高三物理教案：《电磁感应中的力学问题》教学设计.docx

高三物理教案：电磁感应中的力学问题教学设计高考物理基础学问归纳:电磁感应中的力学问题 第五课时电磁感应中的力学问题习题课1如图所示，让闭合线圈abcd从高h处下落后，进入匀强磁场中，在bc边起先进入磁场，到ab边刚进入磁场的这一段时间内，表示线圈运动的vt图像可能是下图中的中哪几个?（）2如图甲中bacd为导体做成的框架，其平面与水平面成角，质量为m的导体棒与ab、cd接触良好，回路的电阻为，整个装置放于垂直框架平面的改变的磁场中，磁感强度改变的状况如图乙，始终静止，在0ts内，受到的摩擦力的改变状况可能是（）Af始终增大Bf始终减小Cf先减小后增大Df先增大后减小3如图所示，足够长的导线框abcd固定在竖直平面内，bc段电阻为，其他电阻不计，ef是一电阻不计的水平放置的导体杆，质量为m，杆的两端分别与ab、cd良好接触，又能沿框架无摩擦滑下，整个装置放在与框面垂直的匀强磁场中当ef从静止起先下滑，经过一段时间后，闭合开关，则在闭合开关后（）Aef加速度的数值有可能大于重力加速度B假如变更开关闭合时刻，ef先、后两次获得的最大速度肯定不同C假如ef最终做匀速运动，这时电路消耗的电功率也因开关闭合时刻的不同而不同Def两次下滑过程中，系统机械能的变更量等于电路消耗的电能与转化的内能之和4如图所示，用粗细不同的铜丝制成两个边长相同的正方形闭合线圈a和b，让它们从相同的高度处同时自由下落，下落中经过同一个有边界的匀强磁场区域，设经过匀强磁场区域时线框平面始终与磁场方向保持垂直，若不计空气阻力，则（）A两个导线框同时落地B粗铜丝制成的线框a先落地C细铜丝制成的导线框b先落地D磁场区宽度未知，不能确定 5两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面.质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂干脆触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为，导轨电阻不计，回路总电阻为2R.整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中.当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v1沿导轨匀速运动时，cd杆也正好以速度v2向下匀速运动.重力加速度为g.以下说法正确的是（）A.ab杆所受拉力F的大小为mg+B.cd杆所受摩擦力为零C.回路中的电流强度为D.与V1大小的关系为= 6如图所示，在水平面上有两条平行导电导轨MN、PQ导轨间距离为l，匀强磁场垂直于导轨所在的平面（纸面）向里，磁感应强度的大小为B，两根金属杆1、2摆在导轨上，与导轨垂直，它们的质量和电阻分别为m1、m2和R1、R2两杆与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为，已知：杆1被外力拖动，以恒定的速度v0沿导轨运动；达到稳定状态时，杆2也以恒定速度沿导轨运动，导轨的电阻可忽视，求此时杆2克服摩擦力做功的功率 7如图所示，固定在水平面上的金属框架cdef，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动此时，adeb构成一个边长为l的正方形棒的电阻为r，其余部分电阻不计起先时磁感应强度为B0（1）若从t0时刻起，磁感应强度匀称增加，每秒增量为k，同时保持静止求棒中的感应电流，并说明方向（2）在上述（1）情景中，始终保持棒静止，当tt1s末时需加的垂直于棒的水平拉力为多大？（3）若从t0时刻起，磁感应强度渐渐减小，当棒以恒定速度v向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度应怎样随时间改变？（写出B与t的关系式） 8如图所示，矩形线框的质量m0.016kg，长l0.5m，宽d0.1m，电阻R0.1.从离磁场区域高h15m处自由下落，刚入匀强磁场时由于磁场力作用，线框正好作匀速运动.