(选修3-2)4电磁感应全章学案1[1].doc

金太阳教育网 电磁感应第一节 划时代的发现 (一)、奥斯特梦圆“电生磁”-电流的磁效应 (二)、法拉第心系“磁生电”-电磁感应现象（1）奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考？法拉第持怎样的观点？（2）法拉第的研究是一帆风顺的吗？法拉第面对失败是怎样做的？（3）法拉第做了大量实验都是以失败告终，失败的原因是什么？（4）法拉第经历了多次失败后，终于发现了电磁感应现象，他发现电磁感应现象的具体的过程是怎样的？之后他又做了大量的实验都取得了成功，他认为成功的“秘诀”是什么？（三）实例探究1、有关物理学史的知识【例1】发电的基本原理是电磁感应。发现电磁感应现象的科学家是（ ）A安培 B赫兹C法拉第 D麦克斯韦解析：该题考查有关物理学史的知识，应知道法拉第发现了电磁感应现象。答案：C 【例2】发现电流磁效应现象的科学家是_，发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是_，发现电磁感应现象的科学家是_，发现电荷间相互作用力规律的的科学家是_。解析：该题考查有关物理学史的知识。答案：奥斯特 安培 法拉第 库仑2、对概念的理解和对物理现象的认识【例3】下列现象中属于电磁感应现象的是（ ）A磁场对电流产生力的作用B变化的磁场使闭合电路中产生电流C插在通电螺线管中的软铁棒被磁化D电流周围产生磁场解析：电磁感应现象指的是在磁场产生电流的现象，选项B是正确的。答案：B达标演练1、1831年8月29日，法拉第终于取得突破性进展。这次他用一个软铁圆环，环上绕两个互相绝缘的线圈A和B，如图4所示，他在日记中写道：“使一个有10对极板，每板面积为4平方英寸的电池充电。用一根铜导线将一个线圈，或更确切地说把B边的线圈的两个端点连接，让铜线通过一个距离，恰好经过一根磁针的上方（距铁环3英尺远）然后把电池连接在A边线圈的两端；这时立即观察到磁针的效应，它振荡起来，最后又停在原先的位置上，一旦断开A边与电池的连接，磁针再次被扰动。”(以上载自郭奕玲 沈慧君所著物理学史，清华大学出版社)在法拉第的这个实验中，（1）电路的连接是：A线圈与 ，B线圈 。法拉第观察到的现象是： （2）线圈与电源接通时，小磁针 ，说明另一个线圈中产生了 。并且最后小磁针又 。第2节 探究电磁感应的产生条件(一)、感应电流产生的条件1、实验一：闭合电路的部分导线在匀强磁场中切割磁感线，探究导线运动快慢与电流表示数大小的关系.实验二：向线圈中插入磁铁,或把磁铁从线圈中抽出，探究磁铁插入或抽出快慢与电流表示数大小的关系2、模仿法拉第的实验：通电线圈放入大线圈或从大线圈中拔出，或改变线圈中电流的大小（改变滑线变阻器的滑片位置），探究将小线圈从大线圈中抽出或放入快慢与电流表示数的关系(二)、分析论证：实验一：磁场强度不发生变化，但闭合线圈的面积发生变化；实验二：磁铁插入线圈时，线圈的面积不变，但磁场由弱变强；磁铁从线圈中抽出时，线圈的面积也不改变，磁场由强变弱；实验三：通电线圈插入大线圈时，大线圈的面积不变，但磁场由弱变强；通电线圈从大线圈中抽出时，大线圈的面积也不改变，但磁场由强变弱；当迅速移动滑线变阻器的滑片，小线圈中的电流迅速变化，电流产生的磁场也随之而变化，而大线圈的面积不发生变化，但穿过线圈的磁场强度发生了变化。 （三）实例探究【例题1】关于感应电流,下列说法中正确的是( )A只要闭合电路内有磁通量,闭合电路中就有感应电流产生B穿过螺线管的磁通量发生变化时,螺线管内部就一定有感应电流产生C线框不闭合时,即使穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中也没有感应电流D只要电路的一部分作切割磁感线运动,电路中就一定有感应电流解析:感生电流产生的条件：首先，穿过电路的磁通量必须变化；其次，电路必须闭合。本题（A）（B）（D）选择支都不能确保两点都满足，故不能选。 故（C）正确。【同类变式2-1】下列关于感应电流产生的说法中，正确的是：（ ）A、只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流产生；B、只要闭合导线做切割磁感线的运动，导线中就一定有感应电流产生；C、闭合电路的一部分导体，若不做切割磁感线的运动，则闭合电路中就一定没有感应电流；D、当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中就一定有感应电流。