第1讲电磁感应现象楞次定律第2讲法拉第电磁感应定律自感现象Word文档格式.docx
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当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时，磁通量为零．
2．磁通量发生变化的三种常见情况
（1）磁场强弱不变，回路面积改变．
（2）回路面积不变，磁场强弱改变．
（3）回路面积和磁场强弱均不变，但二者的相对位置发生改变．
（2012·
杭州模拟）现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及电键如图9－1－2所示连接．下列说法中正确的是（ ）
A．电键闭合后，线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转
B．线圈A插入线圈B中后，电键闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转
C．电键闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度
D．电键闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才能偏转
【即学即用】
1.
在图9－1－3所示的闭合铁芯上绕有一组线圈，与滑动变阻器、电池构成闭合电路，a、b、c为三个闭合金属圆环，假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，则当滑动变阻器的滑片左右滑动时，能产生感应电流的金属圆环是（ ）
A．a、b两个环 B．b、c两个环
C．a、c两个环D．a、b、c三个环
楞次定律的理解和应用
1.楞次定律中“阻碍”的含义
2．楞次定律的使用步骤
上海高考）为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈L连接，如图9－1－4所示．已知线圈由a端开始绕至b端；
当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转．
图9－1－4
（1）将磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时，发现指针向左偏转．俯视线圈，其绕向为________（填“顺时针”或“逆时针”）．
（2）当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时，指针向右偏转．俯视线圈，其绕向为________（填“顺时针”或“逆时针”）．
楞次定律的推广应用
推广表述：
感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因．其具体方式为：
（1）阻碍原磁通量的变化——“增反减同”．
（2）阻碍相对运动——“来拒去留”．
（3）使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”．
（4）阻碍原电流的变化（自感现象）——“增反减同”．
2．如图9－1－5所示为一个圆环形导体，圆心为O，有一个带正电的粒子沿图中的直线从圆环表面匀速飞过，则环中的感应电流的情况是（ ）
A．沿逆时针方向
B．沿顺时针方向
C．先沿逆时针方向后沿顺时针方向
D．先沿顺时针方向后沿逆时针方向
楞次定律的综合应用
1.规律比较
基本现象
应用的规律
运动电荷、电流产生磁场
安培定则
磁场对运动电荷、电流的作用
左手定则
电磁感应
右手定则
楞次定律
部分导体做切割磁感线运动
闭合回路磁通量变化
2.应用技巧
四种记忆方法：
（1）“因动而电”——用右手；
“因电而动”——用左手．
（2）“通电受力用左手，运动生电用右手”．
（3）“力”的最后一笔“
”方向向左，用左手；
“电”的最后一笔“
”方向向右，用右手．
（4）直接记住“左力右感”．
如图9－1－6所示，导轨间的磁场方向垂直于纸面向里，当导线MN在导轨上向右加速滑动时，正对电磁铁A的圆形金属环B中（ ）
A．有感应电流，且B被A吸引
B．无感应电流
C．可能有，也可能没有感应电流
D．有感应电流，且B被A排斥
3.
