高中物理 第一章归纳与整理 粤教版选修3-2

一、自感现象的分析
1.当线圈中电流增大时，自感电动势方向与原电流方向相反，阻碍原
电流的增大.
2.当线圈中电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同，阻碍
原电流的减小.
3.自感电动势总是阻碍电流的变化，但不能阻止电流的变化.
例1
如图 5 所示，电感线圈 L 的自感系数足够大，
其直流电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡， 且在下列实验中不会烧毁，电阻 R2 阻值约等于 R1 的两倍，则 A.闭合开关S时，LA、LB同时达到最亮，且LB更亮一些 B.闭合开关S时，LA、LB均慢慢亮起来，且LA更亮一些 C.断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB马上熄灭 图5
(5)在日光灯正常工作后，镇流器只会消耗电能，没有作用.( × )
2.如图4所示，电路中电源内阻不能忽略，R阻值和L的电阻相同，L的自
感系数很大，A、B为两个完全相同的灯泡，当S闭合时，A灯 慢慢 亮，
B灯 立即 亮.当S断开时，A灯 慢慢 熄灭，B灯 慢慢 熄灭.(填“立即”或
“慢慢”)
图4
题型探究
(2)断电自感：如图2所示，先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关，两灯
泡的发光情况有什么不同？并尝试进行解释.
图2 答案 L2 立即熄灭， L1 闪亮一下，再逐渐熄灭 .S 断开时， L 中产生自感
电动势，阻碍电流减小，这个自感电动势为L1供电.
[知识梳理] 自感现象及自感电动势的定义和特点 自感 (1)定义：由于线圈本身的 电流 发生变化而产生的电磁感应现象.在_____ 现象中产生的感应电动势叫自感电动势.
并给镇流器并联一个开关 S2 ，如图乙
所示，则下列叙述正确的是
A.只把S3接通，日光灯就能正常发光

������ ������
专题一
专题二
Hale Waihona Puke 专题三i=Δ������ ⑥ Δ������
ΔQ也是平行板电容器极板在时间间隔(t,t+Δt)内增加的电荷量. 由④式得ΔQ=CBLΔv⑦ 式中,Δv为金属棒的速度变化量.按定义有
Δ������ a= ⑧ Δ������
金属棒所受到的摩擦力方向斜向上,大小为 Ff'=μFN⑨ 式中,FN是金属棒对于导轨的正压力的大小,有 FN=mgcos θ⑩ 金属棒在时刻t的加速度方向沿斜面向下,设其大小为a,根据牛顿 第二定律有mgsin θ-Ff-Ff'=ma
· =ma③
������ 2
������ 2
2
联立 ①③解得 a= sin θ,选项 C 对 ;
当导体棒速度达到2v以后匀速运动的过程中,R上产生的焦耳热 等于拉力和重力所做的功之和,选项D错.
专题一
专题二
专题三
专题二 怎样求解电磁感应中的电路及能量问题 1.电磁感应经常与电路问题综合考查,求解这类问题需要注意: (1)确定电源:首先判断产生电磁感应现象的那一部分导体(电源). 切割磁感线的导体一定是电源,内部磁通量发生变化的线圈是电源. (2)如果需要判断电势高低,还应根据楞次定律或右手定则判断感 应电流方向,且注意在电源内部,电流从低电势流向高电势,在外电 路,电流从高电势流向低电势. Δ������ (3)利用E=n Δ������ 或E=BLvsin θ求感应电动势的大小. (4)分析电路结构,画出等效电路图,利用欧姆定律和串、并联电 路的规律求解.
专题一
专题二
专题三
答案：0.4 m/s2
2A
3 m/s
专题一

第一章 电磁感应
第一节 电磁感应现象 第二节 产生感应电流的条件
栏 目 链 接
1．了解电磁感应的发现过程．
2．理解电磁感应现象及其产生的条件．
栏
目
链
接
3．运用电磁感应现象产生的条件判断回路是否有感应
电流．
栏 目 链 接
1．电磁感应现象．
由_磁___生_电___的现象，叫做电磁感应现象．由电磁感应
栏
与垂直磁场方向的夹角．
目 链
接
一般有以下两种情况．
(1)磁感应强度 B 和 θ 不变，有效面积 S 改变，则 ΔΦ＝Φt－Φ0＝
BΔScos θ. (2)磁感应强度 B 变化，磁感线穿过的有效面积 S 和 θ 不变，则 ΔΦ
＝Φt－Φ0＝ΔBScos θ.
一个 100 匝的线圈，其横截面积是边长为 L＝
说明：Φ的正负意义是从正、反两面穿入，若从
一面穿入为正，则从另一面穿入为负．
(4)意义：指穿过这个面的
____磁__感__线__条_数_______．磁感线越密的地方，也就是穿
栏
过单位面积的磁感线条数 _____越__多_____的地方，磁感
目 链
应强度B ___越_大______.因此，B越大，穿过这个面的磁
现象产生的电动势称为__感__应__电__动__势____，产生的电流，称为
__感__应__电__流____．
栏
2．磁通量．
目 链
接
(1)定义：___磁__感__应__强__度__B__与__垂__直__于__B_的__面__积__S_ 的乘积，
叫做穿过这个面的磁通量．
(2)公式：_Φ_＝__B__S__；单位：_韦__伯____；符号：_W__b___. (3)矢量性： _标__量___，但有正负．

损耗
解析 答案
例2 (多选)如图6所示，闭合金属环从光滑曲面
上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初
速度为零，摩擦不计，曲面处在图中磁场中，则
A.若是匀强磁场，环上升的高度小于h
图6
√B.若是匀强磁场，环上升的高度等于h
C.若是非匀强磁场，环上升的高度等于h
√D.若是非匀强磁场，环上升的高度小于h
•
7、不能把小孩子的精神世界变成单纯学习知识。如果我们力求使儿童的全部精神力量都专注到功课上去，他的生活就会变得
不堪忍受。他不仅应该是一个学生，而且首先应该是一个有多方面兴趣、要求和愿望的人。2021年11月22日星期一2时48分55
秒02:48:5522 November 2021
•
8、教育技巧的全部诀窍就在于抓住儿童的这种上进心，这种道德上的自勉。要是儿童自己不求上进，不知自勉，任何教育者
√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
123
图9
答案
3.如图10所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯 上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水.给线圈通入电流， 一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流 与水温升高的是 A.恒定直流、小铁锅 B.恒定直流、玻璃杯
变化时，导体中有感应电流吗？如果有，它的
形状像什么？
答案 有.变化的电流产生变化的磁场，变化的
磁场产生感生电场，使导体中的自由电子发生
定向移动，产生感应电流，它的形状像水中的
图1
旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流.
[知识梳理] 1.涡流：在一根导体外面绕上线圈，并让线圈通入 交变电流 ，在整个 导体中，就形成一圈圈环绕导体轴线流动的 感应电流 ，就好像_水__中__ 的旋涡 一样，这种产生感应电流的现象称为涡流现象. 2.涡流大小的决定因素：导体的外周长越 长 ，交变磁场的频率越 高 ，