求：(1)磁场的磁感应强度；(2)假如线框下边通过磁场所经验的时间为t0.15s，求磁场区域的高度h2 9如图所示，竖直平行导轨上端足够长，相距d，处在垂直于导轨平面的水平匀强磁场中，磁感应强度为B导体杆bc和ef质量均为m，电阻均为R（其余电阻均不计），杆身与导轨垂直，bc固定在导轨上，ef紧贴导轨与导轨接触良好用竖直向上的力F拉ef从静止起先向上做加速度为a的匀加速运动（1）推导力F的功率随时间改变的关系；（2）探讨导轨对bc杆竖直方向的作用力随时间改变的关系（不计水平方向的作用力） 10如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为r00.10/m，导轨的端点P、Q用电阻可忽视的导线相连，两导轨间的距离l0.20m，有随时间改变的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感强度B与时间t的关系为Bkt，比例系数k0.020T/s，一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直，在t0时刻，金属杆紧靠在P、Q端，在外力作用下，杆以恒定的加速度从静止起先向导轨的另一端滑动，求在t6.0s时金属杆所受的安培力. 高三物理教案：电磁感应教学设计 本文题目：高三物理教案：电磁感应复习学案 1、电磁感应属于每年重点考查的内容之一，试题综合程度高，难度较大。 2、本章的重点是：电磁感应产生的条件、磁通量、应用楞次定律和右手定则推断感应电流的方向、感生、动生电动势的计算。公式E=Blv的应用，平动切割、转动切割、单杆切割和双杆切割，常与力、电综合考查，要求实力较高。图象问题是本章的一大热点，主要涉及-t图、B-t图、和I-t图的相互转换，考查楞次定律和法拉第电磁感应定律的敏捷应用。 3、近几年高考对本单元的考查，命题频率较高的是感应电流产生的条件和方向的判定，导体切割磁感线产生感应电动势的计算，电磁感应现象与磁场、电路、力学等学问的综合题，以及电磁感应与实际相结合的问题，如录音机、话筒、继电器、日光灯的工作原理等. 第一课时 电磁感应现象 楞次定律 【教学要求】 1、通过探究得出感应电流与磁通量改变的关系，并会叙述楞次定律的内容。 2、通过试验过程的回放分析，体会楞次定律内容中“阻碍”二字的含义，感受“磁通量改变”的方式和途径，并用来分析一些实际问题。 【学问再现】 一、电磁感应现象感应电流产生的条件 1、内容：只要通过闭合回路的磁通量发生改变，闭合回路中就有感应电流产生. 2、条件： _; _. 二、感应电流方向楞次定律 1、感应电流方向的判定：方法一：右手定则 ; 方法二：楞次定律。 2、楞次定律的内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的改变。 3、驾驭楞次定律，详细从下面四个层次去理解： 谁阻碍谁感应电流的磁通量阻碍原磁场的磁通量. 阻碍什么阻碍的是穿过回路的磁通量的改变，而不是磁通量本身. 如何阻碍原磁通量增加时，感应电流磁场方向与原磁场方向相反;当原磁通量削减时，感应电流磁场方向与原磁场方向相同，即“增反减同”. 阻碍的结果阻碍并不是阻挡，结果是增加的还增加，削减的还削减. 学问点一磁通量及磁通量的改变 磁通量改变=2-1，一般存在以下几种情形： 投影面积不变，磁感强度改变，即=B?S; 磁感应强度不变，投影面积发生改变，即=B?S。其中投影面积的改变又有两种形式： A.处在磁场的闭合回路面积发生改变，引起磁通量改变; B.闭合回路面积不变，但与磁场方向的夹角发生改变，从而引起投影面积改变. 磁感应强度和投影面积均发生改变，这种状况少见。此时，=B2S2-B1S1;留意不能简洁认为=B?S。 【应用1】如图所示，平面M的面积为S，垂直于匀强磁场B，求水平面M由此位置动身绕与B垂直的轴转过60°和转过180°时磁通量的改变量。 导示：初位置时穿过M的磁通量为：1=B?S; 当平面M转过60°后，磁感线仍由下向上穿过平面，且=60°所以2=B?S cos 60°=BS/2。 