電磁感應(yīng)、交變電流-

電磁感應(yīng)、交變電流青島十七中高三物理集備組2008.12.17高三物理專題復(fù)習(xí)研討（九）1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象Ⅰ2.磁通量Ⅰ電磁感應(yīng)3.法拉第電磁感應(yīng)定律Ⅱ4.楞次定律Ⅱ5.自感、渦流Ⅰ2008年考試說明的要求考綱的解讀:電磁感應(yīng)是電磁學(xué)中最重要的內(nèi)容之一，其中，導(dǎo)體棒切割磁感線的問題是力、電綜合的一個(gè)重要考點(diǎn)，與電量相關(guān)和與電熱相關(guān)是兩大主力題型，能非常有效地考察過程與方法以及物理學(xué)科內(nèi)的綜合能力，因此是09年高考物理必考兩道大題的熱門候選。感應(yīng)電流的的產(chǎn)生條件，感應(yīng)電流的方向的判定（楞次定律和右手定則），法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用（特別是導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的有關(guān)問題）是重點(diǎn)的復(fù)習(xí)內(nèi)容。自感與渦流作為兩類電磁感應(yīng)現(xiàn)象讓學(xué)生定性了解。與過去的考綱比較：自感現(xiàn)象的要求明顯的降低，自感系數(shù)的概念沒有出現(xiàn)，只做一般了解即可。自感電動勢不做定量的要求，不要再去討論日光燈的工作原理。渦流的要求加強(qiáng)說明高考更加注重物理學(xué)知識的應(yīng)用。與教學(xué)大綱比較：考綱中沒有區(qū)分動生電動勢和感生電動勢，這對電磁感應(yīng)本質(zhì)屬性的要求降低了。（如感應(yīng)電場與靜電場不同，不要做過多的定量研究，否則，將顛覆學(xué)生一些已有的靜電場的知識體系）考綱中沒有提出互感的問題，可以變壓器為例讓學(xué)生了解即可。統(tǒng)計(jì)：4道選擇題，7道計(jì)算題計(jì)算題中基本全是導(dǎo)體棒切割磁感線的力、電結(jié)合問題2007年全國各省市高考電磁感應(yīng)試題統(tǒng)計(jì)：選擇題11道題，計(jì)算題6大題，而大題基本上都處于壓軸題的位置，這足以看出此內(nèi)容的重要性。由于山東卷07和08連續(xù)兩年考帶電粒

子在電磁場中的運(yùn)動問題，因此，09年考電磁

感應(yīng)大題的可能性很大。2008年全國各省市高考電磁感應(yīng)試題復(fù)習(xí)專題設(shè)置：1、電磁感應(yīng)現(xiàn)象

楞次定律2、法拉第電磁感應(yīng)定律3、電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用4、圖象問題

自感現(xiàn)象復(fù)習(xí)時(shí)間安排：10課時(shí)（包括單元檢測）電磁感應(yīng)知識框架電磁感應(yīng)自主預(yù)習(xí)學(xué)案專題一 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律一、磁通量疑點(diǎn)辨析：1．定義式公式中物理量的含義？磁通量的正負(fù)號的理解？若穿過一個(gè)面的磁感線有來自相反方向的，怎樣求磁通量？如何用磁通量來描述磁感應(yīng)強(qiáng)度？【例1】在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B

=

0.2T的勻強(qiáng)磁場中，有一面積為S

=

30cm2的矩形線框，線框平面與磁場方向垂直，這時(shí)穿

過線框的磁通量為

Wb。若從圖所示位置開始繞垂

直于磁場方向的OO′軸轉(zhuǎn)過600角，這時(shí)穿過線框平面的磁

通量為

Wb。從圖示位置開始，在轉(zhuǎn)過1800角的過程中，穿過線框平面的磁通量的變化為

Wb。【訓(xùn)練1】如圖所示，有一單匝矩形金屬線框，條形磁鐵垂直穿過其中心處，此時(shí)穿過矩形線框的磁通量為Φ1，保持磁鐵和線框的位置不變，將矩形線框變?yōu)閳A形線框，讓磁鐵垂直穿過其圓心，此時(shí)穿過圓形線框的磁通量為Φ2，則（

