高中物理32电磁感应.docx

1、高中物理32 电磁感应第四章电磁感应【全章概述】本章以电场和磁场等知识为基础，通过实验总结了产生感应电流的条件和判断感应电流方向的一般方法楞次定律，给出了确定感应电动势大小的一般规律法拉第电磁感应定律。楞次定律和法拉第电磁感应定律是解决电磁感应问题的重要依据。感生电动势和动生电动势使我们认识到磁生电的本质，互感和自感及涡流则是几种特殊的电磁感应现象。本章特点是要求学生有较强的抽象思维能力，同时应注意在学习过程中不断提高理解能力、分析综合能力和推理能力，以及空间想象能力。【单元划分】本章内容可分为四个单元。第一单元（第12节），探究电磁感应的条件；第二单元（第3节），讲述法拉第电磁感应定律；第三

2、单元（第4节），讲述楞次定律及其应用；第四单元（第57节），讲述产生感应电动势的本质及几种特殊的电磁感应现象。【知识结构】第1节 划时代的发现一. 课前预习1奥斯特梦圆“电生磁”-电流的磁效应阅读教材有关奥斯特发现电流磁效应的内容。思考并回答：(1)是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的？在这之前，科学研究领域存在怎样的历史背景？(2)奥斯特的研究是一帆风顺的吗？奥斯特面对失败是怎样做的？(3)奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的？用学过的知识如何解释？(4)电流磁效应的发现有何意义？谈谈自己的感受。2法拉第心系“磁生电”-电磁感应现象阅读教材有关法拉第发现电磁感应的内容。思考并回答：(1)奥斯

3、特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考？法拉第持怎样的观点？(2)法拉第的研究是一帆风顺的吗？法拉第面对失败是怎样做的？(3)法拉第做了大量实验都是以失败告终，失败的原因是什么？(4)法拉第经历了多次失败后，终于发现了电磁感应现象，他发现电磁感应现象的具体的过程是怎样的？之后他又做了大量的实验都取得了成功，他认为成功的“秘诀”是什么？(5)从法拉第探索电磁感应现象的历程中，你学到了什么？谈谈自己的体会。二课堂练习1.发电的基本原理是电磁感应。发现电磁感应现象的科学家是（ ）A安培 B赫兹 C法拉第 D麦克斯韦2.发现电流磁效应现象的科学家是 ，发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是 ，发现电磁感

4、应现象的科学家是 ，发现电荷间相互作用力规律的的科学家是 。3.下列现象中属于电磁感应现象的是（ ）A磁场对电流产生力的作用 B变化的磁场使闭合电路中产生电流C插在通电螺线管中的软铁棒被磁化 D电流周围产生磁场第2节 探究电磁感应的产生条件 一. 课前预习1观察与实验(1)教材P5图4-2-1(a)实验中，导线在运动时是 磁感线的，电路中出现了电流；而在(b)实验中，导线是沿着磁感线方向运动的，即导线没有做切割磁感线的运动，电路中 电流。实验和理论表明：当闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动时，电路中有感应电流产生。(2)在法拉第的有些实验中，导体并没有做 运动，但闭合电路中出现了感应电流。教

5、材P5图4-2-2实验当开关接通和断开瞬间，螺线管与电流计构成的电路中 感应电流产生，当滑动变阻器滑动时，螺线管与电流计构成的电路中 感应电流产生。当滑动变阻器快速滑动时，螺线管与电流计构成的电路中产生的感应电流 。2产生感应电流的条件只要穿过闭合电路的 变化，闭合电路中就有感应电流产生。磁通量的变化包括 的变化， 的变化，还有磁场和线圈平面间的夹角变化都可能引起回路的磁通量的变化，从而使回路产生感应电流。3电磁感应中的能量转化电有电场能，磁有磁场能，电磁感应现象同样遵循能量转化与守恒定律。二课堂练习1.磁通量是指穿过某一面积的 ，用字母 表示，单位是 ，用字母 表示。2.面积是0.50m2的

