【教學要求】
1．理解電磁感應的過程實質就是能量轉化的過程，學會從能量的角度分析電磁感應問題。
2．學會分析電磁感應中的圖象問題
【知識再現】
一、電磁感應中的圖象問題
電磁感應中常涉及磁感應強度B、磁通量ф、感應電動勢E和感應電流I隨時間t變化的圖像，即B-t圖像，ф-t圖像。E-t圖像和I-t圖像。對于切割磁感線產生感應電動勢和感應電流的情況，還常涉及感應電動勢E和感應電流I隨線圈位移x變化的圖像，即E-x圖像和I-x圖像．
這些圖像問題大體上可分為兩類：由給定的電磁感應過程選出或畫出正確的圖像，或由給定的有關圖像分析電磁感應過程，求解相應的物理量．
二、電磁感應中能量轉化問題
電磁感應過程總是伴隨著能量轉化。導體切割磁感線或磁通量發(fā)生變化在回路中產生感應電流，機械能或其他形式能量便轉化為電能，具有感應電流的導體在磁場中受安培力作用或通過電阻發(fā)熱，又可使電能轉化為機械能或電阻的內能。
因此，中學階段用能量轉化觀點研究電磁感應問題常是導體的穩(wěn)定運動（勻速直線運動或勻變速運動）．對應的受力特點是合外力為零或者恒定不變，能量轉化過程常是機械能轉化為電阻內能．
知識點一電磁感應中的能量轉化規(guī)律
電磁感應現象中出現的電能，一定是由其他形式的能轉化而來，具體問題中會涉及多種形式的能之間的轉化，機械能和電能的相互轉化、內能和電能的相互轉化．分析時，應當牢牢抓住能量守恒這一基本規(guī)律，分析清楚有哪些力做功，就可知道有哪些形式的能量參與了相互轉化，如有摩擦力做功，必然有內能出現；重力做功，就可能有機械能參與轉化；安培力做負功就將其他形式能轉化為電能（發(fā)電機），做正功將電能轉化為其他形式的能（電動機）；然后利用能量守恒列出方程求解。
【應用1】光滑平行導軌水平放置，導軌左端通過開關S與內阻不計、電動勢為E的電源相連，一根質量為m的導體棒ab，用長為l的絕緣細線懸掛，懸線豎直時導體棒恰好與導軌良好接觸且細線處于張緊狀態(tài)，如圖所示，系統(tǒng)空間有勻強磁場．當閉合開關S時，導體棒被向右擺出，擺到最大高度時，細線與豎直方向成 角，則（ ）
A．磁場方向一定豎直向下
B．磁場方向豎直向下時，磁感應強度最小
C．導體棒離開導軌前通過棒的電量為
D．導體棒離開導軌前電源提供的電能大于
mgl(1 ? cos )
導示：選擇：BD。當開關S閉合時，導體棒向右擺起，說明其所受安培力水平向右或有水平向右的分量，但安培力若有豎直向上的分量，應小于導體棒所受重力，否則導體棒會向上跳起而不是向右擺，由左手定則可知，磁場方向斜向下或豎直向下都成立，A錯；當滿足導體棒“向右擺起”時，若磁場方向豎直向下，則安培力水平向右，在導體棒獲得的水平沖量相同的條件下，所需安培力最小，因此磁感應強度也最小，B正確；
設導體棒右擺初動能為Ek，擺動過程中機械能守恒，有Ek = mgl (1?cos )，導體棒的動能是電流做功而獲得的，若回路電阻不計，則電流所做的功全部轉化為導體棒的動能。
此時有W = IEt= qE = Ek，得W = mgl (1?cos )， ，題設條件有電源內阻不計而沒有“其他電阻不計”的相關表述，因此其他電阻不可忽略，那么電流的功就大于mgl (1?cos )，通過的電量也就大于 ，C錯D正確．
類型一電磁感應中的圖象問題分析
電磁感應現象中圖像問題的分析，要抓住磁通量的變化是否均勻，從而推知感應電動勢（電流）是否大小恒定．用楞次定律判斷出感應電動勢（或電流）的方向，從而確定其正負。
分析回路中的感應電動勢和感應電流的大小及其變化規(guī)律，要利用法拉第電磁感應定律來分析．有些圖像問題還要畫出等效電路來輔助分析，
另外，要正確解決圖像問題，必須能根據圖像的意義把圖像反映的規(guī)律對應到實際過程中去，又能根據實際過程的抽象規(guī)律對應到圖像中去，最終根據實際過程的物理規(guī)律進行判斷，這樣，才抓住了解決圖像問題的根本。
【例1】（如東高級中學08屆高三第三次階段測試）如圖甲所示，兩個垂直紙面的勻強磁場方向相反，磁感應強度的大小均為B，磁場區(qū)域的寬度均為a，一正三角形（高度為a）導線框ABC從圖示位置沿圖示方向勻速穿過兩磁場區(qū)域，以逆時針方向為電流的正方向，在圖乙中感應電流I與線框移動距離x的關系圖象正確的是（ �。�
導示：導線框進入左邊磁場時，切割磁感應線的有效長度L=2vt?tan30°，與時間成正比。根據楞次定律可以判定，導線框進入左邊磁場和離開右邊磁場時，電路中的感應電流方向為逆時針方向。導線框在穿越兩個磁場過程中，電路中的感應電流方向為順時針方向。
類型二電磁感應中的能量問題的分析
解決電磁感應中的能量問題的基本方法是：