A

）A．Φ1＞Φ2

B．Φ1＜Φ2

C．Φ1=Φ2D．不能比較．二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象．1、產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，是否必須有閉合電路？在一個(gè)物理過程中，是否發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象不是看電路是否閉合或是否有磁通量，而是看該過程中磁通量是否發(fā)生變化。．2、引起磁通量變化的因素有哪些？引起穿過閉合電路磁通量發(fā)生變化的可以是磁場強(qiáng)弱和方向變化、也可以是閉合電路的面積S變化、還可以是磁場與閉合電路的相對位置變化，當(dāng)然還包括幾種變化因素兼而有之?！纠?】如圖所示，一帶負(fù)電的粒子，沿一圓環(huán)導(dǎo)體的直徑方向，在圓環(huán)表面勻速掠過，則（

A

）A．圓環(huán)中沒有感應(yīng)電流B．圓環(huán)中有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流

C．圓環(huán)中有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流D．粒子靠近時(shí)有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，離開時(shí)則相反

E．粒子靠近時(shí)有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，離開時(shí)則相反【訓(xùn)練2】如圖所示，a、b是平行金屬導(dǎo)軌，勻強(qiáng)磁場

垂直導(dǎo)軌平面，c、d是分別串有電壓表和電流表金屬棒，它們與導(dǎo)軌接觸良好，當(dāng)c、d以相同速度向右運(yùn)動時(shí)，下列正確的是（

B

）A．兩表均有讀數(shù)B．兩表均無讀數(shù)C．電流表有讀數(shù)，電壓表無讀數(shù)

D．電流表無讀數(shù)，電壓表有讀數(shù)三、感應(yīng)電流方向的判定——楞次定律1．討論楞次定律中“阻礙”的含義。如果穿過所研究的閉合電路的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相反；如果穿過所研究電路的磁場量減小時(shí)，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方同相同，可簡記為“增反減同”。定律中的“阻礙”不僅有“反抗”的意思，還有“補(bǔ)償”的含義?！白璧K”不同于“阻止”。2、應(yīng)用楞次定律的解題步驟（強(qiáng)化方法）3、楞次定律中的能量守恒電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電能是由其他形式的能量轉(zhuǎn)化而來的，如機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能等。在這種轉(zhuǎn)化中也必須遵循能量守恒定律。解釋電磁感應(yīng)現(xiàn)象中“來據(jù)去留”現(xiàn)象【例3】如圖，三角形線框與長直導(dǎo)線彼此絕緣，線框被導(dǎo)線分成面積相等的兩部分，在M接通圖示方向電流的瞬間，線框中感應(yīng)電流的方向是（

C

）A．無感應(yīng)電流

C．C→B→AB．A→B→CD．條件不足，無法判斷【訓(xùn)練3】2008高考（重慶卷）18.如題18圖，粗糙水平桌面上有一質(zhì)量為m的銅質(zhì)矩形線圈.當(dāng)一豎直放置的條形磁鐵從線圈中線AB正上方等高快速經(jīng)過時(shí)，若線圈始終不動，則關(guān)于線圈受到的支持力FN及在水平方向運(yùn)動趨勢的正確判斷是A.FN先小于mg后大于mg,運(yùn)動趨勢向左

B.FN先大于mg后小于mg,運(yùn)動趨勢向左

C.FN先大于mg后大于mg,運(yùn)動趨勢向右

D.FN先大于mg后小于mg,運(yùn)動趨勢向右

答案：D4．右手定則的應(yīng)用⑴適用范圍：⑵在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中“電源”正負(fù)極的判定：判斷電勢高低時(shí)必須把產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的導(dǎo)體（或線圈）看成電源，且注意在電源的內(nèi)部感應(yīng)電流從電勢低處向電勢高處流動，在電源的外部感應(yīng)電流從電勢高處向低處流動。如果電路斷路，無感應(yīng)電流時(shí)，可假設(shè)電路

閉合，先確定感應(yīng)電流方向，再確定電勢的高低?！纠?】2008高考（寧夏卷）16.如圖所示，同一平面內(nèi)的三條平行導(dǎo)線串有兩個(gè)最阻R和r，導(dǎo)體棒PQ與三條導(dǎo)線接觸良好；勻強(qiáng)磁場的方向垂直紙面向里。導(dǎo)體棒的電阻可忽略。當(dāng)導(dǎo)體棒向左滑動時(shí)，下列說法正確的是A.流過R的電流為由d到c，流過r的電流為由b到aB.流過R的電流為由c到d，流過r的電流為由b到aC.流過R的電流為由d到c，流過r的電流為由a到bD.流過R的電流為由c到d，流過r的電流為由a到b答案：B【訓(xùn)練4】圖為地磁場磁感線的示意圖。在北半球地磁場的豎直分量向下。飛機(jī)在我國上空勻速巡航，機(jī)翼保持水平，飛行高度不變。由于地磁場的作用，金屬機(jī)翼上有電勢差。設(shè)飛行員左方機(jī)翼末端處的電勢為U1，右方機(jī)翼末端處的電勢為U2，則（

