（临门一脚）2015年高考物理热点专题精确射靶专题复习 专题六 电磁感应

（临门一脚）2015年高考物理热点专题精确射靶专题复习 专题六 电磁感应内容摘要：

1、专题六 电磁感应考点精要考点一、产生感应电流的条件1磁通量（1 ）定义式： 中 B 为匀强磁场的磁感应强度，S 为垂直于磁场的投影面的面积。 （2 ）意义：穿过 S 面的磁感线的条数，是标量，但有正负，正负代表磁感线从回路平面的哪个方向穿入。 （3 ）磁通量变化的类型由于磁场 B 变化。 由于闭合回路的面积 S 发生变化。 磁场、闭合回路面积都发生变化。 2产生感应电流的条件：穿过闭合回路的磁通量发生变化。 3产生感应电动势的条件：无论回路是否闭合，只要穿过回路的磁通量发生变化，回路中就有感应电动势产生,产生感应电动势的那部分导体相当于电源。 考点二、感应电流方向的判断1楞次定律（1 ）内容：感应电流具有这 2、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。 （2 ）适用范围：适用于一切电磁感应现象。 （3 ）应用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤：明确所研究的闭合回路中原磁场的方向；明确穿过闭合回路的磁通量是增加还是减少；根据楞次定律判定感应电流的磁场方向；根据安培定则判断感应电流的方向。 （4 ）楞次定律的推广含义：总的来说，感应电流的效果总是要反抗（或阻碍）产生感应电流的原因，利用“结果” 反抗“原因”的思想进行分析，具体可分为以下三种情况：阻碍原磁通量的变化或原磁场的变化 “增反减同”。 阻碍导体与磁场间的相对运动 “来拒去留”。 阻碍原电流的变化(自感现象) “增反减同”。 2右手定 3、则（1 ）内容：伸开右手，让大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线从手心进入并使大拇指指向导体运动的方向，这时四指所指的方向就是切割磁感线的导体棒中感应电流的方向。 （2 ）适用范围：适用于由导体切割磁感线而产生感应电流方向的判定。 （3 ）注意事项：当磁场运动导体不动时，用右手定则时，拇指所指方向须是导体相对磁场的运动方向，亦即磁场运动的反方向。 “切割”的那段导体中，感应电流的方向就是感应电动势的方向，即由低电势点指向高电势点。 考点三、感应电动势大小的计算1法拉第电磁感应定律（1 ）内容：电路中感应电动势大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。 （2 ）公式： 感生电动势动生 4、电动势t（3 ）适用范围：普遍适用，用 求出的是t 这段时间内的平均感应电动势，也是整个电路的总电动势。 2 E= ）仅适用于计算一段导体在匀强磁场中垂直切割磁感线产生的感应电动势情况。 式中 B、L、2 ） L 为导体在垂直于速度和磁场方向上的投影长度； v 为导体相对于磁场的有效切割速度，即为导体相对于磁场的垂直切割速度。 （3 ） E=是导体棒 L 中的感应电动势，不一定是回路的总感应电动势。 考点四、自感现象1自感现象：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。 2自感电动势：在自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。 ，L 是自感系数，跟线圈的形状、长短、匝数等因素有关，线圈越粗，越长、 5、匝数越密，它的自感系数越大，另外有铁芯的线圈自感系数比没有铁芯时大得多。 3自感现象中的通断电问题（1 ）通电瞬间：含电感的电路相当于断路，电流为零，随着自感电动势逐渐减小，电路中电流逐渐增大。 （2 ）电路稳定：电感线圈相当于电路中的直流电阻。 （3 ）断电瞬间：电感线圈相当于电流（自感电动势）逐渐减弱的电源，通过放电将储存电能释放到回路中。 【巧点妙拨】1 对楞次定律中“ 阻碍”要加强理解，注意“阻碍”不是阻止，这里是阻而不止。 阻碍磁通量变化指：磁通量增加时，阻碍增加(感应电流的磁场和原磁场方向相反，起抵消作用 )；磁通量减少时，阻碍减少(感应电流的磁场和原磁场方向一致，起补偿作用) ，简称“ 增 6、反减同”。 “阻碍 ”表示了能量的转化关系, 正因为存在阻碍作用,才能将其它形式的能量转化为电能。 2注意区别安培定则、左手定则、右手定则定则、定律适用的基本物理现象安培定则判断电流（运动电荷）的磁场方向左手定则判断磁场对电流、运动电荷的作用力方向右手定则判断导体切割磁感线时产生的感应电流方向3 区别磁通量 、磁通量的变化量 及磁通量的变化率 之间的关系：t磁通量 示穿过这一平面的磁感线的条数，磁通量的变化量 2 1，表示磁通量变化的多少，磁通量的变化率 表示磁通量变化的快慢。 大， 及 不一定大； 大， 及t 也不一定大。 4 区别公式 和 E=(1) 一般用于计算平均感应电动势；E= 般用于计算 7、瞬时感应电动势。 t(2)若回路中既有感生电动势，又有动生电动势，则回路中总的电动势应为二者之和（二者方向相同时）或二者之差（二者方向相反时）。 