导体棒绕固定点转动切割磁感线专题----高考物理教学提纲

导体棒切割磁感线问题分类解析电磁感应中，“导体棒”切割磁感线问题是高考常见命题。

解此类型问题的一般思路是：先解决电学问题，再解决力学问题，即先由法拉第电磁感应定律求感应电动势，然后根据欧姆定律求感应电流，求出安培力，再往后就是按力学问题的处理方法，如进行受力情况分析、运动情况分析及功能关系分析等。

导体棒切割磁感线的运动一般有以下几种情况：匀速运动、在恒力作用下的运动、恒功率运动等，现分别举例分析。

一、导体棒匀速运动导体棒匀速切割磁感线处于平衡状态，安培力和外力等大、反向，给出速度可以求外力的大小，或者给出外力求出速度，也可以求出功、功率、电流强度等，外力的功率和电功率相等。

例1. 如图1所示，在一磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场中，垂直于磁场方向水平放置着两根相距为h＝0.1m的平行金属导轨MN和PQ，导轨电阻忽略不计，在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值R＝0.3Ω的电阻。

导轨上跨放着一根长为L＝0.2m，每米长电阻r＝2.0Ω/m的金属棒ab，金属棒与导轨正交放置，交点为c、d，当金属棒在水平拉力作用于以速度v＝4.0m/s 向左做匀速运动时，试求：图1（1）电阻R中的电流强度大小和方向；（2）使金属棒做匀速运动的拉力；（3）金属棒ab两端点间的电势差；（4）回路中的发热功率。

解析：金属棒向左匀速运动时，等效电路如图2所示。

在闭合回路中，金属棒cd部分相当于电源，内阻r cd＝hr，电动势E cd＝Bhv。

图2（1）根据欧姆定律，R 中的电流强度为I E R r Bhv R hrcd cd =+=+=0.4A ，方向从N 经R 到Q 。

（2）使金属棒匀速运动的外力与安培力是一对平衡力，方向向左，大小为F ＝F安＝BIh＝0.02N 。

（3）金属棒ab 两端的电势差等于U ac 、U cd 与U db 三者之和，由于U cd ＝E cd －Ir cd ，所以U ab ＝E ab －Ir cd ＝BLv －Ir cd ＝0.32V 。

(3)相对性：E＝Blv中的速度v是相对于磁场的速度，若磁场也运动时，应注意速度间的相对关系。

2. 转动切割当导体在垂直于磁场的平面内，绕一端以角速度ω如图所示。

如图所示，长为l的金属棒ab，绕b端在垂直于匀强磁场的平面内以角速度小为B，ab棒所产生的感应电动势大小可用下面两种方法推出。

方法一：棒上各处速率不同，故不能直接用公式正比，故可用棒的中点的速度作为平均切割速度代入公式计算。

ωlA.磁感应强度的大小为0.5 TB.导线框运动的速度的大小为0.5 m/sC.磁感应强度的方向垂直于纸面向外(1)根据法拉第电磁感应定律(2)已知B＝0.2 T，L＝A.回路电流I1∶B.产生的热量A ．因右边面积减少B ．因右边面积减少A.θ＝0时，杆产生的感应电动势为B.θ＝π3时，杆产生的感应电动势为C.θ＝0时，杆受到的安培力大小为A ．感应电流方向始终沿顺时针方向不变B ．CD 段直导线始终不受安培力A ．I ＝Br 2ωR ，由c C ．I ＝Br 2ω2R ，由cA．C点电势一定高于B．圆盘中产生的感应电动势大小为C．电流表中的电流方向为由D．若铜盘不转动，使所加磁场磁感应强度均匀增大，在铜盘中可以产生涡旋电流A.B2ω2r2RB.C.B2ω2r4D.A.金属棒中电流从BB.金属棒两端电压为C.电容器的M板带负电A.若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定B.若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿C.若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化A.U a ＞U c ，金属框中无电流B.U b ＞U c ，金属框中电流方向沿C.U bc ＝－12Bl由力的平衡可知由动能定理可得故D，则感应电动势最大值为届江西省红色七校高三第一次联考）A． R1中无电流通过错误；感应电动势为：的电压为：ab克服安培力做的功等于电阻棒经过环心时所受安培力的大小为棒运动过程中产生的感应电流在棒中由A流向Cat，故＝，故＝正确。

电磁感应中单棒切割磁感线的模型汇总电磁感应中金属棒沿"U"型框架或平行导轨运动，要涉及磁场对电流的作用，法拉第电磁感应定律，含源电路的计算等电学知识和力学知识，其中单棒切割磁感线是这类习题的基础。

导体棒运动可分为给一定初速或在外力作用下的两种情况，在高中阶段我们常见的电学元件有电阻、电源、电容器、电感线圈，组合在一起一共有八种典型模型，下面我们具体来讨论这八种模型遵循的规律。

模型（一）匀强磁场与导轨导体棒垂直，磁感应强度为B ，棒ab 长为L ，质量为m ，初速度为v ，水平导轨光滑。

除电阻R 外，其它电阻不计。

（1）电路特点∶导体棒相当于电源。

（2）动态分析∶R BLV R E I ==,R V L B BIL F A 22==,ma=A F ↓↓→↓→↓→a V A F I ，导体棒做a 减小的减速运动，最后回路中电流等于零，a=0、v=0，棒静止。

（3）电量关系∶设此过程中导体棒的位移为xRBLX R =∆=φn q 0mv -0q =-BL （4）能量关系∶回路中焦耳热为Q ，20mv 210--=A W QW A =模型（二）匀强磁场与导轨导体棒垂直，磁感应强度为B ，棒ab 长为L ，质量为m ，，初速度为零，在恒力F 作用向右运动；水平导轨光滑。

除电阻R 外，其它电阻不计。

（1）电路特点∶导体棒相当于电源。

（2）动态分析∶R BLV R E I ==,R V L B BIL F A 22==,ma=-A F F ↓↑→↑→↑→a V A F I ，导体棒做a 减小的加速运动。