AC

）A．若飛機(jī)從西往東飛，U1比U2高B．若飛機(jī)從東往西飛，U2比U1高C．若飛機(jī)從南往北飛，U1比U2高D．若飛機(jī)從北往南飛，U2比U1高小結(jié)：產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那段導(dǎo)體相當(dāng)于電源，電流的流向是從低電勢到高電勢的5．楞次定律的等效表述感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因：⑴阻礙原磁通量的變化；⑵阻礙導(dǎo)體相對運(yùn)動；⑶阻礙原電流的變化（自感）。【例5】如圖（a），圓形線圈P靜止在水平桌面上，其正上方懸掛一相同的線圈Q，P和Q共軸，Q中通有變化電流，電流隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖（b）所示，P所受的重力為G，桌面對P的支持力為N，則（

AD

）A．t1時(shí)刻，N

>GC．t3時(shí)刻，N<GB．t2時(shí)刻，N

>GD．t4時(shí)刻，N=G一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象

楞次定律課后練習(xí)專題二、法拉第電磁感應(yīng)定律一、法拉第電磁感應(yīng)定律和磁通量的變化1、分析磁通量、磁通量的變化量率

區(qū)別與聯(lián)系。類比于運(yùn)動學(xué)中v、

，

。2、分析下面三個(gè)公式的適用情景3、討論電磁感應(yīng)過程中的電量問題：【例1】如圖所示，一邊長為L的正方形金屬框，質(zhì)量

為m，電阻為R，用細(xì)線把它懸掛在一個(gè)有界的磁場邊

緣，金屬框的上半部處于磁場內(nèi)，下半部處于磁場外，磁場隨時(shí)間均勻變化且滿足B＝kt規(guī)律．已知細(xì)線所能承受的最大拉力T＝2mg，求從t＝0時(shí)刻起，經(jīng)多長時(shí)間細(xì)線會被拉斷．【例2】如圖是一種測量通電螺線管中磁場的裝置，把一個(gè)很小的測量線圈A放在待測處，線圈與測量電量的電表Q串聯(lián)，當(dāng)用雙刀雙擲開關(guān)K使螺線管的電流反向時(shí)，測量線圈中就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而引起電荷的遷移，由Q表測出該電荷電量為q，就可以算出線圈所在處的磁感強(qiáng)度B。已知測量線圈共有N匝，直徑為d，它和Q表串聯(lián)電路的總電阻為R，則被測處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝

?！居?xùn)練1】（2006全國）如圖，在勻強(qiáng)磁場中固定放置一根串接一電阻R的直角形金屬導(dǎo)軌aob（在紙面內(nèi)），磁場方向垂直紙面朝里，另有兩根金屬導(dǎo)軌c、d分別平行于oa、ob放置。保持導(dǎo)軌之間接觸良好，金屬導(dǎo)軌的電阻不計(jì)?，F(xiàn)經(jīng)歷以下四個(gè)過程：①以速率v移動d，使它與ob的距離增大一倍；②再以速率v移動c，使它與oa的距離減小一半；③然后，再以速率2v移動c，使它回到原處；④最后以速率2v移動d，使它也回到原處。設(shè)上述四個(gè)過程中通過電阻R的電量的大小依次為Q1、Q2、Q3和Q4，則（

A

）A.

Q1＝Q2＝Q3＝Q4

B.

Q1＝Q2＝2Q3＝2Q4C.

2Q1＝2Q2＝Q3＝Q4

D.

Q1≠Q(mào)2＝Q3≠Q(mào)4二、導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢計(jì)算1.導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的大?。河懻揕和v

等效值的把握。2．切割運(yùn)動的若干圖景：①部分導(dǎo)體在勻強(qiáng)磁場中的相對平動切割②部分導(dǎo)體在勻強(qiáng)磁場中的勻速轉(zhuǎn)動切割③閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動切割【例3】如圖所示，勻強(qiáng)磁場方向垂直于線圈平面，先后兩次將線框從同一位置勻速地拉出有磁場。第一次速度v1