相互吸引
解析：磁铁的 N 极下方区域的磁感线向下，因此，磁铁的 N 极朝下但未插入线圈内部时，穿过线圈的磁场方向向下．当
磁铁向上运动时，穿过线圈的磁通量的变化是：向下减小，根
据楞次定律，闭合线圈中会产生感应电流，电流的磁场方向应
向下(阻碍磁通量减小)，再根据安培定则，可以判断，线圈中
感应电流的方向与图中箭头方向相反，且磁铁与线圈相互吸引．
⊥OF；OO′为∠EOF 的角平分线，OO′间的距离为 l；磁场方
向垂直于纸面向里．一边长为 l 的正方形导线框沿 OO′方向匀速 通过磁场，t＝0 时刻恰好位于图示位置．规定导线框中感应电流 沿逆时针方向时为正，则感应电流 i 与时间 t 的关系图线可能正确 的是( )
图 1－13
答案：B
5．(双选，2011 年山东卷)如图1－14所示，两固定的竖直 光滑金属导轨足够长且电阻不计．两质量、长度均相同的导体 棒 c、d，置于边界水平的匀强磁场上方同一高度 h 处．磁场宽 为 3h，方向与导轨平面垂直．先由静止释放 c，c 刚进入磁场即 匀速运动，此时再由静止释放 d，两导体棒与导轨始终保持良 好接触．用 ac 表示 c 的加速度，Ekd 表示 d 的动能，xc、xd 分别 表示 c、d 相对释放点的位移．则以下四个图象中正确的是( )
总是阻碍物体之间的相对运动的发生．
【例题】如图 1－2 所示，闭合线圈上方有一竖直放置的条形 磁铁，磁铁的 N 极朝下但未插入线圈内部，当磁铁向上运动时 ( ) A．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同， 磁铁与线圈相互吸引 B．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同， 磁铁与线圈相互排斥 图 1－2 C．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈 D．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈 相互排斥

条形磁铁沿导轨以初速度v0向圆环运动，其轴线穿过圆环圆心，与环面垂直，
场时，磁场 方向、电流方向、 磁场方向、感 方向关系 向关系 者方向关系
向关系
综合运用这几个规律的关键是分清各个规律的适用场合，不能混淆.
例5
(多选)如图5 所示装置中，cd杆光滑且原来静止 .当 ab杆做如下哪些
运动时，cd杆将向右移动(导体棒切割磁感线速度越大，感应电流越大)
图5 A.向右匀速运动
例1
如图1所示，一水平放置的矩形闭合线
圈 abcd 在细长磁铁的 N极附近竖直下落，保 持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中位置Ⅰ
经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和位置Ⅲ都很
接近位置Ⅱ，这个过程中线圈的感应电流
图1
√
A.沿abcd方向
B.沿dcba方向
C.先沿abcd方向，后沿dcba方向
D.先沿dcba方向，后沿abcd方向
1 2 3 4 5
解析
答案
2.如图8所示，水平桌面上放有一个闭合铝环，在铝 环轴线上方有一个条形磁铁.当条形磁铁沿轴线竖直
向下迅速移动时，下列判断正确的是
A.铝环有收缩趋势，对桌面压力减小
√
B.铝环有收缩趋势，对桌面压力增大
C.铝环有扩张趋势，对桌面压力减小
图8
D.铝环有扩张趋势，对桌面压力增大
1
第一章 电磁感应
微型专题1 楞次定律的应用
[学习目标]
1.应用楞次定律判断感应电流的方向.
2.理解安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律的区别.
内容索引
题型探究
重点难点 各个击破
达标检测
当堂检测 巩固反馈
题型探究
一、利用“结论法”判断感应电流的方向

图 1－1－10
【解析】 在直导线电流磁场中的五个线圈，原来磁通 量都是垂直纸面向里的，对直线电流来说，离电流越远，磁 场就越弱． 线圈向右平动，穿过线圈的磁通量没有变化，故 A 线圈 中没有感应电流． 线圈向下平动，穿过线圈的磁通量减少，故 B 线圈中产 生感应电流． 线圈绕轴转动，穿过线圈的磁通量变化，故 C 线圈中产 生感应电流． 线圈不动，线圈中磁通量不变，故 D 线圈中没有感应电 流． 线圈向上平移，穿过线圈的磁通量增加，但由于线圈不 是闭合回路，因此 E 线圈中无感应电流． 【答案】 B、C 中有感应电流 A、D、E 中无感应电 流
磁通量
【问题导思】 1．应从哪些方面理解磁通量？ 2．如何求解磁通量和磁通量的变化量？
1．匀强磁场中磁通量的计算 (1)B 与 S 垂直时：Φ＝BS，B 指匀强磁场的磁感应强度， S 为线圈的面积． (2)B 与 S 不垂直时：Φ＝BS⊥，S⊥为 线圈在垂直磁场方向上的投影面积，在应 用时可将 S 投影到与 B 垂直的方向上或者
●新课导入建议 晴朗的天气，绿色的草坪，我们可以尽情享受野外大自 然给我们带来的乐趣． 在游玩的同时，我们不妨也做一次简单的生活实验，把 一条大约 10 m 长的电线的两端连在一个灵敏电流表的两个 接线柱上，形成闭合电路．两个同学迅速摇动这条电线，这 时你会惊奇地发现电流表的指针在来回摆动．当两同学站的 方位不同时， 电流的大小也随之发生变化． 这是怎么回事呢？ 通过这节课的学习，我们将明白其中的奥秘．
线圈，磁通量应是抵消之后所剩余的磁感线 的净条数、从上向下看，穿过圆环 A、B 的 磁感线如图所示，磁感线有进有出，A、B 环 向外的磁感线条数一样多，但 A 环向里的磁感线条数较多， 抵消得多，净剩条数少，所以 ΦA<ΦB.

粤教版物理选修3-2《第一章电磁感应》知识点总结选修3-2第一章电磁感应知识点总结一、电磁感应现象1、电磁感应现象与感应电流.（1）利用磁场产生电流的现象，叫做电磁感应现象。

（2）由电磁感应现象产生的电流，叫做感应电流。

二、产生感应电流的条件1、产生感应电流的条件：闭合电路．．．．．．．．．中磁通量发生变化．．。

2、产生感应电流的方法.（1）磁铁运动。

（2）闭合电路一部分运动。

（3）磁场强度B变化或有效面积S变化。

注：第（1）（2）种方法产生的电流叫“动生电流”，第（3）种方法产生的电流叫“感生电流”。

不管是动生电流还是感生电流，我们都统称为“感应电流”。

- 2 -3、对“磁通量变化”需注意的两点.（1）磁通量有正负之分，求磁通量时要按代数和（标量计算法则）的方法求总的磁通量（穿过平面的磁感线的净条数）。

（2）“运动不一定切割，切割不一定生电”。

导体切割磁感线，不是在导体中产生感应电流的充要条件，归根结底还要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化。

4、分析是否产生感应电流的思路方法.（1）判断是否产生感应电流，关键是抓住两个条件：①回路是闭合导体回路。

②穿过闭合回路的磁通量发生变化。

注意：第②点强调的是磁通量“变化”，如果穿过闭合导体回路的磁通量很大但不变化，那么不论低通量有多大，也不会产生感应电流。

（2）分析磁通量是否变化时，既要弄清楚磁场- 3 -的磁感线分布，又要注意引起磁通量变化的三种情况：①穿过闭合回路的磁场的磁感应强度B发生变化。

②闭合回路的面积S发生变化。

③磁感应强度B和面积S的夹角发生变化。

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

①凡是由磁通量的增加引起的感应电流，它所激发的磁场阻碍原来磁通量的增加。

②凡是由磁通量的减少引起的感应电流，它所激发的磁场阻碍原来磁通量的减少。

（2）楞次定律的因果关系：- 4 -- 5 -- 6 -闭合导体电路中磁通量的变化是产生感应电流的原因，而感应电流的磁场的出现是（2）就电流而言，感应电流的磁场阻碍原电流的变化，即原电流增大时，感应电流磁场方向与原电流磁场方向相反；原电流减小时，感应电流磁场方向与原电流磁场方向相同。

