2012版物理一轮精品复习学案：9.3 电磁感应规律的综合应用(选修3-2)

命 题 设 计难度题号 较易中等稍难单 一 目 标 电磁感应中的力学问题64、5电磁感应中的电路问题 1、2 电磁感应中的能量问题3、7、8综合 目标综合应用 9、10 11、12高考物理一轮复习成套课时练习 第九章第三单元电磁感应规律的综合应用课时作业 选修32一、选择题(本题共9小题，每小题7分，共63分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1．(2010·六安模拟)如图1所示，有两根和水平方向成α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，磁感应强度为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v m ，则 ( ) A ．如果B 增大，v m 将变大 B ．如果α变大，v m 将变大 C ．如果R 变大，v m 将变小 D ．如果m 变小，v m 将变大解析：以金属杆为研究对象，受力如图所示． 根据牛顿第二定律得mg sin α－F 安＝ma ，其中F 安＝B 2L 2vR.当a →0时，v →v m ， 解得v m ＝mgR sin αB 2L 2， 结合此式分析即得B 选项正确． 答案：B目标2．如图2所示，两光滑平行金属导轨间距为L ，直导线MN 垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B .电容器的电容为C ，除电阻R 外，导轨和导线的电阻均不计．现给导线MN 一初速度，使导线MN 向右运动，当电路稳定后，MN 以速度v 向右做匀速运动，则 ( ) A ．电容器两端的电压为零 B ．电阻两端的电压为BLv C ．电容器所带电荷量为CBLvD ．为保持MN 匀速运动，需对其施加的拉力大小为B 2L 2v R解析：当导线MN 匀速向右运动时，导线MN 产生的感应电动势恒定，稳定后，电容器既不充电也不放电，无电流产生，故电阻两端无电压，电容器两极板间电压U ＝E ＝BLv ，所带电荷量Q ＝CU ＝CBLv ，故A 、B 错，C 对；MN 匀速运动时，因无电流而不受安培力，故拉力为零，D 错． 答案：C3．如图3所示的电路中，两根光滑金属导轨平行放置在倾角为θ的 斜面上，导轨下端接有电阻R ，导轨电阻不计，斜面处在竖直向上 的磁感应强度为B 的匀强磁场中，电阻可略去不计的金属棒ab 质 量为m ，受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F 的作用，金属 棒沿导轨匀速下滑，则它在下滑h 高度的过程中，以下说法正确的 是 ( ) A ．作用在金属棒上各力的合力做功为零 B ．重力做功将机械能转化为电能C ．重力与恒力F 做功的代数和等于电阻R 上产生的焦耳热与金属棒的动能之和D ．金属棒克服安培力做功等于重力与恒力F 做的总功与电阻R 上产生的焦耳热 之和解析：由于金属棒匀速下滑，故作用在棒上的各个力的合力做功为零，故A 对；克服安培力做功将机械能转化为电能，故B 错误；列出动能定理方程W G －W F －W 安＝0，变形可得W G －W F ＝W 安，可知C 、D 错误． 答案：A4．如图4所示，竖直平面内有一金属环，半径为a ，总电阻为R (指拉直时两端的电阻)，磁感应强度为B 的匀强磁场垂直穿过环平面，在环的最高点A 用铰链连接长度为2a 、电阻为R2的导体棒AB ，AB 由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置 时，B 点的线速度为v ，则这时AB 两端的电压大小为( ) A.Bav3B.Bav6C.2Bav3D ．Bav 解析：摆到竖直位置时，AB 切割磁感线的瞬时感应电动势E ＝B ·2a ·(12v )＝Bav .由闭合电路欧姆定律，U AB ＝E R 2＋R 4·R 4＝13Bav ，故选A.答案：A5．如图5所示，光滑的“∏”形金属导体框竖直放置，质量为m 的金属棒MN 与框架接触良好．磁感应强度分别为B 1、B 2的有界匀强磁场方向相反，但均垂直于框架平面，分别处在abcd 和cdef 区域．现从图示位置由静止释放金属棒MN ，当金属棒进入磁场B 1区域后，恰好做匀速运动．以下说法中正确的有 ( ) A ．若B 2＝B 1，金属棒进入B 2区域后将加速下滑 B ．若B 2＝B 1，金属棒进入B 2区域后仍将保持匀速下滑 C ．若B 2<B 1，金属棒进入B 2区域后可能先加速后减速下滑 D ．若B 2>B 1，金属棒进入B 2区域后可能先减速后加速下滑解析：若B 2＝B 1，金属棒进入B 2区域后，磁场反向，回路电流反向，由左手定则知：安培力并没有反向，大小也没有变，故金属棒进入B 2区域后，mg －B 12L 2vR＝0，仍将保持匀速下滑，B 对；若B 2<B 1，金属棒进入B 2区域后，安培力没有反向但大小变小，由F ＝BIL ＝B BLv R L ＝B 2L 2v R 知，mg －B 22L 2vR >0，金属棒进入B 2区域后可能先加速后匀速下滑，故C 错；同理，若B 2>B 1，金属棒进入B 2区域后mg －B 22L 2vR<0，可能先减速后匀速下滑，故D 错． 答案：B6．如图6所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L 和2L 的两只闭合线框a 和b ，以相同的速度从磁感应强度为B 的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，不考虑线框的动能，若外力对环做的功分别为W a 、W b ，则W a ∶W b 为 ( ) A ．1∶4 B ．1∶2 C ．1∶1 D ．不能确定解析：根据能量守恒可知，外力做的功等于产生的电能，而产生的电能又全部转化为焦耳热W a ＝Q a ＝(BLv )2R a ·L v W b ＝Q b ＝(B ·2Lv )2R b ·2L v由电阻定律知R b ＝2R a ，故W a ∶W b ＝1∶4.A 项正确． 答案：A7．如图7所示，有一用铝板制成的U 型框， 将一质量为m 的带电小球用绝缘细线悬 挂在框中，使整体在匀强磁场中沿垂直 于磁场方向向左以速度v 匀速运动，悬挂拉 力为F T ，则 ( ) A ．悬线竖直，F T ＝mg B ．悬线竖直，F T >mg C ．悬线竖直，F T <mg D ．无法确定F T 的大小和方向解析：设两板间的距离为L ，由于向左运动的过程中竖直板切割磁感线，产生动生电动势，由右手定则判断下板电势高于上板，动生电动势大小E ＝BLv ，即带电小球处于电势差为BLv 的电场中，所受电场力F 电＝qE 电＝q EL ＝q BLvL＝qvB . 设小球带正电，则所受电场力方向向上．同时小球所受洛伦兹力F 洛＝qvB ，方向由左手定则判断竖直向下，即F 电＝F 洛，所以F T ＝mg .同理分析可知当小球带负电时，F T ＝mg .故无论小球带什么电，F T ＝mg .选项A正确． 答案：A8．(2010·芜湖模拟)如图8甲所示，光滑导轨水平放置在与水平方向夹角为60°的斜向下的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B 随时间t 的变化规律如图8乙所示(规定斜向下为正方向)，导体棒ab 垂直导轨放置，除电阻R 的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab 在水平外力F 作用下始终处于静止状态．规定a →b 的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力F 的正方向，则在0～t 1时间内，图9中能正确反映流过导体棒ab的电流i和导体棒ab所受水平外力F随时间t变化的图象是( )解析：由楞次定律可判定回路中的电流方向始终为b→a，由法拉第电磁感应定律可判定回路中电流大小恒定，故A、B错；由F安＝BIL可得F安随B的变化而变化，在0～t0时间内，F安方向向右，故外力F与F安等值反向，方向向左为负值；在t0～t1时间内，F安方向改变，故外力F方向也改变为正值，故C错误，D正确．答案：D9．(2010·黄山模拟)如图10所示，固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上的磁感应强度大小为B的匀强磁场中．一质量为m(质量分布均匀)的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为μ.当杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离l时，速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)．设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g.则此过程 ( )A ．杆的速度最大值为(F －μmg )RB 2d2B ．流过电阻R 的电荷量为Bdl2(R ＋r )C ．恒力F 做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量D ．恒力F 做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量解析：当杆的速度达到最大时，安培力F 安＝B 2d 2vR ＋r ，杆受力平衡，故F －μmg －F 安＝0，所以v ＝(F －μmg )(R ＋r )B 2d 2，A 错；流过电阻R 的电荷量为q ＝ΔΦR ＋r ＝B ΔSR ＋r＝BdlR ＋r，B 错；根据动能定理，恒力F 、安培力、摩擦力做功的代数和等于杆动能的变化量，由于摩擦力做负功，所以恒力F 、安培力做功的代数和大于杆动能的变化量，C 错，D 对． 答案：D二、计算题(本题共3小题，共37分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算 步骤，有数值计算的要注明单位)10．(11分)如图11甲所示，用粗细均匀的导线制成的一只圆形金属圈，现被一根绝缘丝线悬挂在竖直平面内处于静止状态，已知金属圈的质量为m ，半径为r ，导线的电阻率为ρ，截面积为S .金属圈的上半部分处在一方向垂直圈面向里的有界匀强磁场中，磁感应强度B 随时间t 的变化满足B ＝kt (k 为常量)，如图11乙所示．金属圈下半部分在磁场外．若丝线所能承受的最大拉力F Tm ＝2mg ，求：从t ＝0时刻起，经过多长时间丝线会被拉断？解析：设金属圈受重力mg 、拉力F T 和安培力F 的作用处于静止状态，则F T ＝mg ＋F ，又F ＝2BIr ，金属圈中的感应电流I ＝ER， 由法拉第电磁感应定律得E ＝ΔΦΔt ，ΔΦΔt ＝ΔB Δt ·πr 22，金属圈的电阻R ＝ρ2πr S，又B ＝kt ，F Tm ＝2mg 由以上各式求得t ＝2mgρk 2Sr2.答案：2mgρk 2Sr211．(12分)(2010·淮南模拟)如图12所示，两平行长直金属导轨置于竖直平面内，间距为L ，导轨上端有阻值为R 的电阻，质 量为m 的导体棒垂直跨放在导轨上，并搁在支架上，导轨和 导体棒电阻不计，接触良好，且无摩擦．在导轨平面内有一 矩形区域的匀强磁场，方向垂直于纸面向里，磁感应强度为B .开始时导体棒静止，当磁场以速度v 匀速向上运动时，导体棒也随之开始运动，并很快达到恒定的速度，此时导体棒 仍处在磁场区域内，试求： (1)导体棒的恒定速度；(2)导体棒以恒定速度运动时，电路中消耗的电功率． 解析：(1)设棒速为v ′，有E ＝BL (v －v ′) ①F 安＝BIL ＝BLE R ＝B 2L 2(v －v ′)R②棒受力平衡有：mg ＝F 安 ③ 联立得：v ′＝v －mgRB 2L 2④ 方向向上(2)P ＝E 2R ⑤联立①④⑤得：P ＝m 2g 2RB 2L 2.答案：(1)v －mgR B 2L 2 向上 (2)m 2g 2RB 2L212．(14分)(2010·亳州模拟)在拆装某种大型电磁设备的过程中，需将设备内部的处于强磁场中的线圈先闭合，然后再提升直至离开磁场，操作时通过手摇轮轴A 和定滑轮O 来提升线圈．假设该线圈可简化为水平长为L 、上下宽度为d 的矩形线圈，其匝数为n ，总质量为M ，总电阻为R .磁场的磁感应强度为B ，如图13所示．开始时线圈的上边缘与有界磁场的上边缘平齐，若转动手摇轮轴A ，在时间t 内把线圈从图示位置匀速向上拉出磁场．求此过程中： (1)流过线圈中每匝导线横截面的电荷量是多少 ? (2)在转动轮轴时，人至少需做多少功？(不考虑摩擦影响)解析：(1)在匀速提升的过程中线圈运动速度v ＝d t① 线圈中感应电动势E ＝nBLv ② 产生的感应电流I ＝E R③ 流过导线横截面的电荷量q ＝It ④ 联立①②③④得q ＝nBLdR. (2)匀速提升的过程中，要克服重力和安培力做功，即W ＝W G ＋W 安 ⑤又W G ＝Mgd ⑥W 安＝nBILd ⑦联立①②③④⑤⑥⑦得W ＝Mgd ＋n 2B 2L 2d 2Rt.答案：(1)nBLd R (2)Mgd ＋n 2B 2L 2d 2Rt。