当平面转过180°时，原平面的“上面”变为“下面”，而“下面”则成了“上面”，所以对平面M来说，磁感线穿进、穿出的依次刚好颠倒，为了区分起见，我们规定M位于起始位置时其磁通量为正值，则此时其磁通量为负值，即：3=-BS 由上述得，平面M转过60°时其磁通量改变为： 1=2-1=BS/2 平面M转过180°时其磁通量改变为： 2=3-1=2BS。 1、必需明确S的物理意义。 2、必需明确初始状态的磁通量及其正负(肯定要留意在转动过程中，磁感线相对于面的穿入方向是否发生改变)。 3、留意磁通量与线圈匝数无关。 学问点二安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的比较 (1)应用现象 (2)应用区分：关键是抓住因果关系 因电而生磁(IB) 安培定则 因动而生电(v、BI安)右手定则 因电而受力(I、BF安)左手定则 【应用2】两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向在图中已经表示.左线圈连着平行导轨M和N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab,金属棒处于垂直纸面对外的匀强磁场中，下列说法中正确的是 ( ) A.当金属棒向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点 B.当金属棒向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点与d点为等电势 C.当金属棒向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点 D.当金属棒向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点 导示：选择BD。在图中ab棒和右线圈相当于电源。当导体棒向右匀速运动时，依据右手定则，可以推断b点电势高于a点，此时通过右线圈在磁通量没有改变，所以，右线圈中不产生感应电流，c点与d点为等电势。 当金属棒向右加速运动时，b点电势高于a点，此时通过右线圈在磁通量渐渐增大，依据楞次定律可以判定d点电势高于c点。 类型一探究感应电流产生的条件 【例1在通电直导线A、B四周有一个矩形线圈abcd，要使线圈中产生感应电流，你认为有哪些方法? 导示: 当AB中电流大小、方向发生改变、abcd线圈左右、上下平移、或者绕其中某一边转动等都可以使线圈中产生感应电流。 类型二感应电流方向的判定 判定感应电流方向的步骤： 首先明确引起感应电流的原磁场方向. 确定原磁场的磁通量是如何改变的. 依据楞次定律确定感应电流的磁场方向“增反减同”. 利用安培定则确定感应电流的方向. 【例2导线框abcd与导线在同一平面内，直导线通有恒定电流I，当线圈由左向右匀速通过直导线时，线圈中感应电流的方向是( ) A.先abcd后dcba，再abcd B.先abcd，后dcba C.始终dcba D.先dcba，后abcd，再dcba 导示：选择D。当线圈由左向右匀速通过直导线时，穿过线圈的磁通量先向外增大，当导线位于线圈中间时磁通量减小为O;然后磁通量先向里增大，最终又减小到O。 类型三楞次定律推论的应用 楞次定律的“阻碍”含义，可以推广为下列三种表达方式： 阻碍原磁通量(原电流)改变.(线圈的扩大或缩小的趋势)“增反减同” 阻碍(磁体的)相对运动，(由磁体的相对运动而引起感应电流).“来推去拉” 从能量守恒角度分析：能量的转化是通过做功来量度的，这一点正是楞次定律的依据所在，楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应现象中的详细体现。 【例3光滑固定导体M、N水平放置，两根导体捧P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回路.