物理选修32知识点解析Word格式文档下载.docx

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D．安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；

洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律

感应电流的产生条件

1.磁通量：

（1）定义：

垂直穿过回路平面的磁感线的条数叫做磁通量，用Φ表示。

（2）大小：

在匀强磁场中，当磁场与某回路（平面）垂直时，穿过该回路（平面）的磁通量为Φ=BS；

当磁场与某回路（平面）斜交时，穿过该回路（平面）的磁通量为Φ＝BSsinθ，（θ角为磁场方向与平面之间的角度）。

2.磁通量的变化：

（1）穿过同一个平面的磁通量在某两个时刻的差值（注意磁通量的正负），可以利用磁感线的条数变化进行判断。

（2）磁通量是双向标量，没有方向，但穿过某回路的磁感线

如果存在穿出和穿入的情况，即有方向相反的磁感线同时穿过

这个回路，则磁通量可以互相抵消．因此，磁通量是总的效果，

磁通量的变化也是这种总的效果的变化。

（3）磁通量与面积有关，但不一定是面积越大，磁通量越大。

3.产生感应电流的条件：

（1）一定是在闭合电路中；

（2）磁通量一定发生变化。

4.回路磁通量变化条件：

（1）空间的磁场分布不变，而闭合电路的面积发生变化。

（2）空间的磁场分布不变，闭合电路所围面积也不变，闭合电路所在平面与磁场方向的夹角发生变化。

（3）闭合回路所围面积不变，而空间分布的磁场发生变化，引起闭合电路中的磁通量发生变化。

（4）闭合电路所围的面积变化的同时，空间分布的磁场也发生变化，引起闭合电路中磁通量变化。

二、典型例题

下列现象中，属于电磁感应现象的是（　　）

A．小磁针在通电导线附近发生偏转

B．通电线圈在磁场中转动

C．因闭合线 

圈在磁场中运动而产生的电流

D．磁铁吸引小磁针

例2：

如图所示，将一个矩形小线圈放在一个匀强磁场中，若线圈平面平行于磁感线，则下列运动中能使线圈产生感应电流的是（）

A．矩形线圈平行于磁感线平移

B．矩形线圈垂直于磁感线平移

C．矩形线圈绕ab边转动

D．矩形线圈绕bc边转动

例3：

如图所示，矩形线圈与直线电流共面，在线圈从位置Ⅰ移到位置Ⅱ的过程中，关于线框中的磁通量的变化情况正确的说法是（）

A．一直增加

B．先增加再减少

C．先增加再减少再增加

D．先增加再减少再增加再减少

例4：

现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如图连接，某同学如下操作中均发现电流表的指针发生偏转，用法拉第总结的五种引起感应电流方法，对产生的原因描述正确的是（）

A．闭合与打开开关均发现指针偏转，是变化的电流引起的

B．闭合开关，线圈A向上拔出与向下插入时指针偏转，是运动的恒定电流引起的

C．闭合开关，线圈A中的铁芯拔出与插入，指针偏转是变化的电流引起的

D．闭合开关，移动滑动变阻器滑片，指针偏转的原因是运动的恒定电流引起的

楞次定律

1.内容：

感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量变化。

2.右手定则：

（1）内容：

伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；

让磁感线从掌心进入，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应电流的方向。

（2）试用范围：

试用与闭合电路一部分导线切割磁感线产生感应电流的情况。

3.感应电流的方向：

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。

4.理解：

（1）阻碍既不是阻止也不等于反向，增反减同，“阻碍”又称作“反抗”，注意不是阻碍原磁场而阻碍原磁场的变化。

（2）注意两个磁场：

原磁场和感应电流磁场。

（3）学生在图中标出每个螺线管的感应电流产生的等效N极和S极。

5.强调：

楞次定律可以从两种不同的角度来理解：

（1）从磁通量变化的角度看：

感应电流总要阻碍磁通量的变化。

（2）从导体和磁体的相对运动的角度来看，感应电流总要阻碍相对运动。

（3）感应电流的方向即感应电动势的方向。

（4）阻碍的过程中，即一种能向另一种转化的过程。

6.应用楞次定律步骤：

（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（增反减同），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。

如图所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O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（）

A.a→b→c→d→a

B.d→c→b→a→d

C.先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→a

D.先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d

例2如图1所示，光滑固定导轨m、n水平放置，两根导体棒p、q平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落靠近回路时（）

A.p、q将互相靠拢

B.p、q将互相远离

C.磁铁的加速度仍为g

D.磁铁的加速度小于g

法拉第电磁感应定律

1.感应电动势：

在电磁感应现象中产生的电动势。

2.电磁感应定律

（1）内容

（2）表达式E=nΔΦ/Δt：

求平均电动势E=BLV：

V为瞬时值时求瞬时电动势，V为平均值求平均电动势。

3.定律的理解：

⑴磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化量率的区别Φ、ΔΦ、ΔΦ／Δt

⑵感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比

⑶感应电动势的方向由楞次定律来判断。

⑷感应电动势的不同表达式由磁通量的的因素决定：

当ΔΦ＝ΔＢＳcosθ则ε＝ΔＢ／ΔtＳcosθ

当ΔΦ＝ＢΔＳcosθ则ε＝ＢΔＳ／Δtcosθ

当ΔΦ＝ＢＳΔ（cosθ）则ε＝ＢＳΔ（cosθ）／Δt

（5）有效切割长度：

E=BlvsinθE=2BRvE=BRv

注意：

公式中的L为有效切割长度，即垂直于B、垂直于v且处于磁场中的直线部分长度。

固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd，各边长l，其中ab是一段电阻为R的均匀电阻丝，其余三边均为电阻可忽略的铜线.磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，现有一与ab段所用材料、粗细、长度都相同的电阻丝PQ架在导线框上，如图所示，以恒定速度v从ad滑向bc，当PQ滑过的距离时，通过aP段电阻丝的电流是多大?

