电磁感应08088修改.docx

1、电磁感应08088修改电磁感应考纲要览知识点考纲要求电磁感应现象, 磁通量, 法拉第电磁感应定律, 楞次定律 导体切割磁感线时的感应电动势, 右手定则自感现象日光灯说明:1.导体切割磁感线时感应电动势的计算,只限于L垂直于B、v的情况2.在电磁感应现象里,不要求判断内电路中各点电势的高低二、知识网络电磁感应现象 愣次定律考点整合考点一 磁通量、磁通量的变化及磁通量变化率1、磁通量磁感应强度B与 于磁场方向的面积S的 叫做穿过这个面积的磁通量，符号，国际单位 。定义式为：= 。定义式=BS中的面积S指的是垂直于匀强磁场方向的面积，如果面积S与磁感应强度B不垂直，如图可将磁感应强度B向着垂直于面积

2、S和平行于面积S和方向进行正交分解，也可以将面积向着垂直于磁感应强度B的方向投影。设此时面积S与磁感应强度B的夹角为，则= 。从磁感线角度认为在同一磁场中，磁感线越密的地方，也就是穿过单位面积的磁感线条数越多的地方，磁感应强度B越大。因此B越大，S越大，穿过这个面的磁感线条数就越多，磁通量就越大。所以磁通量反映穿过某一面积的磁感线条数的多少。2、磁通量的变化磁通量的变化量= 与感应电动势的大小无必然联系由公式：=BScos可得磁通量发生变化的情况：不变，变化，引起变化：= 变化，不变，引起变化：= 、不变，它们之间的夹角发生变化：= 变化，变化，可能引起变化（根据题目条件求） 磁通量是由B、S

3、及角度共同决定的，磁通量的变化情况应从这三个方面去考虑3、磁通量的变化率/t磁通量的变化率为 时间内磁通量的变化量，表示磁通量变化 。特别提醒一、磁通量的正负问题:磁通量是标量，但有正负之分。磁通量的正负不代表大小，只反映磁通量是怎么穿过某一平面的，若规定向里穿过某一平面的磁通量为正，则向外为负。尤其在计算磁通量变化时更应注意。三、净磁通问题:若穿过某一平面的磁感线既有穿出又有穿进时的磁通量，则穿过该平面的合磁通量为净磁感线的条数，即净磁通。例1 如图所示，两个同心圆形线圈a、b在同一平面内，其半径大小关系为ra B、= C、 D、条件不足，无法判断 例2 在磁感应强度为B的匀强磁场中，面积为

4、S的线圈垂直磁场方向放置，若将此线圈翻转180，那么穿过此线圈的磁通量的变化量是多少？考点二 电磁感应现象1、利用磁场产生电流的现象叫做 ，产生的电流叫做 。2、要产生感应电流必须满足两个条件：回路 ，穿过磁通量 当存在多个回路时，只要 闭合回路中的磁通量发生改变，都会产生感应电流 3、感应电流与感应电动势的关系：在电磁感应现象中产生的是感应电动势，若回路是 的，则有感应电流产生；若回路 ，则只有电动势，而无电流.在闭合回路中，产生感应电动势的部分是 ，其余部分则为外电路.特别提醒在分析电磁感应现象问题时要特别注意以下三点：在一个闭合回路中不管它哪种方式变化，只要穿过回路的磁通量发生变化，回路

5、中就一定有感应电动势产生；回路中产生了电动势后回路中是否有电流还要看回路是否闭合；要认清回路。【例3】如图所示，MN、GH为平行导轨，AB、CD为跨在导轨上的两根横杆，导轨和横杆均为导体。有匀强磁场垂直于导轨所在平面。用I表示回路中的电流（ ）A.当AB不动而CD向右滑动时，I0且沿顺时针方向B.当AB向左、CD向右滑动且速度大小相等时，I=0C.当AB、CD都向右滑动且速度大小相等时，I=0D.当AB、CD都向右滑动，且AB速度大于CD时，I0且沿逆时针方向考点三：右手定则、楞次定律1右手定则：伸开右手，让大拇指跟其余四个手指 ，并且都跟手掌在同一个 内，让磁感线 穿过手心，拇指指向导体 的

6、方向，其余四指所指的方向就是 的方向如图所示 2. 楞次定律（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 引起感应电流的 的变化适用于所有电磁感应的情形感应电流的磁场只是 而不是 原磁通量的变化（2）、楞次定律的具体含义： 楞次定律可广义的表述为：感应电流的作用效果总表现为要阻碍（反抗）引起感应电流的原因常有这么几种形式：（1）从磁通量或电流（主要是自感）的角度看，其规律可总结为“ ”即若磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向 ，若磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场方向 ；（2）从运动的角度看，会阻碍或引起相对运动，阻碍相对运动的规律表现为“来 去 ”或闭合回路能过

