高三物理一輪復(fù)習(xí)選修3-2全套教學(xué)案

高三物理一輪復(fù)習(xí)選修3-2

第九章電磁感應(yīng)

第1講電磁感應(yīng)現(xiàn)象、楞次定律

考點(diǎn)說明

考點(diǎn)要求說明

電磁感應(yīng)現(xiàn)象I

磁通量I

楞次定律II

知識梳理

一、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

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

二、磁通量

在勻強(qiáng)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(fù)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(fù)，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(yīng)電流具有這樣的方向，感應(yīng)電流的磁場總是引起感應(yīng)電流的

.在理解楞次定律時，應(yīng)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(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向;當(dāng)

原磁通量減少時，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向,即“增反減同”.

五、應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)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(yīng)電流的方向.

六、右手定則

導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)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(yīng)用的定則或定律

運(yùn)動電荷、電流產(chǎn)生磁場

磁場對運(yùn)動電荷、電流的作用力

部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)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(yīng)電流的效果總是反抗（或阻礙）引起感應(yīng)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(yùn)動，可理解為“來拒去留”；

（3）使線圈面積有擴(kuò)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(diǎn)不多，重點(diǎn)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(yīng)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?。唬?）根據(jù)感應(yīng)電流的磁場總要

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

典例分析

題型一：判斷感應(yīng)電流的方向

題型綜述

感應(yīng)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(yīng)電流.

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

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

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

簡單關(guān)系，而是前者“阻礙”后者“變化”的關(guān)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(yīng)電流應(yīng)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(yīng)電流

C.先是逆時針方向，后是順時針方向的感應(yīng)電流

D.在1正上方有順時針方向的感應(yīng)電流，在1正下方無感應(yīng)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(yīng)電流為順時針，從線圈1處落至正下方時，線圈2中的感應(yīng)電流為逆時針，故選B.

【答案】B

【點(diǎn)評】本題考查對楞次定律的理解應(yīng)用能力及空間想象能力.學(xué)生用楞次定律解題時,

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

。變式訓(xùn)練11

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

流方向相同時為正.當(dāng)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(yīng)電流

（）

G變式訓(xùn)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(dǎo)線，可以自由

移動的矩形導(dǎo)線框abed靠近長直導(dǎo)線靜止放在桌面上.當(dāng)長直導(dǎo)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?yàn)檎较颍?（）

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?yàn)閍bcda

C.tl到t2時間內(nèi)，線框向右做勻減速直線運(yùn)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(yùn)動

題型綜述

應(yīng)用楞次定律，從“阻礙磁通量變化”的角度來解決相關(guān)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(dāng)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(dāng)磁鐵向右運(yùn)動時，線圈要遠(yuǎn)離它，所以有向右運(yùn)動的趨

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

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

圈的相對運(yùn)動，摩擦力方向與運(yùn)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(xùn)練21

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

個閉合回路.當(dāng)一條形磁鐵從高處落下接近回路時，貝1()

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gD,磁鐵的加速度小于g

題型三：分析物體的運(yùn)動狀態(tài)

題型綜述

應(yīng)用楞次定律，從“阻礙相對運(yùn)動”的角度來解決相關(guān)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(dǎo)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(dǎo)體桿，它可在ab、cd上無摩擦地滑動.桿ef

及線框中導(dǎo)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(yùn)動，但不是勻減速

B.ef將勻減速向右運(yùn)動，最后停止

C.ef將勻速向右運(yùn)動

D.ef將往返運(yùn)動

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

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

力作用，但不是勻減速運(yùn)動.

【答案】A

【點(diǎn)評】本題考查對楞次定律阻礙含義的正確理解，應(yīng)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(jìn)行全面的分析，從而導(dǎo)致錯選.

