电磁感应部分

1、电磁感应电磁感应（2015课标课标1卷）卷） 1824年，法国科学家阿拉果完成了著年，法国科学家阿拉果完成了著名的名的“圆盘实验圆盘实验”。实验中将一铜圆盘水平放置，在其。实验中将一铜圆盘水平放置，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，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。实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆如图所示。实验中发现，当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。下列说法正确的是略有滞后。下列说法正确的是A圆盘上产生了感应电动势圆盘上产生了感应电动势B圆盘内的涡

2、电流产生的磁场导致磁针转动圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的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磁通量发生了变化D圆盘中的自由电子随圆盘一起圆盘中的自由电子随圆盘一起运动运动形成形成电流，此电流产生的磁场导致电流，此电流产生的磁场导致磁针磁针转动转动AB产生产生感应电动势的感应电动势的条件条件4.电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发生声音，下列说法正确的有（ BCD ）A. 选用铜质弦，电吉他仍能正常工作B. 取走磁体，电吉他将不能正常

3、工作C. 增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D. 弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化2016年年江苏江苏卷卷8.如图（如图（a），螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，），螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，以图中箭头所示方向为其正方向。螺线管与导线框以图中箭头所示方向为其正方向。螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一小金属圆环相连，导线框内有一小金属圆环L，圆环与导线框在同，圆环与导线框在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度一平面内。当螺线管内的磁感应强度B随时间按图（随时间按图（b）所示规律变化所示规律变化时时 ( AD ) A. 在在t1t2时间内，时间内，L有收缩趋势有收缩趋势

4、B. 在在t2t3时间内，时间内，L有扩张趋势有扩张趋势 C. 在在t2t3时间内，时间内，L内有逆时针方向的感应电流内有逆时针方向的感应电流 D. 在在t3t4时间内，时间内，L内有顺时针方向的感应电流内有顺时针方向的感应电流2016年年上海上海卷卷电磁感应规律的综合应用1.与闭合电路的欧姆定律、安培力相结合2.与牛顿运动定律相结合3.与功能关系和能量守恒定律相结合4.与动量冲量关系相结合5.与图像问题相结合1、命题形式上基本以杆（单杆、双杆）和框（也可以简化为杆）为主。2、各种类型的问题不能完全割裂开来，电磁感应规律的应用其实是一个综合应用问题。1.分析电源与电路关系分析电源与电路关系解题

5、规律：楞次定律或右手定则解题规律：楞次定律或右手定则, 全电路或部分欧姆定律全电路或部分欧姆定律 解题关键：画等效电路解题关键：画等效电路(串并联关系串并联关系) 理清理清U、I、P、q与与R的关系的关系解题策略解题策略2.分析力与运动关系分析力与运动关系解题规律：牛顿第二定律，解题规律：牛顿第二定律， 先右手定则再左手定则先右手定则再左手定则 F安F合=maE、I变 v变 a变 当当a=0时时vm,且且v、E、I、F安安、F外外均恒定均恒定当当a恒定时恒定时v、E、I、F安安、F外外均与均与t成线性关系成线性关系3.分析功与能量关系分析功与能量关系解题规律：动能定理解题规律：动能定理,能量守

6、恒能量守恒解题关键：解题关键：W安克安克=E电电=Q热热 （纯电阻电路）（纯电阻电路） 解题关键：瞬态解题关键：瞬态 动态动态 稳态稳态2、如如图所示图所示, 水平水平放置放置的光滑平行金属导轨的光滑平行金属导轨, 相距相距l , 导轨一端接导轨一端接有一个电容器有一个电容器, 电容量为电容量为C, 匀强磁场垂直纸面向里匀强磁场垂直纸面向里, 磁感应强度为磁感应强度为B, 质量为质量为m的金属棒的金属棒ab可紧贴导轨自由滑动可紧贴导轨自由滑动. 现让现让ab由由静止静止在恒定在恒定外力外力F的作用下开始运动的作用下开始运动, 不不考虑任何部分的电阻和自感考虑任何部分的电阻和自感作用作用。 问问

