六、右手定則

導體切割磁感線產(chǎn)生感應電流的方向用來判斷較為簡便.其內(nèi)容是：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

指指向是,其余四指所指的方向就是

基本現(xiàn)象應用的定則或定律

運動電荷、電流產(chǎn)生磁場

磁場對運動電荷、電流的作用力

部分導體切割磁感線產(chǎn)生感應電流的方向

閉合回路磁通量的變化

七、楞次定律也可以理解為：感應電流的效果總是反抗（或阻礙）引起感應電流的原因.

如:

（1）阻礙原磁通量的變化或原磁場的變化；

（2）阻礙相對運動，可理解為“來拒去留”；

（3）使線圈面積有擴大或縮小的趨勢；

（4）阻礙原電流的變化（自感現(xiàn)象）.

疑難解析

楞次定律：本講的知識點不多，重點集中在楞次定律，楞次定律的核心在于“阻礙”，真

正理解了“變化”和“阻礙”，就真正掌握了這個定律.應用楞次定律解題的步驟可分為:（1）

確定閉合回路中磁場的方向；（2）判斷磁通量是增加還是減小；（3）根據(jù)感應電流的磁場總要

阻礙磁通量的變化判斷感應電流的方向.具體地說，如果磁通量是增加的，則感應電流產(chǎn)生

的磁場方向與原磁場方向相反；如果磁通量是減少的，則感應電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場

方向相同，即所謂的增“反”減"同、（4）利用安培定則確定感應電流的方向.

典例分析

題型一：判斷感應電流的方向

題型綜述

感應電流產(chǎn)生的條件是：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化.

以上表述是充分必要條件.不論什么情況，只要滿足電路閉合和磁通量發(fā)生變化這兩個

條件，就必然產(chǎn)生感應電流.

楞次定律解決的是感應電流的方向問題.感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場

總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化.它關系到兩個磁場：感應電流的磁場（新產(chǎn)生的磁

場）和引起感應電流的磁場（原來就有的磁場）.前者和后者的關系不是“同向”或“反向”的

簡單關系，而是前者“阻礙”后者“變化”的關系.

例題與變式

例1

（11年江蘇調(diào)研）如圖所示,

一水平放置的圓形通電線圈1固定，另一較小的圓形線圈2從1的正上方下落，在下落

的過程中兩線圈平面始終保持平行且共軸，則在線圈2從正上方落至1的正下方過程中，從

上往下看，線圈2中的感應電流應為（）

A.始終有順時針方向的電流

B.先是順時針方向，后是逆時針方向的感應電流

C.先是逆時針方向，后是順時針方向的感應電流

D.在1正上方有順時針方向的感應電流，在1正下方無感應電流

【解析】由楞次定律知，線圈2從正上方落至線圈1處時，從上往下看，線圈2中的感

應電流為順時針，從線圈1處落至正下方時，線圈2中的感應電流為逆時針，故選B.

【答案】B

【點評】本題考查對楞次定律的理解應用能力及空間想象能力.學生用楞次定律解題時,

一定要沿楞次定律解題的步驟進行推理判斷，比較規(guī)范的解題，以達到熟能生巧.

。變式訓練11

如圖所示，線圈M和線圈P繞在同一鐵芯上.設兩個線圈中的電流方向與圖中所標的電

流方向相同時為正.當M中通入下列哪種電流時，在線圈P中能產(chǎn)生正方向的恒定感應電流

（）

G變式訓練12

（11年廣東調(diào)研）如圖甲所示，光滑的水平桌面上固定著一根絕緣的長直導線，可以自由

移動的矩形導線框abed靠近長直導線靜止放在桌面上.當長直導線中的電流按圖乙所示的

規(guī)律變化時（圖甲中電流所示的方向為正方向），貝"（）

甲乙

A.在t2時刻，線框內(nèi)沒有電流，線框不受力

B.tl到t2時間內(nèi)，線框內(nèi)電流的方向為abcda

C.tl到t2時間內(nèi)，線框向右做勻減速直線運動

D.tl到t2時間內(nèi)，線框克服磁場力做功

題型二：判斷物體的運動

題型綜述

應用楞次定律，從“阻礙磁通量變化”的角度來解決相關問題.

例題與變式

例2

（11年上海模擬）如圖所示，矩形線圈放置在水平薄木板上，有兩塊相同的蹄形磁鐵,

四個磁極之間的距離相等，當兩塊磁鐵勻速向右通過線圈時，線圈仍靜止不動，則線圈受到

木板的摩

擦力方向是（）

A.一直向右

B.一直向左

C.先向左、后向右

D.先向左、后向右、再向左

【解析】根據(jù)楞次定律可知，當磁鐵向右運動時，線圈要遠離它，所以有向右運動的趨

勢，故摩擦力方向向左；當磁鐵都到線圈右邊時，線圈要靠近它，故也有向右運動的趨勢，即

摩擦力方向向左.當部分磁鐵處于線圈正下方時，線圈總有向右運動的趨勢來削弱磁鐵與線

圈的相對運動，摩擦力方向與運動趨勢方向相反即摩擦力向左.所以答案選B.

