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1、专题十 电磁感应与能量变化命 题 地 区年份考查内容及题号楞次定律、法拉 第电磁感应定律电磁感应定律与其 他知识的综合课 标 全 国2011T21 2012T19T202013T17()、T25()、 T16() 山 东2011T222012T14T202013T18命 题 地 区年份考查内容及题号楞次定律、法拉 第电磁感应定律电磁感应定律与其 他知识的综合广 东2011T15 2012 2013T36 江 苏2011T2T5 2012T5 2013T13 安 徽2011T20 2012 2013T16命题 地区年份考查内容及题号 楞次定律、法拉 第电磁感应定律电磁感应定律与 其他知识的综合
2、浙江2011T21 2012T25 2013T15 福建2011T17 2012T18 2013T18 海南2011T6 2012T5 2013T6说明：以下物理概念、规律的叙述中，在后面的( )内正确的打“”，错误的打“”1电流的周围产生磁场的现象叫电磁感应现象( )2匀强磁场的磁感应强度B和在该磁场中与磁场方向垂直的平面面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量，即BS.形象地说，磁通量就是穿过这个面的磁感线的条数公式BS只适用于匀强磁场，且面积S指完全处在垂直磁场方向的有效面积磁通量是标量，但有正、负之分( )3产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化( )4当一个线圈中的电流变化时，它
3、产生的变化的磁场在它本身激发出感应电动势，这种现象叫自感，由于自感产生的电动势叫做自感电动势( )5判断感应电流方向的右手定则：让磁感线垂直穿过手心，大拇指指向导体切割磁感线的运动方向，则四指的指向就是导体内部所产生的感应电流的方向( )6楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化( )7楞次定律的推广：感应电流的效果总是阻碍产生电流的原因( )答案 1.(订正：利用磁场产生电流的现象叫电磁感应现象，产生的电流叫感应电流) 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.1应用楞次定律判断感应电流方向的基本思路是什么？提示：运用楞次定律判定感应电流方向的
4、基本思路可归结为：“一原、二感、三电流”；从“阻碍磁通量变化”的角度来看，表现出“增反减同”，即若磁通量增加，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；若磁通量减小，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同易错：分不清两个磁场原磁场和感应电流的磁场，误认为阻碍就是两磁场方向相反2如何计算平均感应电动势和瞬时感应电动势的大小？3安培定则，左、右手定则、楞次定律各适用于什么情况？提示：易混：综合问题中选错规律或伸错手基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流有作用力左手定则 电磁 感应部分导体做切割磁感线运动右手定则闭合回路磁通量变化楞次定律4电磁感应的图象问题一般有哪些类型？
5、分析解决它们的思路如何？提示：这些图象问题大体上可分为两类：(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确图象此类问题要注意以下几点：定性或定量地表示出所研究问题的函数关系；在图象中E、I、B等物理量的方向通过正负值来反映；画图象时要注意横、纵坐标的单位长度的定义或表达(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量不管是何种类型，电磁感应中的图象问题常需利用右手定则、左手定则，楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律分析解决易错：不进行子过程的划分，建立不起数和形的关系5解决电磁感应与电路结合问题的一般思路是什么？提示：一般思路是“先源后路”第一步：确定电源用法拉第电磁感应定律求感应电动势的大小
6、，利用右手定则或楞次定律判断感应电流的方向如果在一个电路中切割磁感线的有几个部分且相互联系，可等效成电源的串、并联第二步：分析电路结构找出等效的内、外电路及外电路的串、并联关系，画出等效电路图第三步：利用电路规律求解主要应用欧姆定律及串、并联电路的基本性质等列方程求解易失分：不能正确画出等效电路，不能结合直流电路的有关规律列出方程6闭合电路的一部分导体(一般为导体棒)做切割磁感线的运动，产生的感应电流又受到安培力的作用安培力又怎样影响导体棒的运动？分析此类问题的基本方法和关键是什么？提示：(1)安培力对导体棒运动的影响导体棒产生感应电动势感应电流通电导体受安培力合外力变化加速度变化速度变化感应
7、电动势变化周而复始地循环，循环结束时，加速度等于零，导体达到稳定状态(2)基本方法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求回路中的电流强度分析、研究导体受力情况(注意安培力用左手定则判定其方向)列动力学方程或平衡方程求解(3)动态问题分析要抓好研究对象的受力情况、运动情况的动态进行分析易失分：在分析此类问题时不进行受力分析和运动情况分析，盲目套用公式7电磁感应过程，就是能量转化过程，则该过程涉及哪些能量的转化？提示：(1)电磁感应过程往往涉及多种能量的转化如图中金属棒ab沿导轨由静止下滑时，重力势能减少，一部分用来克服安培力做功，转化为感应电流的电能，最终在R上转化为焦耳热，另