6、导线环，处于磁感强度为2.010-2T的匀强磁场中，环面与磁场垂直，穿过导线环的磁通量等于_Wb；若环面与磁场平行，则导线环的磁通量等于_Wb。3.关于磁通量的说法，正确的是( )A磁通量是表示磁场强弱的物理量B在匀强磁场中，某一面积与磁感应强度的乘积叫通过这一面积的磁通量C在匀强磁场中，垂直于磁感应强度方向的某一面积与磁感应强度的乘积叫通过这一面积的磁通量D磁通量越大时，磁通量的变化量也必然越大4.关于产生感应电流的条件，以下说法中正确的是（）A闭合电路在磁场中运动，闭合电路中就一定会有感应电流B闭合电路在磁场中作切割磁感线运动，闭合电路中一定会有感应电流C穿过闭合电路的磁通为零的瞬间，闭合

7、电路中一定不会产生感应电流D无论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁感线条数发生了变化，闭合电路中一定会有感应电流5.在图所示的条件下，闭合矩形线圈中能产生感应电流的是（ ）三课后提高6.如图所示，在垂直于纸面的范围足够大的匀强磁场中，有一个矩形线圈abcd，线圈平面与磁场垂直，O1O2和O3O4都是线圈的对称轴，应使线圈怎样运动才能使其中产生感生电流? （ ）A线圈向右匀速移动 B线圈向右加速移动C线圈绕O1O2轴转动 D线圈绕O3O4轴转动7.如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置。(1)将图中所缺的导线补接完整。(2)如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上电键后，以下操

8、作中可能出现的情况是：A将A线圈迅速插入B线圈时，灵敏电流计指针将向_（填“左”或“右”）偏一下；BA线圈插入B线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针将向_（填“左”或“右”）偏一下。第3节 楞次定律一. 课前预习1楞次定律当闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中会产生感应电流，产生感应电流的方向可用 来判断，判断可归纳为4个步骤，引起电磁感应的 方向； 如何变化； 的方向（若磁通量增加，则感应电流磁场的方向与原磁场的方向相反；若磁通量减小，则感应电流磁场的方向与原磁场的方向相同）； 的方向（用右手螺旋定则判断感应电流的方向，即大拇指指向磁感线的方向，弯曲的四指指向感应电流的方向

9、）2右手定则当闭合电路的一部分导体做切割磁感线的运动时，导体中产生感应电流的方向可用 来判断，即伸开右手让拇指跟其余四指垂直，并且处都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直手心进入，拇指指向导体 的方向，其余四指指的就是 的方向。二课堂练习1关于楞次定律的说法，下述正确的是（ ）A感应电流的磁场方向总是与外磁场的方向相反B感应电流的磁场方向总是与外磁场的方向相同C感应电流的磁场方向取决于磁通量是增大还是减小D感应电流的磁场总是阻碍原磁场磁通量的变化2如图所示，矩形线圈与磁场垂直，且一半在匀强磁场内，一半在匀强磁场外，下述过中使线圈产生沿abcd方向流动的感应电流的是( )A将线圈向上平移B将线圈向下

10、平移C将线圈向右平移（全部进入磁场之前）D将线圈向左平移（全部出磁场之前）3如图，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下。当磁铁向下运动时（但未插入线圈内部）（ ）A.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引B.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥C.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引D.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥二课后提高4如图所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑、但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度，两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速释放，穿过A管的小球比穿

11、过B管的小球先落到地面。下面对于两管的描述中可能正确的是 ( )AA管是用塑料制成的，B管是用铜制成的BA管是用铝制成的，B管是用胶木制成的CA管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的DA管是用胶木制成的，B管是用铝制成的5如图所示，将铜圆盘安装在水平的铜轴上，放在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。在铜盘转动过程中，下列说法正确的是（ ）A由于穿过圆盘的磁通量不变，所以R中没有电流通过 BR中有自下向上的电流通过CR中有自上向下的电流通过D圆盘转动过程中会受到磁场的阻碍作用6如图所示，导线框abcd与导线在同一平面内，直导线通有恒定电流I，当线圈由左向右匀速通过直导线时，线圈

