2013年高中物理得分宝典系列 15专题三 第4章 电磁感应

2013年高中物理得分宝典系列 15专题三 第4章 电磁感应内容摘要：

1、概述本专题是历年高考的重点、难点，也是热点，其中 要求知识点有法拉第电磁感应定律、楞次定律。 从近两年的高考命题来分析，新课程高考对本专题的考查有所加强，考查内容全面，主要包括对电磁感应现象的描述、感应电动势大小的计算（法拉第电磁感应定律）和方向的判断（楞次定律、右手定则） ，特别是经常将电磁感应与电路规律、力学规律、电场规律、磁场规律、能量转化问题、数学函数与图像等相结合，试题的难度和广度均有明显体现；试题的考查形式灵活，选择题、填空题、计算题都经常出现。 预测高考方向与内容仍然会保持一定的稳定，特别是与实际生产、科技常识相结合的日光灯原理、磁悬浮列车原理、电磁阻尼现象、电磁流量计、传感器原理、 2、超导技术应用有可能成为高考命题的搭界平台。 知识梳理知识点一 划时代的发现 探究感应电流的产生条件楞次定律 法拉第电磁感应定律（一） 考纲解读法拉第电磁感应定律楞次定律 1. 考纲提示：理解电磁感应现象的本质；会应用感应电流产生的条件解释与电磁感应现象有关的问题；理解感应电动势的大小与磁通量变化率的关系；掌握法拉第电磁感应定律及其应用；理解楞次定律的内容；能运用楞次定律判断感应电流的方向；解答有关问题。 拉第电磁感应定律及其应用。 3. 法拉第电磁感应定律是重点；用楞次定律判断感应电流的方向是难点。 （二）基础巩固1利用磁场产生 的现象叫电磁感应，是 1831 年 发现的。 2. 感应电动势和感应电流 3、产生的条件是：穿过电路的 发生变化,就一定有感应电动势产生。 这里不要求闭合。 只要满足电路 和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生。 变化，因此研究磁通量的变化是关键，由磁通量的广义公式中 （ 是 B 与 的夹BS，磁通量的变化 可由面积的变化 引起；可由磁感应强度 B 的变化 引起；可由 B 与 S 的夹角 的变化 引起；也可由 B、S、 中的 量的变化，或三个量的同时变化引起。 41834 年德国物理学家 通过实验总结出：感应电流的方向总是要使感应电流的磁场 引起感应电流的磁通量的变化。 5. 感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要 引起感应电流的磁通量的变化。 这个结论可以用能量守恒来解 4、释：既然有感应电流产生，就有其它能转化为 能。 又由于感应电流是由相对运动引起的，所以只能是 能转化为电能，因此机械能减少。 磁场力对物体做 功，是阻力，表现出的现象就是 “阻碍”相对运动。 （三）实验探究（1）闭合电路的部分导体切割磁感线在初中学过，当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，如图所示探究 1：导体左右平动，前后运动、上下运动。 观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表 1 中 表 1导体棒的运动 表针的摆动方向 导体棒的运动 表针的摆动方向向右平动 向左 向后平动 不摆动向左平动 向右 向上平动 不摆动向前平动 不摆动 向下平动 不摆动实验结论：只有左右平动时， 5、导体棒切割磁感线，有电流产生，前后平动、上下平动，导体棒都不切割磁感线，没有电流产生（2）向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出探究 2：如图所示。 把磁铁的某一个磁极向线圈中插入，从线圈中拔出，或静止地放在线圈中。 观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表 2 中观察实验，记录现象 表 2磁铁的运动 表针的摆动方向 磁铁的运动 表针的摆动方向N 极插入线圈 向右 S 极插入线圈 向左N 极停在线圈中 不摆动 S 极停在线圈中 不摆动N 极从线圈中抽出 向左 S 极从线圈中抽出 向右实验结论：只有磁铁相对线圈运动时，有电流产生。 磁铁相对线圈静止时，没有电流产生练一练：如图所示，线圈 A 通过变阻器和 6、开关连接到电源上，线圈 B 的两端与电流表连接，把线圈 A 装在线圈 B 的里面观察以下几种操作中线圈 B 中是否有电流产生。 把观察到的现象记录在表 3 中观察实验，记录现象 ，滑动变阻器不动 无电流产生开关闭合时，迅速移动变阻器的滑片 有电流产生实验结论是： 参考答案：只有当线圈 A 中电流变化时，线圈 B 中才有电流产生（四）重点突破1直击考点：考点 1 电磁感应现象、磁通量思路与方法：、/ t 的区别：（1） 磁通量为状态量，指 “线圈在某位置(某一时刻 )的磁通量” ；（2） 磁通变化量为过程量，指 “线圈从某一位置到另一位置过程中( 某段时间内)的磁通变化量” ；（3）/ t 磁通变 7、化率也是状态量，它是描写磁通量变化快慢的物理量，等于磁通变化量与完成这一变化所用时间的比值。 磁通量通常为时间的函数，这一函数如果存在最大值和最小值，则磁通量最大的时刻，磁通的变化率一定为零。 （4） 不能决定 E 的大小，/ t 才能决定 E 的大小，而 / t 与 之间无大小上的必然联系。 