=v，第二次速度v2

=2v，在先、后兩次過程中（

A

B

）A．線圈中感應(yīng)電流之比為1：2B．線圈中產(chǎn)生熱量之比為1：2C．沿運(yùn)動方向作用在線框上的外力的功率之比為1：2D．流過任一橫截面的電量之比為1：2思考：分析如果就單匝線圈和N匝線圈比較，計(jì)算感應(yīng)電流、作用在線框上的外力、流過任一橫截面的電量的計(jì)算公式的形式有何不同？【訓(xùn)練2】用相同導(dǎo)線繞制的邊長為L或2L的四個(gè)閉合導(dǎo)體線框，以相同的速度勻速進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁場，如圖所示。在每個(gè)線框進(jìn)入磁場的過程中，M、N兩點(diǎn)間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Ud.下列判斷正確的是A．

Ua<Ub<Uc<UdC.

Ua=Ub<Uc=UdB.

Ua<Ub<Ud<UcD.

Ub<Ua<Ud<Uc三、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的電路問題討論解決問題思路：1、找“電源”：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,有些問題往往可以歸結(jié)為電路問題,在這類問題中,切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路就相當(dāng)于電源,這部分的電阻相當(dāng)于電源的內(nèi)阻。2、找外電路并分析電路連接方式：除“電源”以外其余部分相當(dāng)于外電路。解這類問題時(shí)，一般先畫出等效電路圖。3、然后應(yīng)用電路的有關(guān)規(guī)律以及一些力學(xué)規(guī)律進(jìn)行分析計(jì)算．【例4】如圖所示，兩個(gè)互連的金屬圓環(huán)，粗金屬環(huán)的電阻是細(xì)金屬環(huán)電阻的二分之一。磁場垂直穿過粗金屬環(huán)所在區(qū)域，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化時(shí)，在粗環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E，則a、b兩點(diǎn)間的電勢差為（

C

）A．E/2

B．E/3

C．2E/3

D．E【例5】（2006上海）如圖所示，平行金屬導(dǎo)軌與水平面成θ角，導(dǎo)軌與固定電阻R1和R2相連，勻強(qiáng)磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面．有一導(dǎo)體棒ab，質(zhì)量為m，導(dǎo)體棒的電阻與固定電阻R1和R2的阻值均相等，與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為μ，導(dǎo)體棒ab沿導(dǎo)軌向上滑動，當(dāng)上滑的速度為v時(shí)，受到安培力的大小為F．此時(shí)（

BCD

）A．電阻R1消耗的熱功率為Fv／3B．電阻R2消耗的熱功率為Fv／6C．整個(gè)裝置因摩擦而消耗的熱功率為μmgvcosθD．整個(gè)裝置消耗的機(jī)械功率為（F＋μmgcosθ）v小結(jié)：電磁感應(yīng)中的電路問題，實(shí)際上是電磁感應(yīng)和恒定電流問題的綜合題．感應(yīng)電動勢大小的計(jì)算，方向的判定，以及電路的等效轉(zhuǎn)化，是解決此類問題的關(guān)鍵．思考：若將磁場方向改為豎直向上，會給解題帶來怎樣的變化？二、法拉第電磁感應(yīng)定律課后練習(xí)專題三、電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用一、電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題電磁感應(yīng)中通過導(dǎo)體的感應(yīng)電流在磁場中又將受到安培力的作用，這就使得電磁感應(yīng)問題往往和力學(xué)問題聯(lián)系在一起，解決這類問題的基本方法是：用法拉第電磁感應(yīng)定律或?qū)w做切割磁感線運(yùn)動時(shí)感應(yīng)電動勢公式確定感應(yīng)電動勢的大小，再用楞次定律或右手定則確定感應(yīng)電動勢的方向；畫出等效電路，磁通量發(fā)生變化的電路或切割磁感線的導(dǎo)體相當(dāng)于電源，用閉合電路歐姆定律求出電路中的電流；分析所研究的導(dǎo)體受力情況（包括安培力、用左手定則確定其方向）；列出動力學(xué)方程或平衡方程并求解。常用動力學(xué)方程有：牛頓運(yùn)動定律、動能定理、能量能守恒定律等?！纠?】（2005上海）如圖所示，處于勻強(qiáng)磁場中的兩根足夠長、電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌相距1m，導(dǎo)軌平面與水平面成θ=37°角，下端連接阻值為R的電阻．勻強(qiáng)磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直．質(zhì)量為0.2kg、電阻不計(jì)的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，它們之間的動摩擦因數(shù)為0.25．求：(1)求金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑時(shí)的加速度大小；當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，電阻R消耗的功率為8W，求該速度的大小；在上問中，若R＝2Ω，金屬棒中的電流方向由a到b，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與方向．(g=10m／s2，sin37°＝0.6，

