高二物理期末复习资料-电磁感应.doc

电磁感应感应电流（电动势）方向右手定则楞次定律及应用感应电动势的大小法拉第电磁感应定律、(推导)感生电动势和动生电动势自感和涡流综合应用牛顿运动定律、动量、能量、闭合电路欧姆定律产生感应电流的条件法拉第实验电磁感应单元复习【知识网络】【考点透视】1、电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中 产生，这种利用 产生电流的现象叫做电磁感应。例题1. 如图所示，一个矩形线圈与通有相同大小电流的平行直导线在同一平面内，且处于两直导线的中央，则线框中有感应电流的是; (A)两电流同向且不断增大 （B）两电流同向且不断减小 (C)两电流反向且不断增大 (D)两电流反向且不断减小2、感应电流的方向 （1）楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要 。（2）从不同的角度来看楞次定律的内容，从磁通量变化的角度来看，感应电流总要 。从导体和磁体相对运动的角度来看，感应电流总要 。因此，产生感应电流的过程实质上是能的转化和转移的过程。（3）用楞次定律判断感应电流方向的步骤：明确所研究的闭合回路中原磁场的方向；穿过回路的磁通量如何变化（是增加还是减小）；由楞次定律判定出 ；根据感应电流的磁场方向，由 判定出感应电流方向。（4）右手定则：伸开右手，让拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个面内，让磁感线垂直 ，拇指指向 ，则其余四指指的就是 。例题2. 如图所示，两同心金属圆环共面，其中大闭合圆环与导轨绝 缘，小圆环的开口端点与导轨相连，平行导轨处在水平面内，磁场方向竖直向下,金属棒ab与导轨接触良好，为使大圆环中产生图示电流，则ab应当：(A)向右加速运动 (B)向右减速运动(C)向左加速运动 (D)向左减速运动3感应电动势：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 ，若电路是闭合的就有 产生感应电动势的那部分导体就相当于一个 4. 法拉第电磁感应定律文字表述： 。表达式为 。式中n表示_，表示_，t表示_，表示_ 例题3. 如上图所示，一个圆形线圈的匝数n=1000，线圈面积S=200cm2,线圈的电阻r=1,线圈外接一个阻值R=4的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图所示；求：（1）前4S内的感应电动势（2）前5S内的感应电动势5闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动，则导体中的感应电动势为_,式中表示_，当等于_时公式变为_。式中的L是 。v若是平均速度，则E为 ；若v为瞬时速度，则E为 。若导体的运动不切割磁感线，则导体中 感应电动势。6一段长为的导体，在匀强磁场中，以角速度垂直于磁场的方向绕导体的一端做切割磁感线运动，则导体中的感应电动势为_。例题4. 如图所示，在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，有两根水平放置且足够 长的平行金属导轨AB、CD，在导轨的AC端连接一阻值为R的电阻，一根质量为m的金属棒ab，垂直导轨放置，导轨和金属棒的电阻不计。金属棒与导轨间的动摩擦因数为，若用恒力F沿水平向右拉导体棒运动，求金属棒的最大速度。7自感现象：线圈中电流发生变化而在它本身激发出感应电动势的现象叫_。这种电动势叫_。自感电动势的大小与_成正比，比例系数叫做_，与_等因素有关。例题5.如上页图所示电路中, D1和D2是两个相同的小灯泡, L是一个自感系数很大的线圈, 其电阻与R相同, 由于存在自感现象, 在开关S接通和断开瞬间, D1和D2发亮的顺序是怎样的？8如下图左所示，磁场方向垂直穿过金属圆板，当磁感应强度减小时，产生图示的感应电流，看起来就像水中旋涡，叫做 。如上图中所示,U型金属导轨水平放置，磁场方向竖直向下；导体棒ab以一定的初速度滑动，导体棒的速度越来越小，最后将静止；这种现象叫做 。如上图右所示，平行的水平金属导轨一端与电源相连接，另一端放一导体棒，磁场方向垂直导轨平面，开关闭合后，导体棒在安培力作用下会运动起来，这种现象叫做 。例题6. 电磁炉（或电磁灶）是采用电磁感应原理产生涡流加热的， 它利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，当变化的磁场通过含铁质锅的底部时， 即会产生无数之小涡流，使锅体本身自行高速升温，然后再加热锅内食物。 电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收， 不会泄漏，对人体健康无危害。