12、中感应电流的方向是（ ）A先abcd后dcba，再abcdB先abcd，后dcbaC始终dcbaD先dcba，后abcd，再dcba7水平桌面上放一闭合铝环，在铝环轴线上方有一条形磁铁，如图所示，当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速运动时，铝环有_（填“收缩”或“扩张”）的趋势，铝环对桌面的压力_（填“增大”或“减小”）。 8如图所示，当条形磁铁向右平移远离螺线管时，通过电流表G的电流方向为_，螺线管受到磁铁给它向_的作用力。第4节 法拉第电磁感应定律一课前预习1电磁感应定律(1)穿过闭合电路的 发生了变化，闭合电路中就会产生感应电流，这说明电路中一定存在一种电动势。由电磁感应产生的电动势，叫 。感应

13、电动势的大小与磁通量的 有关。 (2)设在一定的时间t之内穿过电路磁通量的变化为，则比值 就能说明磁通量变化的快慢，这个比值叫做磁通量的变化率。电路中感应电动势的大小，跟穿过这个电路的磁通量的变化率成 ，这就是法拉第电磁感应定律。(3)设t1时刻穿过闭合电路的磁通量为1，t2时刻穿过闭合电路的磁通量为2，则在时间t=t2t1内磁通量的变化量为= ，磁通量的变化率为 。磁通量的变化率表示什么?它与磁通量的变化量有什么区别？2导线切割磁感线时的感应电动势导线长度为L，匀强磁场的磁感应强度为B，若导线垂直于磁场以速度v切割磁感线运动，产生的感应电动势为 ，当导体运动速度方向与磁场平行时，产生的感应电

14、动势为 。3反电动势电动机转动时产生的感应电动势削弱了电源的电流，这个电动势称为。反电动势的作用是阻碍线圈的转动。这样，线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，电能转化为其它形式的能。二、课堂练习1法拉第电磁感应定律可以这样表述：闭合电路中感应电动势的大小 （ ）A跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比B跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比C跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比D跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比2一段直导线放在匀强磁场中，直导线做如图所示四种运动时，在直导线两端点间出现电势差的是（ ）3一条长l = 0.20m的直导线在磁感应强度为B的匀强磁场中，以v = 3.0m/

15、s的速度做切割磁感线运动时，导线中产生了感应电动势，其大小为0.30V。若l、v、B三者互相垂直，则B的大小为 （ ） A0.50T B0.20T C0.30T D0.18T4如图所示，一段直导线ab放在匀强磁场中，导线长为20cm，磁感应强度为0.50T，导线以方向和导线垂直、大小为 5.0m/s的速度做切割磁感线运动时，a、b两端端电势较高，电势差为；如果将导线在纸面内转过30角，保持速度的大小不变，方向仍跟导线垂直，做切割磁感线运动，ab两端的电势差为 。5图所示，水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M和P之间接有阻值为R3.0的定值电阻.

16、导体棒ab长l0.5m，其电阻为r1.0，与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B0.4T。现使ab以v10m/s的速度向右做匀速运动。则ab中的感应电动势为 V，ab中电流的方向为 ，电路中的电流大小为 A，ab两端的电压为 V。6如图所示，设匀强磁场的磁感应强度为0.10T，边长为40cm的正方形线框以5.0m/s的速度向左匀速运动，移出磁场，整个线框的电阻是0.50。求：(1)线框中产生的感应电动势的大小；(2)线框中产生的感应电流的大小和方向。三、课后提高7如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出，设运动的整个过程中棒的

17、取向不变且不计空气阻力，则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将 （ ）A越来越大 B越来越小C保持不变 D无法确定8一个矩形线圈，在匀强磁场中绕一个固定轴做匀速运动，当线圈处于如图所示位置时，此线圈 （ ）A磁通量最大，磁通量变化率最大，感应电动势最小B磁通量最大，磁通量变化率最大，感应电动势最大C磁通量最小，磁通量变化率最大，感应电动势最大D磁通量最小，磁通量变化率最小，感应电动势最小9将一磁铁缓慢地或迅速地插到闭合线圈中同样位置处，不发生变化的物理量有 （ ）A磁通量的变化量B磁通量的变化率C感应电流的大小D流过导体横截面的电荷量10如图所示，A、B两个闭合线圈用同样的导线制成，匝数均

