高三物理四 电路和电磁感应 第2讲 电磁感应及其应用.ppt

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1、核心专题突破第一部分第一部分专题四电路和电磁感应专题四电路和电磁感应第2讲电磁感应及其应用栏目导航2年考情回顾年考情回顾热点题型突破热点题型突破对点规范演练对点规范演练热点题源预测热点题源预测逐题对点特训逐题对点特训2年考情回顾年考情回顾设问设问方式方式平动切割磁感线的电磁感平动切割磁感线的电磁感应应例例(2017全国卷全国卷，18题题)(2017全国卷全国卷，15题题)(2017天津卷，天津卷，12题题)(2017江苏卷，江苏卷，13题题)(2017天津卷，天津卷，3题题)(2016全国卷全国卷，20题题)转动切割磁感线的电磁感转动切割磁感线的电磁感应应例例(2016全国卷全国卷，20题题)

2、(2016全国卷全国卷，21题题)电磁感应现象中的图象电磁感应现象中的图象例例(2016四川卷，四川卷，7题题)磁场变化引起的电磁电磁磁场变化引起的电磁电磁感应感应例例(2016全国卷全国卷，25题题)(2016浙江卷，浙江卷，16题题)审题审题要点要点 要审清磁场方向及变化情况，确定产生感应电动势的方向及计算公式要审清磁场方向及变化情况，确定产生感应电动势的方向及计算公式要认真做好电路连接关系分析，受力分析，运动状态和过程分析，做功及能量转化分析要认真做好电路连接关系分析，受力分析，运动状态和过程分析，做功及能量转化分析解题解题模板模板热点题型突破热点题型突破题型一题型一楞次定律和法拉第电磁

3、感应定律的应用楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用 命题规律命题规律楞楞次次定定律律和和法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律是是高高考考命命题题的的热热点点，既既有有选选择择题题，又又有有计计算算题题，主要考查：主要考查：(1)楞次定律的理解和应用楞次定律的理解和应用(2)法拉第电磁感应定律的理解作用和应用法拉第电磁感应定律的理解作用和应用方法点拨方法点拨1楞次定律中楞次定律中“阻碍阻碍”的表现的表现(1)阻碍磁通量的变化阻碍磁通量的变化(增反减同增反减同)(2)阻碍物体间的相对运动阻碍物体间的相对运动(来拒去留来拒去留)(3)阻碍原电流的变化阻碍原电流的变化(自感现象自感现象)2楞次定律和右手

4、定则的适用对象楞次定律和右手定则的适用对象(1)楞次定律：一般适用于线圈面积不变，磁感应强度发生变化的情形楞次定律：一般适用于线圈面积不变，磁感应强度发生变化的情形(2)右手定则：一般适用于导体棒切割磁感线的情形右手定则：一般适用于导体棒切割磁感线的情形1(多多选选)如如图图所所示示，不不计计电电阻阻的的光光滑滑U形形金金属属框框水水平平放放置置，光光滑滑、竖竖直直玻玻璃璃挡挡板板H、P固固定定在在框框上上，H、P的的间间距距很很小小质质量量为为0.2 kg的的细细金金属属杆杆CD恰恰好好无无挤挤压压地地放放在在两两挡挡板板之之间间，与与金金属属框框接接触触良良好好并并围围成成边边长长为为1

5、m的的正正方方形形，其其有有效效电电阻阻为为0.1.此此时时在在整整个个空空间间加加方方向向与与水水平平面面成成30角角且且与与金金属属杆杆垂垂直直的的匀匀强强磁磁场场，磁磁感感应应强强度度随随时时间间变变化化规规律律是是B(0.40.2t)T，图图示示磁磁场场方方向向为为正正方方向向框框、挡挡板板和和杆杆不不计计形形变，则变，则()ACAt1 s时，金属杆中感应电流方向从时，金属杆中感应电流方向从C到到DBt3 s时，金属杆中感应电流方向从时，金属杆中感应电流方向从D到到CCt1 s时，金属杆对挡板时，金属杆对挡板P的压力大小为的压力大小为0.1 NDt3 s时，金属杆对挡板时，金属杆对挡板

6、H的压力大小为的压力大小为0.2 N突破点拨突破点拨(1)确确定定t1 s和和t3 s时时，穿穿过过正正方方形形的的磁磁场场方方向向，判判断断t1 s到到t3 s时时间间内内磁磁通量如何变化通量如何变化(2)确确定定t1 s和和t3 s时时穿穿过过正正方方形形的的磁磁通通量量，判判断断并并计计算算t1 s到到t3 s时时间间内内磁通量的变化磁通量的变化(3)画出画出t1 s和和t3 s时金属杆的平面受力图时金属杆的平面受力图【变式考法【变式考法】(1)在上述题在上述题1中，何时对档板中，何时对档板P和和H均无压力？均无压力？解解析析 t2 s，时时，磁磁感感应应强强度度B0，金金属属棒棒受受到