关于电磁炉，以下说法中正确的是：(A) 电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的(B) 电磁炉是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的(C) 电磁炉是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对食物加热的(D) 电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的【综合应用】1、 电磁感应中的力电综合问题F=BIL临界状态v与a方向关系运动状态的分析a变化情况F=ma合外力运动导体所受的安培力感应电流确定电源（E，r）这类问题覆盖面广，题型也多种多样；但解决这类问题的关键在于通过运动状态的分析来寻找过程中的临界状态，如速度、加速度取最大值或最小值的条件等，基本思路是： 例题7.如右图所示，两根平行金属导轨端点P、Q用电阻可忽略的导线相连，两导轨间的距离l=0.20 m有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感应强度B与时间t的关系为B=kt，比例系数k0.020 Ts一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直在t=0时刻，轨固定在水平桌面上，每根导轨每m的电阻为r00.10m，导轨的金属杆紧靠在P、Q端，在外力作用下，杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动，求在t6.0 s时金属杆所受的安培力例题8.如图所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦(1)由b向a方向看到的装置如图1 52所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；(2)在加速下滑过程中，当杆ab的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小；(3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值2、法拉第电磁感应定律应用-图像问题 电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量、感应电动势和感应电流I等随时间变化的图线，即Bt图线、t图线、Et图线和It图线。对于切割产生的感应电动势和感应电流的情况，有时还常涉及感应电动势和感应电流I等随位移x变化的图线，即Ex图线和Ix图线等。 这些图像问题大体上可分为两类：由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像，或由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量。 、定性或定量地表示出所研究问题的函数关系、在图象中E、I、B等物理量的方向是通过正负值来反映、画图象时要注意横、纵坐标的单位长度定义或表达例题9.水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为L，一端通过导线与阻值为R的电阻连接；导轨上放一质量为m的金属杆(见图)，金属杆与导轨的电阻不计；均匀磁场竖直向下用与导轨平行的恒定力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动速度v也会改变，v和F的关系如图 (取重力加速度g=10ms 2)(1)金属杆在匀速运动之前做作什么运动?(2)若m0.5 kg，L0.5 m，R0.5 ，磁感应强度B为多大?(3)由F图线的截距可求得什么物理量?其值为多少?3、电磁感应中的能量问题基本思路是:(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向.(2)画出等效电路，求出回路中电阻消耗的电功率表达式.(3)分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程.例题10. 如图所示，平行金属导轨与水平面成角，导轨与固定电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面有一导体棒ab，质量为m，导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数为，导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为V时，受到安培力的大小为F此时（A）电阻R1消耗的热功率为Fv3（B）电阻 R。消耗的热功率为 Fv6（C）整个装置因摩擦而消耗的热功率为mgvcos（D）整个装置消耗的机械功率为（Fmgcos）v 解：设液体中离子的带电量为q，因为【解析】根据左手定则，电子受到的洛伦兹力指向上侧面A，故电子向A偏转，聚集在导体板的A侧，下侧面A出现正电荷，故达稳定状态时，,即应填“低于”。