—－可编辑修改，可打印——别找了你想要的都有！精品教育资料——全册教案，，试卷，教学课件，教学设计等一站式服务——全力满足教学需求，真实规划教学环节最新全面教学资源，打造完美教学模式物理选修3--2第四章电磁感应知识点汇总（训练版）知识点一、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。

物理模型上下移动导线AB，不产生感应电流左右移动导线AB，产生感应电流原因:闭合回路磁感线通过面积发生变化不管是N级还是S级向下插入，都会产生感应电流，抽出也会产生，唯独磁铁停止在线圈力不会产生原因闭合电路磁场B发生变化。

开关闭合、开关断开、开关闭合，迅速滑动变阻器，只要线圈A中电流发生变化，线圈B就有感应电流。

知识点二、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、产生感应电流的常见情况 .（1）线圈在磁场中转动。

（法拉第电动机）（2）闭合电路一部分导线运动(切割磁感线)。

（3）磁场强度B变化或有效面积S变化。

(比如有电流产生的磁场，电流大小变化或者开关断开)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。

知识点三、感应电流的方向1、楞次定律.（1）内容：感应电流具有这样的方向，即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。

（2）“阻碍”的含义.从阻碍磁通量的变化理解为:当磁通量增大时，会阻碍磁通量增大，当磁通量减小时，会阻碍磁通量减小。

从阻碍相对运动理解为:阻碍相对运动是“阻碍”的又一种体现，表现在“近斥远吸，来拒去留”。

（3）“阻碍”的作用.楞次定律中的“阻碍”作用，正是能的转化和守恒定律的反映，在克服这种阻碍的过程中，其他形式的能转化成电能。

电磁感应规律的综合应用一.考点整理基本概念1.电磁感应中的电路问题：⑴内电路和外电路：切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于；该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的,其余部分是．⑵电源电动势和路端电压：电动势E= 或E=nΔφ/Δt．路端电压:U＝ＩＲ= ．2．电磁感应现象中的动力学问题:⑴安培力的大小：F = BIl=．⑵安培力的方向：先用右手定则确定感应电流方向,再用左手定则确定安培力方向；根据楞次定律,安培力方向一定和导体切割磁感线运动方向．3.电磁感应现象中的能量问题：⑴能量的转化：感应电流在磁场中受安培力,外力克服安培力做功,将其他形式的能转化为能，电流做功再将电能转化为能．⑵实质：电磁感应现象的能量转化，实质是其他形式的能和电能之间的转化.４.电磁感应中的图象问题:⑴图象类型:电磁感应中常涉及磁感应强度Ｂ、磁通量φ、感应电动势E 和感应电流I 等随__＿___变化的图线,即B–t图线、φ–t图线、E–t图线和Ｉ–t 图线.对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况,有时还常涉及感应电动势 E 和感应电流I等随___＿___＿变化的图线,即E–x 图线和I–x图线等．⑵两类图象问题:①由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象；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．解决问题时需要分析磁通量的变化是否均匀，从而判断感应电动势(电流)或安培力的大小是否恒定，然后运用________＿_或左手定则判断它们的方向，分析出相关物理量之间的函数关系,确定其大小和方向及在坐标中的范围．图象的初始条件,方向与正、负的对应，物理量的变化趋势,物理量的增、减或方向正、负的转折点都是判断图象的关键.二.思考与练习思维启动１．用均匀导线做成的正方形线圈边长为l，正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图所示,当磁场以ΔB／Δt的变化率增大时，则()A．线圈中感应电流方向为acｂｄaB.线圈中产生的电动势E＝(l２/２)(ΔB/Δt）Ｃ．线圈中ａ点电势高于b点电势D.线圈中a、b两点间的电势差为(ｌ2／2)(ΔＢ/Δt)2．如图所示,MN和PＱ是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨,已知导轨足够长，且电阻不计．有一垂直导轨平面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,宽度为L,ａb是一根不但与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆．开始,将开关S断开，让ａb由静止开始自由下落,过段时间后,再将S闭合,若从Ｓ闭合开始计时，则金属杆ab的速度ｖ随时间t变化的图象可能是()3．如图所示，水平固定放置的足够长的U形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中,在导轨上放着金属棒ab，开始时ab棒以水平初速度ｖ0向右运动，最后静止在导轨上,就导轨光滑和导轨粗糙的两种情况相比较，这个过程()A．安培力对ab棒所做的功不相等 B.电流所做的功相等Ｃ．产生的总内能相等Ｄ.通过ａb棒的电荷量相等4．半径为a的圆形区域内有均匀磁场,磁感强度为B＝０.２T,磁场方向垂直纸面向里，半径为b 的金属圆环与磁场同心地放置,磁场与环面垂直,其中a＝０.４m，b= 0．6ｍ,金属环上分别接有灯L1、Ｌ2,两灯的电阻均为R= 2Ω．一金属棒MＮ与金属环接触良好,棒上单位长度的电阻为1Ω,环的电阻忽略不计.⑴若棒以ｖ0 = 5 m/s的速率在环上向右匀速滑动,求棒滑过圆环直径OO′ 的瞬时（如图所示)MN中的电动势和流过灯L１的电流；⑵撤去中间的金属棒MN,将右面的半圆环ＯL2Ｏ′以ＯＯ′为轴向上翻转９０°,若此时磁场随时间均匀变化,其变化率为错误!=错误!T/s，求Ｌ１的功率．三.考点分类探讨典型问题〖考点1〗电磁感应中的电路问题【例1】为了提高自行车夜间行驶的安全性,小明同学设计了一种“闪烁”装置.如图所示,自行车后轮由半径r1＝5.0×1０－2m的金属内圈、半径r２＝0.４0m的金属外圈和绝缘辐条构成.后轮的内、外圈之间等间隔地接有4根金属条，每根金属条的中间均串联有一电阻值为Ｒ的小灯泡．在支架上装有磁铁，形成了磁感应强度B= 0．１0Ｔ、方向垂直纸面向外的“扇形”匀强磁场，其内半径为ｒ1、外半径为r２、张角θ＝30°．后轮以角速度ω = ２πrad/s相对于转轴转动.若不计其它电阻，忽略磁场的边缘效应.⑴当金属条aｂ进入“扇形”磁场时,求感应电动势E，并指出ab上的电流方向;⑵当金属条ab进入“扇形”磁场时,画出“闪烁”装置的电路图;⑶从金属条ａｂ进入“扇形”磁场时开始，经计算画出轮子转一圈过程中，内圈与外圈之间电势差U ab随时间ｔ变化的Ｕaｂ–t图象;⑷若选择的是“1.5V,0．3A”的小灯泡,该“闪烁”装置能否正常工作？有同学提出，通过改变磁感应强度Ｂ、后轮外圈半径r2、角速度ω和张角θ等物理量的大小，优化前同学的设计方案，请给出你的评价．【变式跟踪1】如图所示,在倾角为θ＝37°的斜面内，放置MN和PQ两根不等间距的光滑金属导轨,该装置放置在垂直斜面向下的匀强磁场中．导轨Ｍ、P端间接入阻值R1＝30 Ω的电阻和理想电流表,N、Ｑ端间接阻值为R2= 6 Ω的电阻.质量为m = 0.６kg、长为L＝1．５ｍ的金属棒放在导轨上以v0＝５m／s的初速度从ａb处向右上方滑到ａ′ｂ′处的时间为t= 0.5s，滑过的距离l =0.5 m.aｂ处导轨间距Ｌａｂ= 0.8 m,a′b′处导轨间距L a′ｂ′ = １ｍ.若金属棒滑动时电流表的读数始终保持不变,不计金属棒和导轨的电阻.ｓin 37°＝0.6,cos 37°＝0.８，g取１0 m/ｓ2，求：⑴此过程中电阻Ｒ1上产生的热量;⑵此过程中电流表上的读数；⑶匀强磁场的磁感应强度．〖考点２〗电磁感应中的动力学问题【例２】如图甲所示，光滑斜面的倾角α = 30°，在斜面上放置一矩形线框aｂcｄ,ab边的边长ｌ1=1 m，bc边的边长l２＝0.6 m,线框的质量m＝1kg，电阻R＝0.1 Ω，线框受到沿光滑斜面向上的恒力F的作用,已知F=１0 N．斜面上ｅｆ线（ｅf∥gｈ)的右方有垂直斜面向上的均匀磁场,磁感应强度B随时间t的变化情况如图乙的Ｂ–t图象所示，时间t是从线框由静止开始运动时刻起计时的．如果线框从静止开始运动，进入磁场最初一段时间是匀速的，ef线和gh线的距离x＝５.1 m,取ｇ=10 m/s2.求：⑴线框进入磁场前的加速度;⑵线框进入磁场时匀速运动的速度ｖ;⑶线框整体进入磁场后，ａb边运动到gh线的过程中产生的焦耳热. 【变式跟踪2】如图所示,质量为Ｍ的导体棒ab,垂直放在相距为ｌ的平行光滑金属导轨上.导轨平面与水平面的夹角为θ,并处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中．左侧是水平放置、间距为d的平行金属板.R和R x分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值,不计其他电阻．⑴调节R x＝Ｒ,释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时,求通过棒的电流I及棒的速率v；⑵改变Rｘ,待棒沿导轨再次匀速下滑后,将质量为m、带电荷量为+ｑ的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的R x.〖考点3〗电磁感应中的能量问题【例3】如图所示,两根足够长、电阻不计、间距为d的光滑平行金属导轨,其所在平面与水平面夹角为θ,导轨平面内的矩形区域abｃd内存在有界匀强磁场, 磁感应强度大小为Ｂ、方向垂直于斜面向上,ａｂ与ｃd之间相距为L,金属杆甲、乙的阻值相同,质量均为m．甲杆在磁场区域的上边界ab处,乙杆在甲杆上方与甲相距L处，甲、乙两杆都与导轨垂直且接触良好．由静止释放两杆的同时，在甲杆上施加一个垂直于杆平行于导轨的外力Ｆ，使甲杆在有磁场的矩形区域内向下做匀加速直线运动，加速度大小a＝2g sｉnθ，甲离开磁场时撤去F,乙杆进入磁场后恰好做匀速运动，然后离开磁场.⑴求每根金属杆的电阻R是多大？⑵从释放金属杆开始计时,求外力F随时间t的变化关系式,并说明F的方向.⑶若整个过程中,乙金属杆共产生热量Q,求外力F对甲金属杆做的功W是多少？【变式跟踪3】如图所示,足够长的光滑斜面上中间虚线区域内有一垂直于斜面向上的匀强磁场,一正方形线框从斜面底端以一定初速度上滑，线框越过虚线进入磁场,最后又回到斜面底端,则下列说法中正确的是( ）A.上滑过程线框中产生的焦耳热等于下滑过程线框中产生的焦耳热B.上滑过程线框中产生的焦耳热大于下滑过程线框中产生的焦耳热Ｃ.上滑过程线框克服重力做功的平均功率等于下滑过程中重力的平均功率D．上滑过程线框克服重力做功的平均功率大于下滑过程中重力的平均功率〖考点4〗电磁感应中的图象问题【例4】如图所示,正方形区域MＮPQ内有垂直纸面向里的匀强磁场.在外力作用下，一正方形闭合刚性导线框沿ＱN方向匀速运动,t＝０时刻,其四个顶点M′、N′、Ｐ′、Q′恰好在磁场边界中点.下列图象中能反映线框所受安培力ｆ的大小随时间t变化规律的是( ）【变式跟踪4】如图所示,平行于ｙ轴的导体棒以速度ｖ向右做匀速运动，经过半径为R、磁感应强度为B 的圆形匀强磁场区域,导体棒中的感应电动势ε与导体棒的位置x关系的图象是( )四．考题再练高考试题1.【2０１2·天津】如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距ｌ= 0．5 ｍ，左端接有阻值R = 0.3 Ω的电阻.一质量ｍ= 0．1 kｇ,电阻ｒ= 0．1Ω的金属棒MN放置在导轨上,整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度Ｂ= 0.