第33讲电磁感应

1、第33讲 电磁感应专题目录【专题1】磁通量与电磁感应现象【专题2】感应电流方向的判断【专题3】感应电动势与感应电流的计算【专题4】图像问题【专题5】自感、互感、涡流【专题6】综合应用模型棒轨初步专题一、磁通量与电磁感应现象(一) 专题目标1 理解磁通量的概念，理解感应电流产生的条件(二) 专题讲练【例1】 有一矩形线圈，线圈平面与磁场方向成角，如图示，设磁感应强度为，线圈面积为，则穿过的磁通量为多大？【解析】此种情况线圈平面与磁场方向不垂直，不能用直接计算，应把投影到与垂直的方向，即竖直方向，由于，所以【例2】 关于磁通量，正确的说法有（ ）A磁通量不仅有大小而且有方向，是矢量B在匀强磁场中，

2、线圈面积比线圈面积大，则穿过线圈的磁通量一定比穿过线圈的大C磁通量大磁感强度不一定大D把某线圈放在磁场中的两点，若放在处的磁通量比在处的大，则处的磁感强度一定比处大【答案】C【例3】 如图所示，六根导线互相绝缘通入等值电流，甲、乙、丙、丁四个区域是面积相等的正方形，则方向垂直指向纸内的磁通量最大的区域是（ ）A甲B乙C丙D丁【答案】D【例4】 如图所示，两个圆环同心放置，且半径，一条形磁铁置于两环的圆心处，且与圆环平面垂直，则两环中磁通量、之间的关系为() ABC D无法确定与的大小关系【解析】本题易产生误解，认为由知：，所以，根本原因是对磁感线与磁通量概念理解不透磁感线是闭合曲线，不仅在磁铁

3、外部空间有，而且内部空间也有，因而穿过圆环面的磁感线有磁体内部的全部磁感线(由指向)和磁铁外部的部分磁感线(由指向)，两者方向相反，因此穿过两圆环的磁通量应是两者抵消后的代数和，其磁感线方向由指向设在磁铁内部的全部磁感线条数为，均穿过两圆环，方向向上，磁通量为正；磁铁外部空间穿过两环的磁感线条数分别为和，且，方向向下，磁通量为负，,所以，选A【答案】A【例5】 如图所示，开始时矩形线圈abcd与磁场垂直，且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外，在直线的左侧有范围广阔的磁感应强度为B的匀强磁场，方向如图所示，若以ab边为轴，线圈从图示位置顺时针（从上往下看）转过，线圈中磁通量的变化量为_；转过的过程

4、中磁通量的变化量为_；转过的过程中磁通量的变化量为_。【答案】0；【例6】 在一长直导线中通以如图所示的恒定电流时，套在长直导线上的闭合线环（环面与导线垂直，长直导线通过环的中心），当发生以下变化时，肯定能产生感应电流的是（ ）A保持电流不变，使导线环上下移动B保持导线环不变，使长直导线中的电流增大或减小C保持电流不变，使导线在竖直平面内顺时针（或逆时针）转动D保持电流不变，环在与导线垂直的水平面内左右水平移动【答案】C【例7】 如图所示，长直导线MN的右侧有一矩形线框，如图所示处于1位置，它们在同一平面内，则以下操作中线圈中是否有感应电流，若有，判断感应电流的方向。线框向上平动、向下平动；线

5、框从图示1位置向左平动移至2位置；线框绕AD边向纸外转动；线框以MN为轴匀速转动；线框以MN为轴加速转动；逐渐减少MN中的电流强度。【答案】（1）无；（2）有；方向ABCDA，ADCBA，ABCDA；（3）有，ADCBA；（4）无；（5）无；（6）有，ADCBA【例8】 如图，圆圈代表闭合线圈的部分导线的横截面，速度都在纸面内，关于感应电流的有无及方向的判断正确的是（ ）A甲图中有感应电流，方向向里 B乙图中有感应电流C丙图中无感应电流 D丁图中四位置上均无感应电流【答案】AC【例9】 如图所示，在正方形线圈的内部有一条形磁铁，线圈与磁铁在同一平面内，两者有共同的中心轴线，则以下操作中能使线圈

