专题03 电磁感应（期中复习课件）高二物理下学期粤教版

GREEN BUSINESS 专题03 电磁感应 物理 高二年级下学期期中考点大串讲（粤教版·选择性必修二） 01 知识导图·思维引航 知识导图·思维引航 02 核心精讲·题型突破 精准划分题型以把握命题规律，深入掌握考试动态与趋势 4 核心精讲·题型突破 核心精讲 知识点一 影响感应电流方向的因素 1．实验探究：将螺线管与电流表组成________回路，分别将N极和S极插入、抽出线圈，如图所示，记录感应电流方向如下． 闭合　 5 考点突破·考法探究 核心精讲 2．分析． (1)线圈内磁通量增加时的情况：(表内选填“向上”或“向下”) 图序 磁场方向 感应电流的方向(俯视) 感应电流的磁场方向 甲 ________ 逆时针 ________ 乙 ________ 顺时针 ________ 向下　 向上　 向上　 向下　 6 考点突破·考法探究 核心精讲 (2)线圈内磁通量减少时的情况：(表内选填“向上”或“向下”) 图序 磁场方向 感应电流的方向(俯视) 感应电流的磁场方向 丙 ________ 顺时针 ________ 丁 ________ 逆时针 ________ 向下　 向下　 向上　 向上　 7 考点突破·考法探究 核心精讲 3．实验结论． (1)当线圈内磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向________，阻碍磁通量的增加． (2)当线圈内磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向________，阻碍磁通量的减少． 相反　 相同　 8 考点突破·考法探究 核心精讲 　 1．内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的__________的变化． 2．应用楞次定律的一般步骤． (1)明确所研究的闭合回路，判断______________． (2)判断闭合回路内__________________的变化情况． (3)由楞次定律判断感应电流的____________． (4)根据感应电流的磁场方向，由________定则判断出感应电流的方向． 磁通量　 原磁场方向　 原磁场的磁通量　 磁场方向　 安培　 知识点二 楞次定律 9 考点突破·考法探究 核心精讲 　右手定则 1．内容：伸开右手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让________从掌心进入，并使大拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是____________的方向． 2．适用范围：适用于闭合电路部分导体_________ _______产生感应电流的情况． 磁感线　 感应电流　 切割磁感线　 10 考点突破·考法探究 核心精讲 1．感应电动势． (1)在___________现象中产生的电动势叫作感应电动势，产生感应电动势的那部分导体就相当于________． (2)在电磁感应现象中，若闭合导体回路中有感应电流，电路就一定有感应电动势；如果电路_________，这时虽然没有感应电流，但感应电动势依然存在． 电磁感应　 电源　 不闭合　 知识点三 电磁感应定律 11 考点突破·考法探究 核心精讲 2．磁通量的变化率． 磁通量的变化率表示________变化的快慢，用________表示，其中ΔΦ表示磁通量的变化量，Δt表示发生磁通量变化所用的时间． 磁通量　 12 考点突破·考法探究 核心精讲 3．法拉第电磁感应定律． (1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的_________成正比． (2)公式：E＝________．若闭合电路是一个匝数为n的线圈，则E＝__________． (3)在国际单位制中，磁通量的单位是_______，感应电动势的单位是________． 变化率　 韦伯　 伏特　 13 考点突破·考法探究 核心精讲 　导线切割磁感线时的感应电动势 1．导线垂直于磁场运动，B、l、v两两垂直时，如图甲所示，E＝________． 2．导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向夹角为θ时，如图乙所示，E＝__________． Blv　 Blv sin θ　 14 考点突破·考法探究 核心精讲 　电磁感应现象中的感生电场 1．感生电场：磁场________时在空间激发的一种电场． 2．感生电动势：由____________产生的感应电动势． 3．感生电动势中的非静电力：____________对自由电荷的作用． 4．感生电场的方向：与所产生的感应电流的方向相同，可根据___________和__________判断． 