４Ｔ．棒在水平向右的外力作用下,由静止开始以ａ= 2 m/ｓ2的加速度做匀加速运动,当棒的位移ｘ=９m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来,已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1∶Q2= ２∶1.导轨足够长且电阻不计,棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触．求:⑴棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量ｑ;⑵撤去外力后回路中产生的焦耳热Q２;⑶外力做的功W F．【预测１】如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PＱ间距为l= ０.5 ｍ，其电阻不计,两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角.完全相同的两金属棒ab、cｄ分别垂直导轨放置,每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为ｍ=0.０２kｇ，电阻均为R = ０.1 Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度B= 0.2 T,棒ab 在平行于导轨向上的力Ｆ作用下,沿导轨向上匀速运动,而棒ｃd 恰好能够保持静止.取g = 10 m/s２，问：⑴通过棒cd 的电流I 是多少，方向如何?⑵棒ａb 受到的力F 多大？⑶棒cｄ每产生Ｑ= ０.1 J的热量，力 F 做的功W 是多少？2．【2０12·山东】如图所示,相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ,上端接有定值电阻Ｒ，匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强度为B．将质量为m的导体棒由静止释放,当速度达到v时开始匀速运动,此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率恒为Ｐ,导体棒最终以2v的速度匀速运动.导体棒始终与导轨垂直且接触良好,不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为ｇ.下列选项正确的是（）A.Ｐ= 2mg v sｉnθＢ.P = 3mg vｓinθC.当导体棒速度达到0.5v时加速度大小为0.５ｇsinθD.在速度达到2ｖ以后匀速运动的过程中，Ｒ上产生的焦耳热等于拉力所做的功【预测２】如图所示，竖直平面内有足够长的金属导轨,轨距0.2 m,金属导体ab 可在导轨上无摩擦地上下滑动,ab 的电阻为0.4 Ω，导轨电阻不计，导轨aｂ的质量为0.2g,垂直纸面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.2T，且磁场区域足够大,当ab导体自由下落0．4s时，突然接通开关S，取g=10m/s2．则:⑴试说出S 接通后，ａb导体的运动情况;⑵ab 导体匀速下落的速度是多少?五．课堂演练自我提升1.粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面,其边界与正方形线框的边平行.现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场,如图所示，则在移出过程中线框一边a、b两点间的电势差绝对值最大的是( ）２．两根平行的长直金属导轨，其电阻不计，导线ａb、cd跨在导轨上且与导轨接触良好,如图所示，aｂ的电阻大于cd的电阻,当cｄ在外力F1（大小)的作用下，匀速向右运动时,ab在外力F２(大小）的作用下保持静止,那么在不计摩擦力的情况下（U aｂ、U cｄ是导线与导轨接触间的电势差)（）A．F1 ＞F2,U ab > U cd B．Ｆ1<F２,U ab＝ＵcdC．Ｆ１=F２，U ab > Uｃｄ D.F１= F２,U aｂ= U cd3.如图所示，两光滑平行导轨水平放置在匀强磁场中，磁场垂直导轨所在平面,金属棒ab可沿导轨自由滑动,导轨一端连接一个定值电阻R,金属棒和导轨电阻不计．现将金属棒沿导轨由静止向右拉,若保持拉力F恒定，经时间ｔ1后速度为v,加速度为a１,最终以速度２v做匀速运动；若保持拉力的功率P恒定,棒由静止经时间t２后速度为v，加速度为ａ2，最终也以速度2ｖ做匀速运动，则（)A．ｔ2 = ｔ1Ｂ．ｔ1> t2 C.ａ２= 2 a1 D.a2= 3ａ1４．如图所示,足够长的光滑金属导轨MN、PQ平行放置，且都倾斜着与水平面成夹角θ.在导轨的最上端Ｍ、P之间接有电阻R，不计其他电阻.导体棒ａb从导轨的最底端冲上导轨，当没有磁场时,ab上升的最大高度为H;若存在垂直导轨平面的匀强磁场时，ａb上升的最大高度为ｈ.在两次运动过程中ａb都与导轨保持垂直，且初速度都相等．关于上述情景，下列说法正确的是( )A．两次上升的最大高度相比较为H＜hB.有磁场时导体棒所受合力的功等于无磁场时合力的功Ｃ.有磁场时,电阻R产生的焦耳热为０.5m v0２Ｄ．有磁场时，aｂ上升过程的最小加速度大小为g sinθ５．如图所示,边长为Ｌ的正方形导线框质量为m，由距磁场H= ４L／3高处自由下落,其下边ab进入匀强磁场后,线圈开始做减速运动，直到其上边ｃd刚刚穿出磁场时，速度减为ab边进入磁场时的一半，磁场的宽度也为L,则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为（）A.２mｇＬB．１0mgL/3 C．3mgL D．7mgL／3６．如图所示,aｂcd是一个质量为m，边长为Ｌ的正方形金属线框．如从图示位置自由下落,在下落ｈ后进入磁感应强度为B的磁场,恰好做匀速直线运动，该磁场的宽度也为Ｌ.在这个磁场的正下方h+ L处还有一个未知磁场，金属线框ａｂcd在穿过这个磁场时也恰好做匀速直线运动，那么下列说法正确的是（）Ａ.未知磁场的磁感应强度是２BB.未知磁场的磁感应强度是错误!BC．线框在穿过这两个磁场的过程中产生的电能为4ｍgLD.线框在穿过这两个磁场的过程中产生的电能为２mgＬ7．如图所示,平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域,细金属棒PQ沿导轨从MN处匀速运动到Ｍ′N′的过程中,棒上感应电动势E随时间t变化的图示，可能正确的是( )８．如图所示,电阻不计且足够长的Ｕ型金属框架放置在绝缘水平面上，框架与水平面间的动摩擦因数μ= 0.2，框架的宽度l = ０.4 m、质量m1= ０.２kg.质量m2 =０.1kg、电阻R = ０.4 Ω的导体棒ａｂ垂直放在框架上,整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小Ｂ= 0.5Ｔ.对棒施加图示的水平恒力Ｆ，棒从静止开始无摩擦地运动，当棒的运动速度达到某值时,框架开始运动.棒与框架接触良好,设框架与水平面间最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,ｇ取10 ｍ／s2．求：⑴框架刚开始运动时棒的速度v;⑵欲使框架运动，所施加水平恒力F的最小值;⑶若施加于棒的水平恒力F为3N,棒从静止开始运动0.７m时框架开始运动，求此过程中回路中产生的热量Q．9．如图（a)所示，水平放置的两根平行金属导轨，间距L= 0．3 m．导轨左端连接R= 0.6 Ω的电阻，区域abcd内存在垂直于导轨平面的匀强磁场Ｂ＝0．６T，磁场区域宽D = 0．２m.细金属棒A1和A2用长为2D=0．４ｍ的轻质绝缘杆连接,放置在导轨平面上，并与导轨垂直，每根金属棒在导轨间的电阻均为r＝0.3 Ω.导轨电阻不计，使金属棒以恒定速度v＝ 1.0 ｍ/s沿导轨向右穿越磁场,计算从金属棒A1进入磁场(t = ０）到A2离开磁场的时间内,不同时间段通过电阻R的电流强度,并在图(b)中画出.10．如图所示,ａbcd为静止于水平面上宽度为L而长度很长的U形金属滑轨，ｂｃ边接有电阻R，其他部分电阻不计.ef 为一可在滑轨平面上滑动、质量为m 的均匀金属棒.今金属棒以一水平细绳跨过定滑轮，连接一质量为Ｍ的重物.一匀强磁场Ｂ垂直滑轨面.重物从静止开始下落,不考虑滑轮的质量,且金属棒在运动中均保持与bc边平行．忽略所有摩擦力.⑴当金属棒做匀速运动时,其速率是多少？（忽略ｂc边对金属棒的作用力)⑵若重物从静止开始至匀速运动时下落的总高度为ｈ，求这一过程中电阻R上产生的热量.参考答案：一.考点整理基本概念1．电源内阻外电路BlｖE–Ir2．B2ｌ2ｖ／(R + r）相反3.电内４．时间位移x楞次定律二．思考与练习思维启动1.AB;根据楞次定律可知，选项Ａ正确；线圈中产生的电动势E = Δφ／Δt =SΔＢ／Δｔ＝(l2/2)(ΔB/Δt)，选项B正确;线圈中的感应电流沿逆时针方向,所以a点电势低于ｂ点电势,选项Ｃ错误；线圈左边的一半导线相当于电源,右边的一半相当于外电路，a、ｂ两点间的电势差相当于路端电压,其大小为U = Ｅ/2 ＝（l2/4)(ΔＢ/Δt),选项Ｄ错误．2．ＡCD；设闭合S时,aｂ的速度为ｖ，则Ｅ= BL v，I = Ｅ/R = BL v/R,F安= BＩＬ= B2Ｌ2v/R,若Ｆ安= B2L2ｖ/R= mｇ，则选项A正确；若Ｆ安＝B2L2v/Ｒ< ｍｇ,则选项C正确；若F安= B2L2v/R> mg,则选项Ｄ正确．３．AC;光滑导轨无摩擦力，导轨粗糙的有摩擦力，动能最终都全部转化为内能，所以内能相等,C正确；对光滑的导轨有,m v02／２＝Q安，对粗糙的导轨有，mｖ0２/2 = Ｑ安′ + Q摩,Q安≠Q安′，则A正确，Ｂ错;q＝Ｉｔ= Ｂl v t/R=Bｌｘ／R,且x光> ｘ粗,所以q光＞q粗,D错．４．⑴棒滑过圆环直径OO′ 的瞬间，MN中的电动势Ｅ１=B·2a·v0=０.8V，等效电路如图甲所示,流过灯L1的电流I1 = Ｅ１/Ｒ=0.4 A.⑵撤去中间的金属棒MN ，将右面的半圆环OL２Ｏ′ 以OO′ 为轴向上翻转9０°,半圆环OL1O′中产生感应电动势,相当于电源，灯Ｌ2为外电路,等效电路如图乙所示，感应电动势E2= Δφ/Δt=(πa２/2)（ΔB/Δt) = 0.３2V，Ｌ１的功率P1=(E2/2)2／R= -２Ｗ．三.考点分类探讨典型问题例１⑴金属条ab在磁场中切割磁感线时，所构成的回路的磁通量变化．设经过时间Δt,磁通量变化量为Δφ,由法拉第电磁感应定律Ｅ= Δφ／Δｔ①Δφ＝BΔS=B[(r22Δθ)／2 –r１2Δθ)/2]②由①、②式并代入数值得：E =Δφ／Δｔ= Bω(r2２–ｒ１２）／2 =４.9×10－２V③根据右手定则（或楞次定律)，可得感应电流方向为b→a④⑵通过分析，可得电路图如图所示．⑶设电路中的总电阻为R总，根据电路图可知,Ｒ总= R＋Ｒ/3=4Ｒ/3⑤aｂ两端电势差U ab = E–IR= E–EＲ/R总= E／4 ＝1．2×１0-２Ｖ⑥设aｂ离开磁场区域的时刻为t１，下一根金属条进入磁场区域的时刻为ｔ2,ｔ1= θ/ω＝1/12s ⑦t2= (π/２)/ω= 1/4 s⑧设轮子转一圈的时间为T，T = 2π/ω = １s ⑨在T =1ｓ内，金属条有四次进出，后三次与第一次相同. ⑩由⑥、⑦、⑧、⑨、⑩可画出如下U ab–t图象．⑷“闪烁”装置不能正常工作.（金属条的感应电动势只有4.9×10-2Ｖ，远小于小灯泡的额定电压,因此无法正常工作.）Ｂ增大，E增大，但有限度;r２增大,E增大，但有限度；ω增大,E增大,但有限度;θ增大,Ｅ不变.变式1 ⑴因电流表的读数始终保持不变,即感应电动势不变,故BL ab v0 = B L a′b′ｖa′b′，代入数据可得v a′b′= 4 m/s，根据能量转化和守恒定律得:Q总= m(v02–v2a′b′)/2 –ｍgl sｉn 3７° = QＲ１＋Q R2;由Ｑ= Ｕ2t/R得：Q R１/Q R2 = R2／Ｒ1，代入数据可求得:Q R1 = 0．15 J.⑵由焦耳定律Q R1＝I1２R1t可知:电流表读数Ｉ1＝0．