高二年级物理学科理科期中复习提纲.docx

1、高二年级物理学科理科期中复习提纲杭州求是高级中学2008学年第二学期高二年级物理学科（理科）期中复习提纲第四章 电磁感应一、 知识网络：二、概念和规律1电磁感应现象1）感应电流产生的条件是：穿过闭合电路的磁通量发生变化。当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，电路中有感应电流产生。在导体做切割磁感线运动时用它判定比较方便。2）感应电动势产生的条件。感应电动势产生的条件是：穿过电路的磁通量发生变化。这里不要求闭合。2楞次定律1）定律内容：感应电流总具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律解决的是感应电流的方向问题。它关系到两个磁场：感应电流的磁场（

2、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”或“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，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

3、磁场的变化，必须有外力克服这一“阻碍”而做功，从而导致其它形式的能转化为电能因此楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的体现3）从“阻碍相对运动”的角度来看，楞次定律的这个结论可以用能量守恒来解释：既然有感应电流产生，就有其它能转化为电能。又由于是由相对运动引起的，所以只能是机械能减少转化为电能，表现出的现象就是“阻碍”相对运动。4）右手定则。伸开右手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把右手放入磁场中，让磁力线垂直穿入手心，大拇指指向导体运动方向，那么其余四指所指的方向就是感应电流的方向3法拉第电磁感应定律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，即

4、 ，在国际单位制中可以证明其中的k=1，所以有 。对于n匝线圈有 。在导线切割磁感线产生感应电动势的情况下，由法拉第电磁感应定律可推出感应电动势的大小是：E=BLvsin（是B与v之间的夹角）。4自感现象当导体中的电流发生变化时,导体本身就产生感应电动势,这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变化.像这种由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫做自感现象,在自感现象中产生的感应电动势,叫做自感电动势. 自感电动势的大小与电流的变化率成正比与线圈本身的特性有关用自感系数L来表示线圈的这种特性.自感系数L (1)自感系数简称自感或是电感. 由线圈自身的性质决定，与线圈的长短、粗细、匝数、有无铁

5、芯有关-线圈越粗,越长,匝数越密,它的自感系数就越大,另外有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多.（2）自感系数的单位：亨利 简称亨（H）-如果通电线圈的电流在1秒内改变1安时产生的自感电动势是1伏，这个线圈的自感系数就是1亨1mH=10-3H 1H=10-3Mh5涡流 电磁阻尼和电磁驱动1）涡流：当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产生感应电流，电流在导体内流动，很像水的漩涡，把它叫做涡电流，简称涡流。把金属块放在变化的磁场中，或让它在磁场中运动时，金属块内都会产生涡流。2）电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的作用总是阻碍导体的运动，这种现象

6、称为电磁阻尼。3）电磁驱动）如果磁场相对导体运动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种作用常常称为电磁驱动三、解题示例1楞次定律的应用步骤楞次定律的应用应该严格按以下四步进行：确定原磁场方向；判定原磁场如何变化（增大还是减小）；确定感应电流的磁场方向（增反减同）；根据安培定则判定感应电流的方向。【例1】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？方向如何？解：由于磁感线是闭合曲线，内环内部向里的磁感线条数和内环外向外的所有磁感线条数相等，所以外环所围面积内（应该包括内环内的

7、面积，而不只是环形区域的面积）的总磁通向里、增大，所以外环中感应电流磁场的方向为向外，由安培定则，外环中感应电流方向为逆时针。2关于磁通量变化，由磁通量计算式=BSsin可知，磁通量变化=2-1有多种形式，主要有：S、不变，B改变，这时=BSsinB、不变，S改变，这时=SBsinB、S不变，改变，这时=BS（sin2-sin1）【例2】 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解：A、C两种情况下穿过abcd

8、的磁通量没有发生变化，无感应电流产生。B、D两种情况下原磁通向外，减少，感应电流磁场向外，感应电流方向为abcd。3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，主要讲的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.（如例2）对其运动趋势的分析判断可有两种思路方法：常规法：据原磁场（B原方向及情况） 确定感应磁场（B感方向） 判断感应电流（I感方向） 导体受力及运动趋势. 【例3】 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

