高中物理人教版选修32第四章《电磁感应》章末复习精品学案+单元测试题含答案.docx

1、高中物理人教版选修32第四章电磁感应章末复习精品学案+单元测试题含答案高中物理人教版选修3-2第四章电磁感应章末复习学案+单元测试题知识网络电磁感应 划时代的发现 奥斯特梦圆“电生磁”，法拉第心系“磁生电”专题归纳专题一楞次定律的理解和应用1楞次定律解决的是感应电流的方向问题，它涉及两个磁场感应电流的磁场(新产生的磁场)和引起感应电流的磁场(原来就有的磁场)，前者和后者的关系不是“同向”和“反向”的简单关系，而是前者“阻碍”后者“变化”的关系。2对“阻碍意义的理解”(1)阻碍原磁场的变化。“阻碍”不是阻止，而是“延缓”，感应电流的磁场不会阻止原磁场的变化，只能使原磁场的变化被延缓或者说被迟滞了

2、，原磁场的变化趋势不会改变，不会发生逆转。(2)阻碍的是原磁场的变化，而不是原磁场本身，如果原磁场不变化，即使它再强，也不会产生感应电流。(3)阻碍不是相反，当原磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场同向，以阻碍其减小；当磁体远离导体运动时，导体运动方向将和磁体运动同向，以阻碍其相对运动。(4)由于“阻碍”，为了维持原磁场的变化，必须有外力克服这一“阻碍”而做功，从而导致其他形式的能转化为电能，因而楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的体现。3运用楞次定律处理问题的思路(1)判定感应电流方向问题的思路运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可以总结为“一原、二感、三电流”。明确原磁场：弄清原磁

3、场的方向以及磁通量的变化情况。确定感应磁场：即根据楞次定律中的“阻碍”原则，结合原磁场磁通量变化情况，确定出感应电流产生的感应磁场的方向。判定电流方向：即根据感应磁场的方向，运用安培定则判断出感应电流方向。(2)判断闭合电路(或电路中可动部分导体)相对运动类问题的分析策略在电磁感应问题中，有一类综合性较强的分析判断类问题，主要是磁场中的闭合电路在一定条件下产生了感应电流，而此电流又处于磁场中，受到安培力作用，从而使闭合电路或电路中可动部分的导体发生了运动。【例题1】 (多选)在光滑水平面上固定一个通电线圈，如图所示，一铝块正由左向右滑动穿过线圈，不考虑任何摩擦，那么下面正确的判断是()A接近线

4、圈时做加速运动，离开时做减速运动B接近和离开线圈时都做减速运动C一直在做匀速运动D在线圈中运动时是匀速的解析：当铝块接近或离开通电线圈时，由于穿过铝块的磁通量发生变化，所以在铝块内要产生感应电流。产生感应电流的原因是它接近或离开通电线圈，产生感应电流的效果是要阻碍它接近或离开通电线圈，所以在它接近或离开时都要做减速运动，所以A、C错，B正确。由于通电线圈内是匀强磁场，所以铝块在通电线圈内运动时无感应电流产生，故做匀速运动，D正确。答案：BD专题二电磁感应的图象问题1电磁感应的图象种类图象类型(1) 磁感应强度B、磁通量、感应电动势E和感应电流I随时间t变化的图象，即Bt图象、t图象、Et图象和

5、It图象(2)对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常涉及感应电动势E和感应电流I随线圈位移x变化的图象，即Ex图象和Ix图象问题类型(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量应用知识左手定则、安培定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿定律、相关数学知识等2电磁感应图象的处理方法电磁感应中图象问题的分析，要抓住磁通量的变化是否均匀，从而推知感应电动势(或电流)是否大小恒定，用楞次定律或右手定则判断出感应电动势(或电流)的方向，从而确定其正负，以及在坐标中的范围。分析回路中的感应电动势或感应电流的大小及其变化规律，

6、要利用法拉第电磁感应定律来分析，有些图象问题还要画出等效电路来辅助分析。【例题2】 矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直。规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示。若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，图中的it图象正确的是()解析：磁感应强度均匀变化，产生恒定的感应电流，A错误。第1 s内，磁场垂直于纸面向里均匀增强，由楞次定律可以判定感应电流方向为逆时针，为负，C错误。同理可判定，第4 s内感应电流方向为逆时针，为负，故B错误，D正确。答案：D专题三电磁感应中的能量问题1电磁感应现象中的能量守恒能量守恒定律是自然界中的一条基本规律

