1、第1页第一部分 专题复习篇第2页 专题四 电路与电磁感应 近代物理第3页第十一讲 电磁感应第4页热点一 楞次定律和法拉第电磁感应定律强化学思知能 学有所思，思有深度一、牢记知识，用准方法第5页二、方法技巧总结1感应电流方向的判断方法一是利用右手定则，即根据导体在磁场中做切割磁感线运动的情况进行判断；二是利用楞次定律，即根据穿过回路的磁通量的变化情况进行判断第6页2楞次定律中“阻碍”的主要表现形式(1)阻碍原磁通量的变化“增反减同”；(2)阻碍相对运动“来拒去留”；(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势“增缩减扩”；(4)阻碍原电流的变化(自感现象)“增反减同”3在应用法拉第电磁感应定律 Ent n
2、BSt 时要注意S 为有效面积，当线圈的面积大于磁场的区域时，一般磁场的面积为有效面积第7页三、命题规律楞次定律和法拉第电磁感应定律是本讲最核心的内容，多以选择题形式出现，有时也出现在计算题中，主要考查以下内容：(1)综合应用楞次定律、法拉第电磁感应定律判断感应电流的方向，计算感应电流的大小(2)应用楞次定律判断导体的运动情况(3)解释生活中的一些现象，如涡流、自感、电磁阻尼和电磁驱动等第8页 题组冲关调研 范有所得，练有高度范例调研例 1 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
3、Ea 和Eb.不考虑两圆环间的相互影响下列说法正确的是()B第9页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第10页关键点拨 磁感应强度均匀增大，说明磁感应强度的变化率恒定，故感应电动势的大小与圆环的面积成正比；利用“增反减同”可以确定感应电流的方向解析 由题意可知Bt k，导体圆环中产生的感应电动势 Et Bt SBt r2，因 rarb21，故 EaEb41，由楞次定律知感应电流的方向均沿顺时针方向，选项 B 正确第11页自主突破1(2019全国卷)(多选)空间存在一方向与纸面垂直
4、、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图(a)中虚线 MN 所示一硬质细导线的电阻率为、横截面积为 S，将该导线做成半径为r 的圆环固定在纸面内，圆心 O 在 MN 上t0 时磁感应强度的方向如图(a)所示；磁感应强度 B 随时间 t 的变化关系如图(b)所示则在 t0 到 tt1 的时间间隔内()BC第12页A圆环所受安培力的方向始终不变B圆环中的感应电流始终沿顺时针方向C圆环中的感应电流大小为B0rS4t0D圆环中的感应电动势大小为B0r24t0第13页解析：根据楞次定律可知在 0t0 时间内，磁感应强度减小，感应电流的方向为顺时针，圆环所受安培力水平向左，在 t0t1时间内，磁感应强度反向
5、增大，感应电流的方向为顺时针，圆环所受安培力水平向右，所以选项 A 错误，B 正确；根据法拉第电磁感应定律得 Et 12r2B0t0 B0r22t0，根据电阻定律可得R2rS，根据欧姆定律可得 IERB0rS4t0，所以选项 C 正确，D错误第14页2.(多选)如图所示，倾角为 的斜面上放置着光滑平行金属导轨，金属棒 KN 置于导轨上，在以 ab 和 cd 为边界的区域内存在磁感应强度为 B 的匀强磁场，磁场方向垂直于导轨平面向上在 cd 左下方的无磁场区域 cdPM 内有一半径很小的金属圆环 L，圆环与导轨在同一平面内若金属棒 KN 从磁场右边界ab 处由静止开始向下运动，则下列说法正确的是