【例题2】如图所示,竖直放置的长直导线通以恒定电流,有一矩形线框与导线在同一平面,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.线框向下平动 D.线框以ab边为轴转动解析:直线电流在其周围产生的磁感应强度与导线中的电流强度和考查点到导线的距离有关（B=KI/r）。本题(A)因电流强度的变大使穿过线框回路的磁场变强从而使磁通量发生了变化；(B)因线框向外运动使穿过线框回路的磁场变弱，从而使线框回路的磁通量发生变化；(D)主要是因为线框面与磁场方向的夹角不断变化，从而使线框回路的磁通量发生变化；(C)影响电路磁通量的三个因素都没有改变，故磁通量不变。故（A）（B）（D）正确。【同类变式2-2】矩形闭合线圈平面跟磁感线方向平行,如图所示.下列情况中线圈有感应电流的是().A.线圈绕ab轴转动B.线圈垂直纸而向外平动C.线圈沿ab轴下移D.线圈绕cd轴转动【例题3】如图所示,一闭合金属环从上而下通过通电的长直螺线管,b为螺线管的中点,金属环通过a、b、c处时,能产生感应电流的是_.GGGG解析:螺线管外部的磁场类似于条形磁铁的磁场，内部的磁场是匀强磁场在闭合金属环分别通过a、b、c时，穿过环面的磁通量的变化情况依次是变大、不变和变小，故能产生感生电流的是a，c。【同类变式2-3】如图所示，一个矩形线框上有一电流计G，它们从一理想匀强磁场区域的上方自由下落，线圈平面与磁场方向垂直，在线圈下落的、三个位置中下列说法中正确的是（ ）A.只在位置时有感应电流 B.只在位置时有感应电流C.只在位置时有感应电流 D.只在位置时无感应电流 【例题4】如图所示，用导线做成的圆形回路与一直导线构成几种位置组合，哪几种组合中，切断直导线中电流时，闭合回路中会有感应电流产生？（ ）。ABCD解析:A图，环面关于直导线对称分布，上下两个半环面上的磁场总是大小相等方向相反，穿过整个环面的磁通量恒为零；B图和C图，环面关于直导线不对称分布，穿过环面的磁通量不为零，当切断直导线中电流时，环面上的磁通量发生变化；D图，磁感线与回路导线是同心圆，穿过整个环面的磁通量恒为零。故闭合回路中会有感应电流产生的是B 、C【同类变式2-4】如图所示,有一正方形闭合线圈,在足够大的匀强磁场中运动.下列四个图中能产生感应电流的是图() 【例题5】如图所示,一有限范围的匀强磁场,宽为d.一个边长为l正方形导线框以速度v匀速地通过磁场区.若dl,则在线框中不产生感应电流的时间就等于() A.B.C.D.解析:线框穿越磁场分进入、浸没和离开三个阶段，没有感生电流产生的是浸没阶段，本题该阶段对应的位移是d-2l，故在线框中不产生感应电流的时间就等于（D） 【同类变式2-5】如图所示，一有限范围的匀强磁场。宽度为d，将一个边长为L的正方形导线框以速度V匀速通过磁场区域区域，若dL，则在线框中不产生感应电流的时间应为等于：（ ）A.d/v B、L/v； C.（Ld）/v； D.（L2 d）/v。四、达标演练1、关于电磁感应，下列说法中正确的是A导体相对磁场运动，导体内一定会产生感应电流B导体做切割磁感线的运动，导体内一定会产生感应电流C闭合电路在磁场中做切割磁感线的运动，电路中一定会产生感应电流D穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中一定会产生感应电流2、恒定的匀强磁场中有一圆形闭合圆形线圈，线圈平面垂直于磁场方向，当线圈在此磁场中做下列哪种运动时，线圈中能产生感应电流A线圈沿自身所在的平面做匀速运动B线圈沿自身所在的平面做加速直线运动C线圈绕任意一条直径做匀速转动D线圈绕任意一条直径做变速转动3、如图，开始时距形线圈平面与磁场垂直，且一半在匀强磁场外，另一半在匀强磁场内，若要使线圈中产生感应电流，下列方法中可行的是A以ab为轴转动B以oo/为轴转动C以ad为轴转动（转过的角度小于600）D以bc为轴转动（转过的角度小于600）4、如图，距形线圈abcd绕oo/轴在匀强磁场中匀速转动，下列说法中正确的是（ ）A线圈从图示位置转过90的过程中，穿过线圈的磁通量不断减小B线圈从图示位置转过90的过程中，穿过线圈的磁通量不断增大C线圈从图示位置转过180的过程中，穿过线圈的磁通量没有发生变化D线圈从图示位置转过360的过程中，穿过线圈的磁通量没有发生变化5、电磁感应现象中能量的转化： 在电磁感应现象中，能量转化和守恒定律同样适用，由于机械运动而产生感应电流时，感应电流的电能是由外界的 能量转化为 能。无机械运动而产生的感应电流，感应电流的电能是由产生变化的电路中的电能转化而来的。