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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,专项九 电磁感应,抓基础,探技法,研考向,提能力,第1页,第1页,备考方向要明了,主要问题,综合应用动力学和能量观点分析和处理电磁感应过程中运动和能量转化问题,主要考点,楞次定律理解和应用；电磁感应图像问题；电磁感应过程中动态分析问题；综合应用电路知识和能量观点处理电磁感应问题,主要办法,等效法(产生感应电动势部分等效为电源)；物理过程图像描述(图像法)；研究电磁感应过程动力学办法、能量办法,第2页,第2页,主要策略,在复习时要注意“抓住两个定律、利用两种观点、分析一个电路”，两个定律是指楞次定律和法拉第电磁感应定律；两个观点是指动力学观点和能量观点；一个电路是指感应电路。尤其要注意滑轨类问题、线框穿越有界匀强磁场问题等,第3页,第3页,第4页,第4页,第5页,第5页,一、安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律应用,(1)安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律应用于不同,现象。,基本现象,应用定则或定律,运动电荷、电流产生磁场,安培定则,磁场对运动电荷、电流作用力,左手定则,电磁感应,部分导体切割磁感线运动,右手定则,闭合电路磁通量改变,楞次定律,第6页,第6页,(2),右手定则与左手定则区别：抓住,“,因果关系,”,是处理问,题关键。,“,因动而电,”,用右手定则，,“,因电而力,”,用左手定则。,(3),应用楞次定律关键是正确区别所涉及两个磁场：一,是引起感应电流磁场，二是感应电流产生磁场。,第7页,第7页,4.,第8页,第8页,第9页,第9页,第10页,第10页,第11页,第11页,第12页,第12页,1.,利用楞次定律鉴定感应电流方向基本思绪,“,一原、二感、三电流,”,，即为：,(1),明确原磁场：弄清原磁场方向及磁通量改变情况。,(2),拟定感应磁场：即依据楞次定律中,“,阻碍,”,原则，结合,原磁场磁通量改变情况，拟定出感应电流产生感应磁场方向。,(3),鉴定电流方向：即依据感应磁场方向，利用安培定则,判断出感应电流方向。,第13页,第13页,2楞次定律与右手定则区分,(1)研究对象不同，楞次定律研究是整个回路；而右手定,则研究是闭合回路中一部分导体，即一段导体做切割磁感线运动。,(2)合用范围不同。楞次定律可应用于因磁通量改变引发感,应电流各种情况(包含一部分导体做切割磁感线运动情况)，而右手定则只适合用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动情况(也可说成楞次定律一个特殊情况),第14页,第14页,1,双选,如图,9,2,所表示，矩形导线框,abcd,与无,限长通电直导线,MN,在同一平面内，直导线,中电流方向由,M,到,N,，导线框,ab,边与直,导线平行。若直导线中电流增大，导线框 图,9,2,中将产生感应电流，导线框会受到安培力作用，则以,下关于导线框受到安培力判断正确是,(,),第15页,第15页,A,导线框有两条边所受安培力方向相同,B,导线框有两条边所受安培力大小相同,C,导线框所受安培力合力向左,D,导线框所受安培力合力向右,第16页,第16页,解析：,导线框,abcd,处于通电直导线,MN,电流磁场中，由右手定则可得导线框,abcd,处于垂直于纸面向里磁场中，当电流增强时，导线框中磁通量增强，由楞次定律可得感应电流产生磁场应垂直于纸面向外，因此导线框,abcd,感应电流为逆时针方向，,bc,边与,ad,边，,ab,边与,cd,边电流方向相反，由左手定则可得：,ab,边安培力水平向右，大小为,F,ab,，,cd,边安培力水平向左，大小为,F,cd,，由于,ab,边离导线,MN,较近，磁感应强度大，可得,F,ab,F,cd,；,bc,边与,ad,边上安培力方向分别竖直向下和竖直向上，由于这两边磁感线疏密情况相同，这两边安培力平衡，可得导线框整体所受合力方向水平向右，,B,、,D,正确，,A,、,C,错误。