技巧点拨
断电自感中灯泡会不会闪亮的判断：断开开关瞬间通过灯泡的电流大 于断开前通过灯泡的电流，灯泡会闪亮一下；若断开开关瞬间通过灯 泡电流小于等于断开前的电流，灯泡不会闪亮一下，而是直接变暗.
二、自感现象的图象问题
例3 如图7所示的电路中，S闭合且稳定后流过电
感线圈的电流是2 A，流过灯泡的电流是1 A，现将S
2.启动器：在开关闭合后，氖气放电发出辉光，辉光产生热量使动触片 膨胀变形 ，与静触片 接触 之后，辉光放电消失，动触片降温恢复原状， 与静触片 分离 ，电路 断开 . 3.镇流器：启动时产生 瞬时高电压 使灯管发光，正常发光时，起着 降压限流 的作用.
[即学即用] 1.判断下列说法的正误. (1)自感现象中，感应电流一定与原电流方向相反.(变化率有关.( × ) (3)线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势.( √ ) (4)日光灯点亮后，启动器就没有作用了.( √ ) (5)在日光灯正常工作后，镇流器只会消耗电能，没有作用.( × )
二、日光灯
[导学探究] 自感现象可分为断电自感和通电自感.在使日光灯管启动的 过程中(如图3为日光灯的结构)应用了哪种自感现象？启动器在日光灯电 路中的作用是什么？
图3 答案 断电自感 自动开关
[知识梳理] 1.灯管：在高压激发下，两灯丝间的气体 导电 ，发出紫外线，管壁上 的荧光粉在 紫外线 照射下发出可见光.
例2 (多选)如图5所示，L为一纯电感线圈(即电
阻为零)，LA是一灯泡，下列说法正确的是 A.开关S闭合瞬间，无电流通过灯泡
√B.开关S闭合后，电路稳定时，无电流通过灯泡
C.开关S断开瞬间，无电流通过灯泡
√D.开关S闭合瞬间，灯泡中有从a到b的电流，而
在开关S断开瞬间，灯泡中有从b到a的电流

