高考复习电磁感应专题Word文档下载推荐.docx
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为了使线框中产生如图所示方向的感应电流,可以采取的措施是:
A、减弱直导线中的电流强度
B、线框以直导线为轴转动
C、线框向右平动
D、线框向左平动
分析:
通电直导线产生磁场的磁感线是以电流为圆心的同心圆。
闭合线框在如图所示状态下磁通量j为零。
当直导线中电流强度发生变化或线框以直导线为轴转动时,通过线框的磁通量j始终是零,Δj=0,故无感应电流产生。
当线框向右或向左平动时,通过线框的磁通量j都要增加。
向右平动原磁场方向为“x”,向左平动原磁场方向为“·
”为了阻碍磁通量的增加产生题目中要求感生电流的方向。
由楞次定律可判断线框应向左平动,故D选项是正确的。
例2、如图所示,用金属导线变成闭合正方形导线框边长为L,电阻为R,当它以速度v
匀速地通过宽也为L的匀强磁场区过程中,外力需做功W,则该磁场磁感应强度应为多大?
若仍用此种导线变成边长为2L的正方形导线框,以相同速度通过同一磁场区,外力应做功为
原来的几倍?
解:
正方形线框匀速通过磁场ΣF=0,当进入磁场时,cd边切割磁感线产生ε→产生I→受
F安:
F外=F安。
当出磁场时ab边切割磁感线产生ε→产生I→受F安,则F外=F安。
外力功W=F外·
2L=F安×
2L=BIL×
2L=2BL2×
。
则磁感应强度。
当线框边长为2L时,此时真正产生感应电流的时候是当cd、ab边在磁场中运动时,外力功W'
为:
(此时电阻为原来的2倍)
W'
=F外'
×
2L=F安'
2L=BI'
2L×
2L=4BL2×
=
故外力应做功为原来的2倍。
.
例3、置于匀强磁场中,垂直磁场的水平面上有一光滑平行金属导轨,轨的电
阻不计,轨间连有电阻R轨距L,一质量为m的导体棒在水平外力F外的作用下,
从静止开始,在开关闭合情况下金属棒运动情况如何?
解析:
导体棒受水平F外→产生加速度→速度由0开始增加(v↑)
→切割磁感线→棒中产生感应电动势ε=BLv→棒中电流棒受培力F安=BIL方向与外力相反→棒受合力F合=F外-F安→加速度减小→速度仍继续增加→ε↑→I↑→F安↑→F合↓→a↓导体棒做加速度减小的加速运动,直至加速度减小到0,棒做匀速运动,此刻a=0,F合=0,F外=F安=BIL=B
L=·
BLvm=匀速运动的速度
为棒在导轨上运动的最大速度。
例4、如图所示,图中E为电池组,L是自感系数足够大的电磁线圈(直流电阻不计),
D1、D2是规格一样的灯泡,在开在S闭合或断开操作过程中灯泡均未被烧断。
下列说法
中正确的是:
A、S刚闭合时,D1、D2同时亮且同样亮
B、闭合S达到稳定后,D1熄灭,D2比刚闭合S时要亮
C、再将S断开时,D2不立即熄灭
D、再将S断开时,D1先闪亮后再熄灭
当开关S闭合瞬间,电路中电流增加,线圈因自感系数足够大,又无电阻产生
自感电动势阻碍电流增加,故L与路中电流可视为零,此时两灯泡串联接在电流两端放两灯同时亮。
A选项是正确的。
闭合S到达稳定无电流变化,没有自感电动势。
因L中无电阻,则只有灯D2接在电源两端,故灯D1不亮、D2比刚闭合时更亮。
B选项是正确的。
再将S断开,灯D2立即熄灭。
C错误。
而L中的电流变化产生自感电动势阻碍电流的减小,电流将流经D1、灯D1闪亮后,随着电流的减小而熄灭。
D选项是正确的。
答案:
ABD
[习题]
1、在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨,导轨跟大线圈M相接,如图所示,导
轨上放一根导线ab,磁力线垂直于导轨所在平面。
欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺时
针方向的感生电流,则导线的运动情况可能是:
()
A、匀速向右运动B、加速向右运动
C、减速向右运动D、加速向左运动
2、如右图所示,两根竖直放置的光滑平行导轨,其一部分处于方向垂直导轨所在平面且有
上下水平边界的匀强磁场中,一根金属杆MN成水平沿导轨滑下,在与导轨和电阻R组成的闭
合电路中,其他电阻不计。
当金属杆MN进入磁场区后,其运动的速度图象可能是下图中的()
3、如图所示,两光滑曲线导轨连接光滑水平导轨,水平导轨处在方向竖直向下的匀
强磁场中。
导体b静置在水平导轨上,导体a从曲线导轨上滑下,进入水平导轨的匀强磁场中后(始终未与b相接触)()
A、导体a将作匀减速运动,b作匀加速运动
B、回路中的感应电流将不断减小
C、a、b的速度最终会相同
D、回路中的感应电流最终会为零
4、图所示为演示实验电路图,L是带铁心的线圈,A是灯泡,原来电键K闭合,电路是接通的,
若把电键K打开,在电路切断的瞬间,通过灯泡的电流方向是从_________端到__________端。
这个
实验是用来演示_________现象。
[参考答案]
1、CD2、ACD3、BCD4、a,b,自感
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选择题
1、第一个发现电磁感应现象的科学家是:
A、奥斯特B、库仑C、法拉第
D、安培
2、如图1所示,是测定自感系数很大的线圈L直流电阻的电路,L两端并联一只伏特表,用来测
