高考物理二轮专题“析与练”专题五 电磁感应课件

磁通量 Φ
磁通量的 变化量 ΔΦ
磁通量的 变化率ΔΔΦt
物理 意义
匀强磁场中有与磁 场方向垂直的平面， 磁感应强度为 B，平 面的面积为 S，磁感 应强度 B 与面积 S 的 乘积
在某一过程 中， 穿过某个面的 磁通量的变化 量
表示磁场中穿过某 个面的磁通量变化 快慢的物理量
大小 计算
Φ＝BS，B 为匀强磁 场，S 为有效面积
回路中的电动势 E＝BLv，杆中的电流 I＝RE并，
R 并＝RR1＋1RR2 2，F 安＝BIL＝BR2L并2v，得 B＝ 2mLg2vR并＝2 T.
(2)杆在磁场中运动产生的平均感应电动势 E ＝ΔΔΦt ， 杆中的平均电流－I ＝R－E并， 通过杆的电荷量 Q＝－I Δt， 通过 R2 的电荷量 q＝13Q＝0.05 C.
考向四 电磁感应现象中的力学问题
一、解决电磁感应现象中力学问题的基本方法与技巧 1．基本方法 (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大 小和方向； (2)求出回路的电流强度； (3)分析研究导体的受力情况(包括安培力，用左手定则确定 其方向)； (4)列平衡方程或动力学方程求解．
2．解决电磁感应现象中力学问题的技巧 (1)因电磁感应中力和运动问题所给图形大多为立体空间分 布图，故在受力分析时，应把立体图转化为平面图，使物体(导 体)所受的各力尽可能在同一平面图内，以便正确地对力进行分 解与合成，利用物体的平衡条件和牛顿运动定律列式求解．
转导体棒中点的切割速度．
考向三 电磁感应现象中的电路问题
解决电磁感应现象中电路问题的基本方法与分析误区： 1．基本方法 (1)确定电源：先判断产生电磁感应现象的是哪一部分导体， 该部分导体可视为等效电源； (2)分析电路规律求解，主要有欧姆定律、串并联规律等．
2．常见的一些分析误区 (1)不能正确分析感应电动势及感应电流的方向．因产生感 应电动势的那部分电路为电源部分，故该部分电路中的电流应 为电源内部的电流，而外电路中的电流方向仍是从高电势到低 电势． (2)应用欧姆定律分析求解电流时，不注意等效电源的内阻 对电路的影响． (3)对连接在电路中的电表的读数不能正确地进行分析，特 别是并联在等效电源两端的电压表，其示数应该是外电压，而 不是等效电源的电动势．
二、应用楞次定律的关键 要正确区分两个磁场(一是引起感应电流的磁场即原磁场； 二是感应电流产生的磁场)，深刻把握两磁场的“阻碍”关系 ——“阻碍”的是原磁通量的变化，即“增反减同”． 应用楞次定律可分以下四步进行： (1)明确引起感应电流的原磁场的方向及其分布情况，定性 画出磁感线； (2)分析原磁通量的变化； (3)根据“阻碍”关系确定感应电流的磁场方向，即原磁通 量增加，感应电流的磁场方向与原磁场相反，反之亦然； (4)利用安培定则来判断感应电流的方向．
消以后所剩余的磁通 不同的，一正 中，用图线的斜率
量
一 负 ， ΔΦ ＝ 表示
2BS
(续表)
磁通量 Φ
磁通量的 变化量 ΔΦ
磁通量的 变化率ΔΔΦt
三者没有直接的关系，如线圈在匀强磁场中运动，当线圈平
关 系
面与磁感线平行时，Φ＝0，ΔΔΦt 最大；当线圈平面与磁感线 垂直时，Φ 最大，ΔΔΦt 为零
(2)对于非匀变速运动最值问题的分析，注意应用加速度为 零时，速度达到最值的特点．
二、解决电磁感应现象中能量转化问题的基本方法与要点 1．基本方法 (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大 小和方向； (2)画出等效电路，求出回路中电阻消耗的电功率表达式； (3)分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到机械功率 的改变与回路中电功率的改变所满足的方程，即能量守恒方程．
【答案】 (1)2 T (2)0.05 C
【规律方法】 对于公式 E＝NBlv 中的 v，首先应理解为 导体与磁场间的相对速度，所以即使导体不动而磁场运动，也
能使导体切割磁感线而产生感应电动势；其次，还应注意到 v 应该是垂直于切割速度；另外，还应注意到在“旋转切割”这
