11电磁感应易错题.

1、电磁感应易错题3图 11-5、主要内容本章内容包括电磁感应现象、自感现象、感应电动势、磁通量的变化率等基本概念，以及法拉第电磁感应定律、楞次定律、右手定则等规律。二、基本方法本章涉及到的基本方法， 要求能够从空间想象的角度理解法拉第电磁感应定律。用画图的方法将题目中所叙述的电磁感应现象表示出来。 能够将电磁感应现象的实际问题抽象成直 流电路的问题；能够用能量转化和守恒的观点分析解决电磁感应问题；会用图象表示电磁感应的物理过程，也能够识别电磁感应问题的图像。三、错解分析在本章知识应用的过程中， 初学者常犯的错误主要表现在：概念理解不准确； 空间想象操作步骤不规范；不会运用图像法来研abc图 11

2、-1出现错误；运用楞次定量和法拉第电磁感应定律时, 究处理，综合运用电路知识时将等效电路图画错。1. 空间想象问题：例1.右图中三根导线中那根导线不切割磁感 线？那根垂直切割 ？那根斜着切割？该使用公式E 二Blv，还是 E 二Blvsin 二?【错解】都是斜切磁感线，E = Blvsin二【正解】图 a不切割；图 b正切磁感线,E =Blv ；图 c 斜切，E = Blv sin v2. 磁通量正负问题、抵消问题：图 11-3例2.如图11-2，条形磁铁插入a、b两个线圈，问 那个线圈的磁通量较大？【错解】a磁通量大【正解】线圈a、b将磁铁内部的磁通全部包围， 也将磁铁外部的磁铁包围在内，二

3、者相抵消，而b抵消的少，因而b的磁通较大。例3.如图11-3，一根通电直导线电流放在一个矩形导线框上，电流在均匀增大，问线框的电流方向如何？【错解】矩形线圈没有感应电流。【正解】由于导线左面的磁通垂直纸面向外, 外，因此当电流增大时，导线产生顺时针的电流。导线左面的磁通垂直纸面向内，总磁通向3负负为正的逻辑：磁通量向一个方向增加和向另一个方向减小，产生的感应电动势方向是一样的；磁通量方向改变，感应电流方向也改变，安培力 方向恰好不变。例4.如图11-4，导体棒在光滑导轨上向右运动，磁感线方向 竖直向下，若改为向上，问安培力方向向哪？【错解】原来安培力向后，改变后安培力向前。【错解分析】只想到磁

4、场方向改变，不想磁场反向电流也反向，安培力方向恰好不变。4. 对门与 关系时常搞混。Lt例5.长为a宽为b的矩形线圈，在磁感强度为 B的匀强磁场中垂直于磁场的 00轴以恒定的角速度3旋转，设t= 0时，线圈平面与磁场方向平行，则此时的磁通量和磁通量的变 化率分别是（）A. 0, 0B.0, Bab3小 Bab C.-OTD.Bab, Bab3【错解】t=0时，线圈平面与磁场平行、磁通量为零，对应的磁通量的变化率也为零， 选A。【错解原因】磁通量 =BS丄(S丄是线圈垂直磁场的面积)，磁通量的变化=O2-仆两者的物理意义截然不同，不能理解为磁通量为零，磁通量的变化率也为零。【正解】实际上，线圈在

5、匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动时，产生交变电动势e=切cosat Bab wcosw t当t=0时，cos =1，虽然磁通量 =0.但是电动势有最大值。根据 法拉第电磁感应定律可知当电动势为最大值时，对应的磁通量的变化率也最大，即zm = () max = Babei，正确的选项为 B。At【评析】弄清概念之间的联系和区别，是正确解题的前提条件。 在电磁感应中要弄清磁通量 、磁通量的变化 以及磁通量的变化率 / 1之间的联系和区别。例6.个共有10匝的闭合矩形线圈，总电阻为10Q、面积为0.04m2,置于水平面上。若线框内的磁感强度在 0.02s内，由垂直纸面向里，从1.6T均匀减少到零，再反

6、向均匀增加 到2.4T。则在此时间内，线圈内导线中的感应电流大小为 A，从上向下俯视，线圈中电流的方向为 时针方向。【错解】由于磁感强度均匀变化，使得闭合线卷中产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势S.BB1 - B2；=n nns 一 二16(V)AtAtAt根据闭合电路欧姆定律I 1.6(A)R根据楞次定律，开始时原磁场方向垂直纸面向里，而且是均匀减少的。 那么感应电流产生的磁场的方向应该与原磁场方向相同，仍然向里。再根据安培定则判断感应电流的方向为顺时针方向。同理， 既然原磁场均匀减少产生的感应电流的方向为顺时针方向。那么，原磁场均匀增加时，产生的感应电流的方向必然是逆时针方向

