電磁感應(yīng)過程總是伴隨著能量轉(zhuǎn)化。導(dǎo)體切割磁感線或磁通量發(fā)生變化在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，機(jī)械能或其他形式能量便轉(zhuǎn)化為電能，具有感應(yīng)電流的導(dǎo)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(zhuǎn)化為機(jī)械能或電阻的內(nèi)能。

因此，中學(xué)階段用能量轉(zhuǎn)化觀點研究電磁感應(yīng)問題常是導(dǎo)體的穩(wěn)定運(yùn)動(勻速直線運(yùn)動或勻變速運(yùn)動)．對應(yīng)的受力特點是合外力為零或者恒定不變，能量轉(zhuǎn)化過程常是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電阻內(nèi)能．

知識點一電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化規(guī)律

電磁感應(yīng)現(xiàn)象中出現(xiàn)的電能，一定是由其他形式的能轉(zhuǎn)化而來，具體問題中會涉及多種形式的能之間的轉(zhuǎn)化，機(jī)械能和電能的相互轉(zhuǎn)化、內(nèi)能和電能的相互轉(zhuǎn)化．分析時，應(yīng)當(dāng)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(zhuǎn)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(jī)械能參與轉(zhuǎn)化；安培力做負(fù)功就將其他形式能轉(zhuǎn)化為電能(發(fā)電機(jī))，做正功將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能(電動機(jī))；然后利用能量守恒列出方程求解。

[應(yīng)用1]光滑平行導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌左端通過開關(guān)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(dǎo)體棒ab，用長為l的絕緣細(xì)線懸掛，懸線豎直時導(dǎo)體棒恰好與導(dǎo)軌良好接觸且細(xì)線處于張緊狀態(tài)，如圖所示，系統(tǒng)空間有勻強(qiáng)磁場．當(dāng)閉合開關(guān)S時，導(dǎo)體棒被向右擺出，擺到最大高度時，細(xì)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(yīng)強(qiáng)度最小

C．導(dǎo)體棒離開導(dǎo)軌前通過棒的電量為

D．導(dǎo)體棒離開導(dǎo)軌前電源提供的電能大于

mgl(1 – cos)

導(dǎo)示：選擇：BD。當(dāng)開關(guān)S閉合時，導(dǎo)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(yīng)小于導(dǎo)體棒所受重力，否則導(dǎo)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(dāng)滿足導(dǎo)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(dǎo)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(yīng)強(qiáng)度也最小，B正確；

設(shè)導(dǎo)體棒右擺初動能為E_k，擺動過程中機(jī)械能守恒，有E_k = mgl (1–cos)，導(dǎo)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(zhuǎn)化為導(dǎo)體棒的動能。

此時有W = IEt= qE = E_k，得W = mgl (1–cos)，，題設(shè)條件有電源內(nèi)阻不計而沒有“其他電阻不計”的相關(guān)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(yīng)中的圖象問題分析

電磁感應(yīng)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(yīng)電動勢(電流)是否大小恒定．用楞次定律判斷出感應(yīng)電動勢(或電流)的方向，從而確定其正負(fù)。

　　 分析回路中的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的大小及其變化規(guī)律，要利用法拉第電磁感應(yīng)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(yīng)到實際過程中去，又能根據(jù)實際過程的抽象規(guī)律對應(yīng)到圖像中去，最終根據(jù)實際過程的物理規(guī)律進(jìn)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(xué)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(qiáng)磁場方向相反，磁感應(yīng)強(qiáng)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(dǎo)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(yīng)電流I與線框移動距離x的關(guān)系圖象正確的是(　 　)

導(dǎo)示：導(dǎo)線框進(jìn)入左邊磁場時，切割磁感應(yīng)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(dǎo)線框進(jìn)入左邊磁場和離開右邊磁場時，電路中的感應(yīng)電流方向為逆時針方向。導(dǎo)線框在穿越兩個磁場過程中，電路中的感應(yīng)電流方向為順時針方向。

類型二電磁感應(yīng)中的能量問題的分析

解決電磁感應(yīng)中的能量問題的基本方法是：　　

(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)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(dá)式；