【例 1】法拉第电磁感应定律可以这样表述：闭合电路中感应电动势的大小（ ） A跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比B跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比C跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比D跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比【答案】【点评】这道题的命题意图在于考查对法拉第电磁感应定律的正确理解。 考生 8、必须能够正确理解磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率这三个不同的概念。 考点 2 法拉第电磁感应定律思路与方法：磁通量的变化率应为一瞬时值，如果确切知道这个值，则按法拉第电磁感应定律求得的电动势为瞬时值，若是利用 /t 去求磁通量的变化率，一般情况求的是磁通量的平均变化率，那么用 E/t 求得的则是平均电动势.【例 2】如图所示，边长为 方形线圈 大小为 匀强磁场中以 为轴匀速转动。 初始时刻线圈平面与磁感线平行，经过 1s 线圈转了 90，求：（1）线圈在1s 时间内产生的感应电动势平均值。 （2）线圈在 1s 末时的感应电动势大小。 考点 3 楞次定律思路与方法：对楞次定律的理解:（1）谁阻碍 9、谁：感应电流的磁场（磁通量）阻碍引起产生感应电流的磁通量变化（2）怎样阻碍：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，当原磁通量减小时，产生的感应电流的磁场与原磁场方向相同（简记为：增反减同） （3）阻碍结果：阻碍不是阻止，原磁通量是增加的还增加，是减小的还减小，只是减缓了变化.【例 3】在电磁感应现象中，下列说法中正确的是（ ）图 1 感应电流的磁场总是跟原来的磁场方向相反B闭合线框放在变化的磁场中一定能产生感应电流C闭合线框放在匀强磁场中做切割磁感线运动，一定能产生感应电流D感应电流的磁场总是阻碍原来磁场磁通量的变化考点 4 右手定则思路与方法：熟悉右手定则内容，能够熟练地利用 10、右手定则判断感应电动势（感应电流）的方向。 【例 4】如图所示，同一平面内的三条平行导线串有两个最阻 R 和 r，导体棒 三条导线接触良好；匀强磁场的方向垂直纸面向里。 导体棒的电阻可忽略。 当导体棒向左滑动时，下列说法正确的是（ ） 的电流为由 d 到 c，流过 r 的电流为由 b 到 的电流为由 c 到 d，流过 r 的电流为由 b 到 的电流为由 d 到 c，流过 r 的电流为由 a 到 的电流为由 c 到 d，流过 r 的电流为由 a 到 b 【解析】根据右手定则，可判断 为电源，Q 端电势高，在 路中，电流为逆时针方向，即流过 R 的电流为由 c 到 d，在电阻 r 的回路中，电流为顺时针 11、方向，即流过 r 的电流为由 b 到 a，故本题选 B。 当然也可以用楞次定律，通过回路的磁通量的变化判断电流方向。 【答案】B【点评】导体切割磁感线产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流的特例，所以判定电流方向的右手定则也是楞次定律的一个特例。 用右手定则能判定的，一定也能用楞次定律判定，只是对导体在磁场中切割磁感线而产生感应电流方向的判定用右手定则更为。 区一 磁场方向判断失误例 指向地心若仅考虑地磁场的影响，则当航天飞机位于赤道上空（ ）A由东向西水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由上向下B由西向东水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由上向下C沿经过地磁极的那条经线由南向北水平飞行时 12、，金属杆中感应电动势的方向一定由下向上D沿经过地磁极的那条经线由北向南水平飞行时，金属杆中一定没有感应电动势误区二 缺少电磁感应问题的电路意识例 匀强磁场中固定放置一根串接一电阻 R 的直角形金属导轨 纸面内)，磁场方向垂直于纸面朝里，另有两根金属导轨 c、d 分别平行于oa、置。 保持导轨之间接触良好，金属导轨的电阻不计。 现经历以下四个过程：以速度 v 移动 d,使 O ;再以速率 v 移动 c,使它与 距离减小一半；然后，再以速率 2v 移动 c,使它回到原处；最后以速率 2v 移动 d,使它也回到原处。 设上述四个过程中通过电阻 R 的电量的大小依次为 2、Q 3和 2=4 2=23= 2= 4误区三 研究对象不准例 闭合线圈，电阻丝。 当滑动变阻器的滑动头向下滑动时，线圈 的感应电流在 G 处产生的磁感强度的方向是“”时，电源的哪一端是正极。 错解：当变阻器的滑动头在最上端时，电阻丝 被短路而无电流通过。 由此可知，滑动头下移时，流过 的电流是增加的。 当线圈 的电流在 G 处产生的磁感强度的方向是“”时，由楞次定律可知 逐渐增加的电流在 G 处产生的磁感强度的方向是“”，再由右手定则可知，的电流方向是从 A。