2018届高中物理第专题复习：选修3-2第9章 专题9
高考物理总复习：选修3-2第九章电磁感应
①垂直于磁场 ②垂直于磁场 ③1 T·m2 ④ΦS ⑤ 磁感应强度 ⑥磁通量发生变化 ⑦切割磁感线 ⑧阻 碍引起感应电流的磁通量 ⑨电磁感应 ⑩其余四指 ⑪磁感线 ⑫导体运动的方向 ⑬感应电流 ⑭切割磁 感线
一、磁通量的计算和理解 规律方法 1．求磁通量时要明确是穿过哪一面积的磁通量．且 这一面积必须是磁场内的．
题后反思 判断是否有感应电流产生，分析磁通量是否变化是 唯一的判断依据．可简单理解为判断穿过所研究的面积 内的磁感线的条数是否发生变化．
例3
如图所示，用一根长为 L、质量不计的细杆与一个上 弧长为 l0、下弧长为 d0 的金属线框的中点连接并悬挂于 O 点，悬点正下方存在一个上弧长为 2l0、下弧长为 2d0 的 方向垂直纸面向里的匀强磁场，且 d0≪L.先将线框拉开到 如图所示位置，松手后让线框进入磁场，忽略空气阻力 和摩擦．下列说法正确的是( )
________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________
(2)S 不变，S 内的磁场变化(即 B 变化)，导致 Φ 变 化．ΔΦ＝ΔBS.
(3)B 和 S 同时变化，导致 Φ 变化．但 ΔΦ 不一定等 于 ΔB·ΔS.
【重点提示】 磁通量是否发生变化，是判定电磁 感应现象的惟一依据，而引起磁通量变化的原因，主要 是磁场变化和导线相对磁场的运动而引起的，具体方式 有多种多样．
高三物理选修3-2知识点复习9
__阻__碍__电 流的增加
断电 自感
断开开关的瞬间， 灯泡A
__逐__渐__变___暗_
__阻__碍__电 流的减小
2.思考判断 (1)互感现象只能发生于绕在同一铁芯的两个线圈之间， 而不可能产生于相互靠近的电路之间．( ) × (2)互感现象和自感现象均属于电磁感应现象．( √) (3)自感现象中感应电流的方向一定与引起自感的原电流 的方向相反．( )×
4．明确电路中元件与自感线圈的连接方式，若元件与 自感线圈串联，元件中的电流与线圈中电流有相同的变化规 律；若元件与自感线圈并联，元件上的电压与线圈上的电压 有相同的变化规律；若元件与自感线圈构成临时回路，元件 成为自感线圈的临时外电路，元件中的电流大小与线圈中电 流大小有相同的变化规律．
5．分析与阻线碍圈的串结联果的，灯具泡体见下表与线圈并联的灯泡 电路图
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【解析】 S闭合的瞬间，通过L的电流从无到有发生变 化，从而产生阻碍作用，LA有电流通过而发光；电流稳定后 过L的电流恒定时无阻碍作用，LA被L短路两端无电压而熄灭， 所以A错B正确，开关S断开的瞬间，通过L的电流减小而产生 感应电动势(或说阻碍电流的减小)从而有电流通过LA再次发 光，故C错，D正确．
高中物理选修3-2：9-2
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必考部分 选修3-2 第九章 电磁感应
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3．(2010·全国Ⅰ卷)某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下， ． 全国Ⅰ 某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下 某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下， 全国 大小为4.5× 一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸， 大小为 ×10－5T.一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽 一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸 河宽100 m，该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体 流过．设落潮时，海水自西 ， 该河段涨潮和落潮时有海水 视为导体)流过． 设落潮时， 视为导体 流过 向东流，流速为 下列说法正确的是( 向东流，流速为2 m/s.下列说法正确的是 下列说法正确的是 A．电压表记录的电压为5 mV ．电压表记录的电压为 C．河南岸的电势较高 ． 解析： 解析： ) B．电压表记录的电压为9 mV ．电压表记录的电压为 D．河北岸的电势较高 ．
∆Φ (2)公式：E＝ n 公式： ＝ .其中 为线圈的 匝数 ． 其中n为线圈的 公式 其中 ∆t
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2．导体切割磁感线的情形 ． Blv . (1)常用情况：运动速度v和磁感线方向垂直，则E＝ 常用情况：运动速度 和磁感线方向垂直 和磁感线方向垂直， 常用情况 ＝ (2)导体棒在磁场中转动 导体棒在磁场中转动
E . R＋r ＋
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4．与感应电流的关系：遵守 闭合电路 欧姆定律，即I＝ ．与感应电流的关系： 欧姆定律， ＝
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二、法拉第电磁感应定律 1．法拉第电磁感应定律 ． (1)定律内容： 定律内容： 定律内容 电路中感应电动势的大小， 电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率 成 正比． 正比．
