1、第3講電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用,本節(jié)目錄,基礎(chǔ)再現(xiàn)對(duì)點(diǎn)自測(cè),知能演練輕巧奪冠,考點(diǎn)探究講練互動(dòng),技法提煉思維升華,要點(diǎn)透析直擊高考,知識(shí)清單,電源,內(nèi)阻,外阻,Blv,二、電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題,特別提示：圖象的初始條件，方向與正、負(fù)的對(duì)應(yīng)，物理量的變化趨勢(shì)，物理量的增、減或方向正、負(fù)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)都是判斷圖象的關(guān)鍵,Blv,右手定則,左手定則,相反,四、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化 1電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是其他形式的能轉(zhuǎn)化為_ 2感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中受安培力，外力克服安培力_，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為_,電流做功再將電能轉(zhuǎn)化為_. 3電流做功產(chǎn)生的熱量用焦耳定律計(jì)算，公式為_.,電能,做功,電能,內(nèi)能,QI2Rt,熱身

2、體驗(yàn) 1.粗細(xì)均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于線框平面，其邊界與正方形線框的邊平行現(xiàn)使線框以同樣大小的速度沿四個(gè)不同方向平移出磁場(chǎng)，如圖所示，則在移出過(guò)程中線框一邊a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差絕對(duì)值最大的是(),2(2013哈爾濱一模)有一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，它的邊界是MN，在MN左側(cè)是無(wú)場(chǎng)區(qū)域，右側(cè)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，如圖甲所示現(xiàn)在有一個(gè)金屬線框以恒定速度從MN左側(cè)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，線框中的電流隨時(shí)間變化的it圖象如圖乙所示則可能的線框是(),3如圖所示，在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一U形導(dǎo)體框bacd，線框處于水平面內(nèi)，磁場(chǎng)與線框平面垂直，R為一電阻，ef為垂直于ab的一根導(dǎo)體桿，它可以在a

3、b、 cd上無(wú)摩擦地滑動(dòng)，桿ef及線框中導(dǎo)體的電阻都可不計(jì)開始時(shí)，給ef一個(gè)向右的初速度，則() Aef將減速向右運(yùn)動(dòng)，但不是勻減速 Bef將勻速向右運(yùn)動(dòng) Cef將加速向右運(yùn)動(dòng) Def將做往復(fù)運(yùn)動(dòng),4(2013福州高三統(tǒng)考)如圖所示，固定在水平絕緣平面上足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌不計(jì)電阻，但表面粗糙，導(dǎo)軌左端連接一個(gè)電阻R，質(zhì)量為m的金屬棒(電阻也不計(jì))放在導(dǎo)軌上，并 與導(dǎo)軌垂直，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直用水平恒力F把a(bǔ)b棒從靜止起向右拉動(dòng)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是() A恒力F做的功等于電路產(chǎn)生的電能 B恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能 C克服安培力做的功等于電路中

4、產(chǎn)生的電能 D恒力F和摩擦力的合力做的功小于電路中產(chǎn)生的電能和棒獲得的動(dòng)能之和,熱身體驗(yàn)答案與解析,特別提醒：(1)判斷感應(yīng)電流和電動(dòng)勢(shì)的方向，都是利用“相當(dāng)于電源”的部分根據(jù)右手定則或楞次定律判定的.實(shí)際問(wèn)題中應(yīng)注意外電路電流由高電勢(shì)流向低電勢(shì)，而內(nèi)電路則相反. (2)在電磁感應(yīng)電路中，“相當(dāng)于電源”的導(dǎo)體兩端的電壓等于路端電壓.,即時(shí)應(yīng)用2如圖所示，等腰三角形內(nèi)分布有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，它的底邊在x軸上且長(zhǎng)為2L，高為L(zhǎng).紙面內(nèi)一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框沿x軸正方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)穿過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，在t0時(shí)刻恰好位于圖中所示的位置以順時(shí)針方向?yàn)閷?dǎo)線框中電流的正方向，下面四幅圖中能夠正確表

5、示電流位移(Ix)關(guān)系的是(),解析：選A.因題中線框在磁場(chǎng)中切割磁感線的有效長(zhǎng)度隨時(shí)間發(fā)生變化，故應(yīng)分段對(duì)其有效長(zhǎng)度進(jìn)行分析，并根據(jù)有效長(zhǎng)度的變化確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的變化，從而確定感應(yīng)電流大小的變化 (1)線框前進(jìn)L過(guò)程中，由楞次定律可知，電流方向?yàn)檎?，線框右邊的有效切割長(zhǎng)度增大，感應(yīng)電流正向增大；,(2)線框前進(jìn)L1.5L過(guò)程中，左、右兩邊均切割磁感線，但右邊產(chǎn)生的感應(yīng)電流大于左邊，電流仍為正有效切割長(zhǎng)度減小，感應(yīng)電流減?。?(3)線框前進(jìn)1.5L2L過(guò)程中，左、右兩邊均切割磁感線，但左邊產(chǎn)生的感應(yīng)電流大于右邊，電流為負(fù)有效切割長(zhǎng)度增大，感應(yīng)電流增大； (4)線框前進(jìn)2L3L過(guò)程中,左邊切

