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1、第九部分 电磁感应,专题一 电磁感应现象、楞次定律,专题二 法拉第电磁感应定律及应用,专题三 电磁感应规律的综合应用,专题一 电磁感应现象、楞次定律,备考导航,例题剖析,（一）知识与技能,本专题考查磁通量、磁通量变化量、电磁感应现象和感应电流方向判断等知识点.考查理解综合分析和逻辑推理及运用等能力.,（二）过程与方法,1.明确产生感应电流、感应电动势的条件，掌握磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率的区别，熟练掌握用楞次定律判断感应电流的步骤.,2.在本专题学习过程中要明确从磁场获得电流的条件，掌握感应电流或感应电动势方向的判定方法，注意区分和理解安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的异同.
2、对楞次定律的理解关键是“阻碍”的含义，,并从磁通量变化的角度、导体和磁体相对运动的角度、能量的角度多方位地应用楞次定律，做到思维辩证、推理严谨、运用灵活.,3.高考对本专题的考查多以选择题的形式出现，在一道试题中可能有多个知识点出现，也可能在计算题中与其他知识点一起综合进行考查.,【例1】小明同学在学习了产生感应电流的条件后，设计了如下的实验，如下图所示,在通电水平长直导线的正下方,有一矩形导线框.若导线框分别做如下的运动:,I,O,O I,在纸面内沿水平直导线方向平移沿水平轴OO匀速转动 以长直导线为轴匀速转动在纸面内向水平直导线平移 你认为其中能够产生感应电流的是 ( ),A. B. C.
3、 D. ,【思路剖析】判断能否产生感应电流的关键是看穿过导线框中的磁通量是否发生变化.,【解析】作出通电直导线周围磁感线分布的纵剖面图和右侧视图,如下图所示. 导线框在纸面内沿水平方向平移,导线框面积不变,磁感应强度不变; 导线框以长直导线为轴匀速转动, 导线框面积不变,磁感应强度不变;所以两种情况下穿过导线框的磁通量不变.导线框沿水平轴OO匀速转动,导线框面积不变,磁感应强度变化;导线框在纸面内向水平直导线平移, 导线框面积不变,磁感应强度变化;所以两种情况下穿过导线框的磁通量变化,由产生感应电流的条件可知, 两种情况下穿过导线框的磁通量变化产生感应电流.因此选项B正确.,【答案】 B,思维
4、拓展,如何理解切割磁感线：导体是否将磁感线“切断”，如果不能切断就不是切割.如下图中的A、B真的被切断，而C导体没有切割磁感线.,即使导体真的切割磁感线，也不能保证就能产生感应电流.如下图中B的线框中磁通量没有发生变化，回路中没有产生感应电流，而A、C的通过线框的回路中磁通量发生了变化，所以产生了感应电流.,即使是闭合回路中的部分导体切割了磁感线，也不能绝对保证一定存在感应电流.如图中D所示的线框虽然部分切割磁感线，但通过线框的磁通量没有变化，所以回路中没有产生感应电流.,【例2】如图所示,光滑固导轨m、n水平放置，两根导体棒p、q平行放于导轨上，形成一个闭合回路.当一个条形磁铁从高处下落接近
5、回路时（ ）,A. p、q将互相靠拢 B. p、q将互相远离,C.磁铁的加速度仍为g D.磁铁的加速度小于g,【思路剖析】先根据楞次定律判断出电流的方向，然后运用左手定则判定受力方向.也可以从楞次定律的推广角度灵活加以判定.,【解析】方法一：假设磁铁下端为N极，根据楞次定律先判断出p、q中的感应电流方向，再根据左手定则可判断p、q所受的安培力方向，安培力使p、q相互靠拢.由于回路所受的安培力的合力向下，根据牛顿第三定律，磁铁将受到向上的反作用力，从而加速度小于g.若磁铁的下端为S极，根据类似的分析可以得出相同的结果，所以A、D选项正确.,方法二：根据楞次定律的另一表述感应电流的效果总是要反抗产
