人教版高中物理选修3-2：第四章 电磁感应 复习课件

2.电磁感应中的电路问题。 （1）在电磁感应现象中，导体切割磁感线或磁通 量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或 回路相当于电源。因此，电磁感应问题往往与电 路问题联系在一起。 （2）解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方 法 ①用法拉第电磁感应定律和楞次定律（右手定则） 确定感应电动势的大小和方向。 ②确定内电路和外电路，画等效电路图。 ③运用闭合电路欧姆定律，串、并联电路的性质， 电功率等公式求解。
答案：C
2.（2015•安徽理综，19）如图所示，abcd 为水平放置的平行光滑金属导轨，间距为l，
导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁 感应强度大小为B，导轨电阻不计。已知金 属杆MN倾斜放置，与导轨成θ角，单位长 度的电阻为r，保持金属杆以速度v沿平行 于cd的方向滑动（金属杆滑动过程中与导 轨接触良好）。则（ ）
如图所示，在光滑水平面上有一水平放
置的金属弹簧圆环，在它正上方有一磁性很 强的条形磁铁，不计空气阻力，当条形磁铁 运动时，下列说法中正确的是导学是（ ）
A.条形磁铁水平向右运动时，金属环将随着向 右运动，同时圆环的面积变大
B.条形磁铁水平向右运动时，金属环将随着向 左运动，同时圆环的面积变小
C.条形磁铁竖直下落过程中，磁铁减速运动， 同时圆环的面积变小且对桌面压力变大
D.条形磁铁竖直下落过程中，磁铁减速运动， 同时圆环的面积变大且对桌面压力变小
解析：条形磁铁水平向右运动时，穿过圆环的磁 通量减小，根据楞次定律，圆环产生感应电流， 感应电流对磁场的阻碍作用使得金属环随着向右 运动，同时使环的面积增大，这是电磁驱动现象， 故A对、B错；条形磁铁下落时，穿过该环的磁通 量增加，根据楞次定律，感应电流产生的效果阻 碍其下落，同时圆环的面积变小且对桌面压力变 大，故C对、D错。 答案：AC 点评：灵活运用楞次定律的扩展含义，是解答该 类问题的有效途径。
（银川一中2013～2014学年高二下学期期中） 如图，矩形闭合导体线框在匀强磁场上
方，由不同高度静止释放，用t1、t2分别表示 线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻。线框下 落过程形状不变，ab边始终保持与磁场水平 边界线OO′平行，线框平面与磁场方向垂直。 设OO′下方磁场区域足够大，不计空气影响， 则下列哪一个图象可能反映线框下落过程中 速度v随时间t变化的规律（ ）
③利用电路特征求解：即根据电路结构直接计 算电路中所产生的电能。
（厦门市2013～2014学年高二下学期期末 ）
如图甲，足够长的两平行光滑金属导
轨，间距L＝0.5m，导轨平面与水平面成θ ＝30°角，定值电阻R＝0.5Ω。导轨上停 放着一质量m＝0.2kg、内阻不计的金属杆 CD，导轨电阻不计，整个装置处于磁感应 强度B＝1T的匀强磁场中，磁场方向垂直 导轨平面向上．现用一垂直于金属杆CD的 拉力F，沿导轨斜面方向向上拉杆，使之 由静止开始沿导轨向上运动，并开始计时 。（g取10m/s2）试求：
B错误。在0～2s内，磁场的方向垂直纸面向里，且逐渐 减小，电流恒定不变，根据F＝BIL，则安培力逐渐减小， cd边所受安培力方向向右，为负值。0时刻安培力大小 为外，F＝且2逐B0渐I0L增。大在，2s根～据3sF内＝，B磁IL感，应则强安度培方力向逐垂渐直增纸大面，向cd 边所受安培力方向向左，为正值，3s末安培力大小为 B逐0I渐0L减。小在，3～则4安s内培，力磁大感小应逐强渐度减方小向，垂cd直边纸所面受向安外培，力且方 向内，向磁右感，应为强负度值方，向第垂4s初直的纸安面培向力里大，小且为逐B渐0I增0L大.在，4～则6安s 培力大小逐渐增大，cd边所受安培力方向向左，6s末的 安培力大小2B0I0L，故C正确，D错误。
答案：BCD
4.电磁感应的图象问题。 （1）图象问题的特点。 考查方式比较灵活，有时根据电磁感应现象发生的过程， 确定图象的正确与否，有时依据不同的图象，进行综合 计算。 （2）解题关键。 弄清初始条件，正、负方向的对应，变化范围，所研究 物理量的函数表达式，进出磁场的转折点是解决问题的 关键。
（3）解决图象问题的一般步骤。 ①明确图象的种类，即是B－t图还是Φ－t图， 或者E－t图，I－t图等。