9、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？与重力加速度g比较，磁铁的下落加速度大小如何?解：从“阻碍磁通量变化”来看，原磁场方向向上，先增后减，感应电流磁场方向先下后上，感应电流方向先顺时针后逆时针。效果法： 由楞次定律可知，感应电流的“效果”总是阻碍引起感应电流的“原因”，深刻理解“阻碍”的含义.据阻碍原则，可直接对运动趋势作出判断，更简捷、迅速.【例4】 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？解：本题分析方法很多，最简单的方法是：从“阻碍相对运动”的角度来看，导线框一定会跟着条形磁铁同方向转动起来。如果不计摩擦阻力，最终导线框将和磁铁转动

10、速度相同；如果考虑摩擦阻力导线框的转速总比条形磁铁转速小些。4磁场和电磁感应问题的基本思路研究电磁现象，应根据电流周围产生磁场，电流在磁场中受力的规律，闭合电路中磁通量变化产生感生电流，对问题全面加以分析解决在这当中，还要重视物理状态的确定与过程的分析这一点对于存在着几种能量互相转化的物理问题非常重要，对一部分导线在磁场中切割磁感线产生感应电流的情况，右手定则和楞次定律的结论是完全一致的。这时，用右手定则更方便一些。【例5】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，拉力F大小； 拉力的功率P； 拉

11、力做的功W； 线圈中产生的电热Q ；通过线圈某一截面的电荷量q 。解：这是一道基本练习题，要注意要注意所用的边长究竟是L1还是L2 ，还应该思考一下所求的各物理量与速度v之间有什么关系。 与v无关特别要注意电热Q和电荷q的区别，其中 与速度无关！ 5要注意该过程中的功能关系：重力做功的过程是重力势能向动能和电能转化的过程；安培力做功的过程是机械能向电能转化的过程；合外力（重力和安培力）做功的过程是动能增加的过程；电流做功的过程是电能向内能转化的过程。达到稳定速度后，重力势能的减小全部转化为电能，电流做功又使电能全部转化为内能。这时重力的功率等于电功率也等于热功率。【例6】如图所示，竖直放置的U

12、形导轨宽为L，上端串有电阻R（其余导体部分的电阻都忽略不计）。磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外。金属棒ab的质量为m，与导轨接触良好，不计摩擦。从静止释放后ab保持水平而下滑。试求ab下滑的最大速度vm解：释放瞬间ab只受重力，开始向下加速运动。随着速度的增大，感应电动势E、感应电流I、安培力F都随之增大，加速度随之减小。当F增大到F=mg时，加速度变为零，这时ab达到最大速度。 由 ，可得 6研究磁场中的力学问题，仍按力学中的方法分析，在分析力时要考虑到磁场力这对于研究导体受力、运动电荷受力问题特别重要要记住洛仑兹力的性质：洛仑兹力永远与v垂直，永远不做功【例7】U形导线框固定在水

13、平面上，开口端放有质量为m的金属棒ab，ab与导轨间的动摩擦因数为，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，（k0）那么在t为多大时，金属棒开始移动？解：由 = kL1L2可知，回路中感应电动势是恒定的，电流大小也是恒定的，但由于安培力F=BILB=ktt，随时间的增大，安培力将随之增大。当安培力增大到等于最大静摩擦力时，ab将开始向左移动。这时有： 7转动产生的感应电动势转动轴与磁感线平行。如图磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外，长L的金属棒oa以o为轴在该平面内以角速度逆时针匀速转动。求金属棒中的感