7、。【错解分析】由于磁场的变化， 而产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律分析，思 路正确，但 厶B=B2-B1是矢量差。在0.02s内磁场的方向发生了一次反向。设垂直纸面向 里为正方向，AB=B2- (-B”=B2+Bi【正解】根据法拉第电磁感应定律-SB 10 0.04 (2.4 1.6)0.02=8(A)RB从B1开始均匀减少到零的过程中，感应电流的磁场阻碍原；=n n根据闭合电路欧姆定律I根据楞次定律，磁感强度磁通的减少，与原磁通的方向同向，感应电流的方向是顺时针的。接着磁感强度B从零开始反方向均均匀增加到 B2,这个过程中，穿过闭合线圈的磁通量反方向增加，感应电流的 磁场要阻碍原磁场的

8、增加，其方向是垂直纸面向里，再根据安培定则判断感应电流的方向仍然是顺时针的。【评析】应用楞次定律时，特别要注意感应电流的磁场阻碍的是引起感应电流的磁通量的变化。不能把“阻碍变化”简单地理解为原磁场均匀减少，电流就是顺时针，原磁场均匀增加，感应电流就是逆时针。应用楞次定律解题要先判断原磁通的方向及其变化趋势，再用“阻碍变化”的原则来判断感应电流的磁场的方向，最后用右手定则来判断感应电流的方 向。例7.如图11-2所示，以边长为 50cm的正方形导线框，放置在 B=0.40T的身强磁场中。 已知磁场方向与水平方向成37角，线框电阻为0.10 Q,求线框绕其一边从水平方向转至竖直方向的过程中通过导线

9、横截面积的电量。【错解】线框在水平位置时穿过线框的磁通量2 1=BScos53 =6.0 X0 Wb线框转至竖直位置时，穿过线框的磁通量_22=BScos37 =8.0 X0 (Wb)这个过程中的平均电动势- 2 1n加At通过导线横截面的电量2 _ 1 “1Q7 t t 2 丄二 0.2(C)RR【错解原因】磁通量 i=BScos 0公式中B是线圈所在平面的法线与磁感线方向的夹角。 若90时，为正，090时，为负，所以磁通量 有正负之分，即在线框转动至框平 面与B方向平行时，电流方向有一个转变过程。错解就是忽略了磁通量的正负而导致错误。【正解】设线框在水平位置时法线(图 11 - 2中n)方

10、向向上，穿过线框的磁通量 1=BScos53 =6.0 M0- Wb当线框转至竖直位置时，线框平面的法线方向水平向右，与磁感线夹角9=143，穿过线框的磁通量-22 = BScos143 = -8.0 X0 Wb通过导线横截面的电量Q =也t =空 山2 -1 =1.4(C)RR【评析】通过画图判断磁通量的正负，然后在计算磁通量的变化时考虑磁通量的正负才能避免出现错误。5 使用楞次定律分析混乱例8.在图11-6中，CDEF为闭合线圈，AB为电阻丝。当滑动变阻器的滑动头向下滑 动时，线圈CDEF中的感应电流在 G处产生的磁感强度的方向是垂直纸面向外时，电源的 哪一端是正极？图 11-6【错解】当

11、变阻器的滑动头在最上端时，电阻丝 AB因被短路而无电流通过。由此可知，滑动头下移时, 流过AB中的电流是增加的。当线圈 CDEF中的电流 在G处产生的磁感强度的方向是“ ”时，由楞次定 律可知AB中逐渐增加的电流在 G处产生的磁感强度 的方向是“X”，再由右手定则可知，AB中的电流方 向是从A流向B,从而判定电源的上端为正极。【错解原因】楞次定律中“感生电流的磁场总是要阻碍引起感生电流的磁通量的变化”所述的“磁通量”是指穿过线圈内部磁感线的条数，因此判断感应电流方向的位置一般应该选在线圈的内部。【正解】当线圈 CDEF中的感应电流在 G处产生的磁感强度的方向是“ ”时，它在 线圈内部产生磁感强