变化　 感生电场　 感生电场　 楞次定律　 右手定则　 15 考点突破·考法探究 核心精讲 　涡流 1．定义：由于__________，在导体中产生的像水中漩涡一样的________电流． 2．特点：若金属的电阻率小，涡流往往________，产生的热量________． 3．应用． (1)涡流热效应：如______________． (2)涡流磁效应：如__________、__________． 电磁感应　 感应　 很强　 很多　 真空冶炼炉　 探雷器　 安检门　 16 考点突破·考法探究 核心精讲 4．防止． 电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器． (1)途径一：增大铁芯材料的__________． (2)途径二：用相互绝缘的__________叠成的铁芯代替整个硅钢铁芯． 电阻率　 硅钢片　 17 考点突破·考法探究 核心精讲 　电磁阻尼 1．概念：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到__________，安培力的方向总是__________导体运动的现象． 2．应用：磁电式仪表中利用__________使指针迅速停止到某位置，便于读数． 安培力　 阻碍　 电磁阻尼　 18 考点突破·考法探究 核心精讲 　电磁驱动 1．概念：磁场相对导体转动时，导体中产生__________，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来的现象． 2．应用：交流________电动机． 感应电流　 感应　 19 考点突破·考法探究 核心精讲 　互感现象 1．两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生____________的现象．产生的电动势叫作互感电动势． 2．互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，变压器、收音机的“磁性天线”就是利用____________制成的． 3．互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间．在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响______________工作． 感应电动势　 互感现象　 电路的正常　 20 考点突破·考法探究 核心精讲 　自感现象 1．自感现象：当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场在__________激发出感应电动势的现象． 2．自感电动势：由于___________而产生的感应电动势． 其本身　 自感现象　 21 考点突破·考法探究 核心精讲 2．自感系数大小的决定因素：自感系数与线圈的________、________、________，以及是否有________等因素有关． 自感　 电感　 亨利　 大小　 形状　 圈数　 铁芯　 22 考点突破·考法探究 核心精讲 　磁场的能量 1．自感现象中的磁场能量． (1)线圈中电流从无到有时：磁场从无到有，电源的能量输送给_______，储存在_______中． (2)线圈中电流减小时：________中的能量释放出来转化为电能． 2．电的“惯性”：自感电动势有阻碍线圈中电流________的“惯性”． 磁场　 磁场　 磁场　 变化　 23 考点突破·考法探究 考题研析 考点1 楞次定律的应用 24 考点突破·考法探究 考题研析 25 考点突破·考法探究 考题研析 例1.(2024年山东二中期末)汽车测速利用了电磁感应现象，汽车可简化为一个矩形线圈abcd，在地下的线圈分别为1、2，通以顺时针(俯视)方向电流， 当汽车经过线圈时，以下说法正确的是 (　　) A．线圈1、2产生的磁场方向竖直向上 B．汽车进入线圈1过程产生感应电流方向为adcb C．汽车进入线圈2过程受到的安培力方向与速度方向相同 D．汽车离开线圈2 过程产生感应电流方向为adcb 答案　B 26 考点突破·考法探究 考题研析 答案　C 27 考点突破·考法探究 考题研析 28 考点突破·考法探究 考题研析 答案　D 29 考点突破·考法探究 考题研析 变式2　如图所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂 直，导体ef与环接触良好，当ef向右匀速运动时(　　) A．圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生 B．整个环中有顺时针方向的电流 C．整个环中有逆时针方向的电流 D．环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流 答案 D 30 考点突破·考法探究 考题研析 考点3 电磁感应定律 31 考点突破·考法探究 考题研析 32 考点突破·考法探究 考题研析 例3.