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高中物理学习材料桑水制作第九章电磁感应第一单元电磁感应基本规律第1课时电磁感应现象楞次定律要点一磁通量即学即用1.如图所示,两个同心放置的共面单匝金属环a和b,一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直放置.设穿过圆环a的磁通量为Φa,穿过圆环b的磁通量为Φb,已知两圆环的横截面积分别为S a和S b,且S a<S b,则穿过两圆环的磁通量大小关系为（）A.Φa=Φb B.Φa>Φb C.Φa<Φb D.无法确定答案 B要点二电磁感应现象即学即用2.如图所示,开始时矩形线圈平面与匀强磁场的方向垂直,且一半在磁场内,一半在磁场外.若要使线圈中产生感应电流,下列做法中可行的是（）A.以ab边为轴转动B.以bd边为轴转动（转动的角度小于60°）C.以bd边为轴转动90°后,增大磁感应强度D.以ac边为轴转动（转动的角度小于60°）答案 AD要点三感应电流方向的判定即学即用3.如图所示,沿x轴、y轴有两根长直导线,互相绝缘.x轴上的导线中有-x方向的电流,y轴上的导线中有+y 方向的电流,两虚线是坐标轴所夹角的角平分线.a 、b 、c 、d 是四个圆心在虚线上、与坐标原点等距的相同的圆形导线环.当两直导线中的电流从相同大小,以相同的快慢均匀减小时,各导线环 中的感应电流情况是（ ）A.a 中有逆时针方向的电流B.b 中有顺时针方向的电流C.c 中有逆时针方向的电流D.d 中有顺时针方向的电流答案 BC题型1 感应电流方向的判断【例1】如图所示,水平放置的两条光滑导轨上有可自由移动的金属棒PQ 、MN,当PQ 在外 力作用下运动时,MN 在磁场力作用下向右运动,则PQ 所做的运动可能是 （ ） A.向右匀加速运动B.向左匀加速运动C.向右匀减速运动D.向左匀减速运动答案 BC题型2 楞次定律推论的应用【例2】如图所示,在水平放置的光滑绝缘杆ab 上,挂有两个金属环M 和N.两环套在一 个通电密绕长螺线管的左部,当变阻器的滑动触头向左移动时,两环将怎样运动（ ） A.两环保持相对静止一起向左运动 B.两环保持相对静止一起向右运动 C.两环互相靠近并向左运动D.两环互相离开并向右运动答案 C题型3 等效电路【例3】匀强磁场的磁感应强度B=0.2 T,磁场宽度L=3 m,一正方形金属框边长l=1 m, 每边电阻r=0.2Ω,金属框以v=10 m/s 的速度匀速穿过磁场区,其平面始终保持与磁感 线方向垂直,如图所示.求:（1）画出金属框穿过磁场区的过程中,金属框内感应电流的I-t 图线.（要求写出作图依据） （2）画出ab 两端电压的U-t 图线.（要求写出作图依据） 答案 （1）金属框进入磁场区时 E 1=Blv=2 V,I 1=rE 41=2.5 A此电流的方向沿逆时针,即沿abcda 方向. 感应电流持续的时间:t 1=vl=0.1 s 金属框完全在磁场中运动时:E 2=0,I 2=0无电流持续的时间:t 2=vlL -=0.2 s 金属框穿出磁场区时:E 3=Blv=2 V,I 3=rE 43=2.5 A此电流的方向沿顺时针,即沿dcbad 方向. 感应电流持续的时间:t 3=vl=0.1 s规定电流方向逆时针为正,得I-t 图线如下图所示.（2）金属框进入磁场区时ab 两端的电压 U 1=I 1r=2.5×0.2 V=0.5 V金属框完全在磁场中运动时,ab 两端的电压等于感应电动势: U 2=Blv=2 V金属框穿出磁场区时ab 两端的电压 U 3=E 3-I 3r=1.5 V由此得U-t 图线如下图所示1.如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,B 的方向与水平方向的夹角为30°,图中实线位置有一 面积为S 的矩形线圈处于磁场中,并绕着它的一条边从水平位置转到竖直位置（图中虚线位置）. 在此过程中磁通量的改变量大小为 （ ） A.BS 213- B.BSC.BS 213+D.2BS答案 C2.（2009·绥化模拟）如图所示,通有稳恒电流的螺线管竖直放置,铜环R 沿螺线管的轴线加速下落. 在下落过程中,环面始终保持水平,铜环先后经过轴线上1、2、3位置时的加速度分别为a 1、a 2、a 3, 位置2处于螺线管的中心,位置1、3与位置2等距离,则（ ）A.a 1<a 2=gB.a 2<a 1<gC.a 1=a 3<a 2D.a 3<a 1<a 2答案 AD3.如图所示,通电螺线管置于闭合金属环a的轴线上,当螺线管中电流I减少时（）A.环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的减小B.环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的减小C.环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的增大D.环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的增大答案 A4.图为“研究电磁感应现象”的实验装置.（1）将图中所缺的导线补接完整.（2）如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,那么合上电键后（）A.将原线圈迅速插入副线圈时,电流计指针向右偏转一下B.将原线圈插入副线圈后,电流计指针一直偏在零点右侧C.原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器触头迅速向左拉时,电流计指针向右偏转一下D.原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器触头迅速向左拉时,电流计指针向左偏转一下答案（1）见右图（2）AD第2课时法拉第电磁感应定律自感要点一感应电动势即学即用1.