高三物理第一轮复习教学案电磁感应原创的Word格式.docx

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3．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

4．如图所示，O1O2是矩形导线框abcd的对称轴，其左方有匀强磁场。

以下哪些情况下abcd中有感应电流产生？

方向如何？

A．将abcd向纸外平移B．将abcd向右平移

C．将abcd以ab为轴转动60°

D．将abcd以cd为轴转动60°

5．如图所示，有两个同心导体圆环。

内环中通有顺时针方向的电流，外环中原来无电流。

当内环中电流逐渐增大时，外环中有无感应电流？

6．如图所示，闭合导体环固定。

条形磁铁S极向下以初速度v0沿过导体环圆心的竖直线下落的过程中，导体环中的感应电流方向如何？

7．如图所示，当磁铁绕O1O2轴匀速转动时，矩形导线框（不考虑重力）将如何运动？

8．如图所示，水平面上有两根平行导轨，上面放两根金属棒a、b。

当条形磁铁如图向下移动时（不到达导轨平面），a、b将如何移动？

9．如图所示，绝缘水平面上有两个离得很近的导体环a、b。

将条形磁铁沿它们的正中向下移动（不到达该平面），a、b将如何移动？

10．如图所示，在条形磁铁从图示位置绕O1O2轴转动90°

的过程中，放在导轨右端附近的金属棒ab将如何移动？

11．如图所示，用丝线悬挂闭合金属环，悬于O点，虚线左边有匀强磁场，右边没有磁场。

金属环的摆动会很快停下来。

试解释这一现象。

若整个空间都有向外的匀强磁场，会有这种现象吗？

12．如图所示是生产中常用的一种延时继电器的示意图。

铁芯上有两个线圈A和B。

线圈A跟电源连接，线圈B的两端接在一起，构成一个闭合电路。

在拉开开关S的时候,弹簧k并不能立即将衔铁D拉起，从而使触头C（连接工作电路）立即离开，过一段时间后触头C才能离开；

延时继电器就是这样得名的。

试说明这种继电器的工作原理。

第二课时：

法拉第电磁感应定律自感现象

1．法拉第电磁感应定律：

（1）内容：

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）表达式：

，在国际单位制中k=1，所以有

。

n匝线圈有

2．直导线垂直切割磁感线运动产生的感应电动势大小：

E=BLv（垂直切割）

3．自感现象：

1．如图所示，长L1宽L2的矩形线圈电阻为R，处于磁感应强度为B的匀强磁场边缘，线圈与磁感线垂直。

求：

将线圈以向右的速度v匀速拉出磁场的过程中，⑴拉力F大小；

⑵拉力的功率P；

⑶拉力做的功W；

⑷线圈中产生的电热Q；

⑸通过线圈某一截面的电荷量q。

2．如图所示是一种测量通电螺线管中磁场的装置，把一个很小的测量线圈A放在待测处，线圈与测量电量的冲击电流计G串联，当用双刀双掷开关S使螺线管的电流反向时，测量线圈中就产生感应电动势，从而引起电荷的迁移，由表G测出电量Q，就可以算出线圈所在处的磁感应强度B。