6、中产生感应电流的是（ ）A磁铁向纸外平移B磁铁向上平移C磁铁N极向纸外，S极向纸里绕轴转动D线圈绕轴顺时针转动（从左向右看）【答案】CD【例10】 物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”如图，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环，闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起某同学另找来器材再探究此实验他连接好电路，经重复实验，线圈上的套环均未动，对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是（）A线圈接在了直流电源上 B电源电压过高C所选线圈的匝数过多 D所用套环的材料与老师的不同【答案】D(三) 专题总结1 磁通量是穿过闭合线圈的

7、磁感线条数，S平面一定要和B方向垂直2 感应电流产生的条件：闭合回路的磁通量发生变化，可能是S变化，也可能是B变化专题二、感应电流方向的判断(一) 专题目标1 会用右手定则与楞次定律判断感应电流的方向(二) 专题讲练【例11】 如图所示，通电直导线与线圈abcd在同一平面内，则（ ）A线圈向右平动时，感应电流沿adcb方向B线圈竖直向下平动，则无感应电流C线圈以ab边为轴转动，产生的感应电流沿adcb方向D线圈沿垂直纸面方向远离导线，则产生的感应电流沿abcd方向【答案】AB【例12】 如图所示，正方形闭合导线框处在磁感应强度恒定的匀强磁场中，C、E、D、F为线框中的四个顶点，图（a）中的线框

8、绕E点转动，图（b）中的线框向右平动，磁场足够大。下列判断正确的是（ ）A图（a）线框中有感应电流产生，C点电势比D点低B图（a）线框中无感应电流产生，C、D两点电势相等C图（b）线框中有感应电流产生，C点电势比D点低D图（b）线框中无感应电流产生，C、D两点电势相等【答案】B【例13】 如图，矩形线框abcd通过导体杆搭接在金属导轨MN和PQ上，整个装置放在匀强磁场中，当线框向右运动时，下列说法正确的是（ ）AR中无电流BR中有电流，方向为由M-R-PCab中无电流Dab中有电流，方向由b-a【答案】BD【例14】 一均匀的扁平条形磁铁与一圆形线圈同在一平面内圆心重合为了在磁铁开始运动时在线

9、圈中得到一方向如图所示的感应电流，磁铁的运动方式应为（ ）AN极向纸内，S极向纸外，使磁铁绕O点转动BN极向纸外，S极向纸内，使磁铁绕O点转动C使磁铁沿垂直于线圈平面的方向向纸外做平动D使磁铁沿垂直干线圈平面的方向向纸内做平动【答案】A【例15】 两圆环、位置于同一水平面上，其中，为均匀带电绝缘环，为导体环，当以如图所示的方向绕中心转动，当速度发生变化时，中产生如图所示方向的感应电流，则（ ）A可能带正电且转速减小B可能带正电且转速增大C可能带负电且转速减小D可能带负电且转速增大【答案】BC【例16】 如图所示，乙线圈和甲线圈互相绝缘，且乙线圈的一半面积在甲线圈内，当甲线圈中的电流逐渐减弱时，

10、乙线圈的感应电流（ ）A为零 B顺时针方向 C逆时针方向 D无法确定【答案】D【例17】 如图所示，导线和互相平行，要使导线中产生由c到d方向的电流，可行的操作的是（ ）A开关闭合的瞬间B开关断开的瞬间C开关是闭合的，但滑片向左滑D开关是闭合的，但滑片向右滑【答案】AD【例18】 如图所示，一水平放置的矩形线圈abcd，在细长的磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中的位置经过位置到位置，这三个位置都靠得很近，在这个过程中，线圈中感应电流（ ）A沿abcd流动B沿dcba流动C由到是沿abcd流动，由到是沿dcba流动D由到是沿dcba流动，由到是沿abcd流动【答案】A

11、【例19】 如图所示，螺线管中放有一根条形磁铁，当磁铁突然向左抽出时，A点的电势比B点的电势_；当磁铁突然向右抽出时，A点的电势比B点的电势_。【答案】高，高【例20】 电阻R、电容C与一线圈连接成闭合回路，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【答案】D【例21】 老师做了一个物理小实验让学生观察：一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取

12、出插向另一个小环，同学们看到的现象是（ ）A磁铁插向左环，横杆发生转动B磁铁插向右环，横杆发生转动C无论磁铁插向左环还是右环，横杆都不发生转动D无论磁铁插向左环还是右环，横杆都发生转动【答案】B【例22】 如图所示，线圈两端与电阻相连构成闭合回路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的S极朝下。在将条形磁铁自上而下穿过线圈时（ ）A通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥B通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互吸引C通过电阻的感应电流的方向先由b到a，后由a到b；线圈与磁铁先相互排斥，后相互吸引D通过电阻的感应电流的方向先由a到b，后由b到a；线圈与磁铁先相互吸引，后相

