第九章电磁感应学案.doc

2012届高三物理第一轮复习学案第九章电磁感应学案执笔:王德岐 审核：汪先云 王胜利第一模块 电磁感应现象 愣次定律基础知识梳理一、磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率1磁通量(1)定义：磁感应强度B与_于磁场方向的面积S的_叫做穿过这个面积的磁通量(2)定义式：_，式中的面积S指的是垂直于匀强磁场方向的面积；若面积S与磁感应强度B的夹角为，则_.(3)国际单位：_，符号_.(4)物理意义：磁通量反映穿过某一面积的磁感线条数的_2磁通量的变化量磁通量的变化量_，与感应电动势的大小无必然联系3磁通量的变化率/t磁通量的变化率为_时间内磁通量的变化量，表示磁通量变化的_二、电磁感应1利用磁场产生电流的现象叫做_，产生的电流叫做_2要产生感应电流必须满足两个条件：(1)回路_；(2)磁通量_当存在多个回路时，只要_闭合回路中的磁通量发生改变，都会产生感应电流3感应电流与感应电动势的关系：在电磁感应现象中产生的是感应电动势，若回路是_的，则有感应电流产生；若回路_，则只产生感应电动势，而无感应电流产生在闭合回路中，产生感应电动势的部分是_，其余部分则为外电路图911三、右手定则、楞次定律1右手定则：伸开右手，让大拇指跟其余四个手指_，并且都跟手掌在同一个_内，让磁感线_穿过手心，拇指指向导体_的方向，其余四指所指的方向就是_的方向，如图911所示2楞次定律(1)楞次定律的内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要_引起感应电流的_的变化(2)楞次定律的适用范围：适用于所有电磁感应的情形类型题：产生感应电流条件的应用 【例1】线圈在长直导线电流的磁场中，作如图所示的运动：A向右平动；B向下平动，C、绕轴转动（ad边向外），D、从纸面向纸外作平动，E、向上平动（E线圈有个缺口），判断线圈中有没有感应电流？【跟踪训练1】如图所示，当导线MN中通以向右方向电流的瞬间，则cd中电流的方向（ ） A由 C向d B由d向C C无电流产生 DAB两情况都有可能【跟踪训练2】图中为地磁场磁感线的示意图，在南半球地磁场的竖直分量向上，飞机在南半球上空匀速飞行，机翼保持水平，飞机高度不变，由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差设飞行员左方机翼末端处的电势为U1，右方机翼末端处的电势为U2（ ） A若飞机从西往东飞，U1比U2高；B若飞机从东往西飞，U2比U1高； C若飞机从南往北飞，U1比U2高；D若飞机从北往南飞，U2比U1高；类型题：楞次定律应用 【例2】如图所示，小金属环靠近大金属环，两环互相绝缘，且在同一平面内，小圆环有一半面积在大圆环内，当大圆环接通电源的瞬间，小圆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【跟踪训练1】如图所示，一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电导线的下方，当通电直导线中电流I增大时，圆环的面积S和橡皮绳的长度L将变化：S增大；S减小；L变长；.L变短正确的是（ ）A.; B.; C.; D. ABCDabcdOO/【跟踪训练2】如图所示，闭合线框ABCD和abcd可分别绕轴线OO/，转动当abcd绕OO/轴逆时针转动时俯视图），问ABCD如何转动？【跟踪训练3】如图所示，用一种新材料制成一闭合线圈，当它浸入液氮中时，会成为超导体，这时手拿一永磁体，使任一磁极向下，放在线圈的正上方，永磁体便处于悬浮状态，这种现象称为超导体磁悬浮，可以用电磁感应及有关知识来解释这一现象类型题：楞次定律推论应用 【例3】在光滑水平面上固定一个通电线圈，如图所示，一铝块正由左向右滑动穿过线圈，那么下面正确的判断是（ ） A.接近线圈时做加速运动，离开时做减速运动 B.接近和离开线圈时都做减速运动 C.一直在做匀速运动 D.在线圈中运动时是匀速的【跟踪训练1】如图所示，一个电感很大的线圈通过电键与电源相连，在其突出部分的铁芯上套有一个很轻的铝环，关于打开和闭合电键时将会发生的现象，有以下几种说法：闭合电键瞬间，铝环会竖直向上跳起；打开电键瞬间，铝环会增大对线圈的压力；闭合电键瞬间，铝环会增大对线圈的压力；打开电键瞬间，铝环会竖直向上跳起。