已知测量线圈共有N匝，直径为d，它和表G串联电路的总电阻为R，则被测处的磁感强度B为多大？

3．如图所示的电路中，电源电动势E＝6V，内电阻不计，L1、L2两灯均标有“6V，0.3A”，电阻R与电感线圈的直流电阻RL阻值相等，均为20Ω．试分析：

S闭合和断开的瞬间，求L1、L2两灯的亮度变化。

4．如图所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略不计，下列说法中正确的是：

【】

A．合上开关S接通电路时，A2先亮A1后亮，最后一样亮

B．合上开关S接通电路时，A1和A2始终一样亮

C．断开开关S切断电路时，A2立即熄灭，A1过一会熄灭

D．断开开关S切断电路时，A1和A2都要过一会才熄灭

三、巩固练习：

1．如图所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场。

若第一次用0.3s时间拉出，外力所做的功为W1，通过导线截面的电量为q1；

第二次用0.9s时间拉出，外力所做的功为W2，通过导线截面的电量为q2，则：

A．W1＜W2，q1<

q2B．W1＜W2，q1=q2

C．W1＞W2，q1=q2D．W1＞W2，q1>

q2

2．日光灯在正常工作的情况下，则：

A．灯管两端的灯丝跟镇流器、开关都是串联的

B．灯管在开始点然时，需要一个很高的瞬时电压，可通过使用镇流器来达到这个要求

C．灯管点燃发光后，镇流器不再起作用

D．灯管在点燃发光后，启动器的两个触片是分离的，启动器不再起作用

3．如图所示，电阻R和电感线圈L的值都较大，电感线圈的电阻不计，A、B是两只完全相同的灯泡，当开关S闭合时，下面能发生的情况是：

【　　】

A．B比A先亮，然后B熄灭

B．A比B先亮，然后A熄灭

C．A、B一起亮，然后A熄灭

D．A、B一起亮，然后B熄灭

4．如图所示，U形导线框固定在水平面上，右端放有质量为m的金属棒ab，ab与导轨间的动摩擦因数为μ，它们围成的矩形边长分别为L1、L2，回路的总电阻为R。

从t=0时刻起，在竖直向上方向加一个随时间均匀变化的匀强磁场B=kt，（k>

0）那么在t为多大时，金属棒开始移动？

5．如图所示，圆环a和b的半径之比R1∶R2=2∶1，且是粗细相同，用同样材料的导线构成，连接两环导线的电阻不计，匀强磁场的磁感应强度始终以恒定的变化率变化，那么，当只有a环置于磁场中与只有b环置于磁场中的两种情况下，AB两点的电势差之比为多少？

第三课时：

法拉第电磁感应定律的应用（Ⅰ）

法拉第电磁感应定律应用于电路的分析与计算：

电路的分析与计算

电动势的计算：

　　　　　　　　　E＝BLv

1．已知导体棒ab长L=0.5m，电阻为r=0.3Ω，R1=2Ω，R2=3Ω，导轨的电阻不计，B=1T，V=3m/s。

求

（1）导体棒两端的电势差和通过的电流。

（2）维持匀速运动需加的水平拉力。

（3）电路中的总电功率。

2．【99上海】如图所示，长为L、电阻r=0.3Ω、质量m=0.1kg的金属棒CD垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上，两导轨间距也是L，棒与导轨间接触良好，导轨电阻不计，导轨左端接有R=0.5Ω的电阻，量程为0～3.0A的电流表串接在一条导轨上，量程为0～1.0V的电压表接在电阻R的两端，垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面.现以向右恒定外力F使金属棒右移.当金属棒以v=2m/s的速度在导轨平面上匀速滑动时，观察到电路中的一个电表正好满偏，而另一个电表未满偏。

问：

（1）此满偏的电表是什么表?

说明理由。

（2）拉动金属棒的外力F多大?

（3）此时撤去外力F，金属棒将逐渐慢下来，最终停止在导轨上。

求从撤去外力到金属棒停止运动的过程中通过电阻R的电量。

3．如图所示，平行导轨置于磁感应强度为B的匀强磁场中（方向向里），间距为L，左端电阻为R，其余电阻不计，导轨右端接一电容为C的电容器。

现有一长2L的金属棒ab放在导轨上，ab以a为轴以ω的角速度匀速顺时针转过90°

的过程中，通过R的电量为多少？

4．【01上海】半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感强度为B=0.2T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a=0.4m，b=0.6m，金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R=2Ω，一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计。

（1）若棒以v0=5m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO′的瞬时（如图所示）MN中的电动势和流过灯L1的电流。

（2）撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环OL2O′以OO′为轴向上翻转90º

，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为ΔB/Δt=4T/s，求L1的功率。

5．如图所示，竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T，并且以

=0.1T/s在变化，水平轨道电阻不计，且不计摩擦阻力，宽0.5m的导轨上放一电阻R0=0.1Ω的导体棒，并用水平线通过定滑轮吊着质量M=0.2kg的重物，轨道左端连接的电阻R=0.4Ω，图中的L=0.8m，求至少经过多长时间才能吊起重物。

6．据报道，1992年7月，美国“阿特兰蒂斯”号航天飞机进行了一项卫星悬绳发电实验，实验取得了部分成功。

航天飞机在地球赤道上空离地面约3000km处由东向西飞行，相对地面速度大约6.5×

103m/s，从航天飞机上向地心方向发射一颗卫星，携带一根长20km，电阻为800Ω的金属悬绳，使这根悬绳与地磁场垂直，做切割磁感线运动。

假定这一范围内的地磁场是均匀的.磁感应强度为4×

10-5T，且认为悬绳上各点的切割速度和航天飞机的速度相同.根据理论设计，通过电离层（由等离子体组成）的作用，悬绳可以产生约3A的感应电流，试求：

（1）金属悬绳中产生的感应电动势；

（2）悬绳两端的电压；

（3）航天飞机绕地球运行一圈悬绳输出的电能（已知地球半径为6400km）。

第四课时：

法拉第电磁感应定律的应用（Ⅱ）

电磁感应中的动力学问题基本思路：

1．如图所示，AB、CD是两根足够长的固定平行金属导轨，两导轨间的距离为L，导轨平面与水平面的夹角为θ，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感应强度为B，在导轨的AC端连接一个阻值为R的电阻，一根质量为m、垂直于导轨放置的金属棒ab，从静止开始沿导轨下滑，求此过程中ab棒的最大速度。

