【课堂新坐标，同步备课参考】2013-2014学年高中物理（沪科版）选修3－2教师用书

HK物 理　选修3－2
1．1电磁感应——划时代的发现
(教师用书独具)
●课标要求
1．收集资料，了解电磁感应现象的发现过程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神．
2．通过实验，理解感应电流的产生条件．
●课标解读
1．了解法拉第发现电磁感应的艰难历程．
2．掌握电磁感应现象和感应电流的定义．
3．知道产生感应电流的条件，会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验．
4．领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结等要素在研究物理问题的重要性。
●教学地位
本节介绍了法拉第研究电磁感应的艰难历程，并且用实验探究得出产生感应电流的条件，可以激发学生学习兴趣，培养科学探索的精神，是以后学习的重要方法基础．
(教师用书独具)
●新课导入建议
用螺线管和灵敏电流计组成闭合电路，将条形磁铁插入或拔出线圈，如图教1－1－1所示，会产生感应电流吗？
图教1－1－1
●教学流程设计






课　标　解　读 重　点　难　点
1.知道电磁感应现象的发现过程，并能说出电和磁的联系．2.能通过实验探究、归纳感应电流的产生条件．3.运用感应电流的产生条件判断回路是否有感应电流. 1.掌握电磁感应现象和感应电流的概念．(重点)2.知道产生感应电流的条件．(重点)3.用实验探究电磁感应和感应电流产生的条件．(难点)4.闭合电路磁通量发生变化的理解．(难点)
电磁感应现象的发现过程
1.基本知识
(1)电磁感应现象是19世纪伟大的物理学家法拉第发现的．
(2)由磁得到电的现象叫做电磁感应现象．在电磁感应现象中产生的电流叫做感应电流．
2．思考判断
(1)奥斯特发现了电磁感应现象．(×)
(2)只要把闭合线圈放在磁场中，就一定会发生电磁感应．(×)
(3)“把磁转变为电”不是一种稳态效应，而是一种在变化、运动过程中才会出现的效应．(√)
3．探究交流
法拉第经过近十年的坚持不懈的探索，从失败中不断总结、创新，十年磨一剑，终于找到了开启电能宝库的“金钥匙”．你认为法拉第最初失败的原因及最终成功的“秘诀”是什么？
【提示】　法拉第最初失败的原因在于：他认为，既然奥斯特的实验表明有电流就会有磁场，那么有磁场就一定会有电流．他在实验中用的都是恒定电流产生的稳定的磁场，他最终成功的“秘诀”是：领悟到“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应.
产生感应电流的条件
1.基本知识
(1)能够产生感应电流的三个典型的实验是：
①条形磁铁和线圈发生相对运动．
②导体切割磁感线．
③改变原线圈中电流，在副线圈中产生感应电流．
(2)实验结论
只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流．
2．思考判断
(1)将闭合线圈放入磁场中，就一定有感应电流．(×)
(2)只要闭合线圈做切割磁感线运动，就一定会产生感应电流．(×)
(3)只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，就一定产生感应电流．(√)
3．探究交流
如图1－1－1所示，把一条大约10 m长的电线的两端连在一个灵敏电流表的两个接线柱上，形成闭合电路．两个同学迅速摇动这条电线，可以发电吗？简述你的理由．你认为两个同学沿哪个方向站立时，发电的可能性比较大？
图1－1－1
【提示】　闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，闭合电路中有感应电流产生．当两个同学迅速摇动电线时，相当于闭合电路的部分导体切割地磁场的磁感线，因此可以发电．当摇动电线的方向与地磁场平行时无感应电流，而当摇动电线的方向与地磁场垂直时产生的感应电流最大．地磁场是沿南北方向的，故当摇动电线的两个同学东西方向站立时，发电的可能性最大．
探究感应电流产生的条件
【问题导思】　
1．探究感应电流产生条件的三个实验各有什么特点？
2．是不是线圈中的磁场很强就能产生感应电流？
3．三个实验的共同点是什么？
1．探究磁铁在螺线管中运动是否产生电流
图1－1－2
实验过程 有无电流 实验结论
N极插入线圈 有 线圈中的磁场变化时，线圈中有感应电流；线圈中的磁场不变时，线圈中无感应电流
N极停在线圈中 无
N极从线圈中抽出 有
S极插入线圈 有
S极停在线圈中 无
S极从线圈中抽出 有
2.探究导体棒在磁场中运动是否产生电流
图1－1－3
实验过程 有无电流 实验结论
导体棒静止 无 闭合电路包围的面积变化时，电路中有电流产生；包围的面积不变时，电路中无电流产生
导体棒平行磁感线运动 无
导体棒切割磁感线运动 有
3.模拟法拉第的实验
图1－1－4
实验过程 线圈B中有无电流 实验结论
开关闭合瞬间 有 线圈B中磁场变化时，线圈B中有感应电流；磁场不变时，线圈B中无感应电流
开关断开瞬间 有
开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动 无
开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片 有
磁场的强弱不是产生感应电流的条件．磁场的变化从而引起磁通量的变化才是产生感应电流的条件．
　(2013·西安一中高二检测)1825年，瑞士物理学家德拉里夫的助手科拉顿将一个螺线管与电流计相连．为了避免强磁性磁铁影响，他把电流计放在另外一个房间，当他把磁铁投入螺线管中后，立即跑到另一个房间去观察，关于科拉顿进行的实验．下列说法正确的是(　　)
A．在科拉顿整个操作过程中，电流计不发生偏转
B．将磁铁投入螺线管瞬间，电流计发生偏转，但科拉顿跑过去观察时，电流计已不再偏转
C．科拉顿无法观察到电流计偏转的原因是当时电流计灵敏度不够
D．科拉顿无法观察到电流计偏转的原因是导线过长，电流过小
【审题指导】　将磁铁投入螺线管的过程中有感应电流，但跑到另一个房间去观察时，磁铁在螺线管中静止，所以感应电流已不存在了．
【解析】　科拉顿将磁铁放入螺线管时，穿过线圈的磁通量变化，回路中产生感应电流，电流计偏转，之后，穿过线圈的磁通量保持不变，回路中无感应电流，电流计不偏转，由于科拉顿放完磁铁后跑到另一室观察，需一定时间，所以他观察不到偏转．只有B项正确．
【答案】　B
1.
图1－1－5
如图1－1－5是法拉第最初研究电磁感应现象的装置，下列说法正确的是(　　)
A．当右边磁铁S极离开B端时，线圈中产生感应电流
B．当右边磁铁S极离开B端，并在B端附近运动时，线圈中产生感应电流
C．当磁铁保持图中状态不变时，线圈中有感应电流
D．当磁铁保持图中状态不变时，线圈中无感应电流
【解析】　当磁铁离开B端或在B端附近运动时，线圈所处位置磁场变化，穿过线圈的磁通量变化，产生感应电流，A、B正确；当磁铁保持图中状态不变时，穿过线圈的磁通量不变，线圈中无感应电流，C错，D对．
【答案】　ABD
感应电流产生条件的理解
【问题导思】　
1．由实验总结出感应电流产生的条件是什么？
2．磁通量的计算公式是什么？怎样理解磁通量和磁通量的变化？
3．引起磁通量产生变化的实例有几种类型？
不论用什么方法，只要能使闭合电路的磁通量发生变化，就可以使闭合电路中产生感应电流．根据磁通量的定义式Φ＝BS，引起磁通量变化的类型有：
1．由于磁场变化而引起穿过闭合回路的磁通量的变化．如将条形磁铁插入或拔出螺线管．
2.
图1－1－6
磁场不变，由于闭合电路的面积S发生变化而引起磁通量的变化．如图所示，金属导体框架处在匀强磁场中，当导体棒ab左右滑动时，使左边闭合电路的面积发生变化，引起穿过闭合电路的磁通量发生变化，从而产生感应电流．
3.
图1－1－7
穿过闭合电路的磁感线的条数发生变化而引起磁通量变化．如图所示，当线圈在匀强磁场中绕OO′轴从图示位置转过90°的过程中，穿过线圈的磁感线条数发生变化而引起线圈中有感应电流产生．
4．磁场、闭合电路面积都发生变化时，也可引起穿过闭合电路的磁通量变化．
1．产生感应电流需要两个条件：(1)电路必须是闭合的，(2)穿过闭合电路的磁通量发生变化．
2．判断穿过线圈的磁通量是否变化，最简单的办法是看穿过线圈的磁感线条数是否变化．
　
图1－1－8
(2013·延安高二检测)如图1－1－8所示，矩形框abcd位于长直导线附近，两者在同一平面内，长直导线中通有恒定电流I，下列情况中能使矩形框中产生感应电流的是(　　)
A．导线中电流增大
B．矩形框向右平动
C．矩形框向下平动
D．矩形框以bc边为轴转动
【审题指导】　解答本题时应把握以下两点：
(1)感应电流产生的条件，即穿过闭合电路的磁通量发生变化．
(2)判断选项中各种情况下穿过矩形框的磁通量是否发生变化．
【解析】　闭合电路中有无感应电流产生，关键是看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化．
选项A中，I增大引起直导线周围磁场增强，使穿过矩形框的磁通量增加，因此必有感应电流产生．
选项B中，因为离直导线越远，磁感线的分布越稀疏，矩形框向右平动，穿过它的磁通量减少，因此矩形框中产生感应电流．
选项C中，矩形框向下平动时，穿过矩形框的磁通量不变，因此矩形框中无感应电流产生．
选项D中，矩形框绕bc边转动时穿过它的磁通量在变化，在图示位置时穿过矩形框的磁通量最大，故必有感应电流产生．
【答案】　ABD
理解电磁感应现象的关键是：“磁生电”是一种在变化、运动过程中才能出现的效应．
掌握感应电流产生的条件：不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量变化，闭合电路中就有感应电流产生．
2．(2013·银川高二检测)如图1－1－9所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电流，下列方法中不可行的是(　　)
图1－1－9
A．将线框向左拉出磁场
B．以ab边为轴转动(小于90°)
C．以ad边为轴转动(小于60°)
D．以bc边为轴转动(小于60°)
【解析】　将线框向左拉出磁场、以ab边为轴转动(小于90°)，以ad边为轴转动(小于60°)时，线圈中的磁通量减小，故产生感应电流，而线圈以bc边为轴转动(小于60°)时线圈中的磁通量保持不变，故不产生感应电流，故选D.
【答案】　D
综合解题方略——磁通量的理解和计算
　
图1－1－10
如图1－1－10所示，a、b、c三个闭合线圈放在同一平面内，当线圈a中有电流I通过时，它们的磁通量分别为Φa、Φb、Φc，下列说法中正确的是(　　)
A．Φa<Φb<Φc　　　　 B．Φa>Φb>Φc
C．Φa<Φc<Φb D．Φa>Φc>Φb
【审题指导】　三个闭合线圈中，a中只有方向向里的磁感线，b、c中既有向里的，也有向外的，会互相抵消一部分，因此面积大的磁通量反而小．
【规范解答】　当a中有电流通过时，穿过a、b、c三个闭合线圈的向里的磁感线条数一样多，向外的磁感线的条数c最多，其次是b，a中没有向外的磁感线，因此，根据合磁通量的计算，应该是：Φa>Φb>Φc.