其中判断正确的是( )A.;B.;C.;D. ;【跟踪训练2】磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为2l的正方形范围内，有一个电阻为R、边长为l的正方形导线框abcd，沿垂直于磁感线方向，以速度v匀速通过磁场，如图所示，从ab边进入磁场算起 （1） 画出穿过线框的磁通量随时间变化的图象（2） 线框中感应电流的方向【跟踪训练3】如图所示，导线框abcd与导线AB在同一平面内，直导线中通有恒定电流I，当线框由左向右匀速通过直导线过程中，线框中感应电流的方向是（ ） A先abcda，再dcbad，后abcda B先abcda，再dcbad C始终是dcbad D先dcbad，再abcda，后dcbad【跟踪训练4】如图所示，一水平放置的圆形通电线圈1固定，另一较小的圆形线圈2从1的正上方下落，在下落过程中两线圈平面始终保持平行且共轴，则在线圈2从正上方下落至l的正下方过程中，从上往下看，线圈2中的感应电流应为（ ） A无感应电流 B有顺时针方向的感应电流 C、先是顺时针方向，后是逆时针方向的感应电流 D、先是逆时针方向，后是顺时针方向的感应电流【跟踪训练5】如图所示，AOC是光滑的金属轨道，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，PQ是一根金属直杆如图立在导轨上,OPOQ，直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动，运动过程中QO端始终在OC上，P端始终在AO上，直到完全落在OC上，空间存在着垂直纸面向外的匀强磁场，则在PQ棒滑动的过程中，下列判断正确的是（ ） A.感应电流的方向始终由PQ B.感应电流的方向先由PQ，再是QP C.PQ受磁场力的方向垂直于棒向左D. PQ受磁场力的方向垂直于棒先向左，再向右类型题：能量守恒在楞次定律中的应用 hB 【例4】如图所示，闭合金属环从高h的曲面滚下，又沿曲面的另一侧上升，整个装置处在磁场中，设闭合环初速为零，摩擦不计，则（ ） A若是匀强磁场，环滚的高度小于h B若是匀强磁场，环滚的高度等于hC、若是非匀强磁场，环滚的高度小于h。D、若是非匀强磁场，环滚的高度大于h。【跟踪训练1】如图所示，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连，水平轨道上方有足够长的光滑绝缘杆MN，上挂一光滑铝环A,在弧形轨道上高为h的地方无初速度释放磁铁B（可视为质点），B下滑至水平轨道时恰好沿A的中心轴线运动，设A,B的质量为MA.MB，求A获得的最大速度和全过程中A获得的电能（忽略B沿弧形轨道下滑时环A中产生的感应电流） 类型题：楞次定律结论的应用 【例5】如图所示，有两个同心导体圆环。内环中通有顺时针方向的电流，外环中原来无电流。当内环中电流逐渐增大时，外环中有无感应电流？方向如何？NSv0【跟踪训练1】 如图所示，闭合导体环固定。条形磁铁S极向下以初速度v0沿过导体环圆心的竖直线下落的过程中，导体环中的感应电流方向如何？a db cO1O2【跟踪训练2】 如图所示，O1O2是矩形导线框abcd的对称轴，其左方有匀强磁场。以下哪些情况下abcd中有感应电流产生？方向如何？（ ）A.将abcd 向纸外平移 B.将abcd向右平移 C.将abcd以ab为轴转动60 D.将abcd以cd为轴转动60c a d bL2 L1【跟踪训练3】如图所示装置中，cd杆原来静止。当ab 杆做如下那些运动时，cd杆将向右移动？（ ）A.向右匀速运动 B.向右加速运动C.向左加速运动 D.向左减速运动O1O2【跟踪训练4】 如图所示，当磁铁绕O1O2轴匀速转动时，矩形导线框（不考虑重力）将如何运动？a b【跟踪训练5】 如图所示，水平面上有两根平行导轨，上面放两根金属棒a、b。当条形磁铁如图向下移动时（不到达导轨平面），a、b将如何移动？a b【跟踪训练6】 如图所示，绝缘水平面上有两个离得很近的导体环a、b。将条形磁铁沿它们的正中向下移动（不到达该平面），a、b将如何移动？