类问题中，导体棒上各部分的切割速度不同，此时的 v 则应理 解为导体棒上各部分切割速度的平均值，在数值上一般等于旋
(3)此解法正确． 金属棒下滑时受重力和安培力作用，其运动满足 mgsin 30°－RB＋2L2rv＝ma， 上式表明，加速度随速度增加而减小，棒做加速度减小的 加速运动．无论最终是否达到匀速，当棒到达斜面底端时速度 一定为最大．由动能定理可以得到棒的末速度，因此上述解法 正确．mgssin 30°－Q＝12mv2m.得 vm＝ 2gssin 30°－2mQ
考向二 法拉第电磁感应定律
一、法拉第电磁感应定律 1．内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁 通量的变化率成正比． 2．公式：E＝kΔΔΦt ，在国际单位制中可以证明 1 V＝1 Wb/s， 即式中的 k＝1，所以有 E＝ΔΔΦt .对于 n 匝线圈有 E＝nΔΔΦt . 3．磁通量 Φ、磁通量的变化量 ΔΦ、磁通量的变化率ΔΔΦt
产生的焦耳热，由于 R＝3r，因此 QR＝3Qr＝0.3 J. 则 W 安＝Q＝QR＋Qr＝0.4 J. (2)F 安＝BIL＝RB＋2L2rv， 由牛顿第二定律，得 mgsin 30°－RB＋2L2rv＝ma. 得 a＝gsin 30°－mBR2＋L2rv
＝10×12 m/s2－00..28×2×10..57＋52×0.52 m/s2 ＝3.2 m/s2.
2．分析要点 分析过程中应当牢牢抓住能量守恒这一基本规律，即分析 清楚有哪些力做功，就可知道有哪些形式的能量参与了相互转 化，如有摩擦力做功，必然有内能出现；重力做功，就可能有 机械能参与转化；安培力做负功就将有其他形式的能转化为电 能，做正功就将电能转化为其他形式的能；然后利用能量守恒 列出方程求解．
殊情况下推论或特例．
2．区别：一般地说，公式 E＝NΔΔΦt 可以用来计算所有电磁 感应现象中产生的感应电动势，但其只能用于计算 Δt 时间内的 平均感应电动势，求通过闭合电路的电量要用此式：Δq＝－I Δt
＝－ER Δt＝NΔRΔΦt Δt＝NΔRΦ；而公式 E＝NBlv 既可以用来计算某段 时间内的平均感应电动势，又可以用来计算某个时刻的瞬时感
(1)求金属棒在此过程中克服安培力做的功 W 安； (2)求金属棒下滑速度 v＝2 m/s 时的加速度 a； (3)为求金属棒下滑的最大速度 vm，有同学解答如下：由动 能定理 W 重－W 安＝12mv2m……由此所得结果是否正确？若正确， 说明理由并完成本小题；若不正确，给出正确的解答．
【解析】 (1)下滑过程中克服安培力做的功即为在电阻上
(1)磁感应强度 B； (2)杆下落 0.2 m 过程中通过电阻 R2 的电荷量 q.
【解析】 (1)由图象知杆自由下落的距离是 0.05 m，当地 重力加速度 g＝10 m/s2，则杆进入磁场时的速度 v＝ 2gh＝1 m/s.
由图象知杆进入磁场时的加速度 a＝－g＝－10 m/s2，由 牛顿第二定律，得 mg－F 安＝ma，
如下图所示，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直 方向均匀分布，水平方向非均匀分布．一铜制圆环用丝线悬挂 于 O 点，将圆环拉至位置 a 后无初速释放，在圆环从 a 摆向 b 的过程中( )
A．感应电流方向先逆时针后顺时 针再逆时针 B．感应电流方向一直是逆时针 C．安培力方向始终与速度方向相反 D．安培力方向始终沿水平方向
考向一 楞次定律
一、磁通量及磁通量的变化 1．磁通量：在匀强磁场中，磁感应强度 B 与垂直磁场方向 的面积 S 的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通，在数 值上等于穿过该面积的磁感线的条数，计算公式 Φ＝BS.如果面 积 S 与 B 不垂直，S 则表示该面积在磁场方向上的投影面积． 2．关于磁通量的变化：一个面的末位置的磁通量与初位置 的磁通量的差值．磁通量是标量，但对一个面来说存在磁场穿 入及穿出该面的问题，所以要考虑到相反磁场抵消后的磁通量．
