广东省深圳市高二物理《电磁感应现象》课件.ppt

1 在图10 1 1所示的闭合铁芯上绕有一组线圈 与滑动变阻器 电池构成闭合电路 a b c为三个闭合金属圆环 假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内 则当滑动变阻器的滑片左 右滑动时 能产生感应电流的金属圆环是 a a b两个环b b c两个环c a c两个环d a b c三个环 解析 选a 当滑片左右滑动时 通过a b的磁通量变化 而通过c环的合磁通量始终为零 故a b两环中产生感应电流 而c环中不产生感应电流 2 双选 2010 韶关模拟 如图是验证楞次定律实验的示意图 竖直放置的线圈固定不动 将磁铁从线圈上方插入或拔出 线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流 各图中分别标出了磁铁的极性 磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况 其中表示正确的是 解析 选c d 先根据楞次定律判断线圈的n极和s极 a上端为n极 b上端为n极 c上端为s极 d上端为s极 再根据安培定则确定感应电流的方向 a b错误 c d正确 3 双选 如图10 1 2所示 在直导线下方有一矩形线框 当直导线中通有方向如图所示且均匀增大的电流时 线框将 a 有顺时针方向的电流b 有逆时针方向的电流c 靠近直导线d 远离直导线 解析 选b d 当电流增大时 线框中的磁场向里增大 由楞次定律可判断线框将产生逆时针方向的电流 b对a错 由楞次定律的广泛含义可推知线框将远离直导线阻碍磁通量的增加 c错d对 本题也可用线框上下两边所受安培力大小确定线框运动情况 4 双选 如图10 1 3所示为地磁场磁感线的示意图 在北半球地磁场的竖直分量向下 飞机在我国上空匀速巡航 机翼保持水平 飞行高度不变 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1 右方机翼末端处的电势为2 a 若飞机从西往东飞 1比2高b 若飞机从东往西飞 2比1高c 若飞机从南往北飞 1比2高d 若飞机从北往南飞 2比1高 解析 选a c 对a选项 磁场竖直分量向下 手心向上 拇指指向飞机飞行方向 四指指向左翼末端 故1 2 a正确 同理 飞机从东往西飞 仍是1 2 b错 从南往北 从北往南飞 都是1 2 故c选项正确 d选项错 例1 如图10 1 4 甲 所示 两个闭合圆形线圈a b的圆心重合 放在同一水平面内 线圈a中通以如图 乙 所示的变化电流 t 0时电流方向为顺时针 如图中箭头所示 在t1 t2时间内 对于线圈b 下列说法中正确的是 a 线圈b内有顺时针方向的电流 线圈有扩张的趋势b 线圈b内有顺时针方向的电流 线圈有收缩的趋势c 线圈b内有逆时针方向的电流 线圈有扩张的趋势d 线圈b内有逆时针方向的电流 线圈有收缩的趋势 思路点拨 解答本题时 可按以下思路分析 标准解答 选a 在t1 t2时间内 通入线圈a中的电流是正向增大的 即逆时针方向增大的 其内部会产生增大的向外的磁场 穿过b的磁通量增大 由楞次定律可判定线圈b中会产生顺时针方向的感应电流 线圈b中电流为顺时针方向 与a的电流方向相反 有排斥作用 故线圈b将有扩张的趋势 变式训练 双选 2010 合肥模拟 绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上 铁芯上套着一个铝环 线圈与电源 电键相连 如图10 1 5所示 线圈上端与电源正极相连 闭合电键的瞬间 铝环向上跳起 则下列说法中正确的是 a 若保持电键闭合 则铝环不断升高b 若保持电键闭合 则铝环停留在某一高度c 若保持电键闭合 则铝环跳起到某一高度后将回落d 如果电源的正 负极对调 观察到的现象不变 解析 选c d 若保持电键闭合 磁通量不变 感应电流消失 所以铝环跳起到某一高度后将回落 a b错 c对 正 负极对调 同样磁通量增加 由楞次定律知 铝环向上跳起 现象不变 d正确 例2 双选 如图10 1 6所示 两个线圈套在同一个铁芯上 线圈的绕向如图 左线圈连着平行导轨m和n 