,答案：,BD,第17页,第17页,第18页,第18页,1.,电磁感应图像问题大体可分为两类,(1),由给出电磁感应过程选出或画出正确图像。,(2),依据给定相关图像分析电磁感应过程，求解,相应物理量。,第19页,第19页,2,分析办法,(1),无论何种类型，分析时均需利用右手定则、楞次定律和,法拉第电磁感应定律以及闭合电路欧姆定律等规律。,(2),明确题目中要求正方向，弄清回路中感应电动势,e,、,感应电流和磁感应强度,B,方向，并在相应图像中用正、负值来反应。,3,注意事项,(1),图像中两坐标轴意义。,(2),图像中正负与物理量正负关系。,(3),图像斜率、截距物理意义。,第20页,第20页,2,(,日照模拟,),如图,9,3,所表示，,边长相等正方形导体框与正,方形匀强磁场区，其对角线在 图,9,3,同一水平线上，导体框沿水平方向由,a,到,b,匀速通过垂直,于纸面向外磁场区，导体框中电流随时间改变关系,正确是,(,顺时针方向电流为正,),图,9,4,中,(,),第21页,第21页,解析：,设导体框沿水平方向匀速通过磁场区速度大小为,v,，刚进入磁场时，切割磁感线有效长度为,l,2,vt,，因此感应电动势为,E,Blv,2,Bv,2,t,，由楞次定律知电流方向为顺时针方向；当导体框与磁场区重叠时电流最大；导体框再向右运动，电流逐步减小，方向为逆时针方向，选项,A,正确。,答案：,A,图,9,4,第22页,第22页,第23页,第23页,1.,电路问题,(1),使用办法拉第电磁感应定律和楞次定律拟定感应电动势大小,和方向。当切割磁感线导体棒匀速运动或磁通量均匀改变时，感应电动势不变，是恒定电流问题；当切割磁感线导体棒变速运动或磁通量非均匀改变时，则是改变电流问题。,(2),画出等效电路，对整个回路进行分析，拟定哪一部分是电,源，哪一部分为负载以及负载间连接关系。,(3),利用闭合电路欧姆定律，串、并联电路特点，电功率公,式、焦耳定律以及能量转化及守恒定律，联立求解。,第24页,第24页,2,动力学问题,(1),(2),第25页,第25页,(3),在力和运动关系中，要注意分析导体受力，判断,导体加速度方向、大小及改变；加速度等于零时，,速度最大，导体最后达到稳定状态是该类问题重,要特点。,第26页,第26页,3能量问题,(1)安培力做功是电能和其它形式能之间相互转化“桥,梁”，用框图表示如：,(2)明确功效关系，确定有哪些形式能量发生了转化。如,有摩擦力做功，必有内能产生；有重力做功，重力势能必定发生改变；安培力做负功，必定有其它形式能转化为电能。,(3)依据不同物理情景选择动能定理、能量守恒定律或功效,关系，列方程求解问题。,第27页,第27页,3,如图,9,5,甲所表示，不计电阻平行金属导轨竖直放置，,导轨间距为,L,1 m,，上端接有电阻,R,3,，虚线,OO,下方是垂直于导轨平面匀强磁场。现将质量,m,0.1 kg,、电阻,r,1,金属杆,ab,，从,OO,上方某处垂直导轨由,静止释放，杆下落过程中始终与导轨保持良好接触，杆,下落过程中,v,t,图像如图乙所表示,(,取,g,10 m/s,2,),。求：,第28页,第28页,图,9,5,(1),磁感应强度,B,；,(2),杆在磁场中下落,0.1 s,过程中电阻,R,产生热量。