(3)分析導(dǎo)體機(jī)械能的變化，用能量守恒關(guān)系得到機(jī)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(xué)期期末試卷)(14分)如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距為L＝1m，定值電阻R₁＝4Ω，R₂＝2Ω，導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m＝1kg的金屬桿，導(dǎo)軌和金屬桿的電阻不計，整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝0.8T的勻強(qiáng)磁場中，磁場的方向垂直導(dǎo)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(yùn)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(dǎo)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(xué)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(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的勻強(qiáng)磁場，磁場方向均垂直于紙面。一導(dǎo)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(dǎo)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(guān)系示意圖中正確的是(　　 )　

電磁感應(yīng)中常涉及磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量ф、感應(yīng)電動勢E和感應(yīng)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(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的情況，還常涉及感應(yīng)電動勢E和感應(yīng)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(yīng)過程選出或畫出正確的圖像，或由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)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(xì)胞，觀察到了a-e五種結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)a、b、c都由兩層膜構(gòu)成，其中a的膜具有小孔，而b、c沒有孔；細(xì)胞分裂時，從d的周圍發(fā)出紡錘絲；e呈囊狀并由片層結(jié)構(gòu)重疊而成�，F(xiàn)將觀察的結(jié)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(jié)構(gòu)a-e分別是線粒體、細(xì)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(jié)構(gòu)a-e各是什么？______________________。

(2)細(xì)胞中不具有結(jié)構(gòu)a的生物是什么生物？_________________________。(

(3)若將試樣B在低溫下進(jìn)行離心，分離出結(jié)構(gòu)a、b、c的形狀完全保持不變，那么能利用O₂的結(jié)構(gòu)是________；能產(chǎn)生ATP的結(jié)構(gòu)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(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)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(xì)胞膜的方法與原理是

________________________________________________________________________。

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

(4)用不同的熒光染料標(biāo)記的抗體分別與小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞的膜抗原相結(jié)合，它們能分別產(chǎn)生綠色和紅色熒光。當(dāng)這兩種細(xì)胞融合后形成一個雜交細(xì)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(xì)胞膜具有______________性。

解析：Ⅰ.從題中的文字信息看，a是細(xì)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(xì)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(xì)胞中沒有細(xì)胞核和各種細(xì)胞器，一般用作研究細(xì)胞膜的材料，把其放在蒸餾水中，細(xì)胞吸水膨漲破裂，通過過濾、離心等方法可獲得純凈的細(xì)胞膜；各種膜結(jié)構(gòu)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(xì)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(xì)胞　成熟的紅細(xì)胞除細(xì)胞膜外無其他膜結(jié)構(gòu)

(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(xì)胞將破裂

(3)細(xì)胞膜都含糖而細(xì)胞器膜幾乎不含糖　(4)流動

14．如圖是兩種細(xì)胞的亞顯微結(jié)構(gòu)示意圖，請據(jù)圖回答：

(1)圖一細(xì)胞中與合成和分泌抗體有關(guān)的具有膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器有　　(填標(biāo)號)。

(2)觀察圖二細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)流動時，往往以[　]　　作參照物。

(3)圖一細(xì)胞中葡萄糖的分解是在[　]　　中進(jìn)行的。

(4)圖二細(xì)胞中能夠合成葡萄糖的結(jié)構(gòu)是[　]　　。

(5)圖二細(xì)胞能否用作“觀察植物細(xì)胞有絲分裂”的材料？　　，原因是(

_______________________________。

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

(7)有光的條件下，14C標(biāo)記的CO₂進(jìn)入圖二細(xì)胞后，首先在[　]　　內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，在該結(jié)構(gòu)中含14C的系列產(chǎn)物有　　　　。該結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的含14C的產(chǎn)物主要在[　]　　內(nèi)徹底氧化分解，為細(xì)胞生命活動提供能量。

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

[　]　　[　]　　。

解析：分泌和合成抗體有關(guān)的細(xì)胞結(jié)構(gòu)較多，但是這里只是考查具有膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器，要注意細(xì)心審題。分解葡萄糖是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行的，這是呼吸作用的第一階段。成熟的植物細(xì)胞的細(xì)胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細(xì)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(xì)胞內(nèi)。CO₂的固定是在葉綠體中進(jìn)行的，先形成C₃，然后C₃還原形成(CH₂O)；細(xì)胞分裂間期主要完成DNA分子的復(fù)制及蛋白質(zhì)的合成。