(2024年北京第一○一中期末)如图甲所示，10匝铜导线制成的线圈两端M、N与一理想电压表相连，线圈内磁场方向垂直于纸面向里，线圈中磁通量的变化规律如图乙所示．下列说法正确的是 (　　) A．电压表的正接线柱接线圈的N端 B．线圈中磁通量的变化率为1.5 Wb/s C．电压表的读数为0.5 V D．电压表的读数为5 V 答案D 33 考点突破·考法探究 考题研析 答案AC 34 考点突破·考法探究 考题研析 35 考点突破·考法探究 考题研析 答案 BD 36 考点突破·考法探究 考题研析 答案 B 37 考点突破·考法探究 考题研析 38 考点突破·考法探究 考题研析 39 考点突破·考法探究 考题研析 答案 A 40 考点突破·考法探究 考题研析 例5.如图所示，半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场(磁感应强度为B)中，绕O轴以角速度ω沿逆时针方向匀速转动，则通过电阻R的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计) 答案 C 41 考点突破·考法探究 考题研析 考点6 自感现象 42 考点突破·考法探究 考题研析 43 考点突破·考法探究 考题研析 44 考点突破·考法探究 考题研析 例6.(2024年青岛二中期末)在如图所示的电路中，A1和A2是两个相同的灯泡．线圈L的自感系数足够大，电阻可以忽略不计，下列说法正确的是(　　) A．闭合开关S时，A1和A2同时亮 B．闭合开关S时，A2先亮，A1逐渐变亮，稳定时亮度不同 C．断开开关S时，A2闪亮一下再熄灭 D．断开开关S时，流过A2的电流方向向右 答案D 45 考点突破·考法探究 考题研析 答案D 46 考点突破·考法探究 考题研析 47 考点突破·考法探究 考题研析 48 考点突破·考法探究 考题研析 49 考点突破·考法探究 考题研析 50 考点突破·考法探究 考题研析 答案C 51 考点突破·考法探究 考题研析 变式7.如图甲所示，线圈总电阻r＝0.5 Ω，匝数n＝10，其端点a、b与R＝1.5 Ω的电阻相连，线圈内磁通量变化规律如图乙所示.关于a、b两点电势φa、φb及两点电势差Uab，正确的是 A.φa>φb，Uab＝1.5 V B.φa<φb，Uab＝－1.5 V C.φa<φb，Uab＝－0.5 V D.φa>φb，Uab＝0.5 V 答案A 52 考点突破·考法探究 考题研析 53 考点突破·考法探究 考题研析 54 考点突破·考法探究 考题研析 答案ABC 55 考点突破·考法探究 考题研析 答案 BC 56 考点突破·考法探究 考题研析 57 考点突破·考法探究 考题研析 58 考点突破·考法探究 考题研析 59 考点突破·考法探究 考题研析 答案 A 60 考点突破·考法探究 考题研析 变式9.如图所示，空间存在B＝0.5 T、方向竖直向下的匀强磁场，MN、PQ是水平放置的平行长直导轨，其间距L＝0.2 m，R＝0.3 Ω的电阻接在导轨一端，ab是跨接在导轨上质量m＝0.1 kg、接入电路的电阻r＝0.1 Ω的导体棒，已知导体棒和导轨间的动摩擦因数为0.2.从零时刻开始，对ab棒施加一个大小为F＝0.45 N、方向水平向左的恒定拉力，使其从静止开始沿导轨滑动，ab棒始终保持与导轨 垂直且接触良好.(g＝10 m/s2) (1)分析导体棒的运动性质； 　做加速度减小的加速运动，最终做匀速运动　 61 考点突破·考法探究 考题研析 (2)求导体棒所能达到的最大速度的大小； 10 m/s　 (3)试定性画出导体棒运动的速度－时间图像. 62 考点突破·考法探究 考题研析 63 考点突破·考法探究 考题研析 64 考点突破·考法探究 考题研析 例10.(多选)如图所示，水平面上有两根足够长的光滑平行金属导轨MN和PQ，两导轨间距为L，导轨电阻均可忽略不计.在M和P之间接有一阻值为R的定值电阻，导体杆ab质量为m、电阻也为R，并与导轨垂直且接触良好.整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中.现给ab杆一个初速度v0，使杆向右运动，最终ab杆停止在导轨上. 65 考点突破·考法探究 考题研析 下列说法正确的是 A.ab杆将做匀减速运动直到静止 答案 BD 66 考点突破·考法探究 考题研析 67 考点突破·考法探究 考题研析 68 考点突破·考法探究 考题研析 69 考点突破·考法探究 考题研析 70 考点突破·考法探究 考题研析 变式11.足够长的平行金属轨道M、N相距L＝0.5 m，且水平放置；M、N左端与半径R＝0.4 m的光滑竖直半圆轨道相连，与轨道始终垂直且接触良好的金属棒b和c可在轨道上无摩擦地滑动，两金属棒的质量mb＝mc＝ 0.1 kg，接入电路的有效电阻Rb＝Rc＝1 Ω，轨道的电阻不计.