專題13電磁感應(yīng)?？伎键c(diǎn)真題舉例\o"法拉第電磁感應(yīng)定律的表述和表達(dá)式"法拉第電磁感應(yīng)定律的表述和表達(dá)式2024·廣東·高考真題\o"導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢"導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢2024·浙江·高考真題\o"計(jì)算導(dǎo)軌切割磁感線電路中產(chǎn)生的熱量"計(jì)算導(dǎo)軌切割磁感線電路中產(chǎn)生的熱量2024·海南·高考真題\o"求導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過程中通過其截面的電量"求導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過程中通過其截面的電量2024·貴州·高考真題掌握電磁感應(yīng)現(xiàn)象的產(chǎn)生條件并會(huì)分析解決實(shí)際問題；掌握楞次定律、右手定則判斷感應(yīng)電流的方向的方法；掌握法拉第電磁感應(yīng)定律，會(huì)應(yīng)用公式計(jì)算動(dòng)生電動(dòng)勢，會(huì)計(jì)算導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢；掌握電磁感應(yīng)中電路問題的求解方法，會(huì)計(jì)算電磁感應(yīng)電路問題中電壓、電流、電荷量、熱量等物理量；掌握三大觀點(diǎn)解決單桿、雙桿和線框模型問題的方法。核心考點(diǎn)01電磁感應(yīng)一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1、定義當(dāng)穿過的發(fā)生變化時(shí)，閉合導(dǎo)體回路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)。2、判斷磁通量變化的方法根據(jù)公式Φ＝BSsinθ(θ為B與S間的夾角)判斷。根據(jù)穿過平面的磁感線的條數(shù)是否變化判斷。3、感應(yīng)電動(dòng)勢產(chǎn)生的條件無論回路是否閉合，只要穿過線圈平面的磁通量發(fā)生，回路中就有感應(yīng)電動(dòng)勢。產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于。4、感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，即。穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化的四種情況：①磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，線圈面積S發(fā)生變化；②線圈面積S不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化③線圈面積S變化，磁感應(yīng)強(qiáng)度B也變化，它們的乘積BS發(fā)生變化；④線圈面積S不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B也不變，但二者之間夾角發(fā)生變化?！咀⒁狻侩姶鸥袘?yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，如果回路閉合，則有感應(yīng)電流，回路不閉合，則只有感應(yīng)電動(dòng)勢而無感應(yīng)電流。5、判斷電磁感應(yīng)現(xiàn)象能否產(chǎn)生的方法二、楞次定律1、內(nèi)容感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。原磁場：原磁場的方向；原磁通量：原磁場磁通量的變化。感應(yīng)磁場：通過楞次定律判斷感應(yīng)電流的磁場方向；感應(yīng)電流：通過安培定則判斷感應(yīng)電流的方向。2、適用范圍 一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象。3、理解誰阻礙誰——感應(yīng)電流的磁通量阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁通量。阻礙什么——阻礙的是穿過回路的磁通量的變化，而不是磁通量本身。如何阻礙——原磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反；當(dāng)原磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同，即“增反減同”。為何阻礙——原磁場的磁通量發(fā)生了變化。阻礙的結(jié)果——阻礙并不是阻止，只是延緩了磁通量的變化，結(jié)果是增加的還增加，減少的還減少?！咀⒁狻孔璧K不是阻止，最終引起感應(yīng)電流的磁通量還是發(fā)生了變化，是“阻而未止”。阻礙不等同相反，當(dāng)引起感應(yīng)電流的磁通量增大時(shí)，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相反，當(dāng)引起感應(yīng)電流的磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場與引起感應(yīng)電流的磁場方向相同。阻礙的是導(dǎo)體與磁體的相對運(yùn)動(dòng)，而不是阻礙導(dǎo)體或磁體的運(yùn)動(dòng)。4、另一種表述感應(yīng)電流總是阻礙產(chǎn)生它的那個(gè)原因，表現(xiàn)形式有三種：①阻礙原磁通量的變化；②阻礙物體間的相對運(yùn)動(dòng)；③阻礙原電流的變化（自感）。5、感應(yīng)電流方向的判斷明確要研究的回路及原磁場B的方向；確定磁通量Φ的變化；判斷感應(yīng)電流的磁場方向（楞次定律）；判斷感應(yīng)電流的方向（安培定則）。