当一条形磁铁从高处下落接近回路时( ) A、P、Q将相互靠拢 B、P、Q将相互远离 C、磁铁的加速度仍为g D、磁铁的加速度小于g 导示： 方法一：设磁铁下端为N极，如图所示，依据楞次定律可推断P、Q中的感应电流方向。依据左手定则可推断P、Q所受安培力的方向。可见P、Q将相互靠拢。由于回路所受安培力的合力向下，由牛顿第三定律，磁铁将受到反作用力，从而加速度小于g。当磁铁下端为S极时，依据类似的分析可得到相同的结果。所以，本题应选A、D。 方法二：依据楞次定律知：“感应电流的磁场总要阻碍原磁通量的改变”，为阻碍原磁通量的增加，P、Q只有相互靠拢来缩小回路面积，故A正确，B错。楞次定律可以理解为感应电流的磁场总要阻碍导体间的相对运动，可把PQMN回路等看为一个柱形磁铁，为了阻碍磁铁向下运动，等效磁铁的上面必产生一个同名磁极来阻碍磁铁的下落，故磁铁的加速度必小于g，故C错D正确。 1、如图是某同学设计的用来测量风速的装置。请说明这个装置是怎样工作的。 2、已知一灵敏电流计，当电流从正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转，现把它与线圈串联接成图示电路，当条形磁铁按如图所示状况运动时，以下推断正确的是( ) A.甲图中电流表偏转方向向右 B.乙图中磁铁下方的极性是N极 C.丙图中磁铁的运动方向向下 D.丁图中线圈的绕制方向与前面三个相反 3、(赣榆县教研室2022年期末调研)如甲图所示， 光滑的水平桌面上固定着一根绝缘的长直导线，可以自由移动的矩形导线框abcd靠近长直导线放在桌面上。当长直导线中的电流按乙图所示的规律改变时(甲图中电流所示的方向为正方向)，则() A.在t2时刻，线框内没有电流，线框不受力 B.t1到t2时间内，线框内电流的方向为abcda C.t1到t2时间内，线框向右做匀减速直线运动 D.t1到t2时间内，线框受到磁场力对其做负功 高三物理教案：电磁感应复习学案答案：1.略 2.ABD 3.BD 高三物理教案：电磁感应教案教学设计 本文题目：高三物理教案：电磁感应教案 【教学目标】 1、学问与技能： (1)、知道感应电动势,及确定感应电动势大小的因素。 (2)、知道磁通量的改变率是表示磁通量改变快慢的物理量，并能区分、 。 (3)、理解法拉第电磁感应定律的内容、数学表达式。 (4)、知道E=BLvsin如何推得。 (5)、会用 解决问题。 2、过程与方法 (1)、通过学生试验，培育学生的动手实力和探究实力。 (2)、通过推导闭合电路，部分导线切割磁感线时的感应电动势公式E=BLv，驾驭运用理论学问探究问题的方法。 3、情感看法与价值观 (1)、从不同物理现象中抽象出特性与共性问题，培育学生对不同事物进行分析，找出共性与特性的辩证唯物主义思想。 (2)、通过比较感应电流、感应电动势的特点，引导学生忽视次要冲突、把握主要冲突。 【教学重点】法拉第电磁感应定律。 【教学难点】感应电流与感应电动势的产生条件的区分。 【教学方法】试验法、归纳法、类比法 【教具打算】 多媒体课件、多媒体电脑、投影仪、检流计、螺线管、磁铁。 【教学过程】 一、复习提问： 1、在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么? 答：穿过闭合回路的磁通量发生改变，就会在回路中产生感应电流。 2、恒定电流中学过，电路中存在持续电流的条件是什么? 答：电路闭合，且这个电路中肯定有电源。 3、在发生电磁感应现象的状况下，用什么方法可以判定感应电流的方向? 答：由楞次定律或右手定则推断感应电流的方向。 二、引入新课 1、问题1：既然会判定感应电流的方向，那么，怎样确定感应电流的强弱呢? 答：既然有感应电流，那么就肯定存在感应电动势.只要能确定感应电动势的大小，依据闭合电路欧姆定律就可以确定感应电流大小了. 2、问题2：如图所示，在螺线管中插入一个条形磁铁，问 、在条形磁铁向下插入螺线管的过程中,该电路中是否都有电流?为什么? 答：有，因为磁通量有改变 、有感应电流,是谁充当电源? 答：由恒定电流中学习可知，对比可知左图中的虚线框内线圈部分相当于电源。 、上图中若电路是断开的，有无感应电流电流?有无感应电动势? 答：电路断开，确定无电流，但仍有电动势。 