電磁感應專題二輪復習一、近幾年高考電磁感應內(nèi)容命題規(guī)律

電

力二、解決電磁感應問題的思路規(guī)律能

圖

命題規(guī)律

1．從近三年的高考試題可以看出，本專題內(nèi)容是高考的重點，每年必考，本專題考查的重點有以下幾個方面：①楞次定律的理解和應用；②電磁感應的圖象問題；③電磁感應過程中的動態(tài)分析問題；④綜合應用電路知識和能量觀點解決電磁感應問題；《2014考試說明》修訂（2013福建18）如圖，矩形閉合線框在勻強磁場上方，由不同高度靜止釋放，用t1、t2分別表示線框ab邊和cd邊剛進入磁場的時刻。線框下落過程形狀不變，ab邊始終保持與磁場水平邊界OO’平行，線框平面與磁場方向垂直。設OO’下方磁場區(qū)域足夠大，不計空氣影響，則下列哪一個圖像不可能反映線框下落過程中速度v隨時間t變化的規(guī)律

答案：A

該題命題角度較為新穎，對中學教學有一定的啟示。命題規(guī)律

2．本專題在高考試卷中涉及的試題題型有選擇題、計算題，還可能取材演示實驗考實驗題。高考對本部分內(nèi)容的要求較高，常在選擇題中考查電磁感應中的圖象問題，在計算題中作為壓軸題，以導體棒（框）運動為背景，綜合應用電路的相關知識、牛頓運動定律和動能定理、能量守恒定律等解決導體棒（框）類問題，計算題試題難度大，區(qū)分度高，能很好地考查學生的能力。

內(nèi)容要求

電磁感應現(xiàn)象

磁通量

法拉第電磁感應定律

楞次定律

自感、渦流I

I

II

II

I考綱要求（2012福建22）如圖甲，在圓柱形區(qū)域內(nèi)存在一方向豎直向下、磁感應強度大小為B的勻強磁場，在此區(qū)域內(nèi)，沿水平面固定一半徑為r的圓環(huán)形光滑細玻璃管，環(huán)心0在區(qū)域中心。一質量為m、帶電量為q（q>0）的小球，在管內(nèi)沿逆時針方向（從上向下看）做圓周運動。已知磁感應強度大小B隨時間t的變化關系如圖乙所示，其中

。設小球在運動過程中電量保持不變，對原磁場的影響可忽略。（1）在t=0到t=T0

這段時間內(nèi)，小球不受細管側壁的作用力，求小球的速度大小V0；（2）在豎直向下的磁感應強度增大過程中，將產(chǎn)生渦旋電場，其電場線是在水平面內(nèi)一系列沿逆時針方向的同心圓，同一條電場線上各點的場強大小相等。試求t=T0

到t=1.5T0

這段時間內(nèi)：①細管內(nèi)渦旋電場的場強大小E；②電場力對小球做的功W。[2013·天津卷]超導現(xiàn)象是20世紀人類重大發(fā)現(xiàn)之一，日前我國已研制出世界傳輸電流最大的高溫超導電纜并成功示范運行．(1)超導體在溫度特別低時電阻可以降到幾乎為零，這種性質可以通過實驗研究．將一個閉合超導金屬圓環(huán)水平放置在勻強磁場中，磁感線垂直于圓環(huán)平面向上，逐漸降低溫度使環(huán)發(fā)生由正常態(tài)到超導態(tài)的轉變后突然撤去磁場，若此后環(huán)中的電流不隨時間變化，則表明其電阻為零．請指出自上往下看環(huán)中電流方向，并說明理由．電磁感應與物理學史[2013·新課標全國卷Ⅱ]

在物理學發(fā)展過程中，觀測、實驗、假說和邏輯推理等方法都起到了重要作用．下列敘述符合史實的是(

)A．奧斯特在實驗中觀察到電流的磁效應，該效應揭示了電和磁之間存在聯(lián)系B．安培根據(jù)通電螺線管的磁場和條形磁鐵的磁場的相似性，提出了分子環(huán)流假說C．法拉第在實驗中觀察到，在通有恒定電流的靜止導線附近的固定導線圈中，會出現(xiàn)感應電流D．楞次在分析了許多實驗事實后提出，感應電流應具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化答案:ABD