7、到安安培培力力F0，则则金金属属棒棒对对挡挡板板P和和H均无压力均无压力答案答案 见解析见解析2(2017全全国国卷卷)如如图图，在在方方向向垂垂直直于于纸纸面面向向里里的的匀匀强强磁磁场场中中有有一一U形形金金属属导导轨轨，导导轨轨平平面面与与磁磁场场垂垂直直金金属属杆杆PQ置置于于导导轨轨上上并并与与导导轨轨形形成成闭闭合合回回路路PQRS，一一圆圆形形金金属属线线框框T位位于于回回路路围围成成的的区区域域内内，线线框框与与导导轨轨共共面面现现让让金金属属杆杆PQ突突然然向向右右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法

8、正确的是()APQRS中沿顺时针方向，中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向中沿逆时针方向BPQRS中沿顺时针方向，中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向中沿顺时针方向CPQRS中沿逆时针方向，中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向中沿逆时针方向DPQRS中沿逆时针方向，中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向中沿顺时针方向D解解析析 金金属属杆杆PQ向向右右切切割割磁磁感感线线，根根据据右右手手定定则则可可知知PQRS中中感感应应电电流流沿沿逆逆时时针针方方向向；原原来来T中中的的磁磁场场方方向向垂垂直直于于纸纸面面向向里里，金金属属杆杆PQ中中的的感感应应电电流流产产生生的的磁磁场场方方向向垂垂直直于于纸纸面面向向

9、外外，使使得得穿穿过过T的的磁磁通通量量减减小小，根根据据楞楞次次定定律律可可知知T中中产产生生顺顺时时针针方方向的感应电流，综上所述，可知选项向的感应电流，综上所述，可知选项A、B、C错误，选项错误，选项D正确正确3(2016全全国国卷卷)(多多选选)法法拉拉第第圆圆盘盘发发电电机机的的示示意意图图如如图图所所示示，铜铜圆圆盘盘安安装装在在竖竖直直的的铜铜轴轴上上，两两铜铜片片P、Q分分别别与与圆圆盘盘的的边边缘缘和和铜铜轴轴接接触触圆圆盘盘处处于于方方向向竖竖直直向向上上的的匀匀强强磁磁场场B中中圆圆盘盘旋旋转转时时，关关于于流流过过电电阻阻R的的电电流流，下下列列说说法法正正确确的的是是

10、()ABA若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定B若若从从上上向向下下看看，圆圆盘盘顺顺时时针针转转动动，则则电电流流沿沿a到到b的方向流动的方向流动C若若圆圆盘盘转转动动方方向向不不变变，角角速速度度大大小小发发生生变变化化，则则电流方向可能发生变化电流方向可能发生变化D若若圆圆盘盘转转动动的的角角速速度度变变为为原原来来的的2倍倍，则则电电流流在在R上的热功率也变为原来的上的热功率也变为原来的2倍倍对电磁感应定律的理解对电磁感应定律的理解(1)EBlv的的“三性三性”正正交交性性：本本公公式式是是在在一一定定条条件件下下得得出出的的，除除磁磁场场为为匀

11、匀强强磁磁场场外外，还还需需B、l、v三者互相垂直三者互相垂直瞬时性：若瞬时性：若v为瞬时速度，则为瞬时速度，则E为相应的瞬时感应电动势为相应的瞬时感应电动势有效性：公式中的有效性：公式中的l为导体切割磁感线的有效长度为导体切割磁感线的有效长度题型二题型二电磁感应图象问题电磁感应图象问题 命题规律命题规律电电磁磁感感应应图图象象问问题题在在高高考考中中多多为为选选择择题题，有有时时也也与与计计算算题题结结合合，主主要要考考查查：(1)结结合合楞楞次次定定律律，法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律及及电电路路，安安培培力力等等知知识识，判判断断电电流流(或或安安培培力力)随随时时间间t(或或位位

12、移移x)变变化化的的图图象象，判判断断Et或或Ut图图象象(2)利利用用动动力力学学观观点点判判断断棒棒或或线线圈圈的的vt图图象象或或at图图象象(3)在在计计算算题题中中考考查查识识图图能能力力，由由图图象象获获取取信信息息的的能能力力方法点拨方法点拨1解题关键解题关键弄弄清清初初始始条条件件，正正负负方方向向的的对对应应变变化化范范围围，所所研研究究物物理理量量的的函函数数表表达达式式，进进、出磁场的转折点是解决问题的关键出磁场的转折点是解决问题的关键2解决图象问题的一般步骤解决图象问题的一般步骤(1)明明确确图图象象的的种种类类，是是Bt图图象象还还是是t图图象象，或或者者是是Et图图