高中物理学习材料唐玲收集整理第七节涡流现象及其应用1．在一根导体外面绕上线圈，并让线圈通入交变电流，在整个导体中，就形成一圈圈环绕导体轴线流动的感应电流，就好像水中的旋涡一样，这种现象称为涡流现象．导体的外周长越长，交变磁场的频率越高，涡流就越大．2．涡流热效应的应用为高频感应炉冶炼金属、电磁灶等涡流磁效应的应用为金属探测器．3．当导体在磁场中运动时，导体中产生的涡流与磁场相互作用产生一个动态阻尼力，从而提供制动力矩，这种制动方式常应用于电表的阻尼制动、高速机车制动的涡流闸等．4．下列做法中可能产生涡流的是( )A．把金属块放在匀强磁场中B．让金属块在匀强磁场中匀速运动C．让金属块在匀强磁场中做变速运动D．把金属块放在变化的磁场中答案 D解析涡流就是整个金属块中产生的感应电流，所以产生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件，即穿过金属块的磁通量发生变化．而A、B、C中磁通量不变化，所以A、B、C错误；把金属块放在变化的磁场中时，穿过金属块的磁通量发生了变化，有涡流产生，所以D项正确．5．(双选)磁电式仪表的线圈通常用铝框当骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是( )A．防止涡流而设计的 B．利用涡流而设计的C．起电磁阻尼的作用 D．起电磁驱动的作用答案BC解析线圈通电后，在安培力作用下发生转动，铝框随之转动，并切割磁感线产生感应电流，就是涡流．涡流阻碍线圈的转动，使线圈偏转后较快停下来．所以，这样做的目的是利用涡流来起电磁阻尼的作用．6．如图1所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝质圆形金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场，则从球开始进入磁场到完全穿出磁场过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，则小球( )图1A．整个过程匀速运动B．进入磁场过程中球做减速运动，穿出磁场过程中做加速运动C．整个过程都做匀减速运动D．穿出时的速度一定小于初速度答案 D解析小球进出磁场时，有涡流产生，要受到阻力，故穿出时的速度一定小于初速度．7．高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的，如图2所示为冶炼金属的高频感应炉的示意图，炉内放入被冶炼的金属，线圈通入高频交变电流，这时被治炼的金属就能被熔化，这种冶炼方法速度快，温度易控制，并能避免有害杂质混入被炼金属中，因此适于冶炼特种金属．该炉的加热原理是( )图2A．利用线圈中电流产生的焦耳热B．利用线圈中电流产生的磁场C．利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流D．给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电答案 C【概念规律练】知识点一涡流及其应用1．如图3所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水．给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是( )图3A．恒定直流、小铁锅B．恒定直流、玻璃杯C．变化的电流、小铁锅D．变化的电流、玻璃杯答案 C解析通入恒定直流时，所产生的磁场不变，不会产生感应电流，通入变化的电流，所产生的磁场发生变化，在空间产生感生电场，铁锅是导体，感生电场在导体内产生涡流，电能转化为内能，使水温升高；涡流是由变化的磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中的水不会升温．点评涡流是在导体内产生的，而且穿过回路的磁通量必须是变化的，此题能说明电磁炉的原理．2．(双选)机场的安检门可以利用涡流探测人身上携带的金属物品，安检门中接有线圈，线圈中通以交变电流，关于其工作原理，以下说法正确的是( )A．人身上携带的金属物品会被地磁场磁化，在线圈中产生感应电流B．人体在线圈交变电流产生的磁场中运动，产生感应电动势并在金属物品中产生感应电流C．线圈产生的交变磁场会在金属物品中产生交变的感应电流D．金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流答案CD解析一般金属物品不一定能被磁化，且地磁场很弱，即使金属被磁化磁性也很弱，作为导体的人体电阻很大，且一般不会与金属物品构成回路，故A、B错误；安检门利用涡流探测金属物品的工作原理是：线圈中交变电流产生交变磁场，使金属物品中产生涡流，故C 正确；该涡流产生的磁场又会在线圈中产生感应电流，而线圈中交变电流的变化可以被检测，故D项正确．点评金属探测利用了涡流的磁效应．知识点二电磁阻尼3．有一个铜盘，轻轻拨动它，能长时间地绕轴自由转动．如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘边缘，但并不与铜盘接触，如图4所示，铜盘就能在较短时间内停止转动，分析这个现象产生的原因．图4答案见解析解析铜盘转动时如果加上磁场，则在铜盘中产生涡流，磁场对这个涡流的作用力阻碍它的转动，故在较短的时间内铜盘停止转动．点评当导体在磁场中运动时，导体中的感应电流受到安培力的作用阻碍导体运动，即安培力为电磁阻尼的阻力．4. 如图5所示，是称为阻尼摆的示意图，在轻质杆上固定一金属薄片，轻质杆可绕上端O点为轴在竖直面内转动，一有界磁场垂直于金属薄片所在的平面．使摆从图中实线位置释放，摆很快就会停止摆动；若将摆改成梳齿状，还是从同一位置释放，摆会摆动较长的时间．试定性分析其原因．图5答案见解析解析第一种情况下，阻尼摆进入有界磁场后，在金属薄片中会形成涡流，涡流使金属薄片受安培力的作用，阻碍其相对运动，所以会很快停下来；第二种情况下，将金属摆改成梳齿状，阻断了涡流形成的回路，从而减弱了涡流，受到安培力的阻碍会比先前小得多，所以会摆动较长的时间．点评防止电磁阻尼的途径为阻止或减弱涡流的产生．【方法技巧练】涡流能量问题的处理技巧5．弹簧上端固定，下端悬挂一根磁铁．将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来．如图6所示，如果在磁铁下端放个固定的闭合线圈，使磁铁上下振动时穿过它，磁铁就会很快地停下来，解释这个现象，并说明此现象中能量转化的情况．图6答案见解析解析当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍磁铁向线圈靠近或离开，也就使磁铁振动时除了空气阻力外，还有线圈的磁场力作为阻力，克服阻力需要做的功较多，弹簧振子的机械能损失较快，因而会很快停下来．损失的机械能主要转化为电能再转化为内能．方法总结此题中涡流损耗了机械能．6．如图7所示，一闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点，将圆环拉至某一位置并释放，圆环摆动过程中(环平面与磁场始终保持垂直)经过有界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界，若不计空气阻力，则( )图7A．圆环向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度B．在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流C．圆环进入磁场后，离最低点越近速度越大，感应电流也越大D．圆环最终将静止在最低点答案 B解析在圆环进入和穿出磁场的过程中环中磁通量发生变化，有感应电流产生，即圆环的机械能向电能转化，其机械能越来越小．上升的高度越来越低，选项A错误，B正确；但在环完全进入磁场后，不再产生感应电流，选项C错误；最终圆环将不能摆出磁场，从此再无机械能向电能转化，其摆动的幅度不再变化，选项D错误．方法总结当导体中的磁通量变化时，产生感应电流，损失机械能；当导体中的磁通量无变化时，不产生感应电流，不损失机械能．1．(双选)下列哪些仪器是利用涡流工作的( )A．电磁炉 B．微波炉C．金属探测器 D．电饭煲答案AC2．(双选)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是为了( )A．增大涡流，提高变压器的效率B．减小涡流，提高变压器的效率C．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量D．增大铁芯中的电阻，以减小发热量答案BD解析不使用整块硅钢而是采用很薄的硅钢片，这样做的目的是增大铁芯中的电阻，来减少电能转化成铁芯的内能，提高效率，是防止涡流而采取的措施．3．下列关于涡流的说法中正确的是( )A．涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的B．涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流C．涡流有热效应，但没有磁效应D．在硅钢中不能产生涡流答案 A解析涡流就是一种感应电流，同样是由于磁通量的变化产生的．4．如图8所示，金属球(铜球)下端有通电的线圈，今把小球拉离平衡位置后释放，此后关于小球的运动情况是(不计空气阻力)( )图8A．做等幅振动 B．做阻尼振动C．振幅不断增大 D．无法判定答案 B解析金属球在通电线圈产生的磁场中运动，金属球中产生涡流，故金属球要受到安培力作用，阻碍它的相对运动，做阻尼振动．5．(双选)如图9所示是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的是( )图9A．2是磁铁，在1中产生涡流B．1是磁铁，在2中产生涡流C．该装置的作用是使指针能够转动D．该装置的作用是使指针能很快地稳定答案AD解析这是涡流的典型应用之一．当指针摆动时，1随之转动，2是磁铁，那么在1中产生涡流，2对1的安培力将阻碍1的转动．总之不管1向哪个方向转动，2对1的效果总起到阻尼作用．所以它能使指针很快地稳定下来．6．如图10所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有两块相同的蹄形磁铁，四个磁极之间的距离相等，当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力方向是( )图10A．先向左，后向右B．先向左，后向右，再向左C．一直向右D．一直向左答案 D解析根据楞次定律的“阻碍变化”知“来拒去留”，当两磁铁靠近线圈时，线圈要阻碍其靠近，线圈有向右移动的趋势，受木板的摩擦力向左；当磁铁远离时，线圈要阻碍其远离，仍有向右移动的趋势，受木板的摩擦力方向仍是向左的，故选项D正确．7．(双选)如图11所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝处产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其它部分发热很少，以下说法正确的是( )A．交流电的频率越高，焊缝处的温度升高得越快B．交流电的频率越低，焊缝处的温度升高得越快C．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小D．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大答案AD解析交流电频率越高，则产生的感应电流越强，升温越快，故A项对．工件中各处电流相同，电阻大处产生热多，故D项对．8．我们用作煮食的炉子有各种各样的款式，它们的工作原理各不相同．有以天然气、液化石油气等作燃料的，例如天然气炉；还有以直接用电热方式加热的，例如电饭锅，下面介绍的是以电磁感应原理生热的电磁炉．图12如图12所示是描述电磁炉工作原理的示意图．炉子的内部有一个金属线圈，当电流通过线圈时，会产生磁场，这个磁场的大小和方向是不断变化的，这个变化的磁场又会引起放在电磁炉上面的铁质(或钢质)锅底内产生感应电流，由于锅底有电阻，所以感应电流又会在锅底产生热效应，这些热能便起到加热物体的作用从而煮食．电磁炉的特点是：电磁炉的效率比一般的炉子都高，热效率高达90%，炉面无明火，无烟无废气，电磁火力强劲，安全可靠．因为电磁炉是以电磁感应产生电流，利用电流的热效应产生热量，所以不是所有的锅或器具都适用．对于锅的选择，方法很简单，只要锅底能被磁铁吸住的就能用．适合放在电磁炉上烹饪的器具有不锈钢锅、不锈钢壶、平底铁锅；不适用的有陶瓷锅、圆底铁锅、耐热玻璃锅、铝锅、铜锅等．(1)在电磁炉加热食物的过程中涉及的物理原理有(回答三个即可)：①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________；③________________________________________________________________________.(2)电磁炉的锅不能用陶瓷锅、耐热玻璃锅的原因是____________________________；电磁炉所用的锅不能用铝锅、铜锅的原因是______________________．(3)在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉还能起到加热作用吗？为什么？答案(1)①电流的磁效应(或电生磁) ②电磁感应现象(或磁生电) ③电流的热效应(或焦耳定律) (2)不能产生电磁感应现象电阻率小，电热少，效率低(3)能起到加热作用．由于线圈产生的磁场能穿透纸板到达锅底，在锅底产生感应电流，利用电流的热效应起到加热作用．9．如图13所示，在光滑水平桌面上放一条形磁铁，分别将大小相同的铁球、铝球和木球放在磁铁的一端且给它一个初速度，让其向磁铁滚去，观察小球的运动情况．图13答案见解析解析(1)铁球将加速运动，其原因是铁球被磁化后与磁铁之间产生相互吸引的磁场力．(2)铝球将减速运动，其原因是铝球内产生了感应电流，感应电流的磁场阻碍相对运动．(3)木球将匀速运动，其原因是木球既不能被磁化，也不能产生感应电流，所以磁铁对木球不产生力的作用．10．人造卫星绕地球运行时，轨道各处地磁场的强弱并不相同，因此，金属外壳的人造地球卫星运行时，外壳中总有微弱的感应电流．分析这一现象中的能量转化情形．它对卫星的运动可能产生怎样的影响？答案见解析解析当穿过人造卫星的磁通量发生变化时，外壳中会有涡流产生，这一电能的产生是由机械能转化来的．它会导致卫星机械能减少，会使轨道半径减小，造成卫星离地高度下降．11．一金属圆环用绝缘细绳悬挂，忽略空气阻力，圆环可做等幅摆动，若在圆环正下方放置一条形磁铁如图14所示，圆环将如何运动．图14答案见解析解析条形磁铁置于圆环正下方，圆环运动时，穿过圆环的磁通量保持为零不变，所以环中无感应电流，圆环仍做等幅摆动．12．如图15所示，一狭长的铜片能绕O点在纸面平面内摆动，有界的磁场其方向垂直纸面向里，铜片在摆动时受到较强的阻尼作用，很快就停止摆动．如果在铜片上开几个长缝，铜片可以在磁场中摆动较多的次数后才停止摆动，这是为什么？图15答案见解析解析没有开长缝的铜片绕O点在纸面内摆动时，由于磁场有圆形边界，通过铜片的磁通量会发生变化，在铜片内产生较大的涡流，涡流在磁场中所受的安培力总是阻碍铜片的摆动，因此铜片很快就停止摆动．如果在铜片上开有多条长缝时，就可以把涡流限制在缝与缝之间的铜片上，较大地削弱了涡流，阻力随之减小，所以铜片就可以摆动较多的次数．。