度减小，A项错误；若线框速度v>v0，但相差 不大，则线框进入磁场后可能先减速再匀速， B项正确；若线框的速度v＝v0，则线框进入 磁场一直匀速至全部进入磁场，D项正确；若 线框的速度v<v0，但相差不大，则线框进入 磁场后可能先加速再匀速；若线框的速度v远 小于v0，则线框进入磁场后一直加速，加速 度减小，C项正确。只有A选项不可能。故正 确选项为BCD。
答案：AC
5．电磁感应中的能量转化问题分析。
（1）过程分析：
①电磁感应现象中产生感应电流的过程，实质上是能量的转 化过程。
②电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力 的作用，因此，要维持感应电流的存在，必须有“外力”克 服安培力做功。此过程中，其他形式的能转化为电能。“外 力”克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为 电能。
（1）当速度达到1m/s时，回路的电流； （2）若拉力的功率恒为7.5W，CD杆的最大速度；
解析：（1）感应电动势：E＝BLv＝0.5V （2）上升过程CD做加速度减小的加速运动，直 到a＝0时做匀速运动，所以速度最大时：F－ mgsinθ－BImL＝0，
答案：（1）1A （2）3m/s （3）9.73J
两种运动状态的处理思路：
①达到稳定运动状态后，导体匀速运动，受力平 衡，应根据平衡条件——合外力为零，列式分析平 衡态。
②导体达到稳定运动状态之前，往往做变加速运 动，处于非平衡态，应根据牛顿第二定律或结合 功能关系分析非平衡态。
（4）电磁感应中的动力学临界问题。
①解决这类问题的关键是通过受力分析和运动 状态的分析，寻找过程中的临界状态，如速度、 加速度为最大值、最小值的条件。
第四章 电磁感应 复习课件
知识结构
规律方法
1．对楞次定律的理解和应用。 （1）楞次定律揭示了判断感应电流方向的规律，即“感应电流的磁 场”总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，其核心思想是阻碍， 楞次定律提供了判断感应电流方向的基本方法。 （2）楞次定律的扩展含义，即从磁通量变化的角度看，感应电流的 磁场表现为“增反减同”；从磁体与回路的相对运动角度看，表现 为“来拒去留”；从回路面积看，表现为“增缩减扩”；从导体中 原电流的变化（自感）看，表现为“增反减同”。 （3）楞次定律体现了电磁感应现象符合能量守恒定律。在电磁感应 过程中其他形式的能与电能相互转化，但总能量守恒，能量守恒定 律丰富了我们处理电磁感应问题的思路。
A.Ua>Uc，金属框中无电流 B.Ub>Uc，金属框中电流方向沿a—b—c—a
答案：C
（2015·广东理综，35）如图（a）所示，平
行长直金属导轨水平放置，间距L＝0.4m。 导轨右端接有阻值R＝1Ω的电阻。导体棒垂 直放置在导轨上，且接触良好。导体棒及导 轨的电阻均不计。导轨间正方形区域abcd内 有方向竖直向下的匀强磁场，b、d连线与导 轨垂直，长度也为L。从0时刻开始，磁感应 强度B的大小随时间t变化，规律如图（b）所 示；同一时刻，棒从导轨左端开始向右匀速 运动，1s后刚好进入磁场。若使棒在导轨上 始终以速度v＝1m/s做直线运动，求：
如图所示，在两条平行光滑的导 轨上有一金属杆ab，外加磁场跟轨道 平面垂直，导轨上连有两个定值电阻 （R1＝5Ω，R2＝6Ω）和滑动变阻器 R0，电路中的电压表量程为0～10V， 电流表的量程为0～3A，把R0调至 30Ω，用F＝40N的力使金属杆ab垂直 导轨向右平移，当金属杆ab达到稳定 状态时，两块电表中有一块表正好满 偏，而另一块表还没有达到满偏，求 此时金属杆ab速度的大小（其他电阻 不计）。
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方向对应关系。
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。
⑤根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜 率的变化、截距等。 ⑥画图象或判断图象。
特别提醒：
对图象的理解，应做到“四明确一理解”
（1）明确图象所描述的物理意义：明确各种 “＋”、“－”的含义；明确斜率的含义；明 确图象和电磁感应过程之间的对应关系。
