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1、http:/ K12教学同步资源/人教高三物理课标/资源版主/赵海波高三物理第二轮专题复习-电磁感应与电路一、考点分析： 纵观近几年各种形式的高考试题，电磁感应与电路部分知识每年必考，并把电磁感应、磁场、电路以及力学中力的平衡、恒力做功等知识有机地结合，编组成电磁学和电路的综合型题较多，题型有选择题、填空题、计算题等，难度在中档左右，也有以这两部分知识命题的压轴题，复习过程中应予以高度重视，强化训练。 在考试大纲中，它主要涵盖以下基本要求： 1电磁感应是电磁学的核心内容，重点研究电磁感应现象的产生条件，感应电流方向的判定，感应电动势大小的计算，交变电流是电磁感应理论的延续和具体应用。 2电路部
2、分，其一是以部分电路欧姆定律为中心，包括六个基本物理量（电压、电流、电阻、电功、电功率、电热），三条定律（部分电路欧姆定律、电阻定律和焦耳定律），以及若干基本规律（串、并联电路特点等）；其二是以闭合电路欧姆定律为中心，讨论电动势的概念，闭合电路中的电流、路端电压以及闭合电路中能量的转化；其三，对高中物理所涉及的三种不同类别的电路进行比较，即恒定电流电路、变压器电路、远距离输电电路，比较这些电路哪些是基本不变量，哪些是变化量，变化的量是如何受到不变量的制约的其能量是如何变化的。 3知道解物理题的要求和规范。 命题的趋势：对电磁感应与电路的考查命题，常以学科内综合题目呈现，涉及电磁感应定律、直流电
3、路、功、动能定理、能量转化与守恒等多个知识点，突出考查考生理解能力、分析综合能力，尤其从实际问题中抽象概括构建物理模型的创新能力。二、电磁感应与电路复习重点知识1电磁感应磁通量、电磁感应现象、法拉第电磁感应定律、楞次定律、交流电2电路分析（部分、全）欧姆定律、电动势、电阻定律、焦耳定律要点一、磁通量、电磁感应现象、法拉第电磁感应定律、楞次定律、交流电在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，则导体或回路就相当于电源，大小由法拉第电磁感应定律求得、方向由右手定则或楞次定律判断将它们接上电阻或用电器可以对用电器供电，接上电容器可以使电容器充电 要点二、电路分析在恒定电流
4、电路中，如果题目不加特殊强调，电源的电动势和内电阻是基本不变量，在外电阻改变时其他量的变化受到基本不变量的制约。欧姆定律将这些物理量联系起来。对于非纯电阻电路（如电动机、电解槽等），欧姆定律不适用，只能从能量的角度进行考虑。在变压器电路中，如果题目不加特殊强调，变压器的输入电压不变，其他量改变时受到这个基本不变量的制约在远距离输电电路中，如果题目不加特殊强调，发电厂输出的电功率不变，其他量改变时受到这个基本不变量的制约 题型一、电磁感应与电路中的图象问题【例1】如图所示，面积s=0.2 m2的100匝线圈A处在变化的磁场中，磁感应强度B随时间按图乙所示规律变化，方向垂直于线圈平面。若规定向外为
5、正向，且已知R1=4, R2=6，电容C=30F。线圈A的电阻不计。（1）闭合S后，通过R2的电流的大小和方向？ (2)闭合S一段时间后，再断开S，通过R2的电荷量是多少？解析：由于线圈A所在处的磁场变化而引起穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电动势。当S闭合后，就有电流产生并流过R2。（1）由乙图知B随时间按线性变化，且，变化率 ，因而产生的感应电动势、形成的感应电流均为恒值。由法拉第电磁感应定律得由欧姆定律得 由楞次定律判定电流方向，在01s之间，原磁场为负，即指向里，且原磁场减小，感应电流的磁场与原磁场方向相同，因而电流是a b；在1s以后，原磁场向外且增强，感应电流的磁场与原磁场方向相
6、反，仍向里，电流仍是a b，所以S闭合后通过R2的电流方向为a b。（2）再断开S后，发生电磁感应的线圈A与外电路不再闭合。因而不再为R2提供电流，这是时容器C通过R2放电到完为止，所以此时通过的电荷量就是S断开前C所带电荷量即Q=UcC=IR2C=0.463010-6C=7.210-5C方法探究：该题将磁场的变化规律用直观的图象反映出来，因此识别图象从而找出磁感应强度B随时间变化的规律及各个阶段磁场方向是解题的关键。图象反映物理量变化规律具有直观、明确等优点，因而常在题中出现，正确识别图象是解答此类问题的核心；另外，在解答物理题的过程中灵活地采用图象处理也是一种常用的解题方法。 【变式训练】
7、1、如图（a）所示区域（图中直角坐标系xOy的1、3象限）内有匀强磁场，磁感应强度方向垂直于图面向里，大小为B，半径为l，圆心角为60的扇形导线框OPQ以角速度绕O点在图面内沿逆时针方向匀速转动，导线框回路电阻为R（1）求线框中感应电流的最大值Im和交变感应电流的频率f （a） （b） （2）在图（b）中画出线框转一周的时间内感应电流I随时间t变化的图象（规定在图（a）中线框的位置相应的时刻为t =0） 题型二、电磁感应结合闭合电路的欧姆定律【例2】如图所示，直角三角形导线框abc固定在匀强磁场中，ab是一段长为、电阻为R的均匀导线，ac和bc的电阻可不计，ac长度为。磁场的磁感应强度为B，方
8、向垂直于纸面向里。现有一段长度为、电阻为的均匀导体杆MN架在导线框上，开始时紧靠ac，然后沿ab方向以恒定速度v向b端滑动。滑动中始终与ac平行并与导线框保持良好接触。当MN滑过的距离为时，导线ac中的电流是多大？方向如何？解析：设MN滑过的距离为时，它与bc的接触点为P，如图所示，由几何关系可知MP的长度为，MP中的感应电动势，MP段的电阻MacP和MbP两电路的并联电阻为由欧姆定律，PM中的电流 ac中的电流 解得 根据右手定则，MP中的感应电流的方向由P流向M，所以电流Iac的方向由a流向c。技巧点拨：解决电磁感应电路问题的关键就是借鉴或利用相似原型来启发理解和变换物理模型，即把电磁感应