6、割磁感線，電流仍為負(fù).有效切割長(zhǎng)度減小，感應(yīng)電流減小,三、電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 導(dǎo)體的兩種狀態(tài)及處理方法 (1)導(dǎo)體的平衡態(tài)靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 處理方法：根據(jù)平衡條件合外力等于零列式分析 (2)導(dǎo)體的非平衡態(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,即時(shí)應(yīng)用3一個(gè)剛性矩形銅制線圈從高處自由下落，進(jìn)入一水平的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，然后穿出磁場(chǎng)區(qū)域繼續(xù)下落，如圖所示，則() A若線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程是勻速運(yùn)動(dòng)， 則離開磁場(chǎng)過(guò)程一定是勻速運(yùn)動(dòng) B若線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程是加速運(yùn)動(dòng)， 則離開磁場(chǎng)過(guò)程一定是加速運(yùn)動(dòng) C若線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程是減速運(yùn)動(dòng)， 則離開磁場(chǎng)過(guò)程一定是減速運(yùn)動(dòng) D若線

7、圈進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程是減速運(yùn)動(dòng)， 則離開磁場(chǎng)過(guò)程一定是加速運(yùn)動(dòng),解析：選C.由題圖可知，線圈的寬度遠(yuǎn)小于磁場(chǎng)邊界的寬度，所以當(dāng)線圈勻速進(jìn)入時(shí)，速度恒定，但線圈完全進(jìn)入磁場(chǎng)后，穿過(guò)線圈的磁通量不發(fā)生變化，沒有感應(yīng)電流，線圈只受重力，做加速度為g的勻加速運(yùn)動(dòng)，所以離開磁場(chǎng)時(shí)速度大于進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度，安培力一定大于重力，線圈一定做減速運(yùn)動(dòng)，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤；同理，如果進(jìn)入的過(guò)程是加速運(yùn)動(dòng)，速度增大，完全進(jìn)入后又做加速度為g的勻加速運(yùn)動(dòng)，速度也增大，所以離開時(shí)應(yīng)該有三種可能，仍然加速離開、勻速離開或減速離開，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；如果線圈進(jìn)入的過(guò)程是減速運(yùn)動(dòng)，速度減小，但完全進(jìn)入后又是做加速度為g的勻加速運(yùn)動(dòng)，由圖中

8、的磁場(chǎng)寬度可知，離開時(shí)的速度一定會(huì)大于進(jìn)入時(shí)的速度，所以離開時(shí)一定是做減速運(yùn)動(dòng)，所以選項(xiàng)C正確、D錯(cuò)誤,四、電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題分析 1過(guò)程分析 (1)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生感應(yīng)電流的過(guò)程，實(shí)質(zhì)上是能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程 (2)電磁感應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中必定受到安培力的作用，因此，要維持感應(yīng)電流的存在,必須有“外力”克服安培力做功此過(guò)程中，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 (3)當(dāng)感應(yīng)電流通過(guò)用電器時(shí)，電能又轉(zhuǎn)化為其他形式的能.安培力做功的過(guò)程，是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程安培力做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能,2求解思路 (1)若回路

9、中電流恒定，可以利用電路結(jié)構(gòu)及WUIt或QI2Rt直接進(jìn)行計(jì)算 (2)若電流變化，則：利用安培力做的功求解：電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功；利用能量守恒求解：若只有電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，則機(jī)械能的減少量等于產(chǎn)生的電能,(1)從金屬條ab進(jìn)入“扇形”磁場(chǎng)時(shí)，求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E，并指出ab上的電流方向； (2)從金屬條ab進(jìn)入“扇形”磁場(chǎng)時(shí)，畫出“閃爍”裝置的電路圖； (3)從金屬條ab進(jìn)入“扇形”磁場(chǎng)時(shí)開始，經(jīng)計(jì)算畫出輪子轉(zhuǎn)一圈過(guò)程中，內(nèi)圈與外圈之間電勢(shì)差Uab隨時(shí)間t變化的Uabt圖象,【答案】見解析,考點(diǎn)2電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題 (2012高考重慶卷)如圖所示,正方形 區(qū)域MNPQ內(nèi)有垂