【答案】　B
磁通量Φ＝BS的计算有几点要注意
1．S是指闭合回路中包含磁场的那部分的有效面积．
2．磁通量及磁通量的变化量与匝数无关，求Φ及ΔΦ时，不去考虑线圈匝数n.
3．对于穿过某一平面的双向磁场，Φ应表示的是合磁通量的大小．
【备课资源】(教师用书独具)　
电
图教1－1－2
磁感应现象在实际生活中有着广泛的应用．试分析和探究以下两个应用．
(1)如图教1－1－2所示，电吉他的弦是磁性物质，可被永磁体磁化．当弦振动时，线圈中产生感应电流，感应电流输送到放大器、喇叭，把声音播放出来．请解释电吉他是如何产生感应电流的？弦能否改用尼龙材料？
(2)在有磁铁矿的地方，地磁场会产生异常．地质工作者利用这一现象探矿、找矿．现在给你一个灵敏电流计，一个多匝大线圈，你能进行简单的模拟探究吗？说明你的探究方法的原理．
【解析】　(1)当被磁化的弦振动时，会造成穿过线圈的磁通量发生变化，所以有感应电流产生．弦不能改用尼龙材料，因为尼龙材料不会被磁化，当弦振动时，不会造成穿过线圈的磁通量发生变化，没有感应电流产生．
(2)把大线圈与灵敏电流计组合成闭合电路，使大线圈沿平行于地面或垂直于地面的方向迅速移动，若灵敏电流计产生偏转，则表明周围有磁铁矿．
1．(2013·高新一中高二检测)发电的基本原理之一是电磁感应，发现电磁感应现象的科学家是(　　)
A．安培　　　　　　　　 B．赫兹
C．法拉第 D．麦克斯韦
【答案】　C
2．(2013·吴忠中学高二检测)关于磁通量的概念，以下说法中正确的是(　　)
A．磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量也越大
B．磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量也越大
C．穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零
D．磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的
【解析】　穿过闭合回路的磁通量大小取决于磁感应强度、回路所围面积以及两者夹角三个因素，所以只了解其中一个或两个因素无法确定磁通量的变化情况，A、B项错误；同样由磁通量的特点，也无法判断其中一个因素的情况，C项正确，D项错误．
【答案】　C
3.
图1－1－11
(2012·开封检测)某学生做观察电磁感应现象的实验，将电流计、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图1－1－11所示的实验电路，当它接通、断开开关时，电流计的指针都没有偏转，其原因是(　　)
A．开关位置接错
B．电流计的正、负极接反
C．线圈B的接头3、4接反
D．蓄电池的正、负极接反
【解析】　本题考查产生感应电流的条件和学生对实验现象的分析能力，关键是看题中的各步操作是否满足产生感应电流的条件．图1－1－11中所示开关的连接不能控制含有电源的电路中电流的通断．而本实验的内容之一就是用来研究在开关通断瞬间，电流的有无导致磁场变化进而产生感应电流的情况，但图中的接法达不到目的．
【答案】　A
4．如图1－1－12所示，绕在铁心上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成一闭合回路，在铁心的右端套有一个表面绝缘的铜环a，下列各种情况铜环a中不产生感应电流的是(　　)
图1－1－12
A．线圈中通以恒定的电流
B．通电时，使变阻器的滑片P匀速移动
C．通电时，使变阻器的滑片P加速移动
D．将开关突然断开的瞬间
【解析】　线圈中通以恒定电流时，铜环a处磁场不变，穿过铜环的磁通量不变，铜环中不产生感应电流，A正确；变阻器滑片移动或开关断开时，线圈中电流变化，铜环a处磁场变化，穿过铜环的磁通量变化，产生感应电流，B、C、D错误．
【答案】　A
1．(2013·宝鸡高二期中联考)如图1－1－13所示，矩形导体线框abcd放置在水平面内．磁场方向与水平方向成α角，已知sin α＝，回路面积为S，磁感应强度为B，则通过的磁通量为(　　)
图1－1－13
A．BS　　　　　　　　　 B.BS
C.BS D.BS
【解析】　Φ＝BSsin α＝BS.故B正确．
【答案】　B
2．(2012·咸阳高二检测)法拉第通过精心设计的一系列实验，发现了电磁感应定律，将历史上认为各自独立的学科“电学”与“磁学”联系起来．在下面几个典型的实验设计思想中，所作的推论后来被实验否定的是(　　)
A．既然磁铁可使近旁的铁块带磁，静电荷可使近旁的导体表面感应出电荷，那么静止导线上的稳恒电流也可在近旁静止的线圈中感应出电流
B．既然磁铁可在近旁运动的导体中感应出电动势，那么稳恒电流也可在近旁运动的线圈中感应出电流
C．既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流，那么静止的磁铁也可在近旁运动的导体中感应出电动势
D．既然运动的磁铁可在近旁的导体中感应出电动势，那么运动导线上的稳恒电流也可在近旁的线圈中感应出电流
【解析】　静止的线圈放于通有稳恒电流的静止导线附近，线圈中的磁通量不变，故不会感应出电流，故A不正确；通有恒定电流的导线只要与闭合线圈有相对运动，线圈中就会感应出电流，B、D正确；运动的导体在磁铁附近做切割磁感线运动时，会产生感应电动势，C正确．故选A.
【答案】　A
3．有一正方形闭合线圈，在足够大的匀强磁场中运动．图中能产生感应电流的是(　　)
【解析】　B、C、D中线圈均在切割磁感线，A中线圈不切割磁感线，所以A中线圈没有感应电流产生．即使切割了磁感线，也不能保证就能产生感应电流，比如B和C中的线圈竖直边切割了磁感线，但闭合线圈的磁通量没有发生变化，故B、C中的线圈也没有感应电流产生．
【答案】　D
4.
图1－1－14
(2012·平罗中学检测)如图1－1－14所示，在条形磁铁的外面套着一个闭合金属弹簧线圈P，现用力从四周拉弹簧线圈，使线圈包围的面积变大，则下列关于穿过弹簧线圈磁通量的变化以及线圈中是否有感应电流产生的说法中，正确的是(　　)
A．磁通量增大，有感应电流产生
B．磁通量增大，无感应电流产生
C．磁通量减小，有感应电流产生
D．磁通量减小，无感应电流产生
【解析】　当线圈包围的面积变大时，外部穿过线圈的磁感线的条数增加，而内部的磁感线的条数不变，则穿过线圈的磁感线总条数减少，磁通量减小，线圈中有感应电流产生，C正确．
【答案】　C
5.
图1－1－15
(2013·台州检测)如图1－1－15所示，在匀强磁场中的矩形金属轨道上，有等长的两根金属棒ab和cd，它们以相同的速度匀速运动，则(　　)
A．断开电键K，ab中有感应电流
B．闭合电键K，ab中有感应电流
C．无论断开还是闭合电键K，ab中都有感应电流
D．无论断开还是闭合电键K，ab中都没有感应电流
【解析】　两根金属棒ab和cd以相同的速度匀速运动，若断开电键K，两根金属棒与导轨构成的回路中磁通量无变化，则回路中无感应电流，故A、C错误；若闭合电键K，两根金属棒与导轨构成的回路中磁通量发生变化，则回路中有感应电流，故B正确，D错误．
【答案】　B
6.
图1－1－16
大圆导线环A中通有电流，方向如图1－1－16所示，另在导线环A所在的平面内画一个圆B，它的一半面积在A环内，另一半面积在A环外，则穿过圆B内的磁通量(　　)
A．为零　　　　　 B．垂直向里
C．垂直向外 D．条件不足，无法判断
【解析】　环形电流的磁感线分布是环内密，外部稀疏．所以穿过圆B的总磁通量是垂直向里的．
【答案】　B
7．如下图所示，用导线做成的圆形回路与一直导线构成几种位置组合，哪些组合中，切断直导线中的电流时，闭合回路中会有感应电流产生？(图A、B、C中直导线都与圆形线圈在同一平面内，O点为线圈的圆心，D图中直导线与圆形线圈垂直，并与中心轴重合)(　　)
【解析】　图A、D中穿过圆环的磁通量始终为零．故切断电流时，回路中不会产生感应电流．B、C中切断电流，穿过圆环的磁通量发生变化，产生感应电流，故选B、C.
【答案】　BC
8．(2013·西北工大附中高二检测)在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直，导轨上有两条可沿导轨自由移动的导电棒ab、cd，这两个导电棒ab、cd的运动速度分别为v1、v2，如图1－1－17所示，ab棒上有感应电流通过，则一定有(　　)
图1－1－17
A．v1>v2 B．v1C．v1≠v2 D．v1＝v2
【解析】　对于由导轨和导电棒组成的闭合电路来说，要使ab导电棒上有电流通过，则通过此闭合电路的磁通量必发生变化．
对于匀强磁场来说，磁通量Φ＝B·S，根据题中条件，仅当穿过闭合电路中磁场的有效面积S发生变化时才有Φ的变化．因此应有v1≠v2，所以只有选项C正确．
【答案】　C
9.
图1－1－18
如图1－1－18，A、B两回路中各有一开关S1、S2，且回路A中接有电源，回路B中接有灵敏电流计(如图所示)，下列操作及相应的结果可能实现的是(　　)
①先闭合S2，后闭合S1的瞬间，电流计指针偏转　②S1、S2闭合后，在断开S2的瞬间，电流计指针偏转　③先闭合S1，后闭合S2的瞬间，电流计指针偏转　④S1、S2闭合后，在断开S1的瞬间，电流计指针偏转
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
【解析】　先闭合S2形成闭合电路，然后将S1断开或闭合的瞬间由于电磁感应，在B中产生感应电流，而使电流计指针偏转．
【答案】　D
10．(2013·西安铁路一中高二检测)在闭合铁芯上绕有一组线圈，线圈与滑动变阻器、电池构成电路，假定线圈产生的磁感线全部集中在铁芯内，a，b，c三个闭合金属圆环位置如图1－1－19所示，当滑动变阻器的滑片左右滑动时，能产生感应电流的圆环是(　　)
图1－1－19
A．a、b两环 B．b、c两环
C．a、c两环 D．a、b、c三个环
【解析】　当滑动变阻器的滑片左右滑动时，引起电路中电流变化，从而引起闭合铁芯中的磁通量变化，a、b两圆环中的磁通量必定随之变化，引起感应电流的产生，而c环中有两股铁芯同时穿过，穿入和穿出的磁通量始终相等，合磁通量为零，所以c中不能产生感应电流．故选A.