13、互排斥【答案】C 【例23】 如图所示，条形磁铁从h高处自由下落，中途穿过一个固定的空心线圈，K断开时，落地时间为，落地速度为；K闭合时，落地时间为，落地速度为，则： _， _。（选填“小于”、“大于”或“等于”）【答案】小于，大于【例24】 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，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是（ ） AFN先小于mg后大于mg，运动趋势向左BFN先大于mg后小于mg，运动趋势向左CFN先小于mg后大于mg，运动趋势向右DFN先大于mg后小于mg，运动趋势向右【答案

14、】D【例25】 如图所示，是一个可绕垂直于纸面的轴转动的闭合矩形导线框，当滑动变阻器的滑片从左向右滑动时，线圈将（ ）A保持静止不动B逆时针转动C顺时针转动D发生转动，但因电源极性不明，无法判断转动方向【答案】C【例26】 如图所示，光滑固定导体轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时（ ）AP、Q将互相靠拢 BP、Q相互相远离C磁铁的加速度仍为g D磁铁的加速度小于g【答案】AD(三) 专题总结3 感应电流产生的条件：闭合回路的磁通量发生变化，可能是S变化，也可能是B变化4 右手定则判断感应电流的方向：右手放入磁场中，磁感线垂直进入手

15、心（当磁感线为直线时，相当于手心面向N极），大拇指指向导线运动方向，则四指所指方向为导线中感应电流（动生电动势）的方向5 楞次定律判断感应电流的方向：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化“增反减同”;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”专题三、感应电流与感应电动势的计算(一) 专题目标1 会求感应电流，理解瞬时感应电动势与平均感应电动势的关系，理解动生电动势与感生电动势的区别，掌握各自求解方法；2 掌握动生电动势中的平动切割、转动切割、旋转切割时感应电动势的求法，理解等效法(二) 专题讲练【例27】 如图，垂直矩形金属框的匀强磁场磁感强度为导体棒垂直线框两

16、长边搁在框上，长为在时间内，向右匀速滑过距离，则（ ）A因为右边面积减少，左面的面积增大，则，B因右边面积减少，左边面积增大，两边抵消，C，D不能用算，只能用【答案】D【例28】 穿过闭合回路的磁通量随时间t变化的图像分别如图甲、乙、丙、丁所示，下列关于回路中产生的感应电动势的论述，正确的是（ ）A图甲中回路产生的感应电动势恒定不变B图乙中回路产生的感应电动势一直在变大C图丙中回路在0t0时间内产生的感应电动势大于t02t0时间内产生的感应电动势D图丁中回路产生的感应电动势可能恒定不变【答案】C【例29】 如图所示，在电容器C的两端接有一个圆环形导体回路，在圆环回路所围的面积之内存在着垂直纸面

17、向里的匀强磁场，已知圆环半径，电容器的电容，当磁场B以的变化率均匀增加时，则电容器的（ ）Aa板带正电，电荷量为 Ba板带负电，电荷量为Ca板带正电，电荷量为 Da板带负电，电荷量为【答案】A【例30】 如图所示，单匝闭合金属线圈的面积为S，电阻为R，垂直于磁感线放在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为从某时刻起（记为时刻）磁感应强度的大小发生变化，但方向不变在这段时间内磁感应强度B随时间变化的规律（k为一个正的常数）在这段时间内，线圈中感应电流（ ）A方向为逆时针方向，大小为B方向为顺时针方向，大小为C方向为逆时针方向，大小为D方向为顺时针方向，大小为【答案】A【例31】 如图所示，在竖直向下

18、的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒以水平速度抛出，设整个过程中棒的取向不变且空气阻力不计，则在金属棒运动的过程中产生的感应电动势的大小变化情况是（ ）A越来越大B越来越小C保持不变D.无法判断【答案】C【例32】 一个闭合的正方形线圈共有匝，边长，导体每米长的阻值，处于垂直于平面的磁场中。（1）当磁场以均匀增大时，线圈中的电流多大？（2）若不变，而令线圈绕其一边以角速度转动，流过导体截面的电荷量多大？【解析】（1）回路中产生的电动势，总电阻：， 回路中电流，（2）线圈转动所用的时间：， 平均电动势：， 平均电流：，【答案】（1）；（2）【例33】 如图所示，一导线弯成半径为的半圆形闭合回路虚线