7、金属棒的做什么运动金属棒的做什么运动？FQ=CE=CBlvF-BIL=maI=Q/t=CBLv / t=CBlama= F - CB2 l 2a a= F / (m+CB2 l 2)恒定外力2-1、如如图所示图所示, 竖直放置的光滑平行金属导轨竖直放置的光滑平行金属导轨, 相距相距l , 导轨一端接导轨一端接有一个电容器有一个电容器, 电容量为电容量为C, 匀强磁场垂直纸面向里匀强磁场垂直纸面向里, 磁感应强度为磁感应强度为B, 质量为质量为m的金属棒的金属棒ab可紧贴导轨自由滑动可紧贴导轨自由滑动. 现让现让ab由静止下滑由静止下滑, 不考虑空气阻力不考虑空气阻力, 也不考虑任何部分的电阻和

8、自感作用也不考虑任何部分的电阻和自感作用. 棒落地时棒落地时的速度为多大？的速度为多大？ ab在在mg 作用下加速运动，经时间作用下加速运动，经时间 t ，速度增为，速度增为v，a = v / t产生感应电动势产生感应电动势 E=Blv 电容器带电量电容器带电量 Q=CE=CBlv，感应电流，感应电流I=Q/t=CBLv / t=CBla产生安培力产生安培力F=BIl =CB2 l 2a，由牛顿运动定律，由牛顿运动定律 mg-F=mama= mg - CB2 l 2a ，a= mg / (m+C B2 l 2)ab做初速为零的匀加直线运动做初速为零的匀加直线运动, 加速度加速度 a= mg /

9、 (m+C B2 l 2)落地速度为落地速度为2222lCBmmghahv与电容器连接的单杆，有恒与电容器连接的单杆，有恒定外力作用，而匀加速运动。定外力作用，而匀加速运动。mcd=mabLcd=2LabFBabdcef12模型：双杆。注意Fab和Fcd不是相互作用的内力，但有时两个力大小相等方向相反，满足动量守恒定律；有时两个力大小不等，方向相反，不满足动量守恒定律。Mdcbam 如图所示，两根足够长的导轨如图所示，两根足够长的导轨MN和和PQ间距为间距为L，其电阻不计，两导轨及，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成其构成的平面均与水平面成角。两角。两金属棒金属棒ab、cd分别垂直导

10、轨放置，每分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终接触良好，已知棒两端都与导轨始终接触良好，已知ab棒质量为棒质量为m1，其电阻，其电阻R1，cd棒质量棒质量为为m2，其电阻，其电阻R2，两导体棒与导轨之，两导体棒与导轨之间的动摩擦因数均为间的动摩擦因数均为且且=tan，现，现将导体棒将导体棒ab锁定在两导轨上，整个装锁定在两导轨上，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为场中，磁感应强度为B，导体棒，导体棒cd在在平行于导轨向下的恒力平行于导轨向下的恒力F1作用下由静作用下由静止开始运动。求：止开始运动。求： （1）当导体棒）当导体棒cd的速度达

11、到的速度达到v1时加时加速度大小？速度大小？ （2）若）若cd棒质量为棒质量为m2=1kg，导体棒，导体棒cd在如图在如图7所所示的外力作用下沿导轨向下由静止开始做匀加速示的外力作用下沿导轨向下由静止开始做匀加速直线运动，求直线运动，求cd棒运动的加速度大小？棒运动的加速度大小？ （3）若质量为）若质量为m2的导体棒的导体棒cd在拉力在拉力F3的作用下沿导轨向下运的作用下沿导轨向下运动，且拉力动，且拉力F3的功率恒定为的功率恒定为P，求，求cd棒运动速度为棒运动速度为v1时的加速时的加速度大小？度大小？ （4）若在恒力）若在恒力F1作用下导体棒作用下导体棒cd达到最大速度时运动的位移达到最大速

