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高中物理学习材料唐玲收集整理第5节 焦_耳_定_律1.电功是指电流通过一段电路所做的功，实质是静电力在这段电路中所做的功，其表达式为W ＝UIt 。
2．电功率是指单位时间内电流所做的功，表达式为P ＝W t。
3．焦耳定律的表达式为Q ＝I 2Rt ，此式适用于任何电路。
电功和电功率 [自学教材]1．电功(1)定义：电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U 、电路中的电流I 和通电时间t 三者的乘积。
(2)公式：W ＝IUt 。
(3)国际单位：焦，符号：J 。
(4)实质：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。
(5)意义：电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程，电流做了多少功，表明就有多少电能转化为其他形式的能。
即电功是电能转化为其他形式的能的量度。
2．电功率(1)定义：单位时间内电流所做的功。
(2)公式：P ＝W t＝IU 。
(3)单位：瓦，符号：W 。
(4)意义：表示电流做功的快慢。
[重点诠释]1．串、并联电路中的功率关系串联电路 并联电路功率分配 P 1P 2＝R 1R 2P 1P 2＝R 2R 1功率关系P ＝P 1＋P 2＋…＋P nP ＝P 1＋P 2＋…＋P n2．额定功率和实际功率(1)用电器正常工作时所消耗的功率叫做额定功率。
当用电器两端电压达到额定电压U额时，电流达到额定电流I 额，电功率也达到额定功率P 额，且P 额＝U 额I 额。
(2)用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率。
为了使用电器不被烧毁，要求实际功率不能大于其额定功率。
1．一根电阻丝，通过2 C 电荷量所消耗的电能是8 J 。
若在相同的时间内通过4 C 的电荷量，该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是( )A ．4 V,16 JB ．8 V,16 JC ．4 V,32 JD ．8 V,32 J解析：设电阻丝电阻为R ，开始所加电压为U 1，则W 1＝q 1U 1，即8＝2U 1，故U 1＝4 V 。
章末总结一、“三定则、一定律”的应用“三定则”指安培定则、左手定则和右手定则，“一定律”指楞次定律。
1．“三定则、一定律”的应用技巧1个条件：感应电流产生的条件⎩⎨⎧闭合回路磁通量变化2种方法：判断感应电流方向⎩⎨⎧楞次定律右手定则2个原则：(1)无论是“安培力”还是“洛伦兹力”，只要是“力”都用左手判断；(2)“电生磁”或“磁生电”均用右手判断。
2．用楞次定律判定感应电流方向的基本思路“一原、二感、三电流”：①明确研究回路的原磁场——弄清研究的回路中原磁场的方向及磁通量的变化情况；②确定感应电流的磁场——根据楞次定律中的“阻碍”原则，结合原磁场磁通量变化情况，确定感应电流的磁场的方向；③判定电流方向——根据感应电流的磁场方向，运用安培定则判断感应电流的方向。
3．楞次定律中“阻碍”的主要表现形式(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”。
[例1] (多选)安培曾做过如图1所示的实验：把绝缘导线绕制成线圈，在线圈内部悬挂一个用薄铜片制成的圆环，取一条形磁铁置于铜环的右侧，条形磁铁的右端为N 极。
闭合开关，电路稳定后，发现铜环静止不动，安培由此错失发现电磁感应现象的机会。
实际上，在电路接通的瞬间( )图1A．从左侧看，铜环中有逆时针方向的感应电流B．从左侧看，铜环中有顺时针方向的感应电流C．铜环会远离磁铁D．铜环会靠近磁铁[解析]条形磁铁的磁场穿过铜环的磁通量由左向右，闭合开关，线圈通电后，由安培定则可知，线圈的磁场穿过铜环的磁通量由右向左，引起穿过铜环的由左向右的磁通量减小，由楞次定律可知，铜环产生的感应电流的磁场向右，再由安培定则可知，从左侧看，铜环中有顺时针方向的感应电流，铜环相当于小磁体右N左S，与原磁铁相互吸引，所以铜环会靠近磁铁。
[答案]BD[针对训练1]如图2所示，圆环形导体线圈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所示的电路。
“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。