7、，电磁感应现象当然也不例外。电磁感应现象中，从磁通量变化的角度来看，感应电流总要阻碍原磁通量的变化；从导体和磁体相对运动的角度来看，感应电流总要阻碍它们的相对运动。电磁感应现象中的“阻碍”正是能量守恒的具体体现，在这种“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能。2电磁感应现象中的能量转化(1)与感生电动势有关的电磁感应现象中，磁场能转化为电能，若电路是纯电阻电路，转化过来的电能将全部转化为电路的内能。(2)与动生电动势有关的电磁感应现象中，通过克服安培力做功，把机械能或其他形式的能转化为电能。克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能。若电路是纯电阻电路，转化过来的电能将全部转化为电路的

8、内能。3求解电磁感应现象中能量守恒问题的一般思路(1)分析回路，分清电源和外电路：在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源，其余部分相当于外电路。(2)分析清楚有哪些力做功，明确有哪些形式的能量发生了转化。如：做功情况能量变化特点滑动摩擦力做功有内能产生重力做功重力势能发生变化克服安培力做功有其他形式的能转化为电能，并且克服安培力做多少功，就有多少其他形式能转化为电能安培力做正功电能转化为其他形式的能(3)根据能量守恒方程求解【例题3】 如图所示，竖直固定的光滑U形金属导轨MNOP每米长度的电阻为r，MN平行于OP，且相距为l，磁感应强

9、度为B的匀强磁场与导轨所在平面垂直。有一质量为m、电阻不计的水平金属杆ab可在导轨上自由滑动，滑动过程中与导轨接触良好且保持垂直。将ab从某一位置由静止开始释放后，下滑h高度时速度达最大，在此过程中，电路中产生的热量为Q，以后设法让杆ab保持这个速度匀速下滑，直到离开导轨为止。求：(1)金属杆匀速下滑时的速度。(2)匀速下滑过程中通过金属杆的电流I与时间t的关系。解析：(1)金属杆ab由静止释放到刚好达到最大速度vm的过程中，由能量守恒定律可得mghQm解得vm(2)设金属杆刚达到最大速度时，电路总电阻为R0ab杆达到最大速度时有mgBIlEBlvmI由得mg再经时间t，电路总电阻RR02rv

10、mt，则I。联立以上各式解得I。答案：(1)(2)I专题四电磁感应中的力学问题由于通过导体的感应电流在磁场中将受到安培力作用，因此电磁感应问题往往和力学问题综合在一起考查。1理解电磁感应问题中的两个研究对象及其之间的相互制约关系2领会力和运动的动态关系3解决电磁感应现象中的力学问题的思路(1)对电学对象要画好必要的等效电路图。(2)对力学对象要画好必要的受力分析图和过程示意图。(3)电磁感应中切割磁感线的导体要运动，产生的感应电流又要受到安培力的作用，在安培力作用下，导体的运动状态发生变化，这就可能需要应用牛顿运动定律。特别提醒 对电磁感应现象中的力学问题，要抓好受力情况和运动情况的动态分析，

11、导体受力运动产生感应电动势感应电流通电导体受安培力合外力变化加速度变化速度变化周而复始地循环，循环结束时，加速度等于零，导体达到稳定运动状态。要抓住a0时，速度v达最大值的特点。【例题4】 如图甲所示，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。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乙所示，请在此图中画出AB杆下滑过程中

12、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杆中的电流大小及其加速度的大小。(3)求在下滑过程中，AB杆可以达到的最大速度值。解析：(1)如图所示，重力mg，竖直向下；支持力FN，垂直斜面向上；安培力F，沿斜面向上。(2)当AB杆速度为v时，感应电动势EBLv，此时电路中电流I。AB杆受到安培力FBIL，根据牛顿运动定律，有mamgsin Fmgsin ，agsin 。(3)当mgsin 时，AB杆达到最大速度vmax。答案：(1)见解析(2)gsin (3) 第四章(基础过关题)一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分；其中第17题为单选题；第81

