1、第12章 电磁感应,考点37 法拉第电磁感应定律 自感 涡流,考点36 电磁感应现象 楞次定律,专题13 电磁感应中的图像问题,专题14 电磁感应的综合问题,考点36 电磁感应现象 楞次定律,必备知识 全面把握 核心方法 重点突破方法1 关于感应电流产生的判定方法2 楞次定律的理解方法3 三定则、一定律的应用 考法例析 成就能力考法1 电磁感应现象的理解和判断考法2 感应电流方向的两种判断方法,必备知识 全面把握,1电磁感应现象 (1)定义：在某一闭合电路中(无电源)，当有磁通量发生变化时，回路中有感应电流产生的现象就叫电磁感应现象 (2)条件： ；磁通量发生变化 划重点： （1）电磁感应现象
2、的发生是因为磁通量发生了变化，并不是因为有磁通量； （2）回路中没有电源，电流的产生是因为磁通量发生了变化，所以磁通量变化本质上是使回路中有了电源如果电路未闭合，但仍有磁通量变化，电源还是会形成，即产生感应电动势，但是在电路中不会产生感应电流,电路闭合,(3)判断是否有感应电流产生的方法 根据磁通量的表达式 ，产生感应电流的条件是穿过 的磁通量发生变化，引起磁通量变化一般有四种情况： 磁感应强度B不变，有效面积S变化，则 . 磁感应强度B变化，磁感线穿过的有效面积S不变，则 . 线圈平面与磁场方向的夹角发生变化，即线圈在垂直于磁场方向的投影面积SSsin 发生变化，从而引起穿过线圈的磁通量发生
3、变化 磁感应强度B和回路面积S同时发生变化，t0BS.,4,2楞次定律 (1)内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 (2)适用范围 一切电磁感应现象 (3)“阻碍”的理解 谁阻碍谁感应电流的磁场阻碍原磁场的磁通量变化 阻碍什么阻碍的是穿过回路的 的变化，而不是磁通量本身 如何阻碍原磁通量增加时，感应电流磁场方向与原磁场方向 ；当原磁通量减少时，感应电流磁场方向与原磁场方向 ，即“增反减同” 阻碍的结果阻碍并不是阻止，结果是增加的还增加，减少的还减少,磁通量,(4)用楞次定律确定感应电流方向的步骤 楞次定律本身并没有给出感应电流的方向，只是给定了感应电
4、流的磁场与原磁场间存在“阻碍”关系，所谓“原磁场”是指闭合电路所在空间原来就存在的磁场应用楞次定律确定感应电流的方向一般用于回路面积不变，磁感应强度的大小或方向发生变化的情况，其基本步骤如下： 明确闭合电路范围内原磁场的方向； 明确穿过闭合电路的磁通量的变化情况，即磁通量是增加还是减少的； 根据感应电流的磁场与原磁场方向之间的关系，即“增反减同”的关系，确定前者的方向； 根据感应电流与感应电流的磁场之间的因果关系，应用右手螺旋定则确定感应电流的方向； 明确哪一部分导体相当于电源，根据在电源外部电路中电流由电源正极流向负极(电源内部电路的电流由负极流向正极)，判定感应电流的方向 如果电路未闭合，
5、电源正、负极的判定方法同上，只是需要假设电路是闭合的就可以了,3右手定则的应用及互感问题 (1)用右手定则确定感应电流方向的步骤 如果是磁感应强度不变，回路面积变化，而面积变化主要是回路中有部分导体做切割磁感线运动，或者是构成回路的线框绕某一个轴做切割磁感线转动而产生感应电流的情况时，除了应用楞次定律外，更方便的方法是应用右手定则确定感应电流的方向，其基本步骤如下： 明确闭合电路范围内原磁场的方向； 明确闭合电路中做切割磁感线运动的那部分导体(即相当于电源的那部分导体)及其运动方向； 应用右手定则：伸开右手，使拇指跟其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导
6、体运动的方向，这时四指所指的方向就是导体中感应电流的方向 (2)右手定则与楞次定律的关系 右手定则与楞次定律是特殊与一般的关系一切电磁感应现象都符合楞次定律，而右手定则只适用于单纯由于部分导体做切割磁感线运动所产生的电磁感应现象,划重点：右手定则和左手定则的对比：(3)互感 互不相连的并相互靠近的两个线圈，当一个线圈的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象叫互感互感现象中产生的电动势叫互感电动势,4实验：探究影响感应电流方向的因素 判断有无感应电流，关键是抓住两个条件： (1)电路是闭合电路； (2)穿过电路本身的磁通量发生变化其主要内涵体现在“变化”二字上，
7、只有“变磁”才会产生感应电动势，如果电路再闭合，就会有感应电流 中学阶段提供“变磁”的仪器主要有两种，第一种是永磁体(如图甲)，第二种是通电螺线管(如图乙)，根据甲、乙两图，体会感应电流方向,甲,乙,核心方法 重点突破,方法1 关于感应电流产生的判定2013年12月我国发射的“玉兔号”月球车成功着陆月球，预计在2020年将实施载人登月，假如航天员登月后想探测一下月球表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈，则下列推断正确的是( ) A直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来判断磁场有无 B将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场 C将电