6、楞次定律的推論內(nèi)容例證阻礙原磁通量變化——“增反減同”阻礙相對運(yùn)動(dòng)——“來拒去留”使回路面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢——“增縮減擴(kuò)”阻礙原電流的變化——“增反減同”使閉合線圈遠(yuǎn)離或靠近磁體——“增離減靠”當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，左環(huán)向左擺動(dòng)、右環(huán)向右擺動(dòng)，遠(yuǎn)離通電線圈三、右手定則1、內(nèi)容伸開右手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。如下圖所示。2、適用情況導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流。【注意】右手定則應(yīng)用時(shí)要注意：①磁感線必須垂直穿入掌心；②拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向③四指所指的方向?yàn)楦袘?yīng)電流方向。3、楞次定律與右手定則的區(qū)別及聯(lián)系區(qū)別：①研究對象不同（楞次定律的研究對象是整個(gè)閉合回路；右手定則的研究對象是做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)線）；②適用范圍不同（楞次定律的適用范圍是各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象；右手定則的適用范圍是只適用于導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況）；③應(yīng)用不同（楞次定律的應(yīng)用是用于磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象；右手定則的應(yīng)用是用于導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生電磁感應(yīng)的現(xiàn)象）。聯(lián)系：右手定則是楞次定律的特例。四、三個(gè)定則和一個(gè)規(guī)律的綜合應(yīng)用1、三個(gè)定則和一個(gè)規(guī)律的比較名稱基本現(xiàn)象因果關(guān)系應(yīng)用的定則或定律電流的磁效應(yīng)電流、運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生磁場因電生磁安培定則安培力、洛倫茲力磁場對電流、運(yùn)動(dòng)電荷有作用力因電受力左手定則電磁感應(yīng)部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)因動(dòng)生電右手定則閉合回路磁通量變化因磁生電楞次定律2、解題思路應(yīng)用楞次定律時(shí)，一般要用到安培定則來分析原來磁場的分布情況。研究感應(yīng)電流受到的安培力，一般先用右手定則確定電流方向，再用左手定則確定安培力的方向，或者直接應(yīng)用楞次定律的推論確定。只要是涉及力的判斷都用左手判斷，涉及“電生磁”或“磁生電”的判斷都用右手判斷。（多選）（多選）如圖所示，水平放置的兩組光滑軌道上分別放有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ和MN，并且分別放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1和B2的勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，MN向右運(yùn)動(dòng)，則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是（

）A．向左加速運(yùn)動(dòng) B．向右加速運(yùn)動(dòng)C．向右減速運(yùn)動(dòng) D．向右勻速運(yùn)動(dòng)核心考點(diǎn)2法拉第電磁感應(yīng)定律一、感應(yīng)電動(dòng)勢1、定義在現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢。產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于。2、產(chǎn)生條件穿過回路的發(fā)生改變，與電路是否閉合無關(guān)。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，只要閉合回路中有感應(yīng)電流，這個(gè)回路就一定有感應(yīng)電動(dòng)勢；回路斷開時(shí)，雖然沒有感應(yīng)電流，但感應(yīng)電動(dòng)勢依然存在。二、法拉第電磁感應(yīng)定律1、內(nèi)容閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的成正比。2、表達(dá)式E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，n為線圈匝數(shù)。E的大小與無關(guān)，決定于磁通量的變化率。當(dāng)僅由的變化引起時(shí)，，其中S為線圈在磁場中的有效面積。若，則。當(dāng)僅由的變化引起時(shí)，。當(dāng)、同時(shí)變化時(shí)，則。若已知Φ－t圖像，則圖線上某一點(diǎn)的切線斜率為。3、三個(gè)物理量的比較物理量磁通量Φ磁通量的變化量ΔΦ磁通量的變化率eq\f(ΔΦ,Δt)物理意義某時(shí)刻穿過磁場中某個(gè)面的磁感線條數(shù)在某一過程中穿過某個(gè)面的磁通量的變化量穿過某個(gè)面的磁通量變化的快慢大小計(jì)算Φ＝BS⊥ΔΦ＝eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(Φ2－Φ1,B·ΔS,S·ΔB))eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\f(|Φ2－Φ1|,Δt),B·\f(ΔS,Δt),\f(ΔB,Δt)·S))注意適用于勻強(qiáng)磁場。