高二寒假讲义 专题1 电磁感应(赵广).docx

精锐教育学科教师辅导讲义 学员编号： 年 级： 高一 课 时 数：3 学员姓名： 辅导科目： 物理 学科教师： 授课主题T电磁感应授课日期及时段教学内容一、 知识梳理二、知识点深化(一)、电磁感应应现象。1、磁通量(1)定义：在磁感应强度为B的匀强磁场中,与磁场方向上的面积S和B的乘积，磁通量是标量。(2)公式=BS的适用条件 匀强磁场. S为垂直磁场的有效面积.(3)磁通量的物理意义 磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数. 同一平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量最大；当它跟磁场方向平行时，磁通量为零；当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时，磁通量为零.(4)磁通量“+”、“-”号的意义。若规定磁感线沿某一方向穿过某平面的磁通量为正值，则磁感线反向穿过该平面的磁通量为负值.2、电磁感应现象。(1)产生电磁感应现象的实质。穿过电路的磁通量发生变化,电路中就会产生感应电动势.如果电路闭合,则有感应电流;如果电路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流.(2)磁通量发生变化的三种常见情况： 磁场强弱不变，回路面积改变； 回路面积不变，磁场强弱改变； 回路面积和磁场强弱均不变，但二者的相对位置发生改变。(3) 磁通量变化判断流程： 确定研究的闭合电路 弄清楚回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量. 3、楞次定律 右手定则(1) 楞次定律中“阻碍”的理解： (2) 楞次定律的推广。 推广表述：感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因.其具体方式为： 阻碍原磁通量的变化“增反减同”. 阻碍相对运动“来拒去留”. 使线圈面积有扩大或缩小的趋势“增缩减扩”. 阻碍原电流的变化(自感现象)“增反减同”.(3) 安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律综合应用的比较。基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流有作用力左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动右手定则闭合回路磁通量变化楞次定律 (4) 应用楞次定律解题的一般程序为:（二）、法拉第电磁感应定律1、法拉第电磁感应定律(1)表述：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(2)公式：Ekk为比例常数当E、t都取国际单位时，k1，所以有E.(3)若线圈有n匝，则相当于n个相同的电动势串联，所以整个线圈中的电动势为En.注意：产生感应电动势的那部分导体相当于电源，感应电动势即该电源的电动势(4)磁通量，磁通量的变化量与磁通量变化率的比较.物理量单位物理意义磁通量Wb表示某时刻或某位置时穿过某一面积的磁感线条数的多少磁通量的变化量Wb表示在某一过程中穿过某一面积磁通量变化的多少磁通量的变化率Wb/s表示穿过某一面积的磁通量变化的快慢特别提醒：、均与线圈匝数无关；磁通量和磁通量变化率大小并没有直接关系，很大时，可能很小，也可能很大；=0时，可能不为0。2、导线切割磁感线时的感应电动势(4) 公式EBlvsin。(5) 该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论，通常用来求导体运动速度为v时的瞬时电动势，若v为平均速度，则E为平均电动势。(3)当B、l、v三个量方向相互垂直时，EBlv；当有任意两个量的方向平行时，E0。(4)式中的l应理解为导体切割磁感线时的有效长度如图所示，导体切割磁感线的情况应取与B和v垂直的等效直线长度，即ab的弦长。(5) 该式适用于导体平动时，即导体上各点的速度相等时。(6) 当导体绕一端转动时如图所示，由于导体上各点的速度不同，是线性增加的，所以导体运动的平均速度为，由公式EBl得，EBlBl2。(7) 公式中的v应理解为导线和磁场的相对速度，当导线不动而磁场运动时，也有电磁感应现象产生。3、公式En与EBlvsin的对比EnEBlvsin区别研究对象整个闭合回路回路中做切割磁感线运动的那部分导体适用范围各种电磁感应现象只适用于导体切割磁感线运动的情况计算结果求得的是t内的平均感应电动势En求得的是某一时刻的瞬时感应电动势EBlvsin适用情景用于磁感应强度B变化所产生的电磁感应现象(磁场变化型)用于导体切割磁感线所产生的电磁感应现象(切割型) 联 系EBlvsin是由En在一定条件下推导出来的，该公式可看做法拉第电磁感应定律的一个推论E = BwL2(四)、自感现象1. 