O1 aO2 b【跟踪训练7】如图所示，在条形磁铁从图示位置绕O1O2轴转动90的过程中，放在导轨右端附近的金属棒ab将如何移动？第二模块 法拉第电磁感应定律、自感、涡流基础知识梳理一、感应电动势1概念：在_中产生的电动势2条件：无论电路是否闭合，只要穿过电路的_发生变化，电路中就一定有感应电动势3方向：产生感应电动势的那部分导体就相当于_导体的电阻相当于_，其中电流方向由低电势指向高电势4与感应电流的关系：遵守_定律，即I_ _.二、法拉第电磁感应定律1法拉第电磁感应定律：电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量的变化率成_比，表达式为E_.2应用法拉第电磁感应定律时应注意(1)E_，适用于一般回路若磁通量不随时间均匀变化，则/t为t时间内通过该回路的磁通量的_(2)E_，适用于导体各部分以相同的速度切割磁感线的情况，式中L为导线的有效切割长度，为运动方向和磁感线方向的夹角若v为瞬时速度，则E为_若v为平均速度，则E为_三、自感和涡流1自感现象由于线圈本身的_而产生的电磁感应现象2自感电动势(1)定义：在_中产生的感应电动势(2)大小：和电流的_及线圈的_有关(3)自感系数：与线圈的_、形状、_及是否有铁芯有关(4)单位：亨利(H)，1 mH_H,1H_H.3涡流(1)当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导体中都会产生像_状的感应电流(2)大小：导体的外周长_，交变磁场的频率_，涡流越大(3)应用：_、感应加热、_、涡流探测等类型题：法拉第电磁感应定律应用 【例1】两根平行的长直金属导轨，其电阻不计，导线ab、cd跨在导轨上且与导轨接触良好，如图1117所示，ab的电阻大于cd的电阻，当d在外力F1，（大小）的作用下，匀速向右运动时，ab在外力F2（大小）作用下保持静止，那么在不计摩擦力的情况下（Uab、Ucd是导线与导轨接触处的电势差）（ ） AF1F2，UabUcd BF1F2，UabUcd CF1F2，UabUcd DF1F2， Uab=Ucd【跟踪训练1】如图所示，磁场方向与水平而垂直，导轨电阻不计，质量为m长为l，电阻为R的直导线AB可以在导轨上无摩擦滑动从静止开始下滑过程中，最大加速度为 ；最大速度为 。FL1L2Bv【跟踪训练2】.长L1宽L2的矩形线圈电阻为R，处于磁感应强度为B的匀强磁场边缘，线圈与磁感线垂直。将线圈以向右的速度v匀速拉出磁场，求：拉力F大小；拉力的功率P；拉力做的功W；线圈中产生的电热Q；通过线圈某一截面的电荷量q。类型题：自感现象应用 【例2】在图中，L是自感系数足够大的线圈，其直流电阻可以忽略不计，D1和D2是两个相同的灯泡，若将电键K闭合，待灯泡亮度稳定后再断开电键K，则( )A电键K闭合时，灯泡D1和D2同时亮，然后D1会变暗直到不亮，D2更亮B电键K闭合时，灯泡D1很亮，D2逐渐变亮，最后一样亮亮亮C电键K断开时，灯泡D2随之熄灭。而D1会更下才熄灭D电键K断开时，灯泡D1随之熄灭，而D2会更下才熄灭【跟踪训练1】如图所示是演示自感现象的电路图L是一个电阻很小的带铁芯的自感线圈，A是一个标有“6V，4w”的小灯泡，电源电动势为6V，内阻为3，在实验中（ ） AS闭合的瞬间灯泡A中有电流通过，其方向是从ab BS闭合后，灯泡A不能正常工作 CS由闭合而断开瞬间，灯A中无电流DS由闭合而断开瞬间，灯A中有电流通过，其方向为从ba类型题：=n/t 【例3】长为a宽为b的矩形线圈，在磁感强度为B的匀强磁场中垂直于磁场的OO轴以恒定的角速度旋转，设t= 0时，线圈平面与磁场方向平行，则此时的磁通量和磁通量的变化率分别是 【跟踪训练1】如图所示，AB是两个同心圆，半径之比RARB=21，AB是由相同材料，粗细一样的导体做成的，小圆B外无磁场，B内磁场的变化如图所示，求A、B中电流大小之比（不计两圆中电流形成磁场的相互作用）【跟踪训练2】如图所示，光滑导轨宽0.4 m，ab金属棒长0.5m，均匀变化的磁场垂直穿过其面，方向如图，磁场的变化如图所示，金属棒ab的电阻为1，导轨电阻不计，自t0时，ab棒从导轨最左端，以v1m/s的速度向右匀速运动，则（ ） A1s末回路中的电动势为16V B1s末棒ab受安培力大小为128N C1s末回路中的电动势为08V