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文档简介

1、十电磁感应考纲展示复力定隹1.电直感应现象2.在通量4,捋次定律5.自感、感流1.本意是高考考查的热点.考题觊肓选择题又有计算题.选择厩:!主要以电变感应现象的定性分析扣图象问题等为主,计算题主1 工;要以学科内的力、电嫁合题为主一:一j 2本章的豆习应注意以下三点:,n |m应用那次定律和右手定则判断感应电流的方向一:结合各种图象!如中-1图象任-,图象和j-t图象L考查: 感应电流的产生条件及其方向的判定.导体切割磁感线产生感: n ;应电动势的讨算,i;(31电或感应现象与跑场、电路,力学等知识的凝合,以及电耐:I 1感应与实际相结合的题目.主干回顾夯基固源第节电磁感应现象楞次定律重温教

2、材扫清盲点、磁通量.概念:磁感应强度与面积的乘乱计算()公式:=.()适用条件:匀强磁场;是垂直磁场的有效面积.()单位:韦伯(),=_.意义:穿过某一面积的磁感线的条直.标矢性:磁通量是标量,但有正、负.二、电磁感应.电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,电路中有电流产生,这种现象称为电磁感应现象.产生感应电动势和感应电流的条件()产生感应电动势的条件无论回路是否闭合, 只要穿过线圈平面的磁通量发生变化 回路中就有感应电动势. 产 生感应电动势的那部分导体相当于电源()产生感应电流的条件电路闭合.磁通量变化.三、感应电流方向的判断.右手定则:伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都

3、与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心垂直进入, 并使拇指指向导线运动的方向,这时四指所指的方向就是感座里逸的方向.如右图所示.楞次定律内容:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.自我诊断.判断正误()磁通量虽然是标量,但有正、负之分.(,)()当导体切割磁感线运动时,导体中一定产生感应电流.(X)()穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关.(V)()电路中磁通量发生变化时,就一定会产生感应电流.(X)()感应电流的磁场总是与原磁场方向相反.(X)()楞次定律和右手定则都可以判断感应电流的方向,二者没什么区别.(X)()回路不闭合时,穿过回路的磁通量发生变化也会产

4、生“阻碍”作用.(X).如图所示,匀强磁场中有一个矩形闭合导线框.在下列四种情况下, 线框中会产生感应电流的是()甲乙丙.如图甲所示,保持线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中左右运动.如图乙所示,保持线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中上下运动.如图丙所示,线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线转动.如图丁所示,线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线转动解析:选.保持线框平面始终与磁感线平行, 线框在磁场中左右运动, 磁通量一直为零, 故磁通量不变,无感应电流,选项错误; 保持线框平面始终与磁感线平行, 线框在磁场中上 下运动,磁通量一直为零,故磁通量不变,无感应电流,选项错误;线框绕

5、位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线转动,磁通量周期性地改变,故一定有感应电流,故选项正确;线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线转动,磁通量一直为零, 故磁通量不变,无感应电流,选项错误.rS。.如图,在一水平、固定的闭合导体圆环上方,有一条形磁铁(极朝上,极朝下)由静止开始下落,磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触,关于圆环中感应电流的方向(从上向下看),下列说法正确的是().总是顺时针.总是逆时针.先顺时针后逆时针.先逆时针后顺时针解析:选.磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触,则导体环中,先是向上的磁通量增加, 磁铁过中间以后,向上的磁通量减少, 根据楞次定律,产生的感应电流方向先顺时针后逆时 针

6、,选项正确.如图所示,是光滑的金属导轨,电阻不计,沿竖直方向,沿水平方向;是金属直杆,电阻为,几乎竖直斜靠在导轨上,由静止开始在重力作用下运动, 运动过程中、端始终在金 属导轨上;空间存在着垂直纸面向外的匀强磁场,则在杆从开始滑动到端滑到的过程中,中感应电流的方向().始终是由一.始终是由 一.先是由一,后是由 一.先是由一,后是由一解析:选.在杆滑动的过程中, 的面积先增大后减小, 穿过的磁通量先增加后减少, 根据楞次定律可知,感应电流的方向先是由一,后是由 一,正确.考点透析题组冲关不同考点详简编排考点一电磁感应现象的判断.穿过闭合电路的磁通量发生变化的四种情况()磁感应强度不变,线圈面积

7、发生变化.()线圈面积不变,磁感应强度发生变化.()线圈面积变化,磁感应强度也变化,它们的乘积发生变化.()线圈面积不变,磁感应强度也不变,但二者之间夹角发生变化.判断电磁感应现象能否发生的一般流程: 一定研究的电珞)-1-确电路内的磁场分一)( 电-周电流片f、-变 化卜电路不闭合.无感度 J J所完该电塔题组冲关Q电流.一感应电动势 , 无一应电流、无一应电动静)3不受卜-强化训练 提升考能.如图所示,一个形金属导轨水平放置,其上放有一个金属导体棒,有一个磁感应强度为的匀强磁场斜向上穿过轨道平面,且与竖直方向的夹角为0 .在下列各过程中,一定能在轨道回路里产生感应电流的是 ().向右运动,

