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高二物理辅导--电磁感应(一)


电磁感应(一) 1.电磁感应现象: ⑴定义:利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象. ⑵产生感应电流的条件是:穿过闭合电路的磁通量发生变化.如果电路不闭合,那么只能产生感应电动势 而不能产生感应电流 ⑶引起磁通量变化的类型 2.楞次定律: ⑴适用范围:适用于由磁通量变化引起感应电流的各种情况. ⑵内容:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.

⑶对“阻碍”的理解:方向、 相对运动 、变形 ⑷楞次定律判断感应电流方向的一般步骤:①明确所研究的闭合回路中原磁场的方向;②明确穿过闭合回路的磁通
量是增加还是减少; ③楞次定律判定感应电流的磁场方向; ④由安培定则根据感应电流的磁场方向判断出感应电流的方向.

3.右手定则: 练习: 1、如图所示,竖直放置的长直导线通过恒定电流,有一矩形线框与导线在同一平面内,在下 列情况中线圈产生感应电流的是( ) A.导线中电流强度变大 B.线框向右平动 C.线框向下运动 D.线框以 ab 边为轴转动 E.线框以直导线为轴转动 2、如图所示,当磁铁运动时,流过电阻的电流是由 A 经 R 到 B,则磁铁可能是( ) A.向下运动 B.向上运动 C.向左平移 D.以上都不可能 3、 由细弹簧围成的圆环中间插入一根条形磁铁,如图所示.当用力向四周扩圆展环,使其面 积增大时,从上向下看( ) (A)穿过圆环的磁通量减少,圆环中有逆时针方向的感应电流 (B)穿过圆环的磁通量增加,圆环中有顺时针方向的感应电流 (C)穿过圆环的磁通量增加,圆环中有逆时针方向的感应电流 (D)穿过圆环的磁通量不变,圆环中没有感应电流 4、金属圆环的圆心为 O,金属棒 Oa、Ob 可绕 O 在环上转动,如图所示.当外力使 Oa 逆时 针方向转动时,Ob 将( ) (A)不动 (B)逆时针转动 (C)顺时针转动 (D)无法确定 5、如图所示,当磁场的磁感应强度 B 在逐渐增强的过程中,内外金属环上的感应电流的方 向应为( ) (A)内环顺时针方向,外环逆时针方向 (B)内环逆时针方向,外环顺时针方向 (C)内外环均顺时针方向 (D)内外环均逆时针方向 6、如图所示,一电子以初速度 v 沿金属板平行方向飞入 MN 极板间,若突然发现电子向 M 板偏转,则可能 是( ) (A)电键 S 闭合瞬间 (B)电键 S 由闭合到断丌瞬间 (C)电键 S 是闭合的,变阻器滑片 P 向左迅速滑动 (D)电键 S 是闭合的,变阻器滑片 P 向右迅速滑动 7、如图,在两根平行长直导线 M、N 中,通入相同方向、相同大小的电流,导线框 abcd 和两导线在同一平 面内,线框沿着与两导线垂直的方向,自右向左在两导线间匀速移动,在移动过程中,线框中感应电流的方 向为( ) (A)沿 abcda 不变 (B)沿 adcba 不变 (C)由 abcda 变成 adcba (D)出 adcba 变成 abcd 8、如图所示,在匀强磁场中放置一个电阻不计的平行金属导轨,导轨跟大线圈 M 相连,导轨上放一根导线 ab,磁感线垂直于导轨所在平面,欲使 M 所包围的小闭合线圈 N 产生顺时针方方的感应电流,则导线的运动 情况可能是( ) (A)匀速向右运动 (B)加速向右运动 (C)减速向右运动 (D)加速向左运动
1

9、如图所示,不闭合的螺线管中放有一根条形磁铁,当磁铁向右抽出时,A 点电势比 B 点_______;当磁铁 从左边抽出时,A 点电势比 B 点_______. 10、如图所示,小金属环和大金属环重叠在同一平面内,两环相互绝缘,小环有一半面积在大环内,当大环 接通电源的瞬间,小环中感应电流的情况是( ) (A)无感应电流 (B)有顺时针方向的感应电流 (C)有逆时针方向的感应电流 (D)无法确定

11、如图所示,直导线 MN 上通以电流 I,当其右侧金属棒 AB 在导轨上匀速向右运动时,请说明 绕在铁芯上的线圈 AB 及 CD 中的感应电流方向

12、如图所示,要使金属环 C 向线圈 A 运动,导线 AB 在金属导轨上应( ) (A)向右作减速运动 (B)向左作减速运动 (C)向右作加速运动 (D)向左作加速运动 4.法拉第电磁感应定律: (1)感应电动势:在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势. 感生电动势:由感生电场产生的感应电动势. 动生电动势:由于导体运动而产生的感应电动势. (2)内容:电路中感应电动势大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比. (3)公式: . E ? n ?? ?t (4)注意:
①上式适用于回路磁通量发生变化的情况,回路不一定要闭合,只要穿过电路的磁通量发生变化,就会产生感应电动势;若 电路是闭合的就会有感应电流产生.
?? ?? ?t 才能决定 E 的大小,而 ?t 与△Φ 之间无大小上的必然联系. ②△Φ 不能决定 E 的大小,

③公式只表示感应电动势的大小,不涉及方向.

E ? nS
④当△Φ 仅由 B 引起时,则

?B ?S E ? nB ?t ;当△Φ 仅由 S 引起时,则 ?t .