6、如图所示线圈两端接在电流表上组成闭合回路。在下列情况中，电流表指针不发生偏转的是 （ ）A.线圈不动，磁铁插入线圈 B.线圈不动，磁铁从线圈中拔出C.磁铁不动，线圈上、下移动 D.磁铁插在线圈内不动NSO7、一均匀扁平条形磁铁与一线圈共面，磁铁中心与圆心O重合(如图)下列运动中能使线圈中产生感应电流的是（ ） AN极向外、S极向里绕O点转动BN极向里、S极向外，绕O点转动C在线圈平面内磁铁绕O点顺时针向转动dbcaD垂直线圈平面磁铁向纸外运动8、如图所示，矩形线框与磁场垂直，且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外，下述过程中使线圈产生感应电流的是 （ ）A.以bc为轴转动45 B.以ad为轴转动45IC.将线圈向下平移 D. 将线圈向上平移9、有一金属圆环与一根带绝缘层的长直导线放在同一平面内，且直导线与环的直径重合，如图所示，当直导线内通以均匀增加的电流时，圆环内将 （填有、无）感应电流。将金属圆环向右移动时 （填有、无）感应电流。10、如图，AB两环共面同心，A环上均匀带有负电荷，当A环逆时针加AB速转动时，B环中 （填有、无）感应电流。当A环顺时针匀速转动时 （填有、无）感应电流。11、线圈在长直导线电流的磁场中，做如图所示的运动，A向右平动；B向下平动；C绕轴转动（ad边向外）；D从纸面向纸外平动，那么能产生感应电流的有 Ibcdabcdabcdabcda(A)(B)(C)(D)G_+12、试用笔线代替导线连好本节课实验二的电路图：第3节 楞次定律。（一）楞次定律的实验实验探究1实验实线箭头表示原磁场方向，虚线箭头表示感应电流磁场方向分析：(甲)图：(乙)图：(丙)图：(丁)图：通过上述实验，认识到：凡是由磁通量的增加引起的感应电流，它所激发的磁场一定阻碍原来磁通量的增加；凡是由磁通量的减少引起的感应电流，它所激发的磁场一定阻碍原来磁通量的减少在两种情况中，感应电流的磁场都阻碍了原磁通量的变化2、实验结论：楞次定律- （二）楞次定律的应用1正确理解楞次定律中的“阻碍”的含义(1)谁阻碍谁？(2)阻碍什么？(3)如何阻碍？(4)结果如何？2、应用楞次定律判定感应电流的步骤（三）右手定则当闭合电路的一部分做切割磁感线运动时，如何应用楞次定律判定感应电流的 如果磁通量的变化是由导体切割磁感线引起的，感应电流的方向可以由右手定则来判断。右手定则的内容：伸开右手让拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直从手心进入，拇指指向导体运动的方向，其余四指指的就是感应电流的方向。（四）实例探究【例题1】如图所示,有一正方形闭合线圈,在足够大的匀强磁场中运动.下列四个图中能产生感应电流的是图(). 【解析】解决此类题型依据产生感应电流的条件:磁通量发生改变，而四幅图中只有D符合。所以选D。【同类变式4-1】如图所示,竖直放置的长直导线通以恒定电流,有一矩形线框与导线在同一平面,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G abcdB(C)线框向下平动(D)线框以ab边为轴转动【例题2】如图所示，导体棒ab沿轨道向右匀速滑动，判断ab中感应电流方向，并指出a、b两点中，哪一点电势高？ 【解析】导体棒ab沿轨道向右匀速滑动，由右手定则有ab中的电流方向为由b到a又导体棒ab相当于电源部分，电源中电流上负极流向正极，a点电势高。【同类变式4-2】如图1所示匚形线架ABCD上有一根可以无摩擦滑动的导线ab，左侧有通电导线MN，电流方向由N到M，若将线框置于匀强磁场中，则（ ）(A)ab边向右运动时，导线MN与AB边相互吸引(B)ab边向左运动时，导线MN与AB边相互吸引(C)ab边向左运动时，导线MN与AB边相互排斥(D)ab边向右运动时，导线MN与AB边相互排斥【例题3】两个同心导体环。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？【解析】内环中通有顺时针方向的电流，由右手螺旋管定则知：外环中的磁通量向里当内环中电流逐渐增大时，外环中向里的磁通量增大，根据楞次定律知，外环中感应电流的磁场向外，再由由右手螺旋管定则知，外环中的感应电流方向为逆时针【同类变式4-3】如图所示，两个大小相等互相绝缘的导体环，B环与A环有部分面积重叠，当开关S断开时（ ）A.B环内有顺时针方向的感应电流 B.B环内有逆时针方向感应电流C.B环内没有感应电流 D.