7、“扩大”或“减小”面积来实现对磁通量变化的阻碍，规律为“大小小大”实质是所受安培力的合力不为 （3）从能量守恒的角度看，感应电流的存在必然导致其它形式的能量向 能及 能转化特别提醒右手定则、楞次定律是判断感应电流的两个重要依据，对于由磁场变化而引起的感应电流通常用楞次定律来判比较方便，对于导体切割类电磁感应问题一般优先考虑右手定则，它是楞次定律的一种特殊情况，在本质上与楞次定律是一样的。【例4】如图 4 所示，用一根长为 L质量不计的细杆与一个上弧长为 L0、下弧 长为 d0 的金属线框的中点联结并悬挂于 O 点，悬点正下方存在一个上弧 长为 2 L0 、下弧长为 2 d0 的方向垂直纸面向里

8、的匀强磁场，且 d0L。先 将线框拉开到如图 4所示位置，松手后让线框进入磁场，忽略空气阻力和 摩擦。下列说法正确的是 （ ）A金属线框进入磁场时感应电流的方向为 adcba B金属线框离开磁场时感应电流的方向为 abcda C金属线框 dc边进入磁场与 ab边离开磁场的速度大小总是相等 D金属线框最终将在磁场内做简谐运动 高考重点热点题型探究棱次定律的综合应用【例5】电阻R、电容C与一线圈连成闭合电路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是（ ）A从a到b，上极板带正电 B从a到b，下极板带正电

9、C从b到a，上极板带正电 D从b到a，下极板带正电【变式训练】如图所示，将一个正方形导线框ABCD置于一个范围足够大的匀强磁场中，磁场方向与其平面垂直现在AB、CD的中点处连接一个电容器，其上、下极板分别为a、b，让匀强磁场以某一速度水平向右匀速移动，则（ ）A.ABCD回路中没有感应电流B.A与D、B与C间有电势差C.电容器a、b两极板分别带上负电和正电D.电容器a、b两极板分别带上正电和负电自主训练1、在闭合的铁芯上绕一组线圈，线圈与滑动变阻器、电池构成闭合电路，如图所示，假设线圈产生磁感线全部集中在铁芯内。a、b、c为三个闭合的金属圆环，位置如图。当滑动变阻器的滑动触头左右滑动时，环中有

10、感应电流产生的圆环是（ ）Aa、b、c三环Ba、b两环Cb、c两环Da、c两环2、 图中EF、GH为平行的金属导轨，其电阻可不计，R为电阻器，C为电容器，AB为可在EF和GH上滑动的导体横杆有均匀磁场垂直于导轨平面，方向向纸内，若用I1和I2分别表示图中该处导线中的电流，则当横杆AB( ) A匀速滑动时，I1=0,I2=0 B匀速滑动时，I10,I20 C加速滑动时，I1=0,I2=0 D加速滑动时，I10,I203如图所示，两根足够长的固定平行金属光滑导轨位于同一水平面，导轨上横放着两根相同的导体棒ab、cd与导轨构成矩形回路。导体棒的两端连接着处于压缩状态的两根轻质弹簧，两棒的中间用细线绑

11、住，它们的电阻均为R，回路上其余部分的电阻不计。在导轨平面内两导轨间有一竖直向下的匀强磁场。开始时，导体棒处于静止状态，剪断细线后，导体棒运动过程中（ ）A回路中有感应电动势B两根导体棒所受安培力的方向相同C两根导体棒和弹簧构成的系统，机械能守恒D两根导体棒和弹簧构成的系统，机械能不守恒4、如图所示，矩形线框abcd的长和宽分别为2L和L，匀强磁场的磁感应强度为B，虚线为磁场的边界。若线框以ab边为轴转过60的过程中，穿过线框的磁通量的变化情况是（ ）A变大 B变小C不变 D无法判断5、如图所示，PQRS为一正方形导线框，它以恒定的速度向右进入以MN为边界的匀强磁场中，磁场方向垂直线框平面，M

