高考物理二轮复习 专题八 电磁感应与力学、电学的综合课件

沿电场强度E方向发生的位移为sy＝(SN－R)cos53° ＋R＝ 32cm 1 qE 2 2 而sx＝v1t，sy＝ at ＝ t ，联立并代入数值得v1＝ 2 2m 8.0×105m/s 所以α粒子从金箔上穿出时损失的动能为 1 2 1 2 ΔEk＝ mv － mv1＝3.19×10－14 J. 2 2
πL A．电子在磁场中运动的时间为 v0 2πL B．电子在磁场中运动的时间为 3v0 L L C．磁场区域的圆心坐标为( ， ) 2 2 D．电子在磁场中做圆周运动的圆心坐标为(0，－L)
[解析] 对于带电粒子在磁场中的运动情况分析如图甲所 示，电子离开磁场的速度方向与x轴正向夹角为60° ，则弧ab所 对应的圆心角为60° ，弦ab与x轴夹角为30° ，由几何关系得Ob 长为 3 L，且ab与x轴夹角为30° ，则OO′＝L，D对；在图乙
力的方向
名称 项目
安培力 改变导体棒的运动状
洛伦兹力
作用效果
态，对导体棒做功，实 现电能和其他形式的能 的相互转化
只改变速度的方向，不 改变速度的大小；洛伦 兹力永远不对电荷做功
本质联系
安培力实际上是在导线中定向移动的电荷所受到的 洛伦兹力的宏观表现
(三)电偏转和磁偏转
垂直进入匀强电场 (不计重力) 受力情况 F＝qE大小、方向均不变 运动规律 类平抛运动 偏转角 偏转程度 vy π θ＝arctan < vx 2 动能增加 运动的合成与分解，类平抛运动 的规律 偏转角不受限制 垂直进入匀强磁场 (不计重力) 洛伦兹力F＝qvB，大小不变、方向 始终与v垂直 匀速圆周运动
动能变化 处理方法
动能不变 结合圆的几何关系及圆周运动规律
长效热点例证
细研热点让你有的放矢

解析：
①E＝在B恒Lv力，F回作路用中下的由电静流止开I 始运E动，当，金所属以棒金的属速棒度受为的v安时培金力属f棒产B生IL感应B电2 L动2v势
Rr
由牛顿第二定律得
F
f
ma1，即F
B2 L2v Rr
ma1
Rr
当金属棒达到最终速度为2v时，匀速运动，则 F
所以恒为 F 2B2 L2v Rr
小，利用右手定则或楞次定律判断电流方向。 2、分析电路结构，画等效电路图 3、利用电路规律求解，主要有欧姆定律，串并联规律等
（二）图象问题 1、定性或定量地表示出所研究问题的函数关系
2、在图象中E、I、B等物理量的方向是通过正负值来反映
3、画图象时要注意横、纵坐标的单位长度定义或表达
例1、匀强磁场磁感应强度 B=0.2 T，磁场宽度L=3rn，一正方 形金属框边长ab=1m，每边电阻r=0.2Ω，金属框以v=10m/s的 速度匀速穿过磁场区，其平面始终保持与磁感线方向垂直，如 图所示，求： （1）画出金属框穿过磁场区的过程中，金属框内感应电流的I-t 图线 （2）画出ab两端电压的U-t图线
例3、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，棒与环的电阻均忽略不计
（1）若棒以v0=5m/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。
沿斜面向上，如图所示。
（2）当ab杆速度为v时，感应电动势E＝BLv，此时电路中电流I E BLv 。