如图所示,固定在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,可无摩擦地滑动.此时abed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,开始时磁感应强度为B0.（1）若从t=0时刻起,磁感应强度均匀增加,每秒增量为k,同时保持棒静止,求棒中的感应电流,在图中标出感应电流的方向.（2）在上述（1）的情况中,棒始终保持静止,当t=t 1时,垂直于棒的水平拉力为多少？（3）若从t=0时刻起,磁感应强度逐渐减小,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,则磁感应强度怎样随时间变化？（写出B 与t 的关系式） 答案 （1）rkL 2方向见右图 （2）（B 0+kt 1）tL LB B rkL v +=03)3( 要点二 感应电动势大小的计算即学即用2.（2009·漠河模拟）一个半径为r 的圆形铝环由静止开始在均匀向外辐射的磁场中下落,设 圆环平面下落时始终保持水平,圆环处磁场的磁感应强度大小为B,如图所示.已知圆环的铝 线半径为r 0,密度为ρ0,电阻率为ρ,磁场范围足够大,试求圆环下落的稳定速度. 答案20B gρρ要点三 自感现象与日光灯即学即用3.在日光灯电路中接有启动器、镇流器和日光灯管,下列说法中正确的是（ ）A.日光灯点燃后,镇流器、启动器都不起作用B.镇流器在点燃灯管时产生瞬时高压,点燃灯管后起降压限流作用C.日光灯点亮后,启动器不再起作用,可以将启动器去掉D.日光灯点亮后,使镇流器短路,日光灯仍能正常发光,并能降低对电能的消耗 答案 BC题型1 感应电荷量的计算【例1】如图所示,边长为a,总电阻为R 的闭合正方形单匝线框,放在磁感应强度为B 的匀强磁 场中,磁感线与线框平面垂直.当线框由图示位置转过180°角过程中,流过线框导线横截面的 电荷量是多少? 答案RBa 22 题型2 自感现象【例2】如图所示,A 、B 、C 是相同的白炽灯,L 是自感系数很大、电阻很小的自感线圈.现将S闭合,下面说法正确的是（）A.B、C灯同时亮,A灯后亮B.A、B、C灯同时亮,然后A灯逐渐变暗,最后熄灭C.A灯一直不亮,只有B灯和C灯亮D.A、B、C灯同时亮,并且亮暗没有变化题型3 情景建模【例3】某期《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中飞行的系统.飞缆系统在太空飞行中能为自身提供电能和拖拽力,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成功.该系统的工作原理可用物理学的基本定律来解释.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m P、m Q,柔性金属缆索长为l,外有绝缘层,系统在近地轨道做圆周运动,运动过程中Q距地面高度为h.设缆索总保持指向地心,P的速度为v 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,方向垂直于纸面向外.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v P,求P、Q两端的电势差.（2）设缆索的电阻为R1,如果缆索两端物体P、Q通过周围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F Q.答案（1）Blv P （2）2122RRlB p+v（3）m Q⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡++--+222)()()(lhRhRhRRg pv1.如图所示是日光灯的结构示意图,若按图示的电路连接,关于日光灯发光的情况,下列叙述中正确的是（）A.S1接通,S2、S3断开,日光灯就能正常发光B.S1、S2接通,S3断开,日光灯就能正常发光C.S3断开,接通S1、S2后,再断开S2,日光灯就能正常发光D.当日光灯正常发光后,再接通S3,日光灯仍能正常发光答案 C2.两块水平放置的金属板间的距离为d,用导线与一个n匝线圈相连,线圈电阻为r,线圈中有竖直方向的磁场,电阻R 与金属板连接,如图所示,两板间有一个质量为m 、电荷量+q 的油滴恰 好处于静止.则线圈中的磁感应强度B 的变化情况和磁通量的变化率分别是 （ ）A.磁感应强度B 竖直向上且正增强,nq dmgt Φ=∆∆ B.磁感应强度B 竖直向下且正增强,nqdmgt Φ=∆∆ C.磁感应强度B 竖直向上且正减弱,nRq r R dmg t Φ)(+=∆∆ D.磁感应强度B 竖直向下且正减弱,nRqr R dmgr t Φ)(+=∆∆ 答案 C3.（2009·许昌模拟）如图甲为某同学研究自感现象的实验电路图,用电流传感器显示各时刻通过线圈L 的电流.电路中电灯的电阻R 1=6.0Ω,定值电阻R=2.0Ω,AB 间电压U=6.0 V,开关S 原来闭合,电路处于稳定状态,在t 1=1.0×10-3s 时刻断开开关S,此时刻前后电流传感器显示的电流随时间变化的图线如图乙所示.（1）求出线圈L 的直流电阻R L .（2）在图甲中用箭头标出断开开关后通过电灯的电流方向. （3）在t 2=1.6×10-3s 时刻线圈L 中的感应电动势的大小是多少? 答案 （1）2.0Ω（2）向左（3）3.0 V4.如图所示,空间存在垂直于纸面的均匀磁场,在半径为a 的圆形区域内外,磁场方向相反, 磁感应强度的大小均为B.一半径为b,电阻为R 的圆形导线环放置在纸面内,其圆心与圆形区域的中心重合,在内、外磁场同时由B 均匀地减小到零的过程中,通过导线截面的电荷量q 为多少？ 答案 Ra b B R b a B ）2（π)2(π2222--或1.如图所示,两线圈在同一平面内同心放置,a 中有电流I 通过,在下列哪些情况中,线圈b 有向外 扩张的趋势（ ）A.a 中电流沿顺时针方向并逐渐增大B.a 中电流沿顺时针方向并逐渐减小C.a 中电流沿逆时针方向并逐渐减小D.