19、右侧有磁感应强度为的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面回路以速度向右匀速进入磁场，直径始终与垂直从点到达边界开始到点进入磁场为止，下列结论正确的是（）A感应电流方向不变B段直线始终不受安培力C感应电动势最大值D感应电动势平均值【答案】ACD【例34】 如图所示，两条平行且足够长的金属导轨置于磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向垂直导轨平面两导轨间距为L，左端接一电阻R，其余电阻不计长为2L的导体棒ab如图所示放置从ab与导轨垂直开始，在以a为圆心和角速度沿顺时针方向匀速旋转90°的过程中，通过电阻R的电流的最大值为多少?【答案】2BL2/ R【例35】 如图：在跟匀强磁场垂直的平面内

20、放置一个折成锐角的裸导线MON，MON在它上面搁置另一根与ON垂直的同种材质的裸导线PQ、PQ紧贴MO、ON并以平行于ON的速度v，从顶角O开始向右匀速滑动，设裸导线单位长度的电阻为R0，磁感强度为B，求回路中的感应电流【答案】【例36】 如图5-甲所示, 半径为r0.1 m、匝数n20的线圈套在辐向形永久磁铁槽中，磁场的磁感线沿半径方向均匀分布（其右视图如图5-乙所示）,磁场感应强度B=0.2 T 现用外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线以0.8 m/s的速度运动, 求线圈运动时产生的感应电动势E的大小【答案】0.64【例37】 如图所示，在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟固定的

21、大导体环相连接，导轨上放一根金属导体棒并与导轨紧密接触，磁感应线垂直于导轨所在平面若导体棒匀速地向右做切割磁感线的运动，则在此过程中所包围的固定闭合导体环内（ ）A产生顺时针方向的感应电流B产生交变电流C产生逆时针方向的感应电流D没有感应电流【答案】D【例38】 如图所示，若导体棒ab沿导轨向右匀速运动，则导体环c将如何运动（ ）A向右运动B向左运动C静止不动D无法判断【答案】C【例39】 如图所示装置中，cd杆原来静止当ab 杆做如下那些运动时，cd杆将向右移动？A 向右匀速运动 B向右加速运动 C向左加速运动 D向左减速运动【答案】BD【例40】 如图所示，MN与PQ为处于同一水平面内的两

22、根平行的光滑金属导轨，垂直导轨放置的金属棒ab与导轨接触良好，在水平金属导轨之间加竖直向下的匀强磁场，导轨的N、Q端按理想变压器的初级线圈，理想变压器的输出端有三组次级线圈，分别接有电阻元件R、电感元件L和电容元件C若用IR、IL、IC分别表示通过R、L和C的电流，不考虑电容器的瞬间充放电，则下列判断中正确的是（ ）A若ab棒匀速运动，则B若ab棒匀加速运动，则C若ab棒做加速度变小的加速运动，则D若ab棒在某一中心位置附近做简谐运动，则【答案】BD(三) 专题总结12 上述两个公式的区别与联系：求出的是平均感应电动势，E和某段时间或者某个过程对应，而求出的是瞬时感应电动势，E和某个时刻或者某

23、个位置对应；求出的是整个回路的感应电动势，而不是回路中某部分导体的电动势回路中感应电动势为零时，但是回路中某段导体的感应电动势不一定为零如右图公式中的时间趋近于0时，E就为瞬时感应电动势；公式中v若代表平均速度，则求出的E就为平均感应电动势3 导体棒平动切割，公式：E=BLv（1） 公式仅适用于导体棒上各点以相同的速度切割匀强的磁场的磁感线的情况如匀强磁场和大小均匀的辐向磁场（2） 公式中的B、v、L要求互相两两垂直，即LB，Lv（3） 公式中v为瞬时速度，E为瞬时感应电动势， v为平均速度，E为平均感应电动势（4） 若导体棒是曲线，则公式中的L为切割磁感线的导体棒的有效长度，有效长度的长度为