穿過某個(gè)面有方向相反的磁場時(shí)，則不能直接應(yīng)用Φ＝B·S.應(yīng)考慮相反方向的磁通量抵消以后所剩余的磁通量。①ΔΦ＝Φ2－Φ1適用各種情況，②ΔΦ＝B·ΔS適用勻強(qiáng)磁場的情況，③ΔΦ＝S·ΔB適用面積不變的情況。開始和轉(zhuǎn)過180°時(shí)，平面都與磁場垂直，但穿過平面的磁通量是不同的，一正一負(fù)，ΔΦ＝2B·S而不是零。既不表示磁通量的大小也不表示變化的多少。在Φ-t圖像中，可用圖線的斜率表示。三、導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢1、公式，公式中要求B、L、v三者相互垂直。當(dāng)導(dǎo)體做磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢的計(jì)算公式為，θ為運(yùn)動(dòng)方向與磁感線方向的夾角。公式中L為切割磁感線的有效長度，即導(dǎo)線在垂直速度方向的投影長度，如下圖所示。圖甲中；圖乙中若沿v1方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，則；圖丙中若沿v1方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，則；沿v2方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，則；圖丁中。公式中的v應(yīng)理解為導(dǎo)體和磁場間的相對速度，當(dāng)導(dǎo)體不動(dòng)而磁場運(yùn)動(dòng)時(shí)，也有感應(yīng)電動(dòng)勢產(chǎn)生。若v為平均值，E就是平均感應(yīng)電動(dòng)勢，若v為瞬時(shí)值，E就是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢。2、適用條件導(dǎo)體在勻強(qiáng)磁場中做磁感線運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的計(jì)算。3、導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線如圖所示，當(dāng)長為的導(dǎo)體在垂直于勻強(qiáng)磁場(磁感應(yīng)強(qiáng)度為B)的平面內(nèi)，繞一端以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)Δt時(shí)間后，轉(zhuǎn)過的弧度，轉(zhuǎn)過的面積，則。若繞0轉(zhuǎn)動(dòng)，OA=L1，OC=L2則。4、兩個(gè)公式的比較公式E＝neq\f(ΔΦ,Δt)E＝Blvsinθ區(qū)別研究對象整個(gè)閉合回路回路中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的那部分導(dǎo)體適用范圍各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象只適用于導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況條件不同不一定是勻強(qiáng)磁場E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(B·ΔS,Δt)＝neq\f(S·ΔB,Δt)，E由eq\f(ΔΦ,Δt)決定。導(dǎo)線l上各點(diǎn)所在處的B相同。l、v、B應(yīng)取兩兩互相垂直的分量，可采用投影的辦法。計(jì)算結(jié)果Δt內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢某一時(shí)刻的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢聯(lián)系E＝Blvsinθ是由E＝neq\f(ΔΦ,Δt)在一定條件下推導(dǎo)出來的。四、電磁感應(yīng)中的電路問題1、內(nèi)容在電磁感應(yīng)中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，該導(dǎo)體或回路就相當(dāng)于電源，與用電器構(gòu)成閉合回路。2、電動(dòng)勢切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路相當(dāng)于電源，分為兩類：①棒切割磁感線，產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢E＝Blv，方向由右手定則判斷；②磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化產(chǎn)生感生電動(dòng)勢E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，方向由楞次定律判斷。3、電阻產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的導(dǎo)體或回路的電阻相當(dāng)于電源的內(nèi)阻，其余部分的電阻是外電阻。4、路端電壓U＝IR＝E－Ir＝eq\f(E,R＋r)·R。5、感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R＋r)，r為電源內(nèi)阻。6、電荷量通過回路截面的電荷量q僅與n、ΔΦ和回路總電阻R總有關(guān)，與時(shí)間長短無關(guān)。推導(dǎo)如下：q＝eq\x\to(I)Δt＝eq\f(nΔΦ,ΔtR總)·Δt＝eq\f(nΔΦ,R總)。電磁感應(yīng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電荷量由線圈的匝數(shù)、磁通量的變化量及電路的總電阻共同決定，與時(shí)間Δt無關(guān)。