导轨电阻不计 在导轨垂直方向上放着金属棒ab 金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中 下列说法中正确的是 a 当金属棒向右匀速运动时 a点电势高于b点 c点电势高于d点b 当金属棒向右匀速运动时 b点电势高于a点 c点与d点等电势c 当金属棒向右加速运动时 b点电势高于a点 c点电势高于d点d 当金属棒向右加速运动时 b点电势高于a点 d点电势高于c点 思路点拨 解答本题应把握以下三点 自主解答 选b d 当金属棒向右匀速运动而切割磁感线时 金属棒产生恒定感应电动势 由右手定则判断电流方向由a b 根据电流从电源 ab相当于电源 正极流出沿外电路回到电源负极的特点 可以判断b点电势高于a点 又左线圈中的感应电动势恒定 则感应电流也恒定 所以穿过右线圈的磁通量保持不变 不产生感应电流 当ab向右做加速运动时 由右手定则可推断b a 电流沿逆时针方向 又由e blv可知ab导体两端的e不断 增大 那么左边电路中的感应电流也不断增大 由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的 并且磁感应强度不断增强 所以右边电路的线圈中的向上的磁通量不断增加 由楞次定律可判断右边电路的感应电流方向应沿逆时针 而在右线圈组成的电路中 感应电动势仅产生在绕在铁芯上的那部分线圈上 把这个线圈看做电源 由于电流是从c沿内电路 即右线圈 流向d 所以d点电势高于c点 故b d正确 互动探究 1 若金属棒ab向左减速运动 则c d两点哪点电势高 2 若保持金属棒ab不动 磁感应强度均匀增大 则c d两点的电势又会怎样 解析 1 ab向左减速运动 由右手定则知电流沿顺时针方向且减小 由安培定则得右边线圈中的磁场向下减小 由楞次定律知线圈中电流由d端流出 故d点电势高于c点 2 回路中磁通量均匀增大 由楞次定律和法拉第电磁感应定律知 左侧回路中产生顺时针方向电流 且大小不变 由安培定则知右侧线圈中的磁场不变 即右线圈中无感应电流 电势相等 答案 1 d点电势高 2 电势相等 例3 双选 如图所示 水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒pq mn 当pq在外力作用下运动时 mn在磁场力作用下向右运动 则pq所做的运动可能是a 向右加速运动b 向左加速运动c 向右减速运动d 向左减速运动 思路点拨 pq做变速运动 产生大小变化的感应电流 则l2产生的磁场不断变化 l1中的磁通量变化而产生二级感应电流 m n再在安培力作用下运动 标准解答 选b c 设pq向右运动 用右手定则和安培定则判定可知穿过l1的磁感线方向向上 若pq向右加速运动 则穿过l1的磁通量增加 用楞次定律判定可知通过mn的感应电流方向是n m 对mn用左手定则判定可知mn向左运动 可见a选项不正确 若pq向右减速运动 则穿过l1的磁通量减少 用楞次定律判定可知通过mn的感应电流方向是m n 用左手定则判定可知mn向右运动 可见c正确 同理设pq向左运动 用上述类似方法可判定b正确 而d错误 1 2009 海南 t4 一长直铁芯上绕有一固定线圈m 铁芯右端与一木质圆柱密接 木质圆柱上套有一闭合金属环n n可在木质圆柱上无摩擦移动 m连接在如图10 1 7所示的电路中 其中r为滑动变阻器 e1和e2为直流电源 s为单刀双掷开关 下列情况中 可观测到n向左运动的是 a 在s断开的情况下 s向a闭合的瞬间b 在s断开的情况下 s向b闭合的瞬间c 在s已向a闭合的情况下 将r的滑动头向c端移动时d 在s已向a闭合的情况下 将r的滑动头向d端移动时 命题意图 本题考查电流的磁场 电磁感应现象 楞次定律 安培力等知识 是一道电磁感应综合题 意在考查考生综合有关知识解决电磁感应综合问题的能力 解析 选c 在s断开的情况下s向a b 闭合的瞬间m中电流瞬时增加 左端为磁极n s 极 穿过n的磁通量增加 根据楞次定律阻碍磁通量变化可知n环向右运动 a b项均错 在s已向a闭合的情况下将r的滑动头向c端移动时 电路中电流减小 m产生的磁场减弱 穿过n的磁通量减小 根据楞次定律阻碍磁通量变化可知n环向左运动 d项错 