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法拉第电磁感应定律及其应用1


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精锐教育学科教师辅导教案
学员编号:SH192242852 学员姓名: 沈俊杰 授课类型 星 级 年 级:高二 课时数:3 学科教师:戚金涛 辅导科目:物理

T-电磁感应
★★★★

T-楞次定律
★★★★

T-法拉第电磁感应定律

>★★★★

1. 理解描述电磁感应的现象;
教学目的

2. 掌握法拉第电磁感应定律的分析和计算; 3. 掌握楞次定律关系分析和应用。

授课日期及时段

2014-2-16 教学内容

Ⅰ.课堂导入 初中时我们对于电磁感应有了初步的了解,对于电磁感应分析以及感应电流也进行了简单的研究,从这一节课开始 我们将对法拉第电磁感应定律的分析和计算进行进一步的学习……..

Ⅱ.同步讲解

一、要点提纲:
一、电磁感应 1.电磁感应现象
只要穿过闭合回路的磁通量发生变化,闭合回路中就有电流产生,这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应。 产生的电流叫做感应电流.

2.产生感应电流的条件:闭合回路中磁通量发生变化
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中国领先的中小学教育品牌 3. 磁通量变化的常见情况
(Φ 改变的方式): ①线圈所围面积发生变化,闭合电路中的部分导线做切割磁感线运动导致Φ 变化;其实质也是 B 不变而 S 增大或减小 ②线圈在磁场中转动导致Φ 变化。线圈面积与磁感应强度二者之间夹角发生变化。如匀强磁场中转动的矩形线圈就是典型。 ③磁感应强度随时间(或位置)变化,磁感应强度是时间的函数;或闭合回路变化导致Φ 变化 (Φ 改变的结果):磁通量改变的最直接的结果是产生感应电动势,若线圈或线框是闭合的.则在线圈或线框中产生感应电流,因此产生感 应电流的条件就是:穿过闭合回路的磁通量发生变化.

4.产生感应电动势的条件:
无论回路是否闭合,只要穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中就有感应电动势产生,产生感应电动势的那部分导体相当于电源.

电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果回路闭合,则有感应电流,如果回路不闭合,则只能出现感应电动势, 而不会形成持续的电流.我们看变化是看回路中的磁通量变化,而不是看回路外面的磁通量变化

二、感应电流方向的判定 1.右手定则:伸开右手,使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内,让磁感线垂直穿过手心,手掌所在平面跟磁感线和导线
所在平面垂直,大拇指指向导线运动的方向, 四指所指的方向即为感应电流方向(电源). 用右手定则时应注意: ①主要用于闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动时,产生的感应电动势与感应电流的方向判定, ②右手定则仅在导体切割磁感线时使用,应用时要注意磁场方向、运动方向、感应电流方向三者互相垂直. ③当导体的运动方向与磁场方向不垂直时,拇指应指向切割磁感线的分速度方向. ④若形成闭合回路,四指指向感应电流方向;若未形成闭合回路,四指指向高电势. ⑤“因电而动”用左手定则. “因动而电”用右手定则. ⑥应用时要特别注意:四指指向是电源内部电流的方向(负→正).因而也是电势升高的方向;即:四指指向正极。
导体切割磁感线产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流的特例,所以判定电流方向的右手定则也是楞次定律的一个特例.用右手定则能判 定的,一定也能用楞次定律判定,只是对导体在磁场中切割磁感线而产生感应电流方向的判定用右手定则更为简便.

2.楞次定律 (1)楞次定律(判断感应电流方向):感应电流具有这样的方向,感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化. (感应电流的) 磁场 (总是) 阻碍 (引起感应电流的磁通量的) 变化 原因产生结果;结果阻碍原因。 (定语) 主语 (状语) 谓语 (补语) 宾语 (2)对“阻碍”的理解 注意“阻碍”不是阻止,这里是阻而未止。阻碍磁通量变化指:
磁通量增加时,阻碍增加(感应电流的磁场和原磁场方向相反,起抵消作用); 磁通量减少时,阻碍减少(感应电流的磁场和原磁场方向一致,起补偿作用),简称“增反减同” .

(3)楞次定律另一种表达:感应电流的效果总是要阻碍 (或反抗 )产生感应电流的原因. (F .. . ... .
①阻碍原磁通量的变化或原磁场的变化; ②阻碍相对运动,可理解为“来拒去留” ; ③使线圈面积有扩大或缩小的趋势; ④阻碍原电流的变化.