8、同时使 0减小.使磁感应强度减小,0角同时也减小.向左运动,同时增大磁感应强度.向右运动,同时增大磁感应强度和0角(° 。° )解析:选.本题中引起磁通量变化都有两个方面,面积的变化和夹角改变,向右运动的 同时0减小都会使磁通量变大,所以项正确.现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈、线圈、电流计及开关按如图所示连接.下列说法中正确的是():二.开关闭合后,线圈插入或拔出都会引起电流计指针偏转.线圈插入线圈中后,开关闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转.开关闭合后,滑动变阻器的滑片匀速滑动,会使电流计指针静止在中央零刻度.开关闭合后,只有滑动变阻器的滑片加速滑动,电流计指针才

9、能偏转解析:选.只要闭合回路磁通量发生变化就会产生感应电流,故正确,错误;开关闭合 后,只要滑片滑动就会产生感应电流,故、错误.实验中将一铜圆盘水平放.(多选)年,法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”.实验中发现,当置,在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针,如图所示.圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时,磁针也随着一起转动起来,但略有滞后.下列说法正确的是().圆盘上产生了感应电动势.圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动.在圆盘转动的过程中,磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流,此电流产生的磁场导致磁针转动解析:选.当圆盘转

10、动时,圆盘的半径切割磁针产生的磁场的磁感线,产生感应电动势, 选项正确;.如图所示,铜圆盘上存在许多小的闭合回路,当圆盘转动时,穿过小的闭合回路的磁但抗拒不通量发生变化,回路中产生感应电流,根据楞次定律,感应电流阻碍其相对运动,了相对运动,故磁针会随圆盘一起转动,但略有滞后,选项正确;.在圆盘转动过程中,磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量始终为零,选项错误;会使磁针.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成的电流的磁场方向沿圆盘轴线方向, 沿轴线方向偏转,选项错误.方法技巧确定磁通量变化的两种方法()通过对穿过回路磁感线条数的分析和计算,可以确定磁通量是否变化.()依据公式 二0 (0是与的夹角)确定磁

11、通量与哪些因素有关.考点二楞次定律的理解及应用.判断感应电流方向的两种方法方法一用楞次定律判断方法二用右手定则判断该方法适用于切割磁感线产生的感应电流.判断时注意掌心、拇指、四指的方向:()掌心一一磁感线垂直穿入;()拇指指向导体运动的方向;()四指指向感应电流的方向.楞次定律推论的应用楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为:感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原 因,列表说明如下:内容例证阻碍原磁通量变化一一“增反减同”IXive码倭克近线阐.1 j R事'JU将反而1阻碍相对运动一一“来拒去留”屋8人41磁铁靠近.0是斥力F %喙 N 8< 与与磁铁远离, 是引力J N S使回路

12、面积有扩大或缩小的趋势一一“增缩减扩”汨1P. 9提迸餐固定等快& J&W动金属帏,r咽帙卜队曲理应渡/ 小, A聿近«e b题组冲美考向:应用楞次定律判感应电流方向典例如图所示,在磁感应强度大小为、方向竖直向上的匀强磁场中,有一质量为、阻值为的闭合矩形金属线框用绝缘轻质细杆悬挂在点,并可绕点摆动.金属线框从右侧某一位置静止开始释放,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().先是一一一一,后是一一一一.先是一一一一,后是一一一一解析 由楞次定律可知,在线框从右侧摆动到点正下方的过程中,向上的磁通量在减小,

13、故感应电流的方向沿一一一一;同理,线框从点正下方向左侧摆动的过程中,电流方向沿 一一一一,正确.答案考向:右手定则判感应电流的方向典例如图所示,、为光滑的水平平行金属导轨,、为跨在导轨上的两根金属杆, 垂直 纸面向外的匀强磁场垂直穿过、所在的平面,则 ().若固定,使向右滑动,则回路有电流,电流方向为一一一一.若、以相同的速度一起向右滑动,则回路有电流,电流方向为一一一一.若向左、向右同时运动,则回路中的电流为零.若、都向右运动,且两杆速度,则回路有电流,电流方向为一一一一解析 由右手定则可判断出项做法使回路产生顺时针方向的电流,故项错.若、同向运动且速度大小相同,、所围面积不变,磁通量不变,

14、故不产生感应电流,故项错.若向左, 向右,则回路中有顺时针方向的电流,故项错.若、都向右运动,且两杆速度,则、所围 面积发生变化,磁通量也发生变化,由楞次定律可判断出,回路中产生顺时针方向的电流, 故项正确.答案考向:“阻碍法”的应用典例(东北三省五校联考)如图,圆环形导体线圈平放在水平桌面上,在的正上方固定一竖直螺线管, 二者轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路.若将滑动变阻器的滑片向下滑动,下列表述正确的是().St?.线圈中将产生俯视顺时针方向的感应电流.穿过线圈的磁通量减少.线圈有扩张的趋势.线圈对水平桌面的压力将增大解析当滑片向下移动时滑动变阻器连入电路的电阻减小,