24、曲线两端点的边线长度4 关于转动产生的感应电动势（1） 以中点为轴时，E=0（2） 以端点为轴时，（3） 以任一点为轴时，5 线圈匀速转动切割（1） n匝面积为S的线圈在B中以角速度绕线圈平面内的任意轴，产生的感应电动势：（2） 线圈平面与磁感线平行时，感应电动势最大：（n为匝数）（3） 线圈平面与磁感线垂直时，E=0（4） 线圈平面与磁感线夹角为时， （与面积的形状无关）专题四、图像问题(一) 专题目标1 会解决i-t、u-t等图像问题(二) 专题讲练【例41】 单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则（ ）A线圈中0时刻感应电动势

25、最大 B线圈中D时刻感应电动势为0C线圈中D时刻感应电动势最大 D线圈中0至D时间内平均感应电动势为1.4V【答案】AB【例42】 一匀强磁场，磁场方向垂直纸面，规定向里的方向为正在磁场中有一细金属圆环，线圈平面位于纸面内，如图甲所示现令磁感应强度B随时间t变化，先按图乙中所示的Oa图线变化，后来又按图线bc和cd变化令E1、E2、E3分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小，I1、I2、I3分别表示对应的感应电流，则（ ）AE1>E2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向BE1<E2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向CE1<E2，I2沿顺时针方向，I3沿逆时针方向DE2E3

26、，I2沿顺时针方向，I3沿顺时针方向【答案】BD【例43】 一矩形线圈位于一随时间t变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面（纸面）向里，如图1所示，磁感应强度B随t的变化规律如图2所示。以I表示线圈中的感应电流，以图1中线圈上箭头所示方向的电流为正，则以下的It图中正确的是 （ ）【答案】A【例44】 如图所示，一宽为40cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，一边长为 20cm的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度v20cm/s，通过磁场区域，在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行，取它刚进入磁场时刻t0时，则下图中能正确反映感应电流强度随时间变化规律的是（）

27、【答案】C【例45】 如图甲所示，垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为2，磁感应强度的大小为B。一边长为a、电阻为4R的正方形均匀导线框ABCD从图示位置沿水平向右方向以速度v匀速穿过两磁场区域，在图乙中线框A、B两端电压UAB与线框移动距离的关系图象正确的是（ ）【答案】D【例46】 如图所示，一个边长为a、电阻为R的等边三角形线框，在外力作用下，以速度v匀速穿过宽度均为a的两个匀强磁场这两个磁场的磁感应强度大小均为B，方向相反线框运动方向与底边平行且与磁场边缘垂直取逆时针方向的电流为正若从图示位置开始，线框中产生的感应电流i与沿运动方向的位移x之间的函数图象，下面四个图中正确的是（ ）【答案

28、】B(三) 专题总结1 解决这类问题的基本方法是：2 明确图像的种类，是Bt图还是t图，或者Et图、It图像3 分析电磁感应的具体过程，明确图象所描述的物理意义；明确各种“”、“”的含义；明确斜率的含义；明确图象和电磁感应过程之间的对应关系4 结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律列出函数方程5 根据函数方程，进行数学分析，如斜率及其变化、两轴的截距等6 画图像或判断图像7 注意相似关系及其各自的物理意义：vv，BB，专题五、自感、互感、涡流(一) 专题目标1 会解决通电自感与断电自感问题，知道互感、涡流现象(二) 专题讲练【例47】 某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的

29、线圈L、小灯泡A 、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后，闭合开关s，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是（ ）A电源的内阻较大B小灯泡电阻偏大C线圈电阻偏大D线圈的自感系数较大【答案】C.【例48】 在研究自感现象的实验中，用两个完全相同的灯泡、分别与有铁芯的线圈和定值电阻组成如图所示的电路（自感线圈的直流电阻与定值电阻的阻值相等），闭合开关达到稳定后两灯均可以正常发光关于这个实验，下面说法中正确的是（ ）A闭合开关的瞬间，通过灯的电

30、流大于通过灯的电流B闭合开关后，灯先亮，灯后亮C闭合开关，待电路稳定后断开开关，通过灯的电流不大于原来的电流D闭合开关，待电路稳定后断开开关，通过灯的电流大于原来的电流【答案】【例49】 如图所示的电路为演示自感现象的实验电路，若闭合开关S，电流达到稳定后通过线圈L的电流为I1，通过小灯泡L2的电流为I2，小灯泡L2处于正常发光状态，则下列说法中正确的是（ ）AS闭合瞬间，L2灯缓慢变亮，L1灯立即变亮BS闭合瞬间，L1灯缓慢变亮，L2灯立即变亮CS断开瞬间，小灯泡L2中的电流由I1逐渐减为零，方向与I2相反DS断开瞬间，小灯拍L2中的电流由I1逐渐减为零，方向不变【答案】C【例50】 著名物