已知ab与导轨间的动摩擦因数为μ，导轨和金属棒的电阻都不计。

2．如图所示，在光滑的水平面上，有一垂直向下的匀强磁场分布在宽为L的区域内，有一个边长为a（a<

L）的正方形闭合线圈以初速v0垂直磁场边界滑过磁场后速度变为v（v<

v0）那么：

【　B　】

A．完全进入磁场中时线圈的速度大于（v0+v）/2；



B．安全进入磁场中时线圈的速度等于（v0+v）/2；

C．完全进入磁场中时线圈的速度小于（v0+v）/2；

D．以上情况A、B均有可能，而C是不可能的

3．【03全国】如图所示，两根平行的金属导轨，固定在同一水平面上，磁感应强度B=0.50T的匀强磁场与导轨所在平面垂直，导轨的电阻很小，可忽略不计。

导轨间的距离l=0.20m。

两根质量均为m=0.10kg的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动，滑动过程中与导轨保持垂直，每根金属杆的电阻为R=0.50Ω。

在t=0时刻，两杆都处于静止状态。

现有一与导轨平行、大小为0.20N的恒力F作用于金属杆甲上，使金属杆在导轨上滑动。

经过t=5.0s，金属杆甲的加速度为a=1.37m/s2，问此时两金属杆的速度各为多少？

4．光滑U型金属框架宽为L，足够长，其上放一质量为m的金属棒ab，左端连接有一电容为C的电容器，现给棒一个初速v0，使棒始终垂直框架并沿框架运动，如图所示。

求导体棒的最终速度。

5．如图所示，在匀强磁场区域内与B垂直的平面中有两根足够长的固定金属平行导轨，在它们上面横放两根平行导体棒构成矩形回路，长度均为L，质量均为m，电阻均为R，回路部分导轨电阻可忽略，棒与导轨无摩擦，不计重力和电磁辐射，且开始时图中左侧导体棒静止，右侧导体棒具有向右的初速v0，试求两棒之间距离增量的最大值。

6．如图所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距L=0.20m，电阻R=1.0Ω；

有一导体杆静止放在轨道上，与两轨道垂直，杆与轨道的电阻皆可忽略下计，整个装置处于磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道向上，现用外力F沿轨道方向拉杆，使之做初速为零的匀加速直线运动，测得力F与时间t的关系如图所示，求杆的质量m和加速度a。

第五课时：

法拉第电磁感应定律的应用（Ⅲ）

电磁感应中的动量和能量问题：

1．水平放置的平行金属框架宽L=0.2m，质量为m=0.1kg的金属棒ab放在框架上，并且与框架的两条边垂直。

整个装置放在磁感应强度B=0.5T，方向垂直框架平面的匀强磁场中，如图所示。

金属棒ab在F=2N的水平向右的恒力作用下由静止开始运动。

电路中除R=0.05Ω外，其余电阻、摩擦阻力均不考虑。

试求当金属棒ab达到最大速度后，撤去外力F，此后感应电流还能产生的热量。

（设框架足够长）

2．如图所示位于竖直平面的正方形平面导线框abcd，边长为L=10cm，线框质量为m=0.1kg，电阻为R=0.5Ω，其下方有一匀强磁场区域，该区域上、下两边界间的距离为H（H>

L），磁场的磁感应强度为B=5T，方向与线框平面垂直。

今线框从距磁场上边界h=30cm处自由下落，已知线框的dc边进入磁场后，ab边到达上边界之前的某一时刻线框的速度已达到这一阶段的最大值，问从线框开始下落到dc边刚刚到达磁场下边界的过程中，磁场作用于线框的安培力做的总功是多少？

（g=10m/s2）

3．如图所示，电动机牵引一根原来静止的、长L为1m、质量m为0.1kg的导体棒MN上升，导体棒的电阻R为1Ω，架在竖直放置的框架上，它们处于磁感应强度B为1T的匀强磁场中，磁场方向与框架平面垂直。

当导体棒上升h=3.8m时，获得稳定的速度，导体棒上产生的热量为2J，电动机牵引棒时，电压表、电流表的读数分别为7V、1A，电动机内阻r为1Ω，不计框架电阻及一切摩擦，求：