注意：两种分力的合力分别充当安培力和非静电力
一个电阻为R的长方形线圈abed沿着磁针所指的南 北方向平放在北半球的一个水平桌面上，ab=l1， bc=l2．现突然将线圈翻转180°，使ab与dc互换位 置，测得导线中流过的电量为Q1．然后维持ad边不 动，将线圈绕ad边转动，使之突然竖直，这次测得 导线中流过的电量为Q2，试求该处地磁场的磁感强 度的大小。
《电磁感应》专题讲座
细推物理须行乐，何用浮名绊此身？ -----杜甫
瑞金一中高二物理备课组
物理竞赛大纲规定的考试内容：法拉第电磁感 应定律，Lenz定律，感应电场，自感系数和互 感等。从考点内容看，电磁感应所涉及到的知 识点与常规教学基本相同，但对学生能力的要 求较高，同时对数学能力的要求和物理方法的 应用能力的要求都很高，希望同学们对于一些 经典问题能有全面的理解。
2 B1 1 2 分析： Q1 R R ' B2 1 2 B1 Q2 R R
2 B B12 B2
1 2
B
2R 2 Q12 2Q1Q2 2Q2 2l1l2
Fm
B
v
h b
－－－－－－－－－－－
E
+++++++++++++++ Fe
H
将一载流导体放在磁场中，由于洛伦兹力的作用，会使 带电粒子(或别的载流子)发生横向偏转，在磁场和电流 二者垂直的方向上出现横向电势差，这一现象称为霍尔 效应。
2
ω
O
3
l
r Δr
2
3
r 3r Δr 3r Δr Δr
3 2 2

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4．电磁感应中的动力学问题
5．电磁感应中的功能关系 系统消耗的机械能＝产生的电能＋摩擦产生的内能 ＝克服安培力做的功＋克服摩擦力做的功．
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三、交变电流与理想变压器 1．交变电流的“四值” (1)最大值：交流电的最大值是指交流电在一个周期内所能达到的最大 值．对于正弦(余弦)交流电，有 Em＝nBSω(其中 n 为线圈的匝数)． (2)有效值：让交流电和恒定电流分别通过阻值相同的电阻，如果在交 流电的一个周期内它们产生的热量相等，那么这个恒定电流的电压 U、 电流 I 就称为该交流电的电压和电流的有效值． 对于正弦(余弦)交流电， 则有 E＝ Em Im ，I＝ .一般交流电表测量的数值、电气设备“铭牌”上 2 2
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4.闭合电路的 U－I 图象 如图所示，a 为电源的 U－I 图象；b 为外电阻的 U－ I 图象． (1)两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总 电流和路端电压，该点的纵横坐标的乘积表示输出功 率． (2)a 的斜率的绝对值表示电源内阻的大小； b 的斜率表示外电阻的大 小． (3)当两个斜率的绝对值相等时(即内、外电阻相等时)，输出功率最大， 此时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半．
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二、电磁感应中的几个问题 1．应用楞次定律判断感应电流方向的方法 (1)确定穿过回路的原磁场的方向； (2)确定原磁场的磁通量是“增加”、还是“减小”； (3)确定感应电流磁场的方向(与原磁场“增则反、减则同”)； (4)根据感应电流的磁场方向，由安培定则判断感应电流的方向．

当功率为 P 时,设小车进入磁场过程所用时间为 t,由动量定理得 ft+NBLq=mv0
可得
t=2������������������
-5������ ������ 2 2������ ������ 2
题型探究
(2)设金属棒下滑的速度为 v,根据法拉第电磁感应定律得 E'=BLv 由闭合电路的欧姆定律得 E'=I(R+R0) 当金属棒下滑的加速度为 3 m/s2 时,根据牛顿第二定律得 mgsin θ-BIL=ma 解得 v=1.6 m/s
题型探究
二 电磁感应的能量问题
1.能量转化及焦耳热的求法 (1)能量转化
BIl,对
b,有
FT=mg,又
I=������,E=Blv,联立解得
������
v=������������2���������������2���
,故
A
错误;线框
a
进入磁场过程中
以速度 v 匀速运动,当线框 a 完全进入磁场时,线框 b 的上边刚好到达磁场的上边界,
线框 b 出磁场过程也以速度 v 运动,当线框 b 完全出磁场时,线框 a 的下边刚好到达
图Z10-4
题型探究
A.金属杆返回到底端时的速度大小为 v0 B.金属杆上滑到最高点的过程中克服安培力与重力做功之和等于12m������02 C.上滑到最高点的过程中电阻 R 上产生的热量等于12m������02-mgh D.金属杆两次通过轨道上的同一位置时电阻 R 的热功率相同
题型探究
[答案] BC
(2 分) (1 分)
(2 分)
(1 分)
题型探究
(3)运动时间 t=������������ (2 分) 通过的电荷量 Q=It(2 分) 解得 Q=