【答案】　A
11．如图1－1－20所示是研究电磁感应现象实验所需的器材，用实线将带有铁芯的线圈A、电源、滑动变阻器和开关连接成原线圈回路，将小量程电流计和线圈B连接成副线圈回路．并列举出实验中改变副线圈回路的磁通量，使副线圈回路产生感应电流的三种方式：
图1－1－20
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________.
【解析】　实物连接如图
①合上(或断开)开关瞬间
②将原线圈插入副线圈或从副线圈中取出
③将原线圈插入副线圈中并移动滑动变阻器的滑动片
【答案】　见解析
12.
图1－1－21
(2011·铜川高二检测)如图1－1－21所示，一闭合金属环从上而下通过通电螺线管，b为螺线管的中点，金属环通过a、b、c三处时，能产生感应电流吗？
【解析】　根据螺线管产生的磁场的特点，金属环通过a处时，穿过金属环的磁通量变大，能产生感应电流，金属环通过b处时，穿过金属环的磁通量瞬间不变，不产生感应电流，金属环通过c处时，穿过金属环的磁通量变小，产生感应电流．
【答案】　金属环通过a、c处时产生感应电流；通过b处时不产生感应电流．
1．2探究感应电流的方向
(教师用书独具)
●课标要求
通过探究，理解楞次定律．
●课标解读
1．理解楞次定律．
2．能够熟练应用楞次定律判断感应电流的方向，培养学生应用物理规律解决实际问题的能力．
3．掌握右手定则判断感应电流方向的方法．
4．培养观察实验的能力以及对实验现象分析、归纳、总结的能力．
●教学地位
本节用实验的方法探究感应电流的方向，并总结归纳楞次定律，要求学生掌握用楞次定律和右手定则判断感应电流方向的方法，本节内容是高考的重点，也是以后学习的基础．
(教师用书独具)
●新课导入建议
将两个很轻的铝环，分别吊在绝缘细杆的两端，杆可绕竖直轴在水平面内转动，环A是闭合的，环B是断开的．若用磁铁分别靠近这两个圆环，可以观察到什么现象？
图教1－2－1
●教学流程设计






课　标　解　读 重　点　难　点
1.通过实验探究感应电流的方向，理解楞次定律的内容及本质．2.会用楞次定律解决有关问题，初步掌握应用楞次定律判定感应电流方向的方法．3.会用右手定则判断导体棒切割磁感线产生的感应电流. 1.楞次定律的理解和应用．(重点)2.右手定则．(重点)3.理解楞次定律的实质．(难点)4.安培定则、左手定则、右手定则的区别和应用．(难点)
探究感应电流的方向
1.基本知识
(1)实验装置
细线悬挂的很轻的铝环．
图1－2－1
(2)实验过程
操作步骤 现象 实质
条形磁铁的一极靠近铝环 铝环和磁铁排斥. 铝环中产生感应电流，感应电流的磁场阻碍铝环中磁通量的增加．
条形磁铁的一极远离铝环 铝环和磁铁吸引. 铝环中产生感应电流，感应电流的磁场阻碍铝环中磁通量的减小.
2.思考判断
(1)感应电流的磁场方向一定跟原磁场方向相反．(×)
(2)感应电流的磁场方向一定与原磁场方向相同．(×)
(3)当闭合电路中原磁场的磁通量增大时，感应电流的磁场跟原磁场方向相反．(√)
3．探究交流
结合上面实验说明：感应电流的磁场方向与原磁场方向总是相同或相反吗？
【提示】　不是，由上面的实验分析可知，当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相反；磁通量减少时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相同.
楞次定律和电磁感应中的能量转化
1.基本知识
(1)楞次定律的内容
感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．
(2)电磁感应中的能量转化
产生感应电流的过程，是外力克服磁场力做功的过程，磁铁运动的机械能转化成铝环的电能．
2．思考判断
(1)感应电流的磁场总是跟引起感应电流的磁场方向相反．(×)
(2)感应电流的磁场总阻碍原磁场磁通量的变化，所以回路中原磁通量不变．(×)
(3)电磁感应现象是把其他能转化为电能的过程(√)
3．探究交流
怎样利用楞次定律判断感应电流的方向？
【提示】　一般分为四步：①明确原来磁场的方向．
②查明穿过闭合电路的磁通量是增加还是减少．
③根据楞次定律判断感应电流的磁场方向．
④运用安培定则判断感应电流的方向.
右手定则
1.基础知识
用右手定则判断感应电流方向：
伸开右手，使拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内．让磁感线垂直从手心进入，拇指指向导体运动的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向．
2．思考判断
(1)判断安培力的方向用安培定则．(×)
(2)判断通电螺线管周围的磁场用左手定则．(×)
(3)判断导体切割磁感线产生的感应电流的方向应用右手定则．(√)
3．探究交流
在已学过的利用右手或左手进行判断的定则中，哪些是利用右手判断的？
【提示】　用右手判断的两种情况：(1)判断电流(或运动电荷)产生的磁场方向用右手(安培定则)；(2)闭合电路的部分导体切割磁感线会产生感应电流，判断此时的感应电流方向时用右手(右手定则).
楞次定律的正确理解
【问题导思】　
1．感应电流的磁场方向是否总是与引起感应电流的磁场方向相反？
2．“阻碍”是不是“阻止”？
3．楞次定律反映了什么“因果关系”？
1．感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，而不是阻碍引起感应电流的磁场．因此，不能认为感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相反．
2．这里的“阻碍”体现为
(1)当引起感应电流的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相反，感应电流的磁通量阻碍了引起感应电流的磁通量的增加．
(2)当引起感应电流的磁通量减少时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相同，感应电流的磁通量阻碍了引起感应电流的磁通量的减少．
3．对“阻碍”作用的正确理解
(1)“阻碍”不等于“阻止”
当由于原磁通量的增加引起感应电流时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，其作用仅仅使原磁通量的增加变慢了，但磁通量仍在增加；当由于原磁通量的减少而引起感应电流时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，其作用仅仅使原磁通量的减少变慢了，但磁通量仍在减少．
(2)“阻碍”并不意味着“相反”
感应电流产生的磁场方向可能与原磁场方向相同，也可能相反，需根据磁通量的变化情况判断．
1．阻碍不是阻止，最终引起感应电流的磁通量还是发生了变化，是“阻而未止”．
2．阻碍不是相反．当引起感应电流的磁通量增大时，感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相反；当引起感应电流的磁通量减少时，感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相同(增反减同)．
　(2013·渭南高二检测)如图是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流，各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中表示正确的是(　　)
【审题指导】　当磁铁插入螺线管时，螺线管感应电流的磁场应和磁铁排斥，拔出时，螺线管感应电流产生的磁场应和磁铁吸引．
【解析】　根据楞次定律．A中线圈上端为N极，B中线圈上端为N极，C中线圈上端为S极，D中线圈上端为S极，再根据安培定则确定感应电流的方向，A、B错误，C、D正确．
【答案】　CD
应用楞次定律来判定感应电流的方向时，应严格按照步骤来进行．四句口诀要记好：“明确增减和方向”，“增反减同切莫忘”，“安培定则来判断”，“四指环绕是方向”．
1．根据楞次定律知：感应电流的磁场一定是(　　)
A．阻碍引起感应电流的磁通量
B．与引起感应电流的磁场方向相反
C．阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化
D．与引起感应电流的磁场方向相同
【解析】　由楞次定律可知，感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化，两者磁场方向可能相同，也可能相反，由此知C正确．
【答案】　C
楞次定律的推广应用
【问题导思】　
1．感应电流怎样阻碍磁通量的变化？
2．感应电流怎样阻碍磁体和闭合线圈间的相对运动？
3．楞次定律中的“阻碍”共有多少种表现形式？
对楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因：
1．阻碍原磁通量的变化——“增反减同”．
2．阻碍相对运动——“来拒去留”(“敌”进“我”退、“敌”逃“我”追)．
3．使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”．
4．阻碍原电流的变化——“增反减同”．
　
图1－2－2
如图1－2－2所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒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
【审题指导】　条形磁铁从高处下落，闭合电路产生感应电流，可以用“增缩减扩”和“来拒去留”判断回路面积变化和磁铁受到的感应电流的作用力．
【解析】　根据楞次定律的另一种表述——感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因，本题的“原因”是回路中磁通量的增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近，所以P、Q将相互靠近且磁铁的加速度小于g.
【答案】　AD
图1－2－3
2．如图1－2－3所示，MN、PQ为同一水平面内的两平行导轨，导轨间有垂直于导轨平面的磁场，导体ab、cd与导轨有良好的接触并能滑动，当ab沿导轨向右滑动时，则(　　)
A．cd右滑　　　　 B．cd不动
C．cd左滑 D．无法确定
【解析】　ab向右滑动时，回路面积减小，回路中磁通量减小，产生感应电流，使cd棒受安培力而运动，根据楞次定律的广义表述，cd棒运动应阻碍面积减小，所以cd右滑，A项正确．
【答案】　A
综合解题方略——右手定则和
　　　　　楞次定律的综合应用
　(2013·镇安中学高二期中)在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M相接，如图1－2－4所示．导轨上放一根导线ab，磁感线垂直于导轨所在平面．当导线ab加速向右运动时，M所包围的小闭合线圈N产生的感应电流方向及所具有的形变趋势是(　　)
图1－2－4
A．顺时针方向，有收缩的趋势
B．顺时针方向，有扩张的趋势
C．逆时针方向，有收缩的趋势
D．逆时针方向，有扩张的趋势
【审题指导】　线圈M中的感应电流的方向可以用右手定则判断．线圈N中感应电流的方向用楞次定律判断．
【规范解答】　导线ab向右加速运动时，M中产生顺时针方向且逐渐增大的感应电流．由楞次定律可判N中
产生逆时针方向的感应电流且有收缩的趋势，C选项正确．
【答案】　C
磁场中基本定则和规律的应用
基本现象 应用的定则或规律
运动电荷、电流产生磁场 安培定则
磁场对运动电荷、电流的作用力 左手定则
电磁感应 部分导体切割磁感线 右手定则
闭合回路磁通量变化 楞次定律
【备课资源】(教师用书独具)　
如
图教1－2－2
图教1－2－2所示，当软铁棒沿螺线管轴线迅速插入螺线管时，下列判断正确的是(　　)
A．灯变亮，R中有向右的电流
B．灯变暗，R中有向右的电流
C．灯亮度不变，R中无电流
D．灯变暗，R中有向左的电流
【解析】　根据电源的极性，可判断出M中的电流及产生的磁场方向、穿过N线圈的磁感线方向．软铁棒被M螺线管产生的磁场磁化后，其左端为N极、右端为S极，当软铁棒插入过程中，由于软铁棒被磁化后也具有了磁性，使得M、N螺线管的磁通量变大了．由楞次定律可知，M中的感应电流与原电流反向，使M中实际电流变小，灯泡变暗，由楞次定律知R中产生向右流过的感应电流．
【答案】　B
1．关于楞次定律，可以理解为(　　)
A．感应电流的磁场总是阻碍原磁场
B．感应电流的磁场总要阻碍导体相对于原磁场运动
C．若原磁通量增加，感应电流的磁场与原磁场反向；若原磁通量减少，感应电流的磁场跟原磁场同向
D．感应电流的磁场总是与原磁场反向
【解析】　感应电流的磁场不是总是阻碍原磁场，而是阻碍原磁场磁通量的变化，感应电流产生的磁场方向可能与原磁场方向相同，也有可能与原磁场方向相反．根据楞次定律，这种“阻碍”可表现为阻碍导体相对于原磁场的运动．
【答案】　BC
2.
