电磁感应巩固与提升.doc

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《电磁感应》巩固与提高
电磁感应部分在高考理综中是重点考察的章节,重点考察法拉第电磁感应定律和楞次定律,特别是图像问题和导棒问题。
专题一:正确理解磁通量的含义
①定义:在匀强磁场中,=BS(如图所示)当平面与磁场方向不垂直时,Φ=B·S·cosθ(如图所示)
②物理意义:,当它跟磁场方向垂直时,磁场越强,穿过它的磁感线条数越多,,没有磁感线穿过它,则磁通量为零.
③S是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积。
④磁通量虽然是标量,但有正负之分。
⑤磁通量与线圈的匝数无关
⑥磁通量变化三种情况:B不变,S变;S不变,B变;S、B不变,θ变。
【巩固练****br/>例1、关于磁通量、磁通密度、磁感应强度,下列说法正确的是()
,磁通量越大
,由B=可知磁通密度为零
,磁感应强度越大

例2、如图所示,在磁感应强度为B的匀强磁场中有一面积为S的矩形线圈abcd,垂直于磁场方向放置,现使线圈以ab边为轴转180°,求此过程磁通量的变化?
例3、矩形线框abcd的边长分别为l1、l2,可绕它的一条对称轴OO′转动,匀强磁场的磁感应强度为B,方向与OO′垂直,初位置时线圈平面与B平行,如图所示.
(1)初位置时穿过线框的磁通量Φ0为多少?
(2)当线框沿图甲所示方向绕过60°时,磁通量Φ2为多少?这一过程中磁通量的变化ΔΦ1为多少?
内部讲义
(3)当线框绕轴沿图示方向由图乙中的位置再转过60°位置时,磁通量Φ2为多少?这一过程中ΔΦ2=Φ3-Φ2为多少?
专题二:产生感应电流的条件
实验:探究产生感应电流的条件
(1)闭合电路的部分导体切割磁感线
导体棒的运动
表针的摆动方向
导体棒的运动
表针的摆动方向
向右平动
向后平动
向左平动
向上平动
向前平动
向下平动
结论:
内部讲义
向线圈中插入磁铁,把磁铁从线圈中拔出
磁铁的运动
表针的摆动方向
磁铁的运动
表针的摆动方向
N极插入线圈
S极插入线圈
N极停在线圈中
S极停在线圈中
N极从线圈中抽出
S极从线圈中抽出
结论:
模拟法拉第的实验
操作
现象
开关闭合瞬间
开关断开瞬间
开关闭合时,滑动变阻器不动
开关闭合时,迅速移动变阻器的滑片
结论:
内部讲义
2、总结:(1)不论用什么方法,只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,,产生的电流叫感应电流.
(2)产生感应电流的条件:(1)电路必须闭合;(2)磁通量发生变化.
(3)电磁感应现象中能量的转化:电磁感应的本质是其他形式的能量和电能的转化过程。
【巩固练****br/>例1、关于感应电流,下列说法中正确的是()
,线圈中就一定有感应电流
,导线中就一定有感应电流
,闭合电路中一定没有感应电流
,闭合电路中一定有感应电流
例2、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()
,使导线环上下移动
,使长直导线中的电流增大或减小
,使导线在竖直平面内顺时针(或逆时针)转动
,环在与导线垂直的水平面内左右水平移动
例3、如图所示,矩形线圈与磁场垂直,()
°
°


例4、如图所示,一通电螺线管b放在闭合金属线圈a内,,可采用的方法有()




内部讲义
例5、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OO′,关于线圈中产生感应电流的下列说法中,正确的是()
,线圈中不产生感应电流
,线圈中不产生感应电流
,线圈中产生感应电流
,S极向纸里绕OO′轴转动时,线圈中产生感应电流
例6、如图所示,条形磁铁正上方放置一矩形线框,线框平面水平且与条形磁铁平行,则线框由N极端匀速平移到S极端的过程中,线框中的感应电流的情况是()