,第29页,第29页,解析：,(1),由图像知，杆自由下落,0.1 s,进入磁场以,v,1.0 m/s,做匀速运动,产生电动势,E,BLv,杆中电流,I,杆所受安培力,F,安,BIL,由平衡条件得,mg,F,安,代入数据得,B,2 T,。,(2),电阻,R,产生热量,Q,I,2,Rt,0.075 J,。,答案：,(1)2 T,(2)0.075 J,第30页,第30页,第31页,第31页,第32页,第32页,命题视角,1,双选,(,山东高考,),如图,9,6,所表示，两固定,竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计。,两质量、长度均相同导体棒,c,、,d,，置于,边界水平匀强磁场上方同一高度,h,处。,磁场宽为,3,h,，方向与导轨平面垂直。先 图,9,6,由静止释放,c,，,c,刚进入磁场即匀速运动，此时再由静止释放,d,，两导体棒与导轨始终保持良好接触。用,a,c,表示,c,加速度，,E,k,d,表示,d,动能，,x,c,、,x,d,分别表示,c,、,d,相对释放点位移。图,8,7,中正确是,(,),第33页,第33页,图,9,7,第34页,第34页,规范解题,c,棒在未进入磁场前做自由落体运动，加速度为重力加速度；进入磁场后，,d,棒开始做自由落体运动，在,d,棒进入磁场前这段时间内，,c,棒运动了,2,h,，此过程,c,棒做匀速运动，加速度为零；,d,棒进入磁场后，,c,、,d,棒均以相同速度切割磁感线，回路中没有感应电流，它们均只受重力直至,c,棒出磁场；并且,c,棒出磁场后不再受安培力，也只受重力。故,B,正确，,A,错。,d,棒自开始下落到,2,h,过程中，只受重力，机械能守恒，动能与位移关系是线性；在,c,棒,第35页,第35页,出磁场后，,d,棒切割磁感线且受到比重力大安培力，完毕在磁场余下,2,h,位移，动能减小，安培力也减小，合力也减小，在,E,k,d,x,d,图像中,E,k,d,改变趋势越来越慢；在,d,棒出磁场后，只受重力，机械能守恒，,E,k,d,x,d,图像中关系又是线性，且斜率与最初相同，均等于重力。故,D,正确，,C,错。故选,BD,。,第36页,第36页,命题视角,2,双选,如图,9,8,甲所表示，在金属框,abcd,平面内有空间分布均匀、大小和方向按图乙所表示改变磁场,(,垂直纸面向里为磁感应强度,B,正方向,),。用,i,表示金属框中感应电流,(,图甲中所表示方向为正,),，用,F,表示,cd,边所受安培力,(,水平向右为正方向,),，则图,9,9,中,i,、,F,随时间改变图像正确是,(,),图,9,8,第37页,第37页,图,9,9,第38页,第38页,自主尝试,由楞次定律可知，,0,1 s,内，原磁场垂直纸面向外并且在均匀减小，金属框内产生大小不变感应电流，方向为逆时针方向,(,负方向,),；,1,2 s,内，原磁场垂直纸面向里并且在均匀增大，金属框内产生大小不变感应电流，方向也为逆时针方向,(,负方向,),；同理可得，后,2 s,产生电流大小与前,2 s,完全相同，但方向为瞬时针方向,(,正方向,),，选项,A,正确；由,F,BIL,，再依据磁场大小及方向改变，选项,D,正确。故选,AD,。,第39页,第39页,冲关锦囊,电磁感应图像问题处理办法：,(1),明确图像种类，即是,B,t,图像还是,t,图像，是,E,t,图,像还是,I,t,图像。,(2),分析电磁感应详细过程。,(3),用右手定则或楞次定律拟定感应电流方向。,(4),结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿定律等规律写,出函数关系式，并进行数学分析。,(5),画出图像或应用图像处理问题。