吉林省长春市第五中学高三物理复习第2课时法拉第电磁感应定律学生版.doc

知识要点一、感应电动势电磁感应现象中产生的电动势叫做_，而产生感应电动势的那部分导体相当于_。只有当电路_时才有感应电流。电路不闭合，虽没有电流，但只要磁通发生变化，感应电动势依然存在。因此_更能反映电磁感应的本质。二、法拉第电磁感应定律1.内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的_成正比。2.公式：_3.说明： 磁通量 、磁通量的变化量 、磁通量的变化率 /t 的意义不相同。 公式本应为Ek/t，式中k为比例常数， 当E、t都取国际单位时，k_，所以有_。 若线圈有n匝，则相当于n个相同的电动势串联，整个线圈中的电动势为E=_。 公式中的E是在时间间隔t（t 到 tt）内的平均值。当t 很小时， E可以看作在时刻 t 的瞬时值。若磁通量均匀变化，则电动势的平均值与瞬时值_。4.推论：电阻为R， 匝数为n的闭合线圈，其磁通量的变化为时，则流过线圈的电量为q_三、动生电动势1.动生电动势：磁场恒定，导体做_运动而产生的电动势2.非静电力：洛仑兹力3.公式：E_公式适用于_磁场，直导线既垂直于磁感应强度B，又垂直于速度v。式中是_与_的夹角。B sin 可看作B在垂直于v方向上的分量B ，v sin 可看作v在B方向上的分量 v4.公式E=n /t与E=Blvsin 的比较 研究对象不同：公式E=n /t的研究对象是_，公式E=Blvsin 研究对象是磁场中运动的_。 物理意义不同：E=n /t求得是t时间内E的_值，只有当t0时，E才为瞬时值。在公式E=Blvsin 中，若v是某时刻的瞬时值，则E也是该时刻的_值；若v为平均值，则E也为_值。 公式E=Blvsin和公式E=n /t本质上是统一的。前者是后者的_。当导体做切割磁感线运动时，用EBlvsin 计算方便，当磁感应强度发生变化时，用E= n /t方便。四、感生电动势1.感生电动势：变化的磁场会在空间激发_电场，由感生电场产生的感应电动势称为_电动势。2.非静电力：感生电场力3.计算：由法拉第电磁感应定律得：E_ 课堂练习1.试证明：1Wb/s=1V2.平行闭合线圈的匝数为n,所围面积为S，总电阻为R，在时间内穿过每匝线圈的磁通量变化为，则通过导线某一截面的电荷量为 （ ） A、 B、 C、 D、3.试推导公式：E=Blvsin4. 如图，两根相距为l的平行直导轨ab、cd、b、d 间连有一固定电阻R，导轨电阻可忽略不计。MN为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R。整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面（指向图中纸面内）。现对MN施力使它沿导轨方向以速度v做匀速运动。令U 表示MN两端电压的大小，则（ ）A、流过固定电阻R的感应电流由b到dB、流过固定电阻R的感应电流由d到bC、流过固定电阻R的感应电流由b到dD、流过固定电阻R的感应电流由d到b5. 如图，两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸面向里。abcd是位于纸面内的梯形线圈， ad与bc间的距离也为l。t = 0时刻，bc边与磁场区域边界重合。现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域。取沿abcda的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是（ ） B图1IBt/sO图223456. 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t如图2变化时，图3中正确表示线圈感应电动势E变化的是 （ ）E2E0E0-E0-2E0O12345t/sE2E0E0-E0-2E0O12345t/sE2E0E0-E0-2E0O12345t/sE2E0E0-E0-2E0O12345t/sABCD图37. 两根光滑的长直金属导轨导轨MN、MN平行置于同一水平面内，导轨间距为L，电阻不计，M、M处接有如图所示的电路，电路中各电阻的阻值均为R，电容器的电容为C。长度也为L、阻值同为R的金属棒ab垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中。ab在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在ab运动距离为S的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q。求：（1）ab运动速度v的大小；（2）电容器所带的电荷量q. 8. 如图所示，固定水平桌面上的金属框架cdef，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动，此时adeb构成一个边长为 l 的正方形，棒的电阻为，其余部分电阻不计，开始时磁感强度为。