13、象象、It图图象象等等(2)分析电磁感应的具体过程分析电磁感应的具体过程(3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系用右手定则或楞次定律确定方向对应关系(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等写出函数关系式结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等写出函数关系式(5)根据函数关系式进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等根据函数关系式进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等(6)画出图象或判断图象画出图象或判断图象3电磁感应中图象类选择题的两种常见解法电磁感应中图象类选择题的两种常见解法(1)排排除除法法：定定性性地地分分析析电电磁磁感感应应过过程程中中物物理理量量的的变变化化趋

14、趋势势(增增大大还还是是减减小小)、变变化快慢化快慢(均匀变化还是非均匀变化均匀变化还是非均匀变化)，特别是物理量的正负，排除错误的选项，特别是物理量的正负，排除错误的选项(2)函函数数法法：根根据据题题目目所所给给条条件件定定量量地地写写出出两两个个物物理理量量之之间间的的函函数数关关系系，然然后后由由函数关系对图象作出分析和判断，这未必是最简洁的方法，但却是最有效的方法函数关系对图象作出分析和判断，这未必是最简洁的方法，但却是最有效的方法.1(2017安安徽徽淮淮北北二二模模)(多多选选)如如图图所所示示，abcd为为用用粗粗细细均均匀匀的的同同种种材材料料制制成成的的金金属属线线框框，其

15、其中中ab长长度度只只有有bc长长度度的的一一半半现现将将线线框框放放在在水水平平光光滑滑绝绝缘缘的的桌桌面面上上，在在外外力力F的的作作用用下下让让线线框框以以速速度度v匀匀速速穿穿过过右右边边两两个个磁磁感感应应强强度度大大小小相相等等、方方向向相相反反的的磁磁场场区区域域若若以以图图示示位位置置开开始始计计时时，规规定定逆逆时时针针电电流流方方向向为为正正，磁磁感感线线向向下下穿穿过过线线框框时时的的磁磁通通量量为为正正则则下下列列关关于于回回路路电电流流i、外外力力F大大小小、cb间间的的电电势势差差Ucb及及穿穿过过线框的磁通量线框的磁通量随时间变化的图象正确的是随时间变化的图象正确

16、的是()BC突破点拨突破点拨(1)根根据据右右手手定定则则判判断断进进入入第第一一个个磁磁场场和和第第二二个个磁磁场场区区域域的的感感应应电电流流方方向向，根根据据感应电动势公式和闭合电路的欧姆定律计算电流大小感应电动势公式和闭合电路的欧姆定律计算电流大小(2)根根据据左左手手定定则则判判断断安安培培力力的的方方向向，再再根根据据安安培培力力公公式式计计算算其其大大小小，明明确确外外力力F和安培力的关系和安培力的关系(3)根据电路规律，计算电势差根据电路规律，计算电势差Ucb，判断电势差的正负，判断电势差的正负解解析析 当当线线框框进进入入第第一一个个磁磁场场时时，由由右右手手定定则则知知电电

17、流流方方向向为为逆逆时时针针，开开始始进进入入第第二二个个磁磁场场时时，电电流流方方向向为为顺顺时时针针，出出第第二二个个磁磁场场电电流流方方向向为为逆逆时时针针，故故选选项项A错错误误；由由EBlv可可知知，E保保持持不不变变，而而开开始始进进入入第第二二个个磁磁场场时时，两两端端同同时时切切割割磁磁感感线线，电电动动势势应应为为2BLv，电电流流加加倍倍，故故每每根根导导体体棒棒受受到到安安培培力力加加倍倍，且且cd、ab两两杆杆受受力力方方向向相相同同，外外力力将将变变为为原原来来4倍倍，故故选选项项B正正确确，根根据据UIR和和电电流流方方向向知知刚刚进进入入磁磁场场和和出出磁磁场场时

18、时电电压压相相等等，b点点电电势势高高，故故Ucb为为负负，两两边边同同时时切切割割磁磁感感线线时时c点点电电势势高高，且且c、b两两点点之之间间的的电电压压为为原原来来的的2倍倍，故故选选项项C正正确确；当当线线框框开开始始进进入入磁磁场场，磁磁通通量量开开始始增增加加，当当全全部部进进入入时时达达到到最最大大；此此后后向向外外的的磁磁通通量量增增加加，总总磁磁通通量量减减小小；当当运运动动1.5L时，磁通量最小为零，故选项时，磁通量最小为零，故选项D错误错误【变式考法【变式考法】在上题在上题1中，外力中，外力F的功率的功率P随时间变化的图象如何？随时间变化的图象如何？答案答案 pt图象跟图