第5讲 |“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P Q 和一导线框R ，R 在P Q 的右侧。
“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。
2012-2013高中物理复习资料三个定则与楞次定律复习（物理教学中手的应用）抚宁六中赵富一安培定则（1）直线电流的磁场方向的判定是以导线上的各点为圆心的同心圆,且在跟导线垂直的平面上练习题复习：定则内容安培定则(1):右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向.(右手螺旋定则)（2）、环形电流的磁场复习：定则内容安培定则(2):让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向.分析立体图纵截面图横截面图（3）通电螺线管的磁场通电螺线管外部的磁感线和条形磁铁外部的磁感线相似.内部近似一匀强磁场。
内容：通电螺线管的磁场就是环形电流磁场的叠加.所以环形电流的安培定则也可以用来判定通电螺线管的磁场,这时,拇指所指的方向是螺线管内部的磁场的方向.立体图纵截面图横截面图二左手定则——判定磁场中通电导线或运动电荷受力方向F、B、I 方向关系思考:用学过的知识判断（1）磁场对通电导线的作用左手定则（1）：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，使四指指向电流方向；拇指所指方向就是通电导线在磁场中所受安培力方向.练习题（08年宁夏卷）14．在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图。
过c点的导线所受安培力的方向（ C ）a．与ab边平行，竖直向上b．与ab边平行，竖直向下c．与ab边垂直，指向左边d．与ab边垂直，指向右边习题分析解析：本题考查学生对直线电流周围磁场分布及电流在磁场中所受的安培力等基础知识的掌握情况。
导线a在c处产生的磁场方向由安培定则可判断，即垂直ac向左下，同理导线b在c处产生的磁场方向垂直bc向右下，则由平行四边形定则，过c点的合磁场方向平行于ab向下，根据左手定则可判断导线c受到的安培力垂直ab 边，指向左边。
第5点抓因寻果析“三定则一定律”
区别“三定则一定律”的关键是抓住其中的“因果”关系，才能选择正确的规律处理问题．1．右手定则与左手定则的区别
“因电而动”——用左手，“力”字的最后一笔向左钩，可以联想到用左手定则来判断安培力．
“因动而电”——用右手，“电”字的最后一笔向右钩，可以联想到用右手定则来判断感应电流方向．
2．右手螺旋定则(安培定则)与楞次定律的区别
“因电生磁”——用右手螺旋定则．
“因磁生电”——用楞次定律(或右手定则)．
3．楞次定律中的因果关联
楞次定律所揭示的电磁感应过程中有两个最基本的因果联系：一是感应磁场与原磁场磁通量变化之间的阻碍与被阻碍的关系，二是感应电流与感应磁场间的产生和被产生的关系．抓住“阻碍”和“产生”这两个因果关联点是应用楞次定律解决相关物理问题的关键．
4．安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律综合应用的比较
对点例题纸面内有U形金属导轨，AB部分是直导线(图1)．虚线范围内有垂直于纸面向里的匀强磁场．AB右侧有圆线圈C.为了使C中产生顺时针方向的感应电流，贴着导轨的金属棒MN在磁场里的运动情况是( )
图1
A．向右匀速运动B．向左匀速运动
C．向右加速运动D．向右减速运动
解题指导C中若产生顺时针方向的感应电流，由右手螺旋定则得，其中心轴线产生的磁场B1方向垂直纸面向里；若MN向右运动，由右手定则得产生感应电流方向为N→M→A→B→N，对AB导线由右手螺旋定则得在AB右侧产生磁场B2方向垂直纸面向外．由于B1、B2方向相反，根据楞次定律知B1应阻碍B2的增强，所以MN应向右加速运动．同理可得MN也可向左减速运动．只有C正确．
答案 C
两根相互平行的金属导轨水平放置于图2所示的匀强磁场中，在导轨上接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动．当AB在外力F作用下向右运动时，下列说法中正确的是 ( )
图2
A．导体棒CD内有电流通过，方向是D→C
B．导体棒CD内有电流通过，方向是C→D
C．磁场对导体棒CD的作用力向左
D．磁场对导体棒AB的作用力向左
答案BD。