8、流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表有示数，则可判断月球表面有磁场 D将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某个平面内沿两个互相垂直的方向运动，月球表面若有磁场，则电流表至少有一次示数不为零,例1,【解析】 直接将电流表放于月球表面，电流表电路是断开的，不能产生感应电流，无法判断有无磁场，故A错误；将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，若线圈运动方向与磁场方向平行，线圈中不产生感应电流，所以电流表无示数，不能判断月球表面无磁场，故B错误；将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表有示数，线圈中磁通量发生变化，说明月球表面有磁场，故C正确；将电流表与线
9、圈组成闭合回路，使线圈在某一平面内沿两个方向运动，若磁场与平面垂直，而且是匀强磁场，则线圈中没有感应电流产生，所以此时电流表无示数，不能判断月球表面无磁场，故D错误【答案】C,例1,突破点： 1磁通量发生变化的四种常见情况 (1)磁场强弱不变，有效面积改变； (2)有效面积不变，磁场强弱改变； (3)磁场强弱改变，有效面积也改变； (4)磁场强弱不变，但磁场与回路的相对位置发生改变2判断步骤 (1)确定研究的闭合回路 (2)弄清楚回路内的磁场分布情况，并确定该回路的磁通量.(3),12,方法2 楞次定律的理解如图所示，光滑平行导轨M、N固定在同一水平面上，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成
10、一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时( )AP、Q将互相靠拢 BP、Q将互相远离 C磁铁的加速度仍为g D磁铁的加速度大于g,例2,【解析】 方法一：根据楞次定律，磁铁靠近回路，磁通量增加，回路产生的感应电流的磁场阻碍其增加，所以，P、Q将互相靠拢且磁铁的加速度小于g，选项A正确 方法二：设磁铁下端为N极，根据楞次定律可判断出P、Q中的感应电流方向，如图所示，根据左手定则可判断P、Q所受安培力的方向，可见，P、Q将相互靠拢由于回路所受安培力的合力向下，由牛顿第三定律知，磁铁将受到向上的反作用力，则其加速度小于g.当磁铁下端为S极时，根据相同的分析可得到相同的结论，选项A正确【答案】A
11、,例2,突破点： (1)楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因，可作如下理解： 阻碍原磁通量的变化“增反减同”； 阻碍相对运动“来拒去留”； 使回路面积有扩大或缩小的趋势“增缩减扩”； 阻碍原电流的变化(自感现象)“增反减同”(2)利用楞次定律判断的电流方向也是电路中感应电动势的方向，利用右手定则判断的电流方向也是做切割磁感线运动的导体上感应电动势的方向若电路为开路，可假设电路闭合，应用楞次定律或右手定则确定电路中假想电流的方向，即感应电动势的方向(3)在判断电磁感应现象中的电势高低时，一定要明确产生感应电动势的那部分电路就是电源在电源内部，电流方向从低电势
12、处流向高电势处,15,方法3 三定则、一定律的应用(多选)如图所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引( )A向右做匀速运动 B向左做减速运动 C向右做减速运动 D向右做加速运动,例3,【解析】当导体棒向右匀速运动时回路产生恒定的电流，线圈中的磁通量恒定，c中无感应电流出现，A错误；当导体棒向左做减速运动时，由右手定则可判定回路中产生ba的感应电流且在减小，由安培定则知螺线管中感应电流的磁场向左在减弱，由楞次定律知c中出现顺时针方向的感应电流(从右向左看)且被螺线管吸引，B正确；同理可判定C正确，D错误【答案】BC,例3,突破点