图9
D.磁铁的机械能增加，下落加速度a>g
12345
答案
4.(多选)如图10所示，闭合圆形金属环竖直固定，光滑水平导轨穿过圆环， 条形磁铁沿导轨以初速度v0向圆环运动，其轴线穿过圆环圆心，与环面垂直， 则磁铁在穿过圆环的整个过程中，下列说法正确的是
图10 A.磁铁靠近圆环的过程中，做加速运动
√B.磁铁靠近圆环的过程中，做减速运动
中所受的安培力 线时速度方向、化产生感应电流 方向、电流方向、 磁场方向、感 时原磁场方向、 磁场方向三者方 应电流方向三 感应电流磁场方
方向关系 向关系
者方向关系 向关系
综合运用这几个规律的关键是分清各个规律的适用场合，不能混淆.
例5 (多选)如图5所示装置中，cd杆光滑且原来静止.当ab杆做如下哪些 运动时，cd杆将向右移动(导体棒切割磁感线速度越大，感应电流越大)
C.磁铁远离圆环的过程中，做加速运动
√D.磁铁远离圆环的过程中，做减速运动
12345
答案
5.(多选)如图11所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒 PQ、MN，当PQ在外力的作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动， 则PQ所做的运动可能是
A.向右加速运动
√C.向右减速运动
图11
√ B.向左加速运动
√B.铝环有收缩趋势，对桌面压力增大
C.铝环有扩张趋势，对桌面压力减小 D.铝环有扩张趋势，对桌面压力增大
12345
图8
解析 答案
3.在图9中，磁铁沿圆环轴线自由落下的过程中
(重力加速度为g)
A.磁铁的机械能减少，下落加速度a＝g
B.磁铁的机械能守恒，下落加速度a＝g
√C.磁铁的机械能减少，下落加速度a<g