6、()AC第15页A圆环 L 有收缩趋势B圆环 L 有扩张趋势C圆环内产生的感应电流变小D圆环内产生的感应电流不变第16页解析：由于金属棒 KN 沿导轨向下运动，则 KNMP 回路中产生逆时针方向的感应电流，在圆环处产生垂直于导轨平面向上的磁场，随着金属棒向下加速运动，穿过圆环的磁通量将增加，根据楞次定律可知，圆环将有收缩的趋势以阻碍穿过圆环磁通量的增加；又由于安培力的作用，金属棒向下运动的加速度减小，感应电流产生的磁场磁感应强度的变化率减小，穿过圆环的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，故 A、C 正确第17页3如图甲所示，光滑“”形金属支架 ABC 固定在水平面上，支架处
7、在垂直于水平面向下的匀强磁场中，一金属导体棒 EF 放在支架上，用一轻杆将导体棒与墙固定连接，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，取垂直于水平面向下为正方向，则下列说法中正确的是()C第18页At1 时刻轻杆对导体棒的作用力最大Bt2 时刻轻杆对导体棒的作用力最大Ct2 到 t3 时间内，轻杆对导体棒的作用力先增大后减小Dt2 到 t4 时间内，轻杆对导体棒的作用力方向不变第19页解析：由 Ent，可知 t1 时刻感应电动势为 0，感应电流为 0，安培力为 0，轻杆对导体棒的作用力为 0，故选项 A 错误；t2 时刻感应电动势为最大，感应电流最大，但磁场为 0，安培力为 0，轻杆对导体棒的作
8、用力为 0，故选项 B 错误；t2 到 t3 时间内，安培力先增大后减小，所以轻杆对导体棒的作用力先增大后减小，故选项 C 正确；t2 到 t4 时间内，感应电流方向改变，安培力方向改变，则轻杆对导体棒的作用力方向改变，故选项 D错误第20页1.用楞次定律判断感应电流方向的思维流程第21页2电磁感应中电动势的求解及电源极性的判断(1)导体切割磁感线的情况下，利用公式 EBLv，当导体各点速度不相等时，其中的 v 应为平均速度(2)在一般的电磁感应中，利用公式 Ent，但要特别注意 的变化情况以及匝数 n.(3)产生感应电动势的导体为电源，其正电荷集聚的一端为正极第22页热点二 电磁感应的图象问
9、题强化学思知能 学有所思，思有深度一、电磁感应的图象问题1电磁感应图象问题在电磁感应现象中，磁感应强度、磁通量、感应电动势、感应电流及磁场对导线的作用力等物理量随时间(或位移)的变化规律可用图象直观地表示图象问题常见命题形式有两种：(1)由给定的电磁感应过程判断相应物理量的函数图象；(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程，确定相关的物理量第23页2解题思路(1)明确图象的种类；(2)分析电磁感应的具体过程；(3)结合相关规律写出函数表达式；(4)根据函数关系进行图象分析二、方法技巧总结1利用图象思维法求解电磁感应问题应用图象思维法的优点在于可以直观地观察出物理过程的动态特征，使思路更加清晰，常
10、能找到巧妙的解题途径第24页2解答图象问题的三个关注(1)关注初始时刻，如初始时刻感应电流是否为零，是正方向还是负方向(2)关注变化过程，看电磁感应发生的过程分为几个阶段，这几个阶段是否和图象变化相对应(3)关注大小、方向的变化趋势，看图象斜率的大小、图象的曲、直是否和物理过程对应第25页3两类图象问题的分析技巧(1)图象选择问题求解物理图象的选择类问题可用“排除法”，即排除与题目要求相违背的图象，留下正确图象；也可用“对照法”，即按照题目要求画出正确的草图，再与选项对照，选出正确选项解决此类问题的关键就是把握图象特点、分析相关物理量的函数关系、分析物理过程的变化规律或关键物理状态第26页(2