１A．⑶不计金属棒和导轨上的电阻，则R1两端的电压始终等于金属棒与两轨接触间的电动势，由E＝I1Ｒ1，E = BL a′ｂ′v a′ｂ′可得:B = Ｉ1R１／Ｌa′b′ｖa′b′ = 0．７5 T．例2 ⑴线框进入磁场前，线框仅受到拉力F、斜面的支持力和线框重力由牛顿第二定律得：F–ｍg sin α = ma线框进入磁场前的加速度a＝（F–mg sin α)/m＝5ｍ／s2．⑵因为线框进入磁场的最初一段时间做匀速运动，aｂ边进入磁场切割磁感线,产生的电动势Ｅ=Bl1v，形成的感应电流I＝E/R= Bl1v/Ｒ,受到沿斜面向下的安培力F安=BIl1,线框受力平衡，有F＝mgｓiｎα＋B2l12v／R,代入数据解得ｖ＝2m/s.⑶线框aｂcｄ进入磁场前时,做匀加速直线运动;进入磁场的过程中,做匀速直线运动;线框完全进入磁场后至运动到gh线,仍做匀加速直线运动．进入磁场前线框的运动时间为t1＝v/a =0.４s；进入磁场过程中匀速运动时间为t2= l2/v= 0．3s;线框完全进入磁场后线框受力情况与进入磁场前相同,所以该阶段的加速度大小仍为ａ= 5 m/s２,该过程有ｘ–l2= v t3＋at3２/２，解得t3 = 1 s.因此线框整体进入磁场后，ab边运动到gh线的过程中，线框中有感应电流的时间t４= t1 + t２+ t３–０．９s = ０.８s；Ｅ＝（ΔB/Δｔ)S = 0.2５V．此过程产生的焦耳热Q ＝Ｅ2t4／R = ０.5J.变式２⑴对匀速下滑的导体棒进行受力分析如图甲所示．导体棒所受安培力F安=BIl①导体棒匀速下滑,所以F安= Mｇｓinθ②联立①②式，解得Ｉ=(Mg sinθ)/Bｌ③导体棒切割磁感线产生感应电动势Ｅ＝Bl v④由闭合电路欧姆定律得I=E／(R+ R x),且Ｒx=R,所以I= Ｅ/2Ｒ⑤联立③④⑤式,解得ｖ＝(２MgR sｉnθ)/Ｂ２l2⑥⑵由题意知，其等效电路图如图乙所示.由图知,平行金属板两板间的电压等于R x两端的电压.设两板间的电压为Ｕ,由欧姆定律知U=ＩR x⑦要使带电的微粒匀速通过，则mｇ= qU/d⑧因为导体棒匀速下滑时的电流仍为I，联立③⑦⑧式,解得Rｘ＝mBld／Mｑsiｎθ．例3 ⑴设甲在磁场区域abcd内运动时间为t1，乙从开始运动到ab位置的时间为ｔ2,则由运动学公式得L= ＼f(1，2)·２gｓｉｎθ·t12,L= 错误!ｇｓｉｎθ·t2２解得t１＝错误!，ｔ2= 错误!因为t1 < t2,所以甲离开磁场时，乙还没有进入磁场.设乙进入磁场时的速度为ｖ１，乙中产生的感应电动势为E１,回路中的电流为I1，则＼ｆ(１,2)m v12= mgL sinθE1＝Bd v1Ｉ１＝E1/2R mg siｎθ = ＢI1d解得R= (B2d2/2m）错误!.⑵从释放金属杆开始计时,设经过时间t,甲的速度为v，甲中产生的感应电动势为E,回路中的电流为I，外力为F,则v＝aｔＥ＝Bｄv I＝E/2R F＋mｇsinθ–Bid=ｍa a= 2g sｉnθ联立以上各式解得F= mｇsｉn θ+ ｍgｓinθ错误!·t(0 ≤ｔ≤错误!）;方向垂直于杆平行于导轨向下．⑶甲在磁场运动过程中，乙没有进入磁场，设甲离开磁场时速度为v０,甲、乙产生的热量相同，均甲乙乙甲设为Ｑ1，则v０2＝２aＬＷ+ ｍｇＬsinθ = ２Ｑ1 + ＼ｆ(１,2)m v02解得W＝2Q１+ mgL sｉnθ;乙在磁场运动过程中,甲、乙产生相同的热量，均设为Q2，则2Ｑ2 = mｇLｓinθ，根据题意有Q＝Q1 + Ｑ2解得W＝2Ｑ.变式3 BＤ；考查电磁感应中的功能关系,本题关键是理解上滑经过磁场的末速度与下滑经过磁场的初速度相等，由切割磁感线的效果差别,得Ａ错B对.因过程中有能量损失,上滑平均速度大于下滑平均速度,用时ｔ上<ｔ下.重力做功两次相同由P=W/t可知C错,D对．例4 Ｂ；如图所示,当M′N′从初始位置运动到AB位置的过程中，切割磁感线的有效长度随时间变化关系为：L1 =Ｌ–（L– 2ｖt) = 2v t,L为导线框的边长,产生的电流I1=错误!，导线框所受安培力f1=ＢI1Ｌ１=错误!＝错误!,所以f1为t的二次函数图象,是开口向上的抛物线.当Q′P′由CＤ位置运动到M′N′位置的过程中,切割磁感线的有效长度不变,电流恒定．当Q′Ｐ′由M′N′位置运动到AＢ位置的过程中,切割磁感线的有效长度L2＝L －2vｔ，产生的电流Ｉ2＝错误!,导线框所受的安培力为ｆ2＝错误!,所以也是一条开口向上的抛物线,所以应选B．变式4 A;在x= R左侧,设导体棒与圆的交点和圆心的连线与x轴正方向成θ角，则导体棒切割磁感线的有效长度Ｌ＝２Ｒsiｎθ,电动势与有效长度成正比，故在x = R左侧，电动势与x的关系为正弦图象关系,由对称性可知在x＝Ｒ右侧与左侧的图象对称.四.考题再练高考试题１．⑴设棒匀加速运动的时间为Δt，回路的磁通量变化量为Δφ,回路中的平均感应电动势为E平，由法拉第电磁感应定律得Ｅ平= Δφ／Δt①其中Δφ=Bｌx②设回路中的平均电流为I平,由闭合电路欧姆定律得I平＝E平/(Ｒ+ r) ③则通过电阻R的电荷量为q=Ｉ平Δｔ④联立①②③④式，代入数据得ｑ= 4.５Ｃ⑤⑵设撤去外力时棒的速度为ｖ，对棒的匀加速运动过程，由运动学公式得v2= ２ax⑥设棒在撤去外力后的运动过程中安培力所做的功为W,由动能定理得Ｗ= 0 –m v２/2 ⑦撤去外力后回路中产生的焦耳热Ｑ2 = –W⑧联立⑥⑦⑧式,代入数据得Q2 =１.8J ⑨⑶由题意知，撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Ｑ１∶Q2 =2∶1，可得Q1 = ３.6J ⑩在棒运动的整个过程中,由功能关系可知ＷF = Ｑ1＋Q2⑪由⑨⑩⑪式得WＦ=５.4 J．预测 1 ⑴棒ｃｄ受到的安培力F cd＝BIl ①棒cｄ在共点力作用下平衡,则F cｄ= mgｓｉn30°②由①②式代入数据解得I＝ 1 A，方向由右手定则可知由d到ｃ.⑵棒ab与棒cｄ受到的安培力大小相等,Ｆａb= F cd，对棒ab 由共点力平衡有F＝mg sin３０°+BIl③代入数据解得F＝０.２Ｎ.④⑶设在时间t 内棒cd 产生Q = 0．1 J热量,由焦耳定律可知Ｑ= I2Ｒt ⑤设ab棒匀速运动的速度大小为ｖ,则产生的感应电动势E= Blｖ⑥由闭合电路欧姆定律知I＝E／2R⑦由运动学公式知，在时间t内，棒ａb沿导轨的位移ｘ= v t⑧力F做的功W= Fx⑨综合上述各式,代入数据解得W = 0.４Ｊ.2.AC；导体棒由静止释放,速度达到v时,回路中的电流为I，则根据平衡条件,有mg sｉnθ=BIＬ.对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力,以2ｖ的速度匀速运动时，则回路中的电流为2I,有F＋ｍg sinθ= 2BIL所以拉力F＝mg sｉnθ，拉力的功率P = F·2ｖ＝2mg v sinθ,故选项A正确、选项B错误；当导体棒的速度达到０.５v时，回路中的电流为I/2,根据牛顿第二定律，得mｇsｉnθ–BIL／2 =m ａ，解得ａ=0.5g sinθ，选项C正确；当导体棒以2ｖ的速度匀速运动时,根据能量守恒定律，重力和拉力所做的功之和等于R上产生的焦耳热,故选项D错误.预测2 ⑴闭合S 之前导体自由下落的末速度为ﻩｖ0=gｔ＝4m/s,S闭合瞬间,导体产生感应电动势，回路中产生感应电流．ab 立即受到一个竖直向上的安培力F安= BＩl ab =B2l2v0／R = 0.0１6 N > ｍｇ=0．00２N，此刻导体棒所受到合力的方向竖直向上，与初速度方向相反,加速度的表达式为ａ=(Ｆ安–mg)／ｍ= B2ｌ2ｖ0/mR–g，所以,aｂ做竖直向下的加速度逐渐减小的变减速运动．当速度减小至Ｆ安= mｇ时，ab 做竖直向下的匀速运动.⑵设匀速下落的速度为v,此时F安= BIl = B２l2ｖ/Ｒ= mｇ，ｖ= mgR/B２l２= 0.5 ｍ/s．五.课堂演练自我提升1．B；线框各边电阻相等，切割磁感线的那个边为电源，电动势相同均为Bl v,在A、C、D中,U aｂ=Ｂl v/4,B中,Ｕａｂ＝3Bl v／4，选项Ｂ正确．2.D;通过两导线电流强度一样，两导线都处于平衡状态，则F1=BＩL,F２＝BIL,所以F1 = Ｆ２，A、B错误；U ab= IRａb，这里cd导线相当于电源，所以Ｕcd是路端电压,U cd = ＩR aｂ即U ab =U cd. 3.BＤ;若保持拉力F恒定,在t１时刻，棒aｂ切割磁感线产生的感应电动势为E=BL v,其所受安培力F1 =BIＬ＝B2L2v/R，由牛顿第二定律,有F–Ｂ2L2ｖ／R = ｍa1;棒最终以２ｖ做匀速运动，则F =２Ｂ２L2v/R,故a1＝Ｂ２L2ｖ/mR.若保持拉力的功率P恒定，在t2时刻,有P/v–B２L2v/R＝ma２;棒最终也以2v做匀速运动,则P/2v =2B2L2v/R，故ａ2 =3B2L2v/mR = 3a1,选项C错误、D正确.由以上分析可知，在瞬时速度相同的情况下，恒力F作用时棒的加速度比拉力的功率P恒定时的加速度小,故t1 >t2，选项B正确,A错误.4.BD；当有磁场时,导体棒除受到沿斜面向下的重力的分力外,还切割磁感线有感应电流受到安培力的作用,所以两次上升的最大高度相比较为h < H,两次动能的变化量相等，所以导体棒所受合力的功相等，选项Ａ错误，B正确，有磁场时,电阻Ｒ产生的焦耳热小于0.５mｖ０2，ａｂ上升过程的最小加速度为g sinθ，选项Ｃ错误、Ｄ正确.５．C；设线框刚进入磁场时的速度为v1，刚穿出磁场时的速度v2= v1／2；线框自开始进入磁场到完全穿出磁场共下落高度为2L,由题意m v1２/2 =mgＨ,m v１2/2 + mg·2L = m v２2/２+Q，联立解得Ｑ=2mｇL+3mgH/４= 3mgＬ,选项Ｃ正确．6.Ｃ;设线圈刚进入第一个磁场时速度大小为ｖ1，那么ｍgｈ= 错误!ｍｖ错误!，v１＝错误!.设线圈刚进入第二个磁场时速度大小为v2，那么v２2–v错误!= ２gh，ｖ2 =错误!ｖ1;根据题意还可得到，mg＝B2L2v1/Ｒ,mｇ＝Bｘ２L2ｖ2/Ｒ整理可得出Bｘ=错误!Ｂ,A、B两项均错.穿过两个磁场时都做匀速运动,把减少的重力势能都转化为电能,所以在穿过这两个磁场的过程中产生的电能为４mｇL,Ｃ项正确、D项错误.７．Ａ;在金属棒ＰＱ进入磁场区域之前或出磁场后,棒上均不会产生感应电动势，D项错误.在磁场中运动时,感应电动势E=Ｂlｖ，与时间无关,保持不变，故A选项正确.8.⑴框架开始运动时，MN边所受安培力的大小等于其所受的最大静摩擦力,故有Ｆ安=μ（m1 + m2)g,F安= BＩｌ,Ｅ= Bｌv,I＝Ｂｌv/Ｒ,解得v＝6m/ｓ．⑵框架开始运动时，MＮ边所受安培力的大小等于其所受的最大静摩擦力,设此时加在ａｂ上的恒力为F，应有F≥F安，当F = Ｆ安时,F最小,设为F mｉn,故有F mｉｎ＝μ(m1 + ｍ2)ｇ= 0.6 N.⑶根据能量转化和守恒定律,F做功消耗外界能量，转化为导体棒ab的动能和回路中产生的热量，有Fs = m2v２/2 + Q,框架开始运动时，aｂ的速度v =６m/s，解得Q= 0.3 J.9.t1=D/ｖ=0．２s；在0～t１时间内,A1产生的感应电动势E1=ＢＬv= 0.18V，其等效电路如图甲所示.由图甲知，电路的总电阻Ｒ0 = r+ rR/（r +R) = ０．5 Ω,总电流为Ｉ= Ｅ1/Ｒ=０.３６A,通过R的电流为I R= I/３= 0.１２A;从A１离开磁场(t1 =0.2 s）至A2刚好进入磁场ｔ2 = 2D／v的时间内,回路无电流，I R = 0；从A2进入磁场(t2=0．4ｓ）至离开磁场t3 = （2Ｄ+ D)/v ＝0．６ｓ的时间内，A2上的感应电动势为Ｅ2=0．18 V，其等效电路如图乙所示，由图乙知,电路总电阻R0＝0.5Ω,总电流I =0．36A,流过R的电流IＲ=0.１2 A；综合以上计算结果，绘制通过Ｒ的电流与时间关系如图所示．10．⑴系统的运动情况分析可用简图表示如下：棒的速度ｖ↑→（E =BL v)棒中感应电动势Ｅ↑→（I＝E／R）通过棒的感应电流I↑→（F安= BIL)棒所受安培力F安↑→(Mｇ–F安）棒所受合外力Ｆ合↓→（a =Ｆ合／(Ｍ+ m）)棒的加速度a↓→。