【答案】B

變式訓練21

如圖所示，光滑固定導軌M、N水平放置，兩根導體棒P、Q平行放于導軌上，形成一

個閉合回路.當一條形磁鐵從高處落下接近回路時，貝1()

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gD,磁鐵的加速度小于g

題型三：分析物體的運動狀態(tài)

題型綜述

應用楞次定律，從“阻礙相對運動”的角度來解決相關問題.

例題與變式

例3

如圖所示，在一均勻磁場中有一U形導線框abed,線框處于水平面，磁場與線框平面

垂直，R為一電阻，ef為垂直于ab的一根導體桿，它可在ab、cd上無摩擦地滑動.桿ef

及線框中導線的電阻都可不計.開始時，給ef一個向右的初速度，貝ij()

A.ef將減速向右運動，但不是勻減速

B.ef將勻減速向右運動，最后停止

C.ef將勻速向右運動

D.ef將往返運動

【解析】當ef開始向右運動時，回路中會產(chǎn)生感應電流，所受安培力向左，阻礙其運動,

所以ef速度減小，感應電流減小，安培力隨之減小，因此ef在運動過程中受到逐漸變小的阻

力作用，但不是勻減速運動.

【答案】A

【點評】本題考查對楞次定律阻礙含義的正確理解，應用此含義方便快捷的解題.此題

易錯的地方是沒有理解“阻礙”的含義，又不能對過程進行全面的分析，從而導致錯選.

變式訓練31

在勻強磁場中放一電阻不計的平行金屬導軌，導軌跟大線圈M相接，如圖所示，導軌上

放一根導線ab,磁感線垂直于導軌所在平面.欲使M所包圍的小閉合線圈N中產(chǎn)生順時針

方向的感應電流，則導線ab的運動情況

可能是（）

A.勻速向右運動

B.加速向右運動

C.減速向右運動

D.加速向左運動

題型四：判斷物體的運動及能量轉(zhuǎn)化

題型綜述

根據(jù)楞次定律，由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律來判斷：有電流產(chǎn)生，就一定有其他形式的能向

電能轉(zhuǎn)化.

例題與變式

如圖所示，用一根長為L質(zhì)量不計的細桿與一個上弧長為10、下弧長為dO的金屬線框

的中點聯(lián)結(jié)并懸

掛于0點，懸點正下方存在一個上弧長為210、下弧長為2d0的方向垂直紙面向里的勻

強磁場，且dO(L.先將線框拉開到如圖所示位置，松手后讓線框進入磁場，忽略空氣阻力和

摩擦.下列說法中正確的是()

A.金屬線框進入磁場時感應電流的方向為afbfcfdfa

B.金屬線框離開磁場時感應電流的方向為afdfbfa

C.金屬線框de邊進入磁場與ab邊離開磁場的速度大小總是相等

D.金屬線框最終將在磁場內(nèi)做簡諧運動

【解析】金屬線框進入磁場時，由于穿過線框的磁通量增加，產(chǎn)生感應電流，根據(jù)楞次

定律判斷電流的方向為a-d-c-b-a.金屬線框離開磁場時，由于穿過線框的磁通量減小,

產(chǎn)生感應電流，根據(jù)楞次定律判斷電流的方向為a-b-cfd-a.根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律可

知，金屬線框的機械能將逐漸減小，轉(zhuǎn)化為電能，如此往復擺動，最終金屬線框在勻強磁場

內(nèi)擺動，由于dO(L,滿足單擺運動的條件，所以，最終為簡諧運動.因此答案為D.

【答案】D

【點評】此題易錯的地方是不能正確理解楞次定律中能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的含義和單擺

運動的條件，從而導致錯解.為了能靈活應用楞次定律解決問題，應注意楞次定律的幾種特

殊形式：

(1)阻礙原磁通量的變化或原磁場的變化；(2)阻礙相對運動，可理解為“來拒去留”；(3)

使線圈面積有擴大或縮小的趨勢；(4)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象).利用上述規(guī)律分析問題

可以獨辟蹊徑，達到快速準確的效果.