變式訓(xùn)練31

在勻強(qiáng)磁場中放一電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌跟大線圈M相接，如圖所示，導(dǎo)軌上

放一根導(dǎo)線ab,磁感線垂直于導(dǎo)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(yīng)電流，則導(dǎo)線ab的運(yùn)動情況

可能是（）

A.勻速向右運(yùn)動

B.加速向右運(yùn)動

C.減速向右運(yùn)動

D.加速向左運(yùn)動

題型四：判斷物體的運(yùn)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(xì)桿與一個上弧長為10、下弧長為dO的金屬線框

的中點(diǎn)聯(lián)結(jié)并懸

掛于0點(diǎn)，懸點(diǎn)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(qiáng)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(jìn)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(jìn)入磁場時感應(yīng)電流的方向?yàn)閍fbfcfdfa

B.金屬線框離開磁場時感應(yīng)電流的方向?yàn)閍fdfbfa

C.金屬線框de邊進(jìn)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(yùn)動

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

定律判斷電流的方向?yàn)閍-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(yīng)電流，根據(jù)楞次定律判斷電流的方向?yàn)閍-b-cfd-a.根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律可

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

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

【答案】D

【點(diǎn)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(yùn)動的條件，從而導(dǎo)致錯解.為了能靈活應(yīng)用楞次定律解決問題，應(yīng)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(yùn)動，可理解為“來拒去留”；(3)

使線圈面積有擴(kuò)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(dú)辟蹊徑，達(dá)到快速準(zhǔn)確的效果.

G變式訓(xùn)練41

如圖所示，一閉合金屬圓環(huán)用絕緣細(xì)線掛于O點(diǎn)，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(qiáng)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(jìn)入和離開磁場時，圓環(huán)中均有感應(yīng)電流

C.圓環(huán)進(jìn)入磁場后離平衡位置越近速度越大，感應(yīng)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(xué)發(fā)展的過程中，許多物理學(xué)家的科學(xué)發(fā)現(xiàn)推動了人類歷史的

進(jìn)步.下列說法中不正確的是（）

A.牛頓把地面上物體運(yùn)動的規(guī)律和天體運(yùn)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(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)推理相結(jié)合的科學(xué)研究方法得到了落體運(yùn)動規(guī)律

C.歐姆首先總結(jié)了導(dǎo)體的電阻與其長度的橫截面積的關(guān)系

D.奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)

2.如圖所示，導(dǎo)線框abed與導(dǎo)線AB在同一平面內(nèi)，直導(dǎo)線中通有恒定電流L當(dāng)線框

由左向

第2題圖

右勻速通過直導(dǎo)線過程中，線框中感應(yīng)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(dāng)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(guān)于線圈受到的支持力FN及在

水平方向運(yùn)動趨勢的正確判斷是（）

A.FN先小于mg后大于mg,運(yùn)動趨勢向左

B.FN先大于mg后小于mg,運(yùn)動趨勢向左

C.FN先小于mg后大于mg,運(yùn)動趨勢向右

D.FN先大于mg后小于mg,運(yùn)動趨勢向右

/,xxxxx

第4題圖

4.電阻為R的矩形導(dǎo)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(qiáng)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(yīng)定律（一）

考點(diǎn)說明

考點(diǎn)要求說明

法拉第電磁感應(yīng)定律II

知識梳理

一、法拉第電磁感應(yīng)定律

1.電路中感應(yīng)電動勢的大小跟成正比，表達(dá)式為E=

2.當(dāng)導(dǎo)體在勻強(qiáng)磁場中做切割磁感線的相對運(yùn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=,

9是B與v之間的夾角.

3.導(dǎo)體棒繞某一固定轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)切割磁感線，雖然棒上各點(diǎn)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(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律時應(yīng)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(dǎo)體各部分以相同的速度切割磁感線的情況，式中L為導(dǎo)線

的有效切割長度，9為運(yùn)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(yīng)強(qiáng)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(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化，則￡=;若磁感應(yīng)強(qiáng)度B、回路的面積S都發(fā)生

變化，則E=.