15、由闭合电路欧姆定律可知通 过的电流增大,从而判断出穿过线圈的磁通量增加,方向向下,选项错误;根据楞次定律即 可判断出线圈中感应电流方向俯视应为逆时针,选项错误;再根据楞次定律“阻碍”含义的 推广,线圈应有收缩或远离的趋势来阻碍磁通量的增加,所以错误,正确.答案r规律总结感应电流方向判断的两点注意()楞次定律可应用于磁通量变化引起感应电流的各种情况(包括一部分导体切割磁感线运动的情况).()右手定则只适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动的情景,是楞次定律的一种特殊情况.考点三“三定则、一定律”的理解及应用“三个定则、一个定律”的应用对比:基本现象名称因果关系应用的定则或定律电流的磁效应运动电荷

16、、电流产生磁场因电生磁安培定则洛伦兹力、安培力磁场对运动电荷、电流用作用力因电受力左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动因动生电右手定则闭合回路磁通量变化因磁生电楞次定律.三个定则、一个定律”的相互联系:()应用楞次定律时,一般要用到安培定则.()研究感应电流受到的安培力,一般先用右手定则确定电流方向,再用左手定则确定安题组冲关培力的方向,有时也可以直接应用楞次定律的推论确定.强化训炼 提升考能.(多选)如图所示,在匀强磁场中放有平行金属导轨,它与大线圈相连接,要使小导线圈获得顺时针方向的感应电流,则放在金属导轨上的金属棒的运动情况是(两线圈共面放置)()向左加速运动向右加速运动.向右匀速运

17、动.向右减速运动解析:选.欲使产生顺时针方向的感应电流,感应电流的磁场方向垂直纸面向里,由楞次定律可知有两种情况:一是中有沿顺时针方向逐渐减小的电流,使其在中的磁场方向向里,且磁通量在减小;二是中有逆时针方向逐渐增大的电流,使其在中的磁场方向向外, 且磁通量在增大.因此对前者应使向右减速运动;对于后者,则应使向左加速运动.(多选)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、,的左边有一如图所示的闭合电路, 当在一外力的作用下运动时,向右运动,则所做的运动可能是().向右加速运动.向左加速运动.向右减速运动.向左减速运动解析:选向右运动,说明受到向右的安培力,因为在处的磁场垂直纸面向

18、里中的感应电流由一中感应电流的磁场方向向上(中磁场方向向上减弱中磁场方向向下增强).若中磁场方向向上减弱中电流为一且减小向右减速运动;若中磁场方向向下增强中电流为一且增大向左加速运动.(多选)如图所示,两个线圈套在同一个铁芯上,线圈的绕向在图中已经标出.左线圈连着平行导轨和,导轨电阻不计,在导轨垂直方向上放着金属棒,金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁场中.下列说法中正确的是().当金属棒向右匀速运动时,点电势高于点,点电势高于点.当金属棒向右匀速运动时,点电势高于点,点与点等电势.当金属棒向右加速运动时,点电势高于点,点电势高于点.当金属棒向右加速运动时,点电势高于点,点电势高于点解析:选.当金

19、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一.根据电流从电源 (相当于电源)正极流出沿外电路回到电源负极的 特点,可以判断点电势高于点.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,错误,正确.当向右做加速运动时,由右手 定则可推断4 >4,电流沿逆时针方向.又由=可知导体两端的不断增大,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,并且场强不断增强,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

20、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.把这个线圈看作电源,由于电流是从沿内电路 (即右线圈)流向,所以点电势高于点,错误,正确.方法技巧左、右手定则区分技巧()抓住“因果关系”:“因动而电”一一用右手;“因电而动”一一用左手.()形象记忆:把两个定则简单地总结为“通电受力用左手,运动生电用右手”.“力”的最后一笔“厂方向向左,用左手;“电”的最后一笔方向向右,用右手.课时规范训练基础巩固题组.在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中,能观察到感应电流的是().将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后观察电流表的变化.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,

21、然后观察电流表的变化.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈中插入条形磁铁后, 再到相邻房间去观察电流表的变化绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表的变化解析:选.产生感应电流的条件为:闭合回路内磁通量发生变化.项中,线圈绕在磁铁上,磁通量未变,不会产生感应电流,错误.同理错误.项中,往线圈中插入条形磁铁的瞬间,线圈中磁通量发生变化,此时线圈中将产生感应电流,但插入后磁通量不再变化,无感应电流,故到相邻房间观察时无示数,错误.项中,在线圈通电或断电的瞬间,磁通量发生 变化,产生感应电流,正确.如图所示,一个金属圆环水平放置在竖直向上的匀强