31、理学家弗曼曾设计过一个实验，如图所示.在一块绝缘板上中部安一个线圈，并接有电源，板的四周有许多带负电的小球，整个装置支撑起来.忽略各处的摩擦，当电源接通的瞬间下列关于圆盘的说法中，正确的是（ ）A圆盘将逆时针转动 B圆盘将顺时针转动C圆盘不会转动 D无法确定圆盘是否会动【解析】瞬间增强的磁场会在周围产生一个顺时针的旋涡电场，负电荷受到逆时针方向的电场力，带动圆盘逆时针转动，而负电荷的这种定向运动则形成了顺时针的环形电流，故选项A正确.【答案】A【例51】 如图所示，一闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点，将圆环拉离平衡位置并释放，圆环摆动过程中经过有界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界.若

32、不计空气阻力，则（ ）A圆环向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度B在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流C圆环进入磁场后离平衡位置越近速度越大，感应电流也越大D圆环最终将静止在平衡位置【解析】如题图所示，当圆环从1位置开始下落，进入和摆出磁场时(即2和3位置)， 由于圆环内磁通量发生变化，所以有感应电流产生.同时，金属圆环本身有内阻，必然有能量的转化，即有能量的损失.因此圆环不会摆到4位置.随着圆环进出磁场，其能量逐渐减少，圆环摆动的振幅越来越小.当圆环只在匀强磁场中摆动时，圆环内无磁通量的变化，无感应电流产生，无机械能向电能的转化.题意中不存在空气阻力，摆线的拉力垂直于圆环的速度方向，拉力对圆

33、环不做功，所以系统的能量守恒，所以圆环最终将在A、B间来回摆动.【答案】B(三) 专题总结1 通电自感和断电自感的比较通电自感断电自感电路图器材要求A1、A2同规格，RRL，L较大L很大（有铁芯）现象在S闭合瞬间，A2立即亮起来，A1灯逐渐变亮，最终一样亮在开关S断开时，A灯渐渐熄灭原因由于开关闭合时，流过电感线圈的电流迅速增大，使线圈产生自感电动势，阻碍了电流的增大，使流过A1灯的电流比流过A2灯的电流增加得慢断开开关S时，流过线圈L的电流减小，产生自感电动势，阻碍了电流的减小，使电流继续存在一段时间，在S断开后，通过L的电流反向通过灯A，A灯不会立即熄灭，若RLRA，原来的ILIA，则A灯

34、熄前要闪亮一下，若RLRA，原来的电流ILIA，则A灯逐渐熄灭，不再闪亮一下能量转化情况电能转化为磁场能磁场能转化为电能2 日光灯：开关闭合后，电源电压加在启动器的两极之间，使氖泡发出辉光，产生的热量使形动触片膨胀，接通电路此时有电流流过镇流器和灯丝，这时启动器停止放电，形动触片冷却收缩，电路断开，镇流器线圈产生很高的自感电动势，电动势的方向与原电压的方向相同，因而形成一瞬间高压，加在灯管两端，使灯管中的气体放电，从而灯管成为电流通路，使日光灯发光正常发光后，镇流器起到降压限流的作用，保证日光灯正常工作3 自感现象的防止：变压器、电动机等器材都有很大的线圈，当电路中的开关断开时会产生很大的自感

35、电动势，使得开关中的金属片之间产生电火花，烧蚀接触点，甚至引起人身伤害因此，电动机等大功率用电器的开关应该装在金属壳中最好使用油浸开关，即把开关的接触点浸在绝缘油中，避免出现电火花同时我们还可以用定值电阻双线绕法来排除自感电动势的影响如图所示4 互感：在法拉第的实验中，两个线圈之间并没有导线相连，但当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势这种现象叫做互感，这种感应电动势叫做互感电动势利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，因此在电工技术和电子技术中有广泛的应用变压器就是利用互感现象制成的5 自感现象与互感现象的区别与联系（1）区别：互感现象发生在靠