量自感线圈的直流电压,在测量完毕后,将电路解体时应:
A、先断开K1C、先拆除安培表B、先断开K2D、先拆除伏特表
3、如图2所示,由大小两个半圆弧组成的弯曲金属导线位于匀强磁场中,当整个导体向右平移时,下
列结论正确的是:
A、整个导线中的总感应电动势为零
B、A、C、E三点的电势相同C、导线中将产生感应电动势,D点电势比B点高
D、无法判断
4、如图3所示,矩形线框abcd在水平匀强磁场中,绕中央竖直轴匀速转动,转轴与外电路电阻R连通,t=0时刻线框平面跟磁场垂直,用T表示其转动周期,则:
A、经T/4时,线框abcd中穿过的磁通量为零,磁通量变化率最大
B、经T/2时间内,通过导线a处横截面积的电量为零
C、电阻R上有电流通过D、电阻R上恒无电流
5、如图4所示,正方形线框abcd每边长l=20m,回路电阻为0.02欧,线框质量为m=100克,砝码质量M=140克,匀强磁场的磁感应强度B=0.5特,匀强磁场在竖直方向的宽度h=20cm,砝码M和线框用细绳绕过两个定滑轮相连,砝码M从某一位置下降,当线框上升到ab边进入磁场区时,开始匀速运动,(g取10m/s2)线框匀速上升的速为
J机械能转化为电能。
,在线框匀速上升的过程中有
答案与解析
1.C2.B3.A、B、C4.A、D5.0.80.08
2、解:
B。
只要不断开K2,线圈L与伏特表就会组成闭合回答,在断开电路干路时,线圈L会因此产生感应电流,电流的方向与
原方向相同。
这时流过伏特表的电流方向与原来电流方向相反,伏特表中的指针将反向转动。
损坏伏特表,所以必须先拆下伏特表,即断开K2。
3、解:
A、B、C。
整个导体向右平动时,穿过闭合金属导线的磁通量不变,整个导线中的总感应电动势为零,由于A、C、E三个切割磁力线的有效长度为零,则A、C、E三点的电势相同。
由右手定则判定UD>
UB。
4、解:
A、D。
经时刻,线圈abcd平面与磁场平行,穿过线圈的磁通量为零,而
ab边和cd边切割磁场的有效速度最大,感应电动势最大,故磁通量的变化率最大。
A对。
经时间内,线圈abcd内有电流,则通过导线a横截面积的电量不为零,B错。
不管
磁场的方向和线圈的转动方向如何,ab和cd相当于两个电源,如上图中其中一个图的连接,则OO’等势,R上不会有电流。
5、解:
(1)线框ab边刚进入磁场区时,依题意有:
F安+mg=MgF安=BIl,
而ε=Blv,ε=IR
(2)克服磁场力做的功转变为电能
W=F安·
l=BIl2=0.5×
4×
0.22=0.08(J)
高考题萃
1.(03辽宁)电学中的库仑定律、欧姆定律、法拉第电磁感应定律
(有关感应电动势大小的规律)、安培定律(磁场对电流作用的规律)
都是一些重要的规律,右图为远距离输电系统的示意图(为了简单,设用户的电器是电动机),下列选项中正确的是
A发电机能发电的主要原理是库仑定律
变压器能变压的主要原理是欧姆定律
电动机通电后能转动起来的主要原理是法拉第电磁感应定律
B发电机能发电的主要原理是安培定律
电动机通电后能转动起来的主要原理是库仑定律
C发电机能发电的主要原理是欧姆定律
变压器能变压的主要原理是库仑定律
D发电机能发电的主要原理是法拉第电磁感应定律
变压器能变压的主要原理是法拉第电磁感应定律
电动机通电后能转动起来的主要原理是安培定律
2.(03上海)传感器可将非电学量转化为电学量,起自动控制作用。
如计算机鼠标中
有位移传感器,电熨斗、电饭煲中有温度传感器,电视机、录像机、影碟机、空调机中
有光电传感器……
(10).演示位移传感器的工作原理如右图示,物体M在导轨上平移时,带动滑动变阻
器的金属滑杆p,通过电压表显示的数据,来反映物体位移的大小x。
假设电压表是理想
的,则下列说法正确的是
A物体M运动时,电源内的电流会发生变化
B物体M运动时,电压表的示数会发生变化
C物体M不动时,电路中没有电流
D物体M不动时,电压表没有示数
(11).唱卡拉OK用的话筒,内有传感器。
其中有一种是动圈式的,它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈,线圈处于永磁体的磁场中,当声波使膜片前后振动时,就将声音信号转变为电信号。
下列说法正确的是
A该传感器是根据电流的磁效应工作的
B该传感器是根据电磁感应原理工作的
C膜片振动时,穿过金属线圈的磁通量不变
D膜片振动时,金属线圈中不会产生感应电动势
3.(03全国)曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机,图1为其结构示意图。
图中N、S是一对固定的磁极,abcd为固定在转轴上的矩形线框,转轴过bc边中点、与ab边平行,它的一端有一半径r0=1.0cm的摩擦小轮,小轮与自行车车轮的边缘相接触,如图2所示。
当车轮转动时,因摩擦而带动小轮转动,从而使线框在磁极间转动。
设线框由N=800匝导线圈组成,每匝线圈的面积S=20cm2,磁极间的磁场可视作匀强磁场,磁感强度B=0.010T,自行车车轮的半径R1=35cm,小齿轮的半径R2=4.cm,大齿轮的半径R3=10.0cm(见图2)。
现从静止开始使大齿轮加速转动,问大齿轮的角速度为多大才能使发电机输出电压的有效值U=3.2V?