G變式訓練41

如圖所示，一閉合金屬圓環(huán)用絕緣細線掛于O點，將圓環(huán)拉離平衡位置并釋放，圓環(huán)擺

動過程中經(jīng)過有界的水平勻強磁場區(qū)域，A.B為該磁場的豎直邊界，若不計空氣阻力，則

()

A.圓環(huán)向右穿過磁場后，還能擺至原來的高度

B.在進入和離開磁場時，圓環(huán)中均有感應電流

C.圓環(huán)進入磁場后離平衡位置越近速度越大，感應電流也越大

D.圓環(huán)最終將靜止在平衡位置

1.（10年廣東調(diào)研）在物理學發(fā)展的過程中，許多物理學家的科學發(fā)現(xiàn)推動了人類歷史的

進步.下列說法中不正確的是（）

A.牛頓把地面上物體運動的規(guī)律和天體運動的規(guī)律統(tǒng)一了起來，建立了萬有引力定律

B.伽利略以實驗和數(shù)學推理相結(jié)合的科學研究方法得到了落體運動規(guī)律

C.歐姆首先總結(jié)了導體的電阻與其長度的橫截面積的關系

D.奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應

2.如圖所示，導線框abed與導線AB在同一平面內(nèi)，直導線中通有恒定電流L當線框

由左向

第2題圖

右勻速通過直導線過程中，線框中感應電流的方向是（）

A.先abeda,再debad,后abeda

B.先abeda,再debad

C.始終是debad

D.先debad,再abeda,后debad

第3題圖

3.如圖，粗糙水平桌面上有一質(zhì)量為m的銅質(zhì)矩形線圈.當一豎直放置的條形磁鐵從

線圈中線AB正上方等高快速經(jīng)過時，若線圈始終不動，則關于線圈受到的支持力FN及在

水平方向運動趨勢的正確判斷是（）

A.FN先小于mg后大于mg,運動趨勢向左

B.FN先大于mg后小于mg,運動趨勢向左

C.FN先小于mg后大于mg,運動趨勢向右

D.FN先大于mg后小于mg,運動趨勢向右

/,xxxxx

第4題圖

4.電阻為R的矩形導線框abed,邊長ab=l,ad=h,質(zhì)量為m,自某一高度自由落下，通

過一勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里，磁場區(qū)域的寬度為h（如圖所示）.若線框恰好以恒定

速度通過磁場，求線框中產(chǎn)生的焦耳熱是多少？

第2講法拉第電磁感應定律（一）

考點說明

考點要求說明

法拉第電磁感應定律II

知識梳理

一、法拉第電磁感應定律

1.電路中感應電動勢的大小跟成正比，表達式為E=

2.當導體在勻強磁場中做切割磁感線的相對運動時產(chǎn)生的感應電動勢E=,

9是B與v之間的夾角.

3.導體棒繞某一固定轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)切割磁感線，雖然棒上各點的切割速度并不相同，但可用

棒上等效替代切割速度.常用公式￡=.

二、應用法拉第電磁感應定律時應注意

1.E=適用于一般回路.若磁通量不隨時間均勻變化，貝①/At為At時間

內(nèi)通過該回路的磁通量的.

2.E=,適用于導體各部分以相同的速度切割磁感線的情況，式中L為導線

的有效切割長度，9為運動方向和磁感線方向的夾角.若v為瞬時速度，則E為.

若V為平均速度，則E為.

3.若磁感應強度B不變，回路的面積S發(fā)生變化，則￡=；若回路的面積S

不變，磁感應強度B發(fā)生變化，則￡=;若磁感應強度B、回路的面積S都發(fā)生

變化，則E=.

三、要注意嚴格區(qū)分0、/的物理意義

①是指.

AO是指.

AO/At是指.

疑難解析

1.本講的重點集中在感應電動勢大小的計算，對感應電動勢的計算用法拉第電磁感應

定律E=n△宙/At分為兩種情況：（1）導體各部分以相同的速度平動切割磁感線的情況用公

式E=BLvsin。，9為運動方向和磁感線方向的夾角；（2）導體棒繞某一固定轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)切割

磁感線的情況用公式E=B12w.

2.本講的難點是要求學生能應用電磁感應定律解釋一些生活和技術中的現(xiàn)象，要會用

電磁感應定律計算有關問題，能從力和能的觀點分析電磁感應現(xiàn)象，以加深對電磁感應的理

解，提高學生應用物理知識分析問題的能力.

典例分析

題型一：基本公式計算

題型綜述

用法拉第電磁感應定律解題時，經(jīng)常會計算感應電動勢，感應電流，安培力等物理量,

這就要求同學們掌握好基本公式，及一些相關的基本規(guī)律.

例題與變式

例1

如圖所示，長L1寬L2的矩形線圈電阻為R,處于磁感應強度為B的勻強磁場邊緣，線

圈與磁感線垂直.求：將線圈以向右的速度v勻速拉出磁場的過程中，（1）拉力F大?。唬?）拉

力的功率P；（3）拉力做的功W;（4）線圈中產(chǎn)生的電熱Q；（5）通過線圈某一截面的電荷量q.