22、磁场中,若要使圆环中产生图中箭头方向的瞬时感应电流,下列方法可行的是().使匀强磁场均匀增大.使圆环绕水平轴如图转动。.使圆环绕水平轴如图转动。.保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动解析:选.根据右手定则,圆环中感应电流产生的磁场竖直向下与原磁场方向相反,根 据楞次定律,说明圆环磁通量在增大.磁场增强则磁通量增大,正确. 使圆环绕水平轴或转 动。,圆环在垂直磁场方向上的投影面积减小,磁通量减小,只会产生与图示方向相反的感应电流,、错误.保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动,圆环仍与磁场垂直,磁通量 不变,不会产生感应电流,错误.如图甲所示,在同一平面内有两个相互绝缘的金属圆环、,圆环平分圆

23、环为面积相等的两部分,当圆环中的电流如图乙所示变化时,甲图中环所示的电流方向为正,下列说法正确的是()中始终没有感应电流.中有顺时针方向的感应电流.中有逆时针方向的感应电流.中先有顺时针方向的感应电流,后有逆时针方向的感应电流解析:选.由于圆环中的电流发生了变化,故圆环中一定有感应电流产生,由楞次定律 判定中有顺时针方向的感应电流,故选项正确.(多选)如图,两同心圆环、置于同一水平面上,其中为均匀带负电绝缘环, 为导体环.当 绕轴心顺时针转动且转速增大时,下列说法正确的是()中产生逆时针的感应电流中产生顺时针的感应电流.具有收缩的趋势.具有扩展的趋势解析:选.由图可知,为均匀带负电绝缘环,中电

24、流为逆时针方向,由右手螺旋定则可知,电流的磁场垂直纸面向外且逐渐增大;由楞次定律可知,磁场增大时,感应电流的磁场与原磁场的方向相反, 所以感应电流的磁场的方向垂直纸面向里, 中感应电流的方向为顺时 针方向,故错误,正确;环外的磁场的方向与环内的磁场的方向相反, 当环内的磁场增强时, 环具有面积扩展的趋势,故错误,正确.(多选)航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的.电磁驱动原理如图所示, 当固定线圈上突然通过直流电流时, 线圈端点的金属环被弹射出去. 现在固定线圈左侧同一位置, 先后放有分别用横截面积相等的铜和铝导线制成形状、大小相同的两个闭合环,且电阻率P铜p铝.闭合开关的瞬间().从左侧

25、看环中感应电流沿顺时针方向.铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力.若将环放置在线圈右方,环将向左运动.电池正负极调换后,金属环不能向左弹射解析:选.线圈中电流为右侧流入,磁场方向为向左,在闭合开关的过程中,磁场变强,则由楞次定律可知, 环中感应电流由左侧看为顺时针,正确.由于铜环的电阻较小,故铜环中感应电流较大,故铜环受到的安培力要大于铝环的,正确.若将环放在线圈右方,根据“来拒去留”可得,环将向右运动,错误.电池正负极调换后,金属环受力仍向左,故仍将向左 弹出,错误.多年来物理学家一直设想用实验证实自然界中存在“磁单极子”.磁单极子是指只有极或只有极的磁性物质, 其磁感线分布类似于点电荷的电

26、场线分布.如图所示的实验就是用于检测磁单极子的实验之一,为用超导材料围成的闭合回路.设想有一个极磁单极子沿轴线从左向右穿过超导回路,那么在回路中可能发生的现象是()a.回路中无感应电流.回路中形成持续的流向的感应电流.回路中形成持续的流向的感应电流.回路中形成先流向后流向的感应电流解析:选极磁单极子的磁感线分布类似于正点电荷的电场线分布,由楞次定律知,回路中形成方向沿流向的感应电流,由于回路为超导材料做成的,电阻为零,故感应电流不会消失,项正确.综合应用题组.(多选)如图所示,一接有电压表的矩形闭合线圈向右匀速穿过匀强磁场的过程中,下列说法正确的是()X X X XA DX X X Xxa x

27、工ZX LaCid XR CX X X X.线圈中有感应电动势,有感应电流.线圈中有感应电动势,无感应电流.边两端有电压,且电压表有示数边两端有电压,但电压表无示数解析:选.由于通过回路的磁通量不变,故回路中无感应电流产生,项错;由欧姆定律 知电压表示数=,项错;由于棒切割磁感线两端有电压,、项正确.如图所示,在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨、,导轨与直导线平行且在同一当载流直导线中的电流逐渐增强时,导水平面内,在导轨上有两条可自由滑动的导体棒和, 体棒和的运动情况是()起向左运动起向右运动.和相向运动,相互靠近.和相背运动,相互远离解析:选.电流增强时,电流在回路中产生的垂直纸面向里的磁

28、场增强,回路中磁通量 增大,根据楞次定律可知回路要减小面积以阻碍磁通量的增加,因此,两导体棒要相向运动,相互靠近.选项正确.如图所示,在水平地面下有一条沿东西方向铺设的水平直导线,导线中通有自东向西稳定、强度较大的直流电流. 现用一闭合的检测线圈(线圈中串有灵敏电流计,图中未画出)检测此通电直导线的位置, 若不考虑地磁场的影响, 在检测线圈位于水平面内,从距直导线很远处由北向南沿水平地面通过导线的上方并移至距直导线很远处的过程中,俯视检测线 圈,其中感应电流的方向是 ().先顺时针后逆时针.先逆时针后顺时针.先顺时针后逆时针,然后再顺时针.先逆时针后顺时针,然后再逆时针解析:选.如图为地下通电