平行水平金 属轨道M、N处于磁感应强度B＝1 T的匀强磁场中，磁场方向垂直于轨道平面向上，光滑竖直半圆轨道在磁场外，如图5所示.若使b棒以初速度v0＝10 m/s开始向左运动，运动过程中b、c不相撞，g取10 m/s2，求： 71 考点突破·考法探究 考题研析 (1)c棒的最大速度大小； 5 m/s　 (2)c棒从开始到达到最大速度的过程中，此棒产生的焦耳热； 1.25 J　 (3)若c棒达到最大速度后沿半圆轨道上滑，金属棒c到达轨道最高点时对轨道的压力的大小为多少. 1.25 N 72 考点突破·考法探究 命题预测 1．(2024年湖北期末)如图所示，CDEF是金属框，框内存在着垂直纸面向里的匀强磁场．当导体棒MN向左移动时，下列说法正确的是(　　) A．MNDC回路中感应电流为顺时针方向 B．MNEF回路中感应电流为逆时针方向 C．导体棒M端的电势低于N端的电势 D．导体棒MN中感应电流方向为N到M 答案C 73 考点突破·考法探究 命题预测 2.如图所示，边长为d的正方形线圈从位置A开始向右运动，并穿过宽度为L(L＞d)的匀强磁场区域到达位置B，则(　　) A．线圈进入磁场过程中，感应电流的方向为逆时针方向；线圈离开磁场的过程中，感应电流的方向为顺时针方向 B．整个过程，线圈中始终没有感应电流 C．整个过程，线圈中始终有感应电流 D．线圈进入磁场和离开磁场的过程中，均有感应电流，且方向都是逆时针方向 答案A 74 考点突破·考法探究 命题预测 3.(多选)如图所示，半径为L的半圆弧轨道PQS固定，电阻忽略不计，O为圆心．OM是可绕O转动的金属杆，M端位于PQS上，OM与轨道接触良好，OM金属杆的电阻与OP金属杆的阻值相同．空间存在如图的匀强磁场，磁感应强度的大小为B．现使OM从OQ位置以恒定的角速度ω逆时针转到OS位置，则该过程(　　) 75 考点突破·考法探究 命题预测 答案 BD 76 考点突破·考法探究 命题预测 答案 B 77 考点突破·考法探究 命题预测 5.如图所示，有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域，其直角边长为L，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B，一边长为L，总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域.取沿a→b→c→d→a的方向为感应电流的正方向， 78 考点突破·考法探究 命题预测 则图中表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图像，正确的是 答案 C 79 考点突破·考法探究 命题预测 A 答案 B 80 考点突破·考法探究 命题预测 7.(多选)如图甲所示，abcd为由金属导体做成的框架，其平面与水平面所成角度为θ，质量为m的导体棒PQ与ab、cd接触良好，回路的总电阻为R，整个装置放在垂直于框架平面的变化的磁场中，磁场的磁感应强度变化情况如图乙所示(取磁场方向垂直框架平面向上为正)，PQ始终静止．关于PQ与ab、cd间摩擦力f在0到t1内变化情况的说法中，有可能正确的是(　　) A．f一直增大 B．f一直减小 C．f先增大，后减小 D．f先减小，后增大 答案AD 81 考点突破·考法探究 命题预测 8.如图所示，两根平行光滑金属导轨MN、PQ放在水平面上，导轨间距为L，左端向上弯曲，电阻不计，水平段导轨所处空间存在方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导体棒a与b的质量均为m，接入电路的电阻分别为R与2R，b棒放在水平导轨上足够远处，a棒在弧形导轨上距水平面h高度处由静止释放，运动过程中导体棒与导轨始终垂直且接触良好，重力加速度为g. 82 考点突破·考法探究 命题预测 (1)求a棒滑到底端刚要进入磁场时的动量大小； (2)求a棒滑到底端刚进入磁场时受到的安培力的大小和方向； (3)求最终稳定时两棒的速度大小； 83 GREEN BUSINESS 汇报：xxx 谢谢 聆听 1. 应用楞次定律的基本思路： 2. 上图描述了磁通量变化、磁场方向、感应电流方向三个因素的关系，只要知道了其中任意两个因素，就可以确定第三个因素． 3. 考查分析：感应电流方向的判断是考查重点．楞次定律的推论“增反减同”eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(Φ增加，B感与B原反向 ,Φ减小，B感与B原同向 ))是判断感应电流磁场方向的依据，是“阻碍”的本意． 2. 判断感应电流方向的“四步法” 3. 适用范围：一切电磁感应现象． 变式1.如图所示，一根条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中，环中的感应电流(自左向右看)( ) A. 