6、生感应电流的原因，本题中的“原因”是回路中的磁通量增加，磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近，所以p、q将相互靠近且磁铁的加速度小于g.,【答案】 AD,思维拓展,“阻碍”是楞次定律的核心，在解具体问题时可以将楞次定律的“阻碍”含义推广为以下三种表述方式：阻碍原磁场的变化；阻碍导体间的相对运动；阻碍原电流的变化.有时应用推广的“阻碍”含义解题比用楞次定律本身直接解题会更方便、更简捷.,【例3】磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边界2L的正方形范围内，一 电阻为R，边长为L的正方形线框abcd，沿垂直于磁感线的方向以速度v匀速 通过磁场，如图所示，从ab刚开始进入磁场开始计时：,
7、（1）画出穿过线框的磁通量随时间的变化图象； （2）画出线框匀速通过磁场时所受的外力图象.,【思路剖析】考查磁通量、磁通量变化、右手定则、楞次定律、安培定则及左手定则等知识点、考查理解能力、分析问题解决问题能力和应用数学知识解决物理问题能力.,【解析】线圈穿过磁场的过程可分为三个阶段：进入磁场阶段、在磁场中运动阶段和离开磁场阶段.,(2)由右手定则或楞次定律判断出线圈abcd中感应电流方向，再由左手定则判断不论线圈是进或出磁场，安培力均水平向左，由于匀速运动，故外力,且向右.当线圈完全进入磁场时，线框中无电流，故外力,图象如图乙所示.,【答案】见解析,思维拓展,本题考查的知识点较多，但难度不大
8、，对考生考查的较全面，同学们必须对基础知识非常熟练才能做出正确的解读，这提示同学们在复习过程中基础一定要扎实，熟悉相关的各类知识，做到以问题为线索，把知识点构建成一个知识网络.,【例4】如右图所示，一个回路中含有电源和开关S，在导线EF上方有一个矩形闭合线圈ABCD，请根据你所掌握的知识，简述当开关S闭合和断开瞬间，线圈ABCD中的磁通量变化情况和感应电流方向.,【解析】,当S闭合时：,（1）研究回路是ABCD，穿过回路的磁场是电流产生的磁场，磁感应强度方向由安培定则判断，可知B垂直于纸面向外，且磁通量增大； （2）由楞次定律得知感应电流磁场方向应和B原相反，即垂直于纸面向内； （3）由安培定
9、则判断线圈ABCD中感应电流方向是ADCBA. 当S断开时： （1）研究回路仍是线圈ABCD，穿过回路的原磁场仍是电流I产生的磁场，方向由安培定则判断，可知B垂直纸面向外，且磁通量减少； （2）由楞次定律可知感应电流磁场方向应和B原相同，即垂直纸面向外； （3）由右手螺旋定则可判断感应电流方向是ABCDA.,【答案】,见解析,思维拓展,此题是按照运用楞次定律判断感应电流方向的步骤进行解题的.对于磁通量变化引起感应电流的情形，一般步骤可以概括为：明确增减和方向，“增反减同”切莫忘，安培定则来判断，四指环绕是流向.,专题二 法拉第电磁感应定律及应用,备考导航,例题剖析,(一)知识与技能 本专题考查
10、法拉第电磁感应定律、电磁感应中电路问题、日光灯原理、自感和涡流等知识点.考查理解能力、分析综合能力、逻辑推理能力和利用数学知识解决物理问题能力.,(二)过程与方法,1.理解法拉第电磁感应定律，掌握感应电动势的两种计算公式并会灵活运用，能够正确使用楞次定律或右手定则来判断感应电流（或电动势）的方向，知道自感现象和日光灯原理.,2.在本专题的复习过程中同学们要掌握计算感应电动势的两种公式的使用方法，建立一系列相关的模型，会灵活地利用公式求电路中的电,流和电荷量，会分析电路中部分导体所受安培力的大小和方向，知道自感现象中自感线圈在电路中的作用.,3.本专题内容在高考中占有特殊地位，由于法拉第电磁感应
11、现象同闭合电路、动力学有着密切的关系，这决定了本专题必然成为高考命题的热点，其计算题难度一般都在中挡左右，选择题难度则可能略有降低.,【例1】如下图所示，长为L的金属棒ab，绕b端在垂直于匀强磁场的平面内以角速度匀速转动，磁感应强度为B.求ab两端的电势差.,【思路剖析】导体切割磁感线时，可用多种方法求解，可以通过切割磁感线的方法或通过磁通量变化率的方法进行求解.,【解析】解法1:棒上各处速率不等，故不能直接用公式E=Blv求解，由v=r可知，棒上各点的线速度与半径成正比，故可用棒上中点的线速度作为平均切割速度代入公式计算，由,解法2:设经过t时间ab棒扫过的扇形面积为S，则S,变化的磁通量为