方向就起到阻碍的效果作用)

即由电磁感应现象而引起的一些受力、相对运动、磁场变化等都有阻碍原磁通量变化的趋势。

有时应用这些推论解题 比用楞次定律本身更方便

楞次定律 磁通量的变化表述:感应电流具有这样的方向,就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
能量守恒表述: ①从磁通量变化的角度: ②从导体和磁场的相对运动: ④楞次定律的特例──右手定则 楞次定律的多种表述、应用中常见的两种情况:一磁场不变 ,导体回路相对磁场运动;二导体回路不动,磁场发生变化。 磁通量的变化与相对运动具有等效性:Φ↑相当于导体回路与磁场接近,Φ↓相当于导体回路与磁场远离。 精锐教育网站:www.1smart.org 2 I 感的磁场效果总要反抗产生感应电流的原因 感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 导体和磁体发生相对运动时,感应电流的磁场总是阻碍相对运动。

③从感应电流的磁场和原磁场: 感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化。(增反、减同)

中国领先的中小学教育品牌 (4)楞次定律判定感应电流方向的一般步骤 基本思路可归结为: “一原、二感、三电流” ,
①明确闭合回路中引起感应电流的原磁场方向如何; ②确定原磁场穿过闭合回路中的磁通量如何变化(是增还是减) ③根据楞次定律确定感应电流磁场的方向. ④再利用安培定则,根据感应电流磁场的方向来确定感应电流方向. 判断闭合电路(或电路中可动部分导体)相对运动类问题的分析策略 在电磁感应问题中,有一类综合性较强的分析判断类问题,主要讲的是磁场中的闭合电路在一定条件下产生了感应电流,而此电 流又处于磁场中,受到安培力作用,从而使闭合电路或电路中可动部分的导体发生了运动. 对其运动趋势的分析判断可有两种思路方法:
安培定则 左手定则 ①常规法:据原磁场(B 原方向及Δ Φ 情况) ?楞次定律 ? ? ? ?? 确定感应磁场(B 感方向) ?? ? ??? 判断感应电流(I 感方向) ?? ? ???

导体受力及运动趋势. ②效果法:由楞次定律可知,感应电流的“效果”总是阻碍引起感应电流的“原因” ,深刻理解“阻碍”的含义. 据"阻碍"原则,可直接对运动趋势作出判断,更简捷、迅速. (如 F 安方向阻碍相对运动或阻碍相对运动的趋势)

B 感和 I 感的方向判定:楞次定律(右手) 深刻理解“阻碍”两字的含义(I 感的 B 是阻碍产生 I 感的原因) B 原方向?;B 原?变化(原方向是增还是减);I 感方向?才能阻碍变化;再由 I 感方向确定 B 感方向。 楞次定律的理解与应用 理解楞次定律要注意四个层次:
①谁阻碍谁?是感应电流的磁通量阻碍原磁通量; ②阻碍什么?阻碍的是磁通量的变化而不是磁通量本身; ③如何阻碍?当磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,当磁通量减小时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,即”增反减同”; ④结果如何?阻碍不是阻止,只是延缓了磁通量变化的快慢,结果是增加的还是增加,减少的还是减少. 另外 ①“阻碍”表示了能量的转化关系,正因为存在阻碍作用,才能将其它形式的能量转化为电能; ② 感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的相对运动.

电磁感应现象中的动态分析:就是分析导体的受力和运动情况之间的动态关系。
一般可归纳为:导体组成的闭合电路中磁通量发生变化 ? 导体中产生感应电流 ? 导体受安培力作用 ? 导体所受合力随之变化 ? 导体的加速度变化 ? 其速度随之变化 ? 感应电流也随之变化 周而复始地循环,最后加速度小致零(速度将达到最大)导体将以此最大速度做匀速直线运动

“阻碍”和“变化”的含义

原因产生结果;结果阻碍原因。

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的方向和引起感应电流的磁场方向相反。

磁通量变化 阻碍

产生 产生

感应电流

感应电流的磁场 一、法拉第电磁感应定律 (1)定律内容: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.
发生电磁感应现象的这部分电路就相当于电源,在电源的内部电流的方向是从低电势流向高电势。(即:由负到正) ①表达式: E