（1）棒进入磁场前，回路中的电动势E； （2）棒在运动过程中受到的最大安培力F，以及 棒通过三角形abd区域时电流i与时间t的关系式。 解析：（1）棒进入磁场前，回路中的电动势为感 生电动势，由磁场变化产生
（2）棒进入磁场后，磁感应强度不变，回路中的电动势为动 生电动势，由导体棒切割磁感线产生，导体棒所受安培力为
临场练兵
一、选择题（1～3题为单选题，4、5题为多选题）
1.（2015·重庆理综，4）如图为无线充 电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数 为n，面积为S。若在t1到t2时间内，匀强磁场 平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强 度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间线圈 两端a和b之间的电势差φa－φb（ ）
（哈尔滨六中2014～2015学年高二下学期期中） 如图甲所示，正六边形导线框abcdef放在匀强
磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感 应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。t＝0时刻， 磁感应强度B的方向垂直纸面向里，设产生的感应 电流顺时针方向为正、竖直边cd所受安培力的方向 水平向左为正。则下面关于感应电流i和cd所受安培 力F随时间t变化的图象正确的是（ ）
答案：B
3.（2015·福建理综，18）如图，由某种 粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的 矩形线框abcd，固定在水平面内且处于 方向竖直向下的匀强磁场B中。一接入电 路电阻为R的导体棒PQ，在水平拉力作 用下沿ab、dc以速度v匀速滑动，滑动过 程PQ始终与ab垂直，且与线框接触良好， 不计摩擦．在PQ从靠近ad处向bc滑动的 过程中（ ）
触及高考
本章内容是高考的重点和热点，命题呈现以下特点： （1）考查的内容集中在楞次定律的应用及法拉第电磁 感应定律与力学、能量、电路、图象的综合应用上。 （2）考查的题型多是选择题或分值较高的计算题，以 中档题为主。
考题探析
（2015·全国卷Ⅱ，15）如图，直角三角形金属框 abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向 平行于ab边向上．当金属框绕ab边以角速度ω逆时 针转动时，a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc。 已知bc边的长度为l.下列判断正确的是（ ）
金属杆ab切割磁感线产生的电动势E＝BLv
金属杆ab相当于电源，有E＝U＋（I2＋I0）R1 金属杆ab达到稳定速度时，F＝F安＝（I2＋I0）LB 联立解得v＝1m/s
答案：1m/s
3.电磁感应中的力学问题。 （1）导体中的感应电流在磁场中将受到安培力 作用，所以电磁感应问题往往与力学问题联系 在一起，处理此类问题的基本方法：
因为t＝1s后，B＝0.5T，v＝1m/s，R＝1Ω， 所以L最大时，F最大。 当L＝0.4m时，Fmax＝0.04N， 当导体棒通过三角形abd区域时，导体棒切割磁感线的 有效长度由几何关系可得 L＝2v×（t－1），
答案：（1）0.04V （2）0.04N i＝（t－1）A（1s≤t≤1.2s）
①用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电 动势的大小和方向。
②求回路中的电流强度的大小和方Hale Waihona Puke Baidu。
③分析研究导体受力情况（包括安培力）。
④列动力学方程或平衡方程求解。
（2）电磁感应现象中涉及的具有收尾速度的力学 问题，关键要抓好受力情况和运动情况的动态分 析： 周而复始地循环，达到稳定状态时，加速度等于 零，导体达到稳定运动状态。
③当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能量。 安培力做功的过程，是电能转化为其他形式能的过程，安培 力做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。
（2）求解思路：
①利用安培力做的功求解：电磁感应中产生的 电能等于克服安培力所做的功；
②利用能量守恒求解：若只有电能与机械能的 转化，则机械能的减少量等于产生的电能；