13、：“三个定则、一个定律”的综合应用技巧(1) 应用现象及规律比较,18,(2)应用技巧 多定则应用的关键是抓住因果关系：无论是“安培力”还是“洛伦兹力”，只要是“力”都用左手判断“电生磁”或“磁生电”均用右手判断 因电而生磁(IB)安培定则 因动而生电(v、BI)右手定则 因电而受力(I、BF安)左手定则(3)一般解题步骤 分析题干条件，找出闭合电路中切割磁感线的导体棒 结合题中的已知条件和待求量的关系选择恰当的规律 正确地利用所选择的规律进行分析和判断,19,考法例析 成就能力,考法1 电磁感应现象的理解和判断如图所示，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场B，磁
14、场方向垂直导轨平面向下，在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后，下列有关圆环的说法正确的是( )A圆环内产生变大的感应电流，圆环有收缩的趋势 B圆环内产生变大的感应电流，圆环有扩张的趋势 C圆环内产生变小的感应电流，圆环有收缩的趋势 D圆环内产生变小的感应电流，圆环有扩张的趋势,例1,【解析】 根据右手定则，当金属棒ab在恒力F的作用下向右运动时，abdc回路中会产生逆时针方向的感应电流，则在圆环处产生垂直于纸面向外的磁场，随着金属棒向右加速运动，abdc回路中的感应电流逐渐增大，穿过
15、圆环的磁通量也逐渐增大，根据楞次定律可知，圆环将有收缩的趋势，以阻碍穿过圆环的磁通量的增大；abdc回路中的感应电流I ，感应电流的变化率 ，又由于金属棒向右运动的加速度a ，在减小，所以感应电流的变化率减小，圆环内磁通量的变化率减小，所以在圆环中产生的感应电流不断减小，选项C正确【答案】C,例1,考法2 感应电流方向的两种判断方法课标全国201715，6分如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方
16、向，下列说法正确的是( ) APQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向 BPQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向 CPQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向 DPQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向,例2,【解析】 由于金属杆PQ突然向右运动，导致金属导轨与金属杆PQ所围的面积增大，磁通量增大，由楞次定律知，感应电流产生的磁场阻碍原磁场的变化，故感应电流产生的磁场方向应垂直于纸面向外，PQRS中的感应电流沿逆时针方向对于圆环形金属线框T，金属杆由于运动产生的感应电流所产生的磁场使得T内的磁场的磁感应强度变小，磁通量减小，故线框T中感应电流产生的磁场方向应垂直于纸面向里，故T中的感应电流沿顺
17、时针方向，故选项D正确 【答案】D,例2,考点37 法拉第电磁感应定律 自感 涡流,必备知识 全面把握 核心方法 重点突破方法4 感应电动势大小的计算方法5 电磁感应的综合问题 方法例析 成就能力考法3 感应电动势大小的计算考法4 感应电荷量的计算考法5 感应电流与安培力的综合应用考法6 对电磁阻尼、涡流、自感的理解,必备知识 全面把握,1法拉第电磁感应定律 (1)法拉第电磁感应定律 内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的 成正比 公式(2)磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率/t的区别 磁通量是指穿过某面积的磁感线的 ，计算式为 ，其中为磁感应强度B与线圈平面的夹角 磁通量的变
18、化量指线圈中末状态的磁通量2与初状态的磁通量1之差，21，计算磁通量以及磁通量变化量时，要注意磁通量的 ,磁通量的变化率,正负,(3)利用En/t求感应电动势大小,(4)动生电动势大小的计算(一般指导体切割磁感线时的感应电动势)概念：因导体与磁场间的相对运动而产生的感应电动势叫动生电动势. 动生电动势大小的推导：平面垂直于匀强磁场B的导轨，长为l的导体棒垂直导轨放置，与其组成矩形闭合回路，当棒以速度v沿导轨运动t时，回路的面积变化了Svlt，由法拉第电磁感应定律可得E Blv. EBlv的适用条件：a.磁场为匀强磁场；b.导体棒平动切割磁感线；c.B、l、v三者相互垂直，若不垂直则取垂直分量，
19、如v与B夹角为，则公式可以表示为EBlvsin .,划重点：感生电动势与动生电动势的联系和区别(1)区别： En/t一般用来计算t时间内的平均感应电动势，EBlv一般用来计算瞬时感应电动势 En/t一般计算的是整个回路的感应电动势，因此不容易确定电源是哪部分导体EBlv只适用于一段导体棒切割磁感线运动的情况，该段导体棒就是电源(2)联系：En/t和EBlv是统一的，当En/t中的t0时，E为瞬时感应电动势，而公式EBlv中的v为平均速度v时，E为平均感应电动势,28,2互感和自感 (1)互感与互感电动势 互不相连并相互靠近的两个线圈，当一个线圈的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中