图1－2－5
(2013·济南市重点中学高二检测)如图1－2－5所示，在水平面上有一固定的U形金属框架，框架上置一金属杆ab，在垂直纸面方向有一匀强磁场，下面情况可能的是(　　)
A．若磁场方向垂直纸面向外，并且磁感应强度增大时，杆ab将向右移动
B．若磁场方向垂直纸面向外，并且磁感应强度减小时，杆ab将向右移动
C．若磁场方向垂直纸面向里，并且磁感应强度增大时，杆ab将向右移动
D．若磁场方向垂直纸面向里，并且磁感应强度减小时，杆ab将向右移动
【解析】　根据楞次定律的推广应用——面积“增缩减扩”可判B、D正确．
【答案】　BD
3.
图1－2－6
(2013·榆林高二检测)如图1－2－6所示，通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环，铜环平面与螺线管截面平行．当电键S接通瞬间，两铜环的运动情况是(　　)
A．同时向两侧推开
B．同时向螺线管靠拢
C．一个被推开，一个被吸引，但因电源正负极未知，无法具体判断
D．同时被推开或同时向螺线管靠拢，因电源正负极未知，无法具体判断
【解析】　当电路接通瞬间，穿过线圈的磁通量在增加，使得穿过两侧铜环的磁通量都在增加，由楞次定律可知，两环中感应电流的磁场与线圈中磁场方向相反，即受到线圈磁场的排斥作用，使两铜环分别向外侧移动，选项A正确．
【答案】　A
4．如图1－2－7所示，在一根较长的铁钉上，用漆包线绕两个线圈A和B.将线圈B的两端与直导线CD相连，使CD平放在静止的小磁针的正上方，与小磁针平行．试判断合上开关的瞬间，小磁针N极的偏转情况？线圈A电流稳定后，小磁针又怎样偏转？
图1－2－7
【解析】　在开关合上的瞬间，小磁针的N极向纸内偏转，当线圈A内的电流稳定以后，小磁针又回到原来的位置．
1.
图1－2－8
(2012·银川实验中学高二检测)如图1－2－8所示，一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
【解析】　磁铁从左向右靠近闭合金属环，穿过金属环的磁通量将增加，由楞次定律可知，C选项正确．
【答案】　C
2.
图1－2－9
(2011·上海高考)如图1－2－9所示，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a(　　)
A．顺时针加速旋转
B．顺时针减速旋转
C．逆时针加速旋转
D．逆时针减速旋转
【解析】　b中产生顺时针方向的感应电流，且有收缩趋势，由安培定则和楞次定律可知，感应电流的磁场向里，磁通量有增大趋势，阻碍原磁场向里减小，说明环a中电流顺时针减小，选项B正确．
【答案】　B
3.
图1－2－10
某同学用如图1－2－10所示的实验装置进行探究感应电流方向的活动．他将条形磁铁的N极快速插入线圈中，发现灵敏电流表的指针向右偏转．关于其他的操作情况判断，下列说法中正确的是(　　)
A．将S极插入，电流表的指针向左偏转
B．将N极拔出，电流表的指针向右偏转
C．将S极拔出，电流表的指针向左偏转
D．将N极插入后静止不动，指针将停止指在右侧某一示数
【解析】　将N极插入线圈中，电流表指针向右偏转，则若将S极插入线圈中，电流表指针将向左偏转．因为尽管两次都是使得穿过线圈的磁通量增大，但原磁场方向不同，产生的感应电流的磁场方向不同，电流方向也恰好相反．同理，若将S极拔出，电流表的指针将向右偏转．若将N极拔出，则与将N极插入的现象相反，因为磁场方向相同，但穿过线圈的磁通量一个是增加，一个是减少，所以其产生的感应电流的方向应相反．若N极插入后静止不动，磁通量没有发生变化，没有电流产生．
【答案】　A
图1－2－11
4．如图1－2－11所示，AB是固定的通电直导线，闭合导线框P与AB在同一平面内，当P远离AB匀速运动时，闭合导线框中的感应电流(　　)
A．为零
B．大小不变，方向顺时针
C．逐渐增大，方向逆时针
D．逐渐减小，方向顺时针
【解析】　根据电流周围的磁场分布情况，离电流越远磁场越弱，线框远离AB且匀速运动时，切割磁感线产生的电动势越来越小，电流会越来越小；穿过线框的原磁场方向向里且减少，由楞次定律得感应电流的方向为顺时针．
【答案】　D
5．(2013·安康高二检测)
图1－2－12
如图1－2－12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中部，螺线管中部区域的管外磁场可以忽略，当变阻器的滑动触头向左移动时，两环将怎样运动(　　)
A．两环一起向左移动
B．两环一起向右移动
C．两环互相靠近
D．两环互相离开
【解析】　当滑动变阻器的滑动触头向左移动时，螺线管内部、外部的磁场均增加，穿过M、N两金属环的水平向右的磁通量增加，根据楞次定律，可知两环中有相同方向的电流，同方向电流相互吸引，故两环相靠近，答案为C.
【答案】　C
6.
图1－2－13
如图1－2－13所示为某磁场的磁感线，有铜线圈自图示A位置落至B位置，在下落过程中，自上向下看，线圈中的感应电流方向是(　　)
A．始终顺时针
B．始终逆时针
C．先顺时针再逆时针
D．先逆时针再顺时针
【解析】　穿过线圈的磁通量先增加后减少，由楞次定律可知选项C正确．
【答案】　C
7.
图1－2－14
(2012·海口检测)如图1－2－14所示，光滑平行金属导轨PP′和QQ′，都处于同一水平面内，P和Q之间连接一电阻R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中．现垂直于导轨放置一根导体棒MN，用一水平向右的力F拉动导体棒MN，以下关于导体棒MN中感应电流方向和它所受安培力的方向的说法正确的是(　　)
A．感应电流方向是N→M　B．感应电流方向是M→N
C．安培力水平向左 D．安培力水平向右
【解析】　由右手定则可知，MN中感应电流方向是N→M，再由左手定则可判知，MN所受安培力方向垂直棒水平向左．故A、C正确．
【答案】　AC
8．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计与开关按图1－2－15连接．在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动时，电流计指针向左偏转．由此可以判断(　　)
图1－2－15
A．线圈A向上移动或滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动，都能引起电流计指针向左偏转
B．线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向右偏转
C．滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流计指针静止在中央
D．因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，故无法判断电流计指针偏转的方向
【解析】　滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动时，线圈A中的电流减小，线圈B中的磁通量减小，闭合电路中产生感应电流，电流表指针向右偏转．当线圈A中的铁芯向上拔出或断开开关时，线圈B中的磁通量也减小，电流表指针向右偏转，本题选B.
【答案】　B
9．(2013·上海闸北检测)在圆形线圈开口处接一平行板电容器，线圈的一部分置于周期性变化的磁场中，设向里为磁感应强度B的正方向，整个装置及B随时间变化的图像如图1－2－16所示．电容器中一电子的重力不计，且电子运动时未碰上电容器的极板，则在0～T这段时间内电子加速度方向的变化情况依次是(　　)
图1－2－16
A．向上，向下，向下，向上
B．向下，向上，向下，向下
C．向上，向下，向上，向下
D．向下，向上，向上，向下
【解析】　0～，B增大，Φ变大，感应磁场与原磁场反向，上极板为正极，故a＝向上，同理～时，a向下．
～T，B反向变大，据楞次定律推出下极板为正，电场力向下，a向下．
T～T时，a向上．A选项正确．
【答案】　A
10．如图1－2－17所示为“研究电磁感应现象”的实验装置．
图1－2－17
(1)将图中所缺的导线补接完整．
(2)在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下，那么合上开关后(　　)
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左侧
C．将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．将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
【解析】　(1)电路连接如图所示．
(2)在闭合开关时，穿过副线圈的磁通量增大，灵敏电流计的指针向右偏转了一下，将原线圈迅速插入副线圈时，穿过副线圈的磁通量增大，故灵敏电流计向右偏转一下，A正确；而插入后磁通量不变，无感应电流，B错误；插入后将滑动变阻器向左拉时，总电阻增大，总电流减小，穿过副线圈的磁通量减小，电流计向左偏一下，C错误，D正确．
【答案】　AD
11.
图1－2－18
(2010·上海高考)如图1－2－18所示，金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧，若变阻器滑片P向左移动， 则金属环A将向__________(选填“左”或“右”)运动，并有__________(选填“收缩”或“扩张”)趋势．
【解析】　变阻器滑片P向左移动，电阻变小，电流变大，根据楞次定律，感应电流的磁场方向与原电流磁场方向相反，相互排斥，则金属环A将向左移动，因磁通量增大，金属环A有收缩趋势．
【答案】　左　收缩
12．在图1－2－19中，CDEF为闭合线圈，AB为电阻丝，当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时，线圈CDEF中的感应电流在G处产生的磁感应强度的方向垂直纸面向外，电源的哪一端是正极？
图1－2－19
【解析】　当线圈CDEF中的感应电流在G处产生的磁感应强度的方向垂直纸面向外时，它在线圈内部产生的磁感应强度方向应垂直纸面向里，滑动触头下滑时，AB中电流增大，由安培定则和楞次定律可判定AB中电流的方向是由B流向A，故电源的下端为正极．
【答案】　电源下端为正极
1.3探究感应电动势的大小
(教师用书独具)
●课标要求
理解法拉第电磁感应定律．
●课标解读
1．学会用实验探究感应电动势的大小．
2．理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式．
3．通过推导导体棒切割磁感线时的感应电动势E＝BLvsin θ，掌握运用理论知识探究问题的方法．
●教学地位
法拉第电磁感应定律是本章的中心内容，本节要求用实验探究感应电动势的大小，理解法拉第电磁感应定律．掌握导体切割磁感线产生的感应电动势的公式，这些内容都是高考的重点．
(教师用书独具)
●新课导入建议
图教1－3－1
将螺线管和灵敏电流计组成闭合电路．将磁铁迅速或慢慢地插入螺线管中，通过灵敏电流计的电流大小有什么不同？
●教学流程设计






课　标　解　读 重　点　难　点
1.认识感应电动势，并能理解感应电动势的大小与哪些因素有关．2.理解法拉第电磁感应定律的内容及数学表达式，并能应用定律计算感应电动势的大小．3.能够推导和应用公式E＝BLv求感应电动势. 1.理解法拉第电磁感应定律．(重点)2.掌握导体切割磁感线的感应电动势的计算公式．(重点)3.磁通量变化率的理解．(难点)4.公式E＝BLv的推导和应用．(难点)
探究感应电动势的大小
1.基本知识
(1)感应电动势的意义：在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势．产生感应电动势的那部分导体相当于电源．
(2)实验探究
实验步骤 实验现象 结论
快速插入 电流表示数大 感应电动势的大小跟磁通量变化的快慢有关
慢慢插入 电流表示数小
2.思考判断
(1)穿过闭合电路的磁通量为零，感应电动势就为零．(×)
(2)穿过闭合电路的磁通量变化越大，感应电动势就越大．(×)
(3)穿过闭合电路的磁通量变化越快，感应电动势就越大．(√)
3．探究交流
在电磁感应现象中，闭合电路产生了感应电流，这个电路中就一定有电源，那么是哪一部分电路充当电源呢？我们用楞次定律和右手定则判断出的是哪里的电流方向？
【提示】　产生感应电动势的那部分电路相当于电源；判断出的是电源内部的电流方向.