9、的问题等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 【变式训练】2如图（a）所示的螺线管的匝数n=1500，横截面积S=20cm2，电阻r=1.5，与螺线管串联的外电阻R1=1.0，R2=3.5若穿过螺线管的磁场的磁感应强度按图（b）所示的规律变化，计算R1上消耗的电功率 题型三、电磁感应与电路中电量的计算【例3】如图所示，平行导轨P、Q相距为d，两端分别接有阻值为R的电阻和电容为C的电容器；磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面，方向如图；直导线aO的一端与导轨Q在O点相连，aO长为2d，开始aO与平行
10、导轨垂直，当它以角速度顺时针方向转过600时，上端与导轨P分离（aO绕O转动时，保持与导轨P有良好接触），不考虑导轨P、Q与直导线aO的电阻。试分析计算：整个过程中有多少电荷量通过电阻R ？解析：直导线aO顺时针方向转600。在a端与P导轨分离前瞬时，闭合回路的面积增加值为。穿过闭合回路的磁通量增加值为 若转动时间为，则感应电动势的平均值为感应电流的平均值为在这段时间（）里，通过电阻R的电荷量为由得 在Oa转动600的过程中，电路中感应电动势不断增大，电容上的电压也不断增大，在aO与P将要分离的瞬时，电容器上的电压为aO切割磁感线的瞬时感应电动势：。这时电容器上所带的电荷量达到最大值：aO与P
11、分离后，电容器将放电，放电时通过R的电荷量显然为q2。所以全过程通过R的总电荷量误点警示：直导线aO在转动600角的过程中迁移的总电荷量为q，其中通过R的电荷量为q1，而储存在电容器中的电荷量为q2；在aO与P分离后电容器放电，q2也通过R，如果电路中没有接电容器。aO转动时没有对电容器的充电过程，通过R的电荷量只有q1。【变式训练】3如图所示，空间存在垂直于纸面的均匀磁场，在半径为a的圆形区域内、外，磁场方向相反，磁感应强度的大小均为B.一半径为b，电阻为R的圆形导线环放置在纸面内，其圆心与圆形区域的中心重合.在内、外磁场同时由B均匀地减小到零的过程中，通过导线截面的电量Q=_. 题型四、电
12、磁感应与电路中的动力学问题【例4】如图甲所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上，两导轨间距为L。M、P两点间接有阻值为R的电阻，一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下。导轨和金属杆的电阻可忽略，让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦。（1）由b向a方向看到的装置如图乙所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；（2）在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小；（3）求在下滑过程中，ab杆可能达到的速度最大值
13、。解析：（1）ab杆下滑过程中的某时刻受力示意图如图丙所示。重力mg，竖直向下；支持力，垂直斜面向上；安培力F，沿斜面向上。（2）当ab杆速度为v时，感应电动势E=BLv，此时电路中电流ab杆受到的安培力 。根据牛顿运动定律，有 则加速度 。（3）当时，ab杆达到最大速度，则 。 知识链接：该题考查了感应电动势的计算及欧姆定律、牛顿第二定律，并且过程是动态过程，是一道综合性考题，要求考生要有较强的分析思维能力。 【变式训练】4、如图所示，两根相距为d的足够长的平行金属导轨位于水平xOy平面内，左端接有阻值为R的电阻，其他部分的电阻均不计在x0的一侧存在垂直xOy平面且方向竖直向下的稳定磁场，磁
14、感强度大小按B=kx规律变化（其中k是一大于零的常数）一根质量为m的金属杆垂直跨搁在光滑的金属导轨上，两者接触良好当t =0时直杆位于x=0处，其速度大小为v0，方向沿x轴正方向，在此后的过程中，始终有一个方向向左的变力F作用于金属杆，使金属杆的加速度大小恒为a，加速度方向一直沿x轴的负方向求：（1）闭合回路中感应电流持续的时间有多长？（2）当金属杆沿x轴正方向运动的速度为时，闭合回路的感应电动势多大？此时作用于金属杆的外力F多大？题型五、电磁感应与电路中的功能综合问题【例5】如图所示，电动机通过其转轴上的绝缘细绳牵引一根原来静止的长为L=1m，质量m=0.1kg的导体棒ab，导体棒紧贴在竖直
15、放置、电阻不计的金属框架上，导体棒的电阻R=1，磁感应强度B=1T的匀强磁场中，其方向垂直于导体框架所在的平面。当导体棒在电动机牵引下上升h=3.8m时，获得稳定的速度，此过程中导体棒产生的热量Q=2J。电动机工作时，电压表、电流表的读数分别恒为7V和1A。电动机的内阻r=1，不计一切摩擦，g=10m/s2.求：（1）导体棒所达到的稳定速度是多少？（2）导体棒从静止到达稳定速度的时间是多少？解析：电路给电动机提供一定的电功率P电=IU，一部分损耗在电动机的内阻发热上，剩余的即电动机输出功率用来提升棒ab。据UI=I2r+P输知电动机输出功率一定，棒在拉力F作用下上升，做加速度a逐渐变小的加速运动，当a=0，即F=F安+mg时棒速稳定。（1）设棒达到稳定速度为v，则有 而Fv=UII2r 将数值代入解