（1）用法拉第電磁感應定律和楞次定律確定感應電動勢的大小和方向；
（2）畫出等效電路，求出回路中電阻消耗電功率表達式；
（3）分析導體機械能的變化，用能量守恒關系得到機械功率的改變與回路中電功率的改變所滿足的方程。
【例2】（上海徐匯區(qū)08屆高三第一學期期末試卷）（14分）如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導軌間距為L＝1m，定值電阻R1＝4Ω，R2＝2Ω，導軌上放一質量為m＝1kg的金屬桿，導軌和金屬桿的電阻不計，整個裝置處于磁感應強度為B＝0.8T的勻強磁場中，磁場的方向垂直導軌平面向下，現用一拉力F沿水平方向拉桿，使金屬桿由靜止開始運動。圖乙所示為通過R1中的電流平方隨時間變化的I12—t圖線，求：
（1）5s末金屬桿的動能；
（2）5s末安培力的功率；
（3）5s內拉力F做的功。
導示：（1）E＝BLv＝I1R1，
v＝I1R1BL ＝0.2 40.81 m/s＝50.2 m/s，
Ek＝12 mv2＝2.5J；
（2）I＝3I1＝30.2 A，
PA＝I12R1＋I22R2＝3I12R1＝2.4W
或FA＝BIL＝2.40.2 N，PA＝FAv＝2.4W；
（3）由PA＝3I12R1和圖線可知，PAt，所以
WA＝12 PAmt＝6 J；
（或根據圖線，I12t即為圖線與時間軸包圍的面積，所以WA＝3I12R1t＝3×12 ×5×0.2×4＝6 J）
又WF－WA＝Ek，得WF＝WA＋Ek＝8.5 J。
1．（鹽城中學08屆高三年級12月份測試題）如圖所示，在PQ、QR區(qū)域中存在著磁感應強度大小相等、方向相反的勻強磁場，磁場方向均垂直于紙面。一導線框abcdef位于紙面內，況的鄰邊都相互垂直，bc邊與磁場的邊界P重合。導線框與磁場區(qū)域的尺寸如圖所示。從t=0時刻開始，線框勻速橫穿兩個磁場區(qū)域。以a→b→c→d→e→f為線框中的電動勢ε的正方向，以下四個ε-t關系示意圖中正確的是（ ）
2． （南通海安實驗中學08年1月考試卷）如圖所示，固定在水平絕緣平面上足夠長的金屬導軌不計電阻，但表面粗糙，導軌左端連接一個電阻R，質量為m的金屬棒(電阻也不計)放在導軌上，并與導軌垂直，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向與導軌平面垂直，用水平恒力F把MN棒從靜止起向右拉動的過程中，（ ）
A、恒力F做的功等于電路產生的電能；
B、恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產生的電能；
C、克服安培力做的功等于電路中產生的電能；
D、恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產生的電能和棒獲得的動能之和
3、（上海徐匯區(qū)08屆高三第一學期期末試卷）如圖所示，相距為d的兩條水平虛線L1、L2之間是方向水平向里的勻強磁場，磁感應強度為B，正方形線圈abcd邊長為L（L＜d），質量為m，電阻為R，將線圈在磁場上方高h處靜止釋放，cd邊剛進入磁場時速度為v0，cd邊剛離開磁場時速度也為v0，則線圈穿越磁場的過程中（從cd邊剛進入磁場起一直到ab邊離開磁場為止） （ ）
A、感應電流所做的功為mgd
B、感應電流所做的功為2mgd
C、線圈的最小速度可能為mgRB2L2
D、線圈的最小速度一定為2g（h＋L－d）
4、（泰州市08屆高三聯考熱身訓練）如圖所示，相距為L的兩根豎直的足夠長的光滑導軌MN、PQ，M、P之間接一阻值為R的定值電阻，金屬棒ab質量為m，與導軌接觸良好。整個裝置處在方向垂直紙面向里水平勻強磁場中，金屬棒和導軌電阻不計�，F讓ab棒由靜止釋放，經時間t達穩(wěn)定狀態(tài)，此時ab棒速度為v；
（1）請證明導體棒運動過程中，克服安培力的功率等于電路中電功率。
（2）若m=0.2kg，L=0.5m，R=lΩ，v=2m/s，棒從開始釋放到穩(wěn)定狀態(tài)過程中流過棒電量為0.5C，求磁感應強度B大小以及棒從開始到達到穩(wěn)定狀態(tài)下落的高度h。（g取10m/s2）
（3）接第(2)問，若棒從開始到達到穩(wěn)定狀態(tài)所用時間t=2s，求流過電阻R的電流有效值。（結果可保留根號）
答案：1、C 2、CD 3、BCD
本文來自：逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/gaosan/69475.html
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