14、应电动势。在用导线切割磁感线产生感应电动势的公式时注意其中的速度v应该是平均速度，即金属棒中点的速度。 【例8】 如图所示，xoy坐标系y轴左侧和右侧分别有垂直于纸面向外、向里的匀强磁场，磁感应强度均为B，一个围成四分之一圆形的导体环oab，其圆心在原点o，半径为R，开始时在第一象限。从t=0起绕o点以角速度逆时针匀速转动。试画出环内感应电动势E随时间t而变的函数图象（以顺时针电动势为正）。解：开始的四分之一周期内，oa、ob中的感应电动势方向相同，大小应相加；第二个四分之一周期内穿过线圈的磁通量不变，因此感应电动势为零；第三个四分之一周期内感应电动势与第一个四分之一周期内大小相同而方向相反；

15、第四个四分之一周期内感应电动势又为零。感应电动势的最大值为Em=BR2，周期为T=2/，图象如右。8.电磁感应中的能量守恒只要有感应电流产生，电磁感应现象中总伴随着能量的转化。电磁感应的题目往往与能量守恒的知识相结合。【例9】 如图所示，矩形线圈abcd质量为m，宽为d，在竖直平面内由静止自由下落。其下方有如图方向的匀强磁场，磁场上、下边界水平，宽度也为d，线圈ab边刚进入磁场就开始做匀速运动，那么在线圈穿越磁场的全过程，产生了多少电热？解：ab刚进入磁场就做匀速运动，说明安培力与重力刚好平衡，在下落2d的过程中，重力势能全部转化为电能，电能又全部转化为电热，所以产生电热Q =2mgd。9感应

16、电量的计算根据法拉第电磁感应定律，在电磁感应现象中，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流。设在时间 内通过导线截面的电量为 ，则根据电流定义式 及法拉第电磁感应定律 ，得： 如果闭合电路是一个单匝线圈（ ），则 .与发生磁通量的变化量的时间无关。上式中 为线圈的匝数， 为磁通量的变化量，R为闭合电路的总电阻。【例10】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 ，通过导线截面的电量为 ；第二次用 时间拉出，外力所做的功为 ，通过导线截面的电量为 ，则（ ）A. B. C. D. 解析：设线框长

17、为L1，宽为L2，第一次拉出速度为V1，第二次拉出速度为V2，则V1=3V2。匀速拉出磁场时，外力所做的功恰等于克服安培力所做的功，有 ，同理 ，故W1W2；又由于线框两次拉出过程中，磁通量的变化量相等，即 ，由 ，得： 故正确答案为选项C。10自感现象【例11】如图所示，a、b灯分别标有“36V 40W”和“36V 25W”，闭合电键调节R，能使a、b都正常发光。断开电键后重做实验：电键闭合后看到的现象是什么？稳定后那只灯较亮？再断开电键，又将看到什么现象？解：闭合瞬间，由于电感线圈对电流增大的阻碍作用，a将慢慢亮起来，b立即变亮。这时L的作用相当于一个大电阻；稳定后两灯都正常发光，a的功率

18、大，较亮。这时L的作用相当于一只普通的电阻（就是该线圈的内阻）；断开瞬间，由于电感线圈对电流减小的阻碍作用，通过a的电流将逐渐减小，a渐渐变暗到熄灭，而abRL组成同一个闭合回路，所以b灯也将逐渐变暗到熄灭，而且开始还会闪亮一下（因为原来有IaIb），并且通过b的电流方向与原来的电流方向相反。这时L相当于一个电源。11。电磁阻尼【例12】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？解：只有左边有匀强磁场，金属环在穿越磁场边界时，由于磁通量发生变化，环内一定会有感应电流产生，根

19、据楞次定律将会阻碍相对运动，所以摆动会很快停下来，这就是电磁阻尼现象。当然也可以用能量守恒来解释：既然有电流产生，就一定有一部分机械能向电能转化，最后电流通过导体转化为内能。若空间都有匀强磁场，穿过金属环的磁通量反而不变化了，因此不产生感应电流，因此也就不会阻碍相对运动，摆动就不会很快停下来。12电路问题1确定电源：首先判断产生电磁感应现象的那一部分导体（电源），其次利用 或 求感应电动势的大小，利用右手定则或楞次定律判断电流方向。2分析电路结构，画等效电路图3利用电路规律求解，主要有欧姆定律，串并联规律等【例13】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，