洛伦兹力当其上下两侧面间的电势差为U时，电场强度，电子受静电力为当上下侧面间电势差稳定时，电子受力平衡，有 得 而电流为将代入即解得电磁感应单元检测（1） 班级_姓名_1如图，竖直平面内有一金属环，半径为a，总电阻为R，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，与环的最高点A铰链连接的长度为2a、电阻为R/2的导体棒AB由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v.则这时AB两端的电压大小为： A2Bav BBav C2Bav/3 DBav/3 2如图,是生产中常用的一种延时继电器的示意图.铁芯上有两个线圈A和B,线圈A跟电源连接,线圈B的两端接在一起,构成一个闭合电路.在断开开关S的时候,弹簧K并不能立即将衔铁D拉起,使触头C立即离开,而是过一段时间后触头C才能离开,因此得名延时继电器.为检验线圈B中的电流,在电路中接入一个电流表G.关于通过电流表的电流方向,以下判断正确的是A闭合S的瞬间,电流方向为从左到右 B闭合S的瞬间,电流方向为从右到左C断开S的瞬间,电流方向为从左到右 D断开S的瞬间,电流方向为从右到左 32000年底,我国宣布已研制成功一辆高温超导磁悬浮高速列车的模型车,该车的速度已达到每小时500千米,可载5人.如图所示就是磁悬浮的原理,图中A是圆柱形磁铁,B是用高温超导材料制成的超导圆环,将超导圆环B水平地放在磁铁A上,它就能在磁力作用下悬浮在磁铁A的上方空中 A在B放入磁场的过程中,B中将产生感应电流,当稳定后,感应电流消失B在B放入磁场的过程中,B中将产生感应电流,当稳定后,感应电流仍存在C若A的N极朝上,B中感应电流的方向如图所示D.若A的N极朝上,B中感应电流的方向与图中所示的方向相反 4如图甲所示,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B中通以如图乙所示的交变电流,设t=0时电流沿逆时针方向(图中箭头所示).对于线圈A,在t1t2时间内,下列说法中正确的是A有顺时针方向的电流,且有扩张的趋势 B.有顺时针方向的电流,且有收缩的趋势C有逆时针方向的电流,且有扩张的趋势 D.有逆时针方向的电流,且有收缩的趋势 5如图所示,两线圈绕在同一软铁芯的两端并组成水平放置的光滑导轨,两金属棒PQ、MN可自由移动.当PQ在外力作用下运动时,MN在安培力作用下向右运动,则PQ可能的运动是 A向右匀加速运动 B向左匀加速运动 C向右匀减速运动 D向左匀减速运动 6如图,匀强磁场垂直于正方形线框平面,且边界恰与线框重合,以相同速率匀速拉出线框,欲使ab间电势 差最大,则应沿何方向拉出A甲 B乙 C丙 D丁 7如图甲所示,圆形线圈处于垂直于线圈平面的匀强磁场中,磁感应强度的变化如图乙所示.在t=0时磁感应强度的方向指向纸里,则在0和的时间内,关于环中的感应电流i的大小和方向的说法,正确的Ai大小相等,方向先是顺时针,后是逆时针 Bi大小相等,方向先是逆时针,后是顺时针Ci大小不等,方向先是顺时针,后是逆时针 Di大小不等,方向先是逆时针,后是顺时针 8如图中的虚线上方空间有垂直线框平面的匀强磁场，直角扇形导线框绕垂直于线框平面的轴O以角速度匀速转动.设线框中感应电流的方向以逆时针为正方向，那么在下图中能正确描述线框从图所示位置开始转动一周的过程中，线框内感应电流随时间变化情况的是 9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），磁场方向垂直于纸面朝里，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，再以速度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 AQ1=Q2=Q3=Q4B.Q1=Q2=2Q3=2Q4 C.2Q1=2Q2=Q3=Q4 D.Q1Q2=Q3Q4 10为了诊断病人的心脏功能和动脉中血液粘滞情况，需测量血管中血液的流速和流量(单位时间内流过血管横截面的血液的体积).如图所示是电磁流量计示意图,将血管置于磁感应强度为B的匀强磁场中,测得血管两侧电压为U.已知血管的直径为d,则血液在血管中的流速v=_,流量Q=_.11如图所示，空间某区域内存在水平方向的匀强磁场，在磁场区域内有两根相距L=0.8 m的平行光滑金属导轨PQ、MN固定在竖直平面内，P、M间连接有R0=1 的电阻，Q、N间连接着两块水平放置的平行金属板a、b，两板相距d=0.2 m。一根电阻r=3 的细导体棒AB可以沿导轨平面向右运动，导体棒与导轨接触良好，不计导轨和导线的电阻。现使导体棒AB以速率v向右匀速运动，在平行金属板a、b之间有一个带电液滴恰好以速率v在竖直平面内做匀速圆周运动，设导轨足够长，取g=10 m/s2。（1）试确定液滴带何种电荷，并说明理由。