cos37°＝0.8)4m／s2,10m/s

,0.4T,磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上【例2】如圖所示，P、Q為水平面內(nèi)平行放置的光滑金屬長直導(dǎo)軌，間距為L1，處在豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1的勻強(qiáng)磁場中。一導(dǎo)體桿ef垂直于P、Q放在導(dǎo)軌上，在外力作用下向左做勻速直線運(yùn)動。質(zhì)量為m、每邊電阻均為r、邊長為L2的正方形金屬框abcd置于豎直平面內(nèi)，兩頂點(diǎn)a、b通過細(xì)導(dǎo)線與導(dǎo)軌相連，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2的勻強(qiáng)磁場垂直金屬框向里，金屬框恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。不計(jì)其余電阻和細(xì)導(dǎo)線對a、b點(diǎn)的作用力。⑴通過ab邊的電流Iab是多大？⑵導(dǎo)體桿ef的運(yùn)動速度v是多大？【訓(xùn)練1】（北京卷）22．（16分）均勻?qū)Ь€制成的單位正方形閉合線框abcd，每邊長為L，總電阻為R，總質(zhì)量為m。將其置于磁感強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場上方h處，如圖所示。線框由靜止自由下落，線框平面保持在豎直平面內(nèi)，且cd邊始終與水平的磁場邊界平行。當(dāng)cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，求線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小;求cd兩點(diǎn)間的電勢差大小;若此時(shí)線框加速度恰好為零，求線框下落的高度h所應(yīng)滿足的條件E＝BL二、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化問題1、電磁感應(yīng)過程總是伴隨著能量轉(zhuǎn)化．導(dǎo)體切割磁感線，磁場變化產(chǎn)生感應(yīng)電流，則機(jī)械能（或其它形式的能）轉(zhuǎn)化為電能；產(chǎn)生感應(yīng)電流的導(dǎo)體在磁場中受到安培力作用運(yùn)動或通過電阻發(fā)熱，則電能又轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或內(nèi)能。2、功是能量轉(zhuǎn)化的量度。做功與能量轉(zhuǎn)化的形式相對應(yīng)：克服安培力做的功，數(shù)值上總是等于電路中轉(zhuǎn)化的電能；合外力做的功數(shù)值上總是等于物體動能的變化；重力做的功與重力勢能的增量相等……。3、解題時(shí)要從能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合動能定理、能量守恒定

律、功能關(guān)系來分析導(dǎo)體的動能、勢能、電能、內(nèi)能等能量的變化，建立相關(guān)的方程?！纠?】兩根光滑的金屬導(dǎo)軌，平行放置在傾角為θ的斜面上，導(dǎo)軌的左端接有電阻R，導(dǎo)軌的電阻可忽略不計(jì)。斜面處在以勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于斜面向上。質(zhì)量為m、電阻可不計(jì)的金屬棒ab，在沿著斜面與棒垂直的恒力F作用下沿導(dǎo)軌勻速上滑，并上升h高度。如圖所示，在這過程中（

AD

）作用在金屬棒上的各個(gè)力的合力所做的功等于零作用在金屬棒上的各個(gè)力的合力所做的功等于mgh與電阻R上發(fā)出的焦耳熱之和恒力F與安培力的合力所做的功等于零恒力F與重力的合力所做的功等于電阻R上發(fā)出的焦耳熱【例4】天津卷兩根光滑的長直金屬導(dǎo)軌導(dǎo)軌MN、M"N"平行置于同一

水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距為l，電阻不計(jì)，M、M"處接有如圖所示的電路，電路中各電阻的阻值均為R，電容器的電容為C。長度也為l、阻值同為

R的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中。ab在外力作用下向右勻速運(yùn)動且與導(dǎo)軌保持良好接觸，在ab運(yùn)動距離為s的過程中，整個(gè)回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q。求：（1）ab運(yùn)動速度v的大??；（2）電容器所帶的電荷量q.【訓(xùn)練2】2008（全國卷2）24．（19分）如圖，一直導(dǎo)體棒質(zhì)量為m、長為l、電阻為r，其兩端放在位于水平面內(nèi)間距也為l的光滑平行導(dǎo)軌上，并與之密接；棒左側(cè)兩導(dǎo)軌之間連接一可控制的負(fù)載電阻（圖中未畫出）；導(dǎo)軌置于勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于導(dǎo)軌所在平面。開始時(shí)，給導(dǎo)體棒一個(gè)平行于導(dǎo)軌的初速度v0。在棒的運(yùn)動速度由v0減小至v1的過程中，通過控制負(fù)載電阻的阻值使棒中的電流強(qiáng)度I保持恒定。導(dǎo)體棒一直在磁場中運(yùn)動。若不計(jì)導(dǎo)軌電阻，求此過程中導(dǎo)體棒上感應(yīng)電動勢的平均值和負(fù)載電阻上消耗的平均功率。三、電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用課后練習(xí)專題四、