11、)图象分析问题在定性分析物理图象时，要明确图象中的横轴与纵轴所代表的物理量，要弄清图象的物理意义，借助有关的物理概念、公式、定理和定律作出分析判断；而对物理图象定量计算时，要搞清图象所揭示的物理规律或物理量间的函数关系，并要注意物理量的单位换算问题，要善于挖掘图象中的隐含条件，明确有关图线所包围的面积、图象在某位置的斜率(或其绝对值)、图线在纵轴和横轴上的截距所表示的物理意义第27页三、命题规律电磁感应图象问题多以选择题形式出现，有时也出现在计算题中，主要考查以下内容：(1)综合应用楞次定律、法拉第电磁感应定律及电路、安培力等相关知识，判断电流(或安培力)随时间 t(或位移 x)变化的图象(2
12、)利用动力学观点判断棒(或线圈)的速度随时间变化的图象(3)在计算题中考查学生的识图能力，由图象获取解题信息的能力第28页 题组冲关调研 范有所得，练有高度范例调研例 2(多选)如图所示，光滑平行金属导轨 MN、PQ 所在平面与水平面成 角，M、P 之间接一阻值为 R 的定值电阻，阻值为 r 的金属棒 ab 垂直导轨放置并良好接触，其他电阻不计整个装置处在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上t0 时对棒施加一平行于导轨向上的外力 F，棒由静止开始沿导轨向上做匀加速直线运动下列关于通过金属棒 ab 的感应电荷量 q、电流 I、ab 所受外力 F 及穿过 abPM的磁通量 随时
13、间 t 变化的图象中，大致正确的是()BC第29页关键点拨 1.导体棒做什么样运动？速度 v 与时间 t 有什么关系？2根据相应知识求得 q、I、F、与 t 关系如何？第30页解析 由题意知，棒由静止开始沿导轨向上做匀加速直线运动，设加速度为 a，则棒运动的速度为 vat，产生的感应电流为 IBLvRrBLaRrt，即电流 I 与 t 成正比，是直线，故 B正确；通过金属棒的电荷量为 q Rr BLa2Rrt2，故 qt2，故 A 错误；根据牛顿第二定律得：FF 安mgsinma，安培力 F 安BILB2L2aRr t，解得 FmgsinmaB2L2aRr t，即 F 随t 的增大而增大，是直
14、线，故 C 正确；BSBLx12at2 BLx12BLat2，故 t2，故 D 错误第31页自主突破4.(2019全国卷)(多选)如图，方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨，两相同的光滑导体棒 ab、cd 静止在导轨上t0 时，棒 ab 以初速度 v0向右滑动运动过程中，ab、cd 始终与导轨垂直并接触良好，两者速度分别用 v1、v2 表示，回路中的电流用 I 表示下列图象中可能正确的是()AC第32页第33页解析：棒 ab 以初速度 v0 向右滑动，切割磁感线产生感应电动势，使整个回路中产生感应电流，判断可知棒 ab 受到方向与v0 方向相反的安培力的作用而做
15、变减速运动，棒 cd 受到方向与v0 方向相同的安培力的作用而做变加速运动，它们之间的速度差 vv1v2 逐渐减小，整个系统产生的感应电动势逐渐减小，回路中感应电流逐渐减小，最后变为零，即最终棒 ab 和棒 cd的速度相同，v1v2，两相同的光滑导体棒 ab、cd 组成的系统在足够长的平行金属导轨上运动时不受外力作用，由动量守恒定律有 mv0mv1mv2，解得 v1v2v02，选项 A、C 均正确，B、D 均错误第34页5某学生设计了一个验证法拉第电磁感应定律的实验，实验装置如图甲所示在大线圈中放置一个小线圈，大线圈与多功能电源连接，其情形可以简化为如图乙所示，和是两个平行共轴放置的环形线圈，