10、直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 在外力作用下，一正方形閉合剛性導(dǎo)線框 沿QN方向勻速運(yùn)動(dòng)，t0時(shí)刻，其四個(gè)頂 點(diǎn)M、N、P、Q恰好在磁場(chǎng)邊界中點(diǎn)下列圖象中能反映線框所受安培力F的大小隨時(shí)間t變化規(guī)律的是(),【答案】B 【方法總結(jié)】解題時(shí)一定要分析清楚運(yùn)動(dòng)過(guò)程，找出切割磁感線的有效長(zhǎng)度，同時(shí)搞清切割磁感線的有幾部分導(dǎo)體有一些題目根據(jù)方向排除錯(cuò)誤選項(xiàng)較為簡(jiǎn)單,考點(diǎn)3電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 (2011高考四川卷)如圖所示，間距l(xiāng)0.3 m的平行金屬導(dǎo)軌a1b1c1和a2b2c2分別固定在兩個(gè)豎直面內(nèi)在水平面a1b1b2a2區(qū)域內(nèi)和傾角37的斜面c1b1b2c2區(qū)域內(nèi)分別有磁感應(yīng)強(qiáng)度B10.4 T、方向豎直向

11、上和B21 T、方向垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)電阻R0.3 、質(zhì)量m10.1 kg、長(zhǎng)為l的相同導(dǎo)體桿K、S、Q分別放置在導(dǎo)軌上，S桿的兩端固定在b1、b2點(diǎn)，K、Q桿可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦滑動(dòng)且始終接觸良好一端系于K桿中點(diǎn)的輕繩平行于導(dǎo)軌繞過(guò)輕質(zhì)定滑輪自然下垂，繩上穿有質(zhì)量m20.05 kg的小環(huán),已知小環(huán)以a6 m/s2的加速度沿繩下滑，K桿保持靜止，Q桿在垂直于桿且沿斜面向下的拉力F作用下勻速運(yùn)動(dòng)不計(jì)導(dǎo)軌電阻和滑輪摩擦，繩不可伸長(zhǎng)取g10 m/s2，sin370.6，cos370.8.求： (1)小環(huán)所受摩擦力的大??； (2)Q桿所受拉力的瞬時(shí)功率,【答案】(1)0.2 N(2)2 W,考點(diǎn)4電磁

12、感應(yīng)中的能量問(wèn)題 (2012高考天津卷)如圖所示，一對(duì)光 滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi),導(dǎo)軌 間距l(xiāng)0.5 m,左端接有阻值R0.3 的電阻 一質(zhì)量m0.1 kg,電阻r0.1 的金屬棒MN 放置在導(dǎo)軌上，整個(gè)裝置置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.4 T棒在水平向右的外力作用下，由靜止開始以a2 m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)棒的位移s9 m時(shí)撤去外力，棒繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段距離后停下來(lái)，已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1Q221.導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)，棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸求：,(1)棒在勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)電阻R的電荷量q； (2)撤去

13、外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2； (3)外力做的功WF.,【答案】(1)4.5 C(2)1.8 J(3)5.4 J 【方法總結(jié)】求解電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題的一般步驟： (1)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(shì)的大小和方向 (2)畫出等效電路，求出回路中電阻消耗電功率的表達(dá)式 (3)分析導(dǎo)體機(jī)械能的變化，用動(dòng)能定理或能量守恒關(guān)系，得到機(jī)械功率的改變所滿足的方程,思維建模 電磁感應(yīng)中“桿導(dǎo)軌”模型 【范例】(14分)(2011高考天津卷)如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距為l0.5 m,其電阻不計(jì),兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面均與水平面成30角完全相同的兩金屬棒ab、cd分別垂直導(dǎo)

14、軌放置，每棒兩端都與導(dǎo)軌始終有良好接觸，已知兩棒質(zhì)量均為m0.02 kg，電阻均為R0.1 ,整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.2 T，棒ab在平行于導(dǎo)軌向上的力F作用下,沿導(dǎo)軌向上勻速運(yùn)動(dòng)，而棒cd恰好能夠保持靜止，取g10 m/s2，問(wèn)：,(1)通過(guò)棒cd的電流I是多少，方向如何？ (2)棒ab受到的力F多大？ (3)棒cd每產(chǎn)生Q0.1 J的熱量，力F做的功W是多少？,尋規(guī)探法 批注：棒均處于受力平衡狀態(tài)，這是解題的關(guān)鍵條件，由此可求出回路中的電流大小，據(jù)楞次定律可知cd棒中電流方向； 批注：還可求出ab棒所受的安培力，進(jìn)而求出ab棒受到的外力F； 批注：涉及能