電磁感應與單位制（2011年高考北京理綜卷）物理關系式不僅反映了物理量之間的關系，也確定了單位間的關系。如關系式U=IR既反映了電壓、電流和電阻之間的關系，也確定了V（伏）與A（安）和Ω（歐）的乘積等效。現(xiàn)有物理量單位：m（米）、s（秒）、N（牛）、J（焦）、W（瓦）、C（庫）、F（法）、A（安）、Ω（歐）和T（特），由他們組合成的單位都與電壓單位V（伏）等效的是A．J/C和N/CB．C/F和Tm2/sC．W/A和CT·m/sD．

和T·A·m答案:B解題策略對本專題的復習應注意“抓住兩個定律，運用兩種觀點，分析等效電路”．兩個定律是指楞次定律和法拉第電磁感應定律；兩種觀點是指動力學觀點和能量觀點；畫出感應電路的等效電路圖(區(qū)分內(nèi)外電路)．解決感應電路綜合問題的一般思路⑴先做“源”的分析⑵再進行“路”的分析⑶然后是“力”的分析⑷在后是“動”的分析⑸最后是“能”的分析解題思路

1．電磁感應與閉合電路的問題的解題思路

⑴先作“源”的分析——分離出電路中由電磁感應所產(chǎn)生的電源，求出感應電動勢E和r；

⑵再進行“路”的分析——分析電路結構，弄清串并聯(lián)關系，求出相關部分的電流大小

⑶再根據(jù)題目的已知條件和未知量建立相應的方程（2012浙江）為了提高自行車夜間行駛的安全性，小明同學

設計了一種“閃爍”裝置，如圖所示，自行車后輪由半徑r1=5.0╳10-2m的金屬內(nèi)圈、半徑r2=0.40m的金屬內(nèi)圈和絕緣輻條構成。后輪的內(nèi)、外圈之間等間隔地接有4根金屬條，每根金屬條的中間均串聯(lián)有一電阻值為R的小燈泡。在支架上裝有磁鐵，形成了磁感應強度B=0.10T、方向垂直紙面向外的“扇形”勻強磁場，其內(nèi)半徑為r1、外半徑為r2、張角θ=π/6。后輪以角速度ω=2πrad/s相對于轉軸轉動。若不計其它電阻，忽略磁場的邊緣效應。（1）當金屬條ab進入“扇形”磁場時，求感應電動勢E，并指出ab上的電流方向；（2）當金屬條ab進入“扇形”磁場時，畫出“閃爍”裝置的電路圖；（3）從金屬條ab進入“扇形”磁場開始，經(jīng)計算畫出輪子轉一圈過程中，內(nèi)圈與外圈之間電勢差Uab-t圖象；（4）若選擇的是“1.5V、0.3A”的小燈泡，該“閃爍”裝置能否正常工作？有同學提出，通過改變磁感應強度B、后輪外圈半徑r2、角速度ω和張角θ等物理量的大小，優(yōu)化前同學的設計方案，請給出你的評價。解題思路2．電磁感應與力學問題的解題思路一般思路是“先電后力”，即：⑴先作“源”的分析

⑵再進行“路”的分析⑶然后是“力”的分析——分析研究對象(常是金屬桿、導體線圈等)的受力情況，

解題思路尤其注意其所受的安培力；①安培力F與運動速度v緊密相連，即運動和受力相互影響，也是一種動態(tài)問題．思考方向是：導體受力運動產(chǎn)生感應電動勢

感應電流

通電導體受安培力

合外力變化

加速度變化

速度變化

感應電動勢變化

……，周而復始，循環(huán)結束時，加速度等于零，導體達到穩(wěn)定運動狀態(tài)。②感應電流在磁場中受到的安培力一定是阻力，在受力分析時一定要注意該力的方向特點．