c项对 2 2008 宁夏 t16 如图10 1 8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ab 流过r的电流为由c到d 流过r的电流为由b到ac 流过r的电流为由d到c 流过r的电流为由a到bd 流过r的电流为由c到d 流过r的电流为由a到b 命题意图 本题考查右手定则及电路中电流流向问题 要求学生有基本的应用能力 解析 选b 依据右手定则可判断出导体棒pq中的电流由p到q q处电势最高 p处电势最低 由p到q电势依次升高 外电路中的电流方向总是从高电势流向低电势处 因此流过r的电流为由c到d 流过r的电流为由b到a 故选项b正确 3 2009 重庆 t20 如图10 1 9为一种早期发电机原理示意图 该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成 两磁极相对于线圈平面对称 在磁极绕转轴匀速转动过程中 磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧xoy运动 o是线圈中心 则 a 从x到o 电流由e经g流向f 先增大再减小b 从x到o 电流由f经g流向e 先减小再增大c 从o到y 电流由f经g流向e 先减小再增大d 从o到y 电流由e经g流向f 先增大再减小 命题意图 本题考查异名磁极之间的磁场分布以及磁通量的变化 楞次定律 意在考查考生对楞次定律的理解和运用 解析 选d 在磁极绕转轴从x到o匀速转动的过程中 原磁场方向指向上方不断增加 穿过线圈平面的磁通量向上增大 根据楞次定律可知线圈中产生顺时针方向的感应电流 电流由f经g流向e 又导线切割磁感线产生感应电动势e感 blv 导线处的磁感应强度先增后减可知感应电动势先增加后减小 则电流先增大后减小 a b项均错 在磁极绕转轴从o到y匀速转动的过程中 穿过线圈平面的磁通量向上减小 根据楞次定律可知线圈中产生逆时针方向的感应电流 电流由e经g流向f 又导线切割 磁感线产生感应电动势e感 blv 导线处的磁感应强度先增后减可知感应电动势先增加后减小 则电流先增大再减小 故c项错 d项对 双选 如图10 1 10所示 沿x轴 y轴有两根长直导线 互相绝缘 x轴上的导线中通有 x方向的电流 y轴上的导线中通有 y方向的电流 两虚线是坐标轴所夹角的角平分线 a b c d是四个圆心在虚线上 与坐标原点等距的相同的圆形导线环 当两直导线中的电流从相同大小 以相同的快慢均匀减小时 各导线环中的感应电流情况是 a a中有逆时针方向的电流b b中有顺时针方向的电流c c中有逆时针方向的电流d d中有顺时针方向的电流 解析 选b c 先根据安培定则可以判断a b c d圆环所在区域的合磁场 合磁通 a d圆环内合磁通为零 b圆环内合磁通方向向里 c圆环内合磁通方向向外 再根据楞次定律可以判断b圆环上感应电流方向为顺时针 c圆环上感应电流方向为逆时针 故答案为b c 一 单项选择题 本大题共4小题 每小题6分 共24分 每小题只有一个选项符合题意 1 如图1所示为一个圆环形导体 圆心为o 有一个带正电的粒子沿如图所示的直线从圆环表面匀速飞过 则环中的感应电流情况是 a 沿逆时针方向b 沿顺时针方向c 先沿逆时针方向后沿顺时针方向d 先沿顺时针方向后沿逆时针方向 解析 选d 由于带正电的粒子没有沿直径运动 所以它产生的磁场的磁感线穿过圆环时不能抵消 所以穿过圆环的磁通量开始时向外增加 然后向外减少 根据楞次定律 圆环中感应电流的方向先沿顺时针方向 后沿逆时针方向 故d正确 2 2009 浙江高考 如图2所示 在磁感应强度大小为b 方向竖直向上的匀强磁场中 有一质量为m 阻值为r的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在o点 并可绕o点摆动 金属线框从右侧某一位置由静止开始释放 在摆动到左侧最高点的过程中 细杆和金属线框平面始终处于同一平面 且垂直纸面 则线框中感应电流的方向是 a a b c d ab d c b a dc 先是d c b a d 后是a b c d ad 先是a b c d a 后是d c b a d 解析 选b 