20、产生感应电动势，这种现象叫互感互感现象中产生的电动势叫互感电动势 (2)自感与自感电动势 定义：当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同样也在它本身激发出感应电动势，这种现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫作自感电动势 自感电动势的作用：总是阻碍导体中原电流的变化，即总是起着推迟电流变化的作用 自感电流的方向：自感电流总是阻碍导体中原来电流的变化，当原来电流增大时，自感电流的方向与原来电流的方向相反；当原来电流减小时，自感电流的方向与原来电流方向相同,(3)两种自感类型的比较:,3涡流 (1)定义 在变化的磁场中的导体内产生的感应电流，看起来就像
21、水中的旋涡，所以叫涡电流，简称涡流 (2)本质 涡流的本质是 现象，与一般导体或线圈的最大区别是导体本身构成 ，它同样遵循 定律,4电磁阻尼和电磁驱动 (1)定义 电磁阻尼 当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动，称为电磁阻尼 电磁驱动 磁场相对于导体运 动时，在导体中会产生 感应电流，感应电流使 导体受到安培力的作用 ，安培力使导体运动起 来，称为电磁驱动 (2)电磁阻尼和电磁 驱动的比较,核心方法 重点突破,方法4 感应电动势大小的计算 北京理综201616，6分 如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直磁感应强度B随时
22、间均匀增大两圆环半径之比为21，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb，不考虑两圆环间的相互影响下列说法正确的是( )AEaEb41，感应电流均沿逆时针方向 BEaEb41，感应电流均沿顺时针方向 CEaEb21，感应电流均沿逆时针方向 DEaEb21，感应电流均沿顺时针方向,例1,【解析】【答案】B 【关键点拨】磁感应强度B随时间均匀增大，B/t为常数，圆环中产生的感应电动势与圆环面积成正比，即与圆环半径的平方成正比,例1,突破点： 1应用法拉第电磁感应定律解题的一般步骤 (1)分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况； (2)利用楞次定律确定感应电流的方向； (3)灵活选择法拉第电磁感
23、应定律的不同表达形式列方程求解 2求解感应电动势常见情况,35,注意以下几点：(1)公式En/t是求解回路某段时间内平均感应电动势的最佳选择(2)用公式EnSB/t求感应电动势时，S为线圈在磁场范围内的有效面积(3)公式En/t中，与B、S相关，可能是/tBS/t，也可能是/tSB/t，当Bkt时，/tkS.,36,方法5 导体切割磁感线产生感应电动势课标全国201720，6分(多选)两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直边长为0.1 m、总电阻为0.005 的正方形导线框abcd位于纸面内，cd边与磁场边界平行，如图(a)所示已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd边于t0时刻
24、进入磁场线框中感应电动势随时间变化的图线如图(b)所示(感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正)下列说法正确的是( )A磁感应强度的大小为0.5 T B导线框运动速度的大小为0.5 m/s C磁感应强度的方向垂直于纸面向外 D在t0.4 s至t0.6 s这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.1 N,例2,【解析】【答案】BC,例2,突破点： (1)公式EBlv的使用条件 匀强磁场B、l、v三者相互垂直 (2)EBlv的“四性” 正交性：本公式是在一定条件下得出的，除磁场为匀强磁场外，还需B、l、v三者互相垂直瞬时性：若v为瞬时速度，则E为相应的瞬时感应电动势有效性：公式中的l为导体切割磁感
25、线的有效长度相对性：EBlv中的速度v是导体相对磁场的速度，若磁场也在运动，应注意二者速度间的相对关系 (3)感应电动势的相关判断：把产生感应电动势的那部分电路或导体当作电源的内电路，那部分导体相当于电源若电路是不闭合的，则先假设电路是闭合的，有电流通过，然后应用楞次定律或右手定则判断出电流的方向电源内部电流的方向是由负极(低电势)流向正极(高电势)，外电路顺着电流方向每经过一个用电器电势都要降低,39,方法6 自感现象北京理综201719，6分图甲和图乙是教材中 演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮
26、，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同下列说法正确的是( )A图甲中，A1与L1的电阻值相同 B图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流 C图乙中，变阻器R与L2的电阻值相同 D图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等,例2,【解析】 图甲中，断开开关S1瞬间，L1与灯A1组成闭合回路，L1产生感应电动势阻碍电流的变化，电流逐渐减小，由于灯A1突然闪亮，故断开开关S1之前，通过L1的电流大于通过灯A1的电流，由欧姆定律知，A1的电阻值大于L1的电阻值，选项A、B错误；图乙中，闭合开关S2，电路稳定后A2与A3的亮度相同，又A2与A3相同，由欧姆定律知
27、，变阻器R与L2的电阻值相同，选项C正确；图乙中，闭合S2瞬间，由于L2产生感应电动势阻碍电流的增加，故L2中电流小于变阻器R中电流，选项D错误【答案】C,例2,突破点： (1)在分析自感问题时，应注意电路的结构，弄清楚自感线圈L与用电器的串、并联关系，明确原电流的方向，再判断自感电流的方向及大小变化，同时注意，自感线圈L的自身电阻是否能忽略不计；在断开开关时，还要看自感线圈和用电器能否形成闭合回路(2)自感现象的四大特点 自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化 通过线圈的电流不能发生突变，只能缓慢变化 电流稳定时，自感线圈相当于普通导体 线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自感电动势只是延缓了
28、变化的进行，但它不能使变化停止，更不能使变化反向,42,考法例析 成就能力,考法3 感应电动势大小的计算如图所示，金属半圆环AB放在匀强磁场中，环面与磁感应强度方向垂直，先让半圆环绕直径AB所在的直线以角速度匀速转动，环中产生的感应电动势的有效值大小为E1；再让半圆环绕A点在垂直于磁感线的平面内以角速度匀速转动，环中产生的感应电动势大小为E2，则E1：E2的值为( ),例1,【解析】【答案】C,例1,求电荷量的三种方法 (1)qIt.式中I为回路中的恒定电流，t为时间 由于导体棒匀速切割磁感线产生感应电动势而使得闭合回路中的电流恒定，根据电流定义式可知qIt. 闭合线圈中磁通量均匀增大或减小且
29、回路电阻保持不变，则电路中的电流I恒定，t时间内通过线圈横截面的电荷量qIt.(2)qn/R.其中R为回路电阻，为穿过闭合回路的磁通量变化量 闭合回路中的电阻R不变，并且只有磁通量变化为电路提供电动势 从表面来看，通过回路的电荷量与时间无关，但与时间有关，随时间变化(3)qCBLv.式中C为电容器的电容，B为匀强磁场的磁感应强度，L为导体棒切割磁感线的有 效长度，v为导体棒切割速度的变化量 在匀强磁场中，电容器接在切割磁感线的导体棒两端，不计一切电阻，电容器两极板间电压等于导体棒切割磁感线产生的感应电动势E，通过电容器的电流Iq/tCU/t，又EBLv，则UBLv，可得qCBLv.,45,考法
30、4 感应电荷量的计算,湖北宜昌2018期末如图所示，纸面内有一矩形导体闭合线框abcd，ab边长大于bc边长，置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于MN.第一次ab边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q1，通过线框导体横截面的电荷量为q1；第二次bc边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q2，通过线框导体横截面的电荷量为q2，则( )AQ1Q2，q1q2 CQ1Q2，q1q2 DQ1Q2，q1q2,例2,【解析】【答案】C,例2,1模型构建 “杆导轨”模型是电磁感应问题高考命题的“基本道具”，也是高考的热点，考查的知识点多，题目的
31、综合性强，物理情境变化空间大，是我们复习中的难点“杆导轨”模型又分为“单杆”型和“双杆”型(“单杆”型为重点)；导轨放置方式可分为水平、竖直和倾斜；杆的运动状态可分为匀速、匀变速、非匀变速运动等,48,考法5 电磁感应中的“杆+导轨”模型,2模型分类及特点 (1)单杆水平式,49,(2)单杆倾斜式,50,3方法指导 解决电磁感应中综合问题的一般思路是“先电后力再能量”江苏物理201713，15分如图所示，两条相距为d的平行金属导轨位于同一水平面内，其右端接一阻值为R的电阻质量为m的金属杆静置在导轨上，其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B、方向竖直向下当该磁场区域以速度v0匀速地