20、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 =2，一金属棒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90，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为B/t=4T/s，求L1的功率。解析：（1）棒滑过圆环直径OO 的瞬时，MN中的电动势E1=B2a v=0.20.85=0.8V 等效电路如图（1）所示，流过灯L1的电流

21、I1=E1/R=0.8/2=0.4A （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90，半圆环OL1O中产生感应电动势，相当于电源，灯L2为外电路，等效电路如图（2）所示，感应电动势 E2=/t=0.5a2B/t=0.32V L1的功率 P1=(E2/2)2/R=1.28102W 13图象问题1定性或定量地表示出所研究问题的函数关系2在图象中E、I、B等物理量的方向是通过正负值来反映3画图象时要注意横、纵坐标的单位长度定义或表达【例14】匀强磁场磁感应强度 B=0.2 T，磁场宽度L=3rn，一正方形金属框边长ab= =1m，每边电阻r=0.2，金属框以v=10m/

22、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（2）画出ab两端电压的U-t图线解析：线框进人磁场区时E1=B l v=2 V， =2.5 A方向沿逆时针，如图（1）实线abcd所示，感电流持续的时间t1= =0.1 s线框在磁场中运动时：E2=0，I2=0无电流的持续时间：t2= =0.2 s，线框穿出磁场区时：E3= B l v=2 V， =2.5 A此电流的方向为顺时针，如图（1）虚线abcd所示，规定电流方向逆时针为正，得I-t图线如图（2）所示（2）线框进人磁场区ab两端电压U1=I1 r=2.5

23、0.2=0.5V线框在磁场中运动时；b两端电压等于感应电动势U2=B l v=2V线框出磁场时ab两端电压：U3=E - I2 r=1.5V由此得U-t图线如图（3）所示14力磁综合【例15】如图所示，竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.5 T，并且以 =0.1 T/s在变化，水平轨道电阻不计，且不计摩擦阻力，宽0.5 m的导轨上放一电阻R0=0.1 的导体棒，并用水平线通过定滑轮吊着质量M=0.2 kg的重物，轨道左端连接的电阻R=0.4 ，图中的l=0.8 m，求至少经过多长时间才能吊起重物.解：由法拉第电磁感应定律可求出回路感应电动势：E= 由闭合电路欧姆定律可求出回路中电流 I= 由

24、于安培力方向向左，应用左手定则可判断出电流方向为顺时针方向（由上往下看）.再根据楞次定律可知磁场增加，在t时磁感应强度为： B =（B t） 此时安培力为 F安=BIla b由受力分析可知 F安=mg 由式并代入数据：t=495 s四、练习题A 1如图所示，矩形闭合线圈与匀强磁场垂直，一定产生感应电流的是 （ ）A垂直于纸面运动 B以一条边为轴转动C线圈形状逐渐变为圆形 D沿与磁场垂直的方向平动2穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒钟减少2Wb，则 （ ）A线圈中感应电动势每秒增加2VB线圈中感应电动势每秒减少2V C线圈中无感应电动势D线圈中感应电动势保持不变 3如图所示，在磁感应强度为0.

25、2T的匀强磁场中，有一长为0.5m的导体AB在金属框架上以10m/s的速度向右滑动，R1=R2=20，其它电阻不计，则流过AB的电流是 。4如图所示，在匀强磁场中，有一接有电容器的导线回路，已知C=30F，L1=5cm，L2=8cm，磁场以510-2T/s的速率均匀增强，则电容器C所带的电荷量为 C5如图所示，先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈拉出有界匀强磁场区域，v1=2v2在先后两种情况下 （ ）A线圈中的感应电流之比为I1I2=21B线圈中的感应电流之比为I1I2=12C线圈中产生的焦耳热之比Q1Q2=14D通过线圈某截面的电荷量之比q1q2=126如图所示，平行金属导轨间距为d，一端