29、直导线产生的磁场的正视图,当线圈在通电直导线正上方的左侧时由楞次定律知, 线圈中感应电流方向为逆时针,同理在右侧也为逆时针, 当线圈一部分在左侧一部分在右侧时为顺时针,故正确.(多选)如图,一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动.现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场,圆盘开始减速.在圆盘减速过程中,以下说法正确的是().处于磁场中的圆盘部分,靠近圆心处电势高.所加磁场越强越易使圆盘停止转动.若所加磁场反向,圆盘将加速转动.若所加磁场穿过整个圆盘,圆盘将匀速转动解析:选.设想把金属圆盘切割成无数根导体棒,导体棒切割磁感线产生感应电动势、 感应电流,根据右手定则可知,靠近圆心处的电

30、势高,选项正确;根据=可知,所加磁场越 强,感应电动势越大,感应电流越大,因=,所以安培力也越大,安培力对圆盘的转动阻碍 作用越强,选项正确;若所加磁场反向, 根据楞次定律可知安培力阻碍圆盘的转动,故圆盘 仍将减速运动,选项错误;若所加磁场穿过整个圆盘,圆盘的半径切割磁感线,产生感应电 动势,但圆盘内没有涡流,故没有安培力,不消耗机械能,所以圆盘匀速转动,选项正确.(多选)如图所示,铁芯上有两个线圈和.线圈跟电源相连,(发光二极管,具有单向导 电性)和并联后接在线圈两端.图中所有元件均正常,则 ().闭合瞬间,中有感应电动势.断开瞬间,中有感应电动势.闭合瞬间,亮一下,不亮.断开瞬间,和二者均

31、不凫解析:选.闭合开关的瞬间,穿过线圈的磁通量增加,线圈中将产生自感电动势,故正 确.开关断开的瞬间,穿过线圈的磁通量减小,线圈中将产生自感电动势,故正确.闭合开 关的瞬间,穿过线圈的磁通量增加, 根据安培定则可知, 中产生的磁场的方向向上,穿过的 磁通量向上增大时,根据楞次定律可知, 中感应电流的磁场的方向向下,根据安培定则可知中感应电流的方向向下, 所以线圈下端的电势高,电流能通过二极管, 不能通过二极管,故正确.结合的分析可知,断开瞬间,穿过线圈的磁通量减小, 产生感应电流的方向与中感应 电流的方向相反,所以感应电流能通过二极管,不能通过二极管,故错误.经过不懈的努力,法拉第终于在年月日

32、发现了 “磁生电”的现象,他把两个线圈绕在同一个软铁环上(如图所示),一个线圈连接电池与开关, 另一线圈闭合并在其中一段直导线 附近平行放置小磁针.法拉第可观察到的现象有().当合上开关,线圈接通电流瞬间,小磁针偏转一下,随即复原.只要线圈中有电流,小磁针就会发生偏转线圈接通后其电流越大,小磁针偏转角度也越大.当开关打开,线圈电流中断瞬间, 小磁针会出现与线圈接通电流瞬间完全相同的偏转解析:选.当合上开关,线圈接通电流瞬间,穿过的磁通量发生变化,使得穿过的磁通 量也变化,所以在中产生感生电流, 电流稳定后穿过、的磁通量不再变化,所以中不再有感应电流,即小磁针偏转一下,随即复原,选项正确;线圈中

33、有电流,但是如果电流大小不变, 则在中不会产生感应电流,即小磁针就不会发生偏转,选项错误;线圈中的感应电流大小与中电流的变化率有关,与中电流大小无关,故错误;当开关打开,线圈电流中断瞬间,由于 穿过的磁通量减小,则在中产生的电流方向与线圈接通电流瞬间产生的电流方向相反,所以小磁针会出现与线圈接通电流瞬间完全相反的偏转,选项错误.(多选)某同学将一条形磁铁放在水平转盘上,如图甲所示,磁铁可随转盘转动, 另将一磁感应强度传感器固定在转盘旁边.当转盘(及磁铁)转动时,引起磁感应强度测量值周期性地变化,该变化的周期与转盘转动周期一致.经过操作,该同学在计算机上得到了如图乙所示的图象.该同学猜测磁感应强

34、度传感器内有一线圈,当测得磁感应强度最大时就是穿过线圈的磁通量最大时.按照这种猜测()条形破铁磁藤应强度传感器U 中.在= 时刻,线圈内产生的感应电流的方向发生了变化.在= 时刻,线圈内产生的感应电流的方向发生了变化.在= 时刻,线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值.在= 时刻,线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值解析:选.题图乙中斜率既能反映线圈内产生的感应电流的方向变化,又能反映感应电 流的大小变化.= 时刻,图线斜率最大,意味着磁通量的变化率最大,感应电动势最大,线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值,=时刻前后的图线斜率一正一负,说明产生的感应电流的方向发生了变化,所以、正确;同理