32、向右扫过金属杆后，金属杆的速度变为v.导轨和金属杆的电阻不计，导轨光滑且足够长，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触求：(1)MN刚扫过金属杆时，杆中感应电流的大小I； (2)MN刚扫过金属杆时，杆的加速度大小a； (3)PQ刚要离开金属杆时，感应电流的功率P.,例3,【解析】【关键点拨】磁场区域与金属杆之间的相对运动，相当于金属杆切割磁感线运动，切割速度是磁场与金属杆之间的相对速度,例2,考法6 感应电流与安培力的综合应用天津理综20173，6分如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R.金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂
33、直于导轨平面向下现使磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止，下列说法正确的是( ) Aab中的感应电流方向由b到a Bab中的感应电流逐渐减小 Cab所受的安培力保持不变 Dab所受的静摩擦力逐渐减小,例4,【解析】磁感应强度随时间均匀减小，则通过闭合回路的磁通量也均匀减小，由楞次定律得ab中的感应电流方向由a到b，选项A错误；根据法拉第电磁感应定律En/t可知，均匀变化的磁场产生恒定的感应电动势，故感应电流为恒定电流，选项B错误；由FBIL，可知ab所受的安培力逐渐减小，选项C错误；ab始终保持静止，故受力平衡，由Ff结合选项C可知，选项D正确【答案】D,例3,专题13 电磁感应中的图像
34、问题,必备知识 全面把握 核心方法 重点突破方法7 静态情况下的图像问题方法8 动态情况下的图像问题 方法例析 成就能力,必备知识 全面把握,1静态情况下的图像问题 处理静态情况下电磁感应的图像问题时，首先依据题意求出 、 、 等物理量的大小或变化趋势；再根据闭合电路欧姆定律求出闭合电路中的感应电流；最后写出安培力F、电功率P、磁感应强度B、加速度a等物理量的表达式，结合图像表示的意义，选出正确答案,2动态情况下的图像问题 (1)电磁感应图像问题的种类及分析方法(2)电磁感应图像类选择题的常用解法 排除法：定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变
35、化)，特别是物理量的正负，排除错误的选项 函数法：根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系对图像进行分析和判断,(3)电磁感应现象中产生的感应电流i以及与此相对应的导体受到的安培力F等物理量，会因为磁场的变化规律(例如Bkt)或切割磁感线运动的规律(例如匀速)，以及电路的结构及组成情况而有规律地变化，反映在图像上就呈现有规律的曲线解决此类问题，主要是应用法拉第电磁感应定律和串、并联电路规律，求出变量随时间变化的关系式，解题思路如下： 找规律导体或磁场做什么样的变化，变化规律如何，并列式 找关系导体或磁场的变化，会使电阻、闭合电路面积或磁通量等发生什么变化，设出自变量，
36、将其他变化量用这个自变量表示出来 应用公式E 或EBLv，依据电路已知条件，求出感应电流i等物理量的表达式，从而判断图像规律,(4)线框进入磁场问题的一般模型,续表,(5)线框进入磁场问题的注意点与拓展,(6)解题要点 注意正方向的规定例如it图像上纵轴的正负表示电流i的方向所以，应用楞次定律判断出某个时段原电流或感应电流的方向时，先要根据规定的正方向，确定它在坐标轴上的正负 在曲线的变化率上，原电流与感应电流在图像上呈“相反”的关系，原电流最大，变化率最小时，感应电流最小但是请注意：感应电流i感及其相应的磁场、电动势的变化关系是相似的 高考题通常不会直接给出感应电流或变化的电流的情况，通常是
37、已知两个电流间或磁场与电流间发生吸引或排斥等电磁感应现象，这时可依据已知的电磁感应现象，应用楞次定律判定原电流的变化情况,核心方法 重点突破,方法7 电磁感应中的图像问题四川理综20167，6分(多选)如图所示，电阻不计、间距为l的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻R.质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上，受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动，外力F与金属棒速度v的关系是FF0kv(F0、k是常量)，金属棒与导轨始终垂直且接触良好金属棒中感应电流为i，受到的安培力大小为FA，电阻R两端的电压为UR，感应电流的功率为P，它们随