最后的稳定状态为：当安培力F A 等于外力F 时，电流达到恒定值，导体棒以v m 做匀速直线运动。

22m v L B FR =（3）电量关系∶如果导体棒位移为x ，RBLX R =∆=φn q 0-mv q t m =-BL F （4）能量关系∶回路中焦耳热为Q ，0-mv 21-FX 2m =A W QW A =模型（三）匀强磁场与导轨垂直，磁感应强度为B ，棒ab 长为L ，质量为m ，电阻为R ，初速度为零；电源电动势为E ，内阻为r ；水平导轨光滑，电阻不计。

导体棒切割磁感线安培力方向-概述说明以及解释1.引言1.1 概述导体棒切割磁感线是电磁学中一个重要的现象，通过导体棒与磁场的相互作用，产生了一种称为安培力的力量。

这一现象在物理学的研究中被广泛探讨，并且在实际应用中也有着重要的意义。

在导体棒与磁场相互作用的过程中，磁感线被切割，导体内部的自由电子将会受到力的作用，从而产生了电流。

这个现象被称为磁感线切割引起的感应电流，其原理基于法拉第电磁感应定律。

磁感线是磁场的一种表示方式，它用来描述磁场的分布和强度。

而导体棒在磁场中运动时，会与磁感线交叉或相互接触，导致磁感线被切割。

安培力是导体棒切割磁感线所产生的一种力。

根据安培力的方向规则，当导体棒与磁感线垂直时，安培力的方向与磁感线和导体棒的相对运动方向垂直。

这个实验规律是由法国物理学家安培提出的，因此被命名为安培力。

导体棒切割磁感线引起的安培力大小与切割的磁感线数目成正比，与导体棒的速度成正比，与导体的长度成正比。

因此，在实际应用中，我们可以通过改变导体棒的速度或长度，来控制安培力的大小。

导体棒切割磁感线安培力的方向是一个重要的研究内容。

根据安培力的方向规则，当导体棒与磁感线垂直时，安培力的方向与磁感线和导体棒的相对运动方向垂直。

这一规律的理解对于研究导体棒在磁场中的行为和应用具有重要意义。

综上所述，导体棒切割磁感线是一个引人瞩目的现象，通过导体与磁场的相互作用，产生了一种重要的力——安培力。

了解安培力的方向和作用对于理解导体棒在磁场中的行为和实际应用具有重要意义。

接下来的文章将具体探讨导体棒切割磁感线的原理、安培力对其影响以及实际应用和意义。

1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下几个方面：1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论部分：- 引言部分将对导体棒切割磁感线安培力方向的研究背景和意义进行概述，介绍本文的主要内容和目的。

- 正文部分将详细阐述导体棒切割磁感线的原理和作用，其中包括介绍磁感线的概念和导体棒切割磁感线的过程，以及导体棒切割磁感线对安培力的影响等内容。

2024高考物理疑难题分析与针对性训练导轨单杆切割磁感线模型高考原题1(2024高考湖北卷第15题)15. 如图所示，两足够长平行金属直导轨MN、PQ的间距为L，固定在同一水平面内，直导轨在左端M、P点分别与两条竖直固定、半径为L的14圆弧导轨相切。

MP连线与直导轨垂直，其左侧无磁场，右侧存在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场。

长为L、质量为m、电阻为R的金属棒ab跨放在两圆弧导轨的最高点。

质量为2m、电阻为6R的均匀金属丝制成一个半径为L 的圆环，水平放置在两直导轨上，其圆心到两直导轨的距离相等。

忽略导轨的电阻、所有摩擦以及金属环的可能形变，金属棒、金属环均与导轨始终接触良好，重力加速度大小为g。

现将金属棒ab由静止释放，求(1)ab刚越过MP时产生的感应电动势大小；(2)金属环刚开始运动时的加速度大小；(3)为使ab在整个运动过程中不与金属环接触，金属环圆心初始位置到MP的最小距离。

思路分析(1)先由动能定理或机械能守恒定律求出ab刚越过MP时速度，然后利用法拉第电磁感应定律求出ab刚越过MP时产生的感应电动势大小；(2)先求出金属环接入电路的电阻，然后求出所受安培力，利用牛顿第二定律求出金属环刚开始运动时的加速度大小；(3)为使ab在整个运动过程中不与金属环接触，利用动量守恒定律和动量定理，列方程求出金属环圆心初始位置到MP的最小距离。

【答案】(1)BL2gL；(2)B2L22gL3mR；(3)B2L3+mR2gLB2L2【解析】(1)根据题意可知，对金属棒ab由静止释放到刚越过MP过程中，由动能定理有mgL=12mv20解得v0=2gL则ab刚越过MP时产生的感应电动势大小为E=BLv0=BL2gL(2)根据题意可知，金属环在导轨间两段圆弧并联接入电路中，轨道外侧的两端圆弧金属环被短路，由几何关系可得，每段圆弧的电阻为R0=12×6R3=R可知，整个回路的总电阻为R总=R+R⋅RR+R=32Rab刚越过MP时，通过ab的感应电流为I=ER总=2BL2gL3R对金属环由牛顿第二定律有2BL⋅I2=2ma 解得a=B2L22gL 3mR(3)根据题意，结合上述分析可知，金属环和金属棒ab所受的安培力等大反向，则系统的动量守恒，由于金属环做加速运动，金属棒做减速运动，为使ab在整个运动过程中不与金属环接触，则有当金属棒ab和金属环速度相等时，金属棒ab恰好追上金属环，设此时速度为v，由动量守恒定律有mv0=mv+2mv解得v=13v0对金属棒ab，由动量定理有-BILt=m⋅v03-mv0则有BLq=23mv0设金属棒运动距离为x1，金属环运动的距离为x2，则有q=BL x1-x2R总联立解得Δx=x1-x2=mR2gL B2L2则金属环圆心初始位置到MP的最小距离d=L+Δx=B2L3+mR2gLB2L2针对性训练1(2024安徽芜湖重点高中二模)如图所示，足够长的两平行金属导轨倾斜固定放置，导轨平面倾角为θ=37°，导轨间距L=1.0m，导轨底端接R=2Ω的定值电阻，导轨电阻不计。