5、解題思路“源”的分析：用法拉第電磁感應(yīng)定律算出E的大小，用楞次定律或右手定則確定感應(yīng)電流的方向，感應(yīng)電流方向是電源內(nèi)部電流的方向，從而確定電源正負(fù)極，明確內(nèi)阻r?！奥贰钡姆治觯焊鶕?jù)“等效電源”和電路中其他各元件的連接方式畫出等效電路圖。“式”根據(jù)E＝Blv或E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，結(jié)合閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路知識(shí)、電功率、焦耳定律等相關(guān)關(guān)系式聯(lián)立求解。6、電路知識(shí)的關(guān)系圖五、電磁感應(yīng)的圖像問題1、明確圖像類型隨時(shí)間t變化類型：B－t圖像、Φ－t圖像、E－t圖像和I－t圖像。隨位移x變化類型：E－x圖像和I－x圖像。2、問題類型感生類問題：①給定電磁感應(yīng)過程，選出或畫出正確的圖像；②由給定的圖像分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)物理量。分析方法：①電動(dòng)勢大?。篍＝neq\f(ΔΦ,Δt)，取決于磁通量的變化率；②電動(dòng)勢方向：用楞次定律和安培定則判斷。動(dòng)生類問題：由閉合線圈的運(yùn)動(dòng)過程畫出i－t圖像或E－t圖像。分析方法：①電動(dòng)勢大?。篍＝Blv。要注意是單邊切割還是雙邊切割(感應(yīng)電流同向相加、反向相減)，等效長度為在磁場中導(dǎo)線首尾相連在垂直于速度方向的投影長度；②電動(dòng)勢方向：用右手定則判斷。3、解題的關(guān)鍵弄清初始條件、正負(fù)方向的對應(yīng)變化范圍、所研究物理量的函數(shù)表達(dá)式、進(jìn)出磁場的轉(zhuǎn)折點(diǎn)等是解決此類問題的關(guān)鍵。另外，要正確解決圖像問題，必須能根據(jù)圖像的意義把圖像反映的規(guī)律對應(yīng)到實(shí)際過程中去，又能根據(jù)實(shí)際過程的抽象規(guī)律對應(yīng)到圖像中去，最終根據(jù)實(shí)際過程的物理規(guī)律進(jìn)行判斷。4、解題步驟①明確圖像的種類，即是B－t圖像，Φ－t圖像，E－t圖像或者I－t圖像等；對切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流的情況，還常涉及E－x圖像和i－x圖像；②分析電磁感應(yīng)的具體過程；③用右手定則或楞次定律確定方向的對應(yīng)關(guān)系；④結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等知識(shí)寫出相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式；⑤根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，如分析斜率的變化、截距等；⑥畫圖像或判斷圖像。5、解題方法排除法：定性地分析電磁感應(yīng)過程中物理量的變化趨勢(增大還是減小)、變化快慢(均勻變化還是非均勻變化)，特別是分析物理量的正負(fù)，以排除錯(cuò)誤的選項(xiàng)。函數(shù)法：根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個(gè)物理量之間的函數(shù)關(guān)系，然后由函數(shù)關(guān)系對圖象進(jìn)行分析和判斷。6、圖像規(guī)律①根據(jù)B-t圖像的規(guī)律，選擇E-t圖像、I-t圖像：電磁感應(yīng)中線圈面積不變、磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻變化，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率是定值，感應(yīng)電動(dòng)勢是定值，感應(yīng)電流就是一個(gè)定值，在圖像上就是水平直線。②根據(jù)線圈穿越磁場的規(guī)律，選擇圖像、圖像、圖像或E－x圖像、U－x圖像和I－x圖像：線框勻速穿過方向不同的磁場，在剛進(jìn)入或剛出磁場時(shí)，線框的感應(yīng)電流大小相等，方向相同。當(dāng)線框從一種磁場進(jìn)入另一種磁場時(shí)，此時(shí)有兩邊分別切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢正好是兩者之和，根據(jù)E=BLv，求出每條邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢，得到總的感應(yīng)電動(dòng)勢。由閉合電路歐姆定律求出線框中的感應(yīng)電流，此類電磁感應(yīng)中圖像的問題，解答的關(guān)鍵是要掌握法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、楞次定律、安培力公式等等知識(shí)，要知道當(dāng)線框左右兩邊都切割磁感線時(shí)，兩個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢方向相同，是串聯(lián)關(guān)系。③根據(jù)自感、互感的規(guī)律，選擇圖像、圖像、圖像：通電自感：線圈相當(dāng)于一個(gè)變化的電阻——阻值由無窮大逐漸減小，通電瞬間自感線圈處相當(dāng)于斷路。斷電自感：斷電時(shí)自感線圈處相當(dāng)于電源，自感電動(dòng)勢由某值逐漸減小到零，回路中電流在原電流基礎(chǔ)上逐漸減為零。電流穩(wěn)定時(shí)，理想的自感線圈相當(dāng)于導(dǎo)線，非理想的自感線圈相當(dāng)于定值電阻?！咀⒁狻繄D像問題的分析過程要明確各種正、負(fù)號(hào)的含義，明確圖像所描述的物理意義，明確斜率的含義，明確圖像和電磁感應(yīng)過程之間的對應(yīng)關(guān)系。光滑絕緣的水平面上有垂直平面的勻強(qiáng)磁場，磁場被分成區(qū)域光滑絕緣的水平面上有垂直平面的勻強(qiáng)磁場，磁場被分成區(qū)域Ⅰ和Ⅱ，寬度均為?