,当线框运动到磁铁中部时无感应电流,过中部后又有感应电流
,当线框运动到磁铁中部时有感应电流,过中部后又无感应电流
例7、如图所示,导线框MNQP近旁有一个跟它在同一竖直平面内的矩形线圈abcd,下列说法正确的是()
,abcd中有感应电流
,abcd中有感应电流
,将abcd在其原来所在的平面内向PQ靠近时,其中有感应电流
,将abcd在其原来所在的平面内竖直向上运动时,其中有感应电流
例8、如图所示,竖直通电直导线与闭合导线环的平面垂直,且过圆环中心,下列说法正确的是()
,环中无感应电流
,环中有感应电流
,在垂直于电流的平面内转动时,环中有感应电流
,环中无感应电流
专题三:楞次定律和右手定则
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阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
内部讲义
(四个字“增反减同”)
●理解:(1)两个磁场:一是引起感应电流的磁场,是原磁场——因;二是感应电流的磁场,是新磁场——果。
(2)阻碍:原磁通量增加——新磁场反向——阻碍增大;
原磁通量减小——新磁场同向——阻碍减小。
(3)另两种表述:1、从磁铁与线圈的相对运动来看,感应电流总要阻碍相对运动。(“来拒去留”。2、从相互作用来看:新磁场对原磁场做负功,原磁场对新磁场做正功。符合能量守恒定律。
●
,用右手定则来判断感应电流的方向往往比用楞次定律简便.
●利用楞次定律判定感应电流方向的判定步骤(四步走).
(1)明确原磁场的方向;
(2)明确穿过闭合回路的磁通量是增加还是减少;
(3)根据楞次定律,判定感应电流的磁场方向;
(4)利用安培定则判定感应电流的方向
2、感应电流的方向的判定:感应电流的方向跟导体运动的方向和磁感线的方向都有关系。它们三者之间满足——右手定则
伸开右手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,把右手放入磁场中,让磁力线垂直穿入手心,大拇指指向导体运动方向,那么其余四指所指的方向就是感应电流的方向
注意:(1)右手定则的适用范围:切割型。
(2)在感应电流方向、磁场方向、导体运动方向中已知任意两个的方向可以判断第三个的方向。
3、左手定则和右手定则的区别:
(1)右手定则——判断感应电流的方向
(2)左手定则——判定磁场对电流的作用力方向
【巩固练****br/>例1、如图所示,()
,其中感应电流方向是a→b→c→d
,无感应电流产生
,其中感应电流方向是a→b→c→d
,其中感应电流方向是a→b→c→d
内部讲义
例2、如图所示,一水平放置的矩形闭合线框abcd,在细长磁铁的N极附近竖直下落,保持bc边在纸外,ad边在纸内,如图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ,位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ,在这个过程中,线圈中感应电流()


Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流动,由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流动
Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动,由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流动
例3、1931年,英国物理学家狄拉克从理论上预言了存在着只有一个磁极的粒子——,如果有一个磁单极子(单N极)()


,然后是PMQ方向
,然后是QMP方向
解析:将磁单极子(单N极),理解为其磁感线都是向外的
例4、如图所示,一平面线圈用细杆悬于P点,开始时细杆处于水平位置,,当线圈第一次通过位置Ⅰ和位置Ⅱ时,顺着磁场方向看去,线圈中感应电流的方向分别为()
,逆时针方向
,顺时针方向
,顺时针方向
,逆时针方向
例5、一均匀的扁平条形磁铁与一圆形线圈在同一平面内,如图所示,,磁铁的运动方式应该是()



、S极向纸外,使磁铁绕O点转动
例6、如图(2)所示,一闭合的金属环从静止开始由高处下落通过条形磁铁后继续下落,空气阻力不计,则在圆环的运动过程中,下列说法正确的是:()
,圆环的加速度小于g,在下方时大于g;
,加速度小于g,在下方时也小于g;
,加速度小于g,在下方时等于g;
,加速度大于g,在下方时小于g。
例7、如图所示,螺线管B置于闭合金属圆环A的轴线上,当B中通过的电流I减小时()

内部讲义

例8、两圆环AB置于同一水平面上,其中A为均匀带电绝缘环,,B中产生如图所示的感应电流,则()


例9、如图所示,在匀强磁场中放有平行铜导轨,它与大线圈M相连接。要使小线圈N获得逆时针方向的感应电流,则放在导轨上的裸金属棒ab的运动情况是(两线圈共面放置)()


例10、如图所示,导线框abcd与导线AB在同一平面内,直导线中通有恒定的电流I,当线框由左向右匀速通过直导线的过程中,线框中感应电流的方向是()
,再dcbad,后abcda
,再dcbad