无论a 中电流方向如何,只要逐渐增大2.电阻R、电容C与一线圈连成闭合电路,条形磁铁静止于线圈的正上方,N极朝下,如图所示.现使磁铁开始自由下落,在N极接近线圈上端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是（）A.从a到b,上极板带正电B.从a到b,下极板带正电C.从b到a,上极板带正电D.从b到a,下极板带正电答案 D3.（2009·菏泽月考）条形磁铁放在光滑的水平面上,以条形磁铁的中央位置的正上方某点为圆心,水平固定一铜质圆环如图所示,不计空气阻力,以下判断中正确的是（）A.释放圆环,下落过程中环的机械能守恒B.释放圆环,环下落时磁铁对桌面的压力比磁铁的重力大C.给磁铁水平向右的初速度,磁铁向右运动的过程中做减速运动D.给磁铁水平向右的初速度,圆环将受到向左的磁场力答案 AC4.如图所示,螺线管的导线的两端与两平行金属板相接,一个带负电的小球用丝线悬挂在两金属板间,并处于静止状态.若条形磁铁突然插入线圈时,小球的运动情况是（）A.向左摆动B.向右摆动C.保持静止D.无法判定答案 A5.绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上,铁芯上套着一个铝环,线圈与电源、开关相连,如图所示.闭合开关的瞬间,铝环跳起一定高度.保持开关闭合,下列现象正确的是（）A.铝环停留在这一高度,直到开关断开铝环回落B.铝环不断升高,直到断开开关铝环回落C.铝环回落,断开开关时铝环又跳起D.铝环回落,断开开关时铝环不再跳起答案 D6.如图所示的电路中,A1和A2是完全相同的灯泡,线圈L的电阻可以忽略.下列说法中正确的是（）A.合上开关S接通电路时,A2先亮,A1后亮,最后一样亮B.合上开关S接通电路时,A1和A2始终一样亮C.断开开关S切断电路时,A2立即熄灭,A1过一会儿才熄灭D.断开开关S切断电路时,A1和A2都要过一会儿才熄灭7.如图所示,两根相距为l 的平行直导轨ab 、cd.b 、d 间连有一固定电阻R,导线电阻可 忽略不计.MN 为放在ab 和cd 上的一导体杆,与ab 垂直,其电阻也为R.整个装置处于匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,磁场方向垂直于导轨所在平面（指向图中纸面内）.现对MN 施力使它沿导轨 方向以速度v （如图）做匀速运动.令表示MN 两端电压的大小,则 （ ）A.U=21Blv,流过固定电阻R 的感应电流由b 到d B.U=21Blv,流过固定电阻R 的感应电流由d 到b C.U=Blv,流过固定电阻R 的感应电流由b 到d D.U=Blv,流过固定电阻R 的感应电流由d 到b 答案 A8.如图中半径为r 的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场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 的电流的大小和方向是（金属圆盘的电阻不计） （ ） A.由c 到d,I=Br 2ω/RB.由d 到c,I=Br 2ω/R C.由c 到d,I=Br 2ω/（2R ）D.由d 到c,I=Br 2ω/（2R ）答案 D9.（2009·济宁一中月考）如图所示,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.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 的电流是（ ）A.RBd vB.RBd θsin v C.RBd θcos v D.θsin R Bd v答案 D10.如图所示,在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻R 的直角形金属导轨aOb （在纸面内）, 磁场方向垂直于纸面朝里,另有两根金属导轨c 、d 分别平行于Oa 、Ob 放置.保持导轨之间 接触良好,金属导轨的电阻不计.现经历以下四个过程:①以速率v 移动d,使它与Ob 的距离增大一倍;②再以速率v 移动c,使它与Oa 的距离减小一半;③然后,再以速率2v 移动c,使它回到原处;④最后以速 率2v 移动d,使它也回到原处.设上述四个过程中通过电阻R 的电荷量的大小依次为Q 1、Q 2、Q 3和Q 4,则（ ） A.Q 1=Q 2=Q 3=Q 4B.Q 1=Q 2=2Q 3=2Q 4C.2Q 1=2Q 2=Q 3=Q 4D.Q 1≠Q 2=Q 3≠Q 4答案 A11.如图所示,一边长为L 的正方形金属框,质量为m,电阻为R,用细线把它悬挂在一个有界的磁场边 缘.金属框的上半部处于磁场内,下半部处于磁场外,磁场随时间均匀变化且满足B=kt 规律,已知细线所能承受的最大拉力T=2mg,求从t=0时刻起,经多长时间细线会被拉断. 答案322L k mgR12.如图所示,在磁感应强度B=2 T 的匀强磁场中,有一个半径r=0.5 m 的金属圆环,圆环所在 的平面与磁感线垂直.OA 是一个金属棒,它沿着顺时针方向以20 rad/s 的角速度绕圆心O 匀速转动,且A 端始终与圆环相接触.OA 棒的电阻R=0.1Ω,图中定值电阻R 1=100Ω,R 2=4.9Ω,电容器的电容C =100 pF, 圆环和连接导线的电阻忽略不计,则:（1）电容器的带电荷量是多少？哪个极板带正电？ （2）电路中消耗的电功率是多少？ 答案 （1）4.9×10-10C 上极板 （2）5 W13.半径为a 的圆形区域内有匀强磁场,磁感应强度B=0.2 T,磁场方向垂直纸面向里,半径 为b 的金属圆环与磁场同心地放置,磁场与环面垂直,如图所示,其中a=0.4 m,b=0.6 m. 金属环上分别接有灯L 1、L 2,两灯的电阻均为R 0=2 Ω.一金属棒MN 与金属环接触良好,棒 与环的电阻均不计.