19、象跟Ft图形状相似图形状相似2(2017全全国国卷卷)(多多选选)两两条条平平行行虚虚线线间间存存在在一一匀匀强强磁磁场场，磁磁感感应应强强度度方方向向与与纸纸面面垂垂直直边边长长为为0.1 m、总总电电阻阻为为0.005 的的正正方方形形导导线线框框abcd位位于于纸纸面面内内，cd边边与与磁磁场场边边界界平平行行，如如图图甲甲所所示示已已知知导导线线框框一一直直向向右右做做匀匀速速直直线线运运动动，cd边边于于t0时时刻刻进进入入磁磁场场线线框框中中感感应应电电动动势势随随时时间间变变化化的的图图线线如如图图乙乙所所示示(感感应应电电流流的的方方向向为顺时针时，感应电动势取正为顺时针时，感

20、应电动势取正)下列说法正确的是下列说法正确的是()BCA磁感应强度的大小为磁感应强度的大小为0.5 TB导线框运动速度的大小为导线框运动速度的大小为0.5 m/sC磁磁感感应应强强度度的的方方向向垂垂直直于于纸纸面面向向外外D在在t0.4 s至至t0.6 s这这段段时时间间内内，导线框所受的安培力大小为导线框所受的安培力大小为0.1 N3(2016四四川川卷卷)(多多选选)如如图图所所示示，电电阻阻不不计计、间间距距为为l的的光光滑滑平平行行金金属属导导轨轨水水平平放放置置于于磁磁感感应应强强度度为为B、方方向向竖竖直直向向下下的的匀匀强强磁磁场场中中，导导轨轨左左端端接接一一定定值值电电阻阻

21、R.质质量量为为m、电电阻阻为为r的的金金属属棒棒MN置置于于导导轨轨上上，受受到到垂垂直直于于金金属属棒棒的的水水平平外外力力F的的作作用用由由静静止止开开始始运运动动，外外力力F与与金金属属棒棒速速度度v的的关关系系是是FF0kv(F0、k是是常常量量)，金金属属棒棒与与导导轨轨始始终终垂垂直直且且接接触触良良好好金金属属棒棒中中感感应应电电流流为为i，受受到到的的安安培培力力大大小小为为FA，电电阻阻R两两端的电压为端的电压为UR，感应电流的功率为，感应电流的功率为P，它们随时间，它们随时间t变化图象可能正确的有变化图象可能正确的有()BC解决电磁感应图象问题的解决电磁感应图象问题的“三

22、点关注三点关注”(1)关注初始时刻，如初始时刻感应电流是否为零，是正方向还是负方向关注初始时刻，如初始时刻感应电流是否为零，是正方向还是负方向(2)关关注注变变化化过过程程，看看电电磁磁感感应应发发生生的的过过程程分分为为几几个个阶阶段段，这这几几个个阶阶段段是是否否和和图图象变化相对应象变化相对应(3)关关注注大大小小、方方向向的的变变化化趋趋势势，看看图图线线斜斜率率的的大大小小、图图线线的的曲曲、直直是是否否和和物物理理过程相对应过程相对应题型三题型三电磁感应电路问题电磁感应电路问题命题规律命题规律电电磁磁感感应应电电路路问问题题是是高高考考命命题题的的热热点点，题题型型一一般般为为选选

23、择择题题，主主要要考考查查电电流流、电电压、电功率，电热和电量的计算压、电功率，电热和电量的计算1如如图图所所示示，abcd为为水水平平放放置置的的平平行行“”形形光光滑滑金金属属导导轨轨，间间距距为为l，导导轨轨间间有有垂垂直直于于导导轨轨平平面面的的匀匀强强磁磁场场，磁磁感感应应强强度度大大小小为为B，导导轨轨电电阻阻不不计计，已已知知金金属属杆杆MN倾倾斜斜放放置置，与与导导轨轨成成角角，单单位位长长度度的的电电阻阻为为r，保保持持金金属属杆杆以以速速度度v沿沿平平行行于于cd的方向滑动的方向滑动(金属杆滑动过程中与导轨接触良好金属杆滑动过程中与导轨接触良好)，则，则()B【变变式式考考

