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1、学习必备欢迎下载电磁感应专题复习一. 知识框架:电磁感应现象产生感应电流的条件感应电动势的大小磁通量感应电流(电动势)的方向EntEBlv sinBScos楞次定律,右手定则用牛顿定律,动量观点,自感现象全电路欧姆定律解力、自感系数电综合(滑轨)问题和电学综合题,用能量观点解电磁感应问题二. 知识点考试要求:知识点要求1. 右手定则B 2. 楞次定律B 3. 法拉第电磁感应定律B 4. 导体切割磁感线时的感应电动势B 5. 自感现象A 6. 自感系数A 7. 自感现象的应用A 三. 重点知识复习:1. 产生感应电流的条件( 1)电路为闭合回路( 2)回路中磁通量发生变化02. 自感电动势( 1
2、)ELIt自( 2)L自感系数,由线圈本身物理条件(线圈的形状、长短、匝数,有无铁芯等)决定。( 2)自感电动势的作用:阻碍自感线圈所在电路中的电流变化。( 4)应用: 日光灯的启动是应用E自产生瞬时高压双线并绕制成定值电阻器,排除E自影响。3. 法拉第电磁感应定律( 1)表达式:ENtN线圈匝数;线圈磁通量的变化量,t磁通量变化时间。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 17 页学习必备欢迎下载( 2)法拉第电磁感应定律的几个特殊情况:i)回路的一部分导体在磁场中运动,其运动方向与导体垂直,又跟磁感线方向垂直时,导体中的感应
3、电动势为EBlv若运动方向与导体垂直,又与磁感线有一个夹角时,导体中的感应电动势为:EBlvsinii )当线圈垂直磁场方向放置,线圈的面积S 保持不变,只是磁场的磁感强度均匀变化时线圈中的感应电动势为EBtSiii )若磁感应强度不变,而线圈的面积均匀变化时,线圈中的感应电动势为:EBStiv)当直导线在垂直匀强磁场的平面内,绕其一端作匀速圆周运动时,导体中的感应电动势为:EBl122注意:( 1)EBlv sin用于导线在磁场中切割磁感线情况下,感应电动势的计算,计算的是切割磁感线的导体上产生的感应电动势的瞬时值。( 2)ENt,用于回路磁通量发生变化时,在回路中产生的感应电动势的平均值。
4、( 3)若导体切割磁感线时产生的感应电动势不随时间变化时,也可应用ENt,计算 E 的瞬时值。4. 引起回路磁通量变化的两种情况:( 1)磁场的空间分布不变,而闭合回路的面积发生变化或导线在磁场中转动,改变了垂直磁场方向投影面积,引起闭合回路中磁通量的变化。( 2)闭合回路所围的面积不变,而空间分布的磁场发生变化,引起闭合回路中磁通量的变化。5. 楞次定律的实质:能量的转化和守恒。楞次定律也可理解为:感应电流的效果总是要反抗(或阻碍)产生感应电流的原因。( 1)阻碍原磁通量的变化或原磁场的变化( 2)阻碍相对运动,可理解为“来拒去留”。( 3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势。( 4)阻碍原电流的
5、变化(自感现象)。6. 综合题型归纳( 1)右手定则和左手定则的综合问题( 2)应用楞次定律的综合问题( 3)回路的一部分导体作切割磁感线运动( 4)应用动能定理的电磁感应问题( 5)磁场均匀变化的电磁感应问题( 6)导体在磁场中绕某点转动( 7)线圈在磁场中转动的综合问题( 8)涉及以上题型的综合题【典型例题】例 1. 如图 12-9 所示, 平行导轨倾斜放置, 倾角为37, 匀强磁场的方向垂直于导轨平面,磁感强度BT4,质量为mkg10.的金属棒ab 直跨接在导轨上,ab 与导轨间的动摩擦因数025.。ab 的电阻r1,平行导轨间的距离Lm05 .,RR1218,导轨电阻不计,求ab 在导