12、N与线框的边成45角，E、F分别是PS和PQ的中点。则下列说法中正确的是（ ）A当E点以过边界MN时，穿过导线框的磁通量的变化率最大B当P点以过边界MN时，穿过导线框的磁通量的变化率最大C当F点以过边界MN时，穿过导线框的磁通量的变化率大D当Q点以过边界MN时，穿过导线框的磁通量的变化率最大6、如图，铜质金属环从条形磁铁的正上方由静止开始下落，在下落过程中，下列判断中正确的是（ ）A金属环在下落过程中的机械能守恒B金属环在下落过程动能的增加量小于其重力势能的减少量C金属环的机械能先减小后增大D磁铁对桌面的压力始终大于其自身的重力7如图所示，在水平面上有一固定的U形金属框架，框架上置有一金属杆a

13、b，在垂直于纸面方向有一匀强磁场，下面情况有可能发生的是（ ）A若磁场方向垂直于纸面方向向外，当磁感应强度增大时，杆ab将向右移动B若磁场方向垂直于纸面方向向外，当磁感应强度减小时，杆ab将向右移动C若磁场方向垂直于纸面方向向里，当磁感应强度增大时，杆ab将向右移动D若磁场方向垂直于纸面方向向里，当磁感应强度减小时，杆ab将向右移动8有两条足够长的光滑平行金属导轨竖直放置，而且处于如图所示的匀强磁场中，在导轨顶端附近，上下横跨并与导轨紧密接触着a、b两条相同导体棒，电阻均为R不计导轨电阻，以下结论正确的是( ) A若同时从静止释放a、b棒，a、b均做自由落体运动 B若同时从静止释放a、b棒，a

14、、b均做匀速运动 C若只放开b棒，b先做加速运动，后做减速运动 D若只放开b棒，b先做加速运动，后做匀速运动9.如图 所示,水平放置的两条光滑轨道上,有可自由移动的金属棒PQ、MN,当PQ在外力作用下运动时,MN在磁场力作用下向右运动,则PQ所做的运动可能是A.向右加速运动B.向左加速运动C.向右减速运动D.向左减速运动法拉第电磁感应定律 自感考点整合考点一 法拉第电磁感应定律1. （1）法拉第电磁感应定律: 电路中感应电动势的大小 ,表达式为E= 。（2）当导体在匀强磁场中做切割磁感线的相对运动时产生的感应电动势E= ，是B与v之间的夹角。（3）导体棒绕某一固定转轴旋转切割磁感线，虽然棒上各

15、点的切割速度并不相同，但可用棒上 等效替代切割速度。常用公式E= 。 2.应用法拉第电磁感应定律时应注意：（1）E= 适用于一般回路。若磁通量不随时间均匀变化，则/t为t时间内通过该回路的磁通量的 。(2)E= ，适用于导体各部分以相同的速度切割磁感线的情况，式中L为导线的有效切割长度，为运动方向和磁感线方向的夹角。若v为瞬时速度,则E为 。若v为平均速度，则E为 。（3）.若磁感应强度B不变，回路的面积S发生变化，则E= ； 若回路的面积S不变，磁感应强度B发生变化，则E= ； 若磁感应强度B、回路的面积S都发生变化，则E= 。3.要注意严格区分、/t的物理意义是指 。是指 。/t是指 。特

16、别提醒感应电动势按产生的机理可分为感生电动势与动生电动势（1）感生电动势产生原因又有两种情况：磁感应强度变化产生电动势，则有E=nSB/t回路面积变化产生电动势，则有E=nSB/t（2）由切割磁感线引起动生电动势，要区分平动和转动若为平动情况，则根据E=BLv计算若是绕某点以角速度转动，则要根据E=BL2/2计算【例1】如图所示,导线全部为裸导线,半径为r的圆环内有垂直于平面的匀强磁场,磁感应强度为B,一根长度大于2r的导线MN以速度v在圆环上无摩擦地自左端匀速滑到右端.电路的固定电阻为R,其余电阻不计.试求MN从圆环的左端滑到右端的过程中,电阻R上的电流的平均值及通过的电荷量.【变式训练】如

17、图所示,边长为a的正方形闭合线框ABCD在匀强磁场中绕AB边匀速转动,磁感应强度为B,初始时刻线框所在平面与磁感线垂直,经过t时间转过1200角,求:(1)线框内感应电动势在t时间内的平均值;(2)转过1200角时感应电动势的瞬时值.【例2】如图所示，长为6m的导体AB在磁感强度B=0.1T的匀强磁场中，以AB上的一点O为轴，沿着顺时针方向旋转。角速度=5rad/s，O点距A端为2m，求AB的电势差.【变式训练】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