24、法法】在在上上述述题题1中中，若若要要维维持持杆杆匀匀速速滑滑动动，求求所所需需要要施施加加的的水水平平外外力力的大小和方向的大小和方向答案答案 见解析见解析2.(2016全全国国卷卷)如如图图，两两条条相相距距l的的光光滑滑平平行行金金属属导导轨轨位位于于同同一一水水平平面面(纸纸面面)内内，其其左左端端接接一一阻阻值值为为R的的电电阻阻；一一与与导导轨轨垂垂直直的的金金属属棒棒置置于于两两导导轨轨上上；在在电电阻阻、导导轨轨和和金金属属棒棒中中间间有有一一面面积积为为S的的区区域域，区区域域中中存存在在垂垂直直于于纸纸面面向向里里的的均均匀匀磁磁场场，磁磁感感应应强强度度大大小小B1随随时

25、时间间t的的变变化化关关系系为为B1kt，式式中中k为为常常量量；在在金金属属棒棒右右侧侧还还有有一一匀匀强强磁磁场场区区域域，区区域域左左边边界界MN(虚虚线线)与与导导轨轨垂垂直直，磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度大大小小为为B0，方方向向也也垂直于纸面向里垂直于纸面向里某某时时刻刻，金金属属棒棒在在一一外外加加水水平平恒恒力力的的作作用用下下从从静静止止开开始始向向右右运运动动，在在t0时时刻刻恰恰好好以以速速度度v0越越过过MN，此此后后向向右右做做匀匀速速运运动动金金属属棒棒与与导导轨轨始始终终相相互互垂垂直直并并接接触触良良好好，它它们们的电阻均忽略不计求：的电阻均忽略不计求：(1

26、)在在t0到到tt0时时间间间间隔隔内内，流流过过电电阻阻的的电电荷荷量量的的绝绝对值；对值；(2)在时刻在时刻t(tt0)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小3.(2017山山西西名名校校联联考考)为为了了夜夜间间行行驶驶安安全全，自自行行车车后后轮轮上上常常安安装装一一个个小小型型发发电电机机某某同同学学设设计计了了一一种种带带有有闪闪烁烁灯灯的的自自行行车车后后轮轮如如图图甲甲所所示示，自自行行车车牙牙盘盘半半径径r212 cm，飞飞轮轮半半径径r36 cm.电电路路示示意意图图如如图图乙乙所所示示，该该同同学学在在车车轮轮(车

27、车轮轮内内缘缘为为导导体体)与与轮轮轴轴之之间间均均匀匀地地连连接接4根根金金属属条条，每每根根金金属属条条中中间间都都串串接接一一个个阻阻值值为为R0.3 的的小小灯灯泡泡，小小灯灯泡泡的的大大小小可可忽忽略略，阻阻值值保保持持不不变变，车车轮轮半半径径r10.4 m，轮轮轴轴半半径径可可忽忽略略车车架架上上固固定定一一个个强强磁磁铁铁，可可形形成成圆圆心心角角为为60的的扇扇形形匀匀强强磁磁场场区区域域，磁磁感感应强度大小应强度大小B2.0 T，方向垂直纸面向外，方向垂直纸面向外取取3.14.(1)若若自自行行车车前前进进时时，后后轮轮顺顺时时针针转转动动的的角角速速度度恒恒为为，且且在在

28、金金属属条条ab进进入入磁磁场场中时，中时，ab中电流大小为中电流大小为4 A，求角速度，求角速度的值的值(不计其他电阻和车轮厚度不计其他电阻和车轮厚度)(2)若若该该同同学学骑骑车车时时每每分分钟钟后后轮轮转转120圈圈，自自行行车车和和人人受受到到的的外外界界阻阻力力大大小小恒恒为为100 N，则则该该同同学学骑骑车车30分分钟钟，需需要要对对自自行行车车做做多多少少功功？(小小数数点点后后保保留留两两位位有有效效数数字字)答案答案(1)10 rad/s(2)9.16105 J(3)明明确确电电源源的的内内阻阻即即相相当当于于电电源源的的那那部部分分电电路路的的电电阻阻，要要注注意意电电源

29、源内内阻阻对对电电路路的影响的影响(4)明明确确电电路路的的关关系系：即即构构成成回回路路的的各各部部分分电电路路的的串串、并并联联关关系系要要注注意意等等效效电电源的端电压跟感应电动势的关系是源的端电压跟感应电动势的关系是UEIr.题型四题型四电磁感应现象的动力学问题电磁感应现象的动力学问题命题规律命题规律电电磁磁感感应应现现象象的的动动力力学学问问题题在在近近两两年年高高考考中中更更为为突突出出，由由过过去去的的选选择择题题变变为为计计算算题题，命命题题规规律律是是：(1)与与牛牛顿顿第第二二定定律律，运运动动学学结结合合的的动动态态分分析析问问题题(2)电电磁磁感感应应中的安培力计算，受