16、当线圈中的电流 i1 随时间变化的图象如图丙所示时，若规定两电流方向如图乙所示的方向为正方向，则线圈中的电流 i2 随时间 t 变化的图象是图中的()D第35页解析：由题图丙可知：在第一阶段原电流减小，线圈中的磁场减弱，根据楞次定律可得感应电流产生磁场与中电流产生磁场方向相同，电流为负方向；在第二阶段，中电流反向增大，线圈中的磁场增强，根据楞次定律可得感应电流磁场与中电流产生磁场方向相反，电流为负方向，线圈中电流变化率减小，则磁场及磁通量变化率减小，故线圈中感应电流变小，故 A、B、C 错误，D 正确第36页6如图，在同一水平面内有两根平行长导轨，导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域，区域宽度
17、均为 l，磁感应强度大小相等、方向交替向上向下一边长为32l 的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动线框中感应电流 i 随时间 t 变化的正确图线可能是()D第37页第38页解析：从起始位置向左运动l2的过程中，左右两导体棒上产生的感应电动势大小相同，方向分别向上和向下，E2Blv、IER2BlvR，电流方向为顺时针方向；向左运动l2l 的过程中，左右两导体棒上产生的感应电动势大小相同，方向都向下，回路中感应电动势为 0，电流为 0；左右两导体棒向左运动 l32l的过程中，两导体棒上产生的感应电动势大小相等，方向分别第39页向下和向上，E2Blv、IER2BlvR，电流方向为逆时针方向；向左运动
18、32l2l 的过程中，两导体棒上产生的感应电动势大小相等，方向都向上，回路中电流为 0.选项 D 正确第40页1.定性或定量地表示出所研究问题的函数关系是选择或绘制图象的关键.2.在图象中 I、v 等物理量的方向是通过正负值来反映的.3.注意过程或阶段的选取，一般进磁场或出磁场，磁通量最大或最小，有效切割长度最大或最小等是分段的关键点.第41页热点三 电磁感应中的力、电综合问题 强化学思知能 学有所思，思有深度一、用好解题流程，做到步步为“赢”1电磁感应中的力、电问题应抓住的“两个对象”第42页2活学活用一个解题流程第43页二、掌握“杆导轨”模型，考场遇此“套”用“杆导轨”模型是电磁感应问题高
19、考命题的“基本道具”，也是高考的热点，考查的知识点多，题目的综合性强，物理情景富于变化，是我们复习中的难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运动、匀变速运动、非匀变速运动或转动等；磁场的状态可分为恒定不变、均匀变化和非均匀变化等等，情景复杂形式多变第44页1单杆水平式物理模型匀强磁场与导轨垂直，磁感应强度为 B，棒 ab 长为 L，质量为 m，初速度为零，拉力恒为 F，水平导轨光滑，除电阻 R 外，其他电阻不计动态分析设运动过程中某时测得的速度为 v，由牛顿第二定律知棒 ab 的加速度为 aFmB2L2vmR，a、v 同向，随速度的增加，棒的加速度 a 减小，当 a0
20、时，v 最大，IBLvmR不再变化第45页运动形式匀速直线运动力学特征受力平衡，a0收尾状态电学特征I 不再变化第46页2.单杆倾斜式物理模型匀强磁场与导轨垂直，磁感应强度为 B，导轨间距为 L，导体棒质量 m，电阻为 R，导轨光滑，电阻不计动态分析棒 ab 刚释放时 agsin，棒 ab 的速度 v感应电动势 EBLv电流 IER安培力 FBIL加速度 a，当安培力 Fmgsin 时，a0，速度达到最大 vmmgRsinB2L2第47页运动形式匀速直线运动力学特征受力平衡，a0收尾状态电学特征I 达到最大后不再变化第48页三、方法技巧总结1解决电磁感应中的力、电综合问题的具体步骤(1)明确哪