18、叶片的近轴端为a,远轴端为b,如图所示.如果忽略a到转轴中心线的距离,用E表示每个叶片中的感应电动势,则( )A.=fL2B,且a点电势低于b点电势 B.=2fL2B,且a点电势低于b点电势C.=fL2B,且a点电势高于b点电势D.=2fL2B,且a点电势高于b点电势 例3 如图（a）所示，一端封闭的两条平行光滑导轨相距L，距左端L处的中间一段被弯成半径为H的1/4圆弧，导轨左右两段处于高度相差H的水平面上圆弧导轨所在区域无磁场，右段区域存在磁场B0，左段区域存在均匀分布但随时间线性变化的磁场B（t），如图（b）所示，两磁场方向均竖直向上在圆弧顶端，放置一质量为m的金属棒ab，与导轨左段形成闭

19、合回路，从金属棒下滑开始计时，经过时间t0滑到圆弧底端设金属棒在回路中的电阻为R，导轨电阻不计，重力加速度为g（1）问金属棒在圆弧内滑动时，回路中感应电流的大小和方向是否发生改变？为什么？（2）求0到时间t0内，回路中感应电流产生的焦耳热量（3）探讨在金属棒滑到圆弧底端进入匀强磁场B0的一瞬间，回路中感应电流的大小和方向考点二 电磁感应中的功率问题、自感1、电磁感应中的电路问题在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量的变化的回路将产生 。该导体或回路相当于 （它们的电阻为电源的内阻），将它们接上电容器，便可使电容器 ；将它们接上电阻等用电器，在回路中形成 ，便可对用电器供电。因此，电磁感应问题往

20、往和电路联系在一起，解决这类问题的基本方法是：用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电流的大小和方向。画出等效电路图应用全电路欧姆定律、串并联电路的性质、电功率等公式联立求解。2、自感、自感现象：自感现象是一种特殊的电磁感应现象，它是由于导体本身的电流发生 时而产生的电磁感应现象。自感现象遵循电磁感应的所有规律。、自感电动势的方向：由楞次定律可知，自感电动势总是 原来导体中电流的变化。当回路中的电流增加时，自感电动势和原来电流的方向 ；当回路中的电流减小时，自感电动势和原来电流的方向 。自感对电路中的电流变化有 作用，使电流不能 。、自感系数：它由线圈 的性质决定。线圈越长，单位长度上线圈的匝

21、数越多，截面积越大，它的自感系数越 。线圈中插入铁芯，自感系数增大很多，自感系数在国际单位制中的单位是 。特别提示1在回路（不一定闭合）中，产生感应电动势的部分电路相当于电源，若该部分有电阻，则相当于电源的内阻，其余的部分则相当于外电路2在解题过程中必须先作出等效电路图再求解，注意弄清内、外电路的分压关系3求解电功率时要注意区分平均功率与瞬时功率，瞬时功率往往要用瞬时电动势求解4在公式E= BLvsin中的v是指杆相对磁场中的速度。例4 如图9-4-3所示,粗细均匀的金属环的电阻为R,可转动的金属杆OA的电阻为R/4,杆长为L,A端与环相接触,一定值电阻分别与杆的端点O及环边连接.杆OA在垂直

22、于环面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中,绕O端以角速度顺时针转动,求电路中总电流的变化范围. 【变式训练】如图所示，在磁感强度为B的匀强磁场中有一半径为L的金属圆环已知构成圆环的电线电阻为4r0，以O为轴可以在圆环上滑动的金属棒OA电阻为r0，电阻R1=R2=4r0当OA棒以角速度匀速转动时，电阻R1的电功率最小值为P0为多大？（其它电阻不计）考点三 流过截面的电量问题、涡流现象1发生电磁感应时，通过导体某一截面电量。有时也利用冲量定律来求：BILt=P，因此有：q=P/BL。2涡流现象指的是磁感应强度变化时在导体块内引起漩涡状感应电流的现象特别提醒在计算通过某一导体横截面积的电量时，是用电动

23、势的平均值,这一点要特别小心。当一个闭合回路中的磁通量的改变量为时，通过回路中导体横截面的电量为：，它与磁场是否均匀变化、线框的运动状况以及线框的形状无关。例5、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：以速度v移动d,使它与ob的距离增大一倍;再以速率v移动c,使它与oa的距离减小一半；然后，再以速率2v移动c,使它回到原处；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的电量的大小依次为Q1、Q2、Q3和Q

24、4,则（ ）A、Q1=Q2=Q3=Q4 B、Q1=Q2=2Q3=2Q4 C、2Q1=2Q2=Q3=Q4 D、Q1Q2=Q3Q4变式训练.如图所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从图示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，通过导线截面的电量为；第二次用0.9s时间拉出，外力做的功为W2，通过导体截面的电量为，则（ ） A B C D 【例6】如图 所示，A、B是两个完全相同的灯泡,L是自感系数较大的线圈，其直电阻忽略不计.当电键K闭合时,下列说法正确的是( )A.A比B先亮，然后A熄灭B.B比A先亮，然后B逐渐变暗，A逐渐变亮C.A、B一齐亮，然后A熄灭 D.A、