12、度时运动的位移为为x1，则在这一过程中导体棒，则在这一过程中导体棒ab产生的焦耳热产生的焦耳热Q1为多少？为多少？ （5） 速度最大时导体棒速度最大时导体棒cd的发热功率为多大？的发热功率为多大？ （6）若在恒力）若在恒力F1作用下导体棒作用下导体棒cd达到速度达到速度v1时运动的位移为时运动的位移为x1，则完成这一过程用了多长时间？则完成这一过程用了多长时间？ （7）若导体棒）若导体棒cd从静止达到最大速度从静止达到最大速度vm过程中，通过导体棒过程中，通过导体棒横截面积的电荷量为横截面积的电荷量为q，计算这一过程中产生的焦耳热？，计算这一过程中产生的焦耳热？ （8）若在恒力）若在恒力F1作

13、用下当导体棒作用下当导体棒cd达到速度达到速度v0时撤去恒力时撤去恒力F1，同时将导体棒同时将导体棒ab与导轨间的锁定解除，则解除锁定后两导体棒与导轨间的锁定解除，则解除锁定后两导体棒将如何运动？将如何运动？ （9）撤恒力）撤恒力F1后回路中产生的焦耳热后回路中产生的焦耳热Q为多大？为多大？ （10）撤恒力）撤恒力F1后通过棒的电荷量后通过棒的电荷量q多大？多大？ （11）若撤恒力）若撤恒力F1时两导体棒间距离为时两导体棒间距离为x1，则最终两导体棒间，则最终两导体棒间的距离为多大？的距离为多大？1.图像问题大体可分为两类图像问题大体可分为两类:(1)由给出的电磁感应过程选出或画出正确的图像。

14、由给出的电磁感应过程选出或画出正确的图像。(2)由给定的有关图像分析电磁感应过程由给定的有关图像分析电磁感应过程,求解相应物理量。求解相应物理量。2.解题关键解题关键:弄清初始条件弄清初始条件,正、负方向的对应正、负方向的对应,变化范围变化范围,所所研究物理量的函数表达式研究物理量的函数表达式,进出磁场的转折点是解决问题的进出磁场的转折点是解决问题的关键。关键。 电磁感应图像问题电磁感应图像问题3.解决图像问题的一般步骤解决图像问题的一般步骤(1)明确图像的种类明确图像的种类,即是即是B-t图像还是图像还是-t图像图像,或者或者E-t图图像、像、I-t图像等。图像等。(2)分析电磁感应的具体过

15、程。分析电磁感应的具体过程。(3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系。用右手定则或楞次定律确定方向对应关系。(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等写出函数关系式。律等写出函数关系式。(5)根据函数关系式根据函数关系式,进行数学分析进行数学分析,如分析斜率的变化、如分析斜率的变化、截距等。截距等。(6)画图像或判断图像。画图像或判断图像。1.(2016北京东城期末北京东城期末,10)如图如图1所示所示,矩形线圈矩形线圈abcd位位于匀强磁场中于匀强磁场中,磁场方向垂直线圈所在平面磁场方向垂直线圈所在平面,磁感应强磁感应强度度B随时间随

16、时间t变化的规律如图变化的规律如图2所示。以图所示。以图1中箭头所中箭头所示方向为线圈中感应电流示方向为线圈中感应电流i的正方向的正方向,以垂直于线圈所以垂直于线圈所在平面向里为磁感应强度在平面向里为磁感应强度B的正方向的正方向,则图则图3中能正确中能正确表示线圈中感应电流表示线圈中感应电流i随时间随时间t变化规律的是变化规律的是(C)练习题练习题2. 如如图所示，在图所示，在x0的区域内存在匀强磁场，磁场的方向垂直的区域内存在匀强磁场，磁场的方向垂直于于xy平面（纸面）向里平面（纸面）向里.具有一定电阻的矩形线框具有一定电阻的矩形线框abcd位于位于xy平平面内，线框的面内，线框的ab边与边