30、力分析和功能关系的应用问题中的安培力计算，受力分析和功能关系的应用问题 方法点拨方法点拨1解决电磁感应现象的动力学问题的方法一般是解决电磁感应现象的动力学问题的方法一般是“先电后力先电后力”，具体如下，具体如下，2解题规律有解题规律有(1)电电学学规规律律：楞楞次次定定律律，法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律，左左手手定定则则，右右手手定定则则，安安培培力力公式、闭合电路欧姆定律、串并联电路规律、电功率公式、焦耳定律等等公式、闭合电路欧姆定律、串并联电路规律、电功率公式、焦耳定律等等(2)力力学学规规律律：牛牛顿顿运运动动定定律律、平平衡衡条条件件、运运动动学学公公式式、动动能能定定理理或或

31、功功能能关关系系或或能量守恒定律等等能量守恒定律等等1.(2017安安徽徽合合肥肥模模拟拟)如如图图所所示示，竖竖直直平平面面内内有有一一宽宽L1 m，足足够够长长的的光光滑滑矩矩形形金金属属导导轨轨，电电阻阻不不计计，在在导导轨轨的的上上、下下边边分分别别接接有有电电阻阻R13 和和R26.在在MN上上方方及及CD下下方方有有垂垂直直纸纸面面向向里里的的匀匀强强磁磁场场和和，磁磁感感应应强强度度大大小小均均为为B1 T现现有有质质量量m0.2 kg、电电阻阻r1 的的导导体体棒棒ab，在在金金属属导导轨轨上上从从MN上上方方某某处处由由静静止止下下落落，下下落落过过程程中中导导体体棒棒始始终

32、终保保持持水水平平，与与金金属属导导轨轨接接触触良良好好当当导导体体棒棒ab下下落落到到快快要要接接近近MN时的速度大小为时的速度大小为v13 m/s.不计空气阻力，不计空气阻力，g取取10 m/s2.(1)求导体棒求导体棒ab快要接近快要接近MN时的加速度大小；时的加速度大小；(2)若若导导体体棒棒ab进进入入磁磁场场后后，棒棒中中的的电电流流大大小小始始终终保保持持不不变变，求求磁磁场场和和之之间的距离间的距离h；(3)若若将将磁磁场场的的CD边边界界略略微微下下移移，使使导导体体棒棒ab刚刚进进入入磁磁场场时时速速度度大大小小变变为为v29 m/s，要要使使棒棒在在外外力力F作作用用下下

33、做做a3 m/s2的的匀匀加加速速直直线线运运动动，求求所所加加外外力力F随随时时间间t变化的关系式变化的关系式突破点拨突破点拨(1)导导体体棒棒ab从从MN上上方方某某处处由由静静止止下下落落导导体体棒棒在在磁磁场场中中切切割割磁磁感感线线产产生生感感应电动势应电动势导体棒在合力作用下做加速运动导体棒在合力作用下做加速运动(2)电路的连接电路的连接导体切割磁感线相当于电源，导体切割磁感线相当于电源，R1和和R2组成外电路组成外电路(3)问问题题(2)中中导导体体棒棒ab进进入入磁磁场场后后，电电流流大大小小始始终终保保持持不不变变导导体体棒棒的的感感应应电电动势不变动势不变导体棒在磁场导体棒

34、在磁场中做匀速运动中做匀速运动答案答案(1)5 m/s2(2)1.35 m(3)F(t1.6)N【变式考法【变式考法】(1)在上述题在上述题1第第(2)问中，求问中，求a、b两点间的电势差大小是多少？两点间的电势差大小是多少？(2)在上述题在上述题1第第(3)问中，请画出问中，请画出01.6 s内外力内外力F与时间与时间t的关系图象的关系图象解析解析(1)根据题意，根据题意，a、b两点间电势差为两点间电势差为UBLvIr，代入数据解得代入数据解得U4 V.(2)由于由于F(t1.6)N，故故01.6 s内内Ft图象如图所示图象如图所示答案答案(1)4 V(2)见解析图见解析图2.(2017江江

35、苏苏卷卷)如如图图所所示示，两两条条相相距距d的的平平行行金金属属导导轨轨位位于于同同一一水水平平面面内内，其其右右端端接接一一阻阻值值为为R的的电电阻阻质质量量为为m的的金金属属杆杆静静置置在在导导轨轨上上，其其左左侧侧的的矩矩形形匀匀强强磁磁场场区区域域MNPQ的的磁磁感感应应强强度度大大小小为为B、方方向向竖竖直直向向下下当当该该磁磁场场区区域域以以速速度度v0匀匀速速地地向向右右扫扫过过金金属属杆杆后后，金金属属杆杆的的速速度度变变为为v.导导轨轨和和金金属属杆杆的的电电阻阻不不计计，导导轨轨光光滑滑且且足足够长，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触求：够长，杆在运动过