8、一部分转化为金属棒的动能若导轨足够长，棒最终达稳定状态匀速运动时，重力势能的减小则完全用来克服安培力做功，转化为感应电流的电能因此，从功和能的观点入手，分析清楚电磁感应过程中能量转化的关系，是解决电磁感应中能量问题的重要途径之一(2)安培力做功和电能变化的特定对应关系“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能同理，安培力做功的过程，是电能转化为其他形式的能的过程，安培力做多少功就有多少电能转化为其他形式的能易错：对电磁感应现象中的能量转化关系和功能关系分析不透彻，不能根据这些关系正确列出方程求解8如何求解电磁感应中感应电荷的电荷量？感应电荷量与哪些因素有关？易错：不用平均感应电
9、动势和平均感应电流求电荷量，误认为EIt与电磁感应的时间t有关猜想一 对电磁感应现象、右手定则和楞次定律的考查命题依据：由近三年高考试题分析可知，该考点考查的内容有物理学史、电磁感应现象及感应电流产生的条件，应用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向命题形式多以选择题的形式出现，难度中等预计2014年高考命题的角度一是应用楞次定律或右手定则判断感应电流的方向；二是应用感应电流引起的作用效果判断感应电流的方向下面设计的考题是从感应电流效果角度的一个命题，具有一定的新意和预测性试题设计1如图1所示，两个闭合的金属圆环，穿在一根光滑的绝缘杆上，当条形磁铁的N极自右向左插向圆环时，两圆环的运动是( )A
10、边向左移边分开 B边向左移边合拢C边向右移边合拢 D边向右移边分开解析 感应电流的磁场阻碍导体间的相对运动，故两圆环都向左运动根据楞次定律，条形磁铁的N极自右向左插向圆环时，两环中磁通量都增加，感应电流磁场都向右，产生同方向的感应电流，同向电流要相互吸引答案 B猜想二 对法拉第电磁感应定律的考查命题依据：由近几年高考试题分析来看，该考点为高频考点，命题角度为对磁通量、磁通量的变化量和磁通量的变化率的理解动生电动势的计算(导体棒平动切割、转动切割磁感线两种情况)，感生电动势的计算，电磁感应中电荷量的计算等命题形式以选择题和计算题为主，难度中等偏上预计2014年高考会以新的背景材料结合生活生产、实
11、际科研成果等进行考查下面设计的考题以线框穿过有特殊边界的匀强场为背景，综合考查电磁感应的规律，该题的亮点是切割磁感线的有效长度按弦函数规律变化，是预测明年高考的一道好题图2 A线框中的电流先沿逆时针方向再沿顺时针方向B线框中的最大感应电流为4 AC线框穿过磁场区域的过程中外力做功为0.048 JD线框向右运动0.3 m的过程中，通过线框某一截面的电荷量为0.12 C答案 ABC猜想三 对电磁感应规律综合应用的考查命题依据：从近三年高考试题分析可知，该内容是高考的高频考点，命题的形式以选择题和计算题为主，计算题还可以压轴题的形式出现，分值高、难度大该考点考查的角度主要有以下几个方面：电磁感应中的
12、图象问题主要考查电磁感应过程中感应电动势、感应电流、安培力随时间或位移的变化规律；常见题型有两类，一是各种形状的线圈穿过不同形状有界磁场过程中的电磁感应图象；二是线圈面积不变，磁场变化过程中的电磁感应图象电磁感应规律的综合应用，通常以单导体棒、双导体棒、线圈的电磁感应过程为模型，考查电磁感应过程的电路分析、感应电流的安培力与导体棒的运动关系、安培力做功与功能关系电磁感应规律的综合应用试题一般综合性较强，对能力要求较高预计2014年高考电磁感应中的图象问题仍是重点考查的内容，会从新的角度、新的背景进行考查如下面的“试题设计3”就是从定量计算角度进行预测“试题设计4”就是以金属杆在倾斜导轨上的滑动
13、为背景，斜面上存在两个磁场区域，且有一个磁场还是随时间变化的，此题难度较大，可做为高考压轴题试题设计3如图3甲所示，正六边形导线框abcdef放在匀强磁场中静止不动，磁场方向与导线框平面垂直，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示t0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边所受安培力F随时间t变化的图象正确的是( )图3 t3 s时FB0IlF0，t3 s后由于磁感应强度减小使感应电流反向，导致安培力瞬间反向而大小不变，然后随磁感应强度的减小而减小，4 s后安培力又变为正向增大，C正确，D错误答案
14、 AC4如图4甲所示，间距为l、电阻不计的光滑导轨固定在倾角为的斜面上在区域内有方向垂直于斜面的匀强磁场，磁感应强度为B；在区域内有垂直于斜面向下的匀强磁场，其感应强度Bt的大小随时间t变化的规律如图乙所示t0时刻在轨道上端的金属细棒ab从如图所示位置由静止开始沿导轨下滑，同时下滑的另一金属棒cd在位于区域内的导轨上由静止释放在ab棒运动到区域的下边界EF处之前，cd棒始终静止不动，两棒均与导轨接触良好已知cd棒的质量为m、电阻为R，ab棒的质量、阻值均未知，区域沿斜面的长度为2l，在ttx时刻(tx未知)，ab棒恰进入区域，重力加速度为g.求：(1)通过cd棒电流的方向和区域内磁场的方向；(2)当ab棒在区域内运动时cd棒消耗的电功率；(3)ab棒开始下滑的位置离EF的距离；(4)ab棒开始下滑至EF的过程中回路中产生的热量答案 见解析