2024年物理高三知识点总结与复习提纲第一章：力学1. 物理量与单位- 基本物理量和导出物理量- 国际单位制与物理单位换算- 三个基本力学量：长度、质量、时间2. 运动的描述和研究方法- 运动的描述：位移、速度、加速度- 运动的研究方法：实验法、图示法、分量法、矢量法、微积分法3. 速度和加速度- 平均速度和瞬时速度- 平均加速度和瞬时加速度- 加速度与速度的关系- 等加速直线运动4. 牛顿运动定律- 牛顿第一定律：惯性与参照系- 牛顿第二定律：力的概念和力的作用效果- 牛顿第三定律：作用力和反作用力5. 牛顿运动定律的应用- F=ma在质点运动中的应用- 斜面上的运动- 曲线运动6. 力的分解与合成- 力的分解：平行力的合成、斜面上的分解、一般力的分解- 力的合成：平行力的合成、一般力的合成7. 圆周运动- 圆周运动的概念- 圆周运动的基本量：角度、弧长、角速度、线速度- 圆周运动的力学模型：向心力、向心加速度8. 宇宙中的力学问题- 行星的运动- 卫星的运动- 万有引力第二章：热学1. 温度与热量- 温度的概念和测量- 热平衡和温标- 热量的概念和传递2. 物质的内能与热力学第一定律- 内能的概念和守恒- 热力学第一定律的表达和应用3. 理想气体- 理想气体的特征- 状态方程和理想气体定律- 理想气体的过程4. 热学过程- 等温过程- 绝热过程- 等容过程- 等压过程- 绝热指数和等温指数5. 熵与热力学第二定律- 熵的概念和增量- 热力学第二定律的表达和应用6. 理想气体的内能与熵的变化- 理想气体的内能变化- 理想气体的熵变化第三章：波动光学1. 机械波动- 机械波与波动传播- 简谐波的简单模型- 波的叠加2. 声波- 声波的产生、传播和接受- 声波的特性- 声波的强度和音量3. 光的波动性- 光的波动模型- 干涉和衍射现象- 光的偏振4. 光的几何光学- 光线的传播和反射- 薄透镜与成像- 光的色散5. 光的波动光学- 薄膜干涉- 单缝衍射- 双缝干涉- 光栅的衍射和干涉第四章：电学1. 电荷和电场- 电荷的性质和守恒- 电场的概念和性质- 电场的叠加原理2. 静电场- 静电场的产生和检测- 静电场的性质和应用- 静电场中的能量和元件3. 电流和电动势- 电流的定义和测量- 电流的特性和效应- 电动势的概念和类型4. 电阻和电路- 电阻的概念和特性- 电阻的串并联- 电路的基本概念和定律5. 电功与恒定电流电路- 电功的定义和计算- 恒定电流电路的分析和计算- 电阻的消耗功和效率6. 磁场和电磁感应- 磁场的产生和性质- 磁场的测量和应用- 电磁感应的产生和规律7. 电磁场和电磁波- 电磁场的产生和性质- 电磁波的产生、传播和特性- 电磁波的应用和检测第五章：原子核与核能1. 原子核的结构- 原子核的组成和性质- 核素的表示和分类- 核反应和核能的产生2. 放射性- 放射性的概念和检测- 放射线的产生和特性- 放射性衰变和半衰期3. 核反应和核能- 核反应的类型和产生- 核裂变和核聚变- 核能的应用和风险4. 原子核的稳定性- 原子核的稳定性和不稳定性- 质子数和中子数的关系- 环保核能的发展5. 核辐射的防护- 核辐射的危害和防护- 辐射防护的方法和设备- 核事故的原因和救援以上是____年物理高三知识点总结与复习提纲的大纲部分，请根据自己的学习情况逐一深入学习和理解每个知识点，并参考相关教材进行练习和总结。

导体棒切割磁感线问题分类解析电磁感应中，“导体棒”切割磁感线问题是高考常见命题。

解此类型问题的一般思路是：先解决电学问题，再解决力学问题，即先由法拉第电磁感应定律求感应电动势，然后根据欧姆定律求感应电流，求出安培力，再往后就是按力学问题的处理方法，如进行受力情况分析、运动情况分析及功能关系分析等。

导体棒切割磁感线的运动一般有以下几种情况：匀速运动、在恒力作用下的运动、恒功率运动等，现分别举例分析。

一、导体棒匀速运动导体棒匀速切割磁感线处于平衡状态，安培力和外力等大、反向，给出速度可以求外力的大小，或者给出外力求出速度，也可以求出功、功率、电流强度等，外力的功率和电功率相等。

例1. 如图1所示，在一磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场中，垂直于磁场方向水平放置着两根相距为h＝0.1m的平行金属导轨MN和PQ，导轨电阻忽略不计，在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值R＝0.3Ω的电阻。

导轨上跨放着一根长为L＝0.2m，每米长电阻r＝2.0Ω/m的金属棒ab，金属棒与导轨正交放置，交点为c、d，当金属棒在水平拉力作用于以速度v＝4.0m/s向左做匀速运动时，试求：图1（1）电阻R 中的电流强度大小和方向；（2）使金属棒做匀速运动的拉力；（3）金属棒ab 两端点间的电势差；（4）回路中的发热功率。