?n

?? ?B ? s B ? ?s ?? ?n ?n ? ?=?(普适公式) ε ∝ (法拉第电磁感应定律) ?t ?t ?t ?t
?t

感应电动势取决于磁通量变化的快慢 ? ? (即磁通量变化率) 和线圈匝数 n.Δ B/Δ t 是磁场变化率

(2)另一种特殊情况:回路中的一部分导体做切割磁感线运动时, 且导体运动方向跟磁场方向垂直。 ② E=BLv (垂直平动切割) (v 为磁场与导体的相对切割速度 ) (B 不动而导体动;导体不动而 B 运动) ......
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③E= nBSω sin(ω t+Φ ); Em=nBSω ④E=BL ω /2 ⑤*自感 E ? n ?? ? L ?I 自
2

(线圈与 B⊥的轴匀速转动切割) n 是线圈匝数 ( 直导体绕一端转动切割)

?t

?t

E自 ?

?I ?t

(电流变化快慢)

(自感)

二、感应电量的计算 感应电量 q ? I ?t ?

E ?? ?? ? ?t ? n ? ?t ? n R R?t R

N

如图所示,磁铁快插与慢插两情况通过电阻 R 的电量一样,但两情况下电流做功及做功功率不一样.

三.自感现象
1.自感现象:由于导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象. 2.自感电动势:自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势.

自感电动势:E=L

?I ?t

( L 是自感系数) :

a.L 跟线圈的形状、长短、匝数等因素有关系. 线圈越粗,越长、匝数越密,它的自感系数越大,另外有铁芯的线圈自感系数比没有铁芯时大得多. b.自感系数的单位是亨利,国际符号是 L,1 亨=103 毫亨=106 微亨 3.关于自感现象的说明 ①如图所示,当合上开关后又断开开关瞬间,电灯 L 为什么会更亮,当合上开关后,由于线圈的电阻比灯泡的电阻小,因而过线圈的 电流 I2 较过灯泡的电流 I1 大,当开关断开后,过线圈的电流将由 I2 变小,从而线圈会产生一个自感电动势,于是电流由 c→b→a→ d 流动,此电流虽然比 I2 小但比 I1 还要大.因而灯泡会更亮.假若线圈的电阻比灯泡的电阻大, 么开关断开后瞬间灯泡是不会更亮的. ②开关断开后线圈是电源,因而 C 点电势最高,d 点电势最低 ③过线圈电流方向与开关闭合时一样,不过开关闭合时,J 点电势高于 C 点电势,当断开开关后瞬 势. ④过灯泡的电流方向与开关闭合时的电流方向相反,a、b 两点电势,开关闭合时 Ua>Ub,开关断开后瞬间 Ua<Ub. 4.镇流器 是一个带铁芯的线圈,起动时产生瞬间高电压点燃日光灯,目光灯发光以后,线圈中的自感电动势阻碍电流变化,正常发 光后起着降压限流作用,保证日光灯正常工作. 线圈作用:起动时产生瞬间高电压,正常发光后起着降压限流作用。 间则相反,C 点电势高于 J 点电 则 I2<I1, 那

二、典型例题
【例 1】如图 17-13 所示,有一夹角为θ 的金属角架,角架所围区域内存在匀强磁场中,磁场的磁感强度为 B, 方向与角架所在平面垂直,一段直导线 ab,从角顶 c 贴着角架以速度 v 向右匀速运动,求:(1)t 时刻角架的瞬 时感应电动势;(2)t 时间内角架的平均感应电动势?

解析:导线 ab 从顶点 c 向右匀速运动,切割磁感线的有效长度 de 随时间变化,设经时间 t,ab 运动到 de 的位
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中国领先的中小学教育品牌 置,则 de=cetanθ =vttanθ (1)t 时刻的瞬时感应电动势为:E=BLv=Bv2tanθ ·t (2)t 时间内平均感应电动势为:

1 B · vt·vt· tan θ ?? B?S 1 2 E= ? ? ? Bv 2 tan θ ·t ?t ?t t 2
点拨:正确运用瞬时感应电动势和平均感应电动势表达式,明确产生感应电动势的导体是解这个题目 的关键. 【例 2】如图 17-14 所示,将一条形磁铁插入某一闭合线圈,第一次用 0.05s,第二次用 0.1s,设插入方式相同, 试求:

(1)两次线圈中平均感应电动势之比? (2)两次线圈之中电流之比? (3)两次通过线圈的电量之比? 解析:

(1) . (2) . (3) .