法拉第电磁感应定律
1.基本知识
(1)定律内容：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变化率成正比．
(2)感应电动势大小的计算公式
①磁通量发生变化时：E＝n.
②导体垂直切割磁感线时：E＝BLv.
③非垂直切割的情况下可找出切割磁感线的有效长度或有效速度，当速度与导体垂直而与磁感线有夹角θ时，E＝BLvsinθ.
2．思考判断
(1)穿过闭合回路的磁通量越大，感应电动势越大．(×)
(2)磁通量的变化率越大，磁通量变化的越快．(√)
(3)感生电动势和动生电动势统称为感应电动势．(√)
3．探究交流
磁通量的变化量ΔΦ越大时，感应电动势越大吗？
【提示】　不一定．ΔΦ取决于初、末状态的磁通量ΔΦ＝Φ2－Φ1，表示磁通量变化的大小．而感应电动势取决于磁通量的变化率，即，即取决于磁通量变化的快慢，磁通量的变化量大变化率不一定大，感应电动势不一定大.
法拉第电磁感应定律的理解
【问题导思】　
1．磁通量Φ，磁通量的变化量ΔΦ，磁通量的变化率有什么区别？
2．决定感应电动势大小的因素有哪些？
3．怎样理解和应用公式E＝n？
1．磁通量Φ、ΔΦ、的对比
物理量 单位 物理意义
磁通量Φ Wb 表示某时刻或某位置时穿过某一面积的磁感线条数的多少
磁通量的变化量Δ Wb 表示在某一过程中穿过某一面积磁通量变化的多少
磁通量的变化率 Wb/s 表示穿过某一面积的磁通量变化的快慢
2.决定感应电动势的大小的因素
(1)电路中感应电动势的大小与电路中磁通量的大小无关，与磁通量变化的大小无关，与磁通量变化的快慢有关．
(2)电磁感应现象中，产生的感应电动势的大小跟穿过这个回路的磁通量的变化率成正比．若产生感应电动势的电路是一个n匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，则整个线圈产生的感应电动势大小的数学表达式为E＝n.
3．对公式E＝n的理解
(1)当Δt较长时，E＝n·求出的是平均感应电动势；当Δt趋于零时，E＝n·求出的是瞬时感应电动势．
(2)若电路的磁通量变化仅由B的变化引起，则E＝nS；若电路的磁通量变化仅由S的变化引起，则E＝nB.
1．感应电动势的大小决定于磁通量的变化率，而与Φ的大小、ΔΦ的大小无关．
2．磁通量的变化率是Φ－t图像上某点切线的斜率．
3．用E＝n所求的感应电动势为整个闭合电路的感应电动势，而不是回路中某部分导体的电动势．
　(2013·南京高二检测)穿过闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图像分别如图1－3－1甲、乙、丙、丁所示，下列关于回路中产生的感应电动势的论述，正确的是(　　)
甲　　　　　　乙　　　　　　丙　　　　　　丁
图1－3－1
A．图甲中回路产生的感应电动势恒定不变
B．图乙中回路产生的感应电动势一直在变大
C．图丙中回路在0～t0时间内产生的感应电动势大于t0～2t0时间内产生的感应电动势
D．图丁中回路产生的感应电动势可能恒定不变
【审题指导】　Φ－t图像的斜率表示磁通量的变化率，闭合回路中的感应电动势与磁通量的变化率成正比．
【解析】　根据E＝n可知：图甲中E＝0，A错；图乙中E为恒量，B错；图丙中0～t0时间内的E1大于t0～2t0时间内的E2，C正确；图丁中E为变量，D错．
【答案】　C
1．下列几种说法中正确的是(　　)
A．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大
B．线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大
C．线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大
D．线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大
【解析】　根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势与磁通量无关，与磁通量的变化量无关，与线圈匝数和磁通量的变化率成正比．因此，选项A、B都是错误的．磁场的强弱与感应电动势也无关，所以，选项C也是错误的．线圈中磁通量变化越快意味着线圈磁通量的变化率越大，依据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势与磁通量的变化率成正比，在此条件下线圈中产生的感应电动势越大，故选项D是正确的．
【答案】　D
公工E＝BLv理解和应用
【问题导思】　
1．公式E＝BLv的条件是什么？
2．如何确定导体切割磁感线的有效长度？
3．公式E＝BLv和E＝n适用范围有什么不同？
1．公式中三个物理量B、L、v必须两两垂直．若不垂直可分解到垂直的方向上求解．三个参量中任两个平行则E＝0.
2．公式中L为导体切割磁感线的有效直长度．若L为弯曲的，则应取跟B和v垂直的有效直长度，如图1－3－2所示．
图1－3－2
3．该式适用于导体上各点的速度相等时，即导体平动时．当导体绕一端转动时，E＝BL2ω.如图1－3－3所示．(推导思路：E＝BL，而＝)
图1－3－3
4．该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论，通常用来求导体运动速度为v时的瞬时电动势，若v为平均速度，则E为平均电动势．
应用公式E＝n或E＝BLvsin θ解决问题时：
1．首先要明确待求的是平均感应电动势，还是瞬时感应电动势．
2．其次要明确产生的类型是磁场变化型还是切割型．一般地E＝n适用于磁场变化求感应电动势．E＝BLvsin θ适用于导体切割磁感线求感应电动势．
图1－3－4
　(2013·陕西师大附中高二检测)如图1－3－4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，导轨电阻可忽略不计．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做匀速运动．令U表示MN两端的电压的大小，则(　　)
A．U＝BLv，流过固定电阻R的感应电流由b到d
B．U＝BLv，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
【审题指导】　
(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于外电路．
(2)对于一个闭合电路，关键要明确电路的连接结构，分清哪部分相当于电源，哪部分组成外电路，以及外电路中的串、并联关系．
【解析】　导体杆向右匀速运动产生的感应电动势为BLv，R和导体杆形成一个串联电路，由分压原理得U＝·R＝BLv，由右手定则可判断出感应电流方向由N→M→b→d，所以A选项正确．
【答案】　A
2.
图1－3－5
(2012·屯昌高二检测)把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，如图1－3－5所示．一长度为2a、电阻等于R、粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，它与圆环始终保持良好的接触，当棒以恒定速度v向右移动，经过圆心O时，求：金属棒上电流的大小及棒两端的电压．
【解析】　金属棒经过圆心时的感应电动势E＝2Bav
此时棒上的电流I＝＝＝
棒两端的电压为
U＝I·R外＝·＝Bav
【答案】　　Bav
综合解题方略——电磁感应定律的综合应用
　　　　　
　
图1－3－6
如图1－3－6所示，一边长为50 cm的正方形导线框abcd，放置在B＝0.4 T的匀强磁场中．已知磁场方向与水平方向成θ＝37°角，线框电阻R＝0.1 Ω.求线框绕其一边ab从水平方向转至竖直方向的过程中通过导线横截面的电荷量．(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)
【审题指导】　解答本题时应注意以下两点：
(1)计算电荷量时只能用平均感应电流和平均感应电动势，而不能用瞬时感应电流和瞬时感应电动势．
(2)利用＝计算平均感应电动势时要注意ΔΦ的计算方法．
【规范解答】　线框在水平位置时，穿过线框的磁通量为
Φ1＝BSsin 37°＝0.4×0.52×0.6 Wb＝6.0×10－2 Wb
当线框转至竖直位置时，线框平面与磁感线的夹角为53°，此时穿过线框的磁通量为Φ2＝BSsin 53°＝0.4×0.52×0.8 Wb＝8.0×10－2 Wb
因为Φ1、Φ2穿过线框的方向相反，所以穿过线框的磁通量的变化量为
ΔΦ＝Φ2＋Φ1＝8.0×10－2 Wb＋6.0×10－2 Wb＝
1．4×10－1 Wb
设线框转动所用的时间为Δt，则平均感应电动势为＝
由欧姆定律得平均感应电流为＝
则在Δt时间内通过导线横截面的电荷量为
q＝Δt＝·Δt＝＝ C＝1.4 C.
【答案】　1.4 C
【备选例题】(教师用书独具)　
图教1－3－2
如图教1－3－2所示，正方形线框abcd的边长为L，电阻为R，匀强磁场范围的宽度为d，磁感应强度为B，线框的ab边与磁场边界平行．求线框以速度v自左向右通过磁场时产生的焦耳热．已知L【解析】　当线框只有一条边在磁场中切割磁感线时，切割产生电动势的边相当于电源，其余三边相当于外电路，其等效电路如图所示．
在线框进入磁场的过程中，ab边切割磁感线，产生感应的电动势，其大小为E＝BLv，根据闭合电路的欧姆定律，电路中的电流为I＝＝.
线框进入磁场所用的时间t＝.
根据焦耳定律，线框中产生的热量为Q1＝I2Rt＝.
当线框完全进入磁场后，通过线框的磁通量不变，不能产生感应电流，也就不产生焦耳热．
线框在离开磁场的过程中，cd边切割磁感线，在这个过程中线框产生的热量和进入过程相同，即Q2＝Q1.
所以线框在穿过磁场的过程中，产生的热量总共为
Q＝Q1＋Q2＝.