（1）棒能达到的稳定速度；

（2）棒从静止至达到稳定速度所需要的时间。

4．两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，如图所示．两根导体棒的质量皆为m，电阻皆为R，回路中其余部分的电阻可不计．在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B．设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行．开始时，棒cd静止，棒ab有指向棒cd的初速度v0．若两导体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棒的加速度是多少？

5．如图所示，金属杆a在离地h高处从静止开始沿弧形轨道下滑，导轨平行的水平部分有竖直向上的匀强磁场B，水平部分导轨上原来放有一金属杆b.已知杆的质量为ma，且与b杆的质量比为ma∶mb=3∶４，水平导轨足够长，不计摩擦，求：

（1）a和b的最终速度分别是多大？

（2）整个过程中回路释放的电能是多少？

（3）若已知a、b杆的电阻之比Ra∶Rb=3∶4，其余电阻不计，整个过程中a、b上产生的热量分别是多少？

6．如图所示，abcd和a/b/c/d/为水平放置的光滑平行导轨，区域内充满方向竖直向上的匀强磁场。

ab、a/b/间的宽度是cd、c/d/间宽度的2倍。

设导轨足够长，导体棒ef的质量是棒gh的质量的2倍。

现给导体棒ef一个初速度v0，沿导轨向左运动，当两棒的速度稳定时，两棒的速度分别是多少？

第六课时：

法拉第电磁感应定律的应用（Ⅳ）

例题分析：

1．如图所示，水平的平行虚线间距为d=50cm，其间有B=1.0T的匀强磁场。

一个正方形线圈边长为l=10cm，线圈质量m=100g，电阻为R=0.020Ω。

开始时，线圈的下边缘到磁场上边缘的距离为h=80cm。

将线圈由静止释放，其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相等。

取g=10m/s2，求：

⑴线圈进入磁场过程中产生的电热Q。

⑵线圈下边缘穿越磁场过程中的最小速度v。

⑶线圈下边缘穿越磁场过程中加速度的最小值a。

2．如图所示，MN、PQ是两条水平放置彼此平行的金属导轨，匀强磁场的磁感线垂直导轨平面．导轨左端接阻值R=1.5Ω的电阻，电阻两端并联一电压表，垂直导轨跨接一金属杆ab，ab的质量m=0.1kg，电阻r=0.5Ω．ab与导轨间动摩擦因数μ=0.5，导轨电阻不计，现用F=0.7N的恒力水平向右拉ab，使之从静止开始运动，经时间t=2s后，ab开始做匀速运动，此时电压表示数U=0.3V．重力加速度g=10m／s2．求：