电磁感应复习教案教育教学目标：1、理解产生感应电流的条件2、掌握感应电流方向的判别方法3、掌握感应电动势大小的求法重点：产生感应电流条件的理解、感应电流方向的判别、公式E= 和的掌握和应用。

难点：磁通量、磁通量变化及磁通量的变化率之间的区别和联系。

教学过程这节课我和大家按学案把《电磁感应》这一章共同来复习一下。

首先看一下这章的知识结构。

下面我们就按知识结构将主要知识点逐一复习。

一、感应电流的产生及方向判断1、电磁感应现象：磁场----------电流2、感应电流产生的条件：实验①闭合电路的一部分导体切割磁感线②穿过闭合电路的磁通量发生变化说明：能量转化守恒3、感应电流的方向判定：①右手定则适用范围：导体切割磁感线产生感应电流；②楞次定律A、适用范围：磁通量变化产生感应电动势；B、内容：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。

说明：a、两个磁场：原磁场-------感应电流磁场；b、阻碍：增反减同。

C、应用：(1)明确闭合电路内原磁场方向；(2)明确穿过闭合电路的磁通量是增加还是减少；(3)根据“阻碍…变化”，判定感应电流磁场方向；(4)根据“安培定则”，判定感应电流的方向。

③、楞磁定律的另一种描述：A、感应电流的效果总是阻碍物体间的相对运动；B、原因有三个： B 变化、I变化、相对运动。

二、感应电动势⑴感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。

⑵法拉第电磁感应定律：公式：E= n△φ/△t 其中：n---线圈匝数；△φ---磁通量变化，△φ/△t ---磁通量变化率: 说明： E∝△φ/△t 与φ大小无直接关系；E 为平均值，由φ变化引起，与电路是否闭合无关；⑶平动切割计算式E=BLv sinα（α是B与v之间的夹角）（瞬时值）公式推导：A．α=900 B.α=θ⑷转动切割计算式三、自感1、自感现象：由于导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象。

