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(chǎn)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(nèi)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(nèi)能．

知識點一電磁感應中的能量轉化規(guī)律

電磁感應現(xiàn)象中出現(xiàn)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(nèi)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(nèi)能出現(xiàn)；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(nèi)阻不計、電動勢為E的電源相連，一根質(zhì)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?jīng)_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E_k，擺動過程中機械能守恒，有E_k = 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 = E_k，得W = mgl (1–cos)，，題設條件有電源內(nèi)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(xiàn)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(jù)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(jù)實際過程的抽象規(guī)律對應到圖像中去，最終根據(jù)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(jù)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(zhì)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(xiàn)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(nèi)拉力F做的功。

導示：(1)E＝BLv＝I₁R₁，

v＝＝m/s＝5m/s，

E_k＝mv²＝2.5J；

(2)I＝3I₁＝3A，

P_A＝I₁²R₁+I₂²R₂＝3I₁²R₁＝2.4W

或F_A＝BIL＝2.4N，P_A＝F_Av＝2.4W；

(3)由P_A＝3I₁²R₁和圖線可知，P_Aµt，所以

W_A＝P_Amt＝6 J；

(或根據(jù)圖線，I₁²t即為圖線與時間軸包圍的面積，所以W_A＝3I₁²R₁t＝3××5×0.2×4＝6 J)

又W_F－W_A＝E_k，得W_F＝W_A+E_k＝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(nèi)，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(　　 )　

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(chǎn)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．

15．回答下列兩個問題。

Ⅰ.根據(jù)下列實驗記錄回答問題：用電子顯微鏡觀察A、B、C三種細胞，觀察到了a-e五種結構。結構a、b、c都由兩層膜構成，其中a的膜具有小孔，而b、c沒有孔；細胞分裂時，從d的周圍發(fā)出紡錘絲；e呈囊狀并由片層結構重疊而成。現(xiàn)將觀察的結果整理列表如下(“+”存在；“－”不存在)。

(1)試樣A、B、C分別是菠菜葉、大腸桿菌和鼠的肝臟中的一種，結構a-e分別是線粒體、細胞核、葉綠體、中心體和高爾基體中的一種。試問：

①試樣A、B、C各是什么？_____________________。

②結構a-e各是什么？______________________。

(2)細胞中不具有結構a的生物是什么生物？_________________________。(

(3)若將試樣B在低溫下進行離心，分離出結構a、b、c的形狀完全保持不變，那么能利用O₂的結構是________；能產(chǎn)生ATP的結構是________；DNA含量最多的是________。

Ⅱ.各種膜的物質(zhì)含量如下表所示：

(1)為研究細胞膜的結構與功能，從上表中選取________做實驗，選用該材料的原因是_

_____________________________________。

(2)獲取細胞膜的方法與原理是

________________________________________________________________________。

(3)依據(jù)上表數(shù)據(jù)，請分析構成細胞膜與細胞器膜的化學物質(zhì)組成上的主要區(qū)別： ________________________________________________________________________。

(4)用不同的熒光染料標記的抗體分別與小鼠細胞和人細胞的膜抗原相結合，它們能分別產(chǎn)生綠色和紅色熒光。當這兩種細胞融合后形成一個雜交細胞時，開始一半呈綠色，一半呈紅色，但是，在37℃下保溫40分鐘后，兩種顏色的熒光點就呈均勻分布。這一現(xiàn)象說明了細胞膜具有______________性。

解析：Ⅰ.從題中的文字信息看，a是細胞核，b、c分別為線粒體、葉綠體，d是中心體，e是高爾基體；從表中的信息看A中沒有任何細胞器，可以判斷是大腸桿菌；B、C中都有b，可確定b為線粒體，c為葉綠體，由此確定B是菠菜葉，C是鼠的肝臟。

Ⅱ.哺乳動物成熟的紅細胞中沒有細胞核和各種細胞器，一般用作研究細胞膜的材料，把其放在蒸餾水中，細胞吸水膨漲破裂，通過過濾、離心等方法可獲得純凈的細胞膜；各種膜結構的組成成分基本一樣，但是各組成成分的含量不同。