自感由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。 产生的电动势叫自感电动势。电流I变化时，自感电动势阻碍电流的变化（当I增加，自感电动势反抗I的增加，当I减小，自感电动势补充I的减小）2. 原因导体本身的电流变化，引起磁通量的变化3. 自感电动势和自感系数（1）反映电流变化的快慢（2）自感系数L决定于线圈的自身（长度、截面积、匝数、铁芯）（3）自感电动势由L和I的变化率共同决定（4）单位：亨利 1H103 mH 1mH10 3H 自感现象只有在通过电路电流发生变化才会产生在判断电路性质时，一般分析方法是：当流过线圈L的电流突然增大瞬间，我们可以把L看成一个阻值很大的电阻；当流经L的电流突然减小的瞬间，我们可以把L看作一个电源，它提供一个跟原电流同向的电流一、专题精讲考点一：电磁感应现象能否发生的判断判断流程：(1)确定研究的闭合电路(2)弄清楚回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量.(3)【例1】如图所示，一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中，下列做法中能使圆盘中 产生感应电流的是 ()A圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动B圆盘以某一水平直径为轴匀速转动C圆盘在磁场中向右匀速平移D匀强磁场均匀增加【解析】【答案】BD【学法总结】判断能否产生电磁感应现象，关键是看回路的磁通量是否发生了变化磁通量的变化量21有多种形式，主要有：(1)S、不变，B改变，这时BSsin (2)B、不变，S改变，这时SBsin (3)B、S不变，改变，这时BS(sin 2sin 1【变式训练1】如图所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一个磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为.在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是 ()Aab向右运动，同时使减小B使磁感应强度B减小，角同时也减小Cab向左运动，同时增大磁感应强度BDab向右运动，同时增大磁感应强度B和角(0E2，a端为正 BE1E2，b端为正CE1E2，a端为正 DE1Ub5如图所示，水平地面上方有正交的匀强电场和匀强磁场，电场竖直向下，磁场垂直纸面向外半圆形铝框从直径处于水平位置时，沿竖直平面由静止开始下落不计阻力，a、b两端落到地面的次序是 () Aa先于bBb先于aCa、b同时落地D无法判定6. 如图所示为新一代炊具电磁炉，无烟、无明火、无污染、不产生有害气体、无微波辐射、高效节能等是电磁炉的优势所在电磁炉是利用电流通过线圈产生磁场，当磁场的磁感线通过含铁质锅底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速发热，然后再加热锅内食物下列相关说法中正确的是 ()A锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的B恒定磁场越强，电磁炉的加热效果越好C锅体中的涡流是由变化的磁场产生的D提高磁场变化的频率，可提高电磁炉的加热效果7. 将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是 ()A感应电动势的大小与线圈的匝数无关B穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同8.如图所示，正方形线圈abcd位于纸面内，边长为L，匝数为N，线圈内接有电阻值为R的电阻，过ab中点和cd中点的连线OO恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁场的磁感应强度为B.当线圈转过90时，通过电阻R的电荷量为 ()A. B.C. D.9. 如图所示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为L，一理想电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放导体棒进入磁场后，流经电流表的电流逐渐减小，最终稳定为I.整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻求：(1)磁感应强度的大小B；(2)电流稳定后，导体棒运动速度的大小v；(3)流经电流表电流的最大值Im.10. 电阻可忽略的光滑平行金属导轨长s1.15 m，两导轨间距L0.75 m，导轨倾角为30，导轨上端ab接一阻值R1.5 的电阻，磁感应强度B0.8 T的匀强磁场垂直轨道平面向上，如图所示阻值r0.5 ，质量m0.2 kg的金属棒与轨道垂直且接触良好，从轨道上端ab处由静止开始下滑至底端，在此过程中金属棒产生的焦耳热Q10.1 J(取g10 m/s2)求：(1)金属棒在此过程中克服安培力的功W安；(2)金属棒下滑速度v2 m/s时的加速度a；(3)为求金属棒下滑的最大速度vm，有同学解答如下：由动能定理，WGW安mv，.