线框从右侧开始由静止释放 穿过线框平面的磁通量逐渐减少 由楞次定律可得感应电流的方向为d c b a d 到达最低点继续向左摆动过程中 穿过线框平面的磁通量逐渐增大 由楞次定律可得感应电流的方向仍为d c b a d 故b选项正确 3 2010 巢湖模拟 如图3所示 螺线管的导线的两端与两平行金属板相接 一个带负电的小球用丝线悬挂在两金属板间 并处于静止状态 若条形磁铁突然插入线圈时 小球的运动情况是 a 向左摆动b 向右摆动c 保持静止d 无法判定 解析 选a 当条形磁铁插入线圈中时 线圈中向左的磁场增强 由楞次定律可判定金属板左端电势高 故带负电的小球将向左摆动 a正确 4 新题快递 现代汽车中有一种先进的制动机构 可保证车轮在制动时不是完全刹死滑行 而是让车轮仍有一定的滚动 经研究这种方法可以更有效地制动 它有一个自动检测车速的装置 用来控制车轮的转动 其原理如图4所示 铁质齿轮p与车轮同步转动 右端有一个绕有线圈的磁体 m是一个电流检测器 当车轮带动齿轮转动时 线圈中会有电流 这是由于齿靠近线圈时被磁化 使磁场增强 齿离开线圈时磁场减弱 磁通量变化使线圈中产生了 感应电流 将这个电流放大后去控制制动机构 可有效地防止车轮被制动抱死 如图所示 在齿a转过虚线位置的过程中 关于m中感应电流的说法正确的是 a m中的感应电流方向一直向左b m中的感应电流方向一直向右c m中先有自右向左 后有自左向右的感应电流d m中先有自左向右 后有自右向左的感应电流 解析 选d 由楞次定律 感应电流的结果总是阻碍引起感应电流的原因 由于齿靠近线圈时被磁化 使磁场增强 感应电流的磁场要阻碍原磁场增强 由安培定则 m中感应电流的方向自左向右 齿离开线圈时磁场减弱 磁通量变化使线圈中产生了感应电流 感应电流的磁场要阻碍原磁场减弱 由安培定则 m中感应电流的方向自右向左 d正确 二 双项选择题 本大题共5小题 每小题8分 共40分 每小题有两个选项符合题意 5 带电圆环绕圆心在圆环所在平面内旋转 在环的中心处有一闭合小线圈 小线圈和圆环在同一平面内 则 a 只要圆环在转动 小线圈内就一定有感应电流b 不管圆环怎样转动 小线圈内都没有感应电流c 圆环做变速转动时 小线圈内一定有感应电流d 圆环做匀速转动时 小线圈内没有感应电流 解析 选c d 带电圆环旋转时 与环形电流相当 若匀速旋转 电流恒定 周围磁场不变 穿过小线圈的磁通量不变 不产生感应电流 a错d对 若变速转动 相当于电流变化 周围产生变化的磁场 穿过小线圈的磁通量变化 产生感应电流 b错c对 6 2010 宿迁模拟 如图5所示是一种延时开关 s2闭合 当s1闭合时 电磁铁f将衔铁d吸下 将c线路接通 当s1断开时 由于电磁感应作用 d将延迟一段时间才被释放 则 a 由于a线圈的电磁感应作用 才产生延时释放d的作用b 由于b线圈的电磁感应作用 才产生延时释放d的作用c 如果断开b线圈的电键s2 无延时作用d 如果断开b线圈的电键s2 延时将变长 解析 选b c s1断开时 a线圈中电流消失 磁通量减少 b线圈中产生感应电流 阻碍线圈中磁通量的减少 a错 b对 若断开s2 b线圈无感应电流 磁通量立即减为零 不会有延时作用 c对 d错 7 如图6是某电磁冲击钻的原理图 若突然发现钻头m向右运动 则可能是 a 电键s闭合瞬间b 电键s由闭合到断开的瞬间c 电键s已经是闭合的 变阻器滑片p向左迅速滑动d 电键s已经是闭合的 变阻器滑片p向右迅速滑动 解析 选a c 当电键突然闭合时 左线圈上有了电流 产生磁场 而对于右线圈来说 磁通量增加 由楞次定律可知 为了阻碍磁通量的增加 钻头m向右运动远离左边线圈 故a项正确 当电键由闭合到断开瞬间 穿过右线圈的磁通量要减少 为了阻碍磁通量的减少 钻头m要向左运动靠近左边线圈 故b项错误 电键闭合时 当变阻器滑片p突然向左滑动时 回路的电阻减小 回路电流增大 产生的磁场增强 穿过右线圈的磁通量增大 为了阻碍磁通量的增加 钻头m向右运动远离左边线圈 故c项正确 当变阻器滑片p突然向右滑动时 回路的电阻增大 回路电流减小 产生的磁场减弱 穿过右线圈的磁通量减少 为了阻碍磁通量的减少 钻头m向左运动靠近左边线圈 故d项错误 8 2010 广州模拟 