圖象問題 自感現(xiàn)象一、電磁感應(yīng)中的圖象問題電磁感應(yīng)中常涉及磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量Φ、感應(yīng)電動勢E和感應(yīng)

電流I隨時(shí)間t變化的圖象，有時(shí)還會涉及到感應(yīng)電動勢E和感應(yīng)電流I隨線圈位移x變化的圖象。圖象問題大致可分為兩類:由給定的電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確的圖象；由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量。

解這類問題需應(yīng)用右手定則、楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行分析。圖像問題能很好的考察考生對概念的理解、規(guī)律的應(yīng)用和過程的分析，能夠形象的反映較復(fù)雜的問題，故成為命題的熱點(diǎn)。【例I】2008

（全國卷1）20.矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強(qiáng)磁場中，磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，規(guī)定磁場的正方向垂直低面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示.若規(guī)定順時(shí)針方向?yàn)楦袘?yīng)電流I的正方向，下列各圖中正確的是

D要善于使用排除法配合解題【例2】一閉合線圈固定在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場中，設(shè)向里為磁感強(qiáng)度B的正方向，線圈中的箭頭為電流I的正方向．如圖1所示．已知線圈中感應(yīng)電流I隨時(shí)間變化的圖像如圖所示，則磁感強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的圖像可能是圖2中的（

CD

）【訓(xùn)練1】如圖所示，在PQ、QR區(qū)域中存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的勻強(qiáng)磁場，磁場方向均垂直于紙面。一導(dǎo)線框abcdefa位于紙面內(nèi)，框的鄰邊都互相垂直，bc邊與磁場的邊界P重合。導(dǎo)線框與磁場區(qū)域的尺寸如圖所示。從t=0時(shí)刻開始，線框勻速很長兩個(gè)磁場區(qū)域，以a→b→c→d→e→f為線框中的電動勢的正方向，以下四個(gè)關(guān)系示意圖中正確的是(C)電磁感應(yīng)的圖像問題在高考中出現(xiàn)頻繁，而且對概念理解能力的要求、對過程分析能力的要求都有越來越高的趨勢。2008（全國卷2）21．如圖，一個(gè)邊長為l的正方形虛線框內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場；一個(gè)邊長也為l的正方形導(dǎo)線框所在平面與磁場方

向垂直；虛線框?qū)蔷€ab與導(dǎo)線框的一條邊垂直，ba的延長線平分導(dǎo)線框．在t=0時(shí)，使導(dǎo)線框從圖示位置開始以恒定速度沿ab方向移動，直

到整個(gè)導(dǎo)線框離開磁場區(qū)域．以i表示導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的強(qiáng)度，取逆時(shí)針方向?yàn)檎铝斜硎緄-t關(guān)系的圖示中，可能正確的是Cab2008（天津卷）25．(22分)磁懸浮列車是一種高速低耗的新型交通工具。它的驅(qū)動系統(tǒng)簡化為如下模型，固定在列車下端的動力繞組可視為一個(gè)矩形純電阻金屬框，電阻為R，金屬框置于xOy平面內(nèi)，長邊MN長為l，平行于y軸，寬為d的NP邊平行于x軸，如圖1所示。列車軌道沿Ox方向，軌道區(qū)域內(nèi)存在垂直于