（1）若棒以v 0=5 m/s 的速率在环上向右匀速滑动,求棒滑过圆环直径OO ′的瞬时,MN 中的电动势和流过L 1的电流. （2）撤去中间的金属棒MN,将右面的半圆环OL 2O ′以OO ′为轴向上翻转90°,若此时磁场随时间均匀变化,其变 化率为π4=∆∆t B T/s,求L 1的功率. 答案 （1）0.8 V 0.4 A（2）1.28×10-2W第二单元 电磁感应综合问题第3课时 电磁感应中的电路与图象问题要点一 电磁感应中的电路问题即学即用1.如图所示,顶角θ=45°的光滑金属导轨MON 固定在水平面内,导轨处在磁感应强度大小为B 、 方向竖直的匀强磁场中.一根与ON 垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v 0沿导轨MON向右运动,导体棒的质量为m,导轨与导体棒单位长度的电阻均为r.导体棒与导轨接触点为a 和b,导体棒在滑动过 程中始终保持与导轨良好接触.t=0时,导体棒位于顶点O 处,求: （1）t 时刻流过导体棒的电流强度I 和电流方向.（2）导体棒作匀速直线运动时水平外力F 的表达式. （3）导体棒在0～t 时间内产生的焦耳热Q. 答案 rt B rt B F a b rB 223022020)22(2)3()22()2()22()1(++=→+v v v 方向要点二 电磁感应中的图象问题即学即用2.如图所示,图中两条平行虚线之间存在匀强磁场,虚线间的距离为l,磁场方向垂直纸面向里. abcd 是位于纸面内的梯形线圈,ad 与bc 间的距离也为l.t=0时刻,bc 边与磁场区域边界重合（如图）.现令线圈以恒定的速度v 沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域.取沿a →b →c →d →a 的感应电流为正,则在线圈穿越磁场区域的过程中,感应电流I 随时间t 变化的图线可能是（ ）答案 B题型1 电磁感应与电路综合题【例1】如图所示,在两条平行光滑导轨上有一金属棒ab,匀强磁场跟轨道平面垂直,导轨上有两定值电阻,R 1=5Ω, R 2=6Ω,电路中的电压表量程为0～10 V,电流表的量程为0～3 A.将R 0调至30Ω,用F=40 N 的力使ab 垂直导轨 向右平移,当ab 达到稳定状态时,两电表中有一表正好达到满偏,而另一表未达到满偏.（1）求此时ab 的速度.（2）调节R 0的阻值使ab 稳定时两表都正好满偏,力F 必须为多大?此时ab 的速度又为多大? 答案 （1）1 m/s（2）60 N 1.25 m/s题型2 电磁感应中的图象问题【例2】如图所示,图中A 是一边长为l 的方形线框,电阻为R.今维持线框以恒定的速度v 沿x 轴运动,并穿过图中所示的匀强磁场B 区域.若以x 轴正方向作为力的正方向,线框在图示位置的时刻作为时间的零点,则磁场对线框的作用力F 随时间t 的变化图线为下图中的（ ）答案 B题型3 等效模型【例3】如图所示甲（a ）是某人设计的一种振动发电装置,它的结构是一个半径为r=0.1 m 、有20匝的线圈套在辐 向形永久磁铁槽中,磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布（其右视图如图甲（b ）所示）.在线圈所在位置磁感应强 度B 的大小均为0.2 T.线圈的电阻为R 1=2Ω,它的引出线接有R 2=8Ω的灯泡L,外力推动线圈的P 端做往复运动, 便有电流通过灯泡.当线圈向右的位移随时间变化的规律如图乙所示时（x 取向右为正）:（1）试画出感应电流随时间变化的图象（在图甲（b ）中取逆时针方向的电流为正）. （2）求每一次推动线圈运动过程中的作用力. （3）求该发电机的输出功率（摩擦等损耗不计）. 答案 （1）从题图乙可以看出,线圈每次往返运动的速度 v=m/s 0.8m/s 1.008.0==∆∆t x由于线圈做切割磁感线运动产生的感应电流在每次运动过程中都保持恒定不变.故线圈产生的感应电动势为E=nBLv （式中L 是线圈每一周的长度,即2πr ）,代入数据得 E=n2πrBv=20×2×3.14×0.1×0.2×0.8 V ≈2 V 感应电流I=28221+=+R R E A=0.2 A由图可以看出线圈沿x 轴正方向运动时,产生的感应电流是沿顺时针方向的（从右向左看）.于是可得到电流I 随 时间t 变化的图象.（2）0.5 N （3）0.32 W1.如图所示,两个互连的金属圆环,粗金属环的电阻是细金属环电阻的二分之一,磁场垂直 穿过粗金属环所在区域,当磁感应强度随时间均匀变化时,在粗环内产生的感应电动势为 E,则a 、b 两点间的电势差为 （ ） A.E 21B.E 31C.E 32D.E答案 C2.（2009·开封模拟）如图所示,一边长为a,电阻为R 的等边三角形线框在外力作用下以 速度v 0匀速穿过宽度均为a 的两个匀强磁场区域,两磁场磁感应强度的大小均为B,方向 相反,线框运动方向与底边平行且与磁场边缘垂直.以逆时针方向为电流正方向,从图示位 置开始线框中感应电流I 与沿运动方向的位移s 的关系图象为（ ）答案 B3.如图所示,粗细均匀的金属环的电阻为R,可绕轴O 转动的金属杆OA 的电阻为R/4,杆 长为l,A 端与环相接触,一阻值为R/2的定值电阻分别与杆的端点O 及环边缘连接.杆 OA 在垂直于环面向里、磁感应强度为B 的匀强磁场中,以角速度ω顺时针转动.求电路 中总电流的变化范围. 答案 Rl B 22ω≤I ≤R l B 322ω4.如图所示,OACO 为置于水平面内的光滑闭合金属导轨,O 、C 处分别接有短电阻丝, R 1=4Ω,R 2=8Ω（导轨其他部分电阻不计）,导轨OAC 的形状满足方程y=2sin3πx （单位:m ）,磁感应强度B=0.2 T 的匀强磁场方向垂直于导轨平面,足够长的金属棒在水平外力F 作用下,以恒定 的速率v=5.0 m/s 水平向右在导轨上从O 点滑动到C 点,棒与导轨接触良好且始终保持与OC 导轨垂直,不计棒的 电阻.求:（1）外力F 的最大值.