E 1 ?? ?t ?t 2 ? · 2 ? 2 ? E 2 ?t 1 ?? ?t 1 1 I1 E1 E R 2 ? · ? 1 ? I2 R E2 E2 1 q 1 I 1 ?t 1 1 ? ? q 2 I 2 ?t 2 1

点拨:两次插入时磁通量变化量相同,求电荷量时电流要用平均值. 【例 3】如图 17-15 所示,abcd 区域里有一匀强磁场,现有一竖直的圆环使它匀速下落,在下落过程中,它的 左半部通过水平方向的磁场.o 是圆环的圆心,AB 是圆环竖直直径的两个端点,那么 [ A.当 A 与 d 重合时,环中电流最大 B.当 O 与 d 重合时,环中电流最大 C.当 O 与 d 重合时,环中电流最小 D.当 B 与 d 重合时,环中电流最大 点拨:曲线在垂直于磁感线和线圈速度所确定的方向上投影线的长度是有效切割长度. 参考答案:B 【例 4】如图 17-16 所示,有一匀强磁场 B=1.0×10-3T,在垂直磁场的平面内,有一金 属棒 AO,绕平行于磁场的 O 轴顺时针转动,已知棒长 L=0.20 m,角速度ω =20rad/s, 求:(1)O、A 哪一点电势高?(2)棒产生的感应电动势有多大?
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]

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点拨:取棒中点的速度代表棒的平均速度 参考答案 (1)A;(2)E=4×10-4V 【例 5】如图 17-84 所示,MN、PQ 为足够长的水平导电轨道,其电阻可以忽略不计,轨道宽度为 L,ab,cd 为垂直放置在轨道上的金属杆,它们的质量均为 m,电阻均为 R,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,磁场 的磁感强度为 B.现用水平力拉 cd 杆以恒定的速率 v 向右匀速滑动,设两杆与轨道间的动摩擦系数为μ ,求 ab 杆可以达到的最大速度和此时作用在 cd 杆上水平拉力做功的瞬时功率.

解析:由楞次定律可知,当 cd 向右匀速运动时,ab 也向右运动. 当 ab 有最大速度 vm 时,μ mg=BIL ①

I=

BL( v?t ? v m ?t ) / ?t ?? / ?t = R?R R?R


联立①②有:v m =v-

2?mgR B2 L2

此时作用在 cd 杆上水平拉力 F 做功的瞬时功率为 P=Fv=(F 安+f)v=(BIL+μ mg)v

∴ P=2?mgv
点拨:要明确最大速度的条件,分析电路中的电流、安培力和金属棒的运动之间相互影响、相互制约 的关系. 【例 6】如图 17-85 所示,两根很长的光滑平行的金属导轨,相距 L,放在一水平面内,其左端接有电容 C、 电阻为 R1、R2 的电阻,金属棒 ab 与导轨垂直放置且接触良好,整个装置放在磁感强度为 B 的匀强磁场中,磁 场方向垂直于导轨平面向上,现用大小为 F 的水平恒力拉棒 ab,使它沿垂直于棒的方向向右运动,若棒与导轨 的电阻均不计.试求:(1)棒 ab 的最大速度;(2)若棒达到最大速度以后突然静止,则棒在此瞬间受到的安培力 的大小和方向.

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解析:(1)当 ab 所受安培力 f 与外力 F 相等时,ab 速度最大,设为

v m ,此时最大电流I m 为:I m =

BLv m R1


BImL=F ②

对cd有:Ft=m2u-0

(2)


FR 1 (2) 棒达到最大速度时,C两端电势差为:U=BLv m = BL


棒突然静止时,电容器通过棒ab放电,瞬间电流为:I= FR 1 BLR 2

U = R2



棒ab所受的安培力为:f=BIL=

FR 1 方向水平向右. R2

点拨:该题综合性强,与力学知识联系紧密,是高考的热点. 【例 7】如图 17-86 所示,用粗、细不同的铜丝制成两个边长相同的正方形闭合线圈 a 和 b,让它们从相同高 处同时自由下落,下落中经过同一有边界的水平匀强磁场,设线框下落过程中始终保持竖直且不计空气阻力, 试分析判断两框落地的先后顺序.