36、近的两个线圈间，而自感现象发生在一个线圈导体内部；通过互感可以使能量在线圈间传递，而自感现象中，能量只能在一个线圈中储存或释放（2）联系：两者都是电磁感应现象6 涡流现象、应用预防：电流随时间变化时，由于电磁感应，附近的导体中会产生感应电流，这种感应电流称为涡电流，简称涡流金属中的涡流会产生热量，若金属的电阻率小，则涡流强，产生的热量多（1）真空冶炼炉：炉外有线圈，线圈中通入反复变化的电流，炉内的金属中产生涡流，涡流产生的热量使金属熔化（2）电动机、变压器的铁芯：由于涡流的存在，铁芯会发热，能量浪费增大铁芯材料的电阻率可减小涡流，如使用硅钢；可用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块的硅钢铁芯（

37、3）探雷器：探雷器线圈中有变化的电流，若地下有金属物品，金属中会感应出涡流，涡流的磁场会影响线圈中的电流，使仪器报警用来探测金属壳的地雷或有较大金属零件的地雷（4）安检门：探测携带的金属物品7 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，安培力总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼 磁电式仪表的指针能够很快停下，就是利用了电磁阻尼“磁悬浮列车利用涡流减速”其实也是一种电磁阻尼8 电磁驱动：磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力，安培力使导体运动，这种作用称为电磁驱动安培力阻碍磁场与导体的相对运动的方式是多种多样的当磁场以某种方式运动时（例如磁场转

38、动），导体中的安培力阻碍导体与磁场间的相对运动而使导体跟着磁场动起来（跟着转动），这就是电磁驱动9 电动机线圈的转动会产生感应电动势这个电动势是加强了电源产生的电流，还是削弱了电源的电流？是有利于线圈转动还是阻碍线圈的转动？电动机转动时产生的感应电动势削弱了电源的电流，这个电动势称为反电动势反电动势的作用是阻碍线圈的转动这样，线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，电能转化为其它形式的能10 如果电动机因机械阻力过大而停止转动，会发生什么情况？这时应采取什么措施？ 电动机停止转动，这时就没有了反电动势，线圈电阻一般都很小，线圈中电流会很大，电动机可能会烧毁这时，应立即切断电源，进行检查专题

39、六、综合应用模型棒轨初步(一) 专题目标2 会解决通电自感与断电自感问题，知道互感、涡流现象(二) 专题讲练【例52】 如图所示金属框架竖直放置，框架宽，电阻质量、电阻不计的金属棒水平地跟框架接触，并从静止开始向下运动，不计金属棒与框架间的摩擦，匀强磁场的磁感应强度，方向垂直框架所在的竖直平面向外（1）说明金属棒从静止开始下滑过程中的运动情况（2）求金属棒向下运动速度时，回路中感应电流的大小和方 向，金属棒所受安培力的大小和方向（3）什么情况下，金属棒的速度达到最大值?最大速度是多少?（取）【解析】（1）金属棒开始运动时，初速度为零，棒上无感应电流，不受安培力，只受重力作用，加速度为重力加速度

40、随着棒速度的增加，感应电流也随之增大，所受安培力也随之增大，且方向竖直向上，这时棒所受合力逐渐减小，棒做加速度逐渐减小的变加速直线运动当时，棒的加速度为零，有最大速度，并以此速度向下做匀速运动故棒的运动情况为：静止变加速直线运动匀速运动（2）当时，回路中感应电流，方向从导体棒所受安培力，方向竖直向上（3）当棒所受安培力与重力平衡时有最大速度由，式中：，得：，【答案】（1）静止变加速直线运动匀速运动；（2）；（3）【例53】 如图所示，MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨，间距l为，电阻不计导轨所在平面与磁感应强度的匀强磁场垂直质量、电阻的金属杆ab始终垂直于导轨，并与其保持光滑接触导轨两端

41、分别接有阻值均为的电阻和重力加速度取，且导轨足够长，若使金属杆ab从静止开始下滑，求：（1）杆下滑的最大速率；（2）稳定后整个电路耗电的总功率P；（3）杆下滑速度稳定之后电阻两端的电压U【解析】（1）（2）由能量转化和守恒定律有：（3）两端的电压【答案】（1）（2）（3）【例54】 均匀导线制成的单匝正方形闭合线框，每边长为，总电阻为，总质量为将其置于磁感强度为的水平匀强磁场上方处，如图所示线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且边始终与水平的磁场边界平行当边刚进入磁场时，（1）求线框中产生的感应电动势大小；（2）求两点间的电势差大小；（3）若此时线框加速度恰好为零，求线框下落的高度所