【金版学案】2015-2016学年高中物理第一章电磁感应章末知识整合粤教版选修3-2专题一 电磁感应中的电路问题在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势．假设回路闭合，如此产生感应电流，感应电流引起热效应，所以电磁感应问题常常与电路知识综合考查．1．解决与电路相联系的电磁感应问题的根本方法．(1)明确哪局部导体或电路产生感应电动势，该导体或电路就是电源，其他局部是外电路．(2)用法拉第电磁感应定律确定感应电动势的大小，用楞次定律确定感应电流的方向．(3)画等效电路图．分清内外电路，画出等效电路图是解决此类问题的关键．(4)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路的特点、电功、电功率等公式求解．2．问题示例．(1)图甲中假设磁场增强，可判断感应电流方向为逆时针，如此φB >φA ；假设线圈内阻为r ，如此U BA ＝ΔΦΔt ·R R ＋r. (2)图乙中，据右手定如此判定电流流经AB 的方向为B →A ，如此可判定φA >φB ，假设导体棒的电阻为r ，如此U AB ＝BLv R ＋r·R . 3．电磁感应中常见的两种情形．(1)导体切割磁感线时的电路分析．例1 固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd ，各边长为L ，其中ab 是一段电阻为R 0的均匀电阻丝，其余三边均为电阻可忽略的铜线，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B .现有一与ab 段的材料、粗细、长度都一样的电阻丝PQ 架在导线框上，以恒定速度v 从ad 滑向bc ，如下列图．当PQ 滑过L 3的距离时，PQ 两端的电势差是________，通过aP 段电阻丝的电流强度是________，方向向________(填“左〞或“右〞)．解析：把PQ 等效为电源，等效电路图如右图，产生感应电动势的大小：E ＝BLv ；整个电路的总电阻：R 总＝R 0＋R 03·2R 03R 0＝119R 0； 如此干路中的电流：I ＝E 119R 0； PQ 两端的电势差：U ＝E －Ir ＝E －E ·R 0119R 0＝211E ＝2BLv 11. aP 、bP 的电阻之比为1∶2，如此电流比为2∶1，通过aP 的电流大小I ′＝23I ＝23·9E 11R 0＝6BLv 11R 0. 根据右手定如此流过QP 的电流方向由Q 到P ，所以流过aP 段的电流方向向左．答案：2BLv 116BLv 11R 0左 (2)磁场发生变化时的电路分析．例2 如下列图，匝数n ＝100匝，面积S ＝0.2 m 2、电阻r ＝0.5 Ω的圆形线圈MN 处于垂直纸面向里的匀强磁场内，磁感应强度随时间按B ＝0.6＋0.02t (T)的规律变化．处于磁场外的电阻R 1＝3.5 Ω，R 2＝6 Ω，电容C ＝30 μF ，开关S 开始时未闭合，求：(1)闭合S 后，线圈两端M 、N 两点间的电压U MN 和电阻R 2消耗的电功率；(2)闭合S 一段时间后又打开S ，如此S 断开后通过R 2的电荷量为多少？解析：(1)线圈中感应电动势E ＝N ΔΦΔt ＝N ΔB ΔtS ＝100×0.02×0.2 V ＝0.4 V 通过电源的电流强度I ＝E R 1＋R 2＋r ＝0.43.5＋6＋0.5A ＝0.04 A 线圈两端M 、N 两点间的电压U MN ＝E －Ir ＝0.4 V －0.04×0.5 V ＝0.38 V电阻R 2消耗的电功率P 2＝I 2R 2＝0.04×0.04×6 W ＝9.6×10－3 W.(2)闭合S 一段时间后，电路稳定，电容器C 相当于开路，其两端电压U C 等于R 2两端的电压，即U C ＝IR 2＝0.04×6 V ＝0.24 V电容器充电后所带电荷量为Q ＝CU C ＝30×10－6×0.24 C ＝7.2×10－6C当S 再断开后，电容器通过电阻R 2放电，通过R 2的电荷量为7.2×10－6C.答案：见解析专题二 电磁感应中的力学问题1．解决电磁感应中的力学问题的一般思路．(1)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．(2)求回路中的电流．(3)分析研究导体的受力情况(包含安培力，用左手定如此确定其方向)．(4)根据牛顿第二定律或物体受力平衡列方程求解．2．受力情况、运动情况的动态分析．导体受力运动产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力作用→合外力变化→加速度变化→速度变化→感应电动势变化→……周而复始地循环，最终结果是加速度等于0，导体达到稳定运动状态．此类问题要画好受力图，抓住加速度a ＝0时，速度v 达到最值的特点． 例3 如下列图，水平放置的平行光滑轨道间距为L ＝1 m ．左端连有定值电阻R ＝2 Ω，金属杆MN 与轨道接触良好，MN 的电阻为r ＝0.5 Ω，轨道电阻不计，整个装置处于磁感应强度为B ＝1 T 的匀强磁场中，现在使MN 在水平向右的恒力F ＝2 N 的作用下运动，如此：(1)试判断M N 杆哪端电势高．(2)杆获得的最大速度是多少？(3)MN 两点的最大电势差是多大？解析：(1)由右手定如此可判断M 端电势高．(2)由题意可知：当金属杆MN 受到的安培力F 安＝F 时，杆获得的速度最大．即：F 安＝BIL ＝B 2L 2v R ＋r＝F ，代入数据得v ＝5 m/s. (3)当杆MN 获得最大速度后，杆即做匀速运动，此时U MN 电势差最大，此时由法拉第电磁感应定律可得E ＝BLv ＝5 V由欧姆定律可得：U MN ＝ER ＋r ·R ＝4 V.答案：(1)M 端电势高 (2)v ＝5 m/s (3)4 V规律小结：解决电磁感应中电路问题的关键是把电磁感应问题等效为稳恒直流电路问题：(1)把产生感应电动势那局部导体等效为电源，感应电动势的大小相当于电源电动势，其余局部相当于外电路．(2)画出等效电路图．(3)依据电路知识分析求解．例4 如下列图，AB 、CD 是两根足够长的固定平行金属导轨，两导轨间的距离为L ，导轨平面与水平面的夹角为θ，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感应强度为B ，在导轨的 AC 端连接一个阻值为 R 的电阻，一根质量为m 、垂直于导轨放置的金属棒ab ，从静止开始沿导轨下滑，求此过程中ab 棒的最大速度．ab 与导轨间的动摩擦因数为μ，导轨和金属棒的电阻都不计．解析：ab 沿导轨下滑过程中受四个力作用，即重力mg 、支持力F N 、摩擦力F f 、安培力F 安，如下列图，ab 由静止开始下滑后，将是 v ↑→E ↑→I ↑→F 安↑→a ↓(↑为增大符号)，所以这是个变加速过程，当加速度减到a ＝0时，其速度即增到最大v ＝v m ，此时必将处于平衡状态，以后将以v m 匀速下滑．ab 下滑时因切割磁感线，要产生感应电动势，根据电磁感应定律： E ＝BLv ① 闭合电路ACba 中将产生感应电流，根据闭合电路欧姆定律： I ＝ER②根据右手定如此可判定感应电流方向为aACba ，再根据左手定如此判断它受的安培力 F 安方向如下列图，其大小为：F 安＝BIL ③取平行和垂直导轨的两个方向对ab 所受的力进展正交分解，应有：F N ＝mg cos θF f ＝μmg cos θ由①②③可得：F 安＝B 2L 2v R. 以ab 为研究对象，根据牛顿第二定律应有：mg sin θ－μmg cos θ－B 2L 2v R＝ma ； ab 做加速度减小的变加速运动，当a ＝0时速度达最大．因此，ab 达到v m 时应有：mg sin θ－μmg cos θ－B 2L 2v R＝0④ 由④式可解得 v m ＝mg 〔sin θ－μcos θ〕R B 2L 2. 答案：见解析规律小结：解决电磁感应的力学综合问题常见的根本处理方法：(1)导体处于平衡状态——静止或匀速直线运动状态．处理方法：根据平衡条件，列式分析求解．(2)导体处于非平衡状态——加速度a ≠0.处理方法：根据牛顿第二定律进展动态分析，或结合功能关系分析．专题三 电磁感应中的图象问题1．常见的电磁感应图象．常见的图象有磁感应强度B 、磁通量Φ、感应电动势Е和感应电流Ι随时间t 变化的图象，即Bt图象、Φt图象、Et图象和It图象．对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常常涉与感应电动势E和感应电流I随线圈位移x变化的图象，即Ex图象和Ix图象．涉与磁场对导体的作用力的，有Ft图象．因为要表示的物理量，如磁感应强度B、磁通量Φ、感应电动势E和感应电流I以与安培力F等，是有方向(或说正负)的，所以不管什么图象，都是用正负值来反映E、I、B等物理量方向的(或正负的)2．分析思路．(1)用楞次定律或右手定如此判断感应电动势(或电流)的方向，确定其正负与在坐标中的范围．(2)利用法拉第电磁感应定律分析感应电动势(或电流)的大小与变化规律．3．常见题型．(1)由给定的电磁感应过程选出或画出有关正确的图象．例5 矩形导线框abcd放在匀强磁场中，在外力控制下处于静止状态，如图甲所示．磁感线方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图象如图乙所示．t＝0时刻，磁感应强度的方向垂直线框平面向里，在0～4 s时间内，导线框ad边所受安培力随时间变化的图象(规定向左为安培力的正方向)可能是如下图中的( )解析：t＝0时刻，磁感应强度的方向垂直线框平面向里，在0到1 s内，穿过线框的磁通量变小，由楞次定律可得，感应电流方向是顺时针，再由左手定如此可得线框的ad边的安培力水平向左．当在1 s到2 s内，磁感应强度的方向垂直线框平面向外，穿过线框的磁通量变大，由楞次定律可得，感应电流方向是顺时针，再由左手定如此可得线框的ad边的安培力水平向右．在下一个周期内，重复出现安培力先向左后向右．答案：D(2)由给定的图象分析电磁感应过程，判断其他物理量的变化．例 6 一个圆形闭合线圈固定在垂直纸面的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，如图甲所示设垂直于纸面向里的磁感应强度方向为正，垂直于纸面向外的磁感应强度方向为负，线圈中顺时针方向的感应电流为正，逆时针方向的感应电流为负．圆形线圈中感应电流i随时间变化的图象如图乙所示，如此线圈处的磁场的磁感应强度随时间变化的图象可能是图中的哪一个( )解析：设垂直纸面向里的磁感应强度方向为正，线圈中顺时针方向的感应电流为正，如此由乙可知：线圈中在前0.5 s内产生了逆时针方向的感应电流，由楞次定律可得：当磁通量增加时，感应磁场方向与原磁场方向相反；当磁通量减小时，感应磁场方向与原磁场方向一样．A．在前0.5 s内由乙图根据楞次定律可知，假设磁场方向垂直向里(正方向)时，必须是磁场增强的；假设磁场方向垂直向外(负方向)时，必须是磁场减弱的．而在0.5 s～1.5 s，假设磁场方向垂直向里(正方向)时，必须是磁场减弱的；假设磁场方向垂直向外(负方向)时，必须是磁场增加的．所以A选项错误；B．在前0.5 s内，假设磁场方向垂直向里(正方向)时，必须是磁场增强的，如此磁通量也会增大；假设磁场方向垂直向外(负方向)时，必须是磁场减弱的，如此磁通量也会减小．而在0.5 s～1.5 s，由感应电流方向，结合楞次定律可得：假设磁场方向垂直向里(正方向)时，必须是磁场减弱的，如此磁通量也会减小；假设磁场方向垂直向外(负方向)时，必须是磁场增加的，如此磁通量也会增大．故B错误；C．在前0.5 s内由乙图根据楞次定律可知，假设磁场方向垂直向里(正方向)时，必须是磁场增强的；假设磁场方向垂直向外(负方向)时，必须是磁场减弱的．而在0.5 s～1.5 s，假设磁场方向垂直向里(正方向)时，必须是磁场减弱的；假设磁场方向垂直向外(负方向)时，必须是磁场增加的．所以C选项正确；D．在前0.5 s内，假设磁场方向垂直向里(正方向)时，必须是磁场增强的，如此磁通量也会增大；假设磁场方向垂直向外(负方向)时，必须是磁场减弱的，如此磁通量也会减小．而在0.5 s ～1.5 s，由感应电流方向，结合楞次定律可得：假设磁场方向垂直向里(正方向)时，必须是磁场减弱的，如此磁通量也会减小；假设磁场方向垂直向外(负方向)时，必须是磁场增加的，如此磁通量也会增大．故D正确．答案：CD规律小结：(1)观察横纵坐标轴代表的物理量，整体观察图象的周期性．(2)观察图线并分析其物理意义，包含图线的斜率含义，横纵坐标轴的截距的含义，图线的形状对应的函数关系等．(3)实现将图象“翻译〞成实际的物理过程，从而做出正确的判断．专题四电磁感应中的能量问题1．能量转化．在电磁感应现象中，通过外力抑制安培力做功，把机械能或其他形式的能转化为电能，抑制安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能，即在电路中就产生多少电能．假设电路是纯电阻电路，转化过来的电能全部转化为内能；假设电路为非纯电阻电路，如此电能一局部转化为内能，一局部转化为其他形式的能，比如：用电器有电动机，一局部转化为机械能．2．一般思路．(1)分析回路，分清电源和外电路．(2)分清哪些力做功，明确有哪些形式的能量发生转化．如：(3)根据能量守恒列方程求解．3．电能的三种求解思路．(1)利用抑制安培力做功求解，电磁感应中产生的电能等于抑制安培力所做的功．(2)利用能量守恒求解，相应的其他能量的减少量等于产生的电能．(3)利用电路特征来求解，通过电路中所消耗的电能来计算．例7 如下列图，有一水平放置的光滑导电轨道，处在磁感强度为B＝0.5 T，方向向下的匀强磁场中．轨道上放一根金属杆，它的长度恰好等于轨道间的间距L＝0.2 m，其质量m ＝0.1 kg，电阻r＝0.02 Ω.跨接在轨道间的电阻R＝1.18 Ω.轨道电阻忽略不计，g＝10 m/s2.(1)要使金属杆获得60 m/s 的稳定速度，应对它施加多大的水平力F?(2)在金属杆获得60 m/s 的稳定速度后，假设撤去水平力F ，那么此后电阻R 上还能放出多少热量？解析：(1)金属杆获得稳定的速度，就是做匀速运动，它所受到的安培力与外力应是一对平衡力，即F ＝F B ＝BIL ，ab 杆切割磁感线产生的感应电动势为E ＝BLv ，回路中感应电流I ＝ER ＋r ＝BLv R ＋r ，所以F ＝B 2L 2v R ＋r ＝0.5 N. 撤去外力F 后，金属杆将在安培力的作用下做减速运动，感应电动势在减小，感应电流在减小，安培力在减小，加速度在减小，直到金属杆的速度为零时为止，此过程中，金属杆的动能通过安培力做功转化为回路中的电能，再通过电阻转化为电热．由于外电阻R 与金属杆是串联关系，在串联电路中，消耗的电能与电阻成正比，故有：Q R ＋Q r ＝12mv 2＝180 J ，在串联电路中，Q R Q r ＝R r＝59，解得：Q R ＝177 J. 答案：(1)0.5 N (2)177 J例8 如下列图，正方形导线框abcd 的质量为m 、边长为l ，导线框的总电阻为R .导线框从垂直纸面向里的水平有界匀强磁场的上方某处由静止自由下落，下落过程中，导线框始终在与磁场垂直的竖直平面内，cd 边保持水平．磁场的磁感应强度大小为B ，方向垂直纸面向里，磁场上、下两个界面水平距离为l .cd 边刚进入磁场时线框恰好做匀速运动．重力加速度为g .(1)求cd 边刚进入磁场时导线框的速度大小；(2)请证明：导线框的cd 边在磁场中运动的任意瞬间，导线框抑制安培力做功的功率等于导线框消耗的电功率；(3)求从导线框cd 边刚进入磁场到ab 边刚离开磁场的过程中，导线框抑制安培力所做的功．解析：(1)设线框cd 边刚进入磁场时的速度为v ，如此在cd 边进入磁场过程时产生的感应电动势为E ＝BLv ，根据闭合电路欧姆定律，通过导线框的感应电流为：I ＝Blv R导线框受到的安培力为：F 安＝BIl ＝B 2l 2v R因cd 刚进入磁场时导线框做匀速运动，所以有F 安＝mg以上各式联立得：v ＝mgR B 2l 2. (2)导线框cd 边在磁场中运动时，抑制安培力做功的功率为：P 安＝F 安v代入(1)中的结果，整理得：P 安＝B 2l 2v 2R导线框消耗的电功率为：P 电＝I 2R ＝B 2l 2v 2R 2·R ＝B 2l 2v 2R 因此有P 电＝P 安．(3)导线框ab 边刚进入磁场时，cd 边即离开磁场，因此导线框继续做匀速运动．导线框穿过磁场的整个过程中，导线框的动能不变．设导线框抑制安培力做功为W 安，根据动能定理有：2mgl －W 安＝0，解得：W 安＝2mgl .答案：见解析规律小结：电磁感应的过程是能量转化与守恒的过程，在解决电磁感应中的能量问题时，应牢牢抓住能量守恒这一根本规律，明确哪些力做功，对应着哪些能量发生了转化．黑洞最后的命运：大爆炸在黑洞不断增大的假设中，黑洞的生命永远不会停止．但有一个预示性的停止正是由同一位霍金做出的，他把黑洞比作一个不断充气的气球.1976年，霍金在《自然》杂志上发表文章指出，黑洞会不断蒸发直到最后爆炸而消失．这种理论今天已被普遍认同．人们认为有可能“看到〞黑洞的最后的闪烁，就是能从高能电磁波中观测到的黑洞最后爆炸时发射的γ射线．黑洞总是贪吃的，它们的终结正是由于狼吞虎咽地吃了某种消化不了的东西：带“负能〞的粒子．带负能的粒子与提供正能的粒子一起来源于能层，但那些提供正能的粒子被推到了黑洞外面，而黑洞如此吞下了带负能的粒子，这样它们就不得不用消耗自己能量的代价来弥补债务．因此黑洞的质量减少了，并开始了一个不断蒸发的过程．黑洞越来越小，越来越热，它的能量在空间散失，最后这个老掠夺者就爆炸和消失了．黑洞的大小不同，蒸发程度也不一样．现在我们换个话题，不谈从恒星坍缩产生的黑洞．科学家认为，大爆炸后立即产生出宇宙，那时形成了许多极小的黑洞：它们大小像一个质子但重量达亿万吨．质量巨大和温度极高的微型黑洞正是蒸发现象的理想发生地．现在，这些微型黑洞多数已经消失了，但另外一些爆炸正在发生之中．据天体物理学家说，有可能利用一个正在蒸发的微型黑洞来代替我们的太阳．这个微型黑洞的质量为月球质量的11 000，但直径只有0.000 5毫米．这样一个微型黑洞的温度为几千度，接近太阳外表温度，而且持续辐射能量的时间长达10亿年，如果和的宇宙年龄150亿年相比，时间是足够长了，如果和太阳100亿年的寿命相比，更可以说是一个永久性能源了．。