K
a
b
棒由静止开始自由下落0.8s时速度大小为 解: ab 棒由静止开始自由下落 时速度大小为 v=gt=8m/s 则闭合K瞬间， 则闭合 瞬间，导体棒中产生的感应电流大小 瞬间 I＝Blv/R=4A ＝ ab棒受重力 棒受重力mg=0.1N, 安培力 安培力F=BIL=0.8N. 棒受重力 因为F＞ ， 棒加速度向上 开始做减速运动， 棒加速度向上， 因为 ＞mg，ab棒加速度向上，开始做减速运动， 产生的感应电流和受到的安培力逐渐减小， 产生的感应电流和受到的安培力逐渐减小， 当安培力 F′=mg时，开始做匀速直线运动。 时 开始做匀速直线运动。 此时满足B 此时满足 2l2 v vm =
画出ab棒的截面受力图 棒的截面受力图： 解： 画出 棒的截面受力图： N=mgcosθ f=µN= µ mgcosθ 开始时， 在 的作用下加速运动， 增大， 开始时，ab在mg 和f 的作用下加速运动，v 增大， 切割磁感应线产生感应电流I， 切割磁感应线产生感应电流 ， 感应电流I又受到磁场的作用力 又受到磁场的作用力F， 感应电流 又受到磁场的作用力 ， 合力减小，加速度a 减小，速度v 增大， 合力减小，加速度a 减小，速度v 增大，I 和 F 增大 当 F+f=mgsinθ时 时 ab棒以最大速度 m 做匀速运动 棒以最大速度v 棒以最大速度 F=BIL=B2 L2 vm /R = mgsinθ- µ mgcosθ vm= mg (sinθ- µ cosθ)R/ B2 L2
电磁感应和力学ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ律 的综合应用
电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受 到安培力的作用，因此， 到安培力的作用，因此，电磁感应问题往往跟 力学问题联系在一起， 力学问题联系在一起，解决这类电磁感应中的 力学问题，不仅要应用电磁学中的有关规律， 力学问题，不仅要应用电磁学中的有关规律， 如楞次定律、法拉第电磁感应定律、 如楞次定律、法拉第电磁感应定律、左右手定 安培力的计算公式等， 则、安培力的计算公式等，还要应用力学中的 有关规律，如牛顿运动定律、动量定理、 有关规律，如牛顿运动定律、动量定理、动能 定理、动量守恒定律、机械能守恒定律等。 定理、动量守恒定律、机械能守恒定律等。要 将电磁学和力学的知识综合起来应用。 将电磁学和力学的知识综合起来应用。

答案：AD
点评：解答此类题的关键：
(1)正确理解通电自感和断电自感现象中自感电动势对“原 电流的变化”的阻碍作用，即延缓原电流的变化．
(2)纯电感线圈在电流稳定时相当于一根短路导线，非纯电 感线圈在电流稳定时相当于一定值电阻．
跟踪训练3 如图所示电路，多匝线圈的电阻和电池的
内阻均可以忽略，两个电阻的阻值都是R，电键K原来打开
3．互感现象：两个互相靠近的线圈(两线圈的导线并没有直 接相连)，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的 ________，会在另一个线圈中产生________，这种现象称 为互感．互感现象产生的感应电动势，称为互感电动 势．变压器就是利用互感现象制成的．
4．涡流：当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导 体中都会产生________，这种电流像水中的漩涡叫涡流．
2．磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ、磁通量的变化率
ΔΔΦt 的意义
(1)磁通量Φ是穿过某一面积的磁感线的条数；磁通量
的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1，表示磁通量变化的多少，并不涉及
这种变化所经历的时间；磁通量的变化率
ΔΦ Δt
，表示磁通量
变化的快慢．
(2)当磁通量Φ很大时，磁通量的变化量ΔΦ可能很小．同理， 当磁通量的变化量ΔΦ很大时，若经历的时间很长，则磁通 量的变化率也可能较小．
感线，则感应电动势的大小为E＝BL·12
ωL＝
1 2
BL2ω(平均速
度取中点位置，此位置的线速度为12ωL)．
三、自感和互感、涡流
1．自感现象：导体本身的________发生变化在它本身产 生的电磁感应现象叫自感现象．自感现象中产生的电动势 叫自感电动势，E＝________，L为线圈的自感系数．