5感应电荷量的计算闭合回路中磁通量发生变化时，就会产生感应电流，在t 内通过导线横截面的电量( 感应电量)为，仅由线圈的匝数、回路总电阻和磁通量的变化量决定，与发生磁通量变化的时间无关因此，要快速求得通过导体横截面积的电量 q，关键是正确求得磁通量的变化量。 当一根磁铁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。 【授之以渔】题型示例如图所示，两条平行的光滑金属导 8、轨固定在倾角为 的绝缘斜面上，导轨上端连接一个定值电阻。 导体棒 a 和 b 放在导轨上，与导轨垂直并良好接触。 斜面上水平虚线 下区域内，存在着垂直穿过斜面向上的匀强磁场。 现对 a 棒施以平行导轨斜向上的拉力，使它沿导轨匀速向上运动，此时放在导轨下端的 b 棒恰好静止。 当 a 棒运动到磁场的上边界 时，撤去拉力，a 棒将继续沿导轨向上运动一小段距离后再向下滑动。 当 a 棒再次滑回到磁场上边界 时，又恰能沿导轨匀速向下运动。 已知 a 棒、b 棒和定值电阻的阻值均为 R，b 棒的质量为 m，重力加速度为 g，导轨电阻不计。 求：（1 ） a 棒在磁场中沿导轨向上运动的过程中， a 棒中的电流强度 定值 9、电阻 R 中的电流强度比；（2 ） a 棒质量 3 ） a 棒在磁场中沿导轨向上运动时所受的拉力 F。 解析 a 棒沿导轨向上运动时，设 a 棒、b 棒及电阻 R 中的电流分别为 b、I R，有 R+ 由解得 = )由于 a 棒在 方滑动过程中机械能守恒，因而 a 棒在磁场中向上滑动通过 的速度大小向下滑动通过 的速度大小 等，即v1=v2=v 设磁场的磁感应强度为 B，导体棒长为 L，a 棒在磁场中运动时产生的感应电动势 E= 当 a 棒沿斜面向上运动时= 32v由 b 恰好静止知 当 a 棒向下匀速运动时，b 棒已离开导轨，此时 a 棒中的电流满足： = 2I aL= 联立式解得 m 32（ 10、2 ） 由题意知导体棒 a 沿斜面向上运动时，所受拉力为：F= 联立式，解得： F= 案(1)2 1 (2) m (3) 师坐堂（1）a 棒切割磁感线产生电动势，a 棒相当于电源；而 b 棒、电阻 R 则为外电路部分；（2 ）本题中出现了两次平衡状态：一是 a 棒在力 F 作用下向上匀速运动，二是 a 棒下滑进入磁场时亦做匀速运动，抓住两次平衡态间的联系，是解析本题的关键；（3 ）不论 a 棒向上运动，还是向下运动，磁场对 a 棒的安培力总是阻碍 a 棒与磁场间的相对运动，其方向总是既垂直于磁场方向，又垂直于 a 棒，且阻碍 a 棒切割磁感线。 典例对应【例 1】 （2014安徽）如图甲所示，匀 11、强磁场的磁感应强度 B 为 ，其方向垂直于倾角 为30的斜面向上。 绝缘斜面上固定有“ ”形状的光滑金属导轨 阻忽略不计） ， 度均为 2.5 m，线水平，长为 3 m。 以 点 O 为原点、 x 轴建立一维坐标系 根粗细均匀的金属杆 度 d 为 3 m、质量 m 为 1 阻 R 为 ,在拉力 F 的作用下，从 以恒定速度 v=1 m/s 在导轨上沿 x 轴正向运动（金属杆与导轨接触良好）。 g 取 10 m/1 ）求金属杆 动过程中产生的感应电动势 E 及运动到 x=0.8 m 处电势差 2)推导金属杆 运动到 P 点过程中拉力 F 与位置坐标 x 的关系式，并在图乙中画出 3 ）求金属杆 运动 12、到 P 点的全过程产生的焦耳热。 命题意图本题涉及电磁感应中的电路结构、动生电动势、平衡态和电能的产生，既考查了知识面，又较好地考查同学们综合分析能力。 解析（1）金属杆 匀速运动中产生的感应电动势 E=l=d ）=（D 点电势高）当 x=0.8 m 时，金属杆夹在导轨之间的电势差为零。 设此时杆在导轨外的长度为 l 外 ，则l 外 =d d, 得 l 外 =1.2 点电势高，故 端电势差 (2)杆在导轨间的长度 l 与位置 x 关系是l= d=3 2对应的电阻 = 安 =F 安 + (0x2 m)象如图所示。 （1 ） 外力 F 所做的功 W，等于 线下所围的面积，即 2 J=512.而杆的重力势能 13、增加量Ep=P=答案 （1）（2 ） F=x2)；图象见解析（3 ） 题后反思（1）棒 生的电动势总是 E=不一定等于棒 导轨形成的闭合电路中的电动势。 （2 ） 示 意其正负号。 （3 ）利用 象求拉力 F 所做的功，是本题的亮点。 （4 ） Q=W 克安 ，而 W 克安 可以通过 F 安 象求解，F 安 = x 均匀减小，W 克安 = 安2 J=。 命题趋向近几年，高考对于电磁感应的考查，是以考查感应电流的产生条件、方向判定及大小计算为主，考题一般为选择题，涉及图象、能量转化、动态分析和电路结构等；还常常结合新技术，将科技类问题融入高考题中；在2014 年高考中，各省市都加大了对电磁感应中力电综合试题的比重，而图象类问题反而有所减少，这或许是以前图象类考题偏多的缘故。 直击高考1. 如图所示，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。 若将滑 动变阻器的滑片 P 向下滑动，下列表述正确的是 （ ）A线圈 a 中将产生 逆时针方向的感应电流（俯视）。