13、0题为多选题，全部选对得5分，选不全得2分，有选错或不答的得0分)1一闭合线圈中没有产生感应电流，则()A该时该地的磁感应强度一定为零B该时该地的磁场一定没有变化C线圈面积一定没有变化D穿过线圈的磁通量一定没有变化2闭合的金属环处于随时间均匀变化的匀强磁场中，磁场方向垂直于圆环平面，则()A环中产生的感应电动势均匀变化B环中产生的感应电流均匀变化C环中产生的感应电动势保持不变D环上某一小段导体所受的安培力保持不变3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，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片P向左加速滑动时，电流计指针向右偏转。

14、由此可以推断()A线圈A向上移动或滑动变阻器滑动片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滑动变阻器的滑动片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4用均匀导线做成的正方形线框边长为0.2 m，正方形的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示。当磁场以10 T/s的变化率增强时，线框中a、b两点间的电势差是()AUab0.1 V BUab0.1 V CUab0.2 V DUab0.2 V5如图所示，条形磁铁用细线悬挂在O点。O点正下方固定一个水平放置的

15、铝线圈。让磁铁在竖直面内摆动，下列说法中正确的是()A磁铁左右摆动一次，线圈内感应电流的方向改变2次B磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用C磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力D磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力6图中半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场中，绕O轴以角速度沿逆时针方向匀速转动，电阻两端分别接盘心O和盘边缘，则通过电阻R的电流强度的大小和方向是()A由c到d，I=B由d到c，I=C由c到d，I=D由d到c，I=7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甲所示，当磁场的磁感应强度B随时间t如图乙变化时，图中

16、正确表示线圈中感应电动势E变化的是()8如图所示为新一代炊具电磁炉，无烟、无明火、无污染、不产生有害气体、无微波辐射、高效节能等是电磁炉的优势所在。电磁炉是利用电流通过线圈产生磁场，当磁场的磁感线通过含铁质锅底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速发热，然后再加热锅内食物。下列相关说法中正确的是()A锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的B恒定磁场越强，电磁炉的加热效果越好C锅体中的涡流是由变化的磁场产生的D提高磁场变化的频率，可提高电磁炉的加热效果9如图所示，电灯A和B与固定电阻的电阻均为R，L是自感系数很大线圈。当S1闭合、S2断开且电路稳定时，A、B亮度相同，再闭合S2，待电路稳定后将S

17、1断开，下列说法正确的是()AB立即熄灭BA灯将比原来更亮一些后再熄灭C有电流通过B灯，方向为cdD有电流通过A灯，方向为ba10竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用下匀速上升，以下说法正确的是()A作用在金属棒上各力的合力做功为零B重力做的功等于系统产生的电能C金属棒克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热D金属棒克服恒力F做的功等于电阻R上产生的焦耳热二、实验题(本题共2小题，共16分。把答案填在题中的横线上)11为判断线圈绕向

18、，可将灵敏电流计G与线圈L连接，如图所示。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。(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”)。12正方形导线框处于匀强磁场中，磁场方向垂直框平面，磁感应强度随时间均匀增加，变化率为k。导体框质量为m、边长为L，总电阻为R，在恒定外力F作用下由静止开始运动。导体框在磁场中的加速度大小为，导体框中感应电流做功的功率为。三、解答题(本题共3小题，共34分。解答应写出

19、必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13(10分)为了探测海洋中水的运动，科学家有时依靠水流通过地磁场产生的感应电动势测水的流速。假设某处地磁场的竖直分量为0.5104 T，两个电极插入相距2.0 m的水流中，且两电极所在的直线与水流方向垂直，如果与两极相连的灵敏电压表示数为5.0105 V，求水流的速度。14(12分)矩形线圈abcd，长ab20 cm，宽bc10 cm，匝数n200，线圈回路总电阻R50 ，整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁感应强度B随时间的变化规律如图所示，求：(1)线圈回路的感应电动势。(2)在t0.3 s

20、时线圈ab边所受的安培力。15(12分)如图所示，光滑导轨竖直放置，匀强磁场的磁感应强度为B=0.5 T，磁场方向垂直于导轨平面向外，导体棒ab的长度与导轨宽度均为L=0.2 m，电阻R=1.0 。导轨电阻不计，当导体棒紧贴导轨匀速下滑时，均标有“6 V 3 W”字样的两小灯泡恰好正常发光，求：(1)通过ab的电流的大小和方向。(2)ab运动速度的大小。(3)电路的总功率。参考答案1解析：因为穿过闭合回路的磁通量发生变化是产生感应电流的条件，D选项正确。答案：D2解析：磁场均匀变化，也就是说k，根据感应电动势的定义式，EkS，其中k是一个常量，所以圆环中产生的感应电动势的数值是一个常量，产生的