如图9－1－7所示，矩形闭合线圈放置在水平薄板上，有一块蹄形磁铁如图所示置于平板的正下方（磁极间距略大于矩形线圈的宽度）．当磁铁匀速向右通过线圈正下方时，线圈仍静止不动，那么线圈受到薄板的摩擦力
方向和线圈中产生感应电流的方向（从上向下看）是（ ）
A．摩擦力方向一直向左
B．摩擦力方向先向左、后向右
C．感应电流的方向顺时针→逆时针→顺时针
D．感应电流的方向顺时针→逆时针
●产生感应电流的条件
1．如图所示，能产生感应电流的是（ ）
●楞次定律的理解和应用
2．（2012·
苏州模拟）在一根较长的铁钉上，用漆包线绕上两个线圈A、B，将线圈B的两端接在一起，并把CD段直漆包线沿南北方向放置在静止的小磁针的上方，如图9－1－8所示．下列判断正确的是（ ）
A．开关闭合时，小磁针不发生转动
B．开关闭合时，小磁针的N极垂直纸面向里转动
C．开关断开时，小磁针的N极垂直纸面向里转动
D．开关断开时，小磁针的N极垂直纸面向外转动
●右手定则的应用
（2012·
渭南模拟）在北半球，地磁场的水平分量由南向北，竖直分量竖直向下．北京平安大街上，如图9－1－9，某人骑车从东往西行驶，则下列说法正确的是（ ）
A．自行车左车把的电势比右车把的电势高
B．自行车左车把的电势比右车把的电势低
C．图中辐条AB此时A端比B端的电势高
D．图中辐条AB此时A端比B端的电势低
●楞次定律、右手定则、左手定则、安培定则的综合应用
4．（2012·
延安模拟）如图9－1－10所示，通电直导线cd右侧有一个金属框与导线cd在同一平面内，金属棒ab放在框架上，若ab受到向左的磁场力，则cd中电流的变化情况是（ ）
图9－1－10
①cd中通有由d→c方向逐渐减小的电流 ②cd中通有由d→c方向逐渐增大的电流 ③cd中通有由c→d方向逐渐减小的电流 ④cd中通有由c→d方向逐渐增大的电流
A．①② B．③④
C．①③D．②④
5.如图9－1－11所示，闭合的矩形金属框abcd的平面与匀强磁场垂直，现金属框固定不动而磁场运动，发现ab边所受安培力的方向为竖直向上，则此时磁场的运动可能是（ ）
A．水平向右平动
B．水平向左平动
C．竖直向上平动
D．竖直向下平动
课后作业（二十六）
（时间45分钟，满分100分）
一、选择题（本题共10小题，每小题7分，共70分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得7分，选对但不全的得4分，有选错的得0分．）
1.如图9－1－12所示，闭合圆圈导线放置在匀强磁场中，线圈平面与磁场平行，其中ac、bd分别是平行、垂直于磁场方向的两条直径．试分析线圈做如下运动时，能产生感应电流的是（ ）
A．使线圈在纸面内平动
B．使线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动
C．使线圈以ac为轴转动
D．使线圈以bd为轴转动
2．（2013届铜川质检）绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套着一个铝环，线圈与电源、电键相连，如图9－1－13所示，线圈上端与电源正极相连，闭合电键的瞬间，铝环向上跳起．则下列说法中正确的是（ ）
A．若保持电键闭合，则铝环不断升高
B．若保持电键闭合，则铝环停留在某一高度
C．若保持电键闭合，则铝环跳起到某一高度后将回落
D．如果电源的正、负极对调，观察到的现象不变
3.（2012·
杭州统测训练）两根通电直导线M、N都垂直纸面固定放置，通过它们的电流方向如图9－1－14所示，线圈L的平面跟纸面平行，现将线圈从位置A沿M、N连线的中垂线迅速平移到位置B，则在平移过程中，线圈中的感应电流（ ）
A．沿顺时针方向，且越来越小
B．沿逆时针方向，且越来越大
C．始终为零
D．先顺时针，后逆时针
4.如图9－1－15所示，在直线电流附近有一根金属棒ab，当金属棒以b端为圆心，以ab为半径，在过导线的平面内匀速旋转达到图中的位置时（ ）
A．a端聚积电子
B．b端聚积电子
C．金属棒内电场强度等于零
D．a端电势低于b端电势
5.如图9－1－16所示，虚线abcd为矩形匀强磁场区域，磁场方向竖直向下，圆形闭合金属线框以一定的速度沿光滑绝缘水平面向磁场区域运动．如图所示给出的是圆形闭合金属线框的四个可能到达的位置，则圆形闭合金属线框的速度可能为零的位置是（ ）
C．①④D．②③
6．（2012·
定安一模）如图9－1－17所示，甲、乙两个矩形线圈同处在纸面内，甲的ab边与乙的cd边平行且靠得较近，甲、乙两线圈分别处在垂直纸面方向的匀强磁场中，穿过甲的磁感应强度为B1，方向指向纸面内，穿过乙的磁感应强度为B2，方向指向纸面外，两个磁场可同时变化，当发现ab边和cd边间有排斥力时，磁场的变化情况可能是（ ）
甲乙
A．B1变小，B2变大B．B1变大，B2变大