解析：金属棒向左匀速运动时，等效电路如图2所示。

在闭合回路中，金属棒cd 部分相当于电源，内阻r cd ＝hr ，电动势E cd ＝Bhv 。

图2（1）根据欧姆定律，R 中的电流强度为I E R r Bhv R hrcd cd =+=+=0.4A ，方向从N 经R 到Q 。

（2）使金属棒匀速运动的外力与安培力是一对平衡力，方向向左，大小为F ＝F 安＝BIh ＝0.02N 。

（3）金属棒ab 两端的电势差等于U ac 、U cd 与U db 三者之和，由于U cd ＝E cd －Ir cd ，所以U ab ＝E ab －Ir cd ＝BLv －Ir cd ＝0.32V 。

2025年高考物理总复习专项讲义电磁感应法拉第电磁感应定律1. 高考真题考点分布常考考点真题举例法拉第电磁感应定律的表述和表达式2024·广东·高考真题导体棒转动切割磁感线产生的动生电动势2024·浙江·高考真题计算导轨切割磁感线电路中产生的热量2024·海南·高考真题求导体棒运动过程中通过其截面的电量2024·贵州·高考真题2. 命题规律及备考策略【命题规律】通过对近年来高考物理电磁感应命题趋势的分析，我们可以看出高考对这一部分知识的考查不仅局限于基础知识的记忆和理解，更倾向于考查考生的综合应用能力和解决实际问题的能力。

因此，考生在备考过程中应该全面准备，注重知识的整合和应用，以更好地应对高考的挑战【备考策略】针对电磁感应的复习，考生应该全面掌握相关知识点，注重基础知识的巩固和理解，同时通过大量的练习来提高解决综合问题的能力。

【命题预测】高考物理命题会随着教育改革和科技进步而不断更新。

例如，新课标中对动量部分的调整可能影响电磁感应部分的命题方向。

一、磁通量1．磁通量(1)定义：磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积。

(2)公式：Φ＝BS(B⊥S)；单位：韦伯(Wb)。

(3)矢标性：磁通量是标量，但有正负。

2．磁通量的变化量：ΔΦ＝Φ2－Φ1。

3．磁通量的变化率：磁通量的变化量与所用时间的比值，即ΔΦΔt，与线圈的匝数无关；表示磁通量变化的快慢。

二、电磁感应现象1．电磁感应现象当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中有感应电流产生的现象。

2．产生感应电流的条件(1)闭合导体回路；(2)磁通量发生变化。

三、感应电流的方向判断1．楞次定律(1)内容：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

(2)适用范围：一切电磁感应现象。

“四步法”判断感应电流方向楞次定律的推论内容例证阻碍原磁通量变化——“增反减同”阻碍相对运动——“来拒去留”使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”阻碍原电流的变化——“增反减同”使闭合线圈远离或靠近磁体——“增离减靠”当开关S闭合时，左环向左摆动、右环向右摆动，远离通电线圈2．右手定则(1)内容：如图所示，伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。