12、,思维拓展,a、b两端的电势差等于金属棒切割磁感线产生的感应电动势，因此，只要求出感应电动势即可，若用E=Blv求E，则必须先求出平均切割速率；若用 求E，则必须先求出金属棒ab在t时间内扫 过的面积，从而求出磁通量的变化率.,【例2】如图甲所示，AB、CD是两根足够长的固定平行金属导轨，两导轨间的距离为L，导轨平面与水平面的夹角为，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感应强度为B，在导轨的AC端连接有一个阻值为R的电阻，一根垂直于导轨的金属棒，质量为m，从静止开始沿导轨下滑，求ab棒的最大速度为多少.（已知ab与导轨间动摩擦因数为， 导轨与金属棒的电阻不计，导轨足够长）,
13、【思路剖析】这是一个典型的模型，要把电学问题转化成力学问题.,【解析】金属ab下滑时产生的感应电流方向和受力如图乙所示，金属棒ab 沿导轨下滑过程中受到重力mg、支持力FN、摩擦力F和安培力F安四个力作用. 金属棒下滑产生的感应电动势E=BLv,闭合回路中产生的感应电流为 ，安培力F安的方向沿斜面向上，其大小为：,根据牛顿第二定律得：,金属棒由静止开始下滑后，做加速度逐渐减小的变加速运动，当加速度减到零时，速度增至最大，以后金属棒将以这个最大速度匀速下滑，此时,思维拓展,本题是电磁学与力学的综合应用题，分析的思路与力学思路一样，但在判断安培力的方向和感应电流的方向时，要注意正确使用左、右手定则
14、.,【例】如右图所示，光滑导体棒bc固定在竖直放置的足够长的平行金属导轨上，构成框架abcd，其中bc棒电阻为R，其余电阻不计.一不计电阻的导体棒ef水平放置在框架上，且始终保持良好接触，能无摩擦地滑动，质量为m.整个装置处在磁感强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直框面.若用恒力F向上拉ef，则,（1）试分析导体棒ef在运动过程中各物理量的变化情况； （2）当ef匀速上升时速度多大.,【思路剖析】对物体进行定性分析时，要找到所遵循的物理规律，如本题通过牛顿运动定律定性分析出可能变化的物理量，且根据欧姆定律等规律进行推导，想象出物理运动状态的变化过程.,（1）当杆向上运动时，杆ef受力如右图所示，
15、由牛顿第二定律得：,当F、mg都不变时，只要v变大， 变大，F安变大，从而a变小，当v达到某一值时，则a=0，此后杆ef做匀速运动.因此，杆ef做加速度越来越小的加速运动，当a=0时最终匀速上升.,【解析】,（2）当杆匀速上升时，有,思维拓展,导体棒在磁场中沿导轨运动的题目比较常见，在近年高考命题中也较多地出现，解该类题的思路如下：,分析棒的受力情况，判断各力的变化情况； 分析棒的运动情况，判断加速度和速度的变化情况； 分析棒的最终运动情况，依照有关公式列方程； 求解并讨论结果的合理性.,【例4】如右图所示，放在绝缘水平面上的两条平行导轨MN和PQ之间的宽度为l，置于磁感应强度为B的匀强磁场中
16、，B的方向垂直于导轨平面向里，导轨左端接有阻值为R的电阻，,其他部分电阻不计.,温馨提示： 这很重要,导轨右端接一电容为C的电容器，长为2l的金属棒放在与导轨上与导轨垂直且接触良好，其a端放在导轨PQ上.设导轨长度比2l长得多，现将金属棒以a端为轴，以角速度沿导轨平面顺时针旋转90角，那么，在这一过程中通过电阻R的总电荷量是多少？,【思路剖析】 a杆在转动过程中产生感应电动势.其电动势是一个变化的量，回路中产生电流通过R，当a杆与导轨不接触时，电容器放电.,【解析】 ab转动过程的前60范围内，切割磁感线产生的感应电动势给电容器不断充电，转到60时，电荷量达到最大，同时与R构成回路有电荷量流过R，这一过程流过R的电荷量为,电容器上最大电荷量为,棒继续转动就脱离导轨，此时电容器