21、一部分电路产生感应电动势，则这部分电路就是等效电源；(2)正确分析电路的结构，画出等效电路图；(3)分析所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)列出动力学方程或平衡方程或功能关系并求解第49页2弄清两种状态(1)导体处于平衡状态静止或匀速直线运动(根据平衡条件，合外力为零列式分析)(2)导体处于非平衡状态加速度不为零(根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析)四、命题规律电磁感应综合问题往往涉及法拉第电磁感应定律、楞次定律、闭合电路欧姆定律、动力学问题、能量问题等，综合性较强，常作为压轴计算题，有时也有选择题第50页 题组冲关调研 范有所得，练有高度范例调研例 3
22、 如图所示，“凸”字形硬质金属线框质量为 m，相邻各边互相垂直，且处于同一竖直平面内，ab 边长为 l，cd 边长为 2l，ab 与 cd 平行，间距为 2l.匀强磁场区域的上下边界均水平，磁场方向垂直于线框所在平面开始时，cd 边到磁场上边界的距离为 2l，线框由静止释放，从 cd 边进入磁场直到 ef、pq 边进入磁场前，线框做匀速运动，在 ef、pq 边离开磁场后，ab 边离开磁场之前，线框又做匀速运动线框完全穿过磁场过第51页程中产生的热量为 Q.线框在下落过程中始终处于原竖直平面内，且 ab、cd 边保持水平，重力加速度为 g.求：(1)线框 ab 边将离开磁场时做匀速运动的速度大小
23、是 cd 边刚进入磁场时的几倍；(2)磁场上下边界间的距离 H.第52页关键点拨 解题思维流程如下：第53页解析(1)设磁场的磁感应强度大小为 B，cd 边刚进入磁场时，线框做匀速运动的速度为 v1，cd 边上的感应电动势为 E1，由法拉第电磁感应定律，有 E12Blv1设线框总电阻为 R，此时线框中电流为 I1，由闭合电路欧姆定律，有 I1E1R 设此时线框所受安培力为 F1，有 F12I1lB由于线框做匀速运动，其受力平衡，有 mgF1由式得 v1mgR4B2l2第54页设 ab 边离开磁场之前线框做匀速运动的速度为 v2，同理可得 v2mgRB2l2 由式得 v24v1.(2)线框自释放
24、直到 cd 边进入磁场前，由机械能守恒定律，有 2mgl12mv21线框完全穿过磁场的过程中，由能量守恒定律，有第55页mg(2lH)12mv2212mv21Q由式得 H Qmg28l.答案(1)4 倍(2)Qmg28l第56页自主突破7.如图所示，在水平面上放置间距为 L 的平行金属导轨MN、PQ，导轨处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小随时间的变化规律为 Bkt(k 为常数，k0)M、P 间接一阻值为 R 的电阻，质量为 m 的金属杆 ab 垂直导轨放置，与导轨接触良好，其接入轨道间的电阻为 R，与轨道间的动摩擦因数为，PbMaL(不计导轨电阻，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度
25、为 g)，从 t0 到 ab 杆刚要运动的这段时间内()C第57页A通过电阻 R 的电流方向为 PMB回路中的感应电流 I2kL2RC通过电阻 R 的电荷量 qmgkLDab 杆产生的热功率 Pk2L22R第58页解析：由楞次定律可知，通过电阻 R 的电流方向为 MP，故 A 错误；回路产生的感应电动势为：EBt SkL2，根据欧姆定律可得电流为：I E2RkL22R，故 B 错误；金属杆刚要运动时，mgktIL0，又因 qIt，联立可得：qmgkL，故 C 正确；根据功率公式可得 ab 杆产生的热功率 PI2Rk2L44R，故 D错误第59页8如图所示，足够长的光滑平行金属导轨 CD、EF