由此所得结果是否正确？若正确，说明理由并完成本小题；若不正确，给出正确的解答答案1A2BD3AC4BD5A6.A7.C8.B9(1)(2)(3)10(1)0.4 J(2)3.2 m/s2(3)见解析4、 专题过关1如图所示，线圈A、B是由不同材料制成的导体线圈，它们的质量一样大，形状一样，设磁场足够大，下列说法正确的是()A电阻大的线圈达到稳定速度时的速度大B电阻小的线圈达到稳定速度时的速度大C两线圈的稳定速度是一样的D电阻率大的材料制成的线圈，稳定速度大2如图所示，ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈，当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中，线圈ab将()A静止不动B逆时针转动C顺时针转动D发生转动，但因电源的极性不明，无法确定转动的方向3.如图所示，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4如图均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a () A顺时针加速旋转B顺时针减速旋转C逆时针加速旋转D逆时针减速旋转5. 如图所示，每米电阻为1 的一段导线被弯成半径r1 m的三段圆弧，并组成闭合回路每段圆弧都是圆周，位于空间直角坐标系的不同平面内，其中ab段位于xOy平面内，bc段位于yOz平面内，ca段位于zOx平面内空间存在一个沿x轴方向的磁场，其磁感应强度大小随时间变化的关系式为B0.70.6t，则() A导线中的感应电流大小是0.1 A，方向是acbaB导线中的感应电流大小是0.1 A，方向是abcaC导线中的感应电流大小是 A，方向是acbaD导线中的感应电流大小是 A，方向是abca6如图4所示，矩形金属框置于匀强磁场中，ef为一导体棒，可在ab与cd间滑动并接触良好设磁感应强度为B，ac长为L，在t时间内向左匀速滑过距离d，由法拉第电磁感应定律En可知，下列说法正确的是 () A当ef向左滑动时，左侧面积减少Ld，右侧面积增加Ld，因此EB当ef向左滑动时，左侧面积减少Ld，右侧面积增加Ld，互相抵消，因此E0C在公式En中，在切割磁感线情况下，BS，S应是导体棒切割磁感线扫过的面积，因此EBLd/tD在切割磁感线的情况下，只能用EBLv计算，不能用En计算7如图是用电流传感器(相当于电流表，其电阻可以忽略不计)研究自感现象的实验电路，图中两个电阻的阻值均为R，L是一个自感系数足够大的自感线圈，其直流电阻值也为R.下图是某同学画出的在t0时刻开关S切换前后，通过传感器的电流随时间变化的图象关于这些图象，下列说法中正确的是 () A图甲是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况B图乙是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况C图丙是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况D图丁是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况8如图所示，等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场，它的底边在x轴上且长为2L，高为L.纸面内一边长为L的正方形导线框沿x轴正方向做匀速直线运动穿过匀强磁场区域，在t0时刻恰好位于图中所示的位置以顺时针方向为导线框中电流的正方向，下面四幅图中能够正确表示电流位移(Ix)关系的是()9. 如图所示，用质量为m、电阻为R的均匀导线做成边长为l的单匝正方形线框MNPQ，线框每一边的电阻都相等将线框置于光滑绝缘的水平面上在线框的右侧存在竖直方向的有界匀强磁场，磁场边界间的距离为2l，磁感应强度为B，在垂直MN边的水平拉力作用下，线框以垂直磁场边界的速度v匀速穿过磁场在运动过程中线框平面水平，且MN边与磁场的边界平行求：(1)线框MN边刚进入磁场时，线框中感应电流的大小；(2)线框MN边刚进入磁场时，M、N两点间的电压UMN；(3)在线框从MN边刚进入磁场到PQ边刚穿出磁场的过程中，水平拉力对线框所做的功W.10. 如图所示，PQ、MN是固定的水平放置的足够长的U形金属导轨，导轨的宽度为L，整个导轨处于竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，导轨左端连接一阻值为R的电阻器，在导轨上放一质量为m的金属棒ab，导轨与金属棒电阻均不计，给ab一水平初速度，使其向右运动，最后ab静止在导轨上。（1）求当金属棒ab的速度为0. 5时，通