C．B1变小，B2变小D．B1不变，B2变小
7．如图9－1－18所示，甲是闭合铜线框，乙是有缺口的铜线框，丙是闭合的塑料线框，它们的正下方都放置一薄强磁铁，现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放（各线框下落过程中不翻转），则以下说法正确的是（ ）
A．三者同时落地
B．甲、乙同时落地，丙后落地
C．甲、丙同时落地，乙后落地
D．乙、丙同时落地，甲后落地
8．（2012·
固原模拟）如图9－1－19所示，螺线管的导线的两端与两平行金属板相接，一个带负电的小球用丝线悬挂在两金属板间，并处于静止状态，当条形磁铁突然插入线圈时，小球的运动情况是（ ）
A．向左摆动 B．向右摆动
C．保持静止D．无法判定
9．如图9－1－20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，其中的感应电流的方向是（ ）
A．先顺时针后逆时针
B．先逆时针后顺时针
C．先顺时针后逆时针，然后再顺时针
D．先逆时针后顺时针，然后再逆时针
10．（2013届福州三中模拟）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9－1－21连接．在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动时，电流计指针向右偏转．由此可以推断（ ）
A．线圈A向上移动或滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动，都能引起电流计指针向左偏转
B．线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向右偏转
C．滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流计指针静止在中央
D．因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，故无法判断电流计指针偏转的方向
二、非选择题（本题共2小题，共30分．计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位．）
11（14分）如图9－1－22所示，匀强磁场区域宽为d，一正方形线框abcd的边长为l，且l＞d，线框以速度v通过磁场区域，从线框进入到完全离开磁场的时间内，线框中没有感应电流的时间是多少？
12.
（16分）如图9－1－23所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动．t＝0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形．为使MN棒中不产生感应电流，从t＝0开始，磁感应强度B应怎样随时间t变化？
请推导出这种情况下B与t的关系式．
第2讲 法拉第电磁感应定律、自感现象
法拉第电磁感应定律
1.感应电动势
（1）概念：
在电磁感应现象中产生的电动势．
（2）产生条件：
穿过回路的磁通量发生改变，与电路是否闭合无关．
（3）方向判断：
感应电动势的方向用楞次定律或右手定则判断．
2．法拉第电磁感应定律
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．
（2）公式：
E＝n
，其中n为线圈匝数．
1．（2011·
广东高考）将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是（ ）
A．感应电动势的大小与线圈的匝数无关
B．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大
C．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大
D．感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同
导体切割磁感线时的感应电动势
导体棒切割磁感线时，可有以下三种情况：
切割方式
电动势表达式
说明
垂直切割
E＝BLv
倾斜切割
E＝BLvsin_θ
其中θ为v与
B的夹角
旋转切割
（以一端为轴）
E＝
BL2ω
①导体棒与磁场方向垂直
②磁场为匀强磁场
2．如图9－2－1所示，均匀导线制成的半径为R的圆环以速度v匀速进入一磁感应强度大小为B的匀强磁场．当圆环运动到图示位置（∠aOb＝90°
）时，a、b两点的电势差为（ ）
A.
BRv B.
BRv
C.
BRvD.
自感和涡流
1.自感现象：
由于通过导体自身的电流发生变化而产生的电磁感应现象．
2．自感电动势
（1）定义：
在自感现象中产生的感应电动势．
（2）表达式：
E＝L
.