金屬框平面的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿Ox方向按正弦規(guī)律分布，其空間周期為λ，最大值為B0，如圖2所示，金屬框同一長邊上各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同，整個(gè)磁場以速度v0沿Ox方向勻速平移。設(shè)在短暫時(shí)間內(nèi)，MN、PQ邊所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化可以忽略，并忽略一切阻力。列車在驅(qū)動系統(tǒng)作用下沿Ox方向加速行駛，某時(shí)刻速度為v(v<v0)。簡要敘述列車運(yùn)行中獲得驅(qū)動力的原理；為使列車獲得最大驅(qū)動力，寫出MN、PQ邊應(yīng)處于磁場中的什么位置及λ與d之間應(yīng)滿足的關(guān)系式：計(jì)算在滿足第(2)問的條件下列車速度為v時(shí)驅(qū)動力的大小。（1）由于列車速度與磁場平移速度不同，導(dǎo)致穿過金屬框的磁通量發(fā)生變化，由于電磁感應(yīng)，金屬框中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流受到的安培力即為驅(qū)動力。（2）（3）二、自感現(xiàn)象及自感電動勢⑴自感電動勢的產(chǎn)生、大?。孩谱愿须妱觿莸淖饔芒亲愿鞋F(xiàn)象的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)：通電自感和斷電自感實(shí)驗(yàn)。⑷自感系數(shù)理解、大小的決定因素：通過對以上要點(diǎn)的掌握，會進(jìn)行與通電自感和斷電自感實(shí)驗(yàn)相近的自感現(xiàn)象問題的判斷和解釋即可【例5】如圖所示，D1和D2是兩個(gè)相同的燈泡，L是一個(gè)自感系數(shù)相當(dāng)大的線圈，其電阻與R相同，下列說法正確的是（

AB

）

A．線圈L中的電流變化越快，則其自感系數(shù)越大，自感電動勢也越大B．電鍵S閉合時(shí)D1先達(dá)最亮，斷開時(shí)后暗C．電鍵S閉合時(shí)D2先達(dá)最亮，斷開時(shí)后暗D．從S閉合到斷開，D1和D2始終一樣亮【例2】

（煙臺市2008屆第一學(xué)期期末考）在生產(chǎn)實(shí)際中，有些高壓直流電路中含有自感系數(shù)很大的線圈，當(dāng)電路中的開關(guān)S由閉合到斷開時(shí)，線圈會產(chǎn)生很高的自感電動勢，使開關(guān)S處產(chǎn)生電弧，危及操作人員的人身安全.