点拨:本题是对两种情况进行比较,我们通过对一般情形列式分析,找到本质规律再作判断.这是一种比较可 靠的方法. 参考答案:b 先落地。
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中国领先的中小学教育品牌 【例 8】如图 17-87 所示,两金属杆 ab 和 cd,长均为 L,电阻均为 R,质量分别为 M 和 m,M>m.用两根 质量和电阻均可忽略的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合电路,并悬挂在水平、光滑、不导电的圆棒两侧, 两金属杆都处在水平位置, 整个装置处在一与回路平面垂直的磁感强度为 B 的匀强磁场中, 若金属杆 ab 正好匀 速向下运动,求 ab 的运动速度.

点拨:本题可通过用整体法来求解,也可通过对两棒分别隔离分析用受力平衡的知识求解. 参考答案:vm=(M-m)R/2B2l2

三、跟踪练习: 1.关于感应电动势大小的下列说法中,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,产生的感应电动势一定越大 C.线圈放在磁感强度越强的地方,产生的感应电动势一定越大 D.线圈中磁通量变化越快,产生的感应电动势越大
2、下列说法中正确的有: A、只要闭合电路内有磁通量,闭合电路中就有感应电流产生 B、穿过螺线管的磁通量发生变化时,螺线管内部就一定有感应电流产生 C、线框不闭合时,若穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中没有感应电流和感应电动势 D、线框不闭合时,若穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中没有感应电流,但有感应电动势 3、根据楞次定律可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反向; C、阻碍引起感应电流的磁通量的变化; D、与引起感应电流的磁场方向相同。

(

D

)



D )



C )

4、穿过闭合回路的磁通量Φ 随时间 t 变化的图像分别如图甲、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( C D )

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~t1 时间内产生的感应电动势大于在 t1~t2 时间内产生的感应电动势

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D.图丁中回路产生的感应电动势先变小再变大

5、穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终为每秒均匀增加 2Wb,则 ( A.线圈中感应电动势每秒增加 2V B.线圈中感应电动势每秒减少 2V C.线圈中感应电动势始终为一个确定值,但由于线圈有电阻,电动势小于 2V D.线圈中感应电动势始终为 2V

D )

6、如图甲所示,两平行虚线之间是磁感应强度为 B.方向垂直纸面向里的匀强磁场区域,宽度为 2l。一边长为 l 的正 方形线框 abcd,沿垂直于虚线向右的方向以速度匀速安全无害磁场区域,t = 0 时线框的 cd 边刚好与磁场的左边界重合。 设 u0 =Blv,则在图乙中能正确反映线框中 a.b 两点间电势差 Uab 随线框 cd 边的位移 x(t = 0 时,x =0)变化的图线 是( B )

7、用相同导线绕制的边长为 L 或 2L 的四个闭合导体线框、以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场,如图所示。在每个线 框进入磁场的过程中,M、N 两点间的电压分别为 Ua、Ub、Uc 和 Ud。下列判断正确的是( B )

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A C

Ua<Ub<Uc<Ud Ua=Ub<Uc=Ud

B D

Ua<Ub<Ud<Uc Ub<Ua<Ud<Uc

8、如图所示,长度相等、电阻均为 r 的三根金属棒 AB、CD、EF,用导线相连,不考虑导线电阻。此装置匀速进入匀强磁 场的过程(匀强磁场宽度大于 AE 间距离) ,AB 两端电势差 u 随时间变化的图像可能是( C )

A.

B.

C.

D.

9、如图所示,同一平面内的三条平行导线串有两个电阻 R 和 r,导体棒 PQ 与三条导线接触良好;匀强磁场的方向垂直纸 面向里.导体棒的电阻可忽略.当导体棒向左滑动时,下列说法正确的是 A.流过 R 的电流为由 d 到 c,流过 r 的电流为由 b 到 a B.流过 R 的电流为由 c 到 d,流过 r 的电流为由 b 到 a C.流过 R 的电流为由 d 到 c,流过 r 的电流为由 a 到 b D.流过 R 的电流为由 c 到 d,流过 r 的电流为由 a 到 b ( B )

10、在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈,规 定线圈中感应电流的正方向如图 1 所示,当磁场的磁感应强度 B 随时间如图 2 变化时,图 3 中正确表示线圈中感应电动势 E 变化的是 ( A )

B I 图1

B

O

1 2 3 4 5 图2

t/s

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中国领先的中小学教育品牌 A.
2 E0 E0 -E0 -2E0 E