26、跨接电阻为R，匀强磁场磁感强度为B，方向垂直平行导轨平面，一根长金属棒与导轨成角放置，棒与导轨的电阻不计，当棒沿垂直棒的方向以恒定速度v在导轨上滑行时，通过电阻的电流是 （ ）ABdv/(Rsin) BBdv/R C。Bdvsin/R DBdvcos/R7如图所示，试根据已知条件确定导线中的感应电流方向（图中的导线是闭合电路中的一部分）8一通有恒定电流为I的长直导线MN，另有一闭合的线圈P位于导线的正下方，如图所示，现使线圈P竖直向上运动到达MN的上方过程中，穿过P的磁通量如何变化？9如图所示，导线ab和cd互相平行，则下列四种情况下，导线cd中无电流的是（ ） A开关S闭合或断开的瞬间 B开

27、关S是闭合的，但滑动触头向左滑 C开关S是闭合的，但滑动触头向右滑 D开关S始终闭合，滑动触头不动10如图，两圆环A，B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环，当A以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时，B中产生如图所示方向的感应电流，则（ ）AA可能带正电且转速减小 BA可能带正电且转速增大CA可能带负电且转速减小 DA可能带负电且转速增大11如图，L1和L2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略，下列说法中正确的是（ ）A合上开关S接通电路时，L2先亮，L1后亮，最后一样亮B合上开关S接通电路时，L1和L2始终一样亮C断开开关S，切断电路时，L2立刻熄灭，L1过一会儿才

28、熄灭D断开开关S，切段电路时，L1和L2都要过一会儿才熄灭12关于某一线圈的自感系数，下列说法正确的是 A线圈中电流变化越大，线圈的自感系数越大 B线圈中电流变化越快，线圈的自感系数越大 C若线圈中通入恒定电流，线圈自感系数为零 D不管电流如何变化，线圈的自感系数不变13下列关于涡流的说法中正确的是（ ）A涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的B涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流C涡流有热效应，但没有磁效应D在硅钢中不能产生涡流14磁电式仪表的线圈通常用铝框做骨架，把线圈绕组铝框上，这样做的目的是（ ）A防止涡流而设计的 B利用涡流而设计的C起电磁阻

29、尼的作用 D起电磁驱动的作用15如图所示，磁铁的两极之间放置一个线圈abcd，磁铁和线圈都可以绕OO轴转动，当磁铁按图示方向绕OO轴转动时，线圈的运动情况是（ ） A俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同 B俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同 C线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁的转速 D线圈静止不动16 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？ 互相靠近17 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？ 相互远离五、练习题 B18如图所

30、示，为地磁场磁感线的示意图， 在北半球地磁场的坚直分量向下。飞机在我国上空匀逐巡航。机翼保持水平，飞行高度不变。由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差。设飞行员左方机翼未端处的电势为U1，右方机翼未端处的电势力U2，则（ ）A若飞机从西往东飞，U1比U2高 B若飞机从东往西飞，U2比U1高C若飞机从南往北飞，U1比U2高 D若飞机从北往南飞，U2比U1高19如图所示，在两根平行长直导线中，通以同方向、同强度的电流，导线框ABCD和两导线在同一平面内，导线框沿着与两导线垂直的方向自右向左在两导线间匀速运动。在运动过程中，导线框中感应电流的方向（ ） A沿ABCD方向不变。 B沿ADCB方向不变。

31、C由ABCD方向变成ADCB方向。 D由ADCB方向变成ABCD方向。20如图所示，闭合金属铜环从高为h的曲面滚下，沿曲面的另一侧上升，设闭合环初速度为零，不计摩擦，则（ ）A若是匀强磁场，环上升的高度小于hB若是匀强磁场，环上升的高度大于hC若是非匀强磁场，环上升的高度等于hD若是非匀强磁场，环上升的高度小于h21如图（a），圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方悬挂一相同的线圈Q，P和Q共轴.Q中通有变化电流，电流随时间变化的规律如图（b）所示.P所受的重力为G，桌面对P的支持力为N，则（ ）At1时刻NG Bt2时刻NGCt3时刻NG Dt4时刻N=G22如图所示，L为一个自感系数很大的自感线圈，开关闭合后，小灯能正常发光，那么闭