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1、专题十专题十 电磁感应电磁感应2012.4.102012.4.10 第1页/共36页一、法拉第电磁感应定律一、法拉第电磁感应定律法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律的的内内容容是是感感应应电电动动势势的的大大小小与与穿穿过过回回路路的的磁磁通通量量的的变变化化率率成成正正比比在在具具体体问问题题的的分分析析中中，针针对对不不同同形形式式的的电电磁磁感感应应过过程程，法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律也也相相应应有有不不同同的的表表达达式式或或计计算式算式第2页/共36页第3页/共36页第4页/共36页二、楞次定律与左手定则、右手定则二、楞次定律与左手定则、右手定则1左左手手定定则则与与右右手
2、手定定则则的的区区别别：判判断断感感应应电电流流用用右手定则，判断受力用左手定则右手定则，判断受力用左手定则2应应用用楞楞次次定定律律的的关关键键是是区区分分两两个个磁磁场场：引引起起感感应应电电流流的的磁磁场场和和感感应应电电流流产产生生的的磁磁场场感感应应电电流流产产生生的的磁磁场场总总是是阻阻碍碍引引起起感感应应电电流流的的磁磁场场的的磁磁通通量量的的变变化化，“阻阻碍碍”的的结结果果是是延延缓缓了了磁磁通通量量的的变变化化，同同时时伴伴随随着着能量的转化能量的转化3楞楞次次定定律律中中“阻阻碍碍”的的表表现现形形式式：阻阻碍碍磁磁通通量量的的变变化化(增增反反减减同同)，阻阻碍碍相相对
3、对运运动动(来来拒拒去去留留)，阻阻碍碍线线圈圈面面积积变变化化(增增缩缩减减扩扩)，阻阻碍碍本本身身电电流流的的变变化化(自自感感现象现象)第5页/共36页三、电磁感应与电路的综合三、电磁感应与电路的综合电电磁磁感感应应与与电电路路的的综综合合是是高高考考的的一一个个热热点点内内容容，两两者的核心内容与联系主线如图者的核心内容与联系主线如图4121所示：所示：第6页/共36页第7页/共36页 2在电磁感应现象中，电路产生的电功率等于内外电路消耗的功率之和若为纯电阻电路，则产生的电能将全部转化为内能；若为非纯电阻电路，则产生的电能除了一部分转化为内能，还有一部分能量转化为其他能，但整个过程能量
4、守恒能量转化与守恒往往是电磁感应与电路问题的命题主线，抓住这条主线也就是抓住了解题的关键在闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流的问题中，机械能转化为电能，导体棒克服安培力做的功等于电路中产生的电能 第8页/共36页说明：求解部分导体切割磁感线产生的感应电动势时，要区别平均电动势和瞬时电动势，切割磁感线的等效长度等于导线两端点的连线在运动方向上的投影第9页/共36页高考热点探究高考热点探究探究点一电磁感应的图象问题探究点一电磁感应的图象问题在在电电磁磁感感应应问问题题中中出出现现的的图图象象主主要要有有Bt图图象象、t图图象象、Et图图象象和和It图图象象，有有时时还还可可能能出出现现感感应
5、应电电动动势势E或或感感应应电电流流I随随线线圈圈位位移移x变变化化的的图图象象，即即Ex图象或图象或Ix图象图象(1)对对切切割割类类电电磁磁感感应应图图象象问问题题，关关键键是是根根据据EBLv来来判判断断感感应应电电动动势势的的大大小小，根根据据右右手手定定则则判判断断感感应电流的方向并按规定的正方向将其落实到图象中应电流的方向并按规定的正方向将其落实到图象中第10页/共36页(2)电电磁磁感感应应图图象象问问题题的的特特点点是是考考查查方方式式灵灵活活：根根据据电电磁磁感感应应现现象象发发生生的的过过程程，确确定定给给定定的的图图象象是是否否正正确确，或或画画出出正正确确的的图图象象；
