电磁感应二轮

电磁感应专题二轮复习一、近几年高考电磁感应内容命题规律

电

力二、解决电磁感应问题的思路规律能

图

命题规律

1．从近三年的高考试题可以看出，本专题内容是高考的重点，每年必考，本专题考查的重点有以下几个方面：①楞次定律的理解和应用；②电磁感应的图象问题；③电磁感应过程中的动态分析问题；④综合应用电路知识和能量观点解决电磁感应问题；《2014考试说明》修订（2013福建18）如图，矩形闭合线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻。线框下落过程形状不变，ab边始终保持与磁场水平边界OO’平行，线框平面与磁场方向垂直。设OO’下方磁场区域足够大，不计空气影响，则下列哪一个图像不可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律

答案：A

该题命题角度较为新颖，对中学教学有一定的启示。命题规律

2．本专题在高考试卷中涉及的试题题型有选择题、计算题，还可能取材演示实验考实验题。高考对本部分内容的要求较高，常在选择题中考查电磁感应中的图象问题，在计算题中作为压轴题，以导体棒（框）运动为背景，综合应用电路的相关知识、牛顿运动定律和动能定理、能量守恒定律等解决导体棒（框）类问题，计算题试题难度大，区分度高，能很好地考查学生的能力。

内容要求

电磁感应现象

磁通量

法拉第电磁感应定律

楞次定律

自感、涡流I

I

II

II

I考纲要求（2012福建22）如图甲，在圆柱形区域内存在一方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场，在此区域内，沿水平面固定一半径为r的圆环形光滑细玻璃管，环心0在区域中心。一质量为m、带电量为q（q>0）的小球，在管内沿逆时针方向（从上向下看）做圆周运动。已知磁感应强度大小B随时间t的变化关系如图乙所示，其中

。设小球在运动过程中电量保持不变，对原磁场的影响可忽略。（1）在t=0到t=T0

这段时间内，小球不受细管侧壁的作用力，求小球的速度大小V0；（2）在竖直向下的磁感应强度增大过程中，将产生涡旋电场，其电场线是在水平面内一系列沿逆时针方向的同心圆，同一条电场线上各点的场强大小相等。试求t=T0

到t=1.5T0

这段时间内：①细管内涡旋电场的场强大小E；②电场力对小球做的功W。[2013·天津卷]超导现象是20世纪人类重大发现之一，日前我国已研制出世界传输电流最大的高温超导电缆并成功示范运行．(1)超导体在温度特别低时电阻可以降到几乎为零，这种性质可以通过实验研究．将一个闭合超导金属圆环水平放置在匀强磁场中，磁感线垂直于圆环平面向上，逐渐降低温度使环发生由正常态到超导态的转变后突然撤去磁场，若此后环中的电流不随时间变化，则表明其电阻为零．请指出自上往下看环中电流方向，并说明理由．电磁感应与物理学史[2013·新课标全国卷Ⅱ]

在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用．下列叙述符合史实的是(

)A．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系B．安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子环流假说C．法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中，会出现感应电流D．楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，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答案:ABD

电磁感应与单位制（2011年高考北京理综卷）物理关系式不仅反映了物理量之间的关系，也确定了单位间的关系。如关系式U=IR既反映了电压、电流和电阻之间的关系，也确定了V（伏）与A（安）和Ω（欧）的乘积等效。现有物理量单位：m（米）、s（秒）、N（牛）、J（焦）、W（瓦）、C（库）、F（法）、A（安）、Ω（欧）和T（特），由他们组合成的单位都与电压单位V（伏）等效的是A．J/C和N/CB．C/F和Tm2/sC．W/A和CT·m/sD．

和T·A·m答案:B解题策略对本专题的复习应注意“抓住两个定律，运用两种观点，分析等效电路”．两个定律是指楞次定律和法拉第电磁感应定律；两种观点是指动力学观点和能量观点；画出感应电路的等效电路图(区分内外电路)．解决感应电路综合问题的一般思路⑴先做“源”的分析⑵再进行“路”的分析⑶然后是“力”的分析⑷在后是“动”的分析⑸最后是“能”的分析解题思路