(假定摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动)
1.D
2.(10).B(11).B
3.参考解答:
当自行车车轮转动时,通过摩擦小轮使发电机的线框在匀强磁场内转动,线框中产生一正弦交流电动势,其最大值ε=ω0BSN
式中ω0为线框转动的角速度,即摩擦小轮转动的角速度。
发电机两端电压的有效值
U=/2εm
设自行车车轮转动的角速度为ω1,由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动,有
R1ω1=R0ω0
小齿轮转动的角速度与自行车轮转动的角速度相同,也为ω1。
设大齿轮转动的角速度为ω,有
R3ω=R2ω1
由以上各式解得
ω=(U/BSN)(R2r0/R3r1)
代入数据得
ω=3.2s1-
课外拓展
光纤传感器
近年来,传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。
在这
一过程中,光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。
光纤具有很多优异的性能,
例如:
抗电磁干扰和原子辐射的性能,径细、质软、重量轻的机械性能;
绝缘、无感应
的电气性能;
耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等,它能够在人达不到的地方(如高温
区),或者对人有害的地区(如核辐射区),起到人的耳目的作用,而且还能超越人的
生理界限,接收人的感官所感受不到的外界信息。
光纤传感器是最近几年出现的新技术,可以用来测量多种物理量,比如声场、电场、压力、温度、角速度、加速度等,还可以完成现有测量技术难以完成的测量任务。
在狭小的空间里,在强电磁干扰和高电压的环境里,光纤传感器都显示出了独特的能力。
目前光纤传感器已经有70多种,大致上分成光纤自身传感器和利用光纤的传感器。
所谓光纤自身的传感器,就是光纤自身直接接收外界的被测量。
外接的被测量物理量能够引起测量臂的长度、折射
率、直径的变化,从而使得光纤内传输的光在振幅、相位、频率、偏振等方面发生变化。
测量臂传输的光与参考臂的参
考光互相干涉(比较),使输出的光的相位(或振幅)发生变化,根据这个变化就可检测出被测量的变化。
光纤中传输的相位受外界影响的灵敏度很高,利用干涉技术能够检测出10的负4次方弧度的微小相位变化所对应的物理量。
利用光纤的绕性和低损耗,能够将很长的光纤盘成直径很小的光纤圈,以增加利用长度,获得更高的灵敏度。
光纤声传感器就是一种利用光纤自身的传感器。
当光纤受到一点很微小的外力作用时,就会产生微弯曲,而其传光能力发生很大的变化。
声音是一种机械波,它对光纤的作用就是使光纤受力并产生弯曲,通过弯曲就能够得到声音的强弱。
光纤陀螺也是光纤自身传感器的一种,与激光陀螺相比,光纤陀螺灵敏度高,体积小,成本低,可以用于飞机、舰船、导弹等的高性能惯性导航系统。
如图就是光纤传感器涡轮流量计的原理。
另外一个大类的光纤传感器是利用光纤的传感器。
其结构大致如下:
传感器位于光纤端部,光纤只是光的传输线,将被测量的物理量变换成为光的振幅,相位或者振幅的变化。
在这种传感器系统中,传统的传感器和光纤相结合。
光纤的导入使得实现探针化的遥测提供了可能性。
这种光纤传输的传感器适用范围广,使用简便,但是精度比第一类传感器稍低。
光纤在传感器家族中是后起之秀,它凭借着光纤的优异性能而得到广泛的应用,是在生产实践中值得注意的一种传感器。
光纤传感器凭借着其大量的优点已经成为传感器家族的后起之秀,并且在各种不同的测量中发挥着自己独到的作用,成为传感器家族中不可缺少的一员。