6、由由题题目目给给定定的的图图象象分分析析电电磁磁感应过程，综合求解相应的物理量感应过程，综合求解相应的物理量(3)电电磁磁感感应应图图象象问问题题可可综综合合法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律、楞楞次次定定律律和和安安培培定定则则、右右手手定定则则及及左左手手定定则则，结结合合电电路知识和力学知识求解路知识和力学知识求解(4)电电磁磁感感应应图图象象问问题题的的解解题题方方法法技技巧巧：根根据据初初始始条条件件，确确定定给给定定的的物物理理量量的的正正负负或或方方向向的的对对应应关关系系和和变变化化范范围围，确确定定所所研研究究的的物物理理量量的的函函数数表表达达式式以以及及进进出磁场的转折
7、点等，这是解题的关键出磁场的转折点等，这是解题的关键第11页/共36页例例1 如如图图4122所所示示，平平行行导导轨轨间间有有一一矩矩形形的的匀匀强强磁磁场场区区域域，细细金金属属棒棒PQ沿沿导导轨轨从从MN处处匀匀速速运运动动到到MN的的过过程程中中，棒棒上上感感应应电电动动势势E随随时时间间t变变化化的的图图示示，可能正确的是可能正确的是()A第12页/共36页例例1A【解解析析】MN只只有有进进入入磁磁场场中中才才切切割割磁磁感感线线，因因而而只只有有中中间间过过程程有有感感应应电电动动势势，且且EBLv，故选，故选A.【反反思思归归纳纳】电电磁磁感感应应的的图图象象问问题题在在高高考
8、考中中出出现现的的形形式式一一般般是是选选择择正正确确的的感感应应电电流流的的图图线线或或感感应应电电动动势势的的图图线线要要求求理理解解图图线线的的意意义义，能能够够根根据据导导线线或或线线圈圈的的运运动动情情况况找找出出感感应应电电动动势势或或感感应应电电流流的的变变化化规规律律，根根据据变变化化规规律律画画出出感应电动势或感应电流随时间变化的图象感应电动势或感应电流随时间变化的图象第13页/共36页第14页/共36页C 第15页/共36页第16页/共36页探究点二电磁感应与电路的综合问题探究点二电磁感应与电路的综合问题第17页/共36页第18页/共36页第19页/共36页第20页/共36
9、页探究点三涉及电磁感应的力电综合题探究点三涉及电磁感应的力电综合题以以电电磁磁感感应应现现象象为为核核心心，综综合合应应用用牛牛顿顿运运动动定定律律、动动能能定定理理、能能量量守守恒恒定定律律及及电电路路等等知知识识形形成成的的力力电电综综合合问问题题，经经常常以以导导体体棒棒切切割割磁磁感感线线运运动动或或穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量发生变化等物理情景为载体命题量发生变化等物理情景为载体命题(1)受力与运动分析受力与运动分析导导体体棒棒运运动动切切割割磁磁感感线线产产生生感感应应电电动动势势，而而感感应应电电流流在在磁磁场场中中受受安安培培力力的的作作用用，安安培培力力将将阻阻碍碍导导体体
10、棒棒的的运运动动导导体体棒棒运运动动过过程程受受到到的的安安培培力力一一般般是是变变力力，引引起起导导体体棒棒切切割割磁磁感感线线运运动动的的加加速速度度发发生生变变化化当当加加速速度度变变为为零零时时，运运动动达达到到稳稳定定状状态态，最最终终导导体体棒棒做做匀匀速速直直线线运运动动，利用平衡条件可求导体棒稳定状态的速度利用平衡条件可求导体棒稳定状态的速度第21页/共36页(2)解题思路解题思路利利用用法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律和和楞楞次次定定律律或或右右手手定定则则确确定定感感应应电电动动势势的的大大小小和和方方向；向；应应用用闭闭合合电电路路欧欧姆姆定定律律求求电电路路中中的的
11、感应电流的大小；感应电流的大小；分分析析所所研研究究的的导导体体的的受受力力情情况况，关关注安培力的方向；注安培力的方向；应应用用运运动动学学规规律律、牛牛顿顿第第二二定定律律、动能定理、平衡条件等列方程求解动能定理、平衡条件等列方程求解第22页/共36页例例3 320112011四四川川卷卷 如如图图4127所所示示，间间距距l0.3 m的的平平行行金金属属导导轨轨a1b1c1和和a2b2c2分分别别固固定定在在两两个个竖竖直直面面内内在在水水平平面面a1b1b2a2区区域域内内和和倾倾角角37的的斜斜面面c1b1b2c2区区域域内内分分别别有有磁磁感感应应强强度度B10.4 T、方方向向竖