B.
2 E0 E0 E

C.
2 E0 E0 E

D.
2 E0 E0 -E0 -2E0 E

O

1 2 3 4 5 t/s -E 0 -2E0

O

1 2 3 4 5 t/s -E 0 -2E0

O

1 2 3 4 5 t/s

O

1 2 3 4 5 t/s

11、穿过某线圈的磁通量随时间的变化关系如图所示,在线圈内产生感应电动势最大值的时间段是( C

)

A.0~2s

B.2~4s

C.4~6s

D.6~10s

12、一个圆形闭合线圈固定在垂直纸面的匀强磁场中,线圈平面与磁场方向垂直, 如图 7-5 甲所示。设垂直纸面向里的磁感应强度方向为正,垂直纸面向外的磁感 应强度方向为负。线圈中顺时针方向的感应电流为正,逆时针方向的感应电流为 负。 已知圆形线圈中感应电流 i 随时间变化的图象如图 7-5 乙所示,则线圈所在处 的磁场的磁感应强度随时间变化的图象可能是( C D ) 图 7-5

13、如图所示,竖直放置的螺线管与导线 abcd 构成回路,导线所在区域内有一垂直纸面向里的变化的匀强磁场, 螺线管下方水平桌面上有一导体圆环,导线 abcd 所围区域内磁场的磁感强度按下列哪一图线所表示的方式随时间 变化时,导体圆环将受到向上的磁场作用力 ( A )
a ? ? d ? ? ? ? c 0 t 0 t 0 t 0 t b B B B B

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14、如图所示,两平行的虚线间的区域内存在着有界匀强磁场,有一较小的三角形线框 abc 的 ab 边与磁场边界平行,现 使此线框向右匀速穿过磁场区域,运动过程中始终保持速度方向与 ab 边垂直.则下列各图中哪一个可以定性地表示 线框在上述过程中感应电流随时间变化的规律?( D )

15.如 图 12-1 所示,平行导轨间距为 d,一端跨接一个电阻为 R,匀强磁场的磁感强度为 B,方向与导轨所在平 面垂直。一根足够长的金属棒与导轨成θ 角放置,金属棒与导轨的电阻不计。当金属棒沿垂直于棒的方向以速度

v 滑行时,通过电阻 R 的电流强度是
A. Bdv R C. Bdv cos ?
R



D) R θ b

B. Bdv sin ? R
Bdv D. R sin ?

a v d

图 12-1 16.如图 12-10 所示, 在磁 感应强度为 B 的匀强磁场中有固定的金属框架

ABC,已知∠B=θ ,导体棒 DE 在框架上从 B 点开始在外力作用下,沿垂
直 DE 方向以速度 v 匀速向右平移,使导体棒和框架构成等腰三角形回 路。设框架和导体棒材料相同,其单位长度的电阻均为 R,框架和导体 棒均足够长,不计摩擦及接触电阻。关于回路中的电流 I 和电功率 P 随 时间 t 变化的下列四个图中可能正确的是 ( AD )

17、如图所示,平行于 y 轴的导体棒以速度 v 向右匀速直线运动,经过半径为 R、磁感应强度为 B 的圆形匀强磁场区域, 导体棒中的感应电动势ε 与导体棒位置 x 关系的图像是(A)

18、如图所示,LOO’L’为一折线,它所形成的两个角∠LOO’和∠OO’L‘均为 45 。折线的右边有一匀强磁场,其方向
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垂直 OO’的方向以速度 v 做匀速直线运动,在 t=0 时刻恰好位于图中所示的位置。以逆时针方向为导线框中电流的正方 向,在下面四幅图中能够正确表示电流―时间(I―t)关系的是(时间以 l/v 为单位) ( D )

19、如图所示 ,水平方向的匀速磁场的上下边界分别是 MN、PQ,磁场宽度为 L。一个边长为 a 的正方形导线框(L>2a)从 磁场上方下落,运动过程中上下两边始终与磁场边界平行。线框进入磁场过程中感应电流 i 随时间 t 变化的图象如图 7 所示,则线框从磁场中穿出过程中感应电流 i 随时间 t 变化的图象可能是图 8 中的哪一个( C )

A.只可能是①

B. 只可能是②

C. 只可能是③

D. 只可能是③④

20.粗细均匀的电阻丝围成的正方形线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 图所示, 则在移动过程中线框的一边 a、 b 两点间电势差绝对值最大的是 ( B )
a ? ? ? ? ? ? vb ? ? ? ? ? ?a v (A) (B) (C) (D) ? ? ? ? ? b? v a ?b ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? a? ? ? b v