条件不足，无法判定【同类变式4-4】如图所示，一定长度的导线围成闭合的正方形线框，使框面垂直于磁场放置，若因磁场的变化而导致线框突然变成圆形，则：（ ）A因B增强而产生逆时针的电流；B因B减弱而产生逆时针的电流；C因B减弱而产生顺时针的电流；D以上选项均不正确。SNABR【例题4】如图当磁铁运动时，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、向左运动；D、以上都可能SN【解析】根据阻碍相对运动，即“来拒去留”,答案为B、C。【同类变式4-5】如图，当一水平放置的线圈由一竖直放置的条形磁铁的正上方由静止释放，则在接近磁铁但未到达磁铁的过程中，从上向下看，线圈中的电流方向是（ ）A、顺时针； B、逆时针；C、没有电流； D、无法判断；ACBDB【例题5】如图，光滑平行金属导轨置于水平面上，AB、CD两导体直棒相互平行横置于导轨上，匀强磁场方向竖直向上，当导体棒AB向右移动时，CD将如何运动？【解析】导体棒AB向右移动，由右手定则知：AB中的电流由A到B，CD中的电流由C到D，由左手定则有CD所受到的安培力向右。CD向右运动【同类变式4-6】如图所示，导体ab、cd垂直放在水平放置的平行导轨上，匀强磁场方向竖直向上穿过导轨所在平面，导体与导轨间动摩擦因数为如果导体ab向左匀速运动时，则导体cd：(A)可能向左运动；(B)一定向左运动；(C)一定向右运动； (D)不可能静止翰林汇四、达标演练1、根据楞次定律知感应电流的磁场一定是：（ ） A、阻碍引起感应电流的磁通量； B、与引起感应电流的磁场反向； C、阻碍引起感应电流的磁通量的变化D、与引起感应电流的磁场方向相同2、在赤道上空，一根沿东西方向的水平导线自由落下，则导线上各点的电势是：（ ） A、东端高； B、西端高； C、中点高； D、各点电势一样高。abcd3、如图所示金属矩形线圈abcd，放在有理想边界（虚线所示）的匀强磁场中，磁感应强度为B，线圈平面与磁场垂直，线圈做下面哪种运动的开始瞬间可使ab边受磁场力方向向上： （ ）A、向右平动； B、向左平动； C、向下平动； D、绕ab轴转动。4、如图所示，插入金属环B中的A是用毛皮摩擦过的橡胶圆棒(截面如图所示)，由于橡胶绕轴o转动，金属环B中产生了顺时针方向的电流。那么A棒的转动是（ ）A、逆时针匀速转动 B、逆时针减速转动C、顺时针匀速转动 D、顺时针减速转动5、如图所示，试判断当开关闭合和断开时，上方线圈中的电流方向NS6、如图，要使线圈中产生如图的感应电流，条形磁铁应靠近还是远离线圈运动，为什么？试用楞次定律进行说明。VabR 7、如图所示，电阻不计的光滑平行金属轨道放在与它的平面垂直的匀强磁场中。有一根长1m、电阻0.25的金属棒ab在外力作用下，以速度V向右匀速运动，磁感应强度B = 0.5T，R = 0.75，电压表示数为3.75V，求：外力F的大小、方向和金属棒ab的速度的大小？R8、如图所示，竖直导轨宽度L = 0.1m，电路的总电阻R = 1，金属棒被释放后向下滑动的最大速度为2.5m/s。匀强磁场的磁感应强度为2T，求金属棒的质量。第4节 法拉电磁感应定律 (一)、法拉第电磁感应定律及数学表达式：回路中的感应电动势的大小和 成正比。E= 1、要严格区分磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率。2、磁通量的变化率与匝数的多少无关。3、由/t算出的通常是时间t内的 ，一般不等于初态与末态电动势的平均值。4、若由磁场的变化引起，则/t常用 来计算。5、若是由回路面积的变化引起，则/t常 用 来计算。6、感应电量：在t时间内通过电路中某一横截面的电量q= (二)、导体平动切割磁感线运动时的感生电动势vv tabda1cL b1G设矩形线框abcd放在磁感应密度为B的匀强磁场里，线框平面跟磁感线垂直，线框可动部分ab以速度v向右运动，在时间t内由原来的位置ab移到a1b1，此刻线框面积的变化量S。如图所示：则：SLvt =BS=BLvtE=BLvBvv2v1讨论：若vL，但与B成角（如图），则将v正交分解。v1vsin（对切割有贡献）v2vcos（对切割无贡献）EBL v1 E=Blvsin讨论上式的物理意义，特别是强调的含义。说明：1、法拉第电磁感应定律E= n中，表示在t时间内磁通量的平均变化率，E是在t时间内平均感应电动势，n是线圈的匝数。(若均匀变化，则平均感生电动势等于瞬时感生电动势)。2、公式E=BLvsin是法拉第电磁感应定律的一种特殊情形，也是电磁感应现象中最常用的公式。（1）式中B与L垂直，V与L垂直，是V与B的夹角。