电磁感应规律的应用教案高考趋势展望电磁感应的规律——楞次定律和法拉第电磁感应定律及其应用是中学物理的主干知识之一，是历年高考每年必考的内容.其中既有难度中等的选择题，也有难度较大、综合性较强的计算题，考查频率较高的知识点有感应电流产生的条件、感应电流的方向判定及导体切割磁感线产生感应电动势的计算.另外，自感现象及有关的图象问题，也常出现在考题中.因此在本专题的复习中，应理解并熟记产生感应电动势和感应电流的条件，会灵活地运用楞次定律判断各种情况下感应电动势或感应电流的方向，能准确地计算各种情况下感应电动势的大小，并能熟练地利用题给图象处理相关的电磁感应问题或用图象表示电磁感应现象中相应的物理量的变化规律.知识要点整合1.无论什么原因，只要穿过回路的磁通量发生变化，就会发生电磁感应现象，其中由于回路自身电流的变化所导致的电磁感应现象叫做自感现象.是否发生了电磁感应现象，是以是否产生了感应电动势为标志的.即只要产生了感应电动势（不管是否产生了感应电流），就算发生了电磁感应现象，如图3-6-1，一根导体棒或一个闭合的线圈在匀强磁场切割磁感线时，导体棒和线圈中并无感应电流，但棒中和线圈的两个边中都产生了感应电动势，故都发生了电磁感应现象.图3-6-12.楞次定律是判定感应电流（或感应电动势）方向的一般规律，普遍适用于所有电磁感应现象.其内容为：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.在理解楞次定律时，应特别注意：（1）阻碍不是阻止，磁通量的变化是产生感应电流的必要条件，若这种变化被阻止，也就不可能产生感应电流了.（2）感应电流的磁场阻碍的是原磁场磁通量的变化而不是阻碍的原磁场.具体地说，当原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同.另外，楞次定律也可以理解为：感应电流的效果总是要反抗（或阻碍）产生感应电流的原因.如：(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)阻碍原电流的变化（自感现象）.利用上述规律分析问题可以独辟蹊径，达到快速准确的效果.例如：图3-6-2中，在O点悬挂一轻质导线环，拿一条形磁铁沿导线环的轴线方向突然向环内插入，判断在插入过程中导线环如何运动.若按常规方法，应先由楞次定律判断出环内感应电流的方向，再由安培定则确定环形电流对应的磁极，由磁极的相互作用确定导线环的运动方向.若直接由感应电流的效果分析：条形磁铁向环内插入过程，环内磁通量增加，环内感应电流产生的效果将阻碍磁通量的增加，使环向磁通量减小的方向运动，因此环将向右摆动..图3-6-2 3.（1）对于法拉第电磁感应定律E =t∆∆φ应从以下几个方面进行理解： ①它是定量描述电磁感应现象的普遍规律.不管是什么原因，用什么方式所产生的电磁感应现象，其感应电动势的大小均可由它进行计算.②一般说来，在中学阶段用它计算的是Δt 时间内电路中所产生的平均感应电动势的大小，只有当磁通量的变化率为恒量时，用它计算的结果才等于电路中产生的瞬时感应电动势.③若回路与磁场垂直的面积S 不变，电磁感应仅仅是由于B 的变化引起的，那么上式也可以表述为：E =StB ∆∆，ΔB /Δt 是磁感应强度的变化率，若磁场的强弱不变，电磁感应是由回路在垂直于磁场方向上的面积S 的变化引起的，则E =t ∆∆φ=B t S ∆∆.在有些问题中，选用这两种表达方式解题会更简单.④若产生感应电动势的那部分导体是一个匝数为n 的线圈，且穿过每匝线圈的磁通量的变化率t∆∆φ又相同，那么线圈所产生的总的感应电动势E =n ΔΦ/Δt (相当于许多相同电源串联）（2）公式E =BLv①公式E =BLv 是法拉第电磁感应定律的一种特殊形式，不具有普遍适用性，仅适用于计算一段导体因切割磁感线而产生的感应电动势，且在匀强磁场中B 、v 、L 三者必须互相垂直.②当v 是切割运动的瞬时速度时，算出的是瞬时电动势；当v 是切割运动的平均速度时，算出的是一段时间内的平均电动势.③若切割磁感线的导体是弯曲的，L 应理解为有效切割长度，即导体在垂直于速度方向上的投影长.④公式E =BLv 一般适用于在匀强磁场中导体各部分切割速度相同的情况，对一段导体的转动切割，导体上各点的线速度不等，怎样求感应电动势呢？如图3-6-3所示，一长为L 的导体棒AC 绕A 点在纸面内以角速度ω匀速转动，转动区域内有垂直于纸面向里的电动势.AC 转动切割时各点的速度不等，v A =0,v C =ωL ,由A 到C 点速度按与半径成正比增加，取其平均切割速度21=v ωL ,得E =B L 21=v BL 2ω.图3-6-3为了证明这样做的正确性，我们可以假设如图3-6-4所示的闭合电路，经时间Δt ，AC 棒转过的角速度θ=ωΔt ,穿过回路的磁通量的变化量ΔΦ=2222BL t B L ∆=⋅ωππθ，根据法拉第电磁感应定律ωφ221BL t E =∆∆=,又知金属棒AC 是匀速转动，产生的感应电动势应该是不变的，即感应电动势的平均值和瞬时值是相等的，所以E =21BL 2ω是正确的.图3-6-4⑤若切割速度与磁场方向不垂直，如图3-6-5所示，v 与B 的夹角为θ，将v 分解为：v ∥= v cos θ,v ⊥=v sin θ,其中v ∥不切割磁感线，根据合矢量和分矢量的等效性得E =BLv ⊥=BLv sin θ(想一想，此式还可适用于哪些情况？)图3-6-5⑥区分感应电量与感应电流.回路中发生磁通量变化时，由于感应电场的作用使电荷发生定向移动而形成感应电流，在Δt 内迁移的电量（感应电量）为q =I Δt =Rt t R t R E φφ∆=∆∆∆=∆, 仅由回路电阻和磁通量变化决定，与发生磁通量变化的时间无关.因此，当用一根磁棒先后两次从同一处用不同速度插至线圈中同一位置时，线圈里积聚的感应电量相等.但快插与慢插时产生的感应电动势、感应电流不同，外力做的功也不同.精典题例解读［例1］如图3-6-6（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3-6-6（b)所示，P 所受的重力为G ，桌面对P 的支持力为FN图3-6-6A.t1时刻F N＞GB.t2时刻F N＞GC.t3时刻F N＜GD.t4时刻F N=G【解析】t1时刻Q中电流正在增大，产生的磁场正在增强，因而穿过线圈P的磁通量正在增大，P中有感应电流产生.由楞次定律知，P中感应电流的磁场应阻碍线圈P中磁通量的增大，所以P中感应电流的磁场方向应与Q中电流磁场的方向相反，即P、Q应相互排斥，从而使P对桌面的压力（即F N的反作用力）大于P的重力G.t2、t4时刻，Q中电流恒定不变，产生的磁场强弱恒定不变，因而穿过P的磁通量恒定不变，P中无感应电流，P、Q间无相互作用力，此时F N应等于G.t3时刻，由于Q中电流处于变化之中，产生的磁场亦处于变化之中，所以穿过P中的磁通量亦处于变化之中，故P中有感应电流产生，但由该时刻Q中电流为零，产生的磁场为零，P、Q间也无相互作用力，此时应有F N=G.综上讨论可知，正确答案为AD.小结：本题也可规定Q中电流的正方向，并由楞次定律确定P中感应电流方向，从而确定P、Q间相互作用情况而选出正确答案，但不如利用“感应电流产生的效果总要阻碍产生感应电流的原因”进行判断更简便些.另外讨论类似问题还应注意，只有两环中都存在电流时，两者才会发生相互作用，其中任一环中无电流时都不会发生相互作用.［例2］（2002年全国，17）图3-6-7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图3-6-7A.匀速滑动时，I1=0,I2=0B.匀速滑动时，I1≠0,I2≠0C.加速滑动时，I1=0,I2=0D.加速滑动时，I1≠0,I2≠0【解析】导体棒匀速运动时，棒中产生大小恒定的电动势，将有恒定的电流通过电阻R，即I1≠0，最初电容器C将被充电，有一短暂的充电电流，但稳定后——电容器两极间电压U C等于棒中产生的电动势时，充电过程结束，即I2=0.但当导体棒加速滑动时，棒中产生的感应电动势逐渐增大，R 中电流不断增大，同时电容器C 将不断地被充电，即I 2≠0.可见，正确答案为D.小结：分析含有电容器的电路时，一定要注意区别电容器在不同状态电路中的表现是不同的：在稳定状态下，电容器相当于开路，含容支路中电流为零，在电动势或电压变化的电路中，电容器将不断地充电或放电，含容支路中电流不为零.［例3］如图3-6-8所示，两条互相平行的光滑金属导轨位于水平面内，距离为l =0.2 m ，在导轨的一端接有阻值为R =0.5 Ω的电阻，在x ≥0处有一与水平面垂直的均匀磁场，磁感应强度B =0.5 T.一质量为m =0.1 kg 的金属直杆垂直放置在导轨上，并以v 0=2 m/s 的初速度进入磁场，在安培力和一垂直于杆的水平外力F 的共同作用下做匀变速直线运动，加速度大小为a =2 m/s 2、方向与初速度方向相反.设导轨和金属杆的电阻都可以忽略，且接触良好.求：图3-6-8（1）电流为零时金属杆所处的位置；（2）电流为最大值的一半施加在金属杆上外力F 的大小和方向；（3）保持其他条件不变，而初速度v 0不同值，求开始时F 的方向与初速度v 0取值的关系.【解析】 由于导体棒做匀减速运动，且初速度v 0和加速度大小a 均已知，故由v 2=2as 可以确定导体棒速度为零（此时电流亦为零）时的位置.由E =Blv ，I =RBlv R E =知，电流为最大值一半时，对应的速度也为最大速度的一半，结合题设条件可求出此时的电动势、电流，继而求出导体棒所受安培力，再结合牛顿第二定律即可确定F 的大小和方向.因导体棒做匀减速运动时，合外力是恒定的，初速度大小不同时，和加速度方向相同的安培力的大小即不同，所需外力的大小也不同，且方向可能发生变化，因此只要求出外力恰为零时对应的初速度值，即不难讨论清楚F 的方向与v 0取值的关系.（1）由v 02=2ax 得x =2222220⨯=a v =1 m ，即导体棒运动至x =1 m 处时，速度为零，电流为零.（2）最大电流I m =R Blv 0，所以I =21I m =RBlv 20时的安培力F A =BIl =R v l B 2022.由牛顿第二定律，得：F -F A =-ma ,所以F =F A -ma =Rv l B 2022-ma =-0.18 N.“-”号说明F 的方向与x 轴正向相反. （3）F =0时对应的初速度为v 临，则由题意得F A 临=Rv l B 临22=ma ,所以 v 临=22222.05.021.05.0⨯⨯⨯=l B Rma m/s=10 m/s.当v 0＞10 m/s 时，F 的方向应沿x 轴正向，0＜v 0＜10 m/s时，F 的方向沿x 轴负向.［例4］如图3-6-9所示,两根平行的金属导轨，固定在同一水平面上，磁感应强度B =0.50 T 的匀强磁场与导轨所在平面垂直，导轨的电阻很小，可忽略不计.导轨间的距离l =0.20 m.两根质量均为m =0.10 kg 的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动，滑动过程中与导轨保持垂直，每根金属杆的电阻为R =0.50 Ω.在t =0时刻，两杆都处于静止状态.现有一与导轨平行、大小为0.20 N 的恒力F 作用于金属杆甲上，使金属杆在导轨上滑动.经过t =5.0 s ，金属杆甲的加速度为a =1.37 m/s 2，问此时两金属杆的速度各为多少？图3-6-9【解析】 金属杆甲受F 作用后将加速运动，使回路面积、穿过回路的磁通量发生变化，于是回路中产生感应电流，甲、乙金属杆都要受到安培力的作用而做变加速运动.直至最终两杆以相同的加速度和恒定的速度差做匀加速运动.对于该题所述情景和题设条件，根据牛顿第二定律（对金属杆甲）可求杆甲所受安培力F A ，继而可求回路电流I 和电动势ε，由法拉第电磁感应定律，可用甲、乙杆的速度v 1和v 2表示电动势而得到一个含有v 1、v 2的方程.再对甲、乙两杆组成的系统研究知，其所受合外力即为恒力F ，两杆经时间t 获得的动量是(mv 1+mv 2)，即是F 的冲量作用的结果，对系统应用动量定理，可得另一个含v 1、v 2的方程.解上述两个方程，即可求得v 1、v 2的值.