18、为10匝，半径RA=2RB，图示区域内有匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀减小。下列说法正确的是( )AA、B线圈中产生的感应电动势之比EA：EB=2：1BA、B线圈中产生的感应电流之比IA：IB=2：1CA、B线圈中产生的感应电流的方向都是顺时针方向DA、B线圈中产生的感应电流的方向都是逆时针方向11如图所示是电磁流量计的示意图。圆管由非磁性材料制成，空间有匀强磁场。当管中的导电液体流过磁场区域时，测出管壁上MN两点的电动势E，就可以知道管中液体的流量Q单位时间内流过管道横截面的液体的体积。已知管的直径为d，磁感应强度为B，则关于Q的表达式正确的是（ ）A BC D12如图所示，导线环面积为1

19、0cm2，环中接入一个电容器，C=10F，线圈放在均匀变化的磁场中，磁感线垂直线圈平面，若磁感应强度以0.01Ts的速度均匀减小，则电容器极板所带电荷量为_，其中带正电荷的是_板。第5节 电磁感应规律的应用一课前预习1电磁感应现象中的感生电场（感生电动势）英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时在空间激发出一种电场，这种电场对自由电荷产生了力的作用，使自由电荷运动起来，形成了电流，或者说产生了电动势。这种由于磁场的变化而激发的电场叫 。感生电场对自由电荷的作用力充当了非静电力。由感生电场产生的感应电动势，叫做 。2电磁感应现象中的洛伦兹力（动生电动势）一段导体切割磁感线运动时相当于一个电源，这时非

20、静电力与洛伦兹力有关。由于导体运动而产生的电动势叫 。二、课堂练习1如图所示，一个闭合回路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，而使回路中产生了感应电动势，下列说法中正确的是（ ）A磁场变化时，会在在空间中激发一种电场B使电荷定向移动形成电流的力是磁场力C使电荷定向移动形成电流的力是电场力D以上说法都不对2如图所示，导体AB在做切割磁感线运动时，将产生一个电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的是（ ）A因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势B动生电动势的产生与洛仑兹力有关C动生电动势的产生与电场力有关D动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的3飞机在一定高度水平飞行时，由于地磁场的存

21、在，其机翼就会切割磁感线，两机翼的两端点之间会有一定的电势差。若飞机在北半球水平飞行，且地磁场的竖直分量方向竖直向下，则从飞行员的角度看( ) A机翼左端的电势比右端的电势低 B机翼左端的电势比右端的电势高C机翼左端的电势与右端的电势相等 D以上情况都有可能4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，则通过导线横截面的电荷量为 ( )A B C D5如图所示，水平放置的平行金属导轨MN和PQ，相距L =0.5 m，导轨左端接一电阻 R = 0.2，磁感应强度B = 0.4T的匀强磁场方向垂直于导轨平面，导体棒ac垂直导轨放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动

22、，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。当ac棒以v = 4.0 m/s的速度水平向右匀速滑动时，求：(1)ac棒中感应电动势的大小；(2)回路中感应电流的大小和方向；(3)维持ac棒做匀速运动的水平外力F的大小和方向。6如图所示，面积为0.2 m2的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方问垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为B=（2+0.2t）T，定值电阻R1=6，线圈电阻R2=4，求：(1)回路的感应电动势；(2)a、b两点间电压Uab。三、课后提高7如图所示，甲图中的水平光滑平行导轨处于匀强磁场中，R为定值电阻，其它电阻忽略不计，原来静止的导体棒AB受恒力F的作用而运动起来，对于感应电

23、流的描述，图乙中正确的是（ ）8如图所示，一宽为40cm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通过宽为20cm的磁场区域.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t=0，在下列图线中，正确反映感应电流强度随时间变化规律的是（ ）9如图所示，两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸面向里，abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为l，t=0时刻，bc边与磁场区域左边界重合。现令线圈以向右的恒定速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域，取沿abcda方向的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感

24、应电流I随时间t变化的图线是( B )10如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m，导轨平面与水平面成=37角，下端连接阻值为R的电阻.匀强磁场方向与导轨平面垂直向上.质量为0.2kg，电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25.(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；(2)当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8W，求该速度的大小；(3)在上问中，若R=2，金属棒中的电流方向由a到b，求磁感应强度的大小和方向.（g=10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8）11如图所示，导线框abcd固定