纸面内有u形金属导轨 ab部分是直导线 如图7 虚线范围内有垂直于纸面向里的均匀磁场 ab右侧有圆线圈c 为了使c中产生顺时针方向的感应电流 贴着导轨的金属棒mn在磁场里的运动情况是 a 向右匀速运动b 向左减速运动c 向右加速运动d 向右减速运动 解析 选b c 若使线圈c中产生顺时针方向电流 则c处的磁场应垂直于纸面向里减弱或向外增强 由安培定则知ab中的电流由b至a减弱或由a至b增强 由右手定则判定可知棒mn向左减速运动或向右加速运动 b c正确 9 如图8 一磁铁用细线悬挂 一个很长的铜管固定在磁铁的正下方 开始时磁铁上端与铜管上端相平 烧断细线 磁铁落入铜管的过程中 下列说法正确的是 a 磁铁下落的加速度恒定b 磁铁下落的速度先增大后减小c 磁铁下落的加速度一直减小最后为零d 磁铁下落的速度逐渐增大 最后匀速运动 解析 选c d 刚烧断细线时 磁铁只受重力 向下加速运动 铜管中产生感应电流 对磁铁的下落产生阻力 故磁铁速度增大 加速度减小 当阻力和重力相等时 磁铁加速度为零 速度达到最大 c d正确 三 计算题 本大题共2小题 共36分 要有必要的文字说明和解题步骤 有数值计算的要注明单位 10 16分 如图9所示 匀强磁场区域宽为d 一正方形线框abcd的边长为l 且l d 线框以速度v通过磁场区域 从线框进入到完全离开磁场的时间内 线框中没有感应电流的时间是多少 解析 从线框进入到完全离开磁场的过程中 当线框bc边运动至磁场右边缘至ad边运动至磁场左边缘过程中无感应电流 6分 此过程位移为 l d 6分 故t 4分 答案 11 20分 如图10所示 固定于水平面上的金属架cdef处在竖直向下的匀强磁场中 金属棒mn沿框架以速度v向右做匀速运动 t 0时 磁感应强度为b0 此时mn到达的位置使mden构成一个边长为l的正方形 为使mn棒中不产生感应电流 从t 0开始 磁感应强度b随时间t应怎样变化 请推导出这种情况下b与t的关系式 解析 要使mn棒中不产生感应电流 应使穿过线圈平面的磁通量不发生变化 6分 在t 0时刻 穿过线圈平面的磁通量 1 b0s b0l2 4分 设t时刻的磁感应强度为b 此时磁通量为 2 bl l vt 5分 由 1 2得b 5分 答案 见解析 1 2008 海南高考 法拉第通过精心设计的一系列实验 发现了电磁感应定律 将历史上认为各自独立的学科 电学 与 磁学 联系起来 在下面几个典型的实验设计思想中 所作的推论后来被实验否定的是 a 既然磁铁可使近旁的铁块带磁 静电荷可使近旁的导体表面感应出电荷 那么静止导线上的稳恒电流也可在近旁静止的线圈中感应出电流b 既然磁铁可在近旁运动的导体中感应出电动势 那么稳恒电流也可在近旁运动的线圈中感应出电流c 既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流 那么静止的磁铁也可在近旁运动的导体中感应出电动势d 既然运动的磁铁可在近旁的导体中感应出电动势 那么运动导线上的稳恒电流也可在近旁的线圈中感应出电流 解析 选a 静止的线圈放在稳恒电流的静止导线附近 线圈中的磁通量不变 故不会感应出电流 通有恒定电流的导线只要与闭合线圈有相对运动引起磁通量变化 线圈中一定会感应出电流 b d说法正确 运动的导体在磁铁附近做切割磁感线运动时 会产生感应电动势 c说法对 所以符合题意的选项为a 2 电阻r 电容c与一线圈连成闭合回路 条形磁铁静止于线圈的正上方 n极朝下 如图所示 现使磁铁开始自由下落 在n极接近线圈上端的过程中 流过r的电流方向和电容器极板的带电情况是 a 从a到b 上极板带正电b 从a到b 下极板带正电c 从b到a 上极板带正电d 从b到a 下极板带正电 解析 选d 在n极接近线圈上端的过程中 通过线圈的磁感线方向向下 磁通量增大 由楞次定律可判定流过线圈的电流方向向下 即线圈下端相当于电源正极 故可知d正确 3 2008 重庆高考 如图所示 粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈 当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线ab正上方等高快速经过时