26、倾斜放置，其所在平面与水平面间的夹角 30，两导轨间距为 L，导轨下端分别连着电容为 C 的电容器和阻值 R2r 的电阻一根质量为 m、电阻为 r 的金属棒放在导轨上，金属棒与导轨始终垂直并接触良好，一根不可伸长的绝缘轻绳一端拴在金属棒中间，另一端跨过定滑轮与质量 M4m 的重物相连金属棒与定滑轮之间的轻绳始终在两导轨所在平面内且与两导轨平行，磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直于导轨所在平面向上，导轨电阻不计，初始状态用手托住重物使轻绳恰处于伸直状态，由静止释放重物，求：(重力加速度大小为 g，不计滑轮及空气阻力)第60页(1)若 S1 闭合、S2 断开，重物的最大速度(2)若 S1 和 S2
27、均闭合，电容器的最大带电量答案：(1)21mgr2B2L2(2)7mgrCBL第61页解析：(1)S1 闭合、S2 断开时，重物由静止释放后拉动金属棒沿导轨向上做加速运动，金属棒受到沿导轨向下的安培力作用，设最大速度为 vm，感应电动势 EBLvm感应电流 I ERrBLvm3r当金属棒速度最大时有：Mgmgsin30BIL解得：vm21mgr2B2L2.第62页(2)S1 和 S2 均闭合时，电容器两板间的最大电势差 UURIR7mgrBL电容器的最大带电量 QCU7mgrCBL.第63页9(2019浙江卷)如图所示，倾角 37、间距 l0.1 m的足够长金属导轨底端接有阻值 R0.1 的电
28、阻，质量 m0.1 kg 的金属棒 ab 垂直导轨放置，与导轨间的动摩擦因数 0.45.建 立 原点 位于 底端、方 向沿 导轨 向上的 坐 标轴 x.在 0.2 mx0.8 m 区间有垂直导轨平面向上的匀强磁场从 t0 时刻起，棒 ab 在沿 x 轴正方向的外力 F 作用下，从 x0 处由静止开始沿斜面向上运动，其速度 v 与位移 x 满足 vkx(可导出akv)，k5 s1.当棒 ab 运动至 x10.2 m 处时，电阻 R 消耗的电功率 P0.12 W，运动至 x20.8 m 处时撤去外力 F，此后第64页棒 ab 将继续运动，最终返回至 x0 处棒 ab 始终保持与导轨垂直，不计其他电
29、阻，求：(提示：可以用 F-x 图象下的“面积”代表力 F 做的功，sin370.6)(1)磁感应强度 B 的大小；(2)外力 F 随位移 x 变化的关系式；(3)在棒 ab 整个运动过程中，电阻 R 产生的焦耳热 Q.答案：(1)305 T(2)(0.963.1x)N(3)0.324 J第65页解析：(1)在 x10.2 m 处时，电阻 R 消耗的电功率 PBlv2R此时 vkx1 m/s解得 BPRlv2 305 T(2)在无磁场区间 0 x0.2 m 内，有a5 s1v25 s2xF25 s2xmmgcosmgsin(0.962.5x)N在有磁场区间 0.2 mx0.8 m 内，有FAB
30、l2vR0.6x N第66页F(0.962.5x0.6x)N(0.963.1x)N(3)上升过程中克服安培力做的功(梯形面积)WA10.6 N2(x1x2)(x2x1)0.18 J撤去外力后，设棒 ab 上升的最大距离为 s，再次进入磁场时的速度为 v，由动能定理有(mgsinmgcos)s12mv2(mgsinmgcos)s12mv2第67页解得 v2 m/s由于 mgsinmgcosBl2vR0故棒 ab 再次进入磁场后做匀速运动下降过程中克服安培力做的功WA2Bl2vR(x2x1)0.144 JQWA1WA20.324 J第68页解决电磁感应中的力、电综合问题通常需要综合运用牛顿第二定律、动量定理、动量守恒定律、功能关系和能量守恒定律等重要规律，并结合闭合电路的欧姆定律等物理规律及基本方法.其中，动量观点在电磁感应问题中的应用主要可以解决变力的冲量.所以在求解导体棒做非匀变速运动的问题中，应用动量定理可以避免由于加速度变化而导致运动学公式不能使用的麻烦.第69页温示提馨请 完 成：专题限时训练11 PPT文稿（点击进入）