【考向】自感、互感
A．如图甲，人造地球卫星经过地面跟踪站上空，地面接收到信号频 率先增大后减小 B．如图乙，A、B两灯均发亮，若断开开关，A灯和B灯都会立即熄灭 C．如图丙，高频感应炉是利用炉外线圈产生的热量使炉内的金属熔 化 D．如图丁，利用该装置验证向心力与角速度的关系时，要保持皮带 连接的两个塔轮半径相同
A．线圈abcd中的电流方向为顺时针B．线圈abcd中的电流
方向为逆时针C．线圈abcd受到的安培力方向与车前行方向
一致D．线圈abcd受到的安培力方向与车前行方向相反
【答案】BC 【详解】AB．当汽车保险杠撞上前面的障碍物C时，电磁缓冲器是磁场相对于保 险杠上的线圈运动，可以反过来以磁场为参考系，则保险杠上的线圈abcd相对于 磁场反方向运动，根据右手定则或楞次定律，可知线圈abcd中的电流方向为逆时 针，故A错误，B正确； CD．根据左手定则可知bc边受到的安培力方向与车前行方向一致，故C正确，D 错误。故选BC。
二、网络构建、知识梳理
“三个定则”“一个定律”的比较
名称 电流的磁效应 磁场对电流的作用
电磁感应
应用的定则或定律 安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律
基本现象 运动电荷、电流产生磁场 磁场对运动电荷、电流有作用力 部分导体做切割磁感线运动
闭合回路磁通量变化
自感、互感问题
通电自感和断电自感的比较
B．闭合回路中的感应电动势为 k S1 2S2
C．定值电阻两端的电流大小为 k S1 S2
D．定值电阻两端的电压为
Rk
S1
R
2S2
r
Rr
例2、如图所示，水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ， 它们的电阻可忽略不计，在M和P之间接有阻值为R的定值电阻，导体棒ab长 L＝0.5m，其电阻为r，与导轨接触良好，整个装置处于方向竖直向上的匀 强磁场中，磁感应强度B＝0.4T，现使ab以＝10m/s的速度向左做匀速运动.

3、自感电动势的大小
自感电动势的大小跟线圈中电流强度的变化率成正比
E自nΔΔΦ t LΔ ΔIt
L为自感系数—简称自感或电感。
自感的单位是亨利（H）, 1享=1伏·秒/安 L是反映线圈本身特征的物理量，L的大小跟线圈的形状 、长短、匝数及有无铁芯有关，线圈越长,横截面越大， 单位长度上匝数越多，自感系数就越大，有铁芯时比无 铁芯时L要增大很多倍。 注意L的大小与电流的大小、有无以及电流变化的快慢 都无关。
①阻碍原磁通量的变化或原磁场的变化(增反减同 ) 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)．
2、利用楞次定律判定感应电流方向的一般步骤
① 明确闭合回路中引起感应电流的原磁场方向; ② 确定原磁场穿过闭合回路中的磁通量如何变化(是增 大还是减小)； ③ 根据楞次定律确定感应电流的磁场方向． ④ 利用安培定则(右手螺旋定则)确定感应电流方向.
A组能力训练题1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 11 12
B组能力训练题1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 12 13 14
电磁感 应现象
定义
一、本章知识网络
产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化
楞次 定律
适用范围：适用于由磁通量变化引起感应电流的各种情况
内容： 感应电流具有这样的方向，感应电流的磁场总要阻 碍引起感应电流的磁通量的变化
（反4之），可Φ以=推0导时出, △电Φ量/△的t计为算最式大值q。IΔtE RΔtnΔR Φ
2、导体切割磁感线运动时
E = BLv sinθ．
（1）式中θ为导体运动速度v与磁感应强度B的夹角。此
式只适用于匀强磁场，若是非匀强磁场则要求L很短。