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【例 3】 (2012· 海南单科，5)如图 2 所示，一质量为 m 的条形 磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿 过．现将环从位置Ⅰ释放，环经过磁铁到达位置Ⅱ.设环经 过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为 T1 和 T2， 重力 加速度大小为 g，则( )．
图2
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判断感应电流的方法 1．根据楞次定律判定，明确原磁场的方向及磁通量的变化， 从而根据楞次定律断定感应电流的磁场方向，再结合安培定则 判断感应电流的方向；楞次定律的另一种表达是，感应电流的 结果总是阻碍引起感应电流的原因． 2．利用右手定则判定
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法拉第电磁感应定律
【例 4】 (2012· 课标，20)如图 3 所示，一载流长直 导线和一矩形导线框固定在同一平面内，线框 在长直导线右侧，且其长边与长直导线平行． 已知在 t＝0 到 t＝t1 的时间间隔内，直导线中电 流 i 发生某种变化，而线框中的感应电流总是沿顺时针方 向；线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右．设 电流 i 正方向与图中箭头所示方向相同，则 i 随时间 t 变化 的图线可能是 ( )．
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图1
A．线圈接在了直流电源上 B．电源电压过高 C．所选线圈的匝数过多 D．所用套环的材料与老师的不同
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解析
闭合开关 S，金属套环跳起，是因为 S 闭合瞬间，穿过
套环的磁通量变化，环中产生感应电流的缘故．产生感应电流 要具备两个条件：回路闭合和穿过回路的磁通量变化．只要连 接电路正确，闭合 S 瞬间，就会造成穿过套环磁通量变化，与 电源的交直流性质、电压高低、线圈匝数多少均无关．该同学 实验失败，可能是套环选用了非导电材料的缘故，故 D 选项正 确． 答案 D