（3）自感系数L.
①相关因素：
与线圈的大小、形状、圈数以及是否有铁芯等因素有关．
②单位：
亨利（H），1mH＝10－3H,1μH＝10－6H.
3．涡流：
当线圈中的电流发生变化时，在它附近的导体中产生的像水的旋涡一样的感应电流．
3．（2012·
苏州模拟）如图9－2－2（a）、（b）所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，且小于灯A的电阻，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则（ ）
A．在电路（a）中，断开S后，A将逐渐变暗
B．在电路（a）中，断开S后，A将先变得更亮，然后逐渐变暗
C．在电路（b）中，断开S后，A将逐渐变暗
D．在电路（b）中，断开S后，A将先变得更亮，然后逐渐变暗
法拉第电磁感应定律的理解和应用
1.决定感应电动势大小的因素
感应电动势E的大小决定于穿过电路的磁通量的变化率
和线圈的匝数n.而与磁通量的大小、磁通量变化量ΔΦ的大小无必然联系．
2．磁通量变化通常有两种方式
（1）磁感应强度B不变，垂直于磁场的回路面积发生变化，此时E＝nB
；
（2）垂直于磁场的回路面积不变，磁感应强度发生变化，此时E＝n
S，其中
是B－t图象的斜率．
（1）用公式E＝nS
求感应电动势时，S为线圈在磁场范围内的有效面积，
在B－t图象中为图线的斜率．
（2）E＝n
一般用来求平均感应电动势．例如计算通过回路的电荷量，q＝
Δt＝
有一面积为S＝100cm2的金属环如图9－2－3甲所示，电阻为R＝0.1Ω，环中磁场变化规律如图9－2－3乙所示，且磁场方向垂直环面向里，在t1到t2时间内，环中感应电流的方向如何？
通过金属环的电荷量为多少？
甲 乙
图9－2－3
1．（2012·
沈阳二中模拟）如图9－2－4（a）所示，一个电阻值为R、匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路．线圈的半径为r1，在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图9－2－4（b）所示．图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0，导线的电阻不计．求0至t1时间内
（1）通过电阻R1的电流大小和方向；
（2）通过电阻R1的电荷量q及电阻R1上产生的热量．
导体切割磁感线产生感应电动势
的计算
1．公式E＝BLv中的B、L、v要求两两互相垂直．当L⊥B，L⊥v，而v与B成θ夹角时，导线切割磁感线的感应电动势大小为E＝BLvsinθ.
2．若导线不是直的，则E＝BLvsinθ中的L为切割磁感线的导线的有效长度．如图9－2－5，导线的有效长度为ab间的距离．
（2012·
四川高考）半径为a右端开小口的导体圆环和长为2a的导体直杆，单位长度电阻均为R0.圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.杆在圆环上以速度v平行于直径CD向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心O开始，杆的位置由θ确定，如图9－2－6所示．则（ ）
A．θ＝0时，杆产生的电动势为2Bav
B．θ＝
时，杆产生的电动势为
Bav
C．θ＝0时，杆受的安培力大小为
D．θ＝
时，杆受的安培力大小为
2.（2013届榆林学情调研）如图9－2－7所示，匀强磁场的方向垂直于电路所在平面，导体棒ab与电路接触良好．当导体棒ab在外力F作用下从左向右做匀加速直线运动时，若不计摩擦和导线的电阻，整个过程中，灯泡L未被烧毁，电容器C未被击穿，则该过程中（ ）
A．感应电动势将变大
B．灯泡L的亮度变大
C．电容器C的上极板带负电
D．电容器两极板间的电场强度将减小
电磁感应电路的计算
1.计算电荷量只能根据法拉第电磁感应定律E＝n
，确定磁通量的变化量，推导出q＝n
2．计算焦耳热，如果是恒定的感应电流，可以用焦耳定律Q＝I2Rt，如果电流是变化的，则只能用功能关系求解．
天津高考）如图9－2－8所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l＝0.5m，左端接有阻值R＝0.3Ω的电阻．一质量m＝0.1kg，电阻r＝0.1Ω的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B＝0.4T．棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a＝2m/s2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x＝9m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1∶Q2＝2∶1.导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触．求：
（1）棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q；
（2）撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2；
（3）外力做的功WF.