15、量問(wèn)題，先由焦耳定律列方程，再對(duì)棒cd的運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行分析，明確電路結(jié)構(gòu)，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出位移，進(jìn)而求出功,【答案】(1)1 A方向由d至c(2)0.2 N(3)0.4 J,【建模感悟】在電磁感應(yīng)中的綜合問(wèn)題中有兩類常見的模型.,本部分內(nèi)容講解結(jié)束,按ESC鍵退出全屏播放,第10章交變電流 傳感器,2014高考導(dǎo)航,第1講交變電流的產(chǎn)生和描述,本節(jié)目錄,基礎(chǔ)再現(xiàn)對(duì)點(diǎn)自測(cè),知能演練輕巧奪冠,考點(diǎn)探究講練互動(dòng),技法提煉思維升華,要點(diǎn)透析直擊高考,知識(shí)清單 一、交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律 1交變電流：大小和方向都隨時(shí)間做_變化的電流 2正弦交流電 (1)產(chǎn)生：在勻強(qiáng)磁場(chǎng)里，線圈繞_方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng) (

16、2)中性面： 定義：與磁場(chǎng)方向_的平面,周期性,垂直于磁場(chǎng),垂直,特點(diǎn)：線圈位于中性面時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量_，磁通量的變化率為_，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為_線圈每經(jīng)過(guò)中性面一次，電流的方向就改變一次 (3)變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計(jì)時(shí)) 電動(dòng)勢(shì)(e)：e_. 電壓(u)：u_. 電流(i)：i_. (4)圖象(如圖),最大,零,零,Emsint,Umsint,Imsint,最大值,相同,熱量,特別提示：通常所說(shuō)交變電流、電壓的數(shù)值，各種交流電器設(shè)備所標(biāo)的額定電壓和額定電流的數(shù)值，一般交流電表測(cè)量的數(shù)值，都是指有效值(除非有特殊說(shuō)明),熱身體驗(yàn),12.一矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)的固定軸

17、轉(zhuǎn)動(dòng),線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化圖象如圖所示,下列說(shuō)法中正確的是() At1時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量為零 Bt2時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最大 Ct3時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大 D每當(dāng)e轉(zhuǎn)換方向時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值都為最大,熱身體驗(yàn)答案與解析 11.解析：選A.只有A圖中電流方向不變，是直流電，故A對(duì)；其他都是交變電流 12.解析：選D.t1時(shí)刻線圈通過(guò)中性面，磁通量最大，A錯(cuò)；t2時(shí)刻磁通量為零，B錯(cuò)；t3時(shí)刻電動(dòng)勢(shì)為零，磁通量變化率為零，C錯(cuò)；e在通過(guò)中性面時(shí)改變方向，此時(shí)磁通量最大，故D正確,一、正弦式電流的變化規(guī)律 1正弦式電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始

18、計(jì)時(shí)),即時(shí)應(yīng)用1在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖甲所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖乙所示，則() At0.005 s時(shí)線框的磁通量變化率為零 Bt0.01 s時(shí)線框平面與中性面重合 C電流方向每秒改變100次 D該交流電的瞬時(shí)表達(dá)式為e311sin100t V,解析：選B.線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量的變化率成正比,而t0.005 s時(shí)e最大，磁通量變化率最大，故A錯(cuò)；t0.01 s時(shí)e0，最大，故B正確；周期T0.02 s，f50 Hz，電流方向每秒改變100次，C錯(cuò)誤；Em311 V，2f100 rad/s，初相為0，故表達(dá)式為e311sin100t V，D錯(cuò)誤

19、,二、對(duì)交變電流“四值”的比較和理解 1交變電流的瞬時(shí)值、峰值、有效值、平均值的比較,2.對(duì)交變電流有效值的理解 交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)(電流通過(guò)電阻生熱)進(jìn)行定義的，所以進(jìn)行有效值計(jì)算時(shí)，要緊扣電流通過(guò)電阻生熱(或熱功率)進(jìn)行計(jì)算.注意“三同”:即“相同電阻”,“相同時(shí)間”內(nèi)產(chǎn)生“相同熱量”計(jì)算時(shí)“相同時(shí)間”要取周期的整數(shù)倍，一般取一個(gè)周期,即時(shí)應(yīng)用2 (2013泉州模擬)如圖所示，圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的正弦交流電的圖象，調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生的正弦交流電的圖象如圖線b所示以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說(shuō)法中正確的是(),考點(diǎn)2交流電“四值”的計(jì)算 如圖所示，N50匝的矩形線圈abcd，ab邊長(zhǎng)l120 cm，ad邊長(zhǎng)l225 cm，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.4 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，外