（2）式中B为匀强磁场的磁感应强度（或在切割导体所在区域大小相同），L为导体在磁场中的有效长度。（3）当V是导体的平均速度时，E是平均感应电动势，当V是导体的瞬时速度时，E是瞬时感应电动势。3、/t和是一致的，前者是一般规律，后者是法拉第电磁感应定律在导体切割磁感线时的具体表达式。在中学阶段，前者一般用于求平均值，后者用于求瞬时值。4、 若切割速度V不变，为恒定值；若切割速度为即时速度，则为瞬时电动势。（三）实例探究【例题1】如下图所示，将一条形磁铁插入某一闭合线圈，第一次用0.05s，第二次用0.1s。设插入方式相同，试求：（1）两次线圈中的平均感应电动势之比？解：（2）两次线圈之中电流之比？解：（3）两次通过线圈的电荷量之比？解：（4）两次在R中产生的热量之比？解：【同类变式3-1】有一面积为S=100cm2的金属环，电阻R=0.1，环中磁场变化规律如下图所示，磁场方向垂直环面向里，在t1到t2时间内，通过金属环的电荷量是多少？ 【例题2】如下图所示，是一个水平放置的导体框架，宽度L=1.50m，接有电阻R=0.20,设匀强磁场和框架平面垂直,磁感应强度B=0.40T,方向如图.今有一导体棒ab跨放在框架上，并能无摩擦地沿框滑动，框架及导体ab电阻均不计，当ab以v=4.0m/s的速度向右匀速滑动时，试求：（1）导体ab上的感应电动势的大小（2）回路上感应电流的大小解析：已知做切割运动的导线长度、切割速度和磁感应强度，可直接运用公式求感应电动势；再由欧姆定律求电流强度，最后由平衡条件判定安培力及外力（1）导体ab上的感应电动势的大小=0.80V（2）导体ab相当于电源，由闭合电路欧姆定律得A点评：由于导体运动过程中感应电动势不变，瞬时值等于平均值，所以也可以用下式求E，如果这时跨接在电阻两端有一个电压表，测得的就是外电路上的电压，即【同类变式3-2】如下图所示，导线全部为裸导线，半径为r的圆内有垂直于圆平面的匀强磁场，磁感应强度为B。一根长度大于2r的导线MN以速度v在圆环上无摩擦地自左端匀速滑动到右端，电路的固定电阻为R，其余电阻忽略不计。试求MN从圆环的左端滑到右端的过程中电阻R上的电流强度的平均值和最大值以及通过的电量。【例题3】如下图所示，有一匀强磁场B=1.010-3T，在垂直磁场的平面内，有一金属棒AO，绕平行于磁场的O轴顺时针转动，已知棒长L=0.20m，角速度=20rad/s，求：棒产生的感应电动势有多大？解析：棒转过一周后，所用时间，OA扫过的面积，切割的磁通量，故V。点评：此题也可以用进行计算，因为从OA，各点的线速度是均匀变化的，故可取棒中点的速度代表棒的平均速度，由，仍可得到上面的结果。【同类变式3-3】 一导体圆环的电阻为4，半径为0.05m，圆环平面垂直匀强磁场，如图所示放置磁感应强度为4T，两根电阻均为2的导线Oa和Ob，Oa固定，a端b端均与环接触，Ob以4rad/s的角速度逆时针沿圆环转动求：当Ob的b端从a端滑过180时，通过导线Oa中的电流是多少？【例题4】如图，边长为a的正方形闭合线框ABCD在匀强磁场中绕AB边匀速转动，磁感应强度为B，初始时刻线框所在的平面与磁感线垂直，经过t时间转过1200角，求：（1）线框内感应电动势在时间t内的平均值。（2）转过1200角时感应电动势的瞬时值。解析：(1)设初始时刻线框向纸外的一面为正面，此时磁通量1=Ba2,磁感线从正面穿入，t时刻后2=Ba2,磁感线从正面穿出，磁通量变化为=3Ba2/2，=/t=3Ba2/(2t)(2)感应电动势的瞬时值E瞬=Blvsin=【同类变式3-4】如图所示，矩形线圈由100匝组成，ab边长L1=0.40m，ad边长L2=0.20m，在B=0.1T的匀强磁场中,以两短边中点的连线为轴转动,转速n=50r/s求：（1）线圈从图（a）所示的位置起，转过180的平均感应电动势为多大？（2）线圈从图（b）所示的位置起，转过180的平均感应电动势为多大？四、达标演练1当线圈中的磁通量发生变化时，则（ ）A线圈中一定有感应电流B线圈中一定有感应电动势C，感应电动势的大小与线圈电阻无关D如有感应电流，其大小与线圈的电阻有关2闭合电路中产生感应电动势的大小，跟穿过这一闭合电路的下列哪个物理量成正比？（ ）A磁通量 B磁感应强度C磁通量的变化率 D磁通量的变化量3一个N匝的圆形线圈，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面跟磁场平面成30角，磁感应强度随时间均匀变化，线圈导线规格不变，下列方法可使线圈中感应电流增加一倍的是（ ）A将线圈匝数增加一倍 B将线圈面积增加一倍C将线圈半径增加一倍 D适当改变线圈的取向4在竖直向下的匀强磁场中，一根水平放置的金属棒沿水平方向抛出，初速度方向和棒垂直，若棒在运动过程中始终保持水平，则棒两端产生的感应电动势将（ ）A.