（2）金属棒在导轨上运动时电阻丝R 1上消耗的最大功率. （3）在滑动过程中通过金属棒的电流I 与时间t 的关系.答案 （1）0.3 N（2）1 W（3）I=t 3π5sin 43 第4课时 电磁感应中的动力学和能量问题要点一 电磁感应中的动力学问题即学即用1.如图甲所示,两根足够长的直金属导轨MN 、PQ 平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上,两导轨间距为L.M 、P 两点间 接有阻值为R 的电阻.一根质量为m 的均匀直金属杆ab 放在两导轨上,并与导轨垂直.整套装置处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向下.导轨和金属杆的电阻可忽略.让ab 杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属 杆接触良好,不计它们之间的摩擦.（1）由b 向a 方向看到的装置如图乙所示,请在此图中画出ab 杆下滑过程中某时刻的受力示意图. （2）在加速下滑过程中,当ab 杆的速度大小为v 时,求此时ab 杆中的电流及其加速度的大小. （3）求在下滑过程中,ab 杆可以达到的速度最大值. 答案 （1）见右图 （2）mRL B g RBL vv22sin -θ（3）22sin L B mgR θ要点二 电磁感应中的能量问题即学即用2.如图所示,质量为m,边长为L 的正方形线框,在有界匀强磁场上方h 高处由静止自由下落,线 框的总电阻为R,磁感应强度为B 的匀强磁场宽度为2L.线框下落过程中,ab 边始终与磁场边 界平行且处于水平方向.已知ab 边刚穿出磁场时线框恰好做匀速运动.求: （1）cd 边刚进入磁场时线框的速度. （2）线框穿过磁场的过程中,产生的焦耳热. 答案 （1）gL L B R g m 244222- （2）mg （h+3L ）-442332L B R g m题型1 电磁感应中的能量问题【例1】如图所示,将边长为a 、质量为m 、电阻为R 的正方形导线框竖直向上抛出,穿过宽度 为b 、磁感应强度为B 的匀强磁场,磁场的方向垂直纸面向里.线框向上离开磁场时的速度刚好是进入磁场时速度的一半,线框离开磁场后继续上升一段高度,然后落下并匀速进入磁场.整个运动过程中始终 存在着大小恒定的空气阻力f,且线框不发生转动.求: （1）线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度v 2. （2）线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v 1. （3）线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q. （4）线框在上升阶段通过磁场过程中克服安培力做的功W. 答案 （1）22a B fmg -R （2）22aB R 22)(fmg -（3）4422222)(3a B f g m mR --（mg+f ）（a+b ）（4）4422222)(3a B f g m mR --（mg+f ）（a+b ）题型2 单金属杆问题【例2】如图所示,电动机牵引一根原来静止的、长L 为1 m 、质量m 为0.1 kg 的导体 棒MN 上升,导体棒的电阻R 为1Ω,架在竖直放置的框架上,它们处于磁感应强度B 为 1 T 的匀强磁场中,磁场方向与框架平面垂直.当导体棒上升h=3.8 m 时,获得稳定的速度,导体棒上产生的热量为2 J.电动机牵引棒时,电压表、电流表的读数分别为7 V 、1 A,电动机内阻r 为1Ω,不 计框架电阻及一切摩擦.求: （1）棒能达到的稳定速度.（2）棒从静止至达到稳定速度所用的时间. 答案 （1）2 m/s（2）1 s题型3 双金属杆问题【例3】如图所示,在水平台面上铺设两条很长但电阻可忽略的平行导轨MN 和PQ,导轨间 宽度L=0.50 m.水平部分是粗糙的,置于匀强磁场中,磁感应强度B=0.60 T,方向竖直向上.倾斜部分是光滑的,该处没有磁场.直导线a 和b 可在导轨上滑动,质量均为m=0.20 kg,电阻均为R=0.15Ω.b 放在水平导轨上,a 置于斜导轨上高h=0.050 m 处,无初速释放.设在运动过程中a 、b 间距离足够远,且始终与导轨 MN 、PQ 接触并垂直,回路感应电流的磁场可忽略不计.求: （1）由导线和导轨组成回路的感应电流最大值是多少?（2）如果导线与水平导轨间的动摩擦因数μ=0.10,当导线b 的速度达到最大值时,导线a 的加速度多大?。
高中物理选修3-3 第九章 9.2 液体
2 液体
学生实验一：
手指堵住注射器一端，然后压缩水与空气，判 断有何区别?
为什么空气容易压缩呢？
结论一： 液体分子比气体分子间距小得多
学生实验二：
将矿泉水倒入两个杯子里 现象说明：液体能流动，而固体不能流动
结论二：液体分子间的相互作用力比固体分子间 的作用力小
学生实验三：
知识巩固② 弯成弧形的棉线所受张力的方向怎样？
知识巩固③ 液面对缝衣针的作用是液体的表面张力吗？
不是
结论： 表面张力的作用是使液体表面形成一层薄膜 液面对回形针的作用其实是这层膜对它有作用
视频： 酒精滴入红墨水
红墨水滴入酒精
结论：不同液体其表面张力大小存在差异
将水和水银滴在干净的玻璃上有什么不同？将水和水 银分别倒入玻璃杯中，液面有什么不同？
为什么吹出的肥皂泡是球形？ 为什么叶面上的露珠总是球形的?
猜想：液体表面具有收缩的趋势 【实验验证】
பைடு நூலகம்
思考：为什么液体表面具有收缩的趋势呢？
二、液体表面张力
思考: 液体分子在表面层与它在液体、气体中分布有什 么不同，分子间作用力又是怎样的？
汽 表面层 液体
液体表面微观图
表面层分子间距比 较稀疏，
毛细管内外液面的高度差与什么因素有关？
结论：毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关，毛细 管内径越小，高度差越大.