為了避免電弧的產(chǎn)生，可在線圈處并聯(lián)一個(gè)元件，在如圖所示的方案中可行的是（

）B【訓(xùn)練2】如圖所示，燈泡L1和L2

均為“6V

3W”，L3

為“6V

6W”，電源電動勢8V，線圈L的自感系數(shù)很大而電阻可忽略。則開關(guān)閉合瞬時(shí)，三燈亮度情況

，當(dāng)電流逐漸穩(wěn)定時(shí)又如何

。L1、L2同時(shí)亮，L3不亮，由亮到暗的順序?yàn)長2、L3、L1四、圖象問題自感現(xiàn)象課后練習(xí)交

流

電交變電流交變電流交變電流的圖像正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式、峰值和有效值

3.理想變壓器4.遠(yuǎn)距離輸電ⅠⅠⅠⅠ考綱的解讀:交流電部分的知識點(diǎn)不是很多，一般以選擇和填空的形式進(jìn)行考察。交流電的產(chǎn)生以及變化規(guī)律，變壓器的原理，遠(yuǎn)距離輸電中線路損耗的問題，描述交流電的物理量等是這部分內(nèi)容的重點(diǎn)由于全是Ⅰ級要求，復(fù)習(xí)時(shí)不要涉及太大的計(jì)算題。與過去的考綱以及教學(xué)大綱比較：交流電的要求明顯的降低，沒有了Ⅱ級要求，因此復(fù)習(xí)時(shí)不要難了。對電感、電容對交流電的阻礙作用也不做要求，可以不單獨(dú)復(fù)習(xí)，讓學(xué)生了解即可。變壓器只復(fù)習(xí)單相變壓器。說明：也要注意帶電粒子在交變電場中的偏轉(zhuǎn)問題統(tǒng)計(jì)分析：選擇題7道，填空題2道，沒有計(jì)算題2007年全國各省市高考——交流電試題統(tǒng)計(jì)分析，填空題6道，簡單計(jì)算題1道，山東卷上沒有交流電的題。因此，基本可以定位于選擇題的地位。課時(shí)安排：6課時(shí)2008年全國各省市高考——交流電試題交變電流自主預(yù)習(xí)學(xué)案專題一交變電流的產(chǎn)生和描述一、正弦交流電的變化規(guī)律1、中性面的概念平面線圈在勻強(qiáng)磁場中旋轉(zhuǎn)，當(dāng)線圈平面垂直于磁力線時(shí)，各邊都不切割磁感線，線圈中感生電動勢為零，這個(gè)位置叫中性面。線圈位于中性面時(shí)，穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，感生電動勢為零。線圈經(jīng)過中性面時(shí)，內(nèi)部電流方向要發(fā)生改變。2．正弦交變電流變化規(guī)律的推導(dǎo)【例1】(2002春招）磁鐵在電器中有廣泛的應(yīng)用，如發(fā)電機(jī)，如圖所示。已知一臺單相發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)線框共有N匝，線框長為，寬為，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動角速度為，磁極間的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，試導(dǎo)出發(fā)電機(jī)的瞬時(shí)電動勢E的表達(dá)式?，F(xiàn)在知道有一種強(qiáng)永磁材料鈦鐵硼，用它制成發(fā)電機(jī)磁極時(shí)，磁感強(qiáng)度可增大到原來的k倍，如果保持發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動角速度，需產(chǎn)生的電動勢都不變，那么這時(shí)轉(zhuǎn)子上的導(dǎo)線樞需要多少匝？3．正弦交變電流的圖像：正余弦函數(shù)【例2】一個(gè)匝數(shù)為n、面積為S的矩形線圈，繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動的過程中，線圈中感應(yīng)電動勢e隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖所示，感應(yīng)電動勢最大值與周期均可從圖中讀出。則磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為＿＿＿＿＿＿＿＿，在0～T時(shí)間內(nèi)，有＿＿＿＿＿＿＿＿時(shí)刻線圈平面與磁場的夾角為60°。2008（寧夏卷）19.如圖a所示，一矩形線圈abcd放置在勻強(qiáng)磁場中，并繞過ab、cd中點(diǎn)的軸OO′以角速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動。若以線圈平面與磁場夾角時(shí)（如圖b）為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，并規(guī)定當(dāng)電流自a流向b時(shí)電流方向?yàn)檎?。則下列四幅圖中正確的是D關(guān)注初相位不為零的情況二、交變電流的“四值”1、瞬時(shí)值：交流電的瞬時(shí)值反映的是不同時(shí)刻交流電的大小和方向，瞬時(shí)值是時(shí)間的函數(shù)．2、最大值：交流電的最大值反映的是交流電大小的變化范圍，當(dāng)線圈平面與磁感線平行時(shí)，交流電動勢最大．討論電容器擊穿電壓時(shí)用最大值。3、有效值：交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的，即在同一時(shí)間內(nèi)，跟某一交流電能使同一電阻產(chǎn)生相等熱量的直流電的數(shù)值叫該交流電的有效值．交流電的有效值用得很廣泛，交流電銘牌上標(biāo)明的額定電壓、額定電流是指有效值，計(jì)算電功、電熱、電功率用有效值，不加特別說明時(shí)，交流電流、電壓、電動勢均指有效值．在四分之一周期內(nèi)，正弦交流電的有效值和最大值的關(guān)系不唯一，保險(xiǎn)絲的熔斷電流指有效值。4、平均值：交流電的平均值是交流電圖象中波形與橫軸（t軸）所圍的面積跟時(shí)間的比值，其數(shù)值可用

計(jì)算。通過回路的電量。某段時(shí)間內(nèi)交流電的平均值一般不等于這段時(shí)間始、終時(shí)刻瞬時(shí)值的算術(shù)平均值，可用計(jì)算通過回路的電量，一般不能用來求電功和電熱?！纠?】一阻值恒定的電阻器，當(dāng)兩端加上10V的直流電壓時(shí)，測得它的功率為P；當(dāng)兩端加上某一正弦交流電壓時(shí)，測得它的功率為P/2．由此可知該交流電壓的有效值為＿＿＿＿V．最大值為＿＿＿＿V．V，10V．【例4】如圖的（甲）（乙）分別表示交變電流隨時(shí)間變化的圖象，則這兩個(gè)交變電流的有效值分別是＿＿＿＿A和＿＿＿＿A．答案：5A，1A【訓(xùn)練1】（2005北京春季）一個(gè)邊長為6cm的正方形金屬線框置于勻強(qiáng)磁場中,線框平面與磁場垂直,電阻為0.36Ω。磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖所示，則線框中感應(yīng)電流的有效值為多大？×10—5A【例4】如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2

T的水平勻強(qiáng)磁場中，有一邊長為L＝10

cm，匝數(shù)N＝100匝，電阻r＝lΩ的正方形線圈繞垂直于磁場方向的對稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速n＝r/s．有一電阻R=9Ω，通過電刷與二滑環(huán)接觸組成閉合電路，R兩端接有理想電壓表．求：⑴若從線圈通過中性面時(shí)開始計(jì)時(shí)，寫出電動勢表達(dá)式