【答案】　
1．将一磁铁缓慢地或迅速地插到闭合线圈中同样位置处，不发生变化的物理量有(　　)
A．磁通量的变化率　　　　　 B．感应电流的大小
C．感应电动势的大小 D．磁通量的变化量
【解析】　磁铁缓慢地或迅速地插到闭合线圈中同样位置处，只是所用时间不同，而磁通量的变化量相同，磁通量的变化率不同，感应电动势的大小不同．
【答案】　D
图1－3－7
2．(2013·北京高考)如图1－3－7所示，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2.则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比E1∶E2分别为(　　)
A．c→a,2∶1　　　　　　 B．a→c,2∶1
C．a→c,1∶2 D．c→a,1∶2
【解析】　金属杆垂直平动切割磁感线产生的感应电动势E＝Blv，判断金属杆切割磁感线产生的感应电流方向可用右手定则．
由右手定则判断可得，电阻R上的电流方向为a→c，由E＝Blv知，E1＝Blv，E2＝2Blv，则E1∶E2＝1∶2，故选项C正确．
【答案】　C
3．(2010·全国高考)某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为4.5×10－5 T．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，海水自西向东流，流速为2 m/s.下列说法正确的是(　　)
A．电压表记录的电压为5 mV
B．电压表记录的电压为9 mV
C．河南岸的电势较高
D．河北岸的电势较高
【解析】　由E＝Blv＝4.5×10－5×100×2 V＝9×10－3 V＝9 mV知A错B正确；
由右手定则可以判定C错D对．
【答案】　BD
4．(2013·金华十校高二期末)如图1－3－8(1)所示 ，线圈匝数n＝200匝，直径d1＝40 cm，电阻r＝2 Ω，线圈与阻值R＝6 Ω的电阻相连．在线圈的中心有一个直径d2＝20 cm的有界圆形匀强磁场，磁感应强度按图1－3－8(2)所示规律变化，试求：
图(1)　　　　　　　　　　图(2)
图1－3－8
(1)通过电阻R的电流方向和大小；
(2)电压表的示数．
【解析】　(1)电流方向从B流向A
由E＝n可得：E＝n
I＝＝＝ A.
(2)U＝IR，解得：U＝1.5 πV.
【答案】　(1)A　方向由B流向A
(2)1.5πV
1．如图1－3－9所示，让条形磁铁的下端与螺线管的上端圆口平齐，将条形磁铁自由下落，观察电流表指针的偏转情况．再让条形磁铁从同一位置缓慢插入螺线管，观察电流表指针的偏转情况．关于此实验，下列说法正确的是(　　)
图1－3－9
A．两种情况下电流表指针偏转角度一样大
B．两种情况下穿过螺线管的磁通量的变化量一样大
C．两种情况下穿过螺线管的磁通量的变化率一样快
D．两种情况下螺线管产生的感应电动势一样大
【解析】　条形磁铁相同，磁性强弱相同，从同一位置下落，则初、末位置穿过螺线管的磁通量一样大，位置变化过程中磁通量的变化也就一样多．但由于下落所用时间不同，缓慢插入时用时较长，磁通量的变化率小，产生的感应电动势小，电路中产生的感应电流也小，所以电流表的指针偏转角度小．
【答案】　B
2．(2012·南宁调研)穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒均匀地减少2 Wb，则(　　)
A．线圈中感应电动势每秒增加2 V
B．线圈中感应电动势每秒减少2 V
C．线圈中无感应电动势
D．线圈中感应电动势大小不变
【解析】　题设条件中给出的线圈中的磁通量每秒均匀减少2 Wb，即相当于已知＝2 Wb/s，故根据法拉第电磁感应定律E＝n，可得E＝2 V，且保持不变．所以选项D正确．
【答案】　D
3．A是闭合导体中的一部分，判断下列各图中有感应电动势产生的是(　　)
【解析】　A、C项中，导体切割磁感线，B、D项中，导体不切割磁感线，由此可知，A、C中导体产生感应电动势．
【答案】　AC
4．(2012·枣庄高二检测)一根直导线长0.1 m，在磁感应强度为0.1 T的匀强磁场中以10 m/s的速度匀速运动，则导线中产生的感应电动势(　　)
A．一定为0.1 V　　　　　　 B．可能为零
C．可能为0.01 V D．最大值为0.1 V
【解析】　题目中未明确导线的速度方向，若速度方向与磁场方向垂直，则E＝BLv＝0.1 V，此时电动势最大；当速度方向与磁场方向平行时，E＝0，电动势最小；当速度方向与磁场方向既不平行又不垂直时，0【答案】　BCD
5.
图1－3－10
如图1－3－10所示，半径为r的n匝线圈套在边长为L的正方形abcd之外，匀强磁场局限在正方形区域内且垂直穿过正方形，当磁感应强度以均匀变化时，线圈中产生的感应电动势大小为(　　)
A．πr2 B．L2
C．nπr2 D．nL2
【解析】　磁场的有效面积S＝L2，根据法拉第电磁感应定律，线圈中产生的感应电动势大小E＝n＝nL2，选项D正确．
【答案】　D
6.
图1－3－11
如图1－3－11所示，导体AB的长为2R，绕O点以角速度ω匀速转动，OB为R，且OBA三点在一条直线上，有一磁感应强度为B的匀强磁场充满转动平面且与转动平面垂直，那么AB两端的电动势(　　)
A.BωR2 B．2BωR2
C．4BωR2 D．6BωR2
【解析】　把题中问题转化为OA、OB棒的同轴切割问题，则E感＝UAO＝Blω，
E感′＝UBO＝Blω
所以UAB＝UAO－UBO＝Bω(l－l)
＝Bω(9R2－R2)＝4BωR2，故C正确．
【答案】　C
7．(2013·山阳中学高二检测)
图1－3－12
如图1－3－12所示，将一半径为r的金属圆环在垂直于环面的磁感应强度为B的匀强磁场中用力握中间成“8”字型，并使上、下两圆半径相等．如果环的电阻为R，则此过程中流过环的电荷量为(　　)
A. B.
C．0 D.
【解析】　通过环横截面的电荷量只与磁通量的变化量和环的电阻有关，与时间等其他量无关，因此，ΔΦ＝Bπr2－2×Bπ()2＝Bπr2，电荷量q＝＝.
【答案】　B
8.
图1－3－13
(2013·新课标卷Ⅰ)如图1－3－13，在水平面(纸面)内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a点接触，构成“V”字型导轨．空间存在垂直于纸面的均匀磁场．用力使MN向右匀速运动，从图示位置开始计时，运动中MN始终与∠bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触．下列关于回路中电流i与时间t的关系图线，可能正确的是(　　)
【解析】　本题为电磁感应和电路的题目，所以应从动生感应电动势和闭合电路欧姆定律角度入手．
设图示位置时a距棒的距离为l0，导体棒匀速切割磁感线的速度为v，单位长度金属棒的电阻为R0，导轨夹角为θ，运动时间t时，切割磁感线的导体棒长度l＝2(l0＋vt)tan ，有效电路中导体棒长度l总＝l＋，导体棒切割磁感线产生的感应电动势e＝Blv＝2Bv(l0＋vt)tan ，电路中总电阻R＝R0l总＝R0[2(l0＋vt)tan ＋]，所以i＝＝＝，
即i为恒定值与t无关，选项A正确．
【答案】　A
9．(2013·银川二中高二检测)粗细均匀的电阻丝围成的正方形框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行．现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如下图所示，则在移出过程中线框的一边ab两点间电势差绝对值最大的是(　　)
【解析】　上述四个图中，切割边所产生的电动势大小均相等(E)，回路电阻均为4r(每边电阻为r)，则电路中的电流亦相等，即I＝，只有B图中，ab为电源，故Uab＝I·3r＝E.其他情况下，Uab＝I·r＝E，故B选项正确．
【答案】　B
10.
图1－3－14
(2013·唐山二中高二期中)如图1－3－14所示，足够长的U型光滑导体框架的两个平行导轨间距为L，导轨间连有定值电阻R，框架平面与水平面之间的夹角为θ，不计导体框架的电阻．整个装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直于框架平面向上，磁感应强度大小为B.导体棒ab的质量为m，电阻不计，垂直放在导轨上并由静止释放，重力加速度为g.求：
(1)导体棒ab下滑的最大速度；
(2)导体棒ab以最大速度下滑时定值电阻消耗的电功率．
【解析】　(1)mgsin θ＝BIL＝得
vm＝.
(2)P＝F·vm＝mgsin θ·vm＝.
【答案】　(1)　(2)P＝
11.
图1－3－15
如图1－3－15所示，正方形金属框abcd的边长为L，在拉力作用下以速率v匀速通过匀强磁场．已知电阻Rab＝Rcd＝Ref＝R(其余电阻不计)．磁场宽度大于L，磁感应强度为B.求：把ef拉进磁场时ab间的电势差．
【解析】　当ef进入磁场后，ef、dc相当于电源，电动势为E＝BLv，内电阻为r＝R/2，则ab间的电压为U＝R＝＝BLv.
【答案】　BLv
12.
图1－3－16
如图1－3－16所示，矩形线圈在0.01 s内由原始位置Ⅰ转落至位置Ⅱ.已知ad＝5×10－2 m，ab＝20×10－2 m，匀强磁场的磁感应强度B＝2T，R1＝R3＝1 Ω，R2＝R4＝3 Ω.求：
(1)平均感应电动势；
(2)转落时，通过各电阻的平均电流．(线圈的电阻忽略不计)
【解析】　(1)设线圈在位置Ⅰ时，穿过它的磁通量为Φ1，线圈在位置Ⅱ时，穿过它的磁通量为Φ2，有
Φ1＝BSsin 30°＝1×10－2 Wb，Φ2＝2×10－2 Wb，
所以ΔΦ＝Φ2－Φ1＝1×10－2 Wb.
根据电磁感应定律可得E＝＝ V＝1 V.
(2)将具有感应电动势的线圈等效为电源，其外电路的总电阻
R＝＝ Ω＝2 Ω.
根据闭合电路欧姆定律得总电流
I＝＝ A＝0.5 A.
通过各电阻的电流I′＝0.25 A.
【答案】　(1)1 V　(2)0.25 A
1.4电磁感应的案例分析
(教师用书独具)
●课标要求
举例说明电磁感应在生活和生产中的应用
●课标解读
1．知道什么是反电动势，理解反电动势的作用．
2．掌握电磁感应与力学的综合应用问题和处理方法．
●教学地位
本节通过实例具体分析电磁感应的规律和电磁感应电路中的能量转化等问题，可以培养学生分析和解决问题的能力，也是高考中的重点．
(教师用书独具)
●新课导入建议
图教1－4－1
动圈式扬声器的结构如图教1－4－1所示．线圈圆筒安放在永磁体磁极间的空隙中，能够自由运动．随声音变化的电流通过线圈，安培力使线圈运动．纸盆与线圈连接，随着线圈振动而发声．
这样的扬声器能不能当做话筒使用？也就是说，如果我们对着纸盆说话，扬声器能不能把声音变成相应的电流？为什么？
●教学流程设计




课　标　解　读 重　点　难　点
1.知道反电动势的概念，会用电磁感应定律判定反电动势的方向．2.理解电磁感应现象中能量的转化，会解决有关能量的转化问题．3.学会用能量转化的观点来分析问题. 1.反电动势的概念和方向．(重点)2.电磁感应中的能量转化．(重点)3.反电动势的理解．(难点)4.电磁感应力学综合问题的分析．(难点)
反电动势
1.基本知识
(1)基本概念
电动机转动时，线圈因切割磁感线，会产生感应电动势，感应电动势的方向跟加在线圈上的电压方向相反．这个跟外加电压的方向相反的感应电动势叫做反电动势．
(2)含反电动势电路的电流和功率关系
①电流：I＝.