D1s末棒ab受安培力大小为064N类型题：自感现象应用 【例4】如图电路中，自感线圈电阻很小（可忽略不计），自感系数很大A、B、C是三只完全相同的灯泡则S闭合后（ ） AS闭合瞬间，三个灯都亮 BS闭合瞬间，A灯最亮，B灯和C灯亮度相同 CS闭合后，过一会儿，A灯逐渐变暗，最后完全熄灭 DS闭合后过一会儿，B、C灯逐渐变亮，最后亮度相同【跟踪训练1】如图所示，L为一纯电感线圈，R为一灯泡下列说法中正确的是（ ） A开关 K接通瞬间无电流通过灯泡 B开关K接通后电路稳定时，无电流通过灯泡 C开关 K断开瞬间无电流通过灯泡 D开关K接通瞬间及接通后电路稳定时，灯泡中均有 从a到b的电流，而在开关K断开瞬间灯泡中则有从b到a的电流类型题： 电磁感应与力学的联系【例5】.竖直放置的U形导轨宽为L，上端串有电阻R（其余电阻不计）。磁感应强度为B的匀强磁场方向向外。金属棒ab质量为m，与导轨接触良好，不计摩擦，从静止释放后保持水平而下滑。求其下滑的最大速度。【跟踪训练1】如图所示，质量为100 g的铝环，用细线悬挂起来，环中央距地面h为0. 8 m.有一质量200 g的磁铁以10 m/s的水平速度射入并穿过铝环，落在距铝环原位置水平距离3.6 m处，则在磁铁与铝环发生相互作用时：（1)铝环向哪边偏斜？它能上升多高？(2)在磁铁穿过铝环的整个过程中，环中产生了多少电能？类型题： 专题：电磁感应中的电路分析和图像问题【例6】如图所示，粗细均匀的金属环的电阻为R，可转动原金属杆OA的电阻为R/4，杆长为L，A端与环相接触，一定值电阻分别与杆的端点O及环边连接，杆OA在垂直于环面向里的、磁感应强度为 B的匀强磁场中，以角速度顺时针转动，又定值电阻为R/2，求电路中总电流的变化范围。【跟踪训练1】如图所示，半径为a的圆形区域内有匀强磁场，磁感应强度B0.2 T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地旋转，磁场与环面垂直，其中a=0.4 m,b0.6m.金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R02.一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均不计（1)若棒以v0=5 m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径00的瞬时,MN中的电动势和流过L1的电流 (2)撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环OL2O/以OO/为轴向上翻转900，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为T/s，求L1的功率顺时针【例7】一匀强磁场，磁场方向垂直纸面，规定向里的方向为正。在磁场中有一细金属圆环，圆环平面位于纸面内，如图所示。现令磁感应强度B随时间t变化，先按下图中的oa图线变化，后来又按bc和ad变化，令E1,E2, E3,分别表示这三段变化过程中的感应电动势的大小，I1、I2、I3分别表示对应的感应电流，则（ ）A. ElE2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向.B. ElE2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向.C. E1E2，I2沿顺时针方向，I3沿逆时针方向D.E2=E3, I2沿顺时针方向，I3沿顺时针方向【跟踪训练1】如图所示，竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路，导线所围区城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图中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（ ）BACD【跟踪训练2】如图中 A是一个边长为L的正方形线框，电阻为R，今维持线框以恒定的速度v沿x轴运动。