E?n
⑤公式

?? ?? ?t ,若△t 取一段时间,则 E 为△t 这段时间内感应电动势的平均值.当磁通量的变化率 ?t 不随时间线性

变化时,平均感应电动势一般不等于初态与末态电动势的平均值.若△t 趋近于零,则表示瞬时值. (5)部分导体切割磁感线产生的感应电动势的大小:E=BLVsinθ . ①式中若 V、L 与 B 两两垂直,则 E=BLV,此时,感应电动势最大;当 V、L 与 B 中任意两个量的方向互相平行时,感应电动 势 E=0. ②若导体是曲折的,则 L 应是导体的两端点在 V、B 所决定的平面的垂线上投影间的.即 L 为导体切割磁感线的等效长度. ③公式 E=BLV 中若 V 为一段时间的平均值,则 E 应是这段时间内的平均感应电动势;若 V 为瞬时值,则 E 应是某时刻的瞬时 值.

练习: / 13、 如图所示, 半径为 r 的金属环, 绕通过某直径的轴 OO 以角速度 ω 转动, 匀强磁场的磁感应强度为 B. 从 O 金属环的平面与磁场方向重合开始计时, 则在转过 30 的过程中, 环中产生的感应电动势的平均值是多大?

2

14、 如图所示,在金属线框的开口处,接有一个 10/μF 的电容器,线框置于一个方向与线框平面垂直的匀强 磁场中,磁感应强度以 5× 3T/s 的速率增加.如果线框面积为 100m2,则电容器上板带________电,下板带 10 ________电,电容器带的电量为________C. 15、如图所示,导体框内有一垂直于框架平而的匀强磁场,磁场的磁感应强度为 0.12T,框架中的电阻 R1=3Ω,R2=2Ω,其余部分电阻均不计.导体棒 AB 在磁场中的长度为 0.5m,当 AB 棒以 10m/s 速度沿着导 体框匀速移动时,所需外力 F=________N,产生功率 P=________W,通过 R2 上的电流 I2=________A. 16、如图所示,两个互连的金属圆环,粗金属环的电阻为细金属环电阻的二分之一.磁场垂直穿过粗金属环 所在区域.当磁场的磁感应强度随时间均匀变化时,在粗环内产生的感应电动势为 ε,则 a、b 两点间的电势 差为( ) (A)

1 ? 2

(B) ?

1 3

(C)

2 ? 3

(D)ε

17、如图所示,两根平行光滑艮直金属导轨,其电阻不计,导体棒 ab 和 cd 跨在导轨上,ab 的电阻大于 cd 的 电阻.当 cd 棒在外力 F2 作用下匀速向右滑动时,ab 棒在外力 F1,作用下保持静止,则 ab 棒两端电压 Uab,和 cd 棒两端电压 Ucd.相比,Uab________Ucd,外力 F1 和 F2 相比,F1________F2(均选填“>”、 “=”或“<”)(磁场 充满导轨区域)

18、如图所示,平行导轨间的距离为 d.一端跨接一个电阻 R,匀强磁场的磁感应强度为 B,方向垂直于平行 金属导轨所在平面.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 棒的方向滑行时,通过电阻 R 的电流为( ) (A)

Bdv R

(B)

Bdvsin? R

(C)

Bdvcos ? R

(D)

Bdv Rsin ?

19、如图所示,匀强磁场中放置有固定的 abc 金属框架,导体棒 ef 在框架上匀速向右平移,框架和棒所用材 料、横截面积均相同,摩擦阻力忽略不计.那么在 ef,棒脱离框架前,保持一定数值的物理量是( ). (A)ef 棒所受的拉力 (B)电路中的磁通量 (C)电路中的感应电流 (D)电路中的感应电动势

20、如图所示,一个质量 m=16g、长 d=0.5m、宽 L=0.1m、电阻 R=0.1Ω 的矩形线框从高处自由落下,经过 5m 高度,下边开始进入一个跟线框平面垂直的匀强磁场.已知磁场区域的高度 h=1.55m,线框进入磁场时恰 好匀速下落(g 取 10m/s2).问:(1)磁场的磁感应强度多大?(2)线框下边将要出磁场时的速率多大? 26、 如图所示,水平放置的金属框架 abcd,宽度为 0.5m,匀强磁场与框架平面成 30°角,磁场的磁感应强度为 0.5T,框架电阻不计,金属杆 MN 置于框架上可以以无摩擦地滑动.MN 杆的质量为 0.05kg,电阻为 0.2Ω, 试求当 MN 杆的水平速度为多大时,它对框架的压力恰为零?此时水平拉力应为多大?(v=3.7m/s,F=0.3N) 21.如图所示,在一个磁感应强度为 B 的匀强磁场中,有一弯成 45°角的金属导轨,且导轨平面垂直磁场方 向.导电棒 MN 以速度 v 从导轨的 O 点处开始无摩擦地匀速滑动,迷度 v 的方向与 Ox 方向平行,导电棒与 导轨单位长度的电阻为 r. (1)写出 t 时刻感应电动势的表达式.(2)感应电流的大小如何? (3)写出在 t 时刻作用在导电棒 MN 上的外力瞬时功率的表达式.

3

1. ABD 2. BC 3. A 4. B 5. A 6. AC 7. B 8. CD 9. 高、高 10. C 11. A→B,D→C 12. AB 13. 14. (负,正,5×10 6) 15. ( F=0.03N,P=0.3W,I2=0.3A) 16. 17. (= =) 18. D 19. C 20. ((1)B=0.4T(2)V=11m/s)

Bv B2 v2 t 21. ? ? Bv t , 2 ? 2 r , 2 ? 2 r
2

?

? ?

?

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