答案：(1)③⑤⑥　(2)⑧　葉綠體

(3)④　細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)　(4)⑧　葉綠體

(5)不能　該細(xì)胞表示的是成熟的植物葉肉細(xì)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(jī)物)�、蕖【�粒體

(8)⑧　葉綠體�、狻〖�(xì)胞核　⑦　核糖體�、蕖【�粒體

13．下圖是某一物質(zhì)通過細(xì)胞膜的圖解，回答下列問題：

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

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

②下列符合圖示運(yùn)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(xué)本質(zhì)是________________。

(3)C物質(zhì)是______________，功能上它是__________物質(zhì)，它在細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化快，從而保證了生命活動的正常進(jìn)行，因此在細(xì)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(yùn)輸過程中的名稱是________，它在細(xì)胞膜上位置的變動說明了細(xì)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(yùn)輸，體現(xiàn)出細(xì)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(jié)合在一起，攜帶了能量，便于與所運(yùn)輸物質(zhì)結(jié)合，B磷酸酯酶則催化載體與物質(zhì)磷酸分離，使所運(yùn)輸物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞，載體再次進(jìn)行下次運(yùn)輸。大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)。

(3)圖中C物質(zhì)是ATP，是細(xì)胞生命活動的直接能源物質(zhì)，ATP在細(xì)胞內(nèi)存在量少，但與ADP之間轉(zhuǎn)化迅速。線粒體是進(jìn)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(yùn)動說明細(xì)胞膜具有一定的流動性。

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

(2)催化物質(zhì)D和磷酸結(jié)合在一起　催化物質(zhì)D和磷酸形成的復(fù)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(lán)藻、酵母菌、硝化細(xì)菌、根瘤菌等生物中都具有的結(jié)構(gòu)是　　　　　　 (　)

A．核糖體和線粒體 　　　　　　　B．細(xì)胞膜和葉綠體

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

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

答案：D

11．下列關(guān)于細(xì)胞核的敘述，正確的是　　　　　　　　　　　　　　　　　 (　)

A．真核細(xì)胞的核膜上有許多種酶，有利于多種化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行

B．在電鏡下觀察分裂間期的真核細(xì)胞，可以看到細(xì)胞核的主要結(jié)構(gòu)有核膜、核仁和染色體

C．真核細(xì)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(jìn)入細(xì)胞質(zhì)

D．原核細(xì)胞的擬核除沒有核膜外，其他方面與真核細(xì)胞的細(xì)胞核沒有差別

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

答案：A

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

A．甲、乙、丙和丁四種細(xì)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(xì)胞核或擬核中含有自身全部遺傳信息，是細(xì)胞結(jié)構(gòu)中最重要的部分

D．丙和丁細(xì)胞只含有細(xì)胞膜，沒有核膜和細(xì)胞器

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

答案：A

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

A．圖乙所示結(jié)構(gòu)取自圖甲中的①或③

B．與光合作用有關(guān)的酶全部分布在圖乙所示結(jié)構(gòu)上

C．圖乙所示的結(jié)構(gòu)是合成NADPH并消耗ATP的場所

D．葉綠體以圖甲③的形式擴(kuò)大膜的表面積

解析：圖乙分布有色素，說明圖乙所示的結(jié)構(gòu)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(guān)的酶分布在類囊體和葉綠體基質(zhì)中；類囊體是葉綠體進(jìn)行光反應(yīng)的場所，產(chǎn)生NADPH和ATP；葉綠體通過類囊體堆疊擴(kuò)大膜的表面積。

答案：D

8．下列有關(guān)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(zhuǎn)變成化學(xué)能發(fā)生在葉綠體中，化學(xué)能轉(zhuǎn)變成光能發(fā)生在線粒體中

D．都具有較大膜面積和復(fù)雜的酶系統(tǒng)，有利于化學(xué)反應(yīng)高效而有序地進(jìn)行

解析：在有氧呼吸過程中，C₆H₁₂O₆→C₃(丙酮酸)發(fā)生在細(xì)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(zhuǎn)換是將穩(wěn)定的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成活躍的化學(xué)能和熱能；線粒體和葉綠體都具有雙層膜結(jié)構(gòu)，有較大膜面積和復(fù)雜的酶系統(tǒng)，有利于化學(xué)反應(yīng)高效而有序地進(jìn)行。

答案：D