17、与y轴重合轴重合.令线框从令线框从t=0的时刻起由静止开始的时刻起由静止开始沿沿x轴正方向做匀加速运动，则线框中的感应电流轴正方向做匀加速运动，则线框中的感应电流I（取逆时针（取逆时针方向的电流为正）随时间方向的电流为正）随时间t的变化图线的变化图线I-t图可能是下图中的哪一图可能是下图中的哪一个？个？CE= Blv=Blat=kt3、 (2012北京东城第一学期期末北京东城第一学期期末)如图所示如图所示,宽度为宽度为L的的有界匀强磁场的方向垂直纸面向里有界匀强磁场的方向垂直纸面向里,磁感应强度的大小磁感应强度的大小为为B。闭合等腰直角三角形导线框。闭合等腰直角三角形导线框abc的直角边的直角

18、边ab长为长为2L。线框总电阻为。线框总电阻为R。规定沿。规定沿abca方向为感应电流的正方向为感应电流的正方向。导线框以速度方向。导线框以速度v匀速向右穿过磁场的过程中匀速向右穿过磁场的过程中,感应感应电流随时间变化规律的图像是电流随时间变化规律的图像是(D )4. 一一正方形闭合单匝导线框正方形闭合单匝导线框abcd，边长，边长L0.1m，各，各边的电阻均为边的电阻均为R0=0.1，bc边位于边位于x轴上且轴上且b点与坐标点与坐标原点原点O重合重合.在在x轴原点轴原点O的右侧有宽度的右侧有宽度D=0.2m、方向、方向垂直纸面向里的匀强磁场区域，磁场的磁感应强度垂直纸面向里的匀强磁场区域，磁

19、场的磁感应强度B=1.0 T.当线框以当线框以v=2.0 m/s的速度沿的速度沿x轴正方向匀速运轴正方向匀速运动穿过磁场区域动穿过磁场区域. 以以ab边刚进入磁场时为边刚进入磁场时为t=0时刻，在时刻，在线框通过磁场区域的过程中线框通过磁场区域的过程中(1) 作出电流作出电流I-t的关系图象（以逆时针电流为正）；的关系图象（以逆时针电流为正）；(2)作出安培力作出安培力FA-t关系图象（以向右为正）；关系图象（以向右为正）；(3)作出作出a、b两点的电势差两点的电势差Uab-t的关系图象的关系图象.变化5. 如如图所示图所示,两个相邻的有界匀强磁场区两个相邻的有界匀强磁场区,方向相反方向相反,

20、且垂直纸面且垂直纸面,磁磁感应强度的大小均为感应强度的大小均为B.以磁场区左边界为以磁场区左边界为y轴建立坐标系轴建立坐标系,磁场区磁场区在在y轴方向足够长轴方向足够长,在在x轴方向宽度均为轴方向宽度均为a.矩形导线框矩形导线框abcd 的的ab边边与与y轴重合，轴重合，ad边长为边长为a.线框从图示位置水平向右匀速穿过两磁线框从图示位置水平向右匀速穿过两磁场区域场区域,且线框平面始终保持与磁场垂直且线框平面始终保持与磁场垂直.以逆时针方向为电流的以逆时针方向为电流的正，线框中感应电流正，线框中感应电流i与线框移动距离与线框移动距离x的关系图象正确的是的关系图象正确的是 C6. 单单匝矩形线圈

21、在匀强磁场中匀速转动，若线圈所围面积里磁匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示（正弦图象一部分），通量随时间变化的规律如图所示（正弦图象一部分），则则A.线圈中线圈中t=0时刻感应电动势为时刻感应电动势为0B.线圈中线圈中t=0时刻感应电动势最大时刻感应电动势最大C.线圈中线圈中D时刻感应电动势为时刻感应电动势为0D.线圈中线圈中A时刻感应电动势大于时刻感应电动势大于B时刻感应电动势时刻感应电动势斜率表示斜率表示的变化率的变化率BCD理解理解t图像中切线斜率表示图像中切线斜率表示磁通量变磁通量变化率，与感应电动势的关系化率，与感应电动势的关系7. 单单匝