6、轨上匀速下滑的速度多大?此时ab所受精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 17 页学习必备欢迎下载重力的机械功率和ab 输出的电功率各为多少?(sin.cos.37063708,g 取 10 m/s2)分析: 金属棒下滑过程中,除受重力、支持力外,还受到磁场力和滑动摩擦力作用。匀速下滑时,合外力为零。金属棒沿斜面下滑,重力方向竖直向下,重力做功的功率Pmgv sin37。解: (1)mgmgBILsincos3737IA2IBLvRrvIRrBL()其中R1829vms21040510./( 2)PmgvWsin.371010
7、100 660( 3)PI RW出24936由上,金属棒ab 最大速度为10 m/s,重力的功率为60W,输出电功率为36W。例 2. 如图 12-23 所示,一矩形线圈面积为400 cm2,匝数为100 匝,绕线圈的中心轴线OO以角速度匀速转动,匀强磁场的磁感强度BT2, 转动轴与磁感线垂直,线圈电阻为1,RR1236,R312,其余电阻不计,电键K 断开,当线圈转到线圈平面与磁感线平行时,线圈所受磁场力矩为16Nm。求:( 1)线圈转动的角速度。( 2)感应电动势的最大值。( 3)电键 K 闭合后,线圈的输出功率。分析: 当线圈平面与磁感线平行时,感应电动势最大,线圈所受磁场力矩也最大。解
8、: (1)线圈平面平行磁感线时mnBSIrRRnB SrRRMnBISn B SrRRradsm121222212165/( 2)mnB SV100254001020 22824.精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 17 页学习必备欢迎下载( 3)当 K 闭合后,外电路总电阻为RRRRRR123237电流有效值IRrAm225().输出功率PI RW出24375.例 3. 如图 3(b)所示,一个圆形线圈的匝数n1000,线圈面积Scm2002线圈电阻为r1,在线圈外接一阻值R4的电阻,电阻一端b 跟地相接,把线圈放入一个方
9、向垂直线圈平面向里的匀强磁场中,磁感应强度随时间变化规律如图16(a)Bt所示。求:( 1)从计时起, 在tsts35,时穿过线圈的磁通量是多少?(2)a 点最高电势和最低电势各多少?解析: (1)由题知04s 内,BtTs/./4241005101146s内,BtTs/()/4610211011(B2为t0时的磁场强度, B1为t4时的磁场强度)ts3时,BBBtT21113210053103510.BSWb351020010710143.ts5时,BBBtTs111141110310()/214631020010610BSWb( 2)线圈与电阻构成闭合回路UUUUURrababaab由法拉
10、第电磁感应定律ntnBSt,取顺时针电流为正。11伏24VUVab08 .或UVab32 .最小值UUVaab0832.电磁感应 -基础知识练习一. 选择题:1. 如图 1 所示, 矩形线框 abcd 位于通电直导线附近,且开始时与导线在同一平面,线框的两个边与导线平行。欲使线框中产生感应电流,下面做法可行的是()A. 线框向上平动B. ad 边与导线重合,绕导线转过一个小角度C. 以 bc 边为轴转过一个小角度D. 以 ab边为轴转过一个小角度精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 17 页学习必备欢迎下载a b d c 图
11、1 2. 如图 2 所示,两光滑水平导轨平行放置在匀强磁场中,磁场垂直导轨所在平面。金属棒ab 可沿导轨自由滑动,导轨一端跨接一个定值电阻R,导轨电阻不计。现将金属棒沿导轨由静止向右拉,若保持拉力恒定,经时间t1后速度为v,加速度为a1,最终以速度2v 作速运动, 保持拉力的功率恒定,经时间 t2后速度为v,加速度为 a2,最终速度为2v 作匀速运动,则()A. t1=t2B. t2aR2,线圈的圆心与磁场的中心重合,若磁场的磁感应强度随时间均匀减小,BtK,则任一时刻线圈中的感应电动势之比为_。14. 面积为 0.1m2的 120 匝的矩形线圈放在与线圈平面垂直的匀强磁场中,线圈总电阻为1.