解答一：设任一时刻t 两金属杆甲、乙之间的距离为x ,速度分别为v 1和v 2,经过很短的时间Δt ，杆甲移动距离v 1Δt ，杆乙移动距离v 2Δt ,回路面积改变ΔS =［(x -v 2Δt )+v 1Δt ］l -lx=(v 1-v 2)l Δt ①ε=B t S ∆∆②I =R 2ε ③F -BlI =ma ④ 由于作用于杆甲和杆乙的安培力总是大小相等、方向相反，所以两杆的动量（t =0时为0）等于外力FFt =mv 1+mv 2 ⑤v 1=21［)(222ma F l B R m Ft -+］ ⑥ v 2=21［)(222ma F l B R m Ft --］ ⑦v 1=8.15 m/sv 2=1.85 m/s解答二：设t 时刻甲、乙杆的速度分别为v 1、v 2，则由法拉第电磁感应定律，得： E 甲=Blv 1 ①E 乙=Blv 2 ②I =R E E 2乙甲 ③对杆甲应用牛顿第二定律，得：F -BlI =ma④Ft =mv 1+mv 2⑤v 1=8.15 m/sv 2=1.85 m/s小结：例3、例4都是电磁感应现象和力学规律相联系的力、电综合题，处理此类问题，一定要思路开阔，方法灵活，既要注意电磁感应过程的分析和相应电磁学规律的应用，又要注意力学过程的分析及相应力学规律的应用.1.某实验小组用如图3-6-10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图3-6-10A.a →G →bB.先a →G →b ，后b →G →aC.b →G →aD.先b →G →a ，后a →G →b【答案】 D2.（2001年广东，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.B.列车速度越快，通过线圈的磁通量变化越快C.列车运动时，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【答案】 D3.（2002年江苏，30）如图3-6-11所示，在一均匀磁场中有一U 形导线框abcd ，线框处于水平平面内，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.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，则图3-6-11A.efB.efC.efD.ef【解析】给ef一个向右的初速度，ef切割磁感线产生感应电动势，回路中形成感应电流，使ef受到安培力作用而减速.随着ef速度减小，电动势、电流、ef所受安培力都相应减小，所以ef将向右减速运动，但不是匀减速.【答案】A4.（2002年天津，20）图3-6-12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表示回路中的电流图3-6-12A.当AB不动而CD向右滑动时，I≠0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，I=0C.当AB、CD都向右滑动且速度大小相等时，I=0D.当AB、CD都向右滑动，且AB速度大于CD时，I≠0且沿逆时针方向【解析】AB不动而CD右滑时，I≠0，但方向逆时针，故A错.AB向左、CD向右滑动时，回路磁通量增加，I≠0，故B错.AB、CD向右等速滑动时，回路磁通量不变，I=0，故C 对.AB、CD都向右滑但AB速度大于CD速度时，回路磁通量变化，I≠0，但方向顺时针，故D错.【答案】C5.（2001年上海，6）如图3-6-13所示是一种延时开关，当S1闭合时，电磁铁F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，则图3-6-13A.由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放DB.由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放DC.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S 2，延时将变长【解析】 延时开关的原理是：当断开S 1，A 中电流变小并减为零时，铁芯中的磁通量也减小为零，若线圈B 闭合时，B 中产生感应电流，感应电流的磁场仍可吸引衔铁，使D 延时释放.若线圈B 不闭合，则不会产生上述延时作用.【答案】 BC6.如图3-6-14所示，有两根和水平方向成α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，磁感应强度为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图3-6-14A.如果B 增大，vmB.如果α变大，vmC.如果R 变大，vmD.如果m 变小，vm【解析】 金属杆从轨道上由静止滑下做加速度逐渐减小的变加速运动，经足够长的时间后，加速度减为零后，金属杆即以此时的速度（即最大速度）匀速运动.对金属杆列受力平衡方程mg sin α=R v L B m 22（L 为导轨宽度），所以v m =22sin L B Rmg .可见B 增大，v m 减小；α变大，v m 变大；m 减小，v m 变小.【答案】 BC7.一匀强磁场，磁场方向垂直纸面，规定向里的方向为正，在磁场中有一细金属圆环，线圈平面位于纸面内，如图3-6-15（a)所示，现令磁感应强度B 随时间t 变化，先按图3-6-15（b)中所示的Oa 图线变化，后来又按图线bc 和cd 变化，令E 1、E 2、E 3分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小.I1、I2、I 3图3-6-15A.E 1＞E 2，I 1沿逆时针方向，I 2沿顺时针方向B.E 1＜E 2，I 1沿逆时针方向，I 2沿顺时针方向C.E 1＜E 2，I 2沿顺时针方向，I 3沿逆时针方向D.E 2=E 3，I 2沿顺时针方向，I 3沿顺时针方向【解析】 Oa 段B 大于零，且逐渐增大（向里），由楞次定律可判定I 1逆时针方向流动.bc段表示向里的磁场减弱，用楞次定律可判定I 2沿顺时针方向.同样方法判定I 3亦沿顺时针方向.又由法拉第电磁感应定律E =S t B t ∆∆=∆∆φ知，该题中S 恒定，所以E ∝tB ∆∆.由图象知，bc 、cd 段t B ∆∆相同，大于Oa 段的t B ∆∆，所以E 1＜E 2=E 3. 【答案】 BD8.两块水平放置的金属板间的距离为d ,用导线与一个n 匝线圈相连，线圈电阻为r ，线圈中有竖直方向的磁场，电阻R 与金属板连接如图3-6-16所示，两板间有一个质量为m ，电量+q 的油滴恰好处于静止，则线圈中的磁感应强度B图3-6-16A.磁感应强度B 竖直向上且正在增强，nqdmg t =∆∆φ B.磁感应强度B 竖直向下且正在增强，nqdmg t =∆∆φ C.磁感应强度B 竖直向上且正在减弱，nRqr R dmg t )(+=∆∆φ D.磁感应强度B 竖直向下且正在减弱，nRq r R dmg t )(+=∆∆φ 【解析】 分析油滴受力，应 qE =mg ,且下极板为正，即a 端电势高，由楞次定律，外磁场B 应方向向上时减弱或方向向下时增强.由mg =qE =q d R r R E q d U +==q ·dr R R t n +⋅∆∆φ 所以nqRr R dmg t )(+=∆∆φ，选项C 正确. 【答案】 C9.如图3-6-17所示，A 、B 两个闭合线圈用同样导线制成，匝数均为10匝，半径R A =2R B ，图示区域内有磁感应强度均匀减小的匀强磁场，则A 、B 线圈中产生的感应电动势之比为E A ∶E B =_____,两线圈中感应电流之比为I A ∶I B =_____.图3-6-17【解析】 由公式E =n t∆∆φ两线圈匝数相同，磁通量变化率相同,E A ∶E B =1∶1.电流I =SR n E S L E R E πρρ2==电阻所以I ∝R 1，I A ∶I B =1∶2 【答案】 1∶1；1∶210.在50周年国庆盛典上我国FBC-1“飞豹”新型超音速歼击轰炸机在天安门上空沿水平方向以1.7倍的声速自东向西飞过，该机两翼尖间的距离是12.705 m ，设北京上空地磁场的竖直分量为0.42×10-4 T ，那么此飞机机翼两端_______端电势较高，电势差是_______.空气中声音的传播速度为340 m/s.(结果取两位有效数字)【解析】 北京处于北半球，地磁场竖直分量方向向下，由右手定则判定后知飞机机翼左端电势高，电势差U =E =Blv =0.42×10-4×12.705×340×1.7 V=0.31 V.【答案】 左；0.3111.两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为l .导轨上面横放着两根导体棒ab 和cd ，构成矩形回路，如图3-6-18所示.两根导体棒的质量皆为m ，电阻皆为R ，回路上其余部分的电阻可不计.在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B .设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行.开始时，棒cd 静止，棒ab 有指向棒cd 的初速度v图3-6-18 （1（2）当棒ab 的速度变为初速度的43时，棒cd【解析】 （1）ab 棒获初速度v 0后切割磁感线产生感应电动势，回路中产生感应电流，ab 棒在安培力作用下减速，cd 棒在安培力作用下加速，至两棒等速时，回路磁通量不再变化，回路中不再有感应电流.由于ab 、cd 棒组成的系统所受合外力为零，动量守恒.设其共同速度为v ,则mv 0=2mv ,所以v =21v 0.由能的转化和守恒定律得:Q =21mv 02-21·2mv 2=41mv 02.(2)v ab =43v 0时，由mv 0=m ·43v 0+mv cd 得U cd =41v 0.所以E ab =Bl ·43v 0=43Blv 0，E cd =41Blv 0，I =RBlv R E E cd ab 420=-.F cd =BIl =R v l B 4022,a cd =mR v l B m F cd 4022=.【答案】 (1)41mv 02 (2)mR v l B 402212.如图3-6-19所示，金属杆M 、N 放在用相同导体制成的金属框abcd 上，bc 边与x 轴重合，且b 为坐标原点，矩形框长为2L ，宽为L ，单位长度的电阻为R 0，磁感应强度为B 的匀强磁场与框架平面垂直.现对MN 杆施加沿x 轴正方向的外力，使之从框架左端开始，以速度v图3-6-19（1）在MN 杆运动过程中，通过杆的电流与坐标x 的关系.（2）作用在MN 杆上的外力的最大值与最小值之比.【解析】 （1）设在MN 杆运动的过程中，任一时刻MN 的坐标值为x ，杆左侧框架的总电阻为R1，右侧框架的总电阻为R 2R 1=（L +2x )R 0;R 2=［L +2(2L -x )］R 0=(5L -2x )R 0杆M NR =02121LR R R R R ++ =00000)25()2()25()2(LR R x L R x L R x L R x L +-++-+ =02264811R Lx Lx L -+ 又MNE =BLv所以杆中的电流与坐标xI =0222)4811(6R x Lx L v BL R E -+= （2）作用在杆上的外力大小应等于杆受的安培力.由数学知识可知，当x =L 时，外电路总电阻最大，此时MN 中的电流最小，所受的安培力也最小.此时：I min =052R Bv安培力的最小值：F min =ILB =0252R Lv B 当x =0或x =2L 时，外电路总电阻最小，此时MN 中的电流最大，所受的安培力也最大.此时I max =0116R Bv 安培力的最大值：F max =ILB =02116R Lv B 所以作用在MN 杆上的外力的最大值与最小值之比为：F max ∶F min =15∶11.【答案】 (1)I =0222)4811(6R x Lx L v BL -+ （2）15∶11本专题内容是中学物理的主干知识之一，是历年高考的必考内容.能熟练灵活地运用楞次定律判断感应电流和感应电动势的方向，熟练准确地应用法拉第电磁感应定律计算各种情况下感应电动势的大小，是本专题内容复习的重点.由于本专题内容易与力学、电路等知识结合而构建出具有一定难度、方法要求灵活、综合性较强的应用题型，对学生的能力要求较高，应作为难点予以突破.本专题中所选四个例题，目的各有侧重，例1主要结合图象强化对楞次定律的理解和应用；例2结合电阻和电容的不同性质考查对法拉第电磁感应定律的理解和掌握；例3、例4则通过与力学重要知识的结合，培养和提高学生分析处理综合问题的能力.所选练习题多为涉及该专题内容的近几年的高考题，难度都不太大，具体使用时可结合学生实际情况适当增减.无论是讨论单独考查楞次定律或法拉第电磁感应定律的选择、填空题，还是处理和电路、力学或其他内容相结合的综合性较强、能力要求较高的计算题，深刻理解和熟练掌握基本概念和规律，还是最根本的，这是分析处理问题的基础，所以不能因为强调了综合能力的训练而放松了对基本概念和规律的理解和掌握.。