3、产生感应电动势的条件是什么? 答：回路(不肯定是闭合电路)中的磁通量发生改变. 4、比较产生感应电动势的条件和产生感应电流的条件，你有什么发觉? 答：在电磁感应现象中，不论电路是否闭合，只要穿过回路的磁通量发生改变，电路中就有感应电动势，但产生感应电流还须要电路闭合，因此探讨感应电动势比感应电流更有意义。(情感目标) 本节课我们就来一起探究感应电动势 三、进行新课 (一)、探究影响感应电动势大小的因素 (1)探究目的：感应电动势大小跟什么因素有关?(学生揣测) (2)探究要求： 、将条形磁铁快速和缓慢的插入拔出螺线管，记录表针的最大摆幅。 、快速和缓慢移动导体棒，记录表针的最大摆幅。 、快速和缓慢移动滑动变阻器滑片，快速和缓慢的插入拔出螺线管，分别记录表针的最大摆幅; (3)、探究问题： 问题1、在试验中，电流表指针偏转缘由是什么? 问题2：电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系? 问题3：在试验中，快速和慢速效果有什么相同和不同? (4)、探究过程 支配学生试验。(实力培育) 老师引导学生分析试验，(课件展示)回答以上问题 学生甲：穿过电路的改变 产生E感 产生I感. 学生乙：由全电路欧姆定律知I= ，当电路中的总电阻肯定时，E感越大，I越大，指针偏转越大。 学生丙：磁通量改变相同，但磁通量改变的快慢不同。 可见，感应电动势的大小跟磁通量改变和所用时间都有关，即与磁通量的改变率有关. 把 定义为磁通量的改变率。 上面的试验，我们可用磁通量的改变率来说明： 学生甲：试验中，将条形磁铁快插入(或拔出)比慢插入或(拔出)时， 大，I感大， E感大。 试验结论:电动势的大小与磁通量的改变快慢有关，磁通量的改变越快电动势越大。磁通量的改变率越大，电动势越大。 (二)、法拉第电磁感应定律 从上面的试验我们可以发觉， 越大，E感越大，即感应电动势的大小完全由磁通量的改变率确定。精确的试验表明：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路磁通量的改变率成正比，即E 。这就是法拉第电磁感应定律。 (师生共同活动，推导法拉第电磁感应定律的表达式)(课件展示) E=k 在国际单位制中，电动势单位是伏(V)，磁通量单位是韦伯(Wb)，时间单位是秒(s)，可以证明式中比例系数k=1，(同学们可以课下自己证明)，则上式可写成 E= 设闭合电路是一个N匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量改变率都相同，这时相当于n个单匝线圈串联而成，因此感应电动势变为 E=n 1.内容:电动势的大小与磁通量的改变率成正比 2.公式:=n 3.定律的理解: 磁通量、磁通量的改变量、磁通量的改变量率的区分、/t 感应电动势的大小与磁通量的改变率成正比 感应电动势的方向由楞次定律来推断 感应电动势的不同表达式由磁通量的的因素确定： 当=BScos则=B/tScos 当=BScos则=BS/tcos 当=BS(cos)则=BS(cos)/t 留意： 为B.S之间的夹角。 4、特例导线切割磁感线时的感应电动势 用课件展示电路，闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的长度为L，以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势?(课件展示) 解析：设在t时间内导体棒由原来的位置运动到a1b1，这时线框面积的改变量为 S=Lvt 穿过闭合电路磁通量的改变量为 =BS=BLvt 据法拉第电磁感应定律，得 E= =BLv 这是导线切割磁感线时的感应电动势计算更简捷公式，须要理解 (1)B,L,V两两垂直 (2)导线的长度L应为有效切割长度 (3)导线运动方向和磁感线平行时，E=0 (4)速度V为平均值(瞬时值)，E就为平均值(瞬时值) 问题：当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角，感应电动势可用上面的公式计算吗? 