方向如何?

如图所示，用截面均匀的导线弯成一个半径为r的闭合圆环，将其垂直地置于磁感强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。

用同样规格的直导线取一段置于环上（二者金属裸露相接），并以速度v匀速地向右运动，当它运动到bc位置时bc两点的电势差是多少？

如图，直角三角形导线框abc固定在匀强磁场中，ab是一段长为l、电阻为R的均匀导线，ac和bc的电阻可不计，ac长度为。

磁场的磁感强度为B，方向垂直于纸面向里。

现有一段长度为、电阻为的均匀导体杆MN架在导线框上，开始时紧靠ac，然后沿ac方向以恒定速度v向b端滑动，滑动中始终与ac平行并与导线框保持良好接触。

MN滑过的距离为时，导线ac中的电流是多大？

方向如何？

感生磁

二、知识点说明

1.感应电场：

感应电场是产生感应电流或感应电动势的原因，感应电场的方向也可以由楞次定律来判断；

感应电流的方向与感应电场的方向相同。

2、感生电动势

（1）产生：

磁场变化时会在空间激发电场，闭合导体中的自由电子在电场力的作用下定向运动，产生感应电流，即产生了感应电动势；

感应电动势在电路中的作用就是充当电源。

（2）定义：

由感生电场产生的感应电动势成为感生电动势。

（3）感生电场方向判断：

右手螺旋定则。

3.动生电动势：

导体切割磁感线运动产生动生电动势

E=BLv（B的方向与v的方向垂直）

（3）动生电动势大小的推导：

ab棒处于匀强磁场中，磁感应强度为B，垂直纸面向里，棒沿光滑导轨以速度v匀速向右滑动，已知导轨宽度为L，经过时间t由M运动导N，如图所示，

由法拉第电磁感应定律可得：

E=

故动生电动势大小为E=BLv。

三、典型例题

在空间出现如图所示的闭合电场，电场线为一簇闭合曲线，这可能是（）

A．沿AB方向磁场在迅速减弱

B.沿AB方向磁场在迅速增强

C.沿BA方向磁场在迅速减弱

D.沿BA方向磁场在迅速增强

解析：

根据电磁感应，闭合回路中的磁通量变化时，使闭合回路中产生感应电流，该电流可用楞次定律来判断，根据麦克斯韦电磁理论，闭合回路中产生感应电流，使因为闭合回路中受到了电场力的作用，而变化的磁场产生电场，与是否存在闭合回路没有关系，故空间磁场变化产生的电场方向，仍可用楞次定律来判断，四指环绕方向即感应电场的方向，由此可知AC正确。

如图所示，光滑导轨倾斜放置，其下端连接一个灯泡，匀强磁场垂直于导轨所在平面，当ab棒下滑到稳定状态时，小灯泡获得的功率为P0，除灯泡外，其他电阻不计，要使稳定状态灯泡的功率变为2P0，下列措施正确的是

A．换一个电阻为原来一半的灯泡

B．把磁感应强度B增为原来的2倍

C．换一根质量为原来的倍的金属棒

D．把导轨间的距离增大为原来的倍

【解析】解答这类问题的基本思路是：

先求出灯泡功率P与其他量的关系式，然后再讨论各选项是否正确．金属棒在导轨上下滑的过程中，受重力mg、支持力FN和安培力F＝IlB三个力的作用．其中安培力F是磁场对棒ab切割磁感线所产生的感应电流的作用力，它的大小与棒的速度有关．当导体棒下滑到稳定状态时（匀速运动）所受合外力为零，则有mgsinθ＝IlB．此过程小灯泡获得稳定的功率P＝I2R．由上两式可得P＝m2g2Rsin2θ／B2l2．要使灯泡的功率由P0变为2P0，根据上式讨论可得，题目所给的四个选项只有C是正确的

一个质量m＝0.1kg的正方形金属框总电阻R＝0.5Ω，金属框放在表面是绝缘且光滑的斜面顶端，自静止开始沿斜面下滑，下滑过程中穿过一段边界与斜面底边BB’平行、宽度为d的匀强磁场后滑至斜面底端BB’，设金属框在下滑时即时速度为v，与此对应的位移为S，那么v2－S图象如图2所示，已知匀强磁场方向垂直斜面向上。

试问：

（1）分析v2－S图象所提供的信息，计算出斜面倾角和匀强磁场宽度d。

（2）匀强磁场的磁感强度多大？

金属框从斜面顶端滑至底端所需的时间为多少？

（3）现用平行斜面沿斜面向上的恒力F作用在金属框上，使金属框从斜面底端BB’静止开始沿斜面向上运动，匀速通过磁场区域后到达斜面顶端。

试计算恒力F做功的最小值。

1题的关键信息隐含在图像中，只有读懂两副图，才能够掌握运动过程。

从S＝0到S＝1.6米的过程中，由公式v2＝2as，

得该段图线斜率a＝5m/s2，

根据牛顿第二定律mgsinθ＝ma

从线框下边进磁场到上边出磁场，均做匀速运动（看图得出）

∴