25、B一齐亮然后A逐渐变亮.B的亮度不变变式训练.如图(a)、(b)电路中,电阻R和自感线圈L的电阻值都很小,接通K,使电路达到稳定,灯泡S发光.下列判断正确的是( ) 在电路(a)中,断开K,S将逐渐变暗 在电路(a)中,断开K,S将先变得更亮,然后逐渐变暗 在电路(b)中,断开K,S将逐渐变暗 在电路(b)中,断开K,S将先变得更亮,然后逐渐变暗 A. B. C. D.二、高考热点探究一、电磁感应中的图象问题【例7】如图所示,在PQ、QR区域中存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场,磁场方向均垂直于纸面.一导线框abcdefa位于纸面内,框的邻边都相互垂直,bc边与磁场的边界P重合.导线

26、框与磁场区域的尺寸如图所示.从t=0时刻开始,线框匀速横穿两个磁场区域.以abcdef为线框中的电动势的正方向,以下四个t关系示意图中正确的是( )变式训练. 在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈,规定线圈中感应电流的正方向如图9-4-1(甲)所示,当磁场的磁感应强度B随时间t按如图(乙)变化时,下图中ABCD能正确表示线圈中感应电动势变化的是 ( )变式训练.一矩形线圈位于一随时间t变化的磁场内,磁场方向垂直线圈所在的平面(纸面)向里,如图(甲)所示,磁感应强度B随时间t的变化规律如图(乙)所示.以I表示线圈中的感应电流,以图(甲)中线圈上箭头所示方向的电流为正,则以下

27、的I-t图中正确的是( )变式训练.匀强磁场磁感应强度B=0.2T,磁场宽度L=3m,一正方形金属框边长ab=1m,每边电阻r=0.2,金属框以v=10m/s的速度匀速穿过磁场区,其平面始终保持与磁感线方向垂直,如图所示.求:(1)画出金属框穿过磁场区的过程中,金属框内感应电流的I-t图线(要求写出作图依据);(2)画出ab两端电压的U-t图线(要求写出作图依据).二、电路中具有变化的电动势问题的分析【例8】如图所示,在跟匀强磁场垂直的平面内放置一个折成锐角的裸导线MON,MON=,在它上面搁置另一根与ON垂直的导线PQ，PQ紧贴MO、ON并以平行于ON的速度v，从顶角O开始向右匀速滑动，设裸

28、导线单位长度的电阻为R0，磁感应强度为B,求回路中的感应电流.变式训练.粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行。现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框一边a、b两点间的电势差绝对值最大的是 （ ）三、电磁感应中的动力学问题【例9】如图所示,两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上,两导轨间距为L,M、P两点之间接有阻值为R的电阻.一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直.整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向下,导轨和金属杆的电阻可忽略

29、.让ab杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦.(1)由b向a方向看到的装置如图(b)所示,请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图;(2)在加速下滑过程中,当ab杆的速度大小为v时,求此时ab杆中的电流及加速度大小;(3)求在下滑过程中,ab杆可以达到的速度最大值. 变式训练.如图所示,竖直平面内有足够长的金属导轨,轨距0.2m,金属导体ab可在导轨上无摩擦地上下滑动,ab的电阻为0.4,导轨电阻不计,导轨ab的质量为0.2g,垂直纸面向里的匀强磁场的磁应强度为0.2T,且磁场区域足够大,当ab导体自由下落0.4s时,突然接通电键K,则：（1）试说出K接通后

30、,ab导体的运动情况.（2）ab导体匀速下落的速度是多少?（g取10m/s2） 变式训练.如图所示,有两根和水平面成角的光滑平行的金属导轨,上端有可变电阻R,下端足够长,空间有垂直于轨道平面的匀强磁场,磁感应强度为B.一质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下,经过足够长的时间后,金属杆的速度会趋于一个最大速度vm ,则( )A.如果B增大,vm将变大B.如果增大,vm将变大C.如果R增大,vm将变大D.如果m变大,vm将变大四、电磁感应中的能量问题【例10】如图所示,固定的水平光滑金属导轨,间距为L,左端接有阻值为R的电阻,处在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中.质量为m的导体棒与固定弹簧相连,放在导轨上,导轨与导体棒的电阻均可忽略.初始时刻,弹簧恰处于自然