电阻可忽略的光滑平行金属导轨长 s＝1.15 m，两 导轨间距 L＝0.75 m，导轨倾角为 30°，导轨上端 ab 接一阻值 R ＝1.5 Ω 的电阻，磁感应强度 B＝0.8 T 的匀强磁场垂直于轨道平 面向上．阻值 r＝0.5 Ω、质量 m＝0.2 kg 的金属棒与轨道垂直且 接触良好，从轨道上端 ab 处由静止开始下滑至底端，在此过程 中金属棒产生的焦耳热 Qr＝0.1 J．(取 g＝10 m/s2)
应电动势，只要把公式中的 v 分别以某段时间内的平均速度或 某个时刻的瞬时速度代入即可．
如下图甲所示，平行金属导轨竖直放置，导轨间距
为 L＝1 m，上端接有电阻 R1＝3 Ω，下端接有电阻 R2＝6 Ω，虚 线 OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场．现将质量 m＝0.1 kg、电阻不计的金属杆 ab，从 OO′上方某处垂直于导轨由静 止释放，杆下落 0.2 m 过程中始终与导轨保持良好接触，其加速 度 a 与下落距离 h 的关系图象如下图乙所示．求：
二、E＝NBlv 与公式 E＝NΔΔΦt 的比较 1．联系：当把法拉第电磁感应定律 E＝NΔΔΦt 中的 ΔΦ 理解 为切割导体在 Δt 时间内“扫过的磁通量”时，就可用 E＝NΔΔΦt 直接推导出 E＝NBlv.因此公式 E＝NBlv 实际上可以理解为法拉 第电磁感应定律在导体切割磁感线而发生电磁感应现象这种特
ΔΦ＝Φ2－Φ1 ΔΦ＝BΔS
或 ΔΦ＝ΔBS
ΔΔΦt ＝BΔΔSt 或 ΔΔΦt ＝SΔΔBt
磁通量 Φ
磁通量的 变化量 ΔΦ
磁通量的 变化率ΔΔΦt
开始和转过
穿过某个面有方向相 180°时平面都 磁通量的变化率既
反的磁场，则不能直接 与磁场垂直， 不表示磁通量的大
注意
用 Φ＝BS，应考虑相 但 穿 过 平 面 小也不表示变化的 反方向的磁通量或抵 的 磁 通 量 是 多少．在 Φ－t 图象
【答案】 AD
【规律方法】 对楞次定律的正确理解： (1)这里的“阻碍”，并非是阻碍引起感应电流的原磁场， 而是阻碍原磁场磁通量的变化． (2)正因为阻碍的是磁通量的“变化”，所以当原磁场的磁 通量增加(或减少)而引起感应电流时，感应电流的磁场必与原磁 场反向(或同向)而阻碍其磁通量的增加(或减少)，概括为“增反 减同”四个字． (3)从“阻碍相对运动”的角度来看，楞次定律的这个结论 可以用能量守恒来解释：既然有感应电流产生，就有其他能转 化为电能，又由于是相对运动引起的，所以只能是机械能转化 为电能，表现出的现象就是“阻碍”相对运动． (4)从“阻碍自身电流变化”的角度来看，就是自感现象．
考点内容 电磁感应现象
磁通量 法拉第电磁感应
定律 楞次定律
自感、涡流
要求
考纲解读
Ⅰ 本部分命题热点主要集中在感应电流 Ⅰ 的产生、感应电动势方向的判断、感
Ⅱ 应电动势大小的计算、滑轨类问题、
电磁感应的图象问题、电磁感应的能 Ⅱ 量问题等．能够处理法拉第电磁感应
定律的综合应用的问题，如电路、力
Ⅰ
学、能量转化与守恒等知识结合的问 题.
【解析】 将圆环由 a 向 b 的运动分为 3 个过程：左侧、 分界处、右侧．在左侧垂直于纸面向里的磁场中，原磁场增强， 根据楞次定律：感应磁场变化方向与原磁场变化方向相反即垂 直于纸面向外，再由安培定则判断知感应电流为逆时针方向； 同理判断另两个过程：分界处感应电流为顺时针方向，右侧为 逆时针方向；最后由左手定则判断每个过程的安培力的合力， 可知安培力方向始终沿水平方向．
＝ 2×10×1.15×12－2×0.02.4m/s ＝2.74 m/s.
【答案】 (1)0.4 J (2)3.2 m/s2 (3)见解析
【规律方法】 解决电磁感应电路问题的关键就是借鉴或 利用相效转换成稳恒直流电路，把产生感应电动势的那部分导体 等效为内电路．感应电动势的大小相当于电源电动势，其余部 分相当于外电路，并画出等效电路图．此时，处理问题的方法 与闭合电路求解基本一致，唯一要注意的是电磁感应现象中， 有时导体两端有电压，但没有电流流过，这类似电源两端有电 势差但没有接入电路时，电流为零．