a从静止开始向右运动,运动过程中棒与圆环接触良好.下列说法正确的是( )
A.拉力的大小在运动过程中保持不变
B.棒通过整个圆环所用的时间为 2R
a
C.棒经过环心时流过棒的电流为B 2aR
πr
D.棒经过环心时所受安培力的大小为8B2R 2aR
πr
真题模拟体验 名师诠释高考
12345
解析:设外力大小为 F,根据牛顿第二定律可得 F=������2������������2������+ma,当棒经过关于
答案:C
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2.(2013山东理综,18)将一段导线绕成图甲所示的闭合回路,并固定在水平面(纸面)
内.回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中.回路的圆环区域内有垂直纸面
的磁场Ⅱ,以向里为磁场Ⅱ的正方向,其磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所
示.用F表示ab边受到的安培力,以水平向右为F的正方向,能正确反映F随时间t变
甲
乙
真题模拟体验 名师诠释高考
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解析:由题图乙可知,流经大金属圆环的电流始终顺时针方向,0~0.25T0,通过 小金属圆环的磁通量向里且在增加,由楞次定律可知:φa>φb,即 Uab>0,在 0~0.25T0 时间内ΔΔ������������一直在减小,故 Uab 也在减小;当 t=0.25T0 时,ΔΔ������������=0,得 Uab=0;同理可得,0.25T0~0.5T0,Uab<0 且在增加.由图乙可知,Uab 周期为 0.5T0,C 项正确.
真题模拟体验 名师诠释高考
12345
3.(2013海南单科,6) 如图,水平桌面上固定有一半径为R的金属细圆环,环面水平,圆环每单位长度的电 阻为r;空间有一匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向竖直向下;一长度为2R、电阻

热点实验例析
专题八 第2课时
本 课 时 栏 目 开 关
图2
图3
热点实验例析
专题八 第2课时
(4)调节滑动变阻器的滑片， 使其接入电路的阻值为零． 此时多 用电表和电压表的读数分别为 12.0 kΩ 和 4.00 V．从测量数据 可知，电压表的内阻为________ kΩ.
本 课 时 栏 目 开 关
测电路中的电阻时应将待测电阻与电源断开，C 正确；
本 课 时 栏 目 开 关
表中的电池电动势变小、 内阻变大后， 会影响测量结果， D 错误．
(3)二极管具有单向导电性， 欧姆表的红表笔接的是表内电池的 负极，接 b 端时，指针偏转角度大，二极管电阻小，说明 b 端 是二极管的负极，a 端是其正极．
本 课 时 栏 目 开 关
线相比二者有一定的差异．除了偶然误差外，下列关于产生系 统误差的原因或减小系统误差的方法叙述正确的是 ________．(填选项前的字母，不定项选择)
图10
热点实验例析
专题八 第2课时
A．电流表的分压造成电阻的测量值总比真实值大 B．电压表的分流造成电阻的测量值总比真实值小 C．温度升高到一定值后，电流表应改为外接法
专题八 第2课时
描绘小灯泡的伏安特性曲线、测定金属丝的电阻
率，其实验原理都涉及伏安法测电阻，这类实验要从以下两个 1．电路结构：实验电路至少包括三个部分：(1)测量电路；
本 课 时 栏 目 开 关
(2)控制电路(滑动变阻器、开关)；(3)电源． 2．电路设计：(1)电表选择注意三方面：①安全性，要求量程 不能太小，电表不反接；②准确性，要求量程不能太大，读数 1 一般要超过量程的 ；③若电表量程不合适，要利用有准确内 3 阻的电表进行改装． Rx RV Rx RV (2)测量电路设计：若 > R ，则应把电流表内接；若 < R ， RA x RA x 则应把电流表外接．