25、在竖直平面内，导线框ab和dc的宽度为l，bc段的电阻为R，其它电阻均可忽略。ef是一电阻可忽略的水平放置的导电杆，杆的质量为m，杆的两端分别与ab和cd保持良好接触，且能沿导线框ab和dc无摩擦地滑动，磁感应强度为B的匀强磁场方向与框面垂直。现用一恒力F竖直向上拉导体杆ef，当导体杆ef上升高度为h时，导体杆ef恰好匀速上升，求：(1)此时导体杆ef匀速上升的速度v的大小；(2)导体杆ef上升h的整个过程中产生的焦耳热Q的大小。第6节 自感 日光灯 一课前预习1互感现象当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为 。互感现象产生的感应电动势，称为 。2自感现象导体本身电流发

26、生变化而产生的电磁感应现象叫 。自感现象中产生的电动势叫 。3自感系数自感系数是用来表示线圈的自感特性的物理量。线圈的自感系数与线圈的 、 、 、是否带有铁芯等因素有关。实验表明，线圈越大，越粗，匝数越多，自感系数越 。另外，带有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时 得多。自感系数的单位是 ，符号 ，更小的单位有 、 ，1H=103 mH，1H=106H二课堂练习1下列说法中正确的是( )A线圈中电流均匀增大，磁通量的变化率也将均匀增大B线圈中电流减小到零，自感电动势也为零C自感电动势的方向总是与原电流方向相反D自感现象是线圈自身电流变化而引起的电磁感应现象2关于线圈自感电动势的大小，下列说法中正

27、确的是( )A跟通过线圈的电流大小有关B跟线圈中的电流变化大小有关C跟线圈中的磁通量的大小有关D跟线圈中的电流变化快慢有关3关于自感系数，下列说法正确的是( )A其他条件相同，线圈越长自感系数越大B其他条件相同，线圈匝数越多自感系数越大C其他条件相同，线圈越细自感系数越大D其他条件相同，有铁芯的比没有铁芯的自感系数大4如图所示，线圈自感系数很大，开关闭合且电路达到稳定时，小灯泡正常发光，则当闭合开关和断开开关的瞬间能观察到的现象分别是( )A小灯泡慢慢亮，小灯泡立即熄灭B且小灯泡立即亮，小灯泡立即熄灭C小灯泡慢慢亮，小灯泡比原来更亮一下再慢慢熄灭D小灯泡立即亮，小灯泡比原来更亮一下再慢慢熄灭5

28、如图所示电路中L1和L2是完全相同的灯泡，线圈的自感系数L很大，电阻可以忽略，下列说法中正确的是( )A合上开关S，L2先亮，L1后亮，最后一样亮B合上开关S后，L1和L2始终一样亮C断开开关S时，L2立即熄灭，L1过一会儿才熄灭D断开开关S时，L1和L2都要过一会儿才熄灭三课后提高6如图所示，带铁芯的电感线圈的电阻与电阻器R的阻值相同，A1和A2是两个完全相同的电流表，则下列说法中正确的是 ( ) A闭合S瞬间，电流表A1示数小于A2示数 B闭合S瞬间，电流表A1示数等于A2示数 C断开S瞬间，电流表A1示数大于A2示数D断开S瞬间，电流表A1示数等于A2示数7如图所示是一种延时开关，当S1

29、闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通。当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放。则下列说法中正确的是 ( )BCA由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用B由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用C如果断开B线圈的电键S2，无延时作用D如果断开B线圈的电键S2，延时将变长第7节 涡流 电磁阻尼和电磁驱动一课前预习1涡流当线圈中的电流发生变化时，这个线圈附近的导体中就会产生 。这种电流看起来很像水的旋涡，所以叫做涡流。2电磁阻尼导体在磁场中运动时，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力的方向总是 导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。3电磁驱动磁场相对于导体运动时，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体 ，这种现象称为电磁驱动。交流感应电动机就是应用电磁驱动的原理工作的。二课堂练习1.电磁炉（或电磁灶）是采用电磁感应原理产生涡流加热的，它利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，当变化的磁场通过含铁质锅的底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速升温，然后再加热锅内食物。关于电磁炉，以下说法中正确的是（ ）A电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的B电磁炉是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的C电磁炉是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对食物加热的D电磁炉跟电炉