，其俯視圖如圖(a)所示，兩磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間t的變化如圖(b)所示，0～τ時(shí)間內(nèi)，兩區(qū)域磁場恒定，方向相反，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為2B0和B0，一電阻為R，邊長為?的剛性正方形金屬框abcd，平放在水平面上，ab、cd邊與磁場邊界平行。t=0時(shí)，線框ab邊剛好跨過區(qū)域Ⅰ的左邊界以速度v向右運(yùn)動(dòng)。在τ時(shí)刻，ab邊運(yùn)動(dòng)到距區(qū)域Ⅰ的左邊界?2處，線框的速度近似為零，此時(shí)線框被固定，如圖(a)中的虛線框所示。隨后在τ～2τ時(shí)間內(nèi)，Ⅰ區(qū)磁感應(yīng)強(qiáng)度線性減小到0，Ⅱ區(qū)磁場保持不變；2τ～3τ時(shí)間內(nèi)，(1)t=0時(shí)線框所受的安培力F；(2)t=1.2τ時(shí)穿過線框的磁通量Φ；(3)2τ～3τ時(shí)間內(nèi)，線框中產(chǎn)生的熱量Q。核心考點(diǎn)3動(dòng)力學(xué)三大觀點(diǎn)在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用一、力學(xué)的觀點(diǎn)1、平衡態(tài)與非平衡態(tài)平衡態(tài)：加速度為零（靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)）。處理方法：根據(jù)平衡條件列式分析。非平衡狀態(tài)：加速度不為零。處理方法：根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析或結(jié)合功能關(guān)系分析。2、力學(xué)對象和電磁學(xué)對象的相互關(guān)系3、解題步驟“源”的分析：用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢的大小和方向?！奥贰钡姆治觯寒嫷刃щ娐穲D，根據(jù)，求感應(yīng)電流?！傲Α钡姆治觯菏芰Ψ治?，求及合力，根據(jù)牛頓第二定律求加速度?！斑\(yùn)動(dòng)狀態(tài)”的分析：根據(jù)力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，判斷運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。【注意】解決這類問題的關(guān)鍵是通過運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析,尋找過程中的臨界狀態(tài),如速度、加速度最大或最小的條件.解題時(shí)要抓好受力情況，運(yùn)動(dòng)情況的動(dòng)態(tài)分析。二、能量的觀點(diǎn)1、能量轉(zhuǎn)化電磁感應(yīng)過程的實(shí)質(zhì)是不同形式的能量轉(zhuǎn)化的過程，而能量的轉(zhuǎn)化是通過安培力做功的形式實(shí)現(xiàn)的，安培力做功的過程，是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程，外力克服安培力做功，則是其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程。2、安培力做功①安培力做正功：電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，如電動(dòng)機(jī)。②安培力做負(fù)功：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，如發(fā)電機(jī)。3、焦耳熱的三種求法焦耳定律：，適用于電流、電阻恒定，交變電流的有效值。功能關(guān)系：，適用于任何情況。能量轉(zhuǎn)化：，適用于任何情況。4、解題方法“源”的分析：明確電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的電源，確定和?！奥贰钡姆治觯悍治鲭娐方Y(jié)構(gòu)，弄清串、并聯(lián)關(guān)系，求電流及安培力。“力”的分析：分析桿或線圈受力情況，尤其注意其所受的安培力，最后求合力。“運(yùn)動(dòng)”的分析：由力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，確定運(yùn)動(dòng)模型?！澳芰俊钡姆治觯捍_定參與轉(zhuǎn)化的能量形式。三、動(dòng)量的觀點(diǎn)1、問題的描述當(dāng)題目中涉及速度v、電荷量q、運(yùn)動(dòng)時(shí)間t、運(yùn)動(dòng)位移x時(shí)常用動(dòng)量定理求解。2、安培力的沖量。。3、磁通量的變化量。4、通過導(dǎo)體棒或金屬框的電荷量。5、導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的位移。6、導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)時(shí)間，。四、單導(dǎo)體棒模型1、阻尼式單導(dǎo)體棒模型模型圖如下圖所示。電路特點(diǎn)：導(dǎo)體棒相當(dāng)于電源。當(dāng)速度為時(shí)，電動(dòng)勢。安培力的特點(diǎn)：安培力為阻力，并隨速度減小而減?。?。加速度特點(diǎn)：加速度隨速度減小而減小，。運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：速度如圖所示。a減小的減速運(yùn)動(dòng)。最終狀態(tài)：導(dǎo)體棒靜止。全過程能量關(guān)系：，速度為時(shí)的能量關(guān)系，電阻產(chǎn)生的焦耳熱，瞬時(shí)加速度：，電荷量；動(dòng)量關(guān)系：(安培力的沖量)，安培力的沖量公式是，閉合電路歐姆定律，平均感應(yīng)電動(dòng)勢：，位移：，由以上各式得。