用课件展示如图所示电路，闭合电路的一部分导体处于匀强磁场中，导体棒以v斜向切割磁感线，求产生的感应电动势。 解析：可以把速度v分解为两个重量：垂直于磁感线的重量v1=vsin和平行于磁感线的重量v2=vcos。后者不切割磁感线，不产生感应电动势。前者切割磁感线，产生的感应电动势为 E=BLv1=BLvsin 强调：在国际单位制中，上式中B、L、v的单位分别是特斯拉(T)、米(m)、米每秒(m/s)，指v与B的夹角。 5、公式比较 与功率的两个公式比较得出E=/t：求平均电动势 E=BLV ： v为瞬时值时求瞬时电动势，v为平均值时求平均电动势 课堂练习： 例题1：下列说法正确的是( D ) A、线圈中磁通量改变越大，线圈中产生的感应电动势肯定越大 B、线圈中的磁通量越大，线圈中产生的感应电动势肯定越大 C、线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势肯定越大 D、线圈中磁通量改变得越快，线圈中产生的感应电动势越大 例题2：一个匝数为100、面积为10cm2的线圈垂直磁场放置，在0. 5s内穿过它的磁场从1T增加到9T。求线圈中的感应电动势。 解：由电磁感应定律可得E=n/t = B×S 由 联立可得E=n B×S/t 代如数值可得E=1.6V 例题3、在磁感强度为0.1T的匀强磁场中有一个与之垂直的金属框ABCD，框电阻不计，上面接一个长0.1m的可滑动的金属丝ab，已知金属丝质量为0.2g，电阻R=0.2，不计阻力，求金属丝ab匀速下落时的速度。(4m/s) 问1：将上题的框架竖直倒放，使框平面放成与水平成30°角，不计阻力，B垂直于框平面，求v ? 答案：(2m/s) 问2：上题中若ab框间有摩擦阻力，且=0.2，求v ? 答案：(1.3m/s) 问3：若不计摩擦，而将B方向改为竖直向上，求v ? 答案：(2.67m/s) 问4：若此时再加摩擦=0.2，求v ? 答案：(1.6m/s) 【课堂小结】 1、让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。 2、仔细总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。 3、让学生自己总结所学内容，允许内容的依次不同，从而构建他们自己的学问框架。 【布置作业】选修3-2课本第16页“思索与探讨” 课后作业：第17页1、2、3、5题 【课后反思】 让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总 结，然后请同学评价黑板上的小结内容。让学生自己总结所学内容，允许内容的依次不同，从而构建他们自己的学问框架,把书本学问转化为自己的学问,让学生有收获胜利感。 本节课,重点是理解法拉第电磁感应定律,不要过多的进行训练,不能急于求成,应当按部就班. 高三物理教案：电磁感应综合与拓展教学设计 本文题目：高三物理教案：电磁感应综合与拓展 一、学问地图 依据考纲的要求，本章内容可以分成这样几部分，即：电磁感应现象、楞次定律;法拉第电磁感应定律、自感;电磁感应与电路规律的综合应用;电磁感应与力学规律的综合应用。其中楞次定律和法拉第电磁感应定律是电磁感应这一章中最重要、最基本的定律，电磁感应与电路规律的综合应用、电磁感应与力学规律的综合应用，也是复习的重点和难点。另外，电磁感应学问在实际中的应用广泛如：自感、日光灯原理、磁悬浮原理、电磁阻尼、超导技术应用等。 二、应考指南 电磁感应是中学物理中的主干和核心学问之一，本章从探讨电磁感应现象入手，通过试验总结出了产生感应电流的条件和判定感应电流方向的一般方法楞次定律，给出了确定感应电动势大小的一般规律法拉第电磁感应定律.楞次定律和法拉第电磁感应定律是解决电磁感应问题的重要依据，复习中必需深化理解和娴熟驾驭;同时由于电磁感应的题型大多与实际问题相联系，往往综合性较强，与前面的学问联系较多，涉及到力和运动、动量、能量、直流电路、安培力等多方面的学问，解题时一般要从以下两个方面分析：(1)受力状况、运动状况的动态分析。