三、要注意嚴(yán)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(diǎn)集中在感應(yīng)電動勢大小的計算，對感應(yīng)電動勢的計算用法拉第電磁感應(yīng)

定律E=n△宙/At分為兩種情況：（1）導(dǎo)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(yùn)動方向和磁感線方向的夾角；（2）導(dǎo)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(diǎn)是要求學(xué)生能應(yīng)用電磁感應(yīng)定律解釋一些生活和技術(shù)中的現(xiàn)象，要會用

電磁感應(yīng)定律計算有關(guān)問題，能從力和能的觀點(diǎn)分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象，以加深對電磁感應(yīng)的理

解，提高學(xué)生應(yīng)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(yīng)定律解題時，經(jīng)常會計算感應(yīng)電動勢，感應(yīng)電流，安培力等物理量,

這就要求同學(xué)們掌握好基本公式，及一些相關(guān)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(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)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??；（2）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(guān)

上HiBL1L2

求出q=一—

L日木，(1)R(2)R(3)R(4)R(3)R

【點(diǎn)評】這是一道基本練習(xí)題，應(yīng)該思考一下所求的各物理量與速度V之間有什么關(guān)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(yīng)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(yīng)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(guān).

變式訓(xùn)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(shè)想，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究.實(shí)驗(yàn)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(yīng)強(qiáng)

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(dǎo)線和電鍵K

連接到兩金屬板上.忽略邊緣效應(yīng)，求：

(1)該發(fā)電裝置的電動勢；

(2)通過電阻R的電流強(qiáng)度；

題型二：感應(yīng)電動勢的分析

題型綜述

電路中感應(yīng)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(dǎo)線切

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

達(dá)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(yīng)強(qiáng)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(dāng)?shù)厝牒：佣蔚膬砂?，河?00m,該河段漲潮和落潮時有海水（視為導(dǎo)

體）流過.設(shè)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(xiàng)錯誤，B項(xiàng)正確.再

由右手定則可判斷河北岸電勢高，故C項(xiàng)錯誤,D項(xiàng)正確.

【答案】BD

G變式訓(xùn)練21

一直升飛機(jī)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(yīng)強(qiáng)度為B.直

升飛機(jī)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(yuǎn)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(yīng)電動勢，貝1（）

一

A.e=nR2B,且a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢

B.￡=2mfl2B,且a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢

C.e=且a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢

D.e=2nO2B,且a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢

題型三：感應(yīng)電流的分析計算

題型綜述

由感應(yīng)電動勢計算感應(yīng)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(dǎo)線框abed固定在勻強(qiáng)磁場中，磁感線的方向與導(dǎo)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(yīng)強(qiáng)度B隨時間變化的規(guī)律如圖所示，若規(guī)定順時針方向?yàn)楦袘?yīng)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(yīng)電流的方向分別為負(fù)方向、正方向、正方

向、負(fù)方向.由題圖可知：在每一秒內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率的大小相同，導(dǎo)線框中磁通量

的變化率=?S的大小相同，形成的感應(yīng)電流的大小i==相同.因此選D.

【答案】D

【點(diǎn)評】本題主要考查了楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用，正確理解和掌握

楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律是解決此題的關(guān)鍵.

變式訓(xùn)練31

如圖所示，在xWO的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)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(yùn)動，則線框中的感應(yīng)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(shè)計的一系列實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律，將歷史上認(rèn)為各自獨(dú)立

的學(xué)科“電學(xué)”與“磁學(xué)”聯(lián)系起來.在下面幾個典型的實(shí)驗(yàn)設(shè)計思想中，所作的推論后來

被實(shí)驗(yàn)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(dǎo)體表面感應(yīng)出電荷，則靜止導(dǎo)