生活中的毛细现象
生活中的毛细现象
五、液晶
思考：液晶是什么物质？
1.液晶：像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体 相似，具有各向异性的化合物.
2.液晶态是介于固态和液态之间的中间态．
液体分子间距离比气体分子间距离大得多,跟非晶 体的微观结构非常相似
高中物理选修3-2：9章末
工具
必考部分 选修3-2 第九章 电磁感应
栏目导引
(1)流过 0的最大电流； 流过R 的最大电流； 流过 (2)从开始到速度最大的过程中 杆沿斜面下滑的距离； 从开始到速度最大的过程中ab杆沿斜面下滑的距离 从开始到速度最大的过程中 杆沿斜面下滑的距离； (3)在时间 s内通过 杆横截面积的最大电荷量． 在时间1 内通过 杆横截面积的最大电荷量． 在时间 内通过ab杆横截面积的最大电荷量
工具
必考部分 选修3-2 第九章 电磁感应
栏目导引
工具
必考部分 选修3-2 第九章 电磁感应
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工具
必考部分 选修3-2 第九 第九章 电磁感应
栏目导引
29．电磁感应中的电压表问题不明确 ． 如下图所示，矩形线框ABCD在AB的中点 和 CD的中点 连线 的中点M和 的中点 的中点N连线 如下图所示 ， 矩形线框 在 的中点 中点处连接电压表，整个装置处于匀强磁场中， 中点处连接电压表，整个装置处于匀强磁场中，且线框的平面垂直磁场 方向．在整个线框向右平动的过程中，关于M、N间的电势差和电压表 方向． 在整个线框向右平动的过程中， 关于 、 间的电势差和电压表 示数，下列说法正确的是 示数，下列说法正确的是( )
工具
必考部分 选修3-2 第九章 电磁感应
栏目导引
(1)线框中产生的总电动势大小和导线中的电流大小； 线框中产生的总电动势大小和导线中的电流大小； 线框中产生的总电动势大小和导线中的电流大小 (2)线框所受安培力的大小和方向． 线框所受安培力的大小和方向． 线框所受安培力的大小和方向
错因分析】 cd 【错因分析】 没有考虑线框的 ab、 两条边在方向相反的磁场中 、 均产生电动势，只按一条边切割磁感线来计算电动势， 均产生电动势，只按一条边切割磁感线来计算电动势，得出 E＝nB0Lv ＝ 的错误结果． 的错误结果． 求线框所受安培力时， 匝线圈受力之和； 求线框所受安培力时，一是不注意总安培力为 n 匝线圈受力之和； 两条边均受到安培力， 二是没有考虑线框的 ab、 cd 两条边均受到安培力 ， 得出 F＝ BIL＝ 、 ＝ ＝ nB02L2v 的错误结论． 的错误结论． R
人教版高中物理选修3-2(全册知识点考点梳理、重点题型分类巩固练习)(基础版)(家教、补习、复习用)
人教版高中物理选修3-2知识点梳理重点题型（常考知识点）巩固练习电磁感应基础知识【学习目标】1．能够熟练地进行一些简单的磁通量、磁通量的变化的计算。
2．经历探究过程，理解电磁感应现象的产生条件。
3．重视了解电磁感应相关知识对社会、人类产生的巨大作用。
【要点梳理】要点一、电流的磁效应1820年，丹麦物理学家奥斯特发现载流导线能使小磁针偏转，这种作用称为电流的磁效应。
要点诠释：（1）为了避免地磁场影响实验结果，实验时通电直导线应南北放置。
（2）电流磁效应的发现证实了电和磁存在必然的联系，受其影响，法国物理学家安培提出了著名的右手螺旋定则和“分子电流”假说，英国物理学家法拉第在“磁生电”思想的指导下，经过十年坚持不懈的努力终于找到了“磁生电”的条件。
要点二、电磁感应现象1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，即“磁生电”的条件，产生的电流叫感应电流。
要点诠释：（1）法拉第将引起感应电流的原因概括为五类：①变化的电流；②变化的磁场；③运动的恒定电流；④运动的磁场；⑤在磁场中运动的导体。
（2）电流的磁效应是由电生磁，是通过电流获得磁场的现象；电磁感应现象是磁生电现象，两个过程是相反的。
要点三、产生感应电流的条件感应电流的产生条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化。
也就是：一是电路必须闭合，二是穿过闭合电路的磁通量发生变化。
即一闭合二变磁。
要点诠释：判断有无感应电流产生，关键是抓住两个条件：（1）电路是闭合电路；（2）穿过电路本身的磁通量发生变化。
其主要内涵体现在“变化”二字上，电路中有没有磁通量不是产生感应电流的条件，如果穿过电路的磁通量很大但不变化，那么无论有多大，也不会产生感应电流。
只有“变磁”才会产生感应电动势，如果电路再闭合，就会产生感应电流。
要点四、电流的磁效应与电磁感应现象的区别与联系1．区别：“动电生磁”和“动磁生电”是两个不同的过程，要抓住过程的本质，动电生磁是指运动电荷周围产生磁场；动磁生电是指线圈内的磁通量发生变化而在闭合线圈内产生了感应电流。
2018-2019学年高中物理选修3-2粤教版：章末复习课
2018-2019学年高中物理选修3-2粤教版：章末复习课一、多选题1. 如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a)，b所示，则(A．两次t＝0时刻线圈平面均与中性面重合B．曲线a，b对应的线圈转速之比为2∶3C．曲线a表示的交变电动势频率为25 HzD．曲线b表示的交变电动势有效值为10 V2. 如图所示为某小型电站高压输电示意图．发电机输出功率恒定，升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2．下列说法正确的是（）A．采用高压输电可以增大输电线中的电流ArrayB．升压变压器原、副线圈匝数比C．输电线损耗的功率为D ．将P 上移，用户获得的电压将升高3. 在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化设线圈总电阻为，则A ．时，线圈平面平行于磁感线B ．时，线圈中的电流改变方向C ．