(2)功能分析，电磁感应过程往往涉及多种能量形式的转化。力学与本章内容结合的题目以及电学与本章结合的题目是复习中应强化训练的重要内容.本章重在考查学生综合运用学问、分析解决实际问题的实力，综合性强，实力要求高，在高考中常以压轴题出现。电磁感应的图像问题也是高考中常见的题型之一。 全章蕴含了丰富的科学思维方法，如：归纳与演绎、抽象与概括、能的观点、等效的方法、数学方法等。 三、好题精析 例1、近期科学中文版的文章介绍了一种新技术航天飞缆，航天飞缆是用柔性 缆索将两个物体连接起来在太空飞行的系统。飞缆系统在太空飞行中能为自身供应电能和拖曳力，它还能清理“太空垃圾”等。从1967年至1999年的17次试验中，飞缆系统试验已获得部分胜利。该系统的工作原理可用物理学的基本定律来说明。 下图为飞缆系统的简化模型示意图，图中两个物体P，Q的质量分别为mp，mQ，柔性金属缆索长为Z，外有绝缘层，系统在近地轨道作圆周运动，运动过程中Q距地面高为h。设缆索总保持指向地心，P的速度为p。已知地球半径为R，地面的重力加速度为g。 (1)飞缆系统在地磁场中运动，地磁场在缆索所在处的磁感应强度大小为B，方向垂直 于纸面对外。设缆索中无电流，问缆索P、Q哪端电势高?此问中可认为缆索各处的速度均近似等于p，求P、Q两端的电势差; (2)设缆索的电阻为R1，假如缆索两端物体P、Q通过四周的电离层放电形成电流，相应的电阻为R2，求缆索所受的安培力多大; (3)求缆索对Q的拉力FQ。 例2、如图所示，固定于水平桌面上的金属框架cdef，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动。此时，adeb构成一个边长为l的正方形。棒的电阻为r，其余部分电阻不计。起先时磁感强度为B0。 若从t=0时刻起，磁感强度匀称增加，每秒增量为k，同时保持棒静止。求棒中的感应电流。在图上标出感应电流的方向。 在上述状况中。始终保持棒静止，当t=t1s末时需加的垂直于棒的水平拉力为多大? 若从t=0时刻起，磁感强度渐渐减小，当棒以恒定速度v。向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感强度应怎样随时间改变(写出B与t的关系式)。 例3、图中a1b1c1d1和a2b2c2d2为在同一竖直平面内的金属导轨，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在平面(纸面)向里。导轨的a1b1段与a2b2段是竖直的，距离为l1;c1d1段与c2d2段也是竖直的，距离为l2。x1 y1与x2 y2为两根用不行伸长的绝缘轻线相连的金属细杆，质量分别为和m1和m2，它们都垂直于导轨并与导轨保持光滑接触。两杆与导轨构成的回路的总电阻为R。F为作用于金属杆x1y1上的竖直向上的恒力。已知两杆运动到图示位置时，已匀速向上运动，求此时作用于两杆的重力的功率的大小和回路电阻上的热功率。 例4、如图所示，两根竖直放置在绝缘地面上的金属导轨的上端，接有一个电容为C的电容器，框架上有一质量为m、长为l的金属棒，平行于地面放置，与框架接触良好且无摩擦，棒离地面的高度为h，磁感强度为B的匀强磁场与框架平面垂直.起先时，电容器不带电.将金属棒由静止释放，问：棒落地时的速度为多大?(整个电路电阻不计) 例5、在有线电话网中，电话机是通过两条导线和电信局的交换机传送和接收电信号。假如不实行措施，发话者的音频信号必会传到自己的受话器中，使自己听到自己的讲话声音，这就是“侧音”。较大的侧音会影响接听对方的讲话，故必需减小或消退。如图所示是一电话机的消“侧音”电路与交换机的连接示意图。图中的两个变压器是完全相同的，a、b、c、d、e、f六个线圈的匝数相同。打电话时，对着话筒发话，把放大后的音频电压加到变压器的线圈a，从线圈c和b输出大小相等但随声频改变的电压，c两端的电压产生的电流IL通过线圈e和两导线L、电信局的交换机构成回路，再通过交换机传到对方电话机,对方就听到发话者的声音。同时由于线圈e中有电流通过，在线圈f中也会有电压输出，放大后在自己的电话机的受话器上发出自己的讲话声，这就是上面讲的“侧音”。