导体切割磁感线的运动要点难点1．楞次定律：推行能够详细简化为以下三种状况：①阻挡原磁通的变化；②阻挡导体间的相对运动；③阻挡原电流的变化．2．应用法拉第电磁感觉定律时应注意：①一般用 E = n ΦnB SBl υ求刹时电动势，但当（或 E=）求均匀电动势，用 E =t ts 随t 均匀变化时，因为电动势恒定，均匀电动势和刹时电动势相等，可用 E = n Φt 求某一时辰的电动势；②匀强磁场中， B、 l 、υ互相垂直，导体平动切割磁感线时 E = Bl υ，绕固定转轴转动12时 E =2Bl ω．规律方法【例 1】如下图，在磁感觉强度大小为，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，有一个质B量为 m、半径为 r 、电阻为 R 的均匀圆形导线圈，线圈平面跟磁场垂直（位于纸面内），线圈与磁场边沿（图中虚线）相切，切点为，此刻A 点对线圈施加一个方向与磁场垂直，位于线A圈平面内的，并跟磁场界限垂直的拉力F，将线圈以速度υ匀速拉出磁场．以切点为坐标原点，以 F 的方向为正方向成立 x 轴，设拉出过程中某时辰线圈上的A点的坐标为 x．（1）写出此时F的大小与x的关系式；（2）在 -图中定性画出-关系图线，写出最大值0 的表达式．F x F x F【分析】因为线圈沿 F 方向作切割磁感线运动，线圈上要产生顺时针方向的感觉电流，进而要遇到与 F 方向反向的安培力F f作用，由图可知，此时线圈切割磁感线的有效长度 l = 2r 2-( r - x)2E线圈上感觉电动势，感觉电流i =R线圈所受安培力大小为 F =Bil ，方向沿 x 负方向f因线圈被匀速拉出，因此F =f F解上各式得8B2υr 4B2υ2 F=R x-R x（2）当x =r 时，拉力 F 最大，最大值为4B2r2υF0=R图线如下图．训练题如图（甲）所示，一对平行圆滑轨道搁置在水平面上，两轨道间距l ＝0.20m，电阻 R＝1. 0Ω；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽视不计，整个装置处于磁感强度B＝0.50T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下，现用一外力 F 沿轨道方向拉杆，使之做匀加快运动，测得力 F 与时间 t 的关系如图（乙）所示，求杆的质量m 和加快度 a．答案： a=10m/s2， m=0．1kg【例 2】如下图，两根相距l平行搁置的圆滑导电轨道，与水平面倾角均为α 轨道间有电阻R，处于磁感觉强度为 B 方向竖直向上的匀强磁场中，一根质量为m、电阻为 R/4的金属杆 ab，由静止开始沿导电轨道下滑．设下滑中 ab 杆一直与轨道保持垂直，且接触优秀，导电轨道有足够的长度，且电阻不计，求ab 杆沿轨道下滑可达到的最后速度．【分析】当 ab 杆沿轨道加快下滑至速度υ 时，ab杆上的电动势为 E =BLυcosαab 杆与导电轨道构成的回路中的电流为I=E4BL cos15R R R4ab 杆遇到的安培力为F=BIl= 4B2l 2cos方向水平向右．5R当 ab 杆的速度增大至某一值υm时，ab杆遇到的合外力F合恰减为零，此时ab 杆的加快度 a 也减为零，以后ab 杆保持速度υm沿轨道匀速下滑．速度υ m即是ab杆沿轨道下滑可达到的最后速度．据共点协力均衡条件，有sinα=cosαmg F 2即sin= 4B 2 l m cos·cosα，解得：υm =5mgR sin．mg α5R4B 2 l2 cos2训练题如下图，拥有水平的上界面的匀强磁场，磁感强度为B，方向水平指向纸内，一个质量为，总电阻为R 的闭合矩形线框abcd在竖直平面内，其ab边长为，bc边长为，m L h磁场宽度大于h，线框从 ab 边距磁场上界面H 高处自由落下，线框着落d c时，保持 ab 边水平且线框平面竖直．已知ab 边进入磁场此后，cd 边到a达上界限以前的某一时辰线框的速度已达到这一阶段的最大值，此时cdbH边距上界限为h1，求：（1）线框ab边进入磁场时的速度大小；（2）从线框ab边进入磁场到线框速度达到最大的过程中，线框中产B 生的热量；答案：（ 1） v=（ 2gh ） 1/23 2 24 4（2） Q=mg （ H+h+h 1）— mR g /2B L能力训练1．向来升飞机停在南半球某处上空．设该处地磁场的方向竖直向上， 磁感觉强度为 B ．直升飞机螺旋桨叶片的长度为l ，螺旋桨转动的频次为 f ，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动．螺旋桨叶片的近轴端为a ，远轴端为b ，如下图．假如忽视到转轴中心线的距离，用 E 表示每个叶片中的感觉电动势，则（ A）A ．E = π fl 2B ，且 a 点电势低于 b 点电势B ．E = 2 π fl 2B ，且 a 点电势低于 b 点电势C ．E = π fl 2 B ，且 a 点电势高于 b 点电势D ．E = 2 π fl 2B ，且 a 点电势高于b 点电势 2．如图是电磁驱动的原理图，把一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极间，蹄形磁铁和闭合线圈都能够绕OO ′轴转动． 当转动蹄形磁铁时，线圈将（B ）A ．不动B ．跟从磁铁一同转动C ．向与磁铁相反的方向转动D ．磁铁的磁极未知，没法判断3．如下图， C 是一只电容器，先用外力使金属杆ab 贴着水平平行金属导轨在匀强磁场中沿垂直磁场方向运动，到有必定速度时忽然撤除外力．不计摩擦，则 ab 此后的运动状况可能是 （C）A ．减速运动到停止B ．往返来去运动C ．匀速运动D ．加快运动4．在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M 相接，如下图，导轨上放 一根导线 ab ，磁感线垂直导轨所在的平面，欲使M 所 包围的小闭合线圈N 产生顺时针方向的感觉电流，则导线的运动可能是（CD）A ．匀速向右运动B ．加快向右运动C ．减速向右运动D ．加快向左运动5．如右图所示， 圆滑的水平平行搁置的导轨左端连有电阻R ，B导轨上架有一根裸金属棒，整个装置处于垂直轨道平面的匀强 bab磁场中，今从静止起使劲拉金属棒( 保持棒与导轨垂直 ) ，若拉力恒定，经时间 t 1 后 ab 的速度为 v ，加快度为 a 1，最后速度可达 2v ； RF若拉力的功率恒定，经时间 t 2 后 ab 的速度也为 v ，加快度为 a 2，最后速度也可达 2v 。