21、感应电流也不变化，而环上某一小段导体受安培力FIlB要发生变化。答案：C3解析：当他将滑动变阻器的滑动片P向左加速滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻值增大，线圈A中电流减小，线圈B中磁通量减小，电流计指针向右偏转。线圈A向上移动或铁芯向上拔出或断开开关，线圈B中磁通量减小，都能引起电流计指针向右偏转，选项A错误，B正确；滑动变阻器的滑动片P匀速向左或匀速向右滑动，都能使线圈A中电流变化，线圈B中磁通量变化，线圈B中产生感应电流，电流计指针偏转，可以判断电流计指针偏转的方向，选项C、D错误。答案：B4解析：线框中的感应电动势ES0.20.110 V0.2 V，由楞次定律知，b点电势高，故UabE0

22、.1 V，B选项正确。答案：B5解析：磁铁向下摆动时，根据楞次定律，线圈中产生逆时针方向感应电流(从上面看)，并且磁铁受到感应电流对它的作用力为阻力，阻碍它靠近；磁铁向上摆动时，根据楞次定律，线圈中产生顺时针方向感应电流(从上面看)，磁场受感应电流对它的作用力仍为阻力，阻碍它远离，所以磁铁在左右摆动一次过程中，电流方向改变3次，感应电流对它的作用力始终是阻力，只有C项正确。答案：C6解析：由右手定则可判断出R中电流由c到d，电动势Br2，电路中电流I=。答案：C7答案：A8解析：由电磁感应原理可知，锅体中的涡流是由变化的磁场产生的，且提高磁场变化的频率，产生的感应电动势变大，故可提高电磁炉的加

23、热效果。故C、D正确。答案：CD9解析：断开S2而只闭合S1时，A、B两灯一样亮，可知线圈L的电阻也是R，在S1、S2闭合时，IAIL，故当S2闭合、S1突然断开时，流过A灯的电流只是方向变为ba，但其大小不突然增大，A灯不出现更亮一下再熄灭的现象，故D项正确，B项错误。由于固定电阻R几乎没有自感作用，故断开S1时，B灯电流迅速变为零，而立即熄灭，故A项正确，C项错误。综合上述分析可知，本题正确选项为A和D。答案：AD10解析：根据动能定理，合力做的功等于动能的增量，故A对；重力做的功等于重力势能的减少，重力做的功等于克服F所做的功与产生的电能之和，而克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热，

24、所以B、D错，C对。答案：AC11解析：(1)磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时，线圈的磁场向下且增强，感应磁场向上，且电流流入电流计左端，根据右手定则可知线圈顺时针绕向。(2)条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时，线圈的磁场向上且减弱，感应电流从电流计右端流入，根据右手定则可知线圈逆时针绕向。答案：(1)顺时针(2)逆时针12解析：导体框在磁场中受到的合外力等于F，根据牛顿第二定律可知导体框的加速度为a=。由于导体框运动不产生感应电流，仅是磁感应强度增加产生感应电流，因而磁场变化产生的感应电动势为E=S=l2k，故导体框中的感应电流做功的功率为P=。答案：13解析：海水中含有各种导电物质，相当

25、于导电液流过两极之间切割磁感线产生感应电动势，由EBLv得vm/s0.5 m/s。答案：0.5 m/s14解析：从图象可知，与线圈平面垂直的磁场是随时间均匀增大的，穿过线圈平面的磁通量也随时间均匀增大，线圈回路中产生的感应电动势是不变的，可用法拉第电磁感应定律来求。(1)磁场的变化率为，则感应电动势为EnnS2000.02 V2 V。(2)闭合电路中的电流IA0.04 A当t0.3 s时，B20102 Tab边受到的安培力为FnBIL200201020.040.2 N0.32 N。答案：(1)2 V(2)0.32 N15解析：(1)每个小灯泡中的电流为I1=0.5 A则ab中的电流为I=2I1=1 A由右手定则知通过ab棒的电流方向为由b到a(2)ab产生的感应电动势：E=U1+IR=6 V+11.0 V=7 V由E=BLv，知ab的运动速度v=70 m/s(3)电路的总功率P=IE=7 W答案：(1)1 A由b到a(2)70 m/s(3)7 W