35、可知=时刻,图线斜率不是最大值,且该时刻前后图线斜率全为负值,说明线圈内产生的感应电流的方向没有变化,而且大小并未达到最大值,选项、错误.磁感应强度为的匀强磁场仅存在于边长为21的正方形范围内,有一个电阻为、边长为的正方形导线框, 沿垂直于磁感线方向,以速度匀速通过磁场,如图所示,从进入磁场时开始计时,到线框离开磁场为止.dfp * * x R cl ; MX- j X X X X ;()画出穿过线框的磁通量随时间变化的图象;在=时线框全部进入磁场,磁()判断线框中有无感应电流.若有,说明感应电流的方向. 解析:()当边进入磁场时,穿过线框的磁通量均匀增加,通量 :不变化;当在=时,边离开磁场

36、,穿过线框的磁通量均匀减少到零,所以该过程 的一图象如图所示.()边进入磁场时有感应电流, 根据右手定则可判知感应电流方向为逆时针;边离开磁场时有感应电流,根据右手定则可判知感应电流方向为顺时针;中间过程磁通量不变化,没有感应电流.答案:见解析主干回顾穷基固源第节 法拉第电磁感应定律自感和涡流重温教材扫清盲点一、法拉第电磁感应定律.法拉第电磁感应定律()内容:闭合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.()公式:=,为线圈匝数.导体切割磁感线的情形()若、相互垂直,则=.()=0 , 0为运动方向与磁感线方向的夹角.()导体棒在磁场中转动: 导体棒以端点为轴, 在匀强磁场

37、中垂直于磁感线方向匀速转动 产生感应电动势=二、自感和涡流自感现象:当导体中电流发生变化时,导体本身就产生感应电动势,这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变化, 这种由于导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感 现象.自感电动势:在自感现象中产生的感应电动势=,其中叫自感系数,它与线圈的大小、形状、圈数以及是否有铁芯有关,自感系数的单位是亨利 (),=-科=-.涡流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水的漩涡状的感应电 流.()电磁阻尼:当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是阻碍导体的运动.()电磁驱动:如果磁场相对于导体转动,在导体中会产生

38、感应电流,使导体受到安培力的作用,安培力使导体运动起来.交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的.自我诊断.判断正误()线圈中磁通量越大,产生的感应电动势越大.(X )()线圈中磁通量变化越大,产生的感应电动势越大.(X)()线圈中磁通量变化越快,产生的感应电动势越大.(V)()线圈中的电流越大,自感系数也越大.(X)()磁场相对导体棒运动时,导体棒中也能产生感应电动势.(V)()对于同一线圈,电流变化越快,线圈中的自感电动势越大.(V).如图所示,匀强磁场中有两个导体圆环、,磁场方向与圆环所在平面垂直.磁感应强度随时间均匀增大.两圆环半径之比为:,圆环中产生的感应电动势分别为和.不考虑两圆

39、环间的相互影响.下列说法正确的是()感应电流均沿逆时针方向感应电流均沿顺时针方向感应电流均沿逆时针方向感应电流均沿顺时针方向解析:选.由题意可知=,导体圆环中产生的感应电动势= = 兀,因:=:,故: =:;由楞次定律知感应电流的方向均沿顺时针方向,选项正确.XXX X X X x.如图所示,空间有一匀强磁场,一直金属棒与磁感应强度方向垂直,当它以速度沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时,棒两端的感应电动势大小为; 将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线,置于与磁感应强度相垂直的平面内,当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度运动时,棒两端的感应电动势大小为,则等于 ()解析:选.设金属棒长度为,

40、匀强磁场的磁感应强度为,根据电磁感应定律得=.金属棒弯折后,切割磁感线运动的有效长度变为,故=.因此=,正确. ( 江苏盐城中学学情检测)(多选)如图所示,是自感系数很大的线圈,但其自身的电阻几乎为零.和是两个完全相同的灯泡,则下列说法中正确的有()Lx A.川 qB S_.当开关闭合瞬间,、两灯同时亮,最后灯熄灭.当开关断开瞬间,、两灯同时熄灭.当开关断开瞬间,点电势比点电势低.当开关断开瞬间,流经灯泡的电流是由到解析:选.开关闭合瞬间,线圈对电流有阻碍作用, 则相当于灯泡与串联,因此同时亮, 且亮度相同,稳定后被短路熄灭,选项正确;稳定后当开关断开后,马上熄灭,由于自感,线圈中的电流只能慢

41、慢减小,其相当于电源,左端电势高,与灯泡构成闭合回路放电,流经考点透析题组冲关灯泡的电流是由到,闪一下再熄灭,选项正确,、错误.不同考点详简编排考点一法拉第电磁感应定律的理解及应用.感应电动势大小的决定因素()感应电动势的大小由穿过闭合电路的磁通量的变化率和线圈的匝数共同决定,而与磁通量、磁通量的变化量 A的大小没有必然联系.()当A仅由引起时,则=;当 A仅由引起时,则=;当 A由、的变化同时引 起,则=吃.磁通量的变化率是-图象上某点切线的斜率.应用=时应注意的几个问题()由于磁通量有正负之分, 计算磁通量的变化时一定要规定磁通量的正方向.正向的磁通量增加与反向的磁通量减少产生的感应电流的