②功率关系：IU－IE反＝I2R.
2．思考判断
(1)电动机转动时，线圈中产生感应电动势的方向与线圈上的电压方向相同．(×)
(2)含有反电动势的电路中和纯电阻电路相比，同样的情况下电流较小．(√)
(3)电动机电路中输入功率和热功率是相等的．(×)
3．探究交流
转动中的电动机因故障卡住不转动时，为什么容易烧毁电动机？
【提示】　电动机转动时，产生反电动势，电流I＝.电动机卡住不转时，不存在反电动势，I＝.会使电流大大加强，因此会烧杯电动机．
电磁感应中力学和能量转化问题
的分析
1．基本知识
图1－4－1
如图1－4－1所示，释放ab杆后，在重力的作用下，ab杆在磁场中下降的过程中，向下切割磁感线产生感应电流，在ab杆中电流的方向a→b，则ab杆受到的安培力方向向上，当安培力等于重力时，杆的下降速度最大，其数值为vm，则
(1)最大速度的条件：mg＝BIL
(2)最大电动势：Em＝BLvm
(3)最大电流：设总电阻为R，则Im＝
(4)下降的最大速度：vm＝
(5)重力做功的最大功率：PG＝mgvm＝
(6)最大电功率：P电＝＝
能量转换：达到最大速度后，重力做功功率与整个回路电功率相等．
2．思考判断
(1)在电磁感应现象中，安培力做正功，把其他形式的能转化为电能．(×)
(2)电磁感应现象中一定伴随着能量的转化，其中克服安培力做功的大小与电路中产生的电能相对应．(√)
(3)楞次定律中的“阻碍”，恰好说明了在电磁感应现象中能量是守恒的．(√)
3．探究交流
从能量转化的角度分析，电磁感应现象的本质是什么？
【提示】　从能量转化的角度来看，电磁感应现象的本质是通过克服安培力做功，把机械能或其他形式的能转化为电能的过程．把握好能量守恒的观点，是解决电磁感应问题的基本方法．
反电动势的理解
【问题导思】　
1．反电动势是怎样产生的？
2．电动机中的能量转化是怎样的？
3．为什么电动机在刚启动时或转子被卡住时容易烧坏？
1．反电动势产生的原理
图1－4－2
如图1－4－2所示，当电动机通过如图所示的电流时，线圈所受安培力的方向可由左手定则判定，转动方向如图所示，此时AB、CD两边切割磁感线，必有感应电动势产生，感应电流方向可由右手定则来判定，与原电流方向相反，故这个电动势叫做反电动势，它会阻碍线圈的转动．如果线圈维持原来的转动，电源就要向电动机提供电能，此时电能转化为其他形式的能．
2．电动机工作中常见的问题
(1)如果电动机在工作中由于机械阻力过大而停止转动，这时没有了反电动势，电阻很小的线圈直接接在电源两端，电流会很大，很容易烧坏电动机．
(2)当电动机所接电源电压低于工作电压时，电动机也不会正常工作，此时无反电动势，也容易烧坏电动机．
(3)电动机开始启动时，反电动势极小，故通入的电流很大，故电动机启动时比正常工作时容易烧坏．
(4)电动机在卡住的情况下更容易烧坏．原因是电动机的线圈都是用铜线绕制的，由于铜的电阻率很小，线圈的电阻也很小，当电动机被卡住后，其线圈只相当于纯电阻，由欧姆定律可知电流会很大．
　(2013·宜川中学高二检测)给电动机接通电源，线圈受安培力的作用转动起来．由于线圈要切割磁感线，因此必有感应电动势产生，感应电流方向与原电流方向相反 .就此问题，下列说法正确的是(　　)
A．电动机中出现的感应电动势为反电动势，反电动势会阻碍线圈的运动
B．如果电动机正常工作，反电动势会加快电动机的转动
C．如果电动机工作中由于机械阻力过大而停止转动，就没有了反电动势，线圈中的电流会很大，很容易烧毁电动机
D．如果电动机工作电压低于正常电压，电动机也不会转动，此时尽管没有反电动势，但由于电压低， 不会烧毁电动机
【审题指导】　(1)电动机转动时，线圈切割磁感线产生感应电动势，由楞次定律，感应电动势的方向和外加电压方向相反．
(2)电动机不转动时，相当于纯电阻电路，由于电流过大而容易烧毁．
【解析】　电动机产生的反电动势会阻碍线圈的转动，A正确．B错误．电动机机械阻力过大和电压过低而停止转动时，都会因电流过大而烧毁电动机．故C正确，D错误．
【答案】　AC
1．下列说法正确的是(　　)
A．转动的电风扇叶片被卡住时，风扇很容易被烧毁
B．电动机转动时线圈上产生的感应电动势叫反电动势
C．反电动势会减小电动机电路中的电流
D．反电动势消耗的电功率等于电动机的热功率
【解析】　转动的电风扇叶片被卡住时，电风扇中电流很大，A正确，转动的电动机线圈上产生的感应电动势叫反电动势，B正确，根据I＝，C正确，根据功率关系，IU－IE反＝I2R，D错误．
【答案】　ABC
电磁感应电路与力学综合问题
　　　　　分析
【问题导思】　
1．怎样分析电磁感应电路问题？
2．感应电流受到的安培力有什么特点？
3．怎样分析电磁感应现象中的能量转化问题？
1．电磁感应电路和力学综合问题分析方法
电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起，这类问题需要综合运用电磁感应规律和力学的相关规律解决．因此，处理此类问题的一般思路是先电后力．即：
(1)“源”分析——分离出电路中由电磁感应所产生的电源，求出电源参数E和r；
(2)“路”分析——画出必要的电路图，分析电路结构，弄清串并联关系，求出相关部分的电流大小，以便安培力的求解；
(3)“力”分析——画出必要的受力分析图，分析力学所研究对象(常是金属杆、导体线圈等)的受力情况，尤其注意其所受的安培力；
(4)“运动”分析——根据力和运动的关系，判断出正确的运动模型；
(5)运用物理规律列方程求解．注意加速度a＝0时，速度v达到最大值的特点．导体受力运动产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化→周而复始地循环，循环结束时，加速度等于零，导体达稳定运动状态．抓住a＝0，速度v达最大值的特点．
2．电磁感应能量转化问题的分析方法
求解电磁感应现象中能量守恒问题的一般思路．
(1)分析回路，分清电源和外电路．
在电磁感应现象中，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，其余部分相当于外电路．
(2)分析清楚有哪些力做功，明确有哪些形式的能量发生了转化．如：
①有摩擦力做功，必有内能产生；
②有重力做功，重力势能必然发生变化；
③克服安培力做功，必然有其他形式的能转化为电能，并且克服安培力做多少功，就产生多少电能；
④如果是安培力做正功，就是电能转化为其他形式的能．
(3)列出有关能量的关系式．
对于电磁感应现象中，导体在安培力及其他力共同作用下运动，最终趋于一稳定状态的问题，利用好导体达到稳定状态时的平衡方程，往往是解答该类问题的突破口．
　(2013·绍兴一中高二质量检测)如图1－4－3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：
1－4－3
(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UMN；
(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.
【审题指导】　
(1)线框MN刚进入磁场时，MN切割磁感线产生感应电动势相当于电源，MN两点间的电压相当于闭合电路的外电压．
(2)线框中产生的焦耳热用Q＝I2Rt计算，由于线框匀速穿过磁场，故只有进入或穿出阶段有拉力做功．
【解析】　(1)线框MN边在磁场中运动时，感应电动势E＝BLv
线框中的感应电流I＝＝
(2)M、N两点间的电压UMN＝E＝Blv.
(3)只有MN边在磁场中时，线框运动的时间t＝
此过程线框中产生的焦耳热Q1＝I2Rt＝
只有PQ边在磁场中运动时线框中产生的焦耳热Q2＝
根据能量守恒定律得水平外力做的功W＝Q1＋Q2＝.
【答案】　(1)　(2)Blv　(3)
解决电磁感应电路问题的基本步骤
1．用法拉第电磁感应定律和楞次定律或右手定则确定感应电动势的大小和方向：感应电流方向是电源内部电流的方向．
2．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．
3．根据E＝BLv或E＝n结合闭合电路欧姆定律，串、并联电路知识和电功率、焦耳定律等关系式联立求解．
2.
图1－4－4
(2012·汉中高二检测)如图1－4－4所示，光滑的U形金属导轨PQMN水平的固定在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，导轨的宽度为L，其长度足够长，QM之间接有一个阻值为R的电阻，其余部分电阻不计．一质量为m、电阻也为R的金属棒ab，恰能放在导轨之上并与导轨接触良好．当给棒施加一个水平向右的瞬间作用力，棒就沿轨道以初速度v0开始向右滑行．求：
(1)开始运动时，棒中的瞬间电流i和棒两端的瞬间电压u分别为多大？
(2)当棒的速度由v0减小到v0/10的过程中，棒中产生的焦耳热Q是多少？
【解析】　(1)开始运动时，棒中的感应电动势：
E＝BLv0
棒中的瞬时电流：i＝E/2R＝BLv0/2R
棒两端的瞬时电压：u＝E＝BLv0.
(2)由能量转化与守恒定律知，全电路在此过程中产生的焦耳热：
Q总＝mv－m(v0)2＝mv
棒中产生的焦耳热为：Q＝Q总＝mv.
【答案】　(1)BLv0/2R　BLv0　(2)mv
综合解题方略——电磁感应与力学综合应用题
　(2012·咸阳检测)如图1－4－5所示，AB、CD是两根足够长的固定平行金属导轨，两导轨间的距离为L，导轨平面与水平面夹角为θ，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感应强度为B，在导轨的AC端连接有一个阻值为R的电阻．一根垂直于导轨放置的金属棒ab，质量为m，从静止开始沿导轨下滑，求ab棒的最大速度为多少．(已知ab与导轨间的动摩擦因数为μ，导轨与金属棒的电阻都不计)
图1－4－5
【审题指导】　本题是一道电磁学与力学的综合应用题，分析的思路与力学分析思路一样，但在判断感应电流和安培力的方向时，要注意正确使用左、右手定则．
金属棒运动时受力情况如图所示，ab棒由静止开始做加速度逐渐减小、速度逐渐增大的变加速运动，达到最大速度时，将做匀速运动，由受力平衡条件，求得安培力F安，再根据安培力计算公式与闭合电路欧姆定律寻找到I与E的关系，进而求得金属棒运动的最大速度vmax.