为了消退这个侧音，可以把线圈b的电压加在线圈d上，并通过R调整d中的电流Id。那么为达到消侧音的目的，1应与( )相接;4应与( )相接，并使Id ( )IL(填“小于”、“大于”、或“等于”)。对方讲话时，音频电压通过交换机和两条导线L加到本机，那么通过R的电流为多少? 四、变式迁移 1、两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为L。导轨上面横放着两根导体棒ab和cd，构成矩形回路，如图所示.两根导体棒的质量皆为m，电阻皆为R，回路中其余部分的电阻可不计.在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B.设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行.起先时，棒cd静止，棒ab有指向棒cd的初速度v0.若两导体棒在运动中始终不接触，求： (1)在运动中产生的焦耳热最多是多少. (2)当ab棒的速度变为初速度的3/4时，cd棒的加速度是多少? 2、如下图所示，固定在竖直平面内的两根平行金属导轨的间距为L，上端连一电容为C的电容器，其耐压足够大。空间有垂直于导轨平面的匀强磁场，其磁感强度为B。一根质量为m的金属杆PP水平地卡在导轨上，释放后，此杆沿导轨无摩擦地下滑。经过一段时间，到图示时刻其下落速度为v1。假定导轨足够长，导轨、金属杆和连接导线的电阻均可忽视。 试求：金属板PP的速度从v1改变到v2的过程中，电容器汲取的能量 E。 高三物理教案：电磁感应综合与拓展参考答案 三、好题精析 例1、解析(1)缆索的电动势 E=Blv0 ， P、Q两点电势差UPQ=BlvP，P点电势高 缆索电流 安培力 (2)Q的速度设为vQ，Q受地球引力和缆索拉力FQ作用 P、Q角速度相等 又 联立、解得 点评本题综合性较强，是电磁感应、万有引力、向心力等学问的综合，同时考察考生理解实力、推理实力、分析综合实力和考查考生信息摄取、提炼、加工实力及构建物理模型的抽象概括实力.具有肯定的难度。 例2、解析磁感强度匀称增加时，感应电动势 ，感应电流 ，由楞次定律，判定感应电流逆时针方向。 t=t1s 末棒静止，水平方向受拉力F外和安培力F安，F外=F安=BIl，又B=B0+kt1，故F外= (B0+kt1) 。 棒中不产生感应电流，由法拉第电磁感应定律 ，知 ，也就是回路内总磁通量保持不变。而在t时刻的磁通量=BS=Bl(l+vt)，由0=可得：B0l2=B (l+vt)l ， . 点评考查法拉第电磁感应定律、楞次定律、闭合电路欧姆定律、安培力和磁通量等电磁学的重要概念和规律，在实力上考查综合分析问题实力和应用数学处理物理问题的实力。 本题第问中回路面积和磁场都改变，以往考题要么回路面积不变，磁场匀称改变，要么磁场不变，回路面积发生改变。在第问中，其实有两个电动势，一是ab棒切割磁感线产生的向上的感应电动势，二是由磁场改变产生的感应电动势，这两个电动势方向相反，从而回路本身无电流。 在第问中，若磁场仍以k匀称增加，且ab棒向右匀速运动，则t时刻回路的总电动势E等于ba棒切割磁感线产生的Eba与磁场增加产生的感应电动势E法之和。 ， ， 故 例3、解析解法1：设杆向上的速度为v，因杆的运动，两杆与导轨构成的回路的面积削减，从而磁通量也削减。由法拉第电磁感应定律，回路中的感应电动势的大小 回路中的电流 电流沿顺时针方向。两金属杆都要受到安培力作用，作用于杆x1y1的安培力为 方向向上，作用于杆x2y2的安培力为 方向向下，当杆作匀速运动时，依据牛顿其次定律有 解以上各式得 作用于两杆的重力的功率的大小 电阻上的热功率 由式，可得 解法2：回路中电阻上的热功率等于运动过程中克服安培力做功功率，当杆作匀速运动时，依据牛顿其次定律有 电路中克服安培力做功功率为： 将 代入可得 点评本题是双杆的平衡问题，难点在于金属棒不等长即导轨不等间距。当杆作匀速运动时，安培力合力向下，对整体受力分析，处于平衡状态，列出方程就能顺当求解I与v值。 例4、解析本题要抓几个要点：