,再abcda,后dcbad
例11、(08重庆)如题图,,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()
A、FN先小于mg后大于mg,运动趋势向左
B、FN先大于mg后小于mg,运动趋势向左
C、FN先大于mg后大于mg,运动趋势向右
D、FN先大于mg后小于mg,运动趋势向右
例12、(08上海卷)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,横杆克绕中心点自由转动,老师拿一条形磁铁插向其中一个小环,后又取出插向另一个小环,同学们看到的现象是()
,横杆发生转动
,横杆发生转动
,横杆都不发生转动
,横杆都发生转动
专题四:法拉第电磁感应定律
内部讲义
法拉第电磁感应定律:电路中感应电动势的大小,:E=n△Φ/△t
动生型:切割型△Φ=B·△S在磁场中运动的导体切割磁感线造成的感应电动势。
●两种情况:(1)导体做切割磁感线运动时产生感应电动势大小表达式:E=Blv(L为有效长度)
(2)导体做旋转切割磁感线运动时产生感应电动势大小表达式:E=1/2Blv=1/2Bwl2
●几个应该说明的问题.
(1)在法拉第电磁感应定律中感应电动势E的大小不是跟磁通量Ф成正比,也不是跟磁通量的变化量ΔФ成正比,而是跟磁通量的变化率成正比.
(2),才是即时值.
(3)公式E=Blv中,当v取即时速度则E是即时值,当v取平均速度时,E是平均感应电动势.
(4)当磁通量变化时,,则无感应电流,但仍然有感应电动势.
(5)哪一段导体切割磁感线,则哪一段导体就相当于电源。
感应电动势就是电源电动势,,符合欧姆定律.
【典例精析】
例1、(辽宁卷)如图4所示,两根相距为l的平行直导轨ab、cd、b、d间连有一固定电阻R,导轨电阻可忽略不计。MN为放在ab和cd上的一导体杆,与ab垂直,其电阻也为R。整个装置处于匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,磁场方向垂直于导轨所在平面(指向图中纸面内)。现对MN施力使它沿导轨方向以速度v(如图)做匀速运动。令U表示MN两端电压的大小,则()




例2、(04全国卷)一直升飞机停在南半球的地磁极上空。该处地磁场的方向竖直向上,磁感应强度为B。直升飞机螺旋桨叶片的长度为l,螺旋桨转动的频率为f,顺着地磁场的方向看螺旋桨,螺旋桨按顺时针方向转动。螺旋桨叶片的近轴端为a,远轴端为b,如图所示。忽略a到转轴中心线的距离,用ε表示每个叶片中的感应电动势,则()
=πfl2B,且a点电势低于b点电势
=2πfl2B,且a点电势低于b点电势
=πfl2B,且a点电势高于b点电势
=2πfl2B,且a点电势高于b点电势
内部讲义
●计算通过闭合回路的电量常用推导式:q=△Φ/R(请你自己推导一下)
b
d
c
a
o
R
例1、(06全国1卷)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:①以速率v移动d,使它与ob的距离增大一倍;②再以速率v移动c,使它与oa的距离减小一半;③然后,再以速率2v移动c,使它回到原处;④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的电量大小依次为Q1、Q2、Q3和Q4,则()
=Q2=Q3==Q2=2Q3=2Q4
=2Q2=Q3=≠Q2=Q3≠Q4
例2、如图所示,电阻为R的金属棒ab,从图示位置分别以速度v1、∶v2=1∶2,则两次移动棒的过程中()
∶I2=1∶2
∶Q2=1∶2
∶P2=1∶2
∶q2=1∶2
2、感生型:△Φ=△B·S因为磁场的变化而产生的感应电动势
【典例精析】
例1、(08·全国Ⅰ·20)矩形导线框abcd固定在匀强磁场中,磁感线的方向与导线框所在平面垂直,规定磁场的正方向垂直低面向里,,下列各图中正确的是()
ABCD
例2、(09·广东物理·18)如图(a)所示,一个电阻值为R,匝数为n的圆形金属线与阻值为2R的电阻R1连结成闭合回路。,磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图18(b)所示。图线与横、。求0至t1时间内
(1)通过电阻R1上的电流大小和方向;