【解析】(1)E=BL2V,1=,F=BIL2,

..F—R

B2UV2

(2)P=Fv=——

B2L!Liv

(3)W=FLI=-g-1-

E△①一十斗

(4)Q=W(5)q=I-t=Et=玉一與v無關

上HiBL1L2

求出q=一—

L日木，(1)R(2)R(3)R(4)R(3)R

【點評】這是一道基本練習題，應該思考一下所求的各物理量與速度V之間有什么關系.

此題易錯的地方是電熱Q和電荷量q的求解方法，在求感應電量q時，不論磁通量是否均勻

變化，我們總可以利用平均值加以計算.q=A?/R,即感應電量僅由磁通量變化大小和電路

的電阻決定，與變化時間、磁通量變化快慢無關.

變式訓練11

(10年重慶高考)法拉第曾提出一種利用河流發(fā)電的設想，并進行了實驗研究.實驗裝置

的示意圖可用圖表示，兩塊面積均為S的矩形金屬板，平行、正對、豎直地全部浸在河水中,

間距為d.水流速度處處相同，大小為V,方向水平.金屬板與水流方向平行，地磁場磁感應強

度的豎直分量為B,水的電阻率為p,水面上方有一阻值為R的電阻通過絕緣導線和電鍵K

連接到兩金屬板上.忽略邊緣效應，求：

(1)該發(fā)電裝置的電動勢；

(2)通過電阻R的電流強度；

題型二：感應電動勢的分析

題型綜述

電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比，即E=k,在國

際單位制中可以證明其中的k=l,所以有E=.對于n匝線圈有E=n（平均值）.在導線切

割磁感線產(chǎn)生感應電動勢的情況下，由法拉第電磁感應定律可推導出感應電動勢大小的表

達式是:E=BLvsina（a是B與v之間的夾角）（瞬時值）.

例2

（10年全國高考）某地的地磁場磁感應強度的豎直分量方向向下，大小為4.5X10-5T.

一靈敏電壓表連接在當?shù)厝牒：佣蔚膬砂叮訉?00m,該河段漲潮和落潮時有海水（視為導

體）流過.設落潮時，海水自西向東流，流速為2m（s.下列說法正確的是（）

A.電壓表記錄的電壓為5mV

B.電壓表記錄的電壓為9mV

C.河南岸的電勢較高

D.河北岸的電勢較高

【解析】由E=BLv=4.5X10—5X100X2=9X10—3（V）可知A項錯誤，B項正確.再

由右手定則可判斷河北岸電勢高，故C項錯誤,D項正確.

【答案】BD

G變式訓練21

一直升飛機停在南半球的地磁極上空.該處地磁場的方向豎直向上，磁感應強度為B.直

升飛機螺旋槳葉片的長度為1,螺旋槳轉(zhuǎn)動的頻率為f,順著地磁場的方向看螺旋槳，螺旋槳

按順時針方向轉(zhuǎn)動.螺旋槳葉片的近軸端為a,遠軸端為b,如圖所示.如果忽略a到轉(zhuǎn)軸中

心線的距離，用e表示每個葉片中的感應電動勢，貝1（）

一

A.e=nR2B,且a點電勢低于b點電勢

B.￡=2mfl2B,且a點電勢低于b點電勢

C.e=且a點電勢高于b點電勢

D.e=2nO2B,且a點電勢高于b點電勢

題型三：感應電流的分析計算

題型綜述

由感應電動勢計算感應電流，需要根據(jù)閉合電路歐姆定律分析整個回路，注意區(qū)分內(nèi)外

電路；解題時最好畫出等效電路圖.

例題與變式

例3

矩形導線框abed固定在勻強磁場中，磁感線的方向與導線框所在平面垂直.規(guī)定磁場

的正方向垂直紙面向里

XXX

XXX

XXX

XXX

XXX

,磁感應強度B隨時間變化的規(guī)律如圖所示，若規(guī)定順時針方向為感應電流i的正方向,

下列it圖象中正確的是（）

34f/s

B

0'1234f/s

----

CD

【解析】由楞次定律可判斷出在前4s內(nèi)感應電流的方向分別為負方向、正方向、正方

向、負方向.由題圖可知：在每一秒內(nèi)，磁感應強度的變化率的大小相同，導線框中磁通量

的變化率=?S的大小相同，形成的感應電流的大小i==相同.因此選D.

【答案】D

【點評】本題主要考查了楞次定律、法拉第電磁感應定律的綜合應用，正確理解和掌握

楞次定律、法拉第電磁感應定律是解決此題的關鍵.