答案：Ⅰ.(1)①A是大腸桿菌，B是菠菜葉，C是鼠的肝臟

②a是細胞核，b是線粒體，c是葉綠體，d是中心體，e是高爾基體

(2)原核生物　(3)b　b和c　a

Ⅱ.(1)人的紅細胞　成熟的紅細胞除細胞膜外無其他膜結構

(2)將選取的上述材料放入清水中，由于滲透作用，一段時間后細胞將破裂

(3)細胞膜都含糖而細胞器膜幾乎不含糖　(4)流動

14．如圖是兩種細胞的亞顯微結構示意圖，請據(jù)圖回答：

(1)圖一細胞中與合成和分泌抗體有關的具有膜結構的細胞器有　　(填標號)。

(2)觀察圖二細胞細胞質(zhì)流動時，往往以[　]　　作參照物。

(3)圖一細胞中葡萄糖的分解是在[　]　　中進行的。

(4)圖二細胞中能夠合成葡萄糖的結構是[　]　　。

(5)圖二細胞能否用作“觀察植物細胞有絲分裂”的材料？　　，原因是(

_______________________________。

(6)如果將圖二細胞放入0.3 g/mL的蔗糖溶液中，將會出現(xiàn)細胞壁與[　]　　分離的現(xiàn)象。

(7)有光的條件下，14C標記的CO₂進入圖二細胞后，首先在[　]　　內(nèi)發(fā)生反應，在該結構中含14C的系列產(chǎn)物有　　　　。該結構產(chǎn)生的含14C的產(chǎn)物主要在[　]　　內(nèi)徹底氧化分解，為細胞生命活動提供能量。

(8)若圖二細胞是植物根尖分生區(qū)細胞，則該細胞沒有的結構是大液泡和[　]　　，在細胞分裂間期，代謝活動異�；钴S的細胞結構有[　]　　、

[　]　　[　]　　。

解析：分泌和合成抗體有關的細胞結構較多，但是這里只是考查具有膜結構的細胞器，要注意細心審題。分解葡萄糖是在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行的，這是呼吸作用的第一階段。成熟的植物細胞的細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質(zhì)稱為原生質(zhì)層，它可以看成是一層半透膜，而且僅存在于成熟的植物細胞內(nèi)。CO₂的固定是在葉綠體中進行的，先形成C₃，然后C₃還原形成(CH₂O)；細胞分裂間期主要完成DNA分子的復制及蛋白質(zhì)的合成。

答案：(1)③⑤⑥　(2)⑧　葉綠體

(3)④　細胞質(zhì)基質(zhì)　(4)⑧　葉綠體

(5)不能　該細胞表示的是成熟的植物葉肉細胞，已經(jīng)高度分化，不再具有分裂能力

(6)①　原生質(zhì)層

(7)⑧　葉綠體　C₃(或答：三碳化合物)、(CH₂O)(或答：糖類、有機物)�、蕖【�粒體

(8)⑧　葉綠體　⑩　細胞核�、摺『颂求w�、蕖【�粒體

13．下圖是某一物質(zhì)通過細胞膜的圖解，回答下列問題：

(1)①圖中所示物質(zhì)通過細胞膜的方式是_______________________________；

理由是　　　　　　　　，此物質(zhì)運輸方式可以體現(xiàn)出細胞膜在功能上具有　　　的特點。

②下列符合圖示運輸方式的物質(zhì)是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (　)

A．甘油　　　　　　　　　　 　B．K⁺

C．N₂ 　　　　　　　　　　　　D．維生素D

(2)已知A、B分別是兩種酶，A是磷酸激酶，B是磷酸酯酶，請推斷：

磷酸激酶的具體作用是__________________；磷酸酯酶的具體作用是

________________；它們的化學本質(zhì)是________________。

(3)C物質(zhì)是______________，功能上它是__________物質(zhì)，它在細胞內(nèi)轉化快，從而保證了生命活動的正常進行，因此在細胞內(nèi)的存在量________(填“少”或“多”)。如上圖所示，C物質(zhì)是在線粒體中經(jīng)________(生理過程)產(chǎn)生的。

(4)D物質(zhì)在物質(zhì)運輸過程中的名稱是________，它在細胞膜上位置的變動說明了細胞膜具有__________。

解析：(1)圖中物質(zhì)跨膜方式需載體、消耗能量，因此是主動運輸，體現(xiàn)出細胞膜在功能上的選擇透過性。

(2)由圖示可看出A磷酸激酶催化載體與磷酸結合在一起，攜帶了能量，便于與所運輸物質(zhì)結合，B磷酸酯酶則催化載體與物質(zhì)磷酸分離，使所運輸物質(zhì)進入細胞，載體再次進行下次運輸。大多數(shù)酶的化學本質(zhì)都是蛋白質(zhì)。

(3)圖中C物質(zhì)是ATP，是細胞生命活動的直接能源物質(zhì)，ATP在細胞內(nèi)存在量少，但與ADP之間轉化迅速。線粒體是進行有氧呼吸的主要場所。