沿顺时针方向 B. 先沿顺时针方向后沿逆时针方向 C. 沿逆时针方向 D. 先沿逆时针方向后沿顺时针方向 考点2　右手定则的应用 1. 适用范围 闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流方向的判断． 2. 右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和电流方向三者之间的相互垂直关系． (1) 大拇指的方向是导体相对磁场切割磁感线的运动方向，既可以是导体运动而磁场未动，也可以是导体未动而磁场运动，还可以是两者以不同速度同时运动． (2) 四指指向电流方向，切割磁感线的导体相当于电源． 3. 考查分析：右手定则适用于作为闭合导体的一部分切割磁感线产生感应电流的情况，在此前提下，也可判断磁场方向或运动方向；能用右手定则判断的问题也能用楞次定律判断． 例2. 科考人员在南极大陆乘车行进，由于地磁场的作用，关于汽车后轮轮轴(如图所示，轮轴材料为金属)情况描述中正确的是( ) A. 从东向西运动，轮轴上有从左向右的电流 B. 从东向西运动，轮轴上有从右向左的电流 C. 从西向东运动，左端电势较高 D. 从西向东运动，右端电势较高 变式3.(多选)如图所示，半径为2r的线圈内有垂直纸面向内的圆形匀强磁场区域，磁场区域的半径为r，已知线圈的电阻为R，线圈与磁场区域共圆心，则下列说法中正确的是( ) A. 保持磁场不变，线圈的半径由2r变到3r的过程中，不产生感应电流 B. 保持磁场不变，线圈的半径由2r变到0.5r的过程中，有逆时针的电流 C. 保持线圈半径不变，使磁场随时间按B＝kt变化，线圈中的电流为 eq \f(kπr2,R) D. 保持线圈半径不变，使磁场随时间按B＝kt变化，线圈中的电流为 eq \f(4kπr2,R) 考点4　公式E＝Blv的理解与应用 1. 对公式E＝Blv的理解 (1) 当B、l、v三个量方向相互垂直时，E＝Blv；当有任意两个量的方向平行时，E＝0. (2) 式中的l应理解为导线切割磁感线时的有效长度． 若切割磁感线的导线是弯曲的，则应取其与B和v方向都垂直的等效线段长度来计算．如图中线段ab的长即为导线切割磁感线的有效长度． 　　 甲　　　　 乙　 　　　丙 (3) 公式中的v应理解为导线和磁场的相对速度，当导线不动而磁场运动时，也有电磁感应现象产生． 例4. 如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路．虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面．回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直．从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列说法中正确的是( ) A. CD段直导线不受安培力 B. CD段直导线受安培力 C. 感应电动势最大值Em＝ 2Bav D. 感应电动势平均值 eq \x\to(E)＝eq \f(1,4)πBav 变式4.水平平行导轨间距为d，一端跨接一个电阻R，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于平行金属导轨所在平面，如图所示．一根金属棒与导轨成θ角放置，金属棒与导轨的电阻均不计．当金属棒沿垂直于棒的方向以恒定的速度v在金属导轨上滑行时，通过电阻R的电流大小为( ) A. eq \f(Bdv,R) B. eq \f(Bdv,Rsinθ) C.eq \f(Bdvcosθ,R) D. eq \f(Bdvsinθ,R) 考点5　导体棒转动切割磁感线时的感应电动势 1. 如图所示，长为l的导体棒ab以a为圆心，以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中匀速转动，其感应电动势可从两个角度推导． (1) 棒上各点速度不同，其平均速度 eq \x\to(v)＝eq \f(1,2)ωl，由E＝Blv得棒上感应电动势大小为 E＝Bl·eq \f(1,2)ωl＝eq \f(1,2)Bl2ω. (2) 若经时间Δt，棒扫过的面积为ΔS＝πl2eq \f(ω·Δt,2π)＝eq \f(1,2)l2ω·Δt，磁通量的变化量ΔΦ＝B·ΔS＝eq \f(1,2)Bl2ωΔt，由E＝eq \f(ΔΦ,Δt)得棒上感应电动势大小为E＝eq \f(1,2)Bl2ω. 2. 特别提醒： (1) 切割磁感线的导体中产生感应电动势，该部分导体等效为电源，电路中的其余部分等效为外电路． (2) 对于一个匀速转动的圆盘可看作许多并联连接的导体棒转动切割磁感线，相当于内阻很小的导体棒旋转切割磁感线产生的电动势． (3) 导体棒绕一端转动时，尽管导体棒上各点的速度不同，但产生的电动势是恒定的． 例5.法拉第圆盘发电机的原理图如图所示．铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中．圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法中正确的是( ) A. 若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定 B. 若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流方向由b到a C. 若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化 D. 若圆盘转动的角速度变为原来的两倍，则R消耗的热功率也变为原来的两倍 A.由c到d，I＝ B.由d到c，I＝ C.由c到d，I＝ D.由d到c，I＝ 1. 对自感现象的分析思路 (1) 明确通过自感线圈的电流大小的变化情况(是增大还是减小)． (2) 根据“增反减同”，判断自感电动势的方向． (3) 分析阻碍的结果：当电流增强时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐增大，与线圈串联的元件中的电流也逐渐增大；当电流减小时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐减小，与线圈串联的元件中的电流也逐渐减小． 2. 自感现象中，灯泡亮度变化的问题 与线圈串联的灯泡 与线圈并联的灯泡 电路图 通电时 电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮 电流I1突然变大，然后逐渐减小达到稳定，灯泡突然变亮然后逐渐变暗，最后亮度不变 断电时 电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，电流方向不变 电路中稳态电流为I1、I2，若I2≤I1，灯泡逐渐变暗；若I2＞I1，灯泡闪亮一下后逐渐变暗．两种情况灯泡电流方向均改变 (1) 当线圈中的电流增大时，自感电动势的方向与原电流的方向相反，阻碍电流的增大，使电流从零逐渐增大到稳定值，但不能阻止电流的增大． (2) 当电路稳定时，电感L相当于一段导体，若电感L有直流电阻，则相当于定值电阻的作用；若无直流电阻，则它相当于一根导线． 3. 注意： (1) 当线圈中的电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同． (2) 断电自感中，由于自感电动势的作用，线圈中电流从原值逐渐减小．若断开开关瞬间通过灯泡的电流大于断开开关前的电流，灯泡会闪亮一下再熄灭；若断开开关瞬间通过灯泡的电流小于或等于断开开关前的电流，灯泡不会闪亮一下，而是逐渐变暗直至熄灭． (3) 如果电路中有二极管、电容器，要注意其特性． 变式6.某学生做自感现象实验时，连接电路如图所示，则( ) A. 闭合开关S，L1灯泡立刻变亮，且亮度不变 B. 闭合开关S，L2灯泡逐渐变亮，然后亮度不变 C. 电路稳定后断开开关S，L1灯泡先闪亮一下后再熄灭 D. 电路稳定后断开开关S，L2灯泡先变亮后再逐渐熄灭 考点7　电磁感应中的电路问题 1. 解决电磁感应中的电路问题三步曲 2. 解决电磁感应中的电路问题的基本步骤 (1) “源”的分析：切割磁感线的导体棒或内有磁通量变化的线圈，相当于电源，要确定电源正负极，明确内阻r. ①用法拉第电磁感应定律E＝Blv或E＝neq \f(ΔΦ,Δt) 算出感应电动势E的大小． ②用楞次定律或右手定则确定相当于电源的部分感应电流的方向，是电源内部电流的方向，即感应电动势的方向，也是电源内部电势升高的方向，从负极指向正极． 注意：外电路电流由高电势处流向低电势处． (2) “路”的分析：根据“等效电源”和电路中其他各元件的连接方式画出等效电路． 内电路是切割磁感线的导体棒或磁通量发生变化的线圈，外电路由电阻、电容等电学元件组成． (3) 结合闭合电路欧姆定律、串并联电路知识、电功率、焦耳定律等相关关系式联立求解． 在闭合电路中，相当于“电源”的导体棒两端的电压与真实的电源两端的电压一样，等于路端电压，而不等于感应电动势． 3. 一个提醒：求解电路中通过的电荷量时，一定要用平均电动势和平均电流计算． 由E＝neq \f(ΔΦ,Δt) 可求得平均感应电动势，通过闭合电路欧姆定律可求得电路中的平均电流 I＝eq \f(E,R＋r)＝eq \f(nΔΦ,Δt·R＋r)，通过电路中导体横截面的电荷量Q＝IΔt＝neq \f(ΔΦ,R＋r). 例7.如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场．长为l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴OO′上，随轴以角速度ω匀速转动，匀质圆环总电阻为R，在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，当导体棒转到A点时，有一带电微粒在电容器极板间恰好加速度为0.