21.如图 12-3 所示,在光滑水平面上的直线 MN 左侧有垂直于纸面向里的匀强磁场,右侧是无磁场空间。将两个 大小相同的铜质矩形闭合线框由图示位置以同样的速度 v 向右完全拉出匀强磁场。已知制作这两只线框的铜质导 线的横截面积之比是 1:2.则拉出过程中下列说法中正确的是
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( D )
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中国领先的中小学教育品牌 A.所用拉力大小之比为 2:1 B.通过导线某一横截面的电荷量之比是 1:1 C.拉力做功之比是 1:4 D.线框中产生的电热之比为 1:2 图 12-3 ting 22.如图 12-8 所示,a、b 是同种材料的等长导体棒,静止于水平面内的足够长的光滑平 行导轨上,b 棒的质量是 a 棒的两倍。匀强磁场竖直向下。若给 a 棒以 4.5J 的初动能, 使之向左运动,不计导轨的电阻,则整个过程 a 棒产生的最大热量是( A ) A.2J C.3J
2

M B v N

v0

a

b 图 12-8

B.1.5J D.4.5J

23、线圈所围的面积为 0.1m ,线圈电阻为 1 ? .规定线圈中感应电流 I 的正方向从上往下看是顺时针方向,如图 (1)所示.磁场的磁感应强度 B 随时间 t 的变化规律如图(2)所示.则以下说法正确的是 (ABC) A.在时间 0~5s 内,I 的最大值为 0.01A B B/T B.在第 4s 时刻,I 的方向为逆时针 0 .1 C.前 2 s 内,通过线圈某截面的总电量为 0.01C D.第 3s 内,线圈的发热功率最大
I O
1

2

3 4 图(2)

5

t/s

图(1)

24.内壁光滑,水平放置的玻璃圆环内,有一直径略小于环口直径的带正电小球,以速度

v0 沿逆时针方向匀速转动,如图 12-9 所示,若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强
度 B 随时间成正比增加的变化磁场,设运动过程中小球带电量不变,则正确的是( A.小球对玻璃环的压力一定不断增大 B.小球受到的磁场力一定不断增大 C.小球先沿逆时针方向减速运动一段时间后沿顺时针方向加 速运动 D.磁场力对小球先做负功后做正功 C )

B v0 图 12-9

25、如图所示,闭合小金属环从高 h 处的光滑曲面上端无初速度滚下,又沿曲面的另一侧上升,则下列说法正确的 是 ( BD ) A、若是匀强磁场,环在左侧滚上的高度小于 h B、若是匀强磁场,环在左侧滚上的高度等于 h C、若是非匀强磁场,环在左侧滚上的高度等于 h D、若是非匀强磁场,环在左侧滚上的高度小于 h

26、把一线框从一匀强磁场中拉出,如图所示。第一次拉出的速率是 v ,第二次拉出速率是 2 v ,其它条件不变, 则前后两次拉力大小之比是 ,拉力功率之比是 ,线框产生的热量之比是 ,通 过导线截面的电量之比是 。

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27、如图所示,在一匀强磁场中有一 U 形导线框 abcd,线框处于水平面内,磁场与线框平面垂直,R 为一电阻,ef 为垂 直于 ab 的一根导体杆,它可以在 ab、cd 上无摩擦地滑动.杆 ef 及线框中导线的电阻都可不计.开始时,给 ef 一个向 右的初速度,则( C ) A.ef 将匀速向右运动 B.ef 将往返运动

C.ef 将减速向右运动,但不是匀减速

D.ef 将加速向右运动

28、如图所示,光滑绝缘水平桌面上有一矩形线圈 abcd,当线圈进入一个有明显边界的匀强磁场前以速率 v 作匀速运动,
当线圈完全进入磁场区域时,其动能恰好等于 ab 边进入磁场前时的一半,则( C ) A.线圈 cd 边刚好离开磁场时恰好停止 B.线圈停止运动时,一部分在磁场中,一部分在磁场外 C.d 边离开磁场后,仍能继续运动 D.因条件不足,以上三种情况均有可能

29、钢制单摆小球用绝缘细线悬挂,置于如图所示的匀强磁场中将小球拉离平衡位置由静止释 放,经足够长的运动时间后, 以下说法正确的是(忽略空气阻力) A、多次往返后,最后静止在平衡位置 B、多次往返后,部分机械能转化为内能 C、最后小球在磁场中一直振动 D、最后小球在磁场中振动的过程中,通过最低点时合外力总 是为零 ( BC )