12、竖直直向向上上和和B21 T、方方向向垂垂直直于于斜斜面面向向上上的的匀匀强强磁磁场场电电阻阻R0.3、质质量量m10.1 kg、长长为为l 的的相相同同导导体体杆杆K、S、Q分分别别放放置置在在导导轨轨上上，S杆杆的的两两端端固固定定在在b1、b2点点，K、Q杆杆可可沿沿导导轨轨无无摩摩擦擦滑滑动动且且始始终终接接触触良良好好一一端端系系于于K杆杆中中点点的的轻轻绳绳平平行行于于导导轨轨绕绕过过轻轻质质定定滑滑轮轮自自然然下下垂垂，绳绳上穿有质量上穿有质量m20.05 kg的小环的小环第23页/共36页已已知知小小环环以以a6 m/s2的的加加速速度度沿沿绳绳下下滑滑，K杆杆保保持持静静止止
13、，Q杆杆在在垂垂直直于于杆杆且且沿沿斜斜面面向向下下的的拉拉力力F作作用用下下匀匀速速运运动动不不计计导导轨轨电电阻阻和和滑滑轮轮摩摩擦擦，绳绳不不可可伸伸长长取取g10 m/s2，sin370.6，cos370.8.求：求：(1)小环所受摩擦力的大小；小环所受摩擦力的大小；(2)Q杆所受拉力的瞬时功率杆所受拉力的瞬时功率第24页/共36页第25页/共36页第26页/共36页第27页/共36页【反反思思归归纳纳】电电磁磁感感应应过过程程实实质质是是电电能能与与其其他他形形式式的的能能之之间间相相互互转转化化的的过过程程，安安培培力力做做功功的的过过程程是是电电能能转转化化为为其其他他形形式式的
14、的能能的的过过程程，“外外力力”克克服服安安培培力力做做功功，则则是是其其他他形形式式的的能能转转化化为为电电能能的的过过程程一一般般解解题题思思路路是是：(1)若若安安培培力力为为恒恒力力，由由于于电电磁磁感感应应中中产产生生的的电电能能等等于于克克服服安安培培力力所所做做的的功功，可可先先求求克克服服安安培培力力做做的的功功；(2)若若安安培培力力为为变变力力，应应从从能能量量守守恒恒角角度度解解题题，即即系系统统初初态态总总机机械械能能等等于于系系统统末末态态总总机机械械能能与与产产生生的的电能之和；电能之和；(3)利用电路中所产生的电能计算利用电路中所产生的电能计算第28页/共36页2
15、011浙浙江江卷卷 如如图图4128甲甲所所示示，在在水水平平面面上上固固定定有有长长为为L2 m、宽宽为为d1 m的的金金属属“U”形形导导轨轨，在在“U”形形导导轨轨右右侧侧l0.5 m范范围围内内存存在在垂垂直直纸纸面面向向里里的的匀匀强强磁磁场场，且且磁磁感感应应强强度度随随时时间间变变化化规规律律如如图图乙乙所所示示在在t0时时刻刻，质质量量为为m0.1 kg的的导导体体棒棒以以v01 m/s的的初初速速度度从从导导轨轨的的左左端端开开始始向向右右运运动动，导导体体棒棒与与导导轨轨之之间间的的动动摩摩擦擦因因数数为为0.1，导导轨轨与与导导体体棒棒单单位位长长度度的的电电阻阻均均为为
16、0.1/m，不不计计导导体体棒棒与与导导轨轨之之间间的接触电阻及地球磁场的影响的接触电阻及地球磁场的影响(取取g10 m/s2)第29页/共36页(1)通过计算分析通过计算分析4 s内导体棒的运动情况；内导体棒的运动情况；(2)计算计算4 s内回路中电流的大小，并判断电流方向；内回路中电流的大小，并判断电流方向；(3)计算计算4 s内回路产生的焦耳热内回路产生的焦耳热第30页/共36页第31页/共36页第32页/共36页 1、如图所示，相距为d的两水平虚线p1、p2表示方向垂直纸面向里的匀强磁场的上下边界，磁场的磁感应强度为B.正方形线框abcd的边长为L(Ld)、质量为m、电阻为R，线框处在磁场正上方，ab边与虚线p1相距h.线框由静止释放，下落过程中线框平面始终在竖直平面内，线框的ab刚进入磁场时的速度和ab边边刚离开磁场时的速度相同在线框从进入到全部穿过磁场的过程中，下列说法正确的是 ()AD 第33页/共36页第34页/共36页【反思归纳】【反思归纳】本本题题为为涉涉及及电电磁磁感感应应的的力力电电综综合合选择题，具有较强综合性选择题，具有较强综合性合合理理选选取取研研究究状状态态和和过过程程应应用用能能量守恒定律量守恒定律是解题的关键是解题的关键第35页/共36页谢谢您的观看！第36页/共36页