線上的穩(wěn)恒電流也可在近旁靜止的線圈中感應(yīng)出電流

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

中感應(yīng)出電流

C.既然運(yùn)動的磁鐵可在近旁靜止的線圈中感應(yīng)出電流，則靜止的磁鐵也可在近旁運(yùn)動

的導(dǎo)體中感應(yīng)出電動勢

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

近旁的線圈中感應(yīng)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(dǎo)軌之間接有定值電阻R,質(zhì)量

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

個裝置放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與導(dǎo)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(jī)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(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌接觸良好，棒AB和導(dǎo)軌電阻均忽略不計.導(dǎo)軌左端接有電阻R,垂直

于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)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(yùn)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(yīng)強(qiáng)度大小均為B.一半徑為b,電阻為R的圓形導(dǎo)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(yīng)強(qiáng)度同時由B均勻地減小到零的過程中，求通

過導(dǎo)線截面的電量q.

第3講法拉第電磁感應(yīng)定律(二)

考點(diǎn)說明

考點(diǎn)要求說明

法拉第電磁感應(yīng)定律II

知識梳理

一、在電磁感應(yīng)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__________.該

導(dǎo)體或回路就相當(dāng)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(dāng)線圈中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__________,電流

在導(dǎo)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(yīng)現(xiàn)象中能量轉(zhuǎn)化的規(guī)律

電磁感應(yīng)現(xiàn)象中出現(xiàn)的電能一定是由_________轉(zhuǎn)化而來的.分析時應(yīng)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(fù)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(diǎn)是理解電磁感應(yīng)中的能量問題，能用功能觀點(diǎn)綜合解決問題.分析時應(yīng)

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(yùn)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(xué)及能量守恒的方程求解.

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

的受力情況和運(yùn)動情況.解決這類電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的力學(xué)綜合題，要將電磁學(xué)、力學(xué)中的有

關(guān)知識綜合起來應(yīng)用.具體方法是：

確定電源(E,r)感應(yīng)電流運(yùn)動導(dǎo)體所受的安培力

臨界狀態(tài)運(yùn)動狀態(tài)的—"方向關(guān)系@變化情況巴理合外力

典例分析

題型一：感應(yīng)電動勢與受力分析

題型綜述

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

力，進(jìn)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(dǎo)軌，軌道面與水

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

0.1kg的導(dǎo)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(qiáng)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(dǎo)軌滑動，棒始終保持與導(dǎo)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(diǎn)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(dāng)棒的位移s=lm時，其速度已經(jīng)達(dá)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(shè)當(dāng)棒達(dá)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(dǎo)體棒克服安培力所做的功W

對棒應(yīng)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(diǎn)評】本題綜合考查了法拉第電磁感應(yīng)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(xùn)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(dǎo)軌，左側(cè)導(dǎo)軌處于水平

面內(nèi)，右側(cè)導(dǎo)軌處在傾角6=30°的斜面上，前后導(dǎo)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(dǎo)軌上.整個裝置處在方向垂直于斜面的勻強(qiáng)磁場中，磁感

應(yīng)強(qiáng)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(jìn)入水平軌道滑行.不

計整個導(dǎo)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(dǎo)軌滑行過程加速度的最大值.(設(shè)棒從傾斜導(dǎo)軌進(jìn)入水平導(dǎo)軌過程速

度大小保持不變)

題型二：導(dǎo)體棒的動態(tài)分析

題型綜述

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

(1)處理電磁感應(yīng)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(guān)聯(lián)

的關(guān)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(yùn)動情況入手是解

題的關(guān)鍵.

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

(3)在分析運(yùn)動導(dǎo)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(dǎo)軌的上端連接一阻值為R的固定電阻，兩導(dǎo)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(dǎo)體棒ab垂直放于導(dǎo)軌上，并使

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

感應(yīng)強(qiáng)度為B.求導(dǎo)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(dǎo)體棒由靜止釋放后，加速下滑，受力圖如下，導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的電流逐漸增大,

所受安培力

(沿導(dǎo)線向上)逐漸增大，其加速度

mgsin300-BIL

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

BIL

=gsin30°--

逐漸減小.

