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1、2014 年高考物理（考纲解读及热点难点试题演练）专题 09 电磁感应现象及电磁感应规律的应用（含解析）新人教版(1)考查楞次定律的应用问题；(2)考查电磁感应中的图象问题；(3)考查法拉第电磁感应定律和楞次定律的综合应用问题，如电路问题、图象问题、动力学问题、能量问题等【命题趋势】(1)综合考查楞次定律、法拉第电磁感应定律及电路、安培力等相关知识(2)考查学生的识图能力，由图象获取解题信息的能力(3)电流恒定时，考查焦耳定律、电功率的相关知识(4)电流变化时，考查不同能量的转化问题(5)与牛顿第二定律、运动学结合的动态分析问题(6)电磁感应中的安培力问题、涉及受力分析及功能关系的问题一、电磁
2、感应中的图象问题电磁感应中的图象多在选择题中出现，有时也在计算题中考查，主要考查以下内容：(1)综合考查楞次定律、法拉第电磁感应定律及电路、安培力等相关知识;(2)在计算题中考查学生的识图能力。电磁感应现象中，回路产生的感应电动势、感应电流及磁场对导线的作用力随时间的变化规律，可用图象直观地表现出来(如： I t、 B t、 E t 等)，此题型可大致分为两类：(1)由给定的电磁感应过程选择相应的物理量的函数图象，以选择题形式为主;(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程，确定相关物理量，以综合计算题形式出现。【方法技巧】图象问题的思路与方法：(1)图象选择问题：求解物理图象的选择题可用 “排除
3、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 ”，即按照要求画出正确的草图，再与选项对照。解决此类问题关键是把握图象特点、分析相关物理量的函数关系、分析物理过程的变化或物理状态的变化。(2)图象分析问题：定性分析物理图象，要明确图象中的横轴与纵轴所代表的物理量，弄清图象的物理意义，借助有关的物理概念、公式、不变量和定律作出相应判断。在有关物理图象的定量计算时，要弄清图象所揭示的物理规律及物理量间的函数关系，善于挖掘图象中的隐含条件，明确有关图象所包围的面积、斜率，以及图象的横轴、纵轴的截距所表示的物理意义。二、电磁感应中的动力学问题电磁感应中的动力学问题是高考中的热点，
4、考查形式既有选择题，又有计算题，命题规律大致有以下两点：(1)与牛顿第二定律、运动学知识结合的动态分析;(2)电磁感应中的纯力学问题，涉及受力及功能关系问题。电磁感应动力学问题的分析方法：(1)(2)【规律方法】电磁感应与力学综合题的解题策略解决此类问题首先要建立 “动电动 ”的思维顺序，可概括总结为：(1)找准主动运动者，用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解电动势的大小和方向;(2)画出等效电路图，求解回路中的电流的大小及方向;(3)分析安培力对导体棒运动速度、加速度的影响，从而推得对电流有什么影响，最后确定导体棒的最终运动情况;(4)列出牛顿第二定律或平衡方程求解。三、电磁感应中的能量转化问
5、题该知识点在高考中既有选择题，又有计算题，是高考中的重点，分析高考考题，命题主要有以下特点：(1)电磁感应与电路、动力学知识一起进行综合考查;(2)电流恒定时，考查焦耳定律、电功率的相关知识;(3)电流变化时，考查不同能量的转化问题。【方法技巧】求焦耳热的三个途径：(1)感应电路为纯电阻电路时，产生的焦耳热等于克服安培力做的功，即 Q=W 安 。(2)感应电路中电阻产生的焦耳热等于电流通过电阻做的功，即 Q=I2Rt。(3)感应电路中产生的焦耳热可通过能量守恒定律列方程求解。【误区警示】1.受力分析时，误将安培力作为普通力进行处理安培力的一般表达式为 F=BIl= ，只要速度变化，安培力就变化
6、，物体所受合力就发生22变化。2.导体进出磁场时，习惯性地认为运动性质没有大的变化在进入磁场或出磁场时，由于安培力的突变，物体的运动性质也随之变化。考点 1、感应电流方向的判断1.感应电流(1)产生条件Error!(2)方向判断Error!2应用楞次定律的“二、三、四”(1)区分两个磁场引起感应电流的磁场原磁场感应电流的磁场感应磁场(2)理解三种阻碍阻碍原磁通量的变化增反减同阻碍物体间的相对运动来拒去留阻碍自身电流的变化增反减同(3)解题四步分析确定原磁场的方向(分析原磁场)确定磁通量的变化(增大或减小)判断感应磁场的方向(增反减同)判断感应电流的方向(安培定则)【例 1】 (2013山东卷，
7、18)将一段导线绕成图 495 甲所示的闭合回路，并固定在水平面(纸面)内回路的 Ab 边置于垂直纸面向里的匀强磁场中回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场，以向里为磁场的正方向，其磁感应强度 B 随时间 t 变化的图象如图乙所示用 F 表示 ab 边受到的安培力，以水平向右为 F 的正方向，能正确反应 F 随时间 t 变化的图象是()【特别提醒】电磁感应现象的发生一般有以下两种情况(1)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动：此种情况下感应电流的方向一般用右手定则判断；(2)穿过闭合电路的磁通量发生变化：此种情况下感应电流的方向一般用楞次定律判断不论哪种情况，归根到底还是穿过闭合电路的磁通量
8、发生了变化，即 0.【变式探究】 如图 496 所示，在匀强磁场中的矩形金属轨道上，有等长的两根金属棒 ab 和 cd，它们在外力作用下以相同的速度匀速向左运动，则()A断开开关 S， ab 中有感应电流，方向为 b aB闭合开关 S， ab 中有感应电流，方向为 a bC无论是断开还是闭合开关 S， ab 中都有感应电流，方向均为 a bD无论是断开还是闭合开关 S， ab 中都没有感应电流考点 2、电磁感应中的图象问题【例 2】 (2013福建卷，18)图 498如图 498，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