12、2 欧,磁场变化如图 14 所示,在0.3 秒内穿过线圈磁通量的变化量为_,0.3 秒内电流做的功为_。B(T)0.20.1t(s)图 140.10.20.3三. 计算题:15. 如图 15 所示,在磁感应强度BT05 .的匀强磁场中,垂直于磁场水平放置着两根相距为hm01 .的平行金属导轨MN 和 PQ 的电阻不计。 在两根导轨端点N 和 Q 之间连接一阻值为R0 3 .的电阻, 导轨上跨放着一根长为Lm02 .,每米长电阻rm2 0.的金属棒ab,金属棒与导轨正交放置,交点为c、d,当金属棒以速度vms40 ./向左匀速运动时,试求:( 1)电阻 R 中的电流强度大小和方向。( 2)使金属
13、棒作匀速运动的外力。( 3)金属棒 ab 两端点的电势差。电磁感应 -基础知识练习参考答案一. 选择题:1. CD 2. BD 3. B 4. D 5. B 6. D 7. B 8. C 9. D 二. 填空题:10. 解析:ntnBtSV1500422201034精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 17 页学习必备欢迎下载PIRRRrRW222212222237 52 50 4().UIRRRrRVR221221,R2左端接地,电势为零,b 点电势较低。UVb211. 答案: 1:1;vv12:解析:qqItItRtRtt
14、 Rtt Rt12112212112211/:匀速运动,t恒量,电流恒定QQIRtIRtRtRttRttRtttlvlvvv12121222121222121222212112()()()()12. 答案: 2m/s 解析: 稳定下落时,Fmg重力势能全部转化为电能QIR tmghIRBlv22QB l vRtmghvQRB l tPRB lm s22222222/13. 答案:Ra122/解析:111111212tBStB RtkR222222212122tBStB atk aRa:14. 答案: 0.02 Wb 18J 解析:2100201002BSWb.电流做的功WItRt2,应代入有效
15、值00.2 s 1111200101026ntV.精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 17 页学习必备欢迎下载0.20.3 S 2221200201010112ntV( . ).QRtRtJ121222226120 212120118.三. 计算题:15. 答案: (1)IA04 .,方向从N0( 2)0.02N,向左(3)0.32V 解析: (1)ab棒切割磁感线的有效长度为Lm01 .,感应电动势cdBhvV02 .,与 R 构成回路。IRrCRrhAcd/ ().0 4方向NQ。( 2)FBIhNFFNA002002.
16、外,方向向右。( 3)ab 间电势差应为cd 间的外电压与ac、 bd 产生的感应电动势之和。abBlvV04 .UIrIrhVababab内03 .精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 17 页学习必备欢迎下载电磁感应 -能力提高练习1. (1996全国 3)一平面线圈用细杆悬P 点,开始时细杆处于水平位置,释放后让它在如图13-1 所示的匀强磁场中运动,已知线圈平面始终与纸面垂直,当线圈第一次通过位置I 和位置 II 时,顺着磁场的方向看去,线圈中感应电流的方向分别为()位置 I 位置 II A. 逆时针方向逆时针方向B.