42、方向相同.()公式=是求解回路某段时间内平均电动势的最佳选择.若为恒量,则平均电动势等于 瞬时电动势.题组冲关()用公式=求感应电动势时,为线圈在磁场范围内垂直磁场方向的有效面积.强化训炼 提升考能.图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图,线圈匝数为,面积为.若在到时间内,匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈,其磁感应强度大小由均匀增加到,则该段时间线圈两端和之间的电势差 44()恒为.从均匀变化到.恒为.从均匀变化到-解析:选.根据法拉第电磁感应定律得,感应电动势=,由楞次定律和右手螺旋定则可判断点电势高于点电势,因磁场均匀变化,所以感应电动势恒定,因此、两点电势差恒为(j) (j)=,选项正

43、确. ( 湖南衡阳联考)用均匀导线做成的正方形线圈边长为,如图所示,正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中,当磁场以的变化率增强时, 不考虑磁场的变化对虚线右侧的影响,则().线圈中感应电流方向为.线圈中产生的电动势=.线圈中点电势高于点电势.线圈中、两点间的电势差为解析:选.处于磁场中的线圈面积不变,增大时,通过线圈的磁通量增大,由楞次定律可知,感应电流的方向为方向, 项错;产生感应电动势的部分等效为电源, 端为等效电源的 正极,电势高于端,项错;由法拉第电磁感应定律=,知项错;部分等效为外电路,、两点间电势差为等效电路的路端电压,=,项正确.、两闭合圆形导线环用相同规格的导线制成,它们

44、的半径之比:=:,在两导线环包 围的空间内存在一正方形边界的匀强磁场区域,磁场方向垂直于两导线环所在的平面,如图所示.在磁场的磁感应强度随时间均匀增大的过程中,下列说法正确的是().两导线环内所产生的感应电动势相等.环内所产生的感应电动势大于环内所产生的感应电动势.流过、两导线环的感应电流的大小之比为:.流过、两导线环的感应电流的大小之比为:解析:选.某一时刻穿过、两导线环的磁通量均为穿过磁场所在区域面积上的磁通量, 设磁场区域的面积为,则 :,由=(为磁场区域面积),对、两导线环,有=,所以正 确,错误;=,=P(为导线的横截面积),=兀,所以=,、错误. (连云港质检)如图所示,匀强磁场中

45、有一矩形闭合线圈,线圈平面与磁场垂直.已知线圈的匝数=,边长=、=,电阻=Q .磁感应强度在内从零均匀变化到 .在 内从均匀变化到一,取垂直纸面向里为磁场的正方向.求:X X X X()时线圈内感应电动势的大小和感应电流的方向;()在内通过线圈的电荷量;解析:()感应电动势=磁通量的变化量 A=A解得=代入数据得=由楞次定律得,感应电流的方向为一一一一.()同理可得在 内产生的感应电动势感应电流=电荷量=A解得=代入数据得=答案:()一一一一()r规律总结应用法拉第电磁感应定律的两点注意()一般步骤:分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况;利用楞次定律确定感应电流的方向;灵活选择法拉第电

46、磁感应定律的不同表达形式列方程求解.()一个结论:通过回路截面的电荷量仅与、A 和回路总电阻总有关,与时间长短无关.推导如下:=A = - A =.考点二导体棒切割类电动势的计算.导体平动切割磁感线()一般情况:运动速度和磁感线方向夹角为。,则=0 .()常用情况:运动速度和磁感线方向垂直,则= .()若导体棒不是直的,则=中的为切割磁感线的导体棒的有效长度.下图中,棒的有效长度均为间的距离.X X X X X X X X X X K X.导体转动切割磁感线导体棒以端点为轴,在垂直于磁感线的平面内以角速度3匀速转动产生的感应电动势=W (导体棒的长度为).题组冲关.如图,直角三角形金属框放置在

47、匀强磁场中,磁感应强度大小为,方向平行于边向上,当金属框绕边以角速度 3逆时针转动时,、三点的电势分别为、.已知边的长度为.下列判 断正确的是(). >,金属框中无电流. >,金属框中的电流方向沿-.=-W ,金属框中无电流. = 3 ,金属框中电流方向沿一解析:选.金属框平面与磁场平行,所以无感应电流产生,转动过程中磁通量始终为零,选项、错误.转动过程中边和边均切割磁感线,产生感应电动势,由右手定则判断<, <,选项错误.由转动切割产生感应电动势的公式得=-3,选项正确.如图所示,为水平放置的平行“匚”形光滑金属导轨,间距为,导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强