36、程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触求：(1)MN刚扫过金属杆时，杆中感应电流的大小刚扫过金属杆时，杆中感应电流的大小I；(2)MN刚扫过金属杆时，杆的加速度大小刚扫过金属杆时，杆的加速度大小a；(3)PQ刚要离开金属杆时，感应电流的功率刚要离开金属杆时，感应电流的功率P.3.(2017北北京京卷卷)发发电电机机和和电电动动机机具具有有装装置置上上的的类类似似性性，源源于于它它们们机机理理上上的的类类似似性性直直流流发发电电机机和和直直流流电电动动机机的的工工作作原原理理可可以以简简化化为为如如图图甲甲、图图乙乙所所示示的的情情景景在在竖竖直直向向下下的的磁磁感感应应强强度度为为B的的匀

37、匀强强磁磁场场中中，两两根根光光滑滑平平行行金金属属轨轨道道MN、PQ固固定定在在水水平平面面内内，相相距距为为L，电电阻阻不不计计电电阻阻为为R的的金金属属导导体体棒棒ab垂垂直直于于MN、PQ放放在在轨轨道道上，与轨道接触良好，以速度上，与轨道接触良好，以速度v(v平行于平行于MN)向右做匀速运动向右做匀速运动图图甲甲轨轨道道端端点点MP间间接接有有阻阻值值为为r的的电电阻阻，导导体体棒棒ab受受到到水水平平向向右右的的外外力力作作用用图图乙乙轨轨道道端端点点MP间间接接有有直直流流电电源源，导导体体棒棒ab通通过过滑滑轮轮匀匀速速提提升升重重物物，电电路路中中的的电电流为流为I.(1)求

38、在求在t时间内，图甲时间内，图甲“发电机发电机”产生的电能和图乙产生的电能和图乙“电动机电动机”输出的机械能；输出的机械能；(2)从从微微观观角角度度看看，导导体体棒棒ab中中的的自自由由电电荷荷所所受受洛洛伦伦兹兹力力在在上上述述能能量量转转化化中中起起着着重要作用为了方便，可认为导体棒中的自由电荷为正电荷重要作用为了方便，可认为导体棒中的自由电荷为正电荷请请在在图图丙丙(图图甲甲的的导导体体棒棒ab)、图图丁丁(图图乙乙的的导导体体棒棒ab)中中，分分别别画画出出自自由由电电荷荷所受洛伦兹力的示意图所受洛伦兹力的示意图我我们们知知道道，洛洛伦伦兹兹力力对对运运动动电电荷荷不不做做功功那那么

39、么，导导体体棒棒ab中中的的自自由由电电荷荷所所受受洛洛伦伦兹兹力力是是如如何何在在能能量量转转化化过过程程中中起起到到作作用用的的呢呢？请请以以图图乙乙“电电动动机机”为为例，通过计算分析说明例，通过计算分析说明(2)如图丙、图丁所示如图丙、图丁所示设自由电荷的电荷量为设自由电荷的电荷量为q，沿导体棒定向移动的速率为，沿导体棒定向移动的速率为u.如图丁所示，沿棒方向的洛伦兹力如图丁所示，沿棒方向的洛伦兹力f1qvB，做负功，做负功W1f1utqvBut，垂直棒方向的洛伦兹力垂直棒方向的洛伦兹力f2quB，做正功，做正功W2f2vtquBvt，所所以以W1W2，即即导导体体棒棒中中一一个个自自

40、由由电电荷荷所所受受的的洛洛伦伦兹兹力力做做功功为为零零f1做做负负功功，阻阻碍碍自自由由电电荷荷的的定定向向移移动动，宏宏观观上上表表现现为为“反反电电动动势势”，消消耗耗电电源源的的电电能能；f2做做正正功功，宏宏观观上上表表现现为为安安培培力力做做正正功功，使使机机械械能能蹭蹭加加大大量量自自由由电电荷荷所所受受洛洛伦伦兹兹力力做做功功的的宏宏观观表表现现是是将将电电能能转转化化为为等等量量的的机机械械能能；在在此此过过程程中中洛洛伦伦兹兹力力通通过过两两个个分分力力做做功功起到起到“传递传递”能量的作用能量的作用答案答案 见解析见解析解决电磁感应中的力、电问题的关键解决电磁感应中的力、