9、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，不计空气的影响，则下列哪一个图象不可能反映线框下落过程中速度 v 随时间 t 变化的规律()【特别提醒】分析电磁感应图象问题时的三个关注(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分析电磁感应图象问题时的三个易错点(1)分不清横坐标是时间 t 还是位移 x，正确区分横坐标是解题的关键(2)不
10、能找到切割磁感线的有效长度，因而无法确定感应电动势如何变化特别是线框两条边切割有界磁场时，切割磁感线的有效长度在变化，确定有效长度如何变化才能确定感应电动势如何变化(3)不能正确区分哪部分是电源，哪部分是外电路，因而无法确定两点间电势差例如矩形线圈进入磁场，切割磁感线的边是电源，其他三边串联作为外电路区分内外电路是研究回路上两点间电势差的基础【变式探究】 如图 499 所示，导体棒沿两平行金属导轨从图中位置以速度 v 向右匀速通过一正方形 abcd 磁场区域， ac 垂直于导轨且平行于导体棒， ac 右侧的磁感应强度是左侧的 2 倍且方向相反，导轨和导体棒的电阻均不计，下列关于导体棒中感应电流
11、和所受安培力随时间变化的图象正确的是(规定电流从 M 经 R 到 N 为正方向，安培力向左为正方向)()考点 3、法拉第电磁感应定律的应用【例 3】 (2013四川卷，7)如图 4911 所示，边长为 L、不可形变的正方形导线框内有半径为 r 的圆形磁场区域，其磁感应强度 B 随时间 t 的变化关系为 B kt(常量 k0)回路中滑动变阻器 R 的最大阻值为 R0，滑动片 P 位于滑动变阻器中央，定值电阻 R1 R0、 R2 .R02闭合开关 S，电压表的示数为 U，不考虑虚线 MN 右侧导体的感应电动势，则()A R2两端的电压为U7B电容器的 a 极板带正电C滑动变阻器 R 的热功率为电阻
12、 R2的 5 倍D正方形导线框中的感应电动势为 kL2【特别提醒】1. 求感应电动势大小的几种方法(1)磁通量变化型： E n t(2)磁感应强度变化型： E S B t(3)面积变化型： E B S t(4)平动切割型： E Blv(5)转动切割型： E Bl2122.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(或右手定则)确定感应电动势的大小和方向(2)画出等效电路，对整个回路进行分析，确定哪一部分是电源，哪一部分为负载，认清负载间的连接关系(3)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路的性质、电功率等公式列式求解【变式探究】 如图 4912 所示，两根完全相同的
13、导线构成匝数分别为 n1和 n2的圆形闭合线圈 A 和 B.两线圈平面与磁场垂直当磁感应强度随时间均匀变化时，两线圈中的感应电流之比 IA IB为()A n1 n2 B n2 n1 C n n D n n21 2 2 21考点 4、电磁感应中的动力学和能量问题【例 4】 如图 4914 所示， MN 和 PQ 为竖直方向的两平行长直金属导轨，间距 L 为 1 m，电阻不计导轨所在的平面与磁感应强度 B 为 1 T 的匀强磁场垂直质量 m0.2 kg、电阻r1 的金属杆 ab 始终垂直于导轨并与其保持光滑接触，导轨的上端有阻值为 R3 的灯泡金属杆从静止下落，当下落高度为 h4 m 后灯泡保持正
14、常发光重力加速度为 g10 m/s2.求：(1)灯泡的额定功率；(2)金属杆从静止下落 4 m 的过程中通过灯泡的电荷量；(3)金属杆从静止下落 4 m 的过程中灯泡所消耗的电能【特别提醒】1解决电磁感应综合问题的一般思路(1)先作“源”的分析分析电路中由电磁感应所产生的电源，求出电源参数 E 和 r；(2)再进行“路”的分析分析电路结构，弄清串并联关系，求出相关部分的电流大小，以便安培力的求解；(3)然后是“力”的分析分析研究对象(通常是金属杆、导体、线圈等)的受力情况，尤其注意其所受的安培力；(4)接着进行“运动”状态的分析根据力和运动的关系，判断出正确的运动模型；(5)最后是“能量”的分
15、析寻找电磁感应过程和研究对象的运动过程中其能量转化和守恒的关系2求解焦耳热 Q 的几种方法两根足够长的光滑直金属导轨 MN、 PQ 平行固定在倾角 37的绝缘斜面上，两导轨间距L1 m，导轨的电阻可忽略 M、 P 两点间接有阻值为 R 的电阻一根质量 m1 kg、电阻r0.2 的均匀直金属杆 ab 放在两导轨上，与导轨垂直且接触良好整套装置处于磁感应强度 B0.5 T 的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下自图示位置起，杆 ab 受到大小为F0.5 v2(式中 v 为杆 ab 运动的速度，所有物理量均采用国际单位制)、方向平行导轨沿斜面向下的拉力作用，由静止开始运动，测得通过电阻 R 的电流随时间均匀增大 g 取 10 m/s2，sin 370.6.(1)试判断金属杆 ab 在匀强磁场中做何种运动请写出推理过程(2)求电阻 R 的阻值(3)求金属杆 ab 自静止开始下滑通过位移 x1 m 所需的时间 t.1.物理模型是一种理想化的物理形态可以指物理对象或物理过程，也可以指运动形式等它是物理知识的一种直观表现科学家做理论研究时，通常都要用从“构建模型”入手，利用抽象、理想化、简化、类比等手法，把研究对象的本质特征抽象