17、 逆时针方向顺时针方向C. 顺时针方向顺时针方向D. 顺时针方向逆时针方向2. (1998上海 9)如图 13-2 所示,在一固定圆柱形磁铁的N 极附近置一平面线圈abcd,磁铁轴线与线圈水平中心线xx轴重合,下列说法正确的是()A. 当线圈刚沿xx轴向右平移时,线圈中有感应电流,方向是abcda B. 当线圈刚绕xx轴转动时( ad 向外, bc 向里),线圈中有感应电流,方向为abcda C. 当线圈刚沿垂直纸面方向向外平移时,线圈中有感应电流,方向为adcba D. 当线圈刚绕yy轴转动时( ab向里, cd 向外),线圈中有感应电流,方向为abcda 3. (1999全国 6)如图 1
18、3-3 所示,为地磁场磁感线的示意图,在北半球地磁场的竖直分量向下,飞机在我国上空匀速巡航,机翼保持水平,飞机高度不变,由于地磁场的作用,金属机翼上有电势差。设飞行员左方机翼末端处的电势为U1,右方机翼末端处的电势为U2()A. 若飞机从西往东飞,U1比 U2高B. 若飞机从东往西飞,U2比 U1高C. 若飞机从南往北飞,U1比 U2高D. 若飞机从北往南飞,U2比 U1高4. (1999上海 6)如图 13-4(a)所示,竖直放置的螺线管与导线abcd 构成回路,导线所围区域内有一垂直纸面向里变化的匀强磁场,螺线管下方水平桌面上有一导体圆环,导线 abcd 所围区域内磁场的磁感强度按图13-
19、4(b)中哪一图线所表示的方式随时间变化时,导体圆环将受到向上的磁场作用力()精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 17 页学习必备欢迎下载5. (2000上海 10)如图 13-5(a),圆形线圈P静止在水平桌面上,其正上方悬挂一相同线圈Q, P 和 Q共轴, Q 中通有变化电流,电流随时间变化的规律如图13-5(b)所示, P 所受的重力为G,桌面对P 的支持力为 N,则()A. t1时刻 NG B. t2时刻 NG C. t3时刻 NE2,I1沿逆时针方向,I2沿顺时针方向B. E1E2,I1沿逆时针方向,I2沿顺时针
20、方向C. E1E2,I2沿顺时针方向,I3沿逆时针方向D. E2=E3,I2沿顺时针方向,I3沿顺时针方向10. (1999上海 24)如图 13-14 所示,长为L,电阻r03.、质量mkg01 .的金属棒CD 垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上,两条轨间距也是L,棒与导轨间接触良好,导轨电阻不计,导轨左端接有R0 5.的电阻,量程为03.0A 的电流表串接在一条导轨上,量程为01.0V 的电压表接在电阻R 的两端,垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面,现以向右恒定外力F 使金属棒右移,当金属棒以vms2/的速度在导轨平面上匀速滑动时,观察到电路中的一个电表正好满偏,而另一个电表未
21、满偏,问:( 1)此满偏的电表是什么表?说明理由。( 2)拉动金属棒的外力F 多大?( 3)此时撤去外力F,金属棒将逐渐慢下来,最终停止在导轨上,求从撤去外力到金属棒停止运动的过程中通过电阻R 的电量。11. (2000全国 12)空间存在以ab、cd 为边界的匀强磁场区域,磁感强度大小为B,方向垂直纸面向外,区域宽为l1,现有一矩形线框处在图中纸面内,它的短边与ab 重合,长度为l2,长边的长度为21l,如图 13-15所示,某时刻线框以初速度v 沿与 ab 垂直的方向进入磁场区域,同时某人对线框施以作用力,使它的速度大小和方向保持不变,设该线框的电阻为R,从线框开始进入磁场到完全离开磁场的
22、过程中,人对线框作用力所做的功等于 _。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 17 页学习必备欢迎下载12. (1996上海二、 2)如图 13-16 所示( a)(b)中, R 和自感线圈L 的电阻都很小,接通K,使电路达到稳定,灯泡S发光,下列说法正确的是()A. 在电路( a)中,断开K,S 将渐渐变暗B. 在电路( a)中,断开K,S 将先变得更亮,然后渐渐变暗C. 在电路( b)中,断开K,S 将渐渐变暗D. 在电路( b)中,断开K,S 将先变得更亮,然后渐渐变暗(a)(b)图 13-16 S S LLR R E