38、时间t变化图像可能正确的有( ),例1,【解析】【答案】BC,例1,突破点： 1.由给定的图像分析电磁感应过程，定性或定量求解相应的物理量或推断出其他图像常见的图像有Bt图像、Et 图像、it图像、vt 图像及Ft 图像等,65,2解题关键 弄清初始条件、正负方向对应的变化范围、所研究物理量的函数表达式、进出磁场的转折点等是解决此类问题的关键 3应用知识 (1)四个规律：左手定则、安培定则、右手定则、楞次定律 (2)应用公式4解题步骤 (1)明确图像的种类，即是Bt图像还是t图像，或者Et图像、It图像等； (2)分析电磁感应的具体过程； (3)用右手定则或楞次定律确定变化方向的对应关系； (
39、4)结合法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、牛顿运动定律等知识写出相应的函数关系式； (5)根据函数关系式，进行数学分析，如分析图像斜率的变化、截距等； (6)画出图像或判断图像,66,方法8 图像的转换将一段导线绕成图甲所示的闭合回路，并固定在水平面(纸面)内回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场中回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场，以向里为磁场的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图像是( ),例2,【解析】【答案】B 【关键点拨】(1)要明确已知图像表示的物理规律和物理过程；(2)根据所求的图像和
40、已知图像的联系，对另一图像作出正确的判断，进行图像间的转换,例2,方法9 “数形结合”分析电磁感应中的图像问题如图，在水平面(纸面)内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a点接触，构成“V”字形导轨空间存在垂直于纸面的均匀磁场用力使MN向右匀速运动，从图示位置开始计时，运动中MN始终与bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触下列关于回路中电流i与时间t的关系图线，可能正确的是( ),例2,B,A,D,C,【解析】【答案】A,例2,突破点： 利用“数形结合”分析电磁感应中图像问题时，应当注意以下问题：(1)公式选择：一般选用EBlv或En/t的瞬时值表达式(即t0时的平均电动势
41、)；(2)准确写出每一个时刻(或位置)的磁通量变化率、导体棒切割磁感线运动的有效长度、回路总电阻等物理量随时间变化的函数表达式；(3)正确分析表达式中所求物理量与时间的函数关系,71,专题14 电磁感应的综合问题,必备知识 全面把握 核心方法 重点突破方法10 电磁感应中的动力学问题方法11 电磁感应中的能量问题方法12 电磁感应中的动量和能量的应用 方法例析 成就能力,必备知识 全面把握,1电磁感应中的动力学问题 (1)电磁感应中的安培力 闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时，产生的感应电动势EBLv，在闭合电路中形成的感应电流I ；导体中由于有电流存在而受到所在磁场的安培力FBIL，综合以
42、上各式得F . (2)安培力方向的判断 由右手定则和左手定则判断 先用右手定则判断 的方向，再用左手定则判断 的方向 由楞次定律判断 根据楞次定律可知，感应电流引起的效果总是阻碍引起感应电流的原因，因此安培力总是阻碍导体切割磁感线的运动 (3)解答电磁感应中的动力学问题的一般思路 电路分析：等效电路图(导体棒相当于电源) 电路方程：I .,受力分析：受力分析图(安培力大小、方向)对过程分析的基本思路依据临界状态特点，列方程求解,2电磁感应中的能量转化问题 (1)电磁感应中的能量转化 闭合电路中产生感应电流的过程，是其他形式的能向电能转化的过程电磁感应现象中能量问题的实质是电能的转化问题，桥梁是
43、安培力“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能同理，安培力做功的过程是电能转化为其他形式能的过程，安培力做多少功就有多少电能转化为其他形式的能，因此电磁感应过程总是伴随着能量的转化,(2)求解焦耳热Q的三种方法:,核心方法 重点突破,方法10 电磁感应中的动力学问题课标全国201624，14分如图，两固定的绝缘斜面倾角均为，上沿相连两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L，质量分别为2m和m；用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方