〚审题突破〛
解析:滑动变阻器R4的滑片向b端移动时,R4的阻值越来越小,故并联电路的 总电阻减小,根据串联电路的分压规律可得:R3的电压减小,消耗的功率减小, 故A错误;电容器电压等于R3的电压,故也减小,所以质点P向下运动,所以D 错误;外电路总电阻减小,所以干路电流I1增大,而R3的电流I3减小,根据 I1=I3+IA,可得电流表读数IA增大,所以B错误;因为R1的阻值和电源内阻r相 等,故外电路电阻大于电源内阻,且逐渐减小,由输出功率与外电阻的关系可 知电源的输出功率增大ห้องสมุดไป่ตู้所以C正确.
I Δt= E ·Δt= ·Δt= ,即感应电荷量仅由磁通量的变化量
R
R t
R
ΔΦ和回路的电阻 R 决定,与时间Δt 无关.
三、电磁感应中的图象问题 1.问题分类 在电磁感应现象中,回路产生的感应电动势、感应电流及磁场对导线的作 用力随时间的变化规律,也可用图象直观地表示出来,如I-t,B-t,E-t,Ex,I-x图象等.此问题可分为 两类: (1)由给定的电磁感应过程选出相应的物理量的函数图象. (2)由给定的有关图象分析电磁感应过程,确定相关的物 理量.
解析:根据电路图可知,滑动变阻器的左半部分与R串联后再与变阻器的右半 部分并联后再与R0串联,接入电源,P向左滑动时,由于滑动变阻器的最大阻 值小于R,所以并联部分电阻增大,则总电阻增大,电路中总电流减小,电源的 内电压以及R0所占电压都减小,则由闭合电路欧姆定律可知,电压表示数增 大,故选项A正确;电流表测量干路电流,则电流表示数减小,故选项B错误;根 据P0=I2R0可知,I减小,则功率减小,故选项C错误;当外电路电阻等于电源内 阻时,电源的输出功率最大,而R0大于电源内阻,所以随着外电阻增大,电源的 输出功率一直减小,故选项D错误.

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专题四 电路与电磁感应
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三、电磁感应综合问题的分析 1．“源”的分析——分析电路中由电磁感应所产生的“电源”，求出电源 参数 E 和 r； 2．“路”的分析——分析电路结构，弄清串、并联关系，求出相关部分的 电流大小，以便求解安培力；
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专题四 电路与电磁感应
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热点一 楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用 1．判断感应电流方向的两种方法 (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，即根据穿过闭合回路的磁通量的变化情况进行判断。
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专题四 电路与电磁感应
10
题。
磁感应的综合问题。 题。
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专题四 电路与电磁感应
3
一、对楞次定律的理解 1．阻碍磁通量的变化(增反减同)。 2．阻碍物体间的_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)。
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8
3．“力”的分析——分析研究对象(通常是金属棒、导体、线圈等)的受力情 况，尤其注意其所受的安培力； 接着进行“运动状态”的分析——根据力和运动的关系，建立正确的运动 模型； 4．“动量”和“能量”的分析——寻找电磁感应过程和研究对象的运动过 程中，能量转化和守恒的关系，并判断系统动量是否守恒。
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(2)导体棒垂直切割磁感线：E＝Blv，主要用于求感应电动势的_瞬__时___值。 (3)如图所示，导体棒 Oa 围绕棒的一端 O 在垂直于匀强磁场的平面内做匀 速圆周运动而切割磁感线，产生的感应电动势 E＝12Bl2ω。