23、 KE K13. (1997全国 33)如图 13-17 所示的电路,A1和 A2是完全相同的灯泡,线圈L 的电阻可以忽略,下列说法正确的是()A. 合上开关K 接通电路时,A2先亮, A1后亮,最后一样亮B. 合上开关K 接通电路时,A1和 A2始终一样亮C. 断开开关K 切断电路时,A2立刻熄灭, A1过一会儿才熄灭D. 断开开关K 切断电路时,A1和 A2都要过一会儿才熄灭图 13-17A1LKA214. (1994全国 12)如图 13-18 所示, A 是一边长为l的正方形线框,电阻为R,今维持线框以恒定速度v沿 x 轴运动,并穿过图中所示的匀强磁场B 区域,若以x 轴正方向作为力的
24、正方向,线框在图示位置的时刻作为时间的零点,则磁场对线框的作用力F 随时间 t 的变化图线为图13-19 中的()精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 17 页学习必备欢迎下载图 13-18 l l 3l B x A F F 1 2 3 4 5 t(L/v) 1 2 3 4 5 t(L/v) A B O O F F 1 2 3 4 5 t(L/v) 1 2 3 4 5 t(L/v) C D 图 13-19 O O 15. (1994上海二、5)两根光滑的金属导轨,平行放置在倾角为的斜面上,导轨的左端接有电阻R,导轨的电阻可忽
25、略不计,斜面处在一匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向上,质量为m,电阻可不计的金属棒ab, 在沿着斜面, 与棒垂直的恒力F 作用下沿导轨匀速上滑,并上升 h 高度,如图 13-20 所示,在这过程中 ()A. 作用在金属棒上的各个力的合力所做的功等于零B. 作用在金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh 与电阻 R 上发出的焦耳热之和C. 恒力 F 与安培力的合力所做的功等于零D. 恒力 F 与重力的合力所做的功等于电阻R 上发出的焦耳热16. (1997上海三、 B、5)如图 13-23 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,磁感强度的大小均为B,一半径
26、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_。17. (1995上海二、 5)如图13-21 所示,通有恒定电流的螺线管竖直放置,铜环R 沿螺线管的轴线加速下落,在下落过程中,环面始终保持水平,铜环先后经过轴线上1、2、3 位置时的加速度分别为aaa123、,位置 2 处于螺线管中心,位置1、3 与位置 2 等距离,则()A. aag12B. aag31精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 17 页学习必备欢迎下载C. aaa132
27、D. aaa312MadIbcN图 13-2218. (1996上海一、 6)如图 13-22 所示, MN 是一根固定的通电长直导线,电流方向向上,今将一金属线框 abcd 放在导线上,让线框的位置偏向导线的左边,两者彼此绝缘,当导线中的电流突然增大时,线框整体受力情况为()A. 受力向右B. 受力向左C. 受力向上D. 受力为零19. (2001全国理科综合24)电磁流量计广泛应用于测量可导电流体(如污水)在管中的流量(在单位时间通过管内横截面的流体的体积),为了简化,假设流量计是如图13-34 所示的横截面为长方形的一段管道,其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c,流量计的两端与输
28、送流体的管道相连接(图中虚线),图中流量计的上下两面是金属材料,前后两面是绝缘材料,现于流量计所在处加磁感强度为B 的匀强磁场,磁场方向垂直于前后两面,当导电流体稳定地流经流量计时,在管外将流量计上、下表面分别与一串接了电阻R 的电流表的两端连接,I 表示测得的电流值,已知液体的电阻率为,不计电流表的内阻,则可求得流量为()A. IBbRca()B. IBaRbc()C. IBcRab()D. IBRbca()20. (2001上海理科综合14)某实验小组用如图13-38 所示的实验装置来验证楞次定律,当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时,通过电流计的感生电流方向是()A. aGbB. 先aGb