2、發(fā)電式單導(dǎo)體棒模型模型圖如下圖所示。電路特點(diǎn)：導(dǎo)體棒相當(dāng)于電源，當(dāng)速度為時(shí)，電動(dòng)勢安培力的特點(diǎn)：安培力為阻力，并隨速度增大而增大.加速度特點(diǎn)：加速度隨速度增大而減小.運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：速度如圖所示。做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)最終特征：導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)極值：時(shí),有最大加速度：，時(shí)，有最大速度：，。穩(wěn)定后的能量轉(zhuǎn)化規(guī)律：。動(dòng)量關(guān)系：，。能量關(guān)系：。電荷量：。該模型的幾種變形3、無外力充電式單導(dǎo)體棒模型模型圖如下圖所示。電路特點(diǎn)：導(dǎo)體棒相當(dāng)于電源，電容器被充電。電流特點(diǎn)：安培力為阻力，棒減速，E減小，有I＝eq\f(BLv－UC,R)，電容器被充電UC變大，當(dāng)BLv＝UC時(shí)，I＝0，F(xiàn)安＝0，棒勻速運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和最終特征：a減小的加速運(yùn)動(dòng)，棒最終做勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)I＝0，但電容器帶電荷量不為零。最終速度：電容器充電荷量：q＝CU，最終電容器兩端電壓U＝BLv，對棒應(yīng)用動(dòng)量定理：mv0－mv＝Beq\x\to(I)L·Δt＝BLq，v＝eq\f(mv0,m＋B2L2C).。v－t圖像如下所示。4、無外力放電式單導(dǎo)體棒模型模型圖如下圖所示。電路特點(diǎn)：電容器放電，相當(dāng)于電源；導(dǎo)體棒受安培力而運(yùn)動(dòng)。電流特點(diǎn)：電容器放電時(shí)，導(dǎo)體棒在安培力作用下開始運(yùn)動(dòng)，同時(shí)阻礙放電，導(dǎo)致電流減小，直至電流為零，此時(shí)UC＝BLv。運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和最終特征：a減小的加速運(yùn)動(dòng)，最終勻速運(yùn)動(dòng)，I＝0。最終速度：電容器充電荷量為Q0＝CE，放電結(jié)束時(shí)電荷量為Q＝CU＝CBLvm，電容器放電荷量為ΔQ＝Q0－Q＝CE－CBLvm，對棒應(yīng)用動(dòng)量定理mvm＝Beq\x\to(I)L·Δt＝BLΔQ，vm＝eq\f(BLCE,m＋B2L2C).。v－t圖像如下所示。5、有外力充電式單導(dǎo)體棒模型模型圖如下圖所示。軌道水平光滑，單桿質(zhì)量為，電阻，兩導(dǎo)軌間距為，拉力恒定，設(shè)金屬棒運(yùn)動(dòng)的速度大小為，則感應(yīng)電動(dòng)勢為，經(jīng)過速度為，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢，時(shí)間內(nèi)流入電容器的電荷量，電流，安培力，由牛頓第二第定律，，所以桿以恒定的加速度勻加速運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)體棒克服安培力做功為，導(dǎo)體棒移動(dòng)的位移為，則在t秒內(nèi)轉(zhuǎn)化為電能的多少是。【注意】只要導(dǎo)體棒受恒定外力，導(dǎo)體棒必做勻變速運(yùn)動(dòng)，且加速度為；如果外力不恒定，則導(dǎo)體棒做非勻變速運(yùn)動(dòng);；如果不受外力，則導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)或靜止。反之，只要導(dǎo)體棒速度均勻變化(加速度恒定)，感應(yīng)電動(dòng)勢就均勻變化，電容器的帶電量就均勻變化，回路中的電流就恒定不變()，導(dǎo)體棒所受安培力就恒定不變，外力就恒定不變。6、含“源”電動(dòng)式模型模型圖如下圖所示。過程分析：開關(guān)S閉合，ab棒受到的安培力F＝eq\f(BLE,r)，此時(shí)a＝eq\f(BLE,mr)，速度v↑?E感＝BLv↑?I↓?F＝BIL↓?加速度a↓，當(dāng)E感＝E時(shí)，v最大，且vm＝eq\f(E,BL)。動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)：分析最大加速度、最大速度。能量觀點(diǎn)：消耗的電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能與回路中的焦耳熱。動(dòng)量觀點(diǎn)：分析導(dǎo)體棒的位移、通過導(dǎo)體棒的電荷量。如圖所示，水平放置且足夠長的兩條平行金屬導(dǎo)軌，一端由電源和開關(guān)相連，導(dǎo)軌間距如圖所示，水平放置且足夠長的兩條平行金屬導(dǎo)軌，一端由電源和開關(guān)相連，導(dǎo)軌間距，電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻分別為、。一根電阻的金屬桿垂直于導(dǎo)軌放置。無限大勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度。不計(jì)導(dǎo)軌電阻，金屬桿質(zhì)量，與導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因數(shù)，重力加速度。（1）求開關(guān)剛閉合瞬間流過金屬棒的電流和最終流過金屬棒的電流；（2）定性繪制出金屬棒的加速度隨時(shí)間變化圖像曲線，并求當(dāng)金屬棒獲得的速度時(shí)金屬棒的加速度大?。唬?）若在金屬桿的運(yùn)動(dòng)過程中不計(jì)任何阻力，求整個(gè)過程中流過金屬桿的總電荷量q。