（1）若从时刻起，磁感强度均匀增加，每秒增量为，同时保持棒静止，求棒中的感应电流，在图上标出感应电流的方向。（2）在上述（1）情况中，始终保持棒静止，当秒末时需加的垂直于棒的水平拉力为多大？（3）若从时刻起，磁感强度逐渐减小，当棒以恒定速度向右作匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感强度应怎样随时间变化（写出B与的关系式）？9如图（a）所示，一端封闭的两条平行光滑导轨相距L，距左端L处的中间一段被弯成半径为H的1/4圆弧，导轨左右两段处于高度相差H的水平面上。圆弧导轨所在区域无磁场，右段区域存在磁场B0，左段区域存在均匀分布但随时间线性变化的磁场B（t），如图（b）所示，两磁场方向均竖直向上。在圆弧顶端，放置一质量为m的金属棒ab，与导轨左段形成闭合回路，从金属棒下滑开始计时，经过时间t0滑到圆弧底端。设金属棒在回路中的电阻为R，导轨电阻不计，重力加速度为g。（1）问金属棒在圆弧内滑动时，回路中感应电流的大小和方向是否发生改变？为什么？（2）求0到时间t0内，回路中感应电流产生的焦耳热量。（3）探讨在金属棒滑到圆弧底端进入匀强磁场B0的一瞬间，回路中感应电流的大小和方向。课外作业1.试证明：在磁感应强度为B的匀强磁场中，长为l的导体棒在垂直于磁场的平面内，以一端为轴，以角速度匀速转动时，产生的感应电动势为 E =Bl2。2.试证明：匝数为n、面积为S的矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中,绕垂直于磁场的轴以角速度转动时，产生的感应电动势的最大值为 =nBS。Rvabd3. 如图所示，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的电流是（ ）A、 B、 C、 D、B4.一直升飞机停在南半球的地磁极上空。该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B。直升飞机螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动。螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图所示。如果忽略a到转轴中心线的距离，用E表示每个叶片中的感应电动势，则 （ ）A、Efl2B，且a点电势低于b点电势 B、E2fl2B，且a点电势低于b点电势C、Efl2B，且a点电势高于b点电势D、E2fl2B，且a点电势高于b点电势 5.Bv0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、小球受到的洛仑兹力一定不断增大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、洛仑兹力对小球先做负功后做正功 6.如图所示，竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路，导线所围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应强度按下图所示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 ( )7. 如图所示，LOOL为一折线，它所形成的两个角LOO和OOL均为450。折线的右边有一匀强磁场，其方向垂直于纸面向里。一边长为 l 的正方形导线框沿垂直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（It）关系的是（时间以l/v为单位） （ D ）L oacbdR8.如图，在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻R的直角形金属导轨aOb（在纸面内），磁场方向垂直纸面朝里，另有两根金属导轨c、d分别平行于oa、ob放置。保持导轨之间接触良好，金属导轨的电阻不计。现经历以下四个过程：以速率v移动d，使它与ob的距离增大一倍；再以速率v移动c，使它与oa的距离减小一半；然后，再以速率2v移动c，使它回到原处；最后以速率2v移动d，使它也回到原处。设上述四个过程中通过电阻R的电量的大小依次为Q1、Q2、Q3和Q4，则 ( )A、Q1Q2Q3Q4 B、Q1Q22Q32Q4 C、2Q12Q2Q3Q4 D、Q1Q2Q3Q4 abcd甲Bt/s0123456乙9.(如图甲所示，在水平绝缘的桌面上，一个用电阻丝构成的闭合矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，磁感应强度随时间t的变化关系如图乙所示。下列各图中分别是线框中的感应电流i随时间变化的图线和ab边受到的安培力随时间t变化的图线，其中可能正确的是（ ）0t/s1234560t/s1234560t/s123456i0t/s123456iFFABCD10.如图甲所示，由均匀电阻丝做