42、应满足的条件【解析】（1）边刚进入磁场时，线框速度线框中产生的感应电动势（2）此时线框中电流 两点间的电势差（3）安培力，据牛顿第二定律由得高度满足【答案】（1）（2）（3）【例55】 如图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，两根导体棒的质量皆为m，电阻皆为R，回路其余电阻不计，有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B，设这两导体棒均可以沿导轨无摩擦的滑动，开始时，棒cd静止，棒ab有指向棒cd的初速度，若两棒在运动中始终不接触，求：（1）在运动中产生的焦耳热最多是多少？（2）当ab棒的速度变为初速度的3/4时，cd

43、棒的加速度是多少？【解析】（1）当两棒共速时，系统不再生热，此过程中动量守恒： ，得：；（2）当ab棒的速度变为初速度的3/4时， ，此时，则：，【例56】 如右图所示，两根平行金属导轨固定在同一水平面内，间距为l，导轨左端连接一个电阻R.一根质量为m、电阻为r的金属杆ab垂直放置在导轨上在杆的右方距杆为d处有一个匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向下，磁感应强度为B.对杆施加一个大小为F、方向平行于导轨的恒力，使杆从静止开始运动，已知杆到达磁场区域时速度为v，之后进入磁场恰好做匀速运动不计导轨的电阻，假定导轨与杆之间存在恒定的阻力求：（1）导轨对杆ab的阻力大小Ff；（2）杆ab中通过的电流及

44、其方向；（3）导轨左端所接电阻R的阻值【解析】（1）杆进入磁场前做匀加速运动，有：FFfma；v22ad，解得导轨对杆的阻力：FfF （2）杆进入磁场后做匀速运动，有：FFfFA，杆ab所受的安培力：FAIBl 解得杆ab中通过的电流：I；方向自a流向b.（3）杆ab产生的感应电动势：EBlv，杆中的感应电流：I解得导轨左端所接电阻阻值：R2r.【答案】（1）F；（2），方向ab；（3）2r【例57】 如图所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L 的两只闭合线框a和b，以相同的速度从磁感应强度为B 的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，不考虑线框的动能，若外力对环做的功分别为Wa、Wb，则Wa

45、Wb为 () A14 B12 C11 D不能确定【解析】根据能量守恒可知，外力做的功等于产生的电能，而产生的电能又全部转化为焦耳热： WaQa·WbQb· 由电阻定律知Rb2Ra，故WaWb14.A项正确【答案】A【例58】 如图所示，由粗细均匀、同种金属导线构成的长方形线框abcd放在光滑的水平桌面上，线框边长分别为L和2L，其中ab段的电阻为R。在宽度为2L的区域内存在着磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的方向竖直向下。线框在水平拉力的作用下以恒定的速率v通过匀强磁场区域，线框平面始终与磁场方向垂直。求：（1）在线框的cd边刚进入磁场时，ab边两端的电压Uab；（2）为维持

46、线框匀速运动，水平拉力F的大小；（3）在线框通过磁场的整个过程中，bc边金属导线上产生的电热Qbc。【解析】（1）边进入磁场时产生的感应电动势为， 回路总电阻为，回路电流， 边两端电压大小为（2）线框匀速运动，则拉力（3）线框经过磁场的时间为 整个过程中段金属导线上产生的电热为【答案】（1）；（2）；（3）【例59】 如图所示，位于竖直平面内的矩形导线框，ab边长为L1，bd边长为L2，线框的质量为，电阻为R，其下方有一匀强磁场区域，该区域的上、下边界和均与ab边平行，两边界间的距离H，H>L2，磁场的磁感应强度为B，方向与线框平面垂直，如图所示，令线框的dc边进入磁场以后，ab边到达边界之间的某一时刻线框的速度已达到这一阶段的最大值，从离开磁场区域上边界的距离为h处自由下落，问从线框的dc边开始下落到dc边刚刚到达磁场区域下边界的过程中，磁场作用于线框的安培力做的总功为多少？【解析】当线框匀速运动时，根据能量守恒有：，所以,从线框下落开始一直到ab边刚刚进入匀强磁场，此全过程根据动能定理有：，所以此后一阶段安培力不做功，故上面即为答案【答案】(三) 专题总结1 电磁感应中的动力学问题基本步骤：（1）用法拉第电磁感应定律和楞次定律（包括右手定则），求出感应电动势的大小和