Ⅳ.物理巴士

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迈克尔·法拉第
1791年9月22日出生萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭。他的父亲是个铁匠,体弱多病,收入微薄,仅能勉强 维持生活的温饱。但是父亲非常注意对孩子们的教育,要他们勤劳朴实,不要贪图金钱地位,要做一个正直的人。 这对法拉第的思想和性格产生了很大的影响。 法拉第的一生是伟大的法拉第其人又是平凡的,他非常热心科学普及工作,在他任皇家研究所实验室主任后 不久,即发起举行星期五晚间讨论会和圣诞节少年科学讲座。他在100多次星期五晚间讨论会上作过讲演,在圣 诞节少年科学讲座上讲演达十九年之久。他的科普讲座深入浅出,并配以丰富的演示实验,深受欢迎。法拉第还 热心公众事业,长期为英国许多公司机构服务。他为人质朴、不善交际、不图名利、喜欢帮助亲友。为了专心从 事科学研究, 他放弃了一切有丰厚报酬的商业性工作.他在1857年谢绝了皇家学会拟选他为会长的提名, 他甘愿以 平民的身份实现献身科学的诺言,终身在皇家学院实验室工作一辈子,当一个平凡的迈克尔·法拉第。 1867年8月25日,平民迈克尔·法拉第在书房安详地离开了人世。一代科学巨星,在谱写完他不平凡的人生, 给人类留下无价的宝藏以后与世长辞。法拉第的贡献惠及每个人,把人类文明提高到空前高度,把文明进程提前 几十几百年,不能用金钱衡量其伟绩,如果硬用金钱衡量的话,有人说过超过全球股票价值,比他名气大的人还 有:如牛顿如爱因斯坦们,但就对人类直接贡献来说,最大应属于法拉第以及发明青霉素的弗来明,没有人能同 太阳比光辉,设立太阳节也不行,但是法拉第确实给人类带来光明动力。铭记先人才会进步,也许对人类贡献最 大的是科学家,不是政客,500年后政客都会淡出的,而法拉第们是不朽的。 法拉第也是最先提出电场概念和电场线概念的。更主要的是他在电化学方面(对电流所产生的化学效应的研 究)所做出的贡献。经过多次精心试验,法拉第总结了两个电解定律,这两个定律均以他的名字命名,构成了电 化学的基础。他将化学中的许多重要术语给予了通俗的名称,如阳极、阴极、电极、离子等。

六、趣味物理小实验:
带电的报纸 思考:不用胶水、胶布等粘合的东西,报纸就能贴在墙上掉不下来。你知道这是为什么吗?
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中国领先的中小学教育品牌 材料:1 支铅笔;1 张报纸。 步骤: 1. 展开报纸,把报纸平铺在墙上。 2. 用铅笔的侧面迅速地在报纸上摩擦几下后,报纸就像粘在墙上一样掉不下来了。 3. 掀起报纸的一角,然后松手,被掀起的角会被墙壁吸回去。 4. 把报纸慢慢地从墙上揭下来,注意倾听静电的声音。 说明: 1. 摩擦铅笔,使报纸带电。 2. 带电的报纸被吸到了墙。 3. 当屋子里的空气干燥(尤其是在冬天),如果你把报纸从墙上揭下来,就会听到静电的劈啪声。 创造:请试一试,还有什么物品能不用粘和剂,而用静电粘在墙上

自动旋转的奥秘 思考:装满水的纸盒为什么会转动? 材料:空的牛奶纸盒、钉子、60 厘米长的绳子、水槽、水 操作: 1、用钉子在空牛奶盒上扎五个孔 2、一个孔在纸盒顶部的中间,另外四个孔在纸盒四个侧面的左下角 3、将一根大约 60 厘米长的绳子系在顶部的孔上 4、将纸盒放在盘子上,打开纸盒口,快速地将纸盒灌满水 5、用手提起纸盒顶部的绳子,纸盒顺时针旋转 讲解:水流产生大小相等而方向相反的力,纸盒的四个角均受到这个推力。由于这个力作用在每个侧面的左下角, 所以纸盒按顺时针方向旋转 创造: 1、如果在每个侧面的中心扎孔,纸盒会怎样旋转 2、如果孔位于每个侧面的右下角的话,纸盒将向哪个方向旋转

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