2013年高考物理回归教材之绝对考点突破三导体切割磁感线的运动重点难点1．楞次定律：推广可以具体简化为以下三种情况：①阻碍原磁通的变化；②阻碍导体间的相对运动；③阻碍原电流的变化．2．应用法拉第电磁感应定律时应注意：①一般用E = n ΔΦΔt （或E = nB ΔSΔt ）求平均电动势，用E = Bl υ求瞬时电动势，但当Δs 随Δt 均匀变化时，由于电动势恒定，平均电动势和瞬时电动势相等，可用E = n ΔΦΔt 求某一时刻的电动势；②匀强磁场中，B 、l 、υ相互垂直，导体平动切割磁感线时E = Bl υ，绕固定转轴转动时E = 12Bl 2ω．规律方法【例1】如图所示，在磁感应强度大小为B ，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，有一个质量为m 、半径为r 、电阻为R 的均匀圆形导线圈，线圈平面跟磁场垂直（位于纸面内），线圈与磁场边缘（图中虚线）相切，切点为A ，现在A 点对线圈施加一个方向与磁场垂直，位于线圈平面内的，并跟磁场边界垂直的拉力F ，将线圈以速度υ匀速拉出磁场．以切点为坐标原点，以F 的方向为正方向建立x 轴，设拉出过程中某时刻线圈上的A 点的坐标为x ．（1）写出此时F 的大小与x 的关系式；（2）在F -x 图中定性画出F -x 关系图线，写出最大值F 0的表达式． 【解析】由于线圈沿F 方向作切割磁感线运动，线圈上要产生顺时针方向的感应电流，从而要受到与F 方向反向的安培力F f 作用，由图可知，此时线圈切割磁感线的有效长度l = 2r 2-(r -x )2线圈上感应电动势，感应电流i =ER线圈所受安培力大小为F f = Bil ，方向沿x 负方向 因线圈被匀速拉出，所以F = F f解上各式得F = 8B 2υr R x -4B 2υRx 2（2）当x = r 时，拉力F 最大，最大值为F 0 =4B 2r 2υR图线如图所示．训练题如图（甲）所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l ＝0.20m ，电阻R ＝1.0Ω；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感强度B ＝0.50T 的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下，现用一外力F 沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F 与时间t 的关系如图（乙）所示，求杆的质量m 和加速度a ．答案：a=10m/s2，m=0．1kg【例2】如图所示，两根相距l 平行放置的光滑导电轨道，与水平面倾角均为α轨道间有电阻R ，处于磁感应强度为B 方向竖直向上的匀强磁场中，一根质量为m 、电阻为R /4的金属杆ab ，由静止开始沿导电轨道下滑．设下滑中ab 杆始终与轨道保持垂直，且接触良好，导电轨道有足够的长度，且电阻不计，求ab 杆沿轨道下滑可达到的最终速度．【解析】当ab 杆沿轨道加速下滑至速度υ时，ab 杆上的电动势为E = BL υcos αab 杆与导电轨道组成的回路中的电流为I =4cos 154E BL R R R υα=+ ab 杆受到的安培力为F = BIl = 224cos 5B l Rυα方向水平向右．当ab 杆的速度增大至某一值υm 时，ab 杆受到的合外力F 合恰减为零，此时ab 杆的加速度a 也减为零，之后ab 杆保持速度υm 沿轨道匀速下滑．速度υm 即是ab 杆沿轨道下滑可达到的最终速度．据共点合力平衡条件，有mg sin α = F cos α即mg sin α = R l B 5cos 42m 2α·cos α，解得：υm = αα222cos 4sin 5l B mgR ． 训练题如图所示，具有水平的上界面的匀强磁场，磁感强度为B ，方向水平指向纸内，一个质量为m ，总电阻为R 的闭合矩形线框abcd 在竖直平面内，其ab 边长为L ，bc 边长为h ，磁场宽度大于h ，线框从ab 边距磁场上界面H 高处自由落下，线框下落时，保持ab 边水平且线框平面竖直．已知ab 边进入磁B场以后，cd 边到达上边界之前的某一时刻线框的速度已达到这一阶段的最大值，此时cd 边距上边界为h 1，求：（1）线框ab 边进入磁场时的速度大小；（2）从线框ab边进入磁场到线框速度达到最大的过程中，线框中产生的热量； 答案：（1）v=（2gh ）1/2（2）Q=mg （H+h+h 1）—m 3R 2g 2/2B 4L 4能力训练1．一直升飞机停在南半球某处上空．设该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B ．直升飞机螺旋桨叶片的长度为l ，螺旋桨转动的频率为f ，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动．螺旋桨叶片的近轴端为a ，远轴端为b ，如图所示．如果忽略到转轴中心线的距离，用E 表示每个叶片中的感应电动势，则 （ A ）A ．E = πfl 2B ，且a 点电势低于b 点电势 B ．E = 2πfl 2B ，且a 点电势低于b 点电势C ．E = πfl 2B ，且a 点电势高于b 点电势D ．E = 2πfl 2B ，且a 点电势高于b 点电势2．如图是电磁驱动的原理图，把一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极间，蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕OO ′轴转动．当转动蹄形磁铁时，线圈将（ B ）A ．不动 B．跟随磁铁一起转动 C ．向与磁铁相反的方向转动 D ．磁铁的磁极未知，无法判断3．如图所示，C 是一只电容器，先用外力使金属杆ab 贴着水平平行金属导轨在匀强磁场中沿垂直磁场方向运动，到有一定速度时突然撤销外力．不计摩擦，则ab 以后的运动情况可能是 （ C ）A ．减速运动到停止B ．来回往复运动C ．匀速运动D ．加速运动4．在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M 相接，如图所示，导轨上放一根导线ab ，磁感线垂直导轨所在的平面，欲使M 所包围的小闭合线圈N 产生顺时针方向的感应电流，则导线的运动可能是 （ CD ）A ．匀速向右运动B ．加速向右运动C ．减速向右运动D ．加速向左运动 5．如右图所示，光滑的水平平行放置的导轨左端连有电阻R ，导轨上架有一根裸金属棒ab，整个装置处于垂直轨道平面的匀强磁场中，今从静止起用力拉金属棒(保持棒与导轨垂直)，若拉力恒定，经时间t 1后ab 的速度为v ，加速度为a 1，最终速度可达2v ；若拉力的功率恒定，经时间t 2后ab 的速度也为v ，加速度为a 2，最终速度也可达2v 。

高三物理静悟导读提纲（八）电磁感应、交变电流新人教版【考试说明】电磁感应电磁感应现象磁通量法拉第电磁感应定律楞次定律自感、涡流ⅠⅠⅡⅡⅠ交变电流交变电流交变电流的图像正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值理想变压器远距离输电ⅠⅠⅠⅠ【知识网络】【考试说明解读】一、电磁感应（一）磁通量概念：1．磁通量ϕ的实质就是穿过某面积的磁感线的条数。

如图1所示，面积大小不等的两个圆形线圈A 和B 共轴套在一条形磁铁上，磁铁内部向上的磁感线的总条数是相同的，但由于线圈A 的面积大于B 的，外部穿过线圈向下的磁感线的条数A 的大于B 的，所以A ϕ＜B ϕ。

2．磁感线除了有大小以外，还有方向，但它是个标量。

磁通量的方向仅仅表示磁感线沿什么方向穿过某面积，其运算不满足矢量合成的平行四边形定则，只满足代数运算。

3．由磁通量的定义θϕsin BS =可得：θϕsin S B =，此式表示“磁感应强度B 大小等于穿过垂直于磁场方向的单位面积的磁感线条数”，所以磁感应强度又被叫做“磁感密度”。

【例1】如图2所示，边长为100cm 的正方形闭合线圈置于磁场中，线圈的ad 、bc 两边中点连线O O′的左右两侧分别存在着方向相同、磁感应强度大小各为B 1=0.60T 、B 2=0.40T 的匀强磁场。

开始时，线圈平面与磁场垂直，若从上往下看，线圈逆时针转37°和180°角时，穿过线圈的磁通量分别改变了多少？【答案】0.1Wb ，1.0Wb（二）感应电流的产生条件1．产生感应电流的条件是“穿过闭合电路的磁通量发生变化”，即，要产生感应电流，必须同时满足两个条件，一个是电路闭合，另一个则是穿过电路的磁通量发生变化。