【规范解答】　金属棒ab下滑时的受力如上图所示．金属棒ab沿导轨下滑过程中受到重力mg、支持力FN、摩擦力F和安培力F安四个力作用．
金属棒下滑产生的感应电动势E＝BLv，
闭合回路中产生的感应电流为I＝，安培力F安的方向沿斜面向上，其大小为：
F安＝BIL＝BL＝，
根据牛顿第二定律得：
mgsin θ－μmgcos θ－＝ma.
金属棒由静止开始下滑后，做加速度逐渐减小的变加速运动，当加速度减到零时，速度就增至最大，以后金属棒将以这个最大速度匀速下滑．此时
mgsin θ－μmgcos θ－＝0，
解上式得vmax＝.
【答案】　
电磁感应现象中涉及的具有收尾速度的力学问题
1．关键要抓好受力情况和运动情况的动态分析：
―→―→―→―→―→―→―→
加速度等于零时，导体达到稳定运动状态．
2．两种状态处理：达到稳定运动状态后，导体匀速运动，受力平衡，应根据平衡条件列式分析平衡态．
导体达到稳定运动状态之前，往往做变加速运动，处于非平衡态，应根据牛顿第二定律或结合功能关系分析非平衡态．
【备课资源】(教师用书独具)　
有人设计了一种可测速的跑步机，测速原理如图教1－4－2所示，该机底面固定有间距为L、长度为d的平行金属电极．电极间充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，且接有电压表和电阻R，绝缘橡胶带上镶有间距为d的平行细金属条，磁场中始终仅有一根金属条，且与电极接触良好，不计金属电阻，若橡胶带匀速运动时，电压表读数为U，求：
图教1－4－2
(1)橡胶带匀速运动的速率；
(2)电阻R消耗的电功率．
【解析】　(1)设电动势为E，橡胶带运动速率为v
E＝BLv　E＝U　所以v＝.
(2)设电阻R消耗的功率为P，则P＝.
【答案】　(1)　(2)
1．朝南的钢窗原来关着，今将它突然朝外推开，转过一个小于90°的角度，考虑到地球磁场的影响，则左侧钢窗活动的一条边中(　　)
A．有自下而上的微弱电流
B．有自上而下的微弱电流
C．有微弱电流，方向是先自上而下，后自下而上
D．有微弱电流，方向是先自下而上，后自上而下
【解析】　钢窗打开时，向北穿过钢窗的磁通量减小，根据楞次定律，钢窗的活动边产生自下而上的微弱电流，故A正确．
【答案】　A
2.
图1－4－6
(2012·济南检测)如图1－4－6所示，通电直导线与闭合线框彼此绝缘，处于同一平面内，直导线与线框的对称轴重合．为了使线框中产生图示方向的感应电流，可以采取的措施是(　　)
A．使直导线中的电流减小
B．线框以直导线为轴匀速转动
C．线框向左匀速运动
D．线框向右匀速运动
【解析】　如图所示的位置穿过线框的磁通量为零，当直导线中的电流减小或线框以直导线为轴转动时，穿过线框的磁通量始终为零，无感应电流．如果产生图示方向的感应电流，根据安培定则可判断出感应电流的磁场方向垂直纸面向里，移动线框则穿过线框的磁通量只可能增加，感应电流的磁场方向应与原磁场的方向相反，则原磁场方向应垂直纸面向外，线框应向左移动．同理，可判断出线框向右移动时应产生逆时针方向的感应电流．故应选C.
【答案】　C
3．(2013·浙江高考)磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈．当以速度v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势，其E t关系如图1－4－7所示．如果只将刷卡速度改为，线圈中的E t关系图可能是(　　)
图1－4－7
【解析】　由公式E＝Blv可知，当刷卡速度减半时，线圈中的感应电动势最大值减半，且刷卡所用时间加倍，故本题正确选项为D.
【答案】　D
4.
图1－4－8
(2012·海口市第一中学高二检测)如图1－4－8所示，ab、cd是固定在竖直平面内的足够长的金属框架，除电阻R外其余电阻不计，ef为一金属杆，与ab、cd接触良好且没有摩擦，下滑时ef始终处于水平状态，整个装置处在垂直框面的匀强磁场中，ef从静止下滑后一段时间，闭合开关S，则(　　)
A．闭合开关时ef的加速度大小一定小于g
B．闭合开关时ef的加速度大小可能等于g
C．闭合开关的时刻不同，ef最终的速度不同
D．闭合开关的时刻不同，ef最终的速度相同
【解析】　开关S闭合前，ef做自由落体运动，开关闭合时导体棒所受的安培力大小为F＝，方向竖直向上，闭合时刻不同，加速度不同，B对；稳定后ef受力平衡，满足mg＝，最终的速度都相同(收尾速度)，D对．
【答案】　BD
5．(2013·西北工大附中高二检测)如图1－4－9(甲)所示，螺线管匝数n＝1 500 匝，横截面积S＝20 cm2，导线的电阻r＝1.5 Ω，R1＝3.5 Ω，R2＝25 Ω.穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按图(乙)所示规律变化，则R2消耗的电功率是多大？
(甲)　　　　　　　　　(乙)
图1－4－9
【解析】　由乙图中可知，磁感应强度随时间均匀变化，那么在甲图的线圈中会产生恒定的感应电动势．
由乙图可知，磁感应强度的变化率ΔB/Δt＝2 T/s，由法拉第电磁感应定律可得螺线管中感应电动势E＝nΔΦ/Δt＝nSΔB/Δt＝1 500×20×10－4×2 V＝6 V.
电路中的感应电流I＝E/(r＋R1＋R2)＝6/(1.5＋3.5＋25) A＝0.2 A.
R2消耗的电功率P＝I2R2＝0.22×25 W＝1 W.
【答案】　1 W
1.
图1－4－10
如图1－4－10所示，闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在匀强磁场中，将它从匀强磁场中匀速拉出，以下各种说法中正确的是(　　)
A．向左拉出和向右拉出时，环中的感应电流方向相反
B．向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿顺时针方向的
C．向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿逆时针方向的
D．环在离开磁场之前，就已经有了感应电流
【解析】　将金属圆环不管从哪边拉出磁场，穿过闭合圆环的磁通量都要减少，根据楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍原磁通量的减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，应用安培定则可以判断出感应电流的方向是顺时针方向的．选项B正确，A、C错误．另外在圆环离开磁场前，穿过圆环的磁通量没有改变，此种情况无感应电流，故D错误．
【答案】　B
2．(2010·广东高考)如图1－4－11所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域，细金属棒PQ沿导轨从MN处匀速运动到M′N′的过程中，棒上感应电动势E随时间t变化的图像，可能正确的是(　　)
图1－4－11
【解析】　细金属棒做匀速直线运动切割磁感线时，E＝BLv，是常数．PQ只有进入磁场中才切割磁感线，一开始没有切割，最后一段也没有切割，没有感应电动势，只有中间过程切割磁感线，才有感应电动势，而且由于是匀速切割，故产生的感应电动势为定值，故A选项正确．
【答案】　A
3.
图1－4－12
一个闭合金属线框的两边接有电阻R1、R2，线框上垂直放置一根金属棒ab，棒与线框接触良好，整个装置放在匀强磁场中，如图1－4－12所示．当用外力使ab棒右移时，下列判断中正确的是(　　)
A．穿过线框的磁通量不变，框内没有感应电流
B．框内有感应电流，电流方向沿顺时针方向绕行
C．框内有感应电流，电流方向沿逆时针方向绕行
D．框内有感应电流，左半边沿逆时针方向绕行，右半边沿顺时针方向绕行
【解析】　
ab棒右移时，切割磁感线．根据右手定则，ab棒中的感应电流方向从a流向b.此时ab棒起着电源的作用，分别对两边电阻供电，如图所示，所以流过R1、R2的电流都由上向下绕行．
【答案】　D
4．(2013·银川一中高二检测)
图1－4－13
如图1－4－13所示，铝质圆盘可绕竖直轴转动，整个圆盘都处在竖直向下的匀强磁场之中，通过电刷在圆盘轴心与边缘之间接一个电阻R，若圆盘按图中箭头方向转动时，下列说法正确的有(　　)
A．圆盘上各点电势都相等
B．电阻R上的电流由b到a
C．圆盘边缘上各点电势都相等
D．穿过圆盘的磁通量不变化，不发生电磁感应现象
【解析】　圆盘产生的感应电动势为E＝BL2ω，根据右手定则，圆心处电势最高，边缘电势最低，电阻R上的电流由b到a.
【答案】　BC
5.
图1－4－14
如图1－4－14所示，两根竖直放置的光滑平行导轨，一部分处于方向垂直于导轨所在平面且有上下水平边界的匀强磁场中，一根金属杆MN水平沿导轨滑下，在由导轨和电阻R组成的闭合电路中，其它电阻不计，当金属杆MN进入磁场区后，其运动速度图像可能是下图中的(　　)
【解析】　因MN下落高度未知，故进入磁场时所受安培力F安与G的关系可能有三种，很容易分析得出答案为A、C、D.
【答案】　ACD
6．(2013·寿光一中质检)研究表明，地球磁场对鸽子识别方向起着重要作用．鸽子体内的电阻大约为103 Ω，当它在地球磁场中展翅飞行时，会切割磁感线，在两翅之间产生动生电动势．这样，鸽子体内灵敏的感受器即可根据动生电动势的大小来判别其飞行方向．若某处地磁场磁感应强度的竖直分量约为0.5×10－4 T．鸽子以20 m/s速度水平滑翔，则可估算出两翅之间产生的动生电动势约为(　　)
A．30 mV　　　　　　　　 B．3 mV
C．0.3 mV D．0.03 mV
【解析】　鸽子两翅展开可达30 cm左右，所以E＝BLv＝0.5×10－4×0.3×20 V＝0.3 mV.
【答案】　C
7.
图1－4－15
(2013·杭州十四中检测)如图1－4－15所示，竖直平面内有一金属环，半径为a，总电阻为R(指拉直时两端的电阻)，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，与环的最高点A铰链连接的长度为2a、电阻为的导体棒AB由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则这时AB两端的电压大小为(　　)
A. B.
C. D．Bav
【解析】　摆到竖直位置时，AB切割磁感线的瞬时感应电动势E＝B·2a(v)＝Bav.由闭合电路欧姆定律，UAB＝＝Bav，故选A.
【答案】　A
8．(2012·宝鸡高二检测)如图1－4－16所示，空间某区域中有一匀强磁场，磁感应强度方向水平，且垂直于纸面向里，磁场上边界b和下边界d水平