并穿过图中所示的匀强磁场B区域，若以X轴正方向作为力的正方向，线框在图示位置的时刻作为时间的零点，则磁场对线框的作用力F随时间t的变化图线为图中的 【跟踪训练3】一个闭合线圈固定在垂直纸面的匀强磁场中，设磁场方向向里为磁感强度B的正方向，线圈中的箭头为电流I的正方向线圈及线圈中感应电流I随时间变化的图线如图所示，则磁感强度B随时间变化的图线可能是图中的（ ）【跟踪训练4】如图(a）所示，一个边长为a，电阻为R的等边三角形线框在外力作用下以速度v匀速地穿过宽度为a的两个匀强磁场这两个磁场的磁感应强度大小均为B，方向相反，线框运动方向与底边平行且与磁场边缘垂直取逆时针方向的电流为正，试通过计算，画出从图示位置开始，线框中产生的感应电流I与沿运动方向的位移X之间的函数图象【跟踪训练5】在图甲中，直角坐标系0xy的1、3象限内有匀强磁场，第1象限内的磁感应强度大小为2B，第3象限内的磁感应强度大小为B，磁感应强度的方向均垂直于纸面向里.现将半径为l，圆心角为900的扇形导线框OPQ以角速度绕O点在纸面内沿逆时针匀速转动，导线框回路电阻为R.(1)求导线框中感应电流最大值.(2)在图乙中画出导线框匀速转动一周的时间内感应电流I随时间t变化的图象.(规定与图甲中线框的位置相对应的时刻为t=0)(3)求线框匀速转动一周产生的热量.O2BxBy图甲PlQIOt图乙类型题： 专题：一、与运动学与动力学结合的题目专题:电磁感应与力学综合【例8】如图所示，一倾斜的金属框架上设有一根金属棒，由于摩擦力的作用，在没有磁场时金属棒可在框架上处于静止状态，从t0时刻开始，给框架区域加一个垂直框架平面斜向上的逐渐增强的匀强磁场，到t时刻，棒开始运动，在t0到t这段时间内，金属棒所受的摩擦力（ ） A不断增大；B不断减小；C先减小后增大；D先增大后减小【跟踪训练1】如图所示，足够长的U形导体框架的宽度L0.40m，电阻不计，其所在平面与水平面成370角，磁感强度B=10 T的匀强磁场方向垂直于框平面，一根质量为m0.20kg，有效电阻R=10的导体棒MN垂直跨放在U形架上，该导体棒与框架间的动摩擦因数050，导体棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动时，通过的位移S30m，求：（1）导体棒运动过程中某一0.2s内框架所夹部分扫过的最大面积（2）导体棒从开始下滑到刚开始匀速运动这一过程中，导体棒的有效电阻消耗的电功（sin37006） 【跟踪训练2】如图所示，水平放置的两根金属导轨位于方向垂直于导轨平面并指向纸里的磁场中，导轨上有两根小金属导体杆ab、cd，能沿导轨无摩擦地滑动，金属杆ab、cd与导轨间的接触电阻可忽略不计，开始时，ab、cd都是静止的，现在让cd杆以初速度v向右开始运动，如果两根导轨足够长，则（ ） Acd始终做减速运动，ab始终做加速运动并追上cd Bcd始终做减速运动，ab始终做加速运动，但追不上cd C、cd先做减速运动，后作加速运动，ab先做加速运动后作减速运动 D开始cd做减速运动，ab做加速运动最终两杆以相同速度做匀速运动【跟踪训练3】如图所示，金属杆a在离地h高处从静止开始沿弧形轨道下滑，平行导轨的水平部分有竖直向上的匀强磁场B，水平部分导轨上原来放有一金属杆b，已知a杆的质量为ma，且与b杆的质量比为ma：mb3：4，水平导轨足够长，不计摩擦，求：（1）当P棒进入磁场后，a、b棒各做什么运动？a和b的最终速度分别是多大？（2）a棒刚进入磁场时，a、b棒加速度之比为多少？整个过程中回路释放的电能是多少？（3）若已知a、b杆的电阻之比Ra：Rb=3：4，其余电阻不计，整个过程中a、b上产生的热量分别是多少？【跟踪训练4】如图所示abcde和a/b/c/d/e/为两平行的光滑导轨，aa/2cc/，de、d/e/部分为与直轨相切的半径均为R的半圆形轨道，且处于竖直平面内，直轨部分处于竖直向上的匀强磁场中，弯曲部分处于磁场外，在靠近aa/和cc/处有两根金属棒MN、PQ，质量分别为2m和m，为使棒PQ能沿导轨运动而通过半圆形轨道的最高点ee/，在初始位置必须给棒MN以多大的冲量（假设两段水平直轨道足够长，PQ出磁场时MN仍在宽轨道上运动）二、电磁感应定律与能量类型题： 专题：电磁感应与能量 【例9】甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴OO/旋转，当它们以相同的初角速度开始转动后，由于阻力，