變式訓練31

如圖所示，在xWO的區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場，磁場的方向垂直于xy平面（紙面）向里.具有

一定電阻的矩形線框abed位于xy平面內(nèi)，線框的ab邊與y軸重合.令線框從t=0的時刻

起由靜止開始沿x軸正方向做勻加速運動，則線框中的感應電流1（取逆時針方向的電流為正）

隨時間t的變化圖線It圖可能是下圖中的哪一個（）

1,法拉第通過精心設計的一系列實驗，發(fā)現(xiàn)了電磁感應定律，將歷史上認為各自獨立

的學科“電學”與“磁學”聯(lián)系起來.在下面幾個典型的實驗設計思想中，所作的推論后來

被實驗否定的是（）

A.既然磁鐵可使近旁的鐵塊帶磁，靜電荷可使近旁的導體表面感應出電荷，則靜止導

線上的穩(wěn)恒電流也可在近旁靜止的線圈中感應出電流

B.既然磁鐵可在近旁運動的導體中感應出電動勢，則穩(wěn)恒電流也可在近旁運動的線圈

中感應出電流

C.既然運動的磁鐵可在近旁靜止的線圈中感應出電流，則靜止的磁鐵也可在近旁運動

的導體中感應出電動勢

D.既然運動的磁鐵可在近旁的導體中感應出電動勢，則運動導線上的穩(wěn)恒電流也可在

近旁的線圈中感應出電流

R

第2題圖

2.（09年天津高考）如圖所示，豎直放置的兩根平行金屬導軌之間接有定值電阻R,質(zhì)量

不能忽略的金屬棒與兩導軌始終保持垂直并良好接觸且無摩擦，棒與導軌的電阻均不計，整

個裝置放在勻強磁場中，磁場方向與導軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升

的一段時間內(nèi)，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于（）

A.棒的機械能增加量B.棒的動能增加量

C.棒的重力勢能增加量D.電阻R上放出的熱量

3.（10年浙江調(diào)研）如圖所示，金屬棒AB垂直跨擱在位于水平面上的兩條平行光滑金

屬導軌上，棒與導軌接觸良好，棒AB和導軌電阻均忽略不計.導軌左端接有電阻R,垂直

于導軌平面的勻強磁場向下穿過平面.現(xiàn)以水平向右的恒定外力F拉著棒AB向右移動,t

秒末棒AB速度為v,移動的距離為1,且在t秒內(nèi)速度大小一直在變化，則下列判斷正確的

是（）

A

XXXXXX

---------F

XXXXXX

B

第3題圖

A.t秒內(nèi)AB棒所受的安培力方向水平向左，大小逐漸增大

B.t秒內(nèi)外力F做的功等于電阻R釋放的電熱

C.t秒內(nèi)AB棒做加速度逐漸減小的加速運動

D.t秒末外力F做功的功率等于

第4題圖

4.如圖所示，空間存在垂直于紙面的均勻磁場，在半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)外，磁場方向

相反，磁感應強度大小均為B.一半徑為b,電阻為R的圓形導線環(huán)放置在紙面內(nèi)，其圓心與

圓形區(qū)域的中心重合，在內(nèi)、外磁場的磁感應強度同時由B均勻地減小到零的過程中，求通

過導線截面的電量q.

第3講法拉第電磁感應定律(二)

考點說明

考點要求說明

法拉第電磁感應定律II

知識梳理

一、在電磁感應中，切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生__________.該

導體或回路就相當于.

二、在外電路中，電流從電勢流向電勢；在內(nèi)電路中，電流則從

電勢流向電勢.

三、當線圈中的電流隨時間變化時，線圈附近的任何導體中都會產(chǎn)生__________,電流

在導體內(nèi)形成,很像水中的漩渦，因此稱為,簡稱渦流.

四、電磁感應現(xiàn)象中能量轉(zhuǎn)化的規(guī)律

電磁感應現(xiàn)象中出現(xiàn)的電能一定是由_________轉(zhuǎn)化而來的.分析時應牢牢抓住能量

守恒這一基本規(guī)律，分清哪些力做了功就知道有哪些形式的能量參與了轉(zhuǎn)化，如有摩擦力做

功，必有內(nèi)能產(chǎn)生；有重力做功，重力勢能必然發(fā)生變化；安培力做負功，必然有其他形式

的能轉(zhuǎn)化為電能，并且安培力做了多少功，就產(chǎn)生多少電能，然后利用列出方程

求解.

疑難解析

1.本講的重點是理解電磁感應中的能量問題，能用功能觀點綜合解決問題.分析時應

牢牢抓住能量守恒這一基本規(guī)律，分清哪些力做了功就知道有哪些形式的能量參與了轉(zhuǎn)化，

然后利用能量守恒列出方程求解.具體步驟是：

(1)受力情況、運動情況的動態(tài)分析；

(2)物體所受各力的做功情況；

(3)列出動力學及能量守恒的方程求解.