五、雙導(dǎo)體棒模型1、無外力等距雙導(dǎo)體棒模型模型圖如下圖所示。電路特點(diǎn):棒2相當(dāng)于電源；棒1受安培力而加速起動(dòng),運(yùn)動(dòng)后產(chǎn)生反電動(dòng)勢。電流特點(diǎn)：，隨著棒2的減速、棒1的加速，兩棒的相對速度變小，回路中電流也變小。當(dāng)時(shí)電流最大，則；當(dāng)時(shí)電流。兩棒的運(yùn)動(dòng)情況：兩棒的相對速度變小，感應(yīng)電流變小，安培力變?。ò才嗔Υ笮椋０?做加速度變小的加速運(yùn)動(dòng)，棒2做加速度變小的減速運(yùn)動(dòng)，最終兩棒具有共同速度，運(yùn)動(dòng)圖像如下圖所示。動(dòng)量規(guī)律：兩棒受到安培力大小相等方向相反,系統(tǒng)合外力為零，系統(tǒng)動(dòng)量守恒。能量轉(zhuǎn)化規(guī)律：系統(tǒng)機(jī)械能的減小量等于內(nèi)能的增加量，該情景類似于完全非彈性碰撞，熱量為，兩棒產(chǎn)生焦耳熱之比：；。2、有外力等距雙導(dǎo)體棒模型模型圖如下圖所示。電路特點(diǎn)：棒2相當(dāng)于電源，棒1受安培力而起動(dòng).運(yùn)動(dòng)分析：某時(shí)刻回路中電流：，安培力大?。骸０?：棒2：，最初階段，,只要,；；；；，當(dāng)時(shí)，恒定，恒定，恒定，兩棒勻加速。穩(wěn)定時(shí)的速度差：，，，，，雙棒的運(yùn)動(dòng)圖像如下所示。當(dāng)導(dǎo)軌不光滑時(shí)，開始時(shí)，若F≤2Ff，則PQ桿先變加速后勻速運(yùn)動(dòng)，MN桿靜止。若F＞2Ff，PQ桿先變加速后勻加速運(yùn)動(dòng)，MN桿先靜止后變加速最后和PQ桿同時(shí)做勻加速運(yùn)動(dòng)，且加速度相同，運(yùn)動(dòng)圖像如下圖所示。3、不等距導(dǎo)軌雙導(dǎo)體棒模型模型圖如下圖所示。運(yùn)動(dòng)過程分析：桿MN做變減速運(yùn)動(dòng)，桿PQ做變加速運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定時(shí)，兩桿的加速度均為零，兩桿以不同的速度做勻速運(yùn)動(dòng)，所圍的面積不變，。動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)：求加速度。能量觀點(diǎn)：求焦耳熱，。動(dòng)量觀點(diǎn)：動(dòng)量不守恒，可分別用動(dòng)量定理聯(lián)立末速度關(guān)系求末速度，，（多選）如圖所示，水平面上固定有足夠長的兩平行光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間的正方形區(qū)域abcd（多選）如圖所示，水平面上固定有足夠長的兩平行光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間的正方形區(qū)域abcd有豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.5T，該區(qū)域邊長為L=1m。導(dǎo)軌的水平部分和傾斜部分由光滑圓弧連接。質(zhì)量為的金屬棒P和另一根質(zhì)量為的金屬棒Q分別靜置在導(dǎo)軌上的不同位置，如下圖所示?，F(xiàn)將金屬棒P從離水平面高度h（單位為米）處靜止釋放。若兩棒發(fā)生碰撞，則所有碰撞均為彈性碰撞。已知兩金屬棒的電阻值均為，重力加速度取，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場及導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)，兩根金屬棒運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。下列說法正確的是（）A．P剛進(jìn)入磁場時(shí)受到的安培力F的大小為B．每當(dāng)P完整穿過磁場區(qū)域，P的速率就減小5m/sC．當(dāng)，P和Q不會(huì)發(fā)生碰撞D．當(dāng)，P和Q恰好不發(fā)生第二次碰撞六、線框模型1、豎直面上的運(yùn)動(dòng)的線框如下圖所示，線框穿越有界磁場問題，一般經(jīng)歷五個(gè)階段：接近磁場，穿入磁場，浸沒磁場（假如能完全浸沒），穿出磁場，遠(yuǎn)離磁場。其中一、三、五階段只受重力，二、四階段有電磁感應(yīng)。過程分析：①勻速穿入，當(dāng)自由落體的高度等于臨界高度時(shí)，線框剛進(jìn)入磁場時(shí)的速度使得安培力恰等于線框的重力，線框勻速穿過磁場，如下圖所示。②加速穿入，當(dāng)自由落體的高度較低時(shí)，線圈剛進(jìn)入磁場時(shí)的速度較小，使得安培力小于重力，線框變加速穿入磁場，根據(jù)線框的長度不同，加速穿入分為三種情景：當(dāng)線框長度較短時(shí)，完全穿入時(shí)，安培力依然小于重力；當(dāng)線框長度恰好等于臨界長度時(shí)，當(dāng)剛好完成穿入時(shí)，安培力等于重力；當(dāng)線框長度較長時(shí)，先加速在勻速，如下圖所示。③減速穿入，當(dāng)自由落體的高度較高時(shí)，線框剛進(jìn)入磁場時(shí)速度較大，使得安培力大于重力，線框變減速穿入磁場，根據(jù)線框的長度不同，減速穿入分為三種情景：當(dāng)線框長度較短時(shí)，完全穿入時(shí)，安培力依然小于重力；當(dāng)線框長度恰好等于臨界長度時(shí)，當(dāng)剛好完成穿入時(shí)，安培力等于重力；當(dāng)線框長度較長時(shí)，先減速在勻速，如下圖所示。2、水平面上運(yùn)動(dòng)的線框如圖，空間等距分布無數(shù)個(gè)垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，豎直方向磁場區(qū)域足夠長，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小如圖，空間等距分布無數(shù)個(gè)垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，豎直方向磁場區(qū)域足夠長，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，每一條形磁場區(qū)域?qū)挾燃跋噜彈l形磁場區(qū)域間距均為。現(xiàn)有一個(gè)邊長、質(zhì)量，電阻的單匝正方形線框，以的初速度從左側(cè)磁場邊緣水平進(jìn)入磁場，下列說法正確的是（