例1 圆形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管 b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图1所示的电路. 若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是 答案 解析 A.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流 B.穿过线圈a的磁通量变小 C.线圈a有扩张的趋势
√D.线圈a对水平桌面的压力FN将增大
答案 1.3 J 图4
解析
设cd棒运动过程中在电路中产生的总热量为Q总，由能量守恒
定律有m2gxsin θ＝Q总＋12m2v2
又 Q＝R1＋R1R2Q 总 解得Q＝1.3 J.
编后语
听课对同学们的学习有着非常重要的作用。课听得好好，直接关系到大家最终的学习成绩。如何听好课，同学们可以参考如下建议：
优等生经验谈：听课时应注意学习老师解决问题的思考方法。同学们如果理解了老师的思路和过程，那么后面的结论自然就出现了，学习起来才能够举 一反三，事半功倍。
2019/8/4
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谢谢欣赏！
2019/8/4
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(3)2 s内通过R1的电荷量q. 答案 0.8 C
解析 2 s内的磁感应强度变化量为
ΔB＝ΔΔBt ·t＝0.2×2 T＝0.4 T
图3
通过R1的电荷量为 ΔΦ
q＝ I ·Δt＝nRΔ总t ·Δt＝nΔRΦ总 ＝n·SΔR总B
＝100×0.2×01.04 C＝0.8 C.
总结提升
路端电压、电动势和某导体两端的电压三者的关系： (1)某段导体作为外电路时，它两端的电压就是电流与其电阻的乘积. (2)某段导体作为电源时，它两端的电压就是路端电压，等于电流与外电 阻的乘积，或等于电动势减去内电压，当其内阻不计时路端电压等于电源 电动势. (3)某段导体作为电源且电路断路时，导体两端的电压等于电源电动势.

D．将线框在磁场中沿着磁感线方向向右平移
下列三种情况电路里有没有感应电流产生？
zxxkw
向下运动
向左平移
转动
小结
1、法拉第发现了电磁感应现象
2、只要穿过闭合电路的磁通量发生变化， 闭合电路中就有电流产生，这种由于磁 通量的变化而产生电流的现象叫做电磁 感应现象，所产生的电流叫做感应变化而引起
1.B变化 A
增加2韦伯
B
减少2韦伯
增加4韦伯
C
D
减少4韦伯
二.磁通量的变化
1.B变化 2.S发生变化
如图，线圈在匀强磁场中，分析以ad边为轴转动过程中 磁通量是zx否xkw 发生变化？
a b
d
c
思考:哪些情况可以引起磁通量变化?
φ=BScosθ
c
d 磁通量变zxxkw化包括：
1831年，法拉第利用左图 所示装置，第一次成功发现了 电磁感应现象。
迈克尔·法拉第（MichaelFaraday， 公元1791～公元1867）英国物理
学家、化学家，也是著名的自学成
才的科学家。生于萨里郡纽因顿一
个贫苦铁匠家庭。仅上过小学。 1831年，他作出了关于力场的关
zxxkw
键性突破，永远改变了人类文明。 1815年5月回到皇家研究所在戴维 指导下进行化学研究。1824年1月 当选皇家学会会员，1825年2月任 皇家研究所实验室主任，1833---1862任皇家研究所化学教授。 1846年荣获伦福德奖章和皇家勋 章。
感应电动势
电源开路时的电压各不相同，它反映了 电源将其他形式的能量转换成电能的本领。 我们把描zxxkw 述这种本领干的电物池理—量—称1为.5电V 源的电 动势
符号：E 单位：伏（V） 在前面的实验中，如手果机将锂大电螺池线—管—看3.成6V 电源的话，这个电源的电动势就叫感应电动 势

第二次将线框绕cd边翻转到位置2，设先后两次通过线框的磁通量变化量
的大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则
图9 A.ΔΦ1>ΔΦ2 B.ΔΦ1＝ΔΦ2
C.ΔΦ1<ΔΦ2 √
解析 答案
图8
(1)在B减为0.4 T的过程中，线圈A和，线圈C中的磁通量
变化了多少？转过180°角呢？
答案 减少了6.28×10－5 Wb 当转过90°时，Φ2＝0， 故ΔΦ1＝Φ2－Φ1＝0－6.28×10－5 Wb ＝－6.28×10－5 Wb 当转过180°时，磁感线从另一侧穿过线圈，若取Φ1为正，则Φ3为负， 有Φ3＝－Bπr′2，故ΔΦ2＝Φ3－Φ1＝－2Bπr′2＝－1.256×10－4 Wb.
解析 答案
减少了1.256×10－4 Wb
解析 对线圈C，Φ1＝Bπr′2＝6.28×10－5 Wb
技巧点拨 1.磁通量与线圈匝数无关. 2.磁通量是标量，但有正、负，其正、负分别表示与规定的穿入方向 相同、相反.
针对训练1
磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图9所示，通有
恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，
[导学探究]
1.利用蹄形磁铁的磁场
如图2所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中 有 电流产生，而导
体AB顺着磁感线运动时，线路中 无 电流产生.(填“有”或“无”)
图2
2.利用条形磁铁的磁场 如图3所示，当条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中 有 电流产生，当条 形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中 无 电流产生.(填“有”或“无”)
线圈A的半径为1 cm,10匝；线圈B的半径为2 cm,1匝；
线圈C的半径为0.5 cm,1匝.(π取3.14)问： 答案 A、B线圈的磁通量均减少了1.256×10－4 Wb 解析 A、B线圈中的磁通量始终一样，故它们的变化量也一样. ΔΦ＝(B′－B)·πr2＝－1.256×10－4 Wb 即A、B线圈中的磁通量都减少了1.256×10－4 Wb

感应电流的磁通量的变化 . (2)理解：当磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向 相反 ，当磁
通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向 相同 ，即增 反 减 同 .
二、右手定则
[导学探究] 磁感线运动.
如图2所示，导体棒ab向右做切割
(1)请用楞次定律判断感应电流的方向. 答案 感应电流的方向a→d→c→b→a.
第一章 电磁感应
第三节 感应电流的方向
[学习目标]
1.正确理解楞次定律的内容及其本质.
2.掌握右手定则，并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现
形式.
3.能够熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向.
内容索引
知识探究
新知探究 点点落实
题型探究
重点难点 各个击破
达标检测
当堂检测 巩固反馈
知识探究
向下”) 穿过线圈的磁通量变化情况
(“增加”或“减少”) 感应电流的方向(在螺线管
上俯视)
增加 _____
减少 _____
减少 _____
逆时针
顺时针
顺时针
逆时针
感应电流的磁场方向(“向
上”或“向下”)
原磁场与感应电流磁场的方 向关系
向上 _____
相反 _____
向下 _____ 相反 _____
(2)感应电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒
运动的速度 v 的方向三者之间什么关系？根据
图2
课本右手定则，自己试着做一做.
答案 满足右手定则.
[知识梳理] 右手定则：
伸开右手，让拇指跟其余四个手指 垂直 ，并且都跟手掌在同一个平
面内；让磁感线垂直从掌心进入， 拇指 指向导体运动的方向，其余 四指 所指的方向就是感应电流的方向.