2.電磁感應中產(chǎn)生的感應電流在磁場中將受到安培力的作用，從而影響導體棒(或線圈)

的受力情況和運動情況.解決這類電磁感應現(xiàn)象中的力學綜合題，要將電磁學、力學中的有

關知識綜合起來應用.具體方法是：

確定電源(E,r)感應電流運動導體所受的安培力

臨界狀態(tài)運動狀態(tài)的—"方向關系@變化情況巴理合外力

典例分析

題型一：感應電動勢與受力分析

題型綜述

應用法拉第電磁感應定律求解電動勢，應用閉合電路歐姆定律求解電流，計算得出安培

力，進而由受力平衡分析求解.

例題與變式

例1

(11年山東模擬)如圖甲所示,MN、PQ是傾斜放置的粗糙平行長直導軌，軌道面與水

平面夾角為30°,其間距L=0.2m,R是接在導軌一端的電阻,ab是跨在導軌上質(zhì)量m=

0.1kg的導體棒，空間存在B=0.5T、方向垂直于軌道平面斜向右下方的勻強磁場.從t=0

開始，對原來靜止的ab棒施加一個大小為F=1.25N,方向平行于軌道面斜向上的恒定拉力,

使其從靜止開始沿導軌滑動，棒始終保持與導軌垂直且接觸良好，圖乙是棒的速度一時間圖

象，其中AO是圖象在O點的切線,AB是圖象的漸近線.(g取10m/s2)

(1)除R以外，其余部分的電阻均不計，求R的阻值；

(2)當棒的位移s=lm時，其速度已經(jīng)達到了最大速度v=lm/s,求在此過程中電阻R上

產(chǎn)生的熱量.

【解析】(1)由速度一時間圖象得，此時的加速度等于直線AO的斜率

lm/s~

a=^=Z5向s9，

由牛頓第二定律F—(f+mgsinO)=ma

兩式聯(lián)立解得(f+mgsin?)=IN

設當棒達到最大速度v時，電動勢為E,電流為I,棒受到的安培力為F安，

貝||E=BLv

I=E/R

F*=BIL

此時棒處于平衡狀態(tài)

F=(f+mgsine)+F安解得R=0.04Q

(2)電阻上產(chǎn)生的熱量等于過程中導體棒克服安培力所做的功W

對棒應用動能定理Fs—(f+mgsin0)s—W=^mv2

代入數(shù)據(jù)得Q=W=0.2J

【答案】(l)0.04Q(2)0.2J

【點評】本題綜合考查了法拉第電磁感應定律、閉合電路歐姆定律、安培力及牛頓第二

定律知識.

G變式訓練11

(11年廣東模擬)如圖所示，一金屬桿彎成如圖所示形狀的固定導軌，左側(cè)導軌處于水平

面內(nèi)，右側(cè)導軌處在傾角6=30°的斜面上，前后導軌的間距處處都為1.質(zhì)量為m、電阻為

R的金屬棒ab水平放置在傾斜的導軌上.整個裝置處在方向垂直于斜面的勻強磁場中，磁感

應強度為B.給棒一定的初速度，可使棒恰好沿斜面勻速下滑，然后再進入水平軌道滑行.不

計整個導軌的電阻和摩擦，重力加速度為g.求：

(1)金屬棒沿斜面勻速下滑的速度V0.

(2)金屬棒在水平導軌滑行過程加速度的最大值.(設棒從傾斜導軌進入水平導軌過程速

度大小保持不變)

題型二：導體棒的動態(tài)分析

題型綜述

根據(jù)法拉第電磁感應定律及受力情況分析其運動狀態(tài)，與牛頓第二定律相結(jié)合求解

(1)處理電磁感應中的動態(tài)問題時，要抓住“速度變化引起磁場力的變化”這個相互關聯(lián)

的關系，這也正是這類題容易出錯的地方.另外從分析物體的受力情況與運動情況入手是解

題的關鍵.

(2)要學會從動態(tài)分析的過程中來選擇是從動力學方面，還是從能量方面來解決問題.

(3)在分析運動導體的受力時，常畫出平面示意圖和物體受力圖.

例題與變式

如圖所示，在一對光滑平行的金屬導軌的上端連接一阻值為R的固定電阻，兩導軌所決

定的平面與水平面成30。角，今將一質(zhì)量為m、長為L的導體棒ab垂直放于導軌上，并使

其由靜止開始下滑，已知導體棒電阻為r,整個裝置處于垂直于導軌平面的勻強磁場中，磁

感應強度為B.求導體棒最終下滑的速度及電阻R最終生熱功率分別為多少？

【解析】導體棒由靜止釋放后，加速下滑，受力圖如下，導體棒中產(chǎn)生的電流逐漸增大,

所受安培力

(沿導線向上)逐漸增大，其加速度

mgsin300-BIL

a-m------------------

BIL

=gsin30°--

逐漸減小.