41、电问题的关键电电磁磁感感应应与与力力学学问问题题联联系系的的桥桥梁梁是是磁磁场场对对感感应应电电流流的的安安培培力力解解答答电电磁磁感感应应中中的的力力学学问问题题，在在分分析析方方法法上上，要要始始终终抓抓住住导导体体的的受受力力(特特别别是是安安培培力力)特特点点及及其其变变化化规规律律，明明确确导导体体的的运运动动过过程程以以及及运运动动过过程程中中状状态态的的变变化化，准准确确把把握握运运动动状状态态的的临临界界点点(3)临界点运动状态的临界点临界点运动状态的临界点热点题源预测热点题源预测应用动力学和功能观点分析电磁感应现象应用动力学和功能观点分析电磁感应现象考向考向预测预测电磁感应涉

42、及楞次定律，法拉第电磁感应定律，闭合电路欧姆定律，牛顿定律，动能电磁感应涉及楞次定律，法拉第电磁感应定律，闭合电路欧姆定律，牛顿定律，动能定理或能量守恒定律等等综合性强，题型有选择题和计算题，是高考的常考点定理或能量守恒定律等等综合性强，题型有选择题和计算题，是高考的常考点失分失分防范防范(1)用动力学和能量观点解决电磁感应综合问题极易从以下几点失分：用动力学和能量观点解决电磁感应综合问题极易从以下几点失分：不会分析电源和电路结构，不会分析电源和电路结构，求不出电动势、电流等电学量；求不出电动势、电流等电学量；错误分析导体错误分析导体(或线圈或线圈)受力情况，尤其是安培力的大小和方向；受力情况

43、，尤其是安培力的大小和方向；不能正确地把机械运动过程、电磁感应过程和能量转化过程相联系；不能正确地把机械运动过程、电磁感应过程和能量转化过程相联系；思维混乱，错用公式，求不出思维混乱，错用公式，求不出结果结果(2)可以从以下几点进行防范：可以从以下几点进行防范：从从“三个角度三个角度”看问题，即力与运动角度看问题，即力与运动角度(动力、阻力、加速度、匀动力、阻力、加速度、匀速还是变速速还是变速)，电磁感应角度，电磁感应角度(电动势、电流、磁场强弱和方向、动生电还是电生动电动势、电流、磁场强弱和方向、动生电还是电生动)，能量转化角度，能量转化角度(什么力做了什么功，什么能转化成什么能什么力做了什

44、么功，什么能转化成什么能)；从从“四个分析四个分析”理思路，即理思路，即“源源”“”“路路”“”“力力”“”“能能”的分析，以力的分析为核心，力找对了，导体的运动情况和电磁感应过程就基本清楚了；的分析，以力的分析为核心，力找对了，导体的运动情况和电磁感应过程就基本清楚了；从从“五五个定律个定律”搞突破，即电磁感应定律、楞次定律、欧姆定律、牛顿第二定律、能量守恒定律搞突破，即电磁感应定律、楞次定律、欧姆定律、牛顿第二定律、能量守恒定律(或动能定或动能定理理)【预预测测】如如图图所所示示，平平行行金金属属导导轨轨与与水水平平面面间间夹夹角角均均为为37，导导轨轨间间距距为为1 m，电电阻阻不不计计

45、，导导轨轨足足够够长长两两根根金金属属棒棒ab和和ab的的质质量量都都是是0.2 kg，电电阻阻都都是是1，与与导导轨轨垂垂直直放放置置且且接接触触良良好好，金金属属棒棒和和导导轨轨之之间间的的动动摩摩擦擦因因数数为为0.25，两两个个导导轨轨平平面面处处均均存存在在着着垂垂直直轨轨道道平平面面向向上上的的匀匀强强磁磁场场(图图中中未未画画出出)，磁磁感感应应强强度度B的的大大小小相相同同让让ab固固定定不不动动，将将金金属属棒棒ab由由静静止止释释放放，当当ab下下滑滑速速度度达达到到稳稳定定时时，整整个个回回路路消消耗的电功率为耗的电功率为8 W求：求：(1)ab下滑的最大加速度；下滑的最

46、大加速度；(2)ab下下落落了了30 m高高度度时时，其其下下滑滑速速度度已已经经达达到到稳稳定定，则则此此过过程程中中回回路路电电流流的的发发热量热量Q为多大？为多大？(3)如如果果将将ab与与ab同同时时由由静静止止释释放放，当当ab下下落落了了30 m高高度度时时，其其下下滑滑速速度度也也已已经经达达到到稳稳定定，则则此此过过程程中中回回路路电电流流的的发发热热量量Q为为多多大大？(g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)思维导航思维导航(1)求求v1与与v2的比值；的比值；(2)写出写出H与与h的关系式；的关系式；(3)若若地地面面离离磁磁场场B2的的下下边边界界的的高高度度为为h，求求金金属属线线框框下下落落到到地地面面所所产产生生的的热热量量(用用m、h、g表示表示)适用对象：高中学生制作软件：Powerpoint2003、Photoshop cs3运行环境：WindowsXP以上操作系统