（1）ab匀速运动时，外力F的功率。

（2）ab杆加速过程中，通过R的电量。

（3）ab杆加速运动的距离。

3．如右图所示，固定在竖直平面内的两根平行金属导轨的间距为L，上端连一电容为C的电容器，其耐压足够大。

空间有垂直于导轨平面的匀强磁场，其磁感强度为B。

一根质量为m的金属杆PP′水平地卡在导轨上，释放后，此杆沿导轨无摩擦地下滑。

经过一段时间，到图示时刻其下落速度为v1。

假定导轨足够长，导轨、金属杆和连接导线的电阻均可忽略。

（1）试说明棒作匀加速运动，并求加速度ａ。

（2）金属棒PP′的速度从v1变化到v2的过程中，电容器储存能量的增量△E。

4．如图11所示，一个足够长的“U”形金属导轨NMPQ固定在水平面内，MN、PQ两导轨间的宽度为l=0.50m。

一根质量为m=0.50kg的均匀金属导体棒ab横跨在导轨上且接触良好，ab棒与MP恰好围成一个正方形。

该轨道平面处在磁感强度大小可以调节的竖直向上的匀强磁场中。

ab棒与导轨间的最大静摩擦力和滑动摩擦力均为fm=1.0N，ab棒的电阻为R=0.10Ω，其他各部分电阻均不计。

开始时，磁感强度B0=0.50T。

（1）若从某时刻（t=0）开始，调节磁感强度的大小使其以

=0.20T/s的变化率均匀增加。

求经过多长时间ab棒开始滑动？

此时通过ab棒的电流大小和方向如何？

（2）若保持磁感强度B0的大小不变，从t=0时刻开始，给ab棒施加一个水平向右的拉力，使它以a=4.0m/s2的加速度匀加速运动。

推导出此拉力T的大小随时间变化的函数表达式。

并在图12所示的坐标图上作出拉力T随时间t变化的T-t图线。

“电磁感应”检测

班级　　　学号　　　姓名　　　　　　

一、选择题：

【每题4分，共40分】

1．平行闭合线圈的匝数为n，所围面积为S，总电阻为R，在

时间内穿过每匝线圈的磁通量变化为

，则通过导线某一截面的电荷量为：

【　D　】

A．

B．

C．

D．

2．在电磁感应现象中，下列说法正确的是：

A．导体相对磁场运动，导体内一定会产生感应电流

B．导体做切割磁感线运动，导体内一定会产生感应电流

C．闭合电路在磁场内作切割磁感线运动，电路内一定会产生感应电流

D．穿过闭合线圈的磁通量发生变化，电路中一定有感应电流。

3．如图所示，在同一铁心上绕着两个线圈，单刀双掷开关　原来接在1位置，现在它从1打向2，试判断此过程中，通过R的电流方向是：

【　C　】

A．先由P到Q，再由Q到P

B．先由Q到P，再由P到Q

C．始终是由Q到P

D．始终是由P到Q

4．在如图所示的电路中，电感线圈的电阻和电池的内阻均不计，两个电阻的阻值都是R。

开关S原来是打开的，电流I0=E/2R。

今将开关S闭合，则：

【AC】

A．线圈中有自感电动势产生

B．电路中电流保持为I0不变

C．电路中电流最后要增大到2I0

D．线圈中无自感电动势产生

5．如图所示，两竖直放置的平行光滑导轨处于垂直于导轨平面的匀强磁场中，金属杆ab可沿导轨滑动，原先S断开，让ab杆由静止下滑，一段时间后闭合S，则从S闭合开始记时，ab杆的运动速度v随时间t的关系图不可能是下图中的哪一个？

【B】

6．如图所示，金属杆ab以恒定的速率v在光滑的平行导轨上向右滑行，设整个电路中总电阻为R（恒定不变），整个装置置于垂直于纸面向里的匀强磁场中，下列说法不正确的是：

A．ab杆中的电流与速率v成正比

B．磁场作用于ab杆的安培力与速率v成正比

C．电阻R上产生的电热功率与速率v平方成正比

D．外力对ab杆做功的功率与速率v的成正比

7．由于地磁场的存在，飞机在一定高度水平飞行时，其机翼就会切割磁感线，机翼的两端之间会有一定的电势差。

若飞机在北半球水平飞行，则从飞行员的角度看，机翼左端的电势比右端的电势：

A．低　　B．高　　　　　C．相等　　　D．以上情况都有可能

8．如图所示，一宽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v＝20cm/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，取它刚进入磁场的时刻为t＝0，在如下图的图线中，正确反映感应电流随时间变化规律的是：

9．如图所示，上下不等宽的平行金属导轨的EF和GH两部分导轨间的距离为2L，IJ和MN两部分导轨间的距离为L，导轨竖直放置，整个装置处于水平向里的匀强磁场中，金属杆ab和cd的质量均为m，都可在导轨上无摩擦地滑动，且与导轨接触良好，现对金属杆ab施加一个竖直向上的作用力F，使其匀速向上运动，此时cd处于静止状态，则F的大小为：

A．2mgB．3mgC．4mg　D．mg

10．美国一位物理学家卡布莱拉用实验寻找磁单极子。

实验根据的原理就是电磁感应现象，仪器的主要部分是由超导体做成的线圈，设想有一个磁单极子穿过超导线圈，如图所示，于是在超导线圈中将引起感应电流，关于感应电流的方向下列说法正确的是：

A．磁单极子穿过超导线圈的过程中，线圈中产生的感应电流

的方向变化

B．N磁单极子，与S磁单极子分别穿过超导线圈的过程中，线圈中感应电流方向相同

C．磁单极子穿过超导线圈的过程中，线圈中感应电流方向不变

D．假若磁单极子为N磁单极子，穿过超导线圈的过程中，线圈中感应电流方向始终为顺时针（从上往下看）

二、计算题：

【共60分】

11．（15分）如图所示的螺线管的匝数　n=1500，横截面积S=20cm2，电阻r=1.5Ω，与螺线管串联的外电阻R1=10Ω，R2=3.5Ω。

若穿过螺线管的磁场的磁感应强度按图（b）所示的规律变化，计算R1上消耗的电功率。

12．（15分）正方形金属线框abcd，每边长

=0.1m，总质量m=0.1kg，回路总电阻R=0.02Ω用细线吊住，线的另一端跨过两个定