(4)圖中D物質(zhì)是載體，D物質(zhì)的運動說明細胞膜具有一定的流動性。

答案：(1)①主動運輸　需要載體；需要能量(ATP)；逆濃度梯度運輸　選擇透過性�、贐

(2)催化物質(zhì)D和磷酸結合在一起　催化物質(zhì)D和磷酸形成的復合物發(fā)生分離　蛋白質(zhì)(

(3)ATP　生命活動的直接能源　少　有氧呼吸

(4)載體　一定的流動性

12．藍藻、酵母菌、硝化細菌、根瘤菌等生物中都具有的結構是　　　　　　 (　)

A．核糖體和線粒體 　　　　　　　B．細胞膜和葉綠體

C．內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和中心體 　　　　　　　D．細胞膜和核糖體

解析：藍藻、硝化細菌、根瘤菌屬于原核生物，酵母菌屬于真核生物，原核細胞與真核細胞的不同在于原核細胞無成形的細胞核，但是它具有正常細胞的細胞膜，也有合成蛋白質(zhì)的核糖體。

答案：D

11．下列關于細胞核的敘述，正確的是　　　　　　　　　　　　　　　　　 (　)

A．真核細胞的核膜上有許多種酶，有利于多種化學反應的順利進行

B．在電鏡下觀察分裂間期的真核細胞，可以看到細胞核的主要結構有核膜、核仁和染色體

C．真核細胞的核膜上有核孔，脫氧核糖核酸等大分子物質(zhì)可以通過核孔進入細胞質(zhì)

D．原核細胞的擬核除沒有核膜外，其他方面與真核細胞的細胞核沒有差別

解析：真核細胞有絲分裂間期看不到染色體；原核細胞沒有真正的細胞核，即沒有核膜、核仁和染色體；核糖核酸可以通過核孔進入細胞質(zhì)，而不是脫氧核糖核酸。

答案：A

10．對下圖所示細胞的概述正確的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (　)

A．甲、乙、丙和丁四種細胞中都有核糖體

B．依據(jù)同化作用方式劃分，乙和丙代表的生物為異養(yǎng)型，甲和丁代表的生物為自養(yǎng)型

C．細胞核或擬核中含有自身全部遺傳信息，是細胞結構中最重要的部分

D．丙和丁細胞只含有細胞膜，沒有核膜和細胞器

解析：原核和真核細胞都具有核糖體；細菌也有自養(yǎng)型的，如硝化細菌等；真核、原核細胞的遺傳物質(zhì)不僅存在于細胞核或擬核中，細胞質(zhì)中也含有。

答案：A

9．下圖甲為葉綠體結構模式圖，圖乙是從圖甲中取出的部分結構放大圖。下列相關敘述，正確的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (　)

A．圖乙所示結構取自圖甲中的①或③

B．與光合作用有關的酶全部分布在圖乙所示結構上

C．圖乙所示的結構是合成NADPH并消耗ATP的場所

D．葉綠體以圖甲③的形式擴大膜的表面積

解析：圖乙分布有色素，說明圖乙所示的結構取自類囊體，葉綠體的內(nèi)、外膜上不含有色素；與光合作用有關的酶分布在類囊體和葉綠體基質(zhì)中；類囊體是葉綠體進行光反應的場所，產(chǎn)生NADPH和ATP；葉綠體通過類囊體堆疊擴大膜的表面積。

答案：D

8．下列有關葉綠體和線粒體比較的敘述，正確的是　　　　　　　　　　　　 (　)

A．葉綠體中可發(fā)生CO₂→C₃→C₆H₁₂O₆的變化，在線粒體中則會發(fā)生C₆H₁₂O₆→C₃→CO₂的變化

B．ATP和[H]在葉綠體中隨水的分解而產(chǎn)生，在線粒體中隨水的生成而產(chǎn)生

C．光能轉變成化學能發(fā)生在葉綠體中，化學能轉變成光能發(fā)生在線粒體中

D．都具有較大膜面積和復雜的酶系統(tǒng)，有利于化學反應高效而有序地進行

解析：在有氧呼吸過程中，C₆H₁₂O₆→C₃(丙酮酸)發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)中，C₃→CO₂發(fā)生在線粒體中；在線粒體中，呼吸作用的第二階段產(chǎn)生ATP和[H]，沒有水生成，第三階段不產(chǎn)生[H]，有水和大量ATP生成；線粒體中的能量轉換是將穩(wěn)定的化學能轉變成活躍的化學能和熱能；線粒體和葉綠體都具有雙層膜結構，有較大膜面積和復雜的酶系統(tǒng)，有利于化學反應高效而有序地進行。

答案：D