29、,后bGaC. bGaD. 先bGa,后aGb21. (2001广东理科综合28)有一种高速磁悬浮列车的设计方案是在每节车厢底部安装磁铁(磁场方向向下),并在两条铁轨之间沿途平放一系列线圈,下列说法中不正确的是()A. 当列车运动时,通过线圈的磁通量会发生变化B. 列车速度越快,通过线圈的磁通量变化越快C. 列车运行时,线圈中会产生感应电流D. 线圈中的感应电流的大小与列车速度无关22. (2002江苏 30)如图 13-39 所示,在一均匀磁场中有一U 形导线框abcd,线框处于水平面内,磁场与线框平面垂直,R 为一电阻, ef 为垂直于ab 的一根导体杆,它可在ab、cd 上无摩擦地滑动,
30、杆ef 及线框中导线的电阻都可不计,开始时,给ef 一个向右的初速度,则()A. ef 将减速向右运动,但不是匀减速B. ef 将匀减速向右运动,最后停止C. ef 将匀速向右运动D. ef 将往返运动精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 17 页学习必备欢迎下载图 13-39Rbe a c f d 图 13-40 M A N G B H C D 23. (2002天津 20)图 13-40 中 MN 、GH 为平行导轨, AB、CD 为跨在导轨上的两根横杆,导轨和横杆均为导体,有匀强磁场垂直于导轨所在平面,方向如图,用I
31、表示回路中的电流()A. 当 AB 不动而 CD 向右滑动时,I0且沿顺时针方向B. 当 AB 向左、 CD 向右滑动且速度大小相等时,I0C. 当 AB 、CD 都向右滑动且速度大小相等时,I0D. 当 AB、CD 都向右滑动,且AB 速度大于CD 时,I0且沿逆时针方向24. (2002全国 17)图 13-41 中 EF、GH 为平行的金属导轨,其电阻可不计,R 为电阻器, C 为电容器,AB 为可在 EF 和 GH 上滑动的导体横杆,有均匀磁场垂直于导轨平面,若用I1和I2分别表示图中该处导线中的电流,则当横杆AB()A. 匀速滑动时,II1200,B. 匀速滑动时,II1200,C.
32、 匀速滑动时,II1200,D. 匀速滑动时,II1200,图 13-41 R E A F G B H C l2 l1 25. (2001上海 5)如图13-35 所示,有两根和水平方向成角的光滑平行的金属轨道,上端接有可变电阻 R,下端足够长,空间有垂直于轨道平面的匀强磁场,磁感强度为B,一根质量为m 的金属杆从轨道上由静止滑下,经过足够长的时间后,金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm,则()A. 如果 B 增大,vm将变大B. 如果变大,vm将变大C. 如果 R 变大,vm将变大D. 如果 m 变小,vm将变大26. (2001上海 6)如图 13-36 所示是一种延时开关,当S1闭合时,
33、电磁铁下将衔铁D 吸下, C 线路接通;当 S1断开时,由于电磁感应作用,D 将延迟一段时间才被释放,则()A. 由于 A 线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D 的作用B. 由于 B 线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D 的作用C. 如果断开B 线圈的电键S2,无延时作用D. 如果断开B 线圈的电键S2,延时将变长精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 17 页学习必备欢迎下载AB图 13-4227. (2002上海 5)如图 13-42 所示, A、B 为大小、形状均相同且内壁光滑,使用不同材料制成的圆管,竖直固定在相同高度
34、,两个相同的磁性小球,同时从A、B 管上端的管口无初速释放,穿过A 管的小球比穿过B管的小球先落到地面,下面对于两管的描述中可能正确的是()A. A 管是用塑料制成的,B 管是用铜制成的B. A 管是用铝制成的,B 管是用胶木制成的C. A 管是用胶木制成的,B 管是用塑料制成的D. A 管是用胶木制成的,B 管是用铝制成的电磁感应 -能力提高练习参考答案1. B 2. CD 3. AC 4. A 5. AD 6. C 7. B 8. C 9. BD 10. (1)电压表满偏(2)1.6 N (3)0.25C 11. 222()BllvR12. AD 13. AD 14. B 15. AD 16. BabR()222或BbaR()22217. ABD 18. A 19.A 20. D 21. D 22. A 23. C 24. D 25. BC 26. BC 27. AD 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 17 页