已知重力加速度为g，不计金属棒电阻及其他电阻和摩擦，不考虑电容器充放电对电路的影响，下列说法中错误的是( ) A. 棒产生的电动势为 eq \f(1,2)Br2ω B. 微粒的电荷量与质量之比为 eq \f(2dg,Br2ω) C. 电阻消耗的最小电功率为 eq \f(2B2r4ω2,25) D. 电容器所带的最小电荷量为 eq \f(2Br2ωC,5) 考点8　电磁感应中的图像问题 1. 电磁感应中的图像问题 图像类型 (1) 磁感应强度B、磁通量Ф、感应电动势E、感应电流i、电压u、电荷量q随时间t变化的图像，即B－t图像、Ф－t图像、E－t图像、i－t 图像、u－t图像、q－t图像 (2) 对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常涉及感应电动势E和感应电流i随线圈位移x变化的图像，即 E－x 图像和i－x图像 问题类型 (1) 由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像 (2) 由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量 应用知识 左手定则、安培定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律、相关数学知识等 2. 电磁感应图像的处理方法： (1) 明确图像的种类，是B－t图像还是 Φ－t图像，或者是E－t图像、I－t图像和F－t图像等． (2) 分析电磁感应的具体过程． (3) 确定感应电动势(或感应电流)的大小和方向，有下列两种情况： ①若回路面积不变，磁感应强度变化时，用楞次定律确定感应电流的方向，用E＝neq \f(ΔΦ,Δt)确定感应电动势大小的变化． ②若磁场不变，导体切割磁感线，用右手定则判断感应电流的方向，用E＝Blv确定感应电动势大小的变化． (4) 画图像或判断图像，特别注意分析斜率的变化、截距等． (5) 涉及受力问题，可由安培力公式F＝BIL和牛顿运动定律等规律写出有关函数关系式． 　例8.如图甲所示，螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，以图中箭头所示方向为其正方向．螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一小金属圆环L，圆环与导线框在同一平面内．当螺线管内的磁感应强度B随时间按图乙所示规律变化时( ) A. 在t2～t3时间内，a点的电势始终比d点的电势高 B. 在t3～t4时间内，L有扩张趋势 C. 在t1～t2时间内，L内有顺时针方向的感应电流 D. 在t2～t3时间内，L内有逆时针方向的感应电流 变式8.(多选)如图甲所示，水平放置的“[”形光滑导轨宽为L，导轨左端连接阻值为R的电阻．导轨间存在两个相同的矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ.质量为m的金属杆在恒力作用下向右运动，金属杆始终与导轨垂直且接触良好，其速度v随时间t变化图像如图乙所示．t3时刻金属杆恰好进入磁场Ⅱ，图中物理量均为已知量，不计其他电阻．下列说法中正确的有( ) A. 金属杆初始位置与磁场Ⅰ左边界距离为eq \f(1,2)v1teq \o\al(2,1) B. 通过两磁场区域时，流经导体棒的电荷量相等 C. 磁场的磁感应强度大小为 eq \f(1,L) eq \r(\f(mR,t1)) D. 金属杆在磁场Ⅱ中做匀减速直线运动 考点9　电磁感应中的动力学问题 1. 解题的基本思路： (1) 明确研究对象 电磁感应中导体棒或线圈，既可视为电学对象(因为它相当于电源)，又可视为力学对象(因为感应电流的存在而受到安培力)． (2) 研究动态过程 一个重要的临界状态：导体棒或线圈所受合外力为零时，匀速运动． 2. 解决电磁感应中动力学问题的一般思路：“先电后力”．具体步骤是： (1) 确定研究对象(一般为在磁场中做切割磁感线运动的导体)． (2) 用电磁感应定律和楞次定律、右手定则确定感应电动势的大小和方向． (3) 应用闭合电路欧姆定律求出电路中的感应电流的大小和方向． (4) 分析研究导体受力情况，特别要注意安培力大小、方向的确定． 如果导体在磁场中受到的磁场力变化了，从而引起合外力的变化，导致加速度、速度等发生变化，进而又引起感应电流、安培力、合外力的变化，最终可能使导体达到稳定状态． 5. 涉及具有收尾速度的力学问题时，列出动力学方程或平衡方程求解. 例9.如图所示，MN、PQ是倾角为θ的两平行光滑且足够长的金属导轨，其电阻忽略不计．空间存在着垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B.