随时间增大 B.随时间减小C.不随时间变化 D.难以确定5如图所示，电阻为R的金属棒，从图示位置分别以速率v1，v2沿电阻不计的光滑轨道从ab匀速滑到a/b/处，若v1v2=12，则在两次移动过程中（ ）A回路中感应电流强度I1I2=12B回路中产生热量Q1Q2=12C回路中通过截面的总电量q1q2=12D金属棒产生的感应电动势E1：E2=126.如图所示，MN为水平面内的平行金属导轨，导轨处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，ab、cd两根导体棒长为L，并以相同的速度V匀速运动，导轨间电阻为R，则MN间电压为 ，通过R的电流强度为 。OA3007如图，匀强磁场的磁感应强度B=0.2T，方向竖直向下，磁场内有一根长L=0.2m的金属丝，其一端拴一金属球A，另一端悬于O点，若使小球A以=7rad/s的角速度作圆锥摆运动，且金属丝和竖直方向成300角，则金属丝OA中产生的感应电动势多大？ 8如图所示，在一个匀强磁场中，有两个用粗细相同的同种金属导线制成的闭合圆环a和b，它们半径之比为2：1，线圈平面与磁场方向垂直如果匀强磁场的磁感应强度随时间均匀增大，则a、b环中感应电流之比为多少？感应电流电功率之比为多少？ 9固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd，各边长为L，其中ab是一段电阻为R的均匀电阻丝，其余三边电阻可忽略的铜线磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里现有一与ab段的材料粗细、长度都相同的电阻丝PQ架在导线框上，如图所示，以恒定速度V从左向右匀速运动，当PQ离adL时，PQ上的电流强度是多大？方向如何？110 1 2 3 4 5 6 7B (T)t10-2(s)10一个匝数为n=100匝，边长L=10厘米的正方形闭合线圈的总电阻r=10，将这个线圈垂直于磁场放置，在磁感应强度B随时间t作周期性变化的磁场中，磁场的变化情况如图所示，则经1分钟，该线圈中产生的热量为多少焦耳？ 第五节 感生电动势、动生电动势（一）感生电动势穿过闭会回路的磁场增强，在回路中产生感应电流。是什么力充当非静电力使得自由电荷发生定向运动呢？(1)感生电场：由于磁场的变化而激发的电场叫感生电场。(2)感生电动势：概念：感生电场对自由电荷的作用力充当了非静电力，由感生电场而产生的电动势叫做感生电动势；计算公式：。（二）洛伦兹力与动生电动势思考与讨论：1、如图所示，导体棒CD在均匀磁场中运动。(1)自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力。导体中自由电荷的合运动在空间大致沿什么方向？为了方便，可以认为导体中的自由电荷是正电荷。(2)导体棒一直运动下去，自由电荷是否也会沿着导体棒一直运动下去？为什么？(3)导体棒的哪端电势高？(4)如果用导线C、D两端连到磁场外的一个用电器上，导体棒中电流是沿什么方向的？请写出你的结论：(1)_(2)_(3)_(4)_一段导体切割磁感线运动时相当于一个电源，这时非静电力与洛伦兹力有关。由于导体运动而产生的电动势叫动生电动势。2、如图所示，导体棒运动过程中产生感应电流，试分析电路中的能量转化情况。3、安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力不做功，而安培力在这里做了负功，这不矛盾吗？请分析右图，洛伦兹力及其两个分力已经在图中标出，哪个力对应安培力？哪个力对应电动势的非静电力？（三）实例探究R1 R2V【例题1】如图所示，在宽为0.5m的平行导轨上垂直导轨放置一个有效电阻为r=0.6的直导体，在导轨的两端分别连接两个电阻R1=4、R2=6，其它电阻不计。整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中，如图所示，磁感应强度B=0.1T。当直导体在导轨上以V=6m/s的速度向右运动时, 求:直导体棒两端的电压和流过电阻R1和R2的电流大小。解题思路：本题可由法拉第电磁感应定律直接求感应电动势，然后根据等效电路，分析棒两端的电压即外电压，通过电阻的电流就等于外电压除以电阻值。