當(dāng)a=0吐導(dǎo)體棒開始做勻速運(yùn)動，其速度達(dá)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(diǎn)評】這是導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的問題，使用公式E=BLvsin。進(jìn)

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(yàn)，使復(fù)

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(xùn)練21

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

為d.磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)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(dǎo)軌水平放置在導(dǎo)軌上，如圖所示.設(shè)桿和導(dǎo)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(dǎo)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(yùn)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(yùn)動，求兩根桿

達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時的速度.

題型三：能量守恒及綜合應(yīng)用

題型綜述

本章以電場、磁場、電路等知識為基礎(chǔ)，綜合力與運(yùn)動、能量等力學(xué)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(diǎn)也很突出.在高考中出現(xiàn)的題型通常會

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

和電路知識的綜合、電磁感應(yīng)和力的綜合、電磁感應(yīng)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(dāng)中.所以，本章的難點(diǎn)在于正確理順知識體系，通過嚴(yán)密的

分析、推理，綜合應(yīng)用所學(xué)知識處理實(shí)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(yuǎn)=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(yùn)動，速度為vl=10m/s,隨后穿過與線圈平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T的水平

有界勻強(qiáng)磁場,方向垂直紙面向里，如圖(1)所示.已知小車運(yùn)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(jìn)入磁場，線圈中有感應(yīng)電流，受安培力

作用，小車做減速運(yùn)動，速度v隨位移s減小，當(dāng)s=15cm時，線圈完全進(jìn)入磁場，線圈中感

應(yīng)電流消失，小車做勻速運(yùn)動.因此小車的水平長度l=10cm.

當(dāng)s=30cm時，線圈開始離開磁場，貝4d=(30—5)cm=25cm

(2)當(dāng)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(jìn)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(xùn)練31

如圖，豎直放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距L,在M點(diǎn)和P點(diǎn)間接一個阻值為R

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

感應(yīng)強(qiáng)度為B.一質(zhì)量為m,電阻為r的導(dǎo)體棒ab垂直擱在導(dǎo)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(yùn)動(棒ab與導(dǎo)軌始終保持

良好的電接觸且下落過程中始終保持水平，導(dǎo)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(yùn)動情況.

0-

課堂練習(xí)

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

磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)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(diǎn).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(dǎo)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(dǎo)軌與水平面成。角，導(dǎo)軌與固定電阻R1和R

第2題圖

2相連，勻強(qiáng)磁場垂直穿過導(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)軌之間的動摩擦因數(shù)為口，導(dǎo)體棒ab

沿導(dǎo)軌向上滑動，當(dāng)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(jī)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(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)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(dǎo)軌平行固定放置，間距

為d,右端通過導(dǎo)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(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)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(dǎo)軌向右運(yùn)動，當(dāng)t=tO時恰好運(yùn)動到CD位置，并開始在

磁場中勻速運(yùn)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(yùn)動速度的大??；

(3)金屬棒的質(zhì)量m.

第4題圖

第4講電磁感應(yīng)的圖象問題——自感

考點(diǎn)說明

考點(diǎn)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(yīng)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(diǎn)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(yīng)現(xiàn)象的圖象問題

題型綜述

本講的重點(diǎn)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的的圖象問題，其中涉及磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量、感應(yīng)電動

勢和感應(yīng)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(yīng)過程

畫出正確的圖象；（2）給定有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)的過程，求解相應(yīng)的物理量.

例題與變式

；XXXX；

IXXXX'

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

軌從MN處勻速運(yùn)動到M'N'的過程中，棒上感應(yīng)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(jìn)入磁場區(qū)域之前或出磁場后，棒上均不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,D項(xiàng)

錯誤.在磁場中運(yùn)動時，感應(yīng)電動勢E