解題思路2．電磁感應與力學問題的解題思路

⑷接著進行“運動”狀態(tài)的分析——根據(jù)力和運動的關系，判斷出正確的運動模型；常見的幾種運動模型有：

①靜止或勻速直線運動；②勻加速直線運動；③加速度減小的加速運動；④加速度增大的減速運動等。對此類問題的分析還要注意臨界狀態(tài)運動和受力特點．（如：抓住a=0時，速度v達最大值的特點）⑸最后是“能量”的分析——尋找電磁感應過程和研究對象的運動過程中其能量轉化和守恒的關系．（2012上海卷）．（14分）如圖，質量為M的足夠長金屬導軌abcd放在光滑的絕緣水平面上。一電阻不計，質量為m的導體棒PQ放置在導軌上，始終與導軌接觸良好，PQbc構成矩形。棒與導軌間動摩擦因數(shù)為，棒左側有兩個固定于水平面的立柱。導軌bc段長為L，開始時PQ左側導軌的總電阻為R，右側導軌單位長度的電阻為R0。以ef為界，其左側勻強磁場方向豎直向上，右側勻強磁場水平向左，磁感應強度大小均為B。在t＝0時，一水平向左的拉力F垂直作用于導軌的bc邊上，使導軌由靜止開始做勻加速直線運動，加速度為a。（1）求回路中感應電動勢及感應電流隨時間變化的表達式（2）經(jīng)過多少時間拉力F達到最大值，拉力F的最大值為多少（3）某一過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為Q，導軌克服摩擦力做功為W，求導軌動能的增加量。解析：（1）感應電動勢為E＝BLv，導軌做初速為零的勻加速運動，v＝at，E＝BLat，s＝at2/2，感應電流的表達式為I＝BLv/R總＝BLat/（R＋2R0at2/2）＝BLat/（R＋R0at2），（2）導軌受安培力FA＝BIL＝B2L2at/（R＋R0at2），摩擦力為Ff＝FN＝（mg＋BIL）＝[mg＋B2L2at/（R＋R0at2）]，由牛頓定律F－FA－Ff＝Ma，F(xiàn)＝Ma＋FA＋Ff＝Ma＋mg＋（1＋）B2L2at/（R＋R0at2），上式中當R/t＝R0at即t＝時外力F取最大值，F(xiàn)max＝Ma＋mg＋（1＋）B2L2，（3）設此過程中導軌運動距離為s，由動能定理W合＝Ek，摩擦力為Ff＝（mg＋FA）摩擦力做功為W＝mgs＋WA＝mgs＋Q，s＝，Ek＝Mas＝（W－Q），解題思路3．電磁感應中能量問題的解題思路(1)明確研究對象、研究過程．(2)進行正確的受力分析、運動分析、感應電路分析(E感和I感的大小、方向、變化)及相互制約關系．(3)明確各力的做功情況及伴隨的能量轉化情況．(4)利用動能定理、能量守恒定律或功能關系列方程求解．（2012天津卷）.如圖所示，一對光滑的平行金屬導軌固定在同一水平面內(nèi)，導軌間距l(xiāng)=0.5m，左端接有阻值R=0.3Ω的電阻，一質量m=0.1kg，電阻r=0.1Ω的金屬棒MN放置在導軌上，整個裝置置于豎直向上的勻強磁場中，磁場的磁感應強度B=0.4T，棒在水平向右的外力作用下，由靜止開始以a=2m/s2的加速度做勻加速運動，當棒的位移x=9m時撤去外力，棒繼續(xù)運動一段距離后停下來，已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1：Q2=2:1，導軌足夠長且電阻不計，棒在運動過程中始終與導軌垂直且兩端與導軌保持良好接觸，求（1）棒在勻加速運動過程中，通過電阻R的電荷量q（2）撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2（3）外力做的功WF

解題思路4.電磁感應中的圖象問題：常見有B-t圖、ф-t圖、E-t圖、I-t圖和v-t圖、a-t圖等同時對于運動切割類還要注意E-x圖、I-x圖像關鍵還是I-t圖如圖甲所示，存在有界勻強磁場，磁感應強度大小均為B，方向分別垂直紙面向里和向外，磁場寬度均為L，在磁場區(qū)域的左側相距為L處，有一邊長為L的正方形導體線框，總電阻為R，且線框平面與磁場方向