,第40页,第40页,第41页,第41页,命题视角,1,如图,9,10,所表示，由几根长度都是,L,金,属杆连接成一个,“,日,”,字型矩形金属框,abcdef,，放在纸面所在平面内，有一个,宽度也为,L,匀强磁场，磁场边界跟,cd,杆 图,9,10,平行，磁感应强度大小是,B,，方向垂直于纸面向里，金属杆,af,、,be,、,cd,电阻都为,r,，其它各杆电阻不计，各杆端点间接触良好。现以速度,v,匀速地把金属框从磁场左边界水平向右拉，从,cd,杆刚进入磁场瞬间开始计时，求：,第42页,第42页,(1),cd,杆在磁场中运动过程中，通过,af,杆电流；,(2),从开始计时到金属框所有通过磁场过程中，金属框,中电流所产生总热量,Q,。,第43页,第43页,第44页,第44页,第45页,第45页,命题视角,2,如图,9,12,所表示，半径为,a,圆形区域,内有均匀磁场，磁感应强度为,B,0.2 T,，,磁场方向垂直纸面向里，半径为,b,金属,圆环与磁场同心放置，磁场与环面垂直，,其中,a,0.4 m,，,b,0.6 m,，金属圆环上分,别接有电灯,L,1,、,L,2,，两灯电阻均为,R,图,9,12,0.2,。一金属棒,MN,与金属圆环接触良好，金属棒与金属圆环电阻忽略不计。,第46页,第46页,(1),若金属棒以,v,0,5 m/s,速度在环上向右匀速滑动，求金属,棒滑过圆环直径,OO,时,MN,中电动势和流过电灯,L,1,电流；,(2),撤去中间金属棒,MN,，将右面半圆环,OL,2,O,以,OO,为,轴向上翻转,90,，此后若使磁场随时间均匀改变，其改变,率为,T/s,，求电灯,L,1,电功率。,第47页,第47页,第48页,第48页,答案,(1)0.8 V,0.4 A,(2)1.2810,2,W,第49页,第49页,冲关锦囊,处理电磁感应中电路问题关键是把电磁感应问题等效转换成稳恒直流电路或交流电路，分析清楚哪部分是外电路，哪部分是内电路。切割磁感线导体或磁通量改变线圈相称于电源，该部分导体电阻相称于电源内阻，而其余部分电路则是外电路。,第50页,第50页,第51页,第51页,命题视角,1,(,海南高考,),如图,9,13,，,ab,和,cd,是两条,竖直放置长直光滑金属导轨，,MN,和,M,N,是,两根用细线连接金属杆，其质量分别为,m,和,2,m,。竖直向上外力,F,作用在杆,MN,上，使两,杆水安静止，并刚好与导轨接触；两杆总电 图,9,13,阻为,R,，导轨间距为,l,。整个装置处于磁感应强度为,B,匀强磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直。导轨电阻可忽略，重力加速度为,g,。在,t,0,时刻将细线烧断，保持,F,不变，金属杆和导轨始终接触良好。求：,第52页,第52页,(1),细线烧断后，任意时刻两杆运动速度之比；,(2),两杆分别达到最大速度。,第53页,第53页,第54页,第54页,第55页,第55页,第56页,第56页,命题视角,2,如图,9,14,甲所表示，固定在倾斜面上电阻不计金属导轨，间距,d,0.5 m,，斜面倾角,37,，导轨上端连接一阻值为,R,4,小灯泡,L,。在,CDMN,矩形区域内有垂直斜面向下匀强磁场，磁感应强度,B,随时间,t,改变规律如图乙所表示，,CN,长为,2 m,。开始时电阻为,1,金属棒,ab,放在斜面导轨上刚好静止不动，在,t,0,时刻，金属棒在平行斜面恒力,F,作用下，由静止开始沿导轨向上运动。金属棒从图中位置运动到,MN,位置整个过程中，小灯泡亮度始终没有发生改变。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，,g,10 m/s,2,，,sin37,0.6,，,cos37,0.8,。求：,第57页,第57页,图,9,14,(1),通过小灯泡电流强度；,(2),恒力,F,大小、金属棒与导轨间动摩擦因数和金属棒,质量。