當a=0吐導體棒開始做勻速運動，其速度達到最大.

則由平衡條件得:mgsin30°—BIL=0①

其中I=^/?E=BLvm③

解①②③聯(lián)立方程組得：vm=

R的發(fā)熱功率為：P=I2R=2R=

mg(R+r)m2g2R

【答案】

2B2L24B2L2

【點評】這是導體做切割磁感線運動產(chǎn)生感應電動勢的問題，使用公式E=BLvsin。進

行計算比較方便，但是要注意各種情況下。角的分析.此題易錯的地方是不會把立體圖改畫

成平面圖，這樣會造成受力分析的困難，解不出答案.因此我們在做題中要積累經(jīng)驗，使復

雜的問題簡單化.此外本題還考查左、右手定則的正確使用問題.

變式訓練21

(11年廣東模擬)兩根足夠長的光滑金屬導軌平行固定在傾角為e的斜面上，它們的間距

為d.磁感應強度為B的勻強磁場充滿整個空間、方向垂直于斜面向上.兩根金屬桿ab、cd

的質(zhì)量分別為m和2m,垂直于導軌水平放置在導軌上，如圖所示.設桿和導軌形成的回路

總電阻為R而且保持不變，重力加速度為g.

(1)給ab桿一個方向沿斜面向上的初速度，同時對ab桿施加一平行于導軌方向的恒定拉

力，結(jié)果cd桿恰好保持靜止而ab桿則保持勻速運動，求拉力做功的功率.

(2)若作用在ab桿的拉力與第(1)問相同，但兩根桿都是同時從靜止開始運動，求兩根桿

達到穩(wěn)定狀態(tài)時的速度.

題型三：能量守恒及綜合應用

題型綜述

本章以電場、磁場、電路等知識為基礎，綜合力與運動、能量等力學體系的知識，是高

中物理中綜合程度最高的章節(jié)之一，所以本章的難點也很突出.在高考中出現(xiàn)的題型通常會

有感應電流的產(chǎn)生條件、方向判定，感應電流大小的計算等，在大題中則常會出現(xiàn)電磁感應

和電路知識的綜合、電磁感應和力的綜合、電磁感應和能量的綜合等綜合的題目，還會有比

較多的圖象問題會牽連到題目當中.所以，本章的難點在于正確理順知識體系，通過嚴密的

分析、推理，綜合應用所學知識處理實際問題.

例題與變式

例3

在質(zhì)量為M=1kg的小車上，豎直固定著一個質(zhì)量為m=0.2kg,高h=0.05m、總電阻R

=100。、n=100匝矩形線圈，且小車與線圈的水平長度1相同.現(xiàn)線圈和小車一起在光滑的

水平面上運動，速度為vl=10m/s,隨后穿過與線圈平面垂直,磁感應強度B=1.0T的水平

有界勻強磁場,方向垂直紙面向里，如圖(1)所示.已知小車運動(包括線圈)的速度v隨車的

位移s變化的v-s圖象如圖(2)所示.求：

(口小車的水平長度1和磁場的寬度d；

(2”J\車的位移s=10cm時線圈中的電流大小I以及此時小車的加速度a；

(3)線圈和小車通過磁場的過程中線圈電阻的發(fā)熱量Q.

【解析】(1)由圖可知，從s=5cm開始，線圈進入磁場，線圈中有感應電流，受安培力

作用，小車做減速運動，速度v隨位移s減小，當s=15cm時，線圈完全進入磁場，線圈中感

應電流消失，小車做勻速運動.因此小車的水平長度l=10cm.

當s=30cm時，線圈開始離開磁場，貝4d=(30—5)cm=25cm

(2)當s=10cm時，由圖象中可知線圈右邊切割磁感線的速度v2=8m/s

由閉合電路歐姆定律得線圈中電流1二號二曙2

KK

…100X1X0,05X8

解仔I—1QQA=0.4A

此時線圈所受安培力F=nBIh=100X1X0.4X0.05N=2N

F2

小車的加速度a=i/s2=1.67m/s2

(M+m)1.2

(3)由圖象可知，線圈左邊離開磁場時，小車的速度為v3=2m/s.線圈進入磁場和離開磁

場時，克服安培力做功，線卷的動能減小，轉(zhuǎn)化成電能消耗在線圈上產(chǎn)生電熱.

Q=2(M+m)(vt—vj)

解得線圈電阻發(fā)熱量Q=57.6J

【答案】(l)10cm25cm(2)1.67m/s2(3)57.6J

變式訓練31

如圖，豎直放置的光滑平行金屬導軌MN、PQ相距L,在M點和P點間接一個阻值為R

的電阻，在兩導軌間00101'0,矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導軌平面向里、寬為d的勻強磁場，磁

感應強度為B.一質(zhì)量為m,電阻為r的導體棒ab垂直擱在導軌上，與磁場上邊邊界相距dO.