1．电磁感应与闭合电路的问题的解题思路

⑴先作“源”的分析——分离出电路中由电磁感应所产生的电源，求出感应电动势E和r；

⑵再进行“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

⑶再根据题目的已知条件和未知量建立相应的方程（2012浙江）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的金属内圈和绝缘辐条构成。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=π/6。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。（1）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；（2）当金属条ab进入“扇形”磁场时，画出“闪烁”装置的电路图；（3）从金属条ab进入“扇形”磁场开始，经计算画出轮子转一圈过程中，内圈与外圈之间电势差Uab-t图象；（4）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。解题思路2．电磁感应与力学问题的解题思路一般思路是“先电后力”，即：⑴先作“源”的分析

⑵再进行“路”的分析⑶然后是“力”的分析——分析研究对象(常是金属杆、导体线圈等)的受力情况，

解题思路尤其注意其所受的安培力；①安培力F与运动速度v紧密相连，即运动和受力相互影响，也是一种动态问题．思考方向是：导体受力运动产生感应电动势

感应电流

通电导体受安培力

合外力变化

加速度变化

速度变化

感应电动势变化

……，周而复始，循环结束时，加速度等于零，导体达到稳定运动状态。②感应电流在磁场中受到的安培力一定是阻力，在受力分析时一定要注意该力的方向特点．

解题思路2．电磁感应与力学问题的解题思路

⑷接着进行“运动”状态的分析——根据力和运动的关系，判断出正确的运动模型；常见的几种运动模型有：

①静止或匀速直线运动；②匀加速直线运动；③加速度减小的加速运动；④加速度增大的减速运动等。对此类问题的分析还要注意临界状态运动和受力特点．（如：抓住a=0时，速度v达最大值的特点）⑸最后是“能量”的分析——寻找电磁感应过程和研究对象的运动过程中其能量转化和守恒的关系．（2012上海卷）．（14分）如图，质量为M的足够长金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面上。一电阻不计，质量为m的导体棒PQ放置在导轨上，始终与导轨接触良好，PQbc构成矩形。棒与导轨间动摩擦因数为，棒左侧有两个固定于水平面的立柱。导轨bc段长为L，开始时PQ左侧导轨的总电阻为R，右侧导轨单位长度的电阻为R0。以ef为界，其左侧匀强磁场方向竖直向上，右侧匀强磁场水平向左，磁感应强度大小均为B。在t＝0时，一水平向左的拉力F垂直作用于导轨的bc边上，使导轨由静止开始做匀加速直线运动，加速度为a。（1）求回路中感应电动势及感应电流随时间变化的表达式（2）经过多少时间拉力F达到最大值，拉力F的最大值为多少（3）某一过程中回路产生的焦耳热为Q，导轨克服摩擦力做功为W，求导轨动能的增加量。解析：（1）感应电动势为E＝BLv，导轨做初速为零的匀加速运动，v＝at，E＝BLat，s＝at2/2，感应电流的表达式为I＝BLv/R总＝BLat/（R＋2R0at2/2）＝BLat/（R＋R0at2），（2）导轨受安培力FA＝BIL＝B2L2at/（R＋R0at2），摩擦力为Ff＝FN＝（mg＋BIL）＝[mg＋B2L2at/（R＋R0at2）]，由牛顿定律F－FA－Ff＝Ma，F＝Ma＋FA＋Ff＝Ma＋mg＋（1＋）B2L2at/（R＋R0at2），上式中当R/t＝R0at即t＝时外力F取最大值，Fmax＝Ma＋mg＋（1＋）B2L2，（3）设此过程中导轨运动距离为s，由动能定理W合＝Ek，摩擦力为Ff＝（mg＋FA）摩擦力做功为W＝mgs＋WA＝mgs＋Q，s＝，Ek＝Mas＝（W－Q），解题思路3．电磁感应中能量问题的解题思路(1)明确研究对象、研究过程．(2)进行正确的受力分析、运动分析、感应电路分析(E感和I感的大小、方向、变化)及相互制约关系．(3)明确各力的做功情况及伴随的能量转化情况．(4)利用动能定理、能量守恒定律或功能关系列方程求解．（2012天津卷）.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=0.5m，左端接有阻值R=0.3Ω的电阻，一质量m=0.1kg，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=2m/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（1）棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q（2）撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2（3）外力做的功WF

解题思路4.电磁感应中的图象问题：常见有B-t图、ф-t图、E-t图、I-t图和v-t图、a-t图等同时对于运动切割类还要注意E-x图、I-x图像关键还是I-t图如图甲所示，存在有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B，方向分别垂直纸面向里和向外，磁场宽度均为L，在磁场区域的左侧相距为L处，有一边长为L的正方形导体线框，总电阻为R，且线框平面与磁场方向