3．如图9－2－9甲所示，垂直于水平桌面向上的有界匀强磁场，磁感应强度B＝0.8T，宽度L＝2.5m．光滑金属导轨OM、ON固定在桌面上，O点位于磁场的左边界，且OM、ON与磁场左边界均成45°
角．金属棒ab放在导轨上，且与磁场的右边界重合．t＝0时，ab在水平向左的外力F作用下匀速通过磁场．测得回路中的感应电流随时间变化的图象如图乙所示．已知OM、ON接触点的电阻为R，其余电阻不计．
甲 乙
（1）利用图象求出这个过程中通过ab棒截面的电荷量及电阻R；
（2）写出水平力F随时间变化的表达式．
●用电磁感应定律计算感应电动势
汉中模拟）如图9－2－10所示，铁芯右边绕有一个线圈，线圈两端与滑动变阻器、电池组连成回路．左边的铁芯上套有一个环面积为0.02m2、电阻为0.1Ω的金属环．铁芯的横截面积为0.01m2，且假设磁场全部集中在铁芯中，金属环与铁芯截面垂直．调节滑动变阻器的滑动头，使铁芯中的磁感应强度每秒均匀增加0.2T，则从上向下看（ ）
A．金属环中感应电流方向是逆时针方向，感应电动势大小为4.0×
10－3V
B．金属环中感应电流方向是顺时针方向，感应电动势大小为4.0×
C．金属环中感应电流方向是逆时针方向，感应电动势大小为2.0×
D．金属环中感应电流方向是顺时针方向，感应电动势大小为2.0×
●导体切割磁感线时感应电动势的计算
2．（2010·
大纲全国高考）某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为4.5×
10－5T．一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽100m，该河段涨潮和落潮时有海水（视为导体）流过．设落潮时，海水自西向东流，流速为2m/s.下列说法正确的是（ ）
A．河北岸的电势较高
B．河南岸的电势较高
C．电压表记录的电压为9mV
D．电压表记录的电压为5mV
●自感现象的分析和应用
3．如图9－2－11所示，A、B是完全相同的两个小灯泡，L为自感系数很大、电阻可以忽略的带铁芯的线圈（ ）
A．电键S闭合瞬间，A、B同时发光，随后A灯变暗直至熄灭，B灯变亮
B．电键S闭合瞬间，B灯亮，A灯不亮
C．断开电键S的瞬间，A、B灯同时熄灭
D．断开电键S的瞬间，B灯立即熄灭，A灯突然闪亮一下再熄灭
●法拉第电磁感应定律的综合应用
4．如图9－2－12所示，固定在匀强磁场中的水平导轨ab、cd的间距为L1＝0.5m，金属棒ad与导轨左端bc的距离为L2＝0.8m，整个闭合回路的电阻为R＝0.2Ω，磁感应强度为B0＝1T的匀强磁场竖直向下穿过整个回路．ad杆通过滑轮和轻绳连接着一个质量为m＝0.04kg的物体，不计一切摩擦，现使磁场以
＝0.2T/s的变化率均匀地增大．求：
（1）金属棒上电流的方向；
（2）感应电动势的大小；
（3）物体刚好离开地面的时间（g＝10m/s2）．
课后作业（二十七）
1．穿过闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图象分别如图9－2－13①～④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①中，回路产生的感应电动势恒定不变
B．图②中，回路产生的感应电动势一直在变大
C．图③中，回路在0～t1时间内产生的感应电动势小于在
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