48、度大小为,导轨电阻不计,已知金属杆倾斜放置,与导轨成0角,单位长度的电阻为,保持金属杆以速度沿平行于的方向滑动(金属杆滑动过程中与导轨接触良好).则().电路中感应电动势的大小为0 ).电路中感应电流的大小为 9 ).金属杆所受安培力的大小为9 ).金属杆的热功率为 0 )解析:选.金属杆的运动方向与金属杆不垂直, 电路中感应电动势的大小为=(为切割磁 感线的有效长度),选项错误;电路中感应电流的大小为= 0 ) = 0 ),选项正确;金属杆 所受安培力的大小为='=,0 ) , 0 )=,选项错误;金属杆的热功率为=,0)=0),选项错误. ( 山东济南模拟)在范围足够大,方向竖直向

49、下的匀强磁场中,磁感应强度=,有一水平放置的光滑框架,宽度=,如图所示,框架上放置一质量=、电阻=Q的金属杆,框架电阻不计.若杆在水平外力的作用下以恒定加速度=,由静止开始向右做匀变速运动,求:()在 内平均感应电动势是多少?()第末回路中的电流多大?()第末作用在杆上的水平外力多大?解析:()=内金属杆的位移内的平均速度故平均感应电动势=()第末杆的速度=此时感应电动势=则回路中的电流为=()杆匀加速运动,由左手定则判得所受安培力方向向左,由牛顿第二定律得一安=杆所受安培力安=,即=+ =答案:()()()规律总结求解感应电动势常见情况与方法图1|聿XX XXXX £X1XX XX

50、a7i !li!新£研究对象回路(不一定闭合)一段直导线(或等效成直导线)绕一端转动的一段导体棒绕与垂直且在导线 框平面内的轴转动 的导线框表达式=0=3=d)(3 + (j)考点三 自感现象的理解及应用.自感现象的四大特点()自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化.()通过线圈中的电流不能发生突变,只能缓慢变化.()电流稳定时,自感线圈就相当于普通导体.()线圈的自感系数越大,自感现象越明显,自感电动势只是延缓了过程的进行,但它不能使过程停止,更不能使过程反向.自感中“闪亮”与“不闪亮”问题与线圈串联的灯泡与线圈并联的灯泡电路图11P-通电时电流逐渐增大,灯泡逐渐变亮电流突然增大,然

51、后逐渐减小达到稳定断电时电流逐渐减小,灯泡逐渐变暗,向不交电流方电路中稳态电流为、:若W,灯泡逐渐 变暗;若,灯泡闪亮后逐渐变暗.两 种情况灯泡中电流方向均改变 .强化训妹 提升考能题组冲关.(多选)如图甲、乙所示,电路中的电阻和自感线圈的电阻值都很小,且小于灯泡的电 阻,接通,使电路达到稳定,灯泡发光,则 ().在电路甲中,断开后,将逐渐变暗.在电路甲中,断开后,将先变得更亮,然后才逐渐变暗.在电路乙中,断开后,将逐渐变暗.在电路乙中,断开后,将先变得更亮,然后才逐渐变暗解析:选.题图甲所示电路中,灯和线圈串联,电流相同,断开时,线圈上产生自感电动势,阻碍原电流的减小,通过、形成回路,灯逐渐

52、变暗.题图乙所示电路中,电阻和灯串联,灯和电阻的总电阻大于线圈的电阻,电流则小于线圈中的电流,断开时,电源不给灯供电,而线圈产生自感电动势阻碍电流的减小,通过、形成回路,灯中电流比原来大,变得更 亮,然后逐渐变暗.(多选)如图所示,电路中和是两个完全相同的小灯泡,是一个自感系数很大、直流电阻为零的电感线圈, 是电容很大的电容器.当闭合与断开时,对、的发光情况判断正确的是()-Cj pLr.闭合时,立即亮,然后逐渐熄灭.闭合时,立即亮,然后逐渐熄灭.闭合足够长时间后,发光而不发光.闭合足够长时间后再断开,立即熄灭而逐渐熄灭答案:.(多选)如图所示的电路中,为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈,

53、、是两个完全相同的电灯,是内阻不计的电源.=时刻,闭合开关.经过一段时间后,电路达到稳定,时刻断开开关、分别表示通过电灯和中的电流,规定图中箭头所示方向为电流正方向,以下各图中能定性描述电流随时间变化关系的是()解析:选.当闭合时,的自感作用会阻碍其中的电流变大,电流从流过;当的阻碍作用 变小时,中的电流变大,中的电流变小至零;中的电流为电路总电流,电流流过时,电路总 电阻较大,电流较小,当中电流为零时,电流流过与,总电阻变小,电流变大至稳定;当再 断开时,马上熄灭,与组成回路,由于的自感作用,慢慢熄灭,电流反向且减小;综上所述 知选项、正确.r规律总结()对自感现象“阻碍”作用的理解流过线圈的电流增加时, 线圈中产生的自感电动势阻碍电流的增加,使其缓慢地增加;流过线圈的电流减小时,线圈中产生的自感电动势阻碍原电流的减小,使其缓慢地减小.()分析自感现象应注意通过自感线圈中的电流不能发生突变,即通电过程中,电流逐渐变大,断电过程中, 电流逐渐变小,此时线圈可等效为“电源”,该“电源

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