,第58页,第58页,第59页,第59页,(2),因灯泡亮度不变，故在,t,4 s,末金属棒刚好进入磁场，且做匀速运动，此时金属棒中电流强度：,I,I,L,0.1 A,又由于开始时电阻为,1,金属棒放在斜面导轨上刚好静止不动,mg,sin,mg,cos,，,tan,0.75,恒力大小：,F,F,安,2,mg,sin,BId,2,mg,sin,0.1,12,m,因灯泡亮度不变，金属棒产生感应电动势为：,E,2,E,1,0.5 V,第60页,第60页,答案,(1)0.1 A,(2)9.7 N,0.75,0.8 kg,第61页,第61页,冲关锦囊,由电磁感应动力学问题中力现象和电磁现象互相联系，,互相制约，处理问题前首先要建立,“,动,电,动,”,思维顺,序，分析思绪可概括为：,(1),使用办法拉第电磁感应定律和楞次定律求解电动势大小和方向。,(2),依据等效电路图，利用闭合电路欧姆定律求解回路中电流,大小及方向。,(3),分析导体受力情况，尤其注意安培力方向。,(4),列牛顿第二定律或平衡方程求解。,第62页,第62页,第63页,第63页,命题视角,1,如图,9,15,所表示，一边长为,L,，质量为,m,2,m,，电阻为,R,正方形导体线框,abcd,，,与一质量为,m,1,2,m,物块通过轻质细线,绕过定滑轮,P,和轮轴,Q,后相连，,Q,轮和,轴半径之比为,r,1,r,2,2,1,。起初,ad,边 图,9,15,距磁场下边界为,L,，磁场磁感应强度为,B,，磁场宽度也为,L,，且物块放在倾角,53,斜面上，斜面足够长，物块与斜面间动摩擦因数,0.5,。现将物块由静止释放，经一段时间后发觉当,ad,边从磁场上边沿穿出时，线框正好做匀速运动。,(sin53,0.8,，,cos53,0.6),求：,第64页,第64页,(1),线框与物块在任一时刻动能之比？,(2),ad,边从磁场上边沿穿出时速度大小？,(3),ad,刚要进入磁场时线框动能大小？,(4),线框穿过磁场运动过程产生焦耳热为多少？,第65页,第65页,第66页,第66页,第67页,第67页,第68页,第68页,命题视角,2,(,郑州模拟,),相距,L,1.5 m,足够长金属导轨竖直放置，质量为,m,1,1 kg,金属棒,ab,和质量为,m,2,0.27 kg,金属棒,cd,均通过棒两端套环水平地套在金属导轨上，如图,9,16,甲所表示，虚线上方磁场方向垂直纸面向里，虚线下方磁场方向竖直向下，两处磁场磁感应强度大小相同。,ab,棒光滑，,cd,棒与导轨间动摩擦因数为,0.75,，两棒总电阻为,1.8,，导轨电阻不计。,ab,棒在方向竖直向上、大小按图乙所表示规律改变外力,F,作用下，从静止开始，沿导轨做匀加速运动，同时,cd,棒也由静止释放。,第69页,第69页,图,9,16,(1),求出磁感应强度,B,大小和,ab,棒加速度大小；,(2),已知在,2 s,内外力,F,做功,40 J,，求这一过程中两金属棒产生,总焦耳热；,(3),判断,cd,棒将做如何运动，求出,cd,棒达到最大速度所需,时间,t,0,，并在图丙中定性画出,cd,棒所受摩擦力,f,cd,随时间改变图像。,第70页,第70页,第71页,第71页,第72页,第72页,第73页,第73页,答案,(1)1.2 T,1 m/s,2,(2)18 J,(3),图见自主尝试,第74页,第74页,冲关锦囊,解答这类问题应抓住下列两点：,(1),正确选取研究对象进行受力分析和运动性质分析。,(2),明确各个力做功特点，尤其要注意安培力做功，,明确安培力做功实质是其它形式能量与电能之,间转化。,第75页,第75页,点击下图进入,第76页,第76页,
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