【解析】由题意可画出有图所示的电路图，则感应电动势EBLV=0.10.56=0.3VUab=ER外/(R外+r)=0.32.4/（2.4+0.6）=0.24VI1=Uab/ R1 =0.06AI2= Uab/ R2=0.04AR MNF【变式训练5-1】如图所示，在宽为L的水平平行光滑导轨上垂直导轨放置一个直导体棒MN，在导轨的左端连接一个电阻R，其它电阻不计，设导轨足够长。整个装置处在垂直导轨竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B。当直导体棒受到一个垂直导轨水平向右的恒力F作用由静止开始在导轨上向右运动时，试确定直导体棒的运动情况及其最大速度Vm。【例题2】如图所示，用带有绝缘外皮的导线制成一个圆环，环内用完全相同的导线折成一个圆内接正四边形，把它们放在一个均匀变化的磁场中，已知圆环中产生的感应电流为mA，试求内接正四边形中产生的感应电流为多大？（设圆环内及正四边形的电流磁场不影响外磁场的变化）【解析】设为导线的电阻率，S为导线的横截面积，则圆环中的电流为I=mA内接正四边形中产生的感应电流为I=两式相比得：I=0.5 mA.【变式训练5-2】一闭合线圈，放在随时间均匀变化的磁场中，线圈平面和磁场方向垂直，若想使线圈中的感应电流增加一倍，下述方法可行的是：（ ）A、使线圈匝数增加一倍B、使线圈截面积增加一倍C、使线圈匝数减少一半D、使磁感应强度的变化率增大一倍【例题3】如图所示，长 宽 的矩形线圈电阻为 ，处于磁感应强度为 的匀强磁场边缘，线圈与磁感线垂直求：将线圈以向右的速度 匀速拉出磁场的过程中，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 【变式训练5-3】如图甲所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中有固定的金属框架ABC，已知B，导体棒DE在框架上从B点开始在外力作用下，沿垂直DE方向以速度v匀速向右平移，使导体棒和框架构成等腰三角形回路。设框架和导体棒材料相同，其单位长度的电阻均为R，框架和导体棒均足够长，不计摩擦及接触电阻。关于回路中的电流I和电功率P随时间t变化的下列四个图像中可能正确的是图乙中的 （ ）A B C D【例题4】两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为l，导轨上面横放着两根导体棒ab和cd，构成矩形回路，如图5所示，两根导体棒的质量皆为m，电阻皆为R，回路中其余部分的电阻可不计，在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B，设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行，开始时，棒cd静止，棒ab有指向棒cd的初速度0（见图）。若两导体棒在运动中始终不接触，求：（1）在运动中产生的焦耳热量是多少。 （2）当ab棒的速度变为初速度的时，cd棒的加速度是多少？【解析】（1）从初始至两棒达到速度相同的过程中，两棒总动量守恒有m12 m根据能量守恒，整个过程中产生的总热量Q（2m）2（2）设ab棒的速度变为初速度的时，cd棒的速度为，则由动量守恒可知m0m0m 此时回路中的感应电动势和感应电流分别为（z0）Bl I 此时cd棒所受的安培力FIbl ca棒的加速度 a由以上各式，可得 a【变式训练5-4】MN与PQ为足够长的光滑金属导轨，相距L=0.5m，导轨与水平方向成=30放置。匀强磁场的磁感应强度B=0.4T，方向与导轨平面垂直指向左上方。金属棒ab、cd放置于导轨上（与导轨垂直），质量分别为mab=0.1kg和mcd=0.2kg，ab、cd的总电阻为R=0.2（导轨电阻不计）。当金属棒ab在外力的作用下以1.5m/s的速度沿导轨匀速向上运动时，求（1）当ab棒刚开始沿导轨匀速运动时，cd棒所受安培力的大小和方向。（2）cd棒运动时能达到的最大速度。四、达标演练1、以下说法正确的是：（ ）A、用公式E = BLV求出的是电动势的瞬时值；B、用公式E = BLV求出的电动势，只限于磁场方向和导线运动方向及导线方向三者互相垂直的情况；C、用E = n（/t）求出的电动势是t内的平均电动势；D、用E = n（/t）求出的电动势是t时刻的即时电动势。2.在垂直于匀强磁场的平面内，固定着同种导线制成的同心金属圆环A、B，环半径为RB=2RA。当磁场随时间均匀变化时，两环中感应电流IA：IB为（ ）A、1：2 B、2：1 C、1：4 D、4：1。