22、矩形导线框匝矩形导线框abcd固定放置在匀强磁场中固定放置在匀强磁场中,线框线框ab边长度为边长度为l1=0.2m，bc边长度为边长度为l2=0.1 m，线框的电阻，线框的电阻R=0.1 ，如图甲所，如图甲所示示.磁感线方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度磁感线方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间变随时间变化的图象如图乙所示化的图象如图乙所示.t=0时刻，磁感应强度的方向垂直导线框时刻，磁感应强度的方向垂直导线框平面向里平面向里.在在00.2 s时间内时间内(1) 作出电流作出电流I-t的图象的图象(以逆时针电流为正以逆时针电流为正)；(2)作出作出ab边受到的安培力边受到的安培力FA

23、-t图象图象(以向右为正以向右为正).1.E=n / t=kS2.F=BIL=kILt 自感 两种自感现象的比较 通电自感通电自感断电自感断电自感电电路路图图器材要求器材要求A1、A2同规格，同规格，R=RL， L较大较大L很大很大(有铁芯有铁芯),RLRA现象现象在在S闭合的瞬间，闭合的瞬间，A2灯立即亮起来灯立即亮起来,A1灯逐渐变亮灯逐渐变亮,最终一样亮最终一样亮在开关在开关S断开时断开时,灯灯A突然闪亮一下后突然闪亮一下后再渐渐熄灭再渐渐熄灭原原因因由于开关闭合时由于开关闭合时,流过电感线流过电感线圈的电流迅速增大圈的电流迅速增大,使线圈产使线圈产生自感电动势生自感电动势,阻碍了电流的

24、阻碍了电流的增大增大,使流过使流过A1灯的电流比流灯的电流比流过过A2灯的电流增加得慢灯的电流增加得慢断开开关断开开关S时时,流过线圈流过线圈L的电流减的电流减小小,产生自感电动势产生自感电动势,阻碍了电流的阻碍了电流的减小减小,使电流继续存在一段时间使电流继续存在一段时间;在在S断开后断开后,通过通过L的电流反向通过的电流反向通过电灯电灯A,且由于且由于RLRA,使得流过使得流过A灯的电流在开关断开的瞬间突然灯的电流在开关断开的瞬间突然增大增大,从而使从而使A灯的发光功率突然灯的发光功率突然变大变大能量转能量转化情况化情况电能转化为磁场能电能转化为磁场能磁场能转化为电能磁场能转化为电能自感线

25、自感线圈作用圈作用相当于断路相当于断路相当于电源相当于电源问题问题. （1）在图）在图a的电路中，当电键闭合的瞬间，出现的电路中，当电键闭合的瞬间，出现的现象是什么？怎样解释？在图的现象是什么？怎样解释？在图b的电路中，当电键打的电路中，当电键打开的瞬间，出现的现象是什么？怎样解释？开的瞬间，出现的现象是什么？怎样解释？图（a） （b）ABRLSLabSE （2）对于图）对于图b的电路，要想出现断开电键后灯泡闪的电路，要想出现断开电键后灯泡闪亮一下熄灭，需要什么条件？为什么？亮一下熄灭，需要什么条件？为什么？1、 在如图所示的电路中，两个相同的小在如图所示的电路中，两个相同的小灯泡灯泡L1和和L2分别串联一个带铁芯的电感线分别串联一个带铁芯的电感线圈圈L和一个滑动变阻器和一个滑动变阻器R。闭合开关。闭合开关S后，后，调整调整R，使，使L1和和L2发光的亮度一样，此时发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为流过两个灯泡的电流均为I。然后，断开。然后，断开S。若若t 时刻再闭合时刻再闭合S