44、向垂直于斜面向上已知两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为R，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为，重力加速度大小为g.已知金属棒ab匀速下滑求： (1)作用在金属棒ab上的安培力的大小； (2)金属棒运动速度的大小,例1,【解析】【答案】,例1,突破点： 1电磁感应中动力学问题的两大研究对象及其关系 电磁感应中导体棒既可看成电学对象(因为它相当于电源)，又可看成力学对象(因为产生感应电流而受到安培力)，而感应电流I和导体棒的速度v则是联系这两大对象的纽带,79,2电磁感应中动力学问题的分析思路 解决电磁感应中的动力学问题的一般思路：“先电后力”，即：先做“源”的分析分离出电路中由电磁感应所产生的电源
45、，求出电源参数E和r； 再进行“路”的分析分析电路结构，弄清串、并联关系，求出相应部分的电流大小，以便求解安培力； 然后是“力”的分析分析研究对象(通常是金属杆、导体线框某条边等)的受力情况，尤其注意其所受的安培力 最后进行“运动状态”的分析根据力和运动的关系，判断出正确的运动模型,80,方法11 电磁感应中的能量问题浙江理综201624，20分小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示， 两根平行金属导轨相距l0.50 m，倾角53，导轨上端串接一个 R0.05 的电阻在导轨间长d0.56 m的区域内，存在方向垂直导 轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度B2.0 T质量m4.0 kg的金属 棒CD水
46、平置于导轨上，用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆GH相连CD棒的初 始位置与磁场区域的下边界相距s0.24 m一位健身者用恒力F80 N 拉动GH杆，CD棒由静止开始运动，上升过程中CD棒始终保持与导轨垂直 当CD棒到达磁场上边界时健身者松手，触发恢复装置使CD棒回到初始位置(重力加速度g取10 m/s2，sin 530.8，不计其他电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量)求： (1)CD棒进入磁场时速度v的大小； (2)CD棒进入磁场时所受的安培力FA的大小； (3)在拉升CD棒的过程中，健身者所做的功W和电阻产生的焦耳热Q.,例2,【解析】【答案】(1)2.4 m/s (2)48 N (3)64 J 2
47、6.88 J,例2,突破点： 1电磁感应中的几个功能关系 (1)导体克服安培力做的功等于产生的电能，W安E电； (2)若电路为纯电阻电路，则电磁感应中产生的电能又完全转化为电路的焦耳热，QE电； (3)导体克服安培力做的功等于消耗的机械能，W安E机械能； (4)综合起来可以看出“电路的焦耳热”等于“电磁感应中产生的电能”等于“消耗的机械能”，即QE电E机械能这里还要特别明确“能量转化的层次性”，即E机械能E电Q，其中第一次转化是通过克服安培力做功来实现，第二次转化是通过感应电流流经电阻转化为焦耳热来实现2用能量方法解决电磁感应中电功率问题的一般步骤 (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应
48、电动势的大小和方向 (2)画出等效电路，求出回路中电阻消耗电功率的表达式 (3)分析导体机械能的变化，用能量转化关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的关系式,83,3电磁感应中能量转化问题的分析技巧(1)电磁感应过程往往涉及多种能量的转化 如图所示金属棒ab沿导轨由静止下滑时，重力势能减少，一部分用来克服安培力做功，转化为电能，最终在R上转化为焦耳热，另一部分转化为金属棒的动能 若导轨足够长，棒最终达到稳定状态做匀速运动，之后重力势能则完全用来克服安培力做功，转化为焦耳热 分析“双杆模型”问题时，要注意双杆之间的制约关系，即“动”杆与“被动”杆之间的关系，需要注意的是，明确最终两杆的收尾状态是分析该类问题的关键(2)安培力做功和电能变化的特定对应关系 金属棒克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能 安培力做功的过程，是电能转化为其他形式的能的过程，安培力做多少功就有多少电能转化为其他形式的能,