3、一根长L0.40m的直导线，在磁感应强度B0.5T的匀强磁场中运动，设直导线垂直于磁感线，运动方向跟磁感线也垂直，那么当直导线的速度为_ _m/s时，该直导线中感应电动势的大小才能为1.5V。Oa4、如图所示匀强磁场方向水平向外，磁感应强度B0.20T，金属棒Oa长L0.60m，绕O点在竖直平面内以角速度100rad/s顺时针匀速转动，则金属棒中感应电动势的大小是_。vabR1R25、在磁感应强度B为0.4T的匀强磁场中，让长0.2m的导体 ab在金属框上以6m/s的速度向右移动，如图所示，此时ab中感应电动势的大小等于_V；如果R16，R2=3，其他部分的电阻不计，则通过ab的电流大小为_A。6、如图所示，在一个光滑金属框架上垂直放置一根L=0.4m的金属棒 ab，其电阻r=0.1框架左端的电阻R=0.4垂直框面的匀强磁场的磁感强度B=0.1T当用外力使棒ab以速度v=5ms右移时，ab棒中产生的感应电动势E=_，通过ab棒的电流I=_，ab棒两端的电势差Uab=_ ，在电阻R上消耗的功率PR= W，在ab棒上消耗的发热功率Pr=_ W，切割运动中产生的电功率P=_ _ W 。RabF7、如图所示，在匀强磁场中，导体ab与光滑导轨紧密接触，ab在向右的拉力F作用下以速度v做匀速直线运动，当电阻R的阻值增大时，若速度v不变，则 （ ）A、F的功率减小 B、F的功率增大C、F的功率不变 D、F的大小不变 8、一个200匝、面积为20cm2在圆形线圈，放在匀强磁场中，磁场的方向与线圈平面成300角，磁感应强度在0.05s内由0.1T增加到0.5T。在此过程中，穿过线圈的磁通量变化量是多大？磁通量的平均变化率是多大？线圈中感应电动势的大小为少？abL1L2F9、如图所示，匀强磁场的磁感应强度B为1T，光滑导轨宽2m，电阻不计。L1、L2分别是“6V 12W”、“6V 6W”的灯泡，导体棒ab的电阻为1，其他导体的电阻不计。那么ab棒以多大的速向右运动，才能使两灯正常发光？此时使ab棒运动的外力F的功率为多大？ A CR10、回路竖直放在匀强磁场（磁感应强度为B）中，磁场的方向垂直于回路平面向外导体AC(质量为m，长为L)可以贴着光滑竖直长导轨下滑设回路的总电阻恒定为R，当导体AC从静止开始下落后，（1）试定性分析AC下落的整个运动过程；（2）导体AC下落的稳定速度；（3）试定性分析导体从静止达到稳定速度过程中的能量转化；（4）导体稳定后电路的热功率。（5）若在R处加一开关K，AC下落时间t后再合上K，AC的运动可能会怎样？11、如图所示，磁场方向垂直纸面向里，磁感强度B的大小与 y 无关，沿 x 方向每前进 1 m ，B均匀减小1 T，边长0.1 m 的正方形铝框总电阻为 0.25，在外力作用下以 v = 4 m / s 的速度沿 x 方向做匀速直线运动，铝框平面跟磁场方向垂直，图中 ab 所在位置的B5T，则在图示位置处铝框中的感应电流I为多大?1 s 后外力的功率P为多少?第6节 互感和自感（一）互感现象1、基本概念：互感：互感现象：互感电动势： 2、互感的理解：3、互感的应用和防止： （二）自感现象1演示实验：实验1观察到的现象：总结：实验2断电自感2结论：小结：线圈中电流发生变化时，自身产生_，这个感应电动势阻碍_的变化。自感现象：_叫自感现象。自感电动势：_叫自感电动势。3.磁场的能量5自感现象的理解：6自感的应用与防止：应用： （三）自感系数1.自感系数2单位：（四）实例探究【例题1】SL如图所示电路中，L为带铁芯的电感线圈，直流电阻不计，下列说法中正确的是（ ）A、合上S时，灯泡立即变亮； B、合上S时，灯泡慢慢变亮；C、断开S时，灯泡立即熄灭 ；D、断开S时，灯泡慢慢熄灭。思路点拨：合上S时，电感线圈产生一自感电动势阻碍原电流的增大，故灯泡慢慢变亮；断开S时，电感、灯泡不能构成回路，故灯泡立即熄灭。答案：BCSLAB【变式训练6-1】如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻忽略不计。当电键S闭合，等到灯泡亮度稳定后，下列说法正确的是（ ）A、电键S断开时，A立即熄灭，而B会亮一下后才熄灭；B、电键S断开时，B立即熄灭，而A会亮一下后才熄灭；C、电键S闭合时，A、B同时亮，然后A熄灭；SLRA1A2+D、电键S闭合时，A、B同时亮，然后B逐渐变暗，直到不亮，A更亮。【例2】如图所示，L是一个带铁芯的电感线圈，R为纯电阻，两条支路的直流电阻值相等。A1和A2是完全相同的两个双偏电流表，当电流从+接线柱流入电流表时，指针向右偏，反之向左偏。则在开关S合上到电路稳