导体棒ab、cd垂直于导轨放置，且与导轨接触良好，每根导体棒的质量均为m，电阻均为r，导轨宽度为L，与导轨平行的绝缘细线一端固定，另一端与ab棒中点连接，细线承受的最大拉力Tmax＝2mgsinθ.现将cd棒由静止释放，当细线被拉断时，则( ) A. cd棒的速度大小为 eq \f(2mgrsinθ,B2L2) B. cd棒的速度大小为 eq \f(mgrsinθ,B2L2) C. cd棒的加速度大小为gsinθ D. cd棒所受的合外力为2mgsinθ 考点10　电磁感应中的能量问题 1. 能量转化的过程分析 电磁感应的实质是不同形式的能量转化的过程，而能量的转化是通过安培力做功实现的．安培力做功使得电能转化为其他形式的能(通常为内能)，外力克服安培力做功，则是其他形式的能(通常为机械能)转化为电能的过程． 2. 用能量观点解答电磁感应问题的一般步骤 B.ab杆速度减为时，ab杆加速度大小为 C.ab杆速度减为时，通过定值电阻的电荷量为 D.ab杆速度减为时，ab杆通过的位移为 考点11　电磁感应中的“双杆”模型 1. 模型分类 “双杆”模型分为两类：一类是“一动一静”，甲杆静止不动，乙杆运动，其实质是单杆问题，不过要注意问题包含着一个条件：甲杆静止、受力平衡．另一类是两杆都在运动，对于这种情况，要注意两杆切割磁感线产生的感应电动势是相加还是相减． 2. 分析方法 通过受力分析，确定运动状态，一般会有收尾状态．对于收尾状态则有恒定的速度或者加速度等，再结合运动学规律、牛顿运动定律和能量观点分析求解． 例11.如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ＝30° 的斜面上，导轨电阻不计，间距L＝0.4 m．导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN，Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B＝0.5 T．在区域Ⅰ中，将质量m1＝0.1 kg，电阻R1＝0.1 Ω的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑．然后在区域Ⅱ中将质量m2＝0.4 kg，电阻R2＝0.1 Ω 的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑．cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g＝10 m/s2. (1) 求cd下滑的过程中，ab中的电流方向． 解析 由右手定则可知，电流方向为由a流向b. (2) 求ab刚要向上滑动时，cd的速度v. 解析 开始放置ab刚好不下滑时，ab所受摩擦力为最大静摩擦力， 设其为fmax，有fmax＝m1gsinθ 设ab刚好要上滑时，cd棒的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律得E＝BLv 设电路中的感应电流为I，由闭合电路欧姆定律有I＝eq \f(E,R1＋R2) 设ab所受安培力为F安，有F安＝BIL 此时ab受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件得 F安＝m1gsinθ＋fmax 联立解得v＝5 m/s (3) 从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x＝3.8 m，求此过程中ab上产生的热量Q. 解析 设cd棒的运动过程中电路中产生的总热量为Q总，由能量守恒得 m2gxsinθ＝Q总＋eq \f(1,2)m2v2 又Q＝eq \f(R1,R1＋R2)Q总 联立解得Q＝1.3 J 4.如图甲所示为某中学物理兴趣小组为研究无线充电技术，动手制作的一个“特斯拉线圈”．其原理图如图乙所示，线圈匝数为n，面积为S，若在t时间内，匀强磁场平行于线圈轴线穿过线圈，其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间内线圈两端的电势差的大小( ) A. 恒为 eq \f(SB2－B1,t) B. 恒为 eq \f(nSB2－B1,t) C. 从0均匀变化到 eq \f(SB2－B1,t) D. 从0均匀变化到 eq \f(nSB2－B1,t) 6.如图所示，电路中A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈，C是电容很大的电容器．当S刚闭合与闭合之后，A、B灯泡的发光情况是( ) A. S刚闭合后，A亮一下又逐渐熄灭，B逐渐变亮 B. S刚闭合后，B亮一下又逐渐变暗，A逐渐变亮 C. S闭合足够长时间后，A和B一样亮 D. S闭合足够长时间后，A、B都熄灭 　m　 　　方向水平向左　 　　 $$