2．磁通量的计算公式是：φ=BS sin θ，式中的S sin θ应是磁场区域内线框平面在垂直于磁场方向上的投影（面积）大小。

所以此题的讨论中，千万不要误认为线框从开始运动就有感应电流产生。

一定要记住：磁通量的实质是穿过某一面的磁感线的条数！【例2】如图3所示，闭合的矩形金属线框abcd 仅有一半置于范围足够大的匀强磁场中，开始时线框平面与磁场垂直，现从图示位置绕轴O O′按图示方向转动，线框中有感应电流产生吗？试加以分析。

2024高考物理疑难题分析与针对性训练导轨单杆切割磁感线+电容高考原题(2024高考全国理综甲卷第25题)1如图，金属导轨平行且水平放置，导轨间距为L，导轨光滑无摩擦。

定值电阻大小为R，其余电阻忽略不计，电容大小为C。

在运动过程中，金属棒始终与导轨保持垂直。

整个装置处于竖直方向且磁感应强度为B的匀强磁场中。

(1)开关S闭合时，对金属棒施加以水平向右的恒力，金属棒能达到的最大速度为v0。

当外力功率为定值电阻功率的两倍时，求金属棒速度v的大小。

(2)当金属棒速度为v时，断开开关S，改变水平外力并使金属棒匀速运动。

当外力功率为定值电阻功率的两倍时，求电容器两端的电压以及从开关断开到此刻外力所做的功。

【思路分析】(1)开关S闭合时，对金属棒施加以水平向右的恒力，金属棒做加速度逐渐减小的加速运动，当金属棒所受安培力等于水平恒力F时，金属棒达到的最大速度为v0。

据此列方程得出外力F的数值。

当外力功率Fv为定值电阻功率的两倍时，据此列出方程，求出金属棒速度v的大小。

(2)当金属棒速度为v时，断开开关S，改变水平外力并使金属棒匀速运动，金属棒切割磁感线产生的感应电动势等于电容器两极板之间的电势差。

当外力功率为定值电阻功率的两倍时，据此列方程求电容器两端的电压以及从开关断开到此刻外力所做的功。

【答案】(1)v=v02；(2)U=BLv2，W=CB2L2v22【解析】(1)开关S闭合时，当外力与安培力相等时，金属棒的速度最大，则F=F安=BIL由闭合电路欧姆定律I=ER 金属棒切割磁感线产生的感应电动势为E=BLv0联立可得，恒定的外力为F=B2L2v0 R在加速阶段，外力的功率为P F=Fv=B2L2v0 Rv定值电阻的功率为P R=I2R=B2L2v2R 若P F=2P R时，即B2L2v0 R v=2B2L2v2R化简可得金属棒速度v的大小为v=v0 2(2)断开开关S，则电容器与定值电阻串联，则有E=BLv=IR+q C当金属棒匀速运动时，电容器不断充电，电荷量q不断增大，电路中电流不断减小，则金属棒所受安培力F安=BIL不断减小，而恒力的功率P F=Fv=BILv定值电阻功率P R=I2R当P F=2P R时有BILv=2I2R可得IR=BLv2根据E=BLv=IR+qC可得此时电容器两端电压为U C=qC=BLv2从开关断开到此刻外力所做的功为W=∑BIL(v⋅Δt)=BLv∑I⋅Δt=BLvq其中q=CBLv2联立可得W=CB2L2v22针对性训练1(2024年5月浙江金华东阳质检)如图甲所示，左侧发电装置由一个留有小缺口的圆形线圈和能产生辐向磁场的磁体组成，辐向磁场分布关于线圈中心竖直轴对称，线圈所在处磁感应强度大小均为。