时，线圈中的感应电动势最大D ．一个周期内，线圈产生的热量为4.如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表．下列说法正确的是A ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，R 1消耗的功率变大B ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，电压表V 示数变大C ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，电流表A 1示数变大D ．若闭合开关S ，则电流表A 1示数变大、A 2示数变小5. 图（a ）所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为4∶1，R T 为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R 1为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表。
原线圈所接电压u 随时间t 按正弦规律变化，如图（b ）所示。
下列说法正确的是制）C ．u 随t 变化的规律为u=51sin(50πt )（国际单位B ．变压器原、副线圈中的电流强度之比为1∶4A ．变压器输入、输出功率之比为4∶1二、单选题D ．若热敏电阻R T 的温度升高，则电压表的示数不变，电流表的示数变大6. 如图所示的电路中，理想变压器的两端共接有三个规格完全相同的灯泡，变压器输入端接交变电压U 0，在开关S 闭合的情况下，三个灯泡的亮度相同．如果将开关S 断开，灯泡都不会损坏时，将要发生的现象是()A ．灯泡L 1比S 闭合时暗一些B ．灯泡L 1比S 闭合时亮一些C ．灯泡L 2亮度不变D ．灯泡L 2比S 闭合时暗一些7. 如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2：1，电流表、电压表均为理想电表。
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专题9 电磁感应中的电路和图象问题
导学目标 1.能认识电磁感应现象中的电路结构，并能计算电动势、电压、电流、电功等.2.能由给定的电磁感应过程判断或画出正确的图象或由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量．
考点一电磁感应中的电路问题
考点解读
1．对电源的理解：在电磁感应现象中，产生感应电动势的那部分导体就是电源．如：切割磁感线的导体棒、内有磁通量变化的线圈等．这种电源将其他形式能转化为电能．
2．对电路的理解：内电路是切割磁感线的导体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．问题分类
(1)确定等效电源的正负极、感应电流的方向、电势高低、电容器极板
带电性质等问题．
(2)根据闭合电路求解电路中的总电阻、路端电压、电功率等问题．
(3)根据电磁感应的平均感应电动势求解电路中通过的电荷量：E＝
n ΔΦ
Δt
，I＝
E
R
总
，q＝IΔt＝
nΔΦ
R
总
.
特别提醒 1.判断感应电流和感应电动势的方向，都是利用“相当于电
源”的部分根据右手定则或楞次定律判定的．实际问题中应注意外电路电流由高电势流向低电势，而内电路则相反．
2．在闭合电路中，“相当于电源”的导体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．
典例剖析
例1 如图1(a)所示，水平放置的两根平行金属导轨，间距L＝0.3 m，导轨左端连接R＝0.6 Ω的电阻，区域abcd内存在垂直于导轨平面B＝0.6 T
的匀强磁场，磁场区域宽D＝0.2 m．细金属棒A
1和A
2
用长为2D＝0.4 m的轻
图2
质绝缘杆连接，放置在导轨平面上，并与导轨垂直，每根金属棒在导轨间的电阻均为r ＝0.3 Ω.导轨电阻不计．使金属棒以恒定速度v ＝1.0 m/s 沿导轨向右穿越磁场．计算从金属棒A 1进入磁场(t ＝0)到A 2离开磁场的时间内，不同
时间段通过电阻R 的电流强度，并在图(b)中画出．
图1 思维突破 解决电磁感应中的电路问题三步曲：
(1)确定电源．切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源，利用E ＝n ΔΦΔt
或E ＝Blvsin θ求感应电动势的大小，利用右手定则或楞次定律判断电流方向．
(2)分析电路结构(内、外电路及外电路的串、并联关系)，画出等效电路图．
(3)利用电路规律求解．主要应用欧姆定律及串、并联电路的基本性质等列方程求解．
跟踪训练1 如图2所示，用质量为m 、电阻为R
的均匀导线做成
边长为l 的单匝正方形线框MNPQ ，线框每一边的电
阻都相 等．将线框置于光滑绝缘的水平面上．在线框的右侧存在竖
直方向的有界匀强磁场，磁场边界间的距离为2l ，磁感应强
度为B ，在垂直MN 边的水平拉力作用下，线框以垂直磁场边界的速度v 匀速穿过磁
场．在运动过程中线框平面水平，且MN 边与磁场的边界平行．求：
(1)线框MN 边刚进入磁场时，线框中感应电流的大小；
(2)线框MN 边刚进入磁场时，M 、N 两点间的电压U MN ；
(3)在线框从MN 边刚进入磁场到PQ 边刚穿出磁场的过程中，水平拉力对线框所做的功W.
考点二电磁感应中的图象问题
考点解读
1．问题概括
3．分析方法
对图象的分析，应做到“四明确一理解”：
(1)明确图象所描述的物理意义；明确各种“＋”、“－”的含义；明确斜率的含义；明确图象和电磁感应过程之间的对应关系．
(2)理解三个相似关系及其各自的物理意义：
v－Δv－Δv
Δt ，B－ΔB－
ΔB
Δt
，Φ－ΔΦ－
ΔΦ
Δt
.
典例剖析
1．导线框切割磁感线
例2 (2011·海南单科·6)如图3，EOF和E′O′F′为空间一匀强磁场的。