）A．線框剛進(jìn)入第一個(gè)磁場區(qū)域時(shí)，加速度大小為B．線框穿過第一個(gè)磁場區(qū)域過程中，通過線框的電荷量為C．線框從開始進(jìn)入磁場到豎直下落的過程中產(chǎn)生的焦耳熱為D．線框從開始進(jìn)入磁場到豎直下落過程中能穿過5個(gè)完整磁場區(qū)域核心考點(diǎn)4電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其應(yīng)用一、互感1、定義當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它產(chǎn)生的就發(fā)生變化，變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生感生電場，在感生電場的作用下，另一個(gè)線圈中的自由電荷定向運(yùn)動(dòng)，于是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。兩個(gè)相互靠近的線圈，當(dāng)一個(gè)線圈中的變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的磁場會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，這種現(xiàn)象叫互感?；ジ鞋F(xiàn)象不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個(gè)線圈之間，而且也可以發(fā)生于任何兩個(gè)相互靠近的電路之間。2、應(yīng)用利用互感現(xiàn)象，可以把能量從一個(gè)線圈傳遞到另一個(gè)線圈。因此，互感現(xiàn)象在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用。3、危害互感現(xiàn)象能發(fā)生在任何兩個(gè)相互靠近的電路之間，互感現(xiàn)象有時(shí)會(huì)影響電路的工作。二、自感1、定義一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的在它本身激發(fā)出的現(xiàn)象。導(dǎo)體本身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象。自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢叫自感電動(dòng)勢。2、自感電動(dòng)勢的大小EL＝Leq\f(ΔI,Δt)，式中L為自感系數(shù)，它可以超出線圈兩端的原電壓。電感線圈阻礙作用的理解：①若電路中的電流正在改變，電感線圈會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢阻礙電路中電流的變化，使得通過電感線圈的電流不能突變；②若電路中的電流是穩(wěn)定的，電感線圈相當(dāng)于一段導(dǎo)線，其阻礙作用是由繞制線圈的導(dǎo)線電阻引起的。3、自感系數(shù)自感系數(shù)是用來表示線圈的自感特性的物理量。單位：亨利(H)．常用的還有毫亨(mH)、微亨(μH)。影響因素：自感系數(shù)L簡稱自感或電感，是由線圈本身性質(zhì)決定的，跟線圈的形狀、體積、匝數(shù)等因素有關(guān)．橫截面積越大，匝數(shù)越多，它的自感系數(shù)就越大，另外有鐵芯時(shí)線圈的自感系數(shù)比沒有鐵芯時(shí)要大得多4、自感電動(dòng)勢的方向當(dāng)原電流增大時(shí)，自感電動(dòng)勢的方向與原電流方向相反；當(dāng)原電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢方向與原電流方向相同(增反減同)。5、自感現(xiàn)象的特點(diǎn)自感電動(dòng)勢阻礙原電流的變化，而不是阻止原電流的變化，只是使原電流的變化時(shí)間變長，即自感電動(dòng)勢總是起著推遲電流變化的作用。通過線圈中的電流不能發(fā)生突變,只能緩慢變化。電流穩(wěn)定時(shí),自感線圈就相當(dāng)于普通導(dǎo)體。線圈的自感系數(shù)越大,自感現(xiàn)象越明顯,自感電動(dòng)勢只是延緩了過程的進(jìn)行,但它不能使過程停止,更不能使過程反向。6、通電自感和斷電自感的比較通電自感斷電自感電路圖器材要求L1、L2同規(guī)格，R＝RL，L較大L很大(有鐵芯)，RL?RLA現(xiàn)象在S閉合瞬間，L2燈立即亮起來，L1燈逐漸變亮，最終一樣亮在開關(guān)S斷開瞬間，LA燈突然閃亮一下后再漸漸熄滅(當(dāng)抽掉鐵芯后，重做實(shí)驗(yàn)，斷開開關(guān)S時(shí)，會(huì)看到LA燈馬上熄滅)原因由于開關(guān)閉合時(shí)，流過電感線圈的電流增大，使線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，阻礙電流的增大，使流過L1燈的電流比流過L2燈的電流增加得慢斷開開關(guān)S時(shí)，流過線圈L的電流減小，產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，阻礙電流的減小，使電流繼續(xù)存在一段時(shí)間；在S斷開后，通過L的電流反向通過燈LA，且由于RL?RLA，使得流過LA燈的電流在開關(guān)斷開瞬間突然增大，