（2）要使液滴在金属板间做匀速圆周运动而不与两板相碰，求导体棒AB运动速率v的取值范围。（3）对于确定的速率v，带电液滴做匀速圆周运动，求其从某点开始发生的位移大小等于圆周运动的直径所需的时间。 12在图所示区域（图中直角坐标系xOy的一、三象限）内有匀强磁场，磁感应强度方向垂直于图面向里，大小为B.半径为l、圆心角为60的扇形导线框OPQ以角速度绕O点在图面内沿逆时针方向匀速转动，导线框回路电阻为R. (1)求线框中感应电流I和交变感应电流的频率f.(2)在图中画出线框转一周的时间内感应电流I随时间t变化的图象并求出频率f.(规定与图12-2-14中线框的位置相应的时刻为t0，且以此时电流方向为正方向)电磁感应单元检测（2）班级_姓名_1图中MN、GH为平行导轨，AB、CD为跨在导轨上的两根横杆，导轨和横杆均为导体，有匀强磁场垂直于导轨所在平面，方向如图.用I表示回路中的电流A当AB不动而CD向右滑动时，I0且沿顺时针方向B当AB向左、CD向右滑动且速度大小相等时，I=0C当AB、CD都向右滑动且速度大小相等时，I=0D.当AB、CD都向右滑动，且AB速度大于CD时，I0且沿逆时针方向 2两根相距为 L 的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面.质量均为 m 的金属细杆 ab、cd 与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为 ，导轨电阻不计，回路总电阻为 2R.整个装置处于磁感应强度大小为 B，方向竖直向上的匀强磁场中.当 ab 杆在平行于水平导轨的拉力 F 作用下以速度 v1 沿导轨匀速运动时，cd 杆也正好以速度 v2 向下匀速运动.重力加速度为 g.以下说法正确的是Aab 杆所受拉力 F 的大小为 mg+ Bcd 杆所受摩擦力为零C回路中的电流强度为 D 与 v1大小的关系为 = 3单匝闭合线框在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动.在转动的过程中，穿过线框中的最大磁通量为m，最大感应电动势为Em，下列说法中正确的是A.当穿过线框的磁通量为零时，线框中感应电动势也为零B.当穿过线框的磁通量减小时，线框中感应电动势在增大 C.当穿过线框的磁通量等于0.5m时，线框中感应电动势不等于0.5Em D.线框转动的角速度等于 4用均匀导线做成的正方形线框边长为0.2 m，正方形的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示.当磁场以10 T/s的变化率增强时，线框中点a、b两点间的电势差是 A.Uab=0.1 V B.Uab=-0.1 V C.Uab=0.2 V D.Uab=-0.2 V 5将一磁铁缓慢或者迅速插到闭合线圈中的同一位置处，不发生变化的物理量是 A.感应电动势 B.磁通量的变化率C.感应电流 D.流过导体横截面的电荷量 6如图所示的电路中，A1、A2为完全相同的灯泡，线圈L的电阻忽略不计.下列说法中正确的是 A.合上开关K接通电路时，A2先亮A1后亮，最后一样亮B.合上开关K接通电路时，A1和A2始终一样亮C.断开开关K切断电路时，A2立即熄灭，A1过一会儿才熄灭D.断开开关K切断电路时，A1、A2同时立即熄灭7德国世界报报道，个别西方发达国家正在研制电磁脉冲武器电磁炸弹.若一枚原始脉冲波功率10千兆瓦、频率5千兆赫兹的电磁炸弹在不到100 m的高空爆炸，它将使方圆400500m2地面范围内的电场强度达到每米数千伏.使得电网设备、通信设施和计算机硬盘、软件遭到破坏，电磁炸弹有如此破坏力的主要原因是 A.电磁脉冲引起的电磁感应现象 B.电磁脉冲能产生动能C.电磁脉冲产生高温 D.电磁脉冲产生的强光 8如图所示,OO为一金属转轴(只能转动不能移动),M为与OO固定连接且垂直于OO的金属杆,当OO转动时，M的另一端在固定的金属环N上滑动,并保持良好的接触.整个装置处于一匀强磁场中,磁场方向平行于OO轴,磁感应强度的大小为B0.图中V为一理想电压表,一端与OO接触,另一端与环N连接.已知当OO的角速度=0时,电压表读数为U0;如果将磁场变为磁感应强度为nB0的匀强磁场,而要电压表的读数为mU0时,则OO转动的角速度应变为：An0 Bm0 C0 D0 9在水平桌面上，一个面积为S的圆形金属框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，磁感应强度B随时间t的变化关系如图（甲）所示，01 s内磁场方向垂直线框平面向下。圆形金属框与两根水平的平行金属导轨相连接，导轨上放置一根导体棒，导体棒的长为L、电阻为R，且与导轨接触良好，导体棒处于另一匀强磁场中，如图（乙）所示。若导体棒始终保持静止，则其所受的静摩擦力f随时间变化的图象是图中的（设向右的方向为静摩擦力的正方向）10如图所示，倾角=30、宽度L=1 m的足够长的U形平行光滑金属导轨，固定在磁感应强度B=1 T、范围充分大的匀强