选修3-2电磁感应复习学案知识结构：课标要求：1、收集资料，了解电磁感应现象的发现过程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神。

2、通过实验，理解感应电流的产生条件。

举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。

3、通过探究，理解楞次定律。

理解法拉第电磁感应定律。

4、通过实验了解自感现象和涡流现象。

举例说明自感现象和涡流现象在生活中和生产中的应用。

知识要点：1．电磁感应现象:2．感应电流的产生条件①②3．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。

这里的阻碍可以理解为“反抗增大、补偿减小”。

4．从磁通量变化的角度来看，感应电流“阻碍磁通量变化”。

由磁通量的计算式Φ=BS cosα（α是指B、S之间的夹角），可知，磁通量变化ΔΦ=Φ2-Φ1有多种形式,主要有：①S、α不变，B改变，这时ΔΦ=②B、α不变，S改变，这时ΔΦ=③B、S不变，α改变，这时ΔΦ=BS（cosα2-cosα1）④另外还有B、S、α中有两个或三个一起变化的情况。

此时只能使用公式ΔΦ=Φ2-Φ1。

从阻碍相对机械运动的角度来看，感应电流总是阻碍。

从阻碍自身电流变化的角度来看，感应电流“阻碍自身电流变化”。

这就是。

5．楞次定律的应用，可以分为五步：①确定研究对象②确定原磁场方向；③；④（增反减同）；⑤根据判定感应电流的方向。

6．对一部分导线在磁场中切割磁感线产生感应电流的情况，右手定则和楞次定律的结论是完全一致的。

右手定则的内容：让磁感线垂直穿过手心，大拇指指向方向，四指的指向就是导体内部所产生的的方向．四指的指向还可以代表等效电源的极。

7．法拉第电磁感应定律：感应电动势的大小与，其数学表达式E = 。

一般情况下该关系式表示的是电动势的值。

8．磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率是三个完全不同的物理量。

磁通量的符号是，磁通量的变化量的符号为，磁通量的变化率的符号是。

9．导体棒做切割磁感线时，感应电动势的大小与B成正比，与L 成正比，与v成正比，与θ成正比。

选修3-2第四章第5节《电磁感应规律的应用》课前预习学案一、预习目标（1）．知道什么是感生电场。

（2）．知道感生电动势和动生电动势及其区别与联系。

二、预习内容：感生电动势与动生电动势的概念1、.感生电动势：2 、动生电动势：三、提出疑惑什么是电源？什么是电动势？电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。

如果电源移送电荷q时非静电力所做的功为W，那么W与q的比值qW，叫做电源的电动势。

用E表示电动势，则：qW E在电磁感应现象中，要产生电流，必须有感应电动势。

这种情况下，哪一种作用扮演了非静电力的角色呢？下面我们就来学习相关的知识。

课内探究学案一、学习目标（1）．知道感生电场。

（2）．知道感生电动势和动生电动势及其区别与联系。

（3）．理解感生电动势与动生电动势的概念学习重难点：重点：感生电动势与动生电动势的概念。

难点：对感生电动势与动生电动势实质的理解。

二、学习过程探究一：感应电场与感生电动势投影教材图4.5-1，穿过闭会回路的磁场增强，在回路中产生感应电流。

是什么力充当非静电力使得自由电荷发生定向运动呢？英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时在空间激发出一种电场，这种电场对自由电荷产生了力的作用，使自由电荷运动起来，形成了电流，或者说产生了电动势。

这种由于磁场的变化而激发的电场叫感生电场。

感生电场对自由电荷的作用力充当了非静电力。

由感生电场产生的感应电动势，叫做感生电动势。

探究二：洛伦兹力与动生电动势一段导体切割磁感线运动时相当于一个电源，这时非静电力与洛伦兹力有关。

由于导体运动而产生的电动势叫动生电动势。

如图所示，导体棒运动过程中产生感应电流，试分析电路中的能量转化情况。

导体棒中的电流受到安培力作用，安培力的方向与运动方向相反，阻碍导体棒的运动，导体棒要克服安培力做功，将机械能转化为电能。

（三）反思总结教师组织学生反思总结本节课的主要内容，重点是辨析相关概念的含义及其特点，并进行当堂检测。