考点2 导体切割磁感线产生感应电动势1.动生电动势产生原因导体做切割磁感线运动移动电荷的非静电力导体中自由电荷受沿[6] 导体 方向的洛伦兹力回路中相当于电源的部分做切割磁感线运动的导体方向判断方法通常由右手定则判断，也可由楞次定律判断大小计算方法 由E ＝Blv 计算，也可由E ＝nΔΦΔt计算2.导体平动切割磁感线导体平动切割磁感线产生感应电动势的计算式为E ＝Blv ，应从几个方面理解和掌握（1）正交性 本公式要求磁场是匀强磁场，还需B 、l 、v 三者[7] 相互垂直（2）平均性导体平动切割磁感线时，若v 为平均速度，则E 为平均感应电动势，即[8] E ̅＝Bl v ̅（3）瞬时性导体平动切割磁感线时，若v 为瞬时速度，则E 为相应的[9] 瞬时感应电动势（4）有效性公式中的l 为导体的有效切割长度，即导体在与v 共同所在平面上垂直于v 的方向上的[10] 投影长度（5）相对性E ＝Blv 中的速度v 是导体相对于磁场的速度，若磁场也在运动，应注意速度间的相对关系3.导体转动切割磁感线如图，当导体棒在垂直于磁场的平面内，绕导体棒上某一点以角速度ω匀速转动时，则（1）以导体棒中点为轴时，E ＝0（相同两段的代数和）（2）以导体棒端点为轴时，E ＝12B ωl 2（平均速度取中点位置的线速度12ωl ）（3）以导体棒上任意一点为轴时，E ＝12B ω（l 12－l 22）（不同两段的代数和，其中l 1＞l 2）计算下面各图中的感应电动势.（1）如图1，E 1＝ Blv sinθ .（2）如图2，E 2＝ B cd v sinβ .图1图2（3）如图3，E3＝B MN v.（4）如图4，若沿v1方向运动，则E4＝√2BRv1；若沿v2方向运动，则E5＝BRv2.E＝nΔΦΔt与E＝Blv的区别E＝nΔΦΔtE＝Blv研究对象求整个闭合回路的感应电动势求回路中的部分导体切割磁感线时产生的感应电动势适用范围无论什么方式引起的磁通量变化都适用只适用于一段导体切割磁感线的情况条件不一定是匀强磁场一般只适用于匀强磁场物理意义当Δt→0时，求的是瞬时感应电动势；当Δt较长时，求的是平均感应电动势当v为瞬时速度时，求的是瞬时感应电动势；当v为平均速度时，求的是平均感应电动势判断电流方向一般用楞次定律判断感应电流方向一般用右手定则判断感应电流方向研透高考明确方向命题点1有效长度问题4.如图，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路.虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面.回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直.从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列说法错误的是（B）A.感应电流方向不变B.CD段直导线始终不受安培力C.感应电动势最大值E＝BavD.感应电动势平均值E̅＝14πBav解析在闭合回路进入磁场的过程中，通过闭合回路的磁通量逐渐增大，根据楞次定律和安培定则可知感应电流的方向始终为逆时针方向，A正确；根据左手定则可以判断，CD段受方向向下的安培力，B错误；利用感应电动势公式E＝Blv计算时，l应是有效切割长度，当半圆形闭合回路进入磁场一半时，有效切割长度最大，为a，这时感应电动势最大，为E＝Bav，C正确；感应电动势的平均值E＝ΔΦΔt ＝B·12πa22av＝14πBav，D正确.故选B.命题点2平动切割磁感线5.[2023福建泉州模拟/多选]如图所示，abcd为水平放置的U形光滑金属导轨，间距为l，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计.已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成θ角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度v沿垂直于MN的方向滑动（金属杆滑动过程中与导轨接触良好），则（AD）A.电路中感应电动势的大小为BlvsinθB.电路中感应电流的大小为BvsinθrC.金属杆所受安培力的大小为B2lvsinθrD.金属杆的热功率为B2lv2rsinθ解析由于速度方向是与金属杆垂直的，而整个金属杆又是与磁场垂直的，所以整个金属杆均垂直切割磁感线，切割长度L＝lsinθ，所以感应电动势E＝BLv＝Blvsinθ，A正确；金属杆的电阻R＝Lr＝lsinθr，电路中的电流I＝ER＝Bvr，B错误；金属杆受到的安培力F＝BIL＝B2lv rsinθ，C错误；金属杆的热功率P＝I2R＝B2v2lrsinθ，D正确.命题拓展如图所示，如果金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动，则情况又如何呢？答案电路中的感应电动势E＝Blv，感应电流I＝ER ＝Elsinθr＝Bvsinθr，金属杆所受安培力大小F＝BI lsinθ＝B2lvr，金属杆的热功率P＝I2R＝I2lsinθr＝B2lv2sinθr..命题点3转动切割磁感线6.如图所示，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上.当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为U a、U b、U c.已知bc边的长度为l.下列判断正确的是（C）A.U a＞U c，金属框中无电流B.U b＞U c，金属框中电流方向为a→b→c→aC.U bc＝－12Bl2ω，金属框中无电流D.U bc＝12Bl2ω，金属框中电流方向为a→c→b→a解析金属框abc平面与磁场平行，转动过程中磁通量始终为零，所以无感应电流产生，B、D错误；转动过程中bc边和ac边均切割磁感线，产生感应电动势，由右手定则可知U a＜U c，U b＜U c，A错误；由转动切割磁感线产生感应电动势的公式得U bc＝－12Bl2ω，C 正确.考法拓展如图所示，半径为r的金属圆盘在垂直于盘面向里的磁感应强度为B的匀强磁场中，绕过圆心垂直于盘面的金属轴以角速度ω沿逆时针方向匀速转动，电阻R一端通过导线连接在轴上，另一端通过导线连接在与圆盘边缘接触良好的金属片上，则通过电阻R的电流的方向和大小为（金属圆盘、轴和金属片的电阻不计）（D）A.由c到d，I＝Bωr2R B.由d到c，I＝Bωr2RC.由c到d，I＝Bωr22R D.由d到c，I＝Bωr22R解析圆盘可看作沿半径方向的无数根金属条，由右手定则知，其电流方向为从边缘指向圆心，所以通过电阻R的电流方向为由d到c；金属圆盘产生的感应电动势E＝12Bωr2，由I＝ER 知通过电阻R的电流大小为I＝Bωr22R，D正确.。

“三定则、两定律”破解电磁感应问题提能点一“三定则、一定律”的综合应用⎣⎢⎡⎦⎥⎤基础保分类考点练练就能过关[知能全通]————————————————————————————————1．“三定则、一定律”的应用2(1)利用右手定则，即根据导体在磁场中做切割磁感线运动的情况进行判断。

(2)利用楞次定律，即根据穿过闭合电路的磁通量的变化情况进行判断。

3．楞次定律中“阻碍”的四种表现形式(1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”。

(2)阻碍相对运动——“来拒去留”。

(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”。

(4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”。

[题点全练]————————————————————————————————1．[多选](2018·全国卷Ⅰ)如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。

将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。

下列说法正确的是( )A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向C ．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N 极指向垂直纸面向外的方向D ．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N 极朝垂直纸面向外的方向 转动解析：选AD 根据安培定则，开关闭合时铁芯上产生水平向右的磁场。

开关闭合后的瞬间，根据楞次定律，直导线上将产生由南向北的电流，根据安培定则，直导线上方的磁场垂直纸面向里，故小磁针的N 极朝垂直纸面向里的方向转动，故A 正确；同理D 正确；开关闭合并保持一段时间后，直导线上没有感应电流，故小磁针的N 极指北，故B 、C 错误。

2．[多选](2018·全国卷Ⅲ)如图(a)，在同一平面内固定有一长直导线PQ 和一导线框R ，R 在PQ 的右侧。

导线PQ 中通有正弦交流电i ，i 的变化如图(b)所示，规定从Q 到P 为电流正方向。