現(xiàn)使ab棒由靜止開始釋放，棒ab在離開磁場前己經(jīng)做勻速直線運動(棒ab與導軌始終保持

良好的電接觸且下落過程中始終保持水平，導軌電阻不計).求：

(1)棒ab在離開磁場下邊界時的速度；

(2)棒ab在通過磁場區(qū)的過程中產(chǎn)生的焦耳熱；

(3)試分析討論ab棒在磁場中可能出現(xiàn)的運動情況.

0-

課堂練習

1.如圖甲所示，一個電阻為R,面積為S的矩形導線框abed,水平放置在勻強磁場中,

磁場的磁感應強度為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。bco'繞00'逆時針旋轉(zhuǎn)90°到圖乙所示位置.在這一過程中,

導線中通過的電荷量是（）

第1題圖

A.B.C.D.0

2.如圖所示，平行金屬導軌與水平面成。角，導軌與固定電阻R1和R

第2題圖

2相連，勻強磁場垂直穿過導軌平面.有一導體棒ab,質(zhì)量為m,導體棒的電阻與固定電阻R1和R2的阻值均相等，與導軌之間的動摩擦因數(shù)為口，導體棒ab

沿導軌向上滑動，當上滑的速度為v時，受到安培力的大

小為F.此時下列表述錯誤的是（）

A.電阻R1消耗的熱功率為Fv/3

B.電阻R2消耗的熱功率為Fv/6

C.整個裝置因摩擦而消耗的熱功率為Umgveos9

D.整個裝置消耗的機械功率為（F+umgeos9）v

3.如圖所示，有兩根和水平方向成a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磁場，磁感應強度為B.一根質(zhì)量為m的金屬桿

從軌道

R

B

第3題圖

上由靜止滑下.經(jīng)過足夠長的時間后，金屬桿的速度會趨近于一個最大速度vm,則

()

A.如果B增大,vm將變大

B.如果a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

4.(11年廣東模擬)如圖甲，水平面上有兩電阻不計的光滑金屬導軌平行固定放置，間距

為d,右端通過導線與阻值為R的小燈泡L連接，在面積為S的CDEP矩形區(qū)域內(nèi)有豎直

向上的勻強磁場，磁感應強度B隨時間變化如圖乙，在t=0時，一阻值為R的金屬棒在恒力

F作用下由靜止開始從ab位置沿導軌向右運動，當t=tO時恰好運動到CD位置，并開始在

磁場中勻速運動.求：

(l)O~to時間內(nèi)通過小燈泡的電流；

(2)金屬棒在磁場中運動速度的大小；

(3)金屬棒的質(zhì)量m.

第4題圖

第4講電磁感應的圖象問題——自感

考點說明

考點要求說明

自感、渦流I

知識梳理

一、1.自感現(xiàn)象是.

2.自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應電動勢稱自感電動勢，其大小為E=.

3.L為,它的大小由線圈自身結(jié)構(gòu)特征決定.線圈越,單位長度

上的匝數(shù)越,橫截面積越,它的自感系數(shù)越,加入鐵芯后,

會使線圈的自感系數(shù)大大,自感系數(shù)的單位為.

4.自感電動勢的方向：自感電動勢總是.即：若電路中電

流增加，則自感電動勢與電流方向；若電路中電流減少，則自感電動勢與電流方

?220V

5.自感電動勢的作用：

二、日光燈電路是由啟動器、鎮(zhèn)流器和燈管組成，日光燈電路圖如圖.鎮(zhèn)流器，其作用

是在燈開始點燃時起_________的作用；在日光燈正常發(fā)光時起__________作用.

典例分析

題型一：電磁感應現(xiàn)象的圖象問題

題型綜述

本講的重點是電磁感應現(xiàn)象中的的圖象問題，其中涉及磁感應強度、磁通量、感應電動

勢和感應電流隨時間變化的圖象.這些圖象問題大體可分為兩類：（1）由給出的電磁感應過程

畫出正確的圖象；（2）給定有關圖象分析電磁感應的過程，求解相應的物理量.

例題與變式

；XXXX；

IXXXX'

（10年廣東高考）如圖所示，平行導軌間有一矩形的勻強磁場區(qū)域，細金屬棒PQ沿導

軌從MN處勻速運動到M'N'的過程中，棒上感應電動勢E隨時間t變化的圖示，可能正

確的是（）

EE

O

【解析】在金屬棒PQ進入磁場區(qū)域之前或出磁場后，棒上均不會產(chǎn)生感應電動勢,D項

錯誤.在磁場中運動時，感應電動勢E