12、度方向应是“X”， AB中增强的电流在线圈内部产生的磁感强度方向 是“ ”，所以，AB中电流的方向是由 B流向A，故电源的下端为正极。【评析】同学们往往认为力学中有确定研究对象的问题，忽略了电学中也有选择研究对象的问题。学习中应该注意这些研究方法上的共同点。6 电路不清： 总认为电流从正极到负极，不管内外电路；把路端电压当作电动势。aaXXdXvXTvbc-x x ，一” x图 11-7例9.如图11-7, ab棒和矩形线框abed都向右切割磁感线，ab两端有 电压吗？如有，那端时正极？【错解】有的学生认为导体棒两端有电压，线框ab和cd两端没有电压。【正解】两图中ab两端都有电压，电源内部电

13、流由负极流向正极， 故a端是正极。例10.如图11-8,磁感应强度 B，随时间逐渐增大，问a、b两点哪一点是正极?【错解】a为正极x aX Xa_*K X口 1-bJXhr y iX X3图 11-8d图 11-9X X【正解】b为正极例11.如图11-9，矩形线框 abed绕be边旋转，be边是内电路还是外电路？【错解】内电路图 11-11【正解】ad边充当电源，因此 be边是外电路，并与灯泡并联。例12.如图11-10,正方形线框abed以相同的速率向上、向下、向右离开 磁场区域，已知每个边的电阻一样大。问ab两端电压最大的情况是那一种？【错解】三种情况下，ab两端的电压一样大。【正解】向

14、下出磁场的时候，ab充当电源，两端的电压为路端电压，即3ad、de、ed电压的总和。即 Uab E，最大。4例13.如图11-11所示，在磁感强度 B= 2T的匀强磁场中，有一个半径r=0.5m的金属圆环。圆环所在的平面与磁感线垂直。0A是一个金属棒，它沿着顺时针方向以20rad/s的角速度绕圆心 0匀速转动。A端始终与圆环相接触 0A棒的电阻R=0.1 Q,图中定值电阻R1=100 Q, R2=4.9 Q,电容器的电容 C=100pF。圆环和连接导线的电阻忽略不计， 求：(1 )电容器的带电量。哪个极板带正电。(2)电路中消耗的电功率是多少？【错解】(1)由于电容器两板间分别接在做切割磁感线

15、导体棒的两端，电 容器两端的电压就等于导体0A上产生的感应电动势。U c =;=Biv=Br5(V)2根据电容器的定义式 c =Q，则Q=CU C=5X109(C)根据右手定则，感应电流的方向由 OA，故电容器下板由于与 0相接为正，上极板与A相接为负。(2)根据闭合电路欧姆定律2= 1(A)Br_/2R R?电路中消耗的电功率 P消=I2R=4.9(W)【错解分析】(1)电容器两板虽然与切割磁感线的导体相连，但两板间并不等于导体棒 0A产生的感应电动势。因为导体棒有电阻。所以电容器的电压应等于整个回路的路端电压。(2 )电路中消耗的功率由于导体棒有电阻，即相当于电源有内阻，所以电路中消耗的功

16、 率不仅在外电阻 R2上，而且还消耗在内阻 R上。P消=l2(R+R2)或根据能量守恒 P源=1 【分析解答】(1)画出等效电路图，图 11-12所示。导体棒 0A产生感应电动势U C = ； = Blv = Br 5(V)Blv_2芯 Blv Br co/2I1(A)R r R R2R R,则 Q= CU c = IR2 = 4.9 W-9(C)=Br 5( V)22则 Q = CU c = IR2 =4.9 X0-9(C)根据右手定则，感应电流的方向由 部电流从电势低处流向电势高处。故 接即为正极，同理电容器下板由于与K - v2，感应电 动势为E1、E2，则有E1 = BME2 = BI

17、V2E1 E2 Bl(w V2)图 11-30IRHR?Ri +R2B2l2(v1 -v2)F安=BII12)R1R2两棒的安培力相等。m和M，挂在一根光滑绝缘棒上， M变式：如图11-31，两棒的有效长度也不一样了，上式又不成立了。 例29.如图11-32,两根柔软金属丝连接两根金属棒U1:XX :jRa,则逐渐熄灭；RlRa,则亮一下再灭。LiAib屮HZA *Ri-I|_SH-1a图 11-41L是自感系数较大的线圈，其直例37.如图11-42所示，A、B是两个完全相同的灯泡,UAKR流电阻忽略不计。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

18、后B逐渐变暗，A逐渐变亮C. AB 一齐亮，然后 A熄灭D . AB 一齐亮.然后 A逐渐变亮.B的亮度不变【错解】当电键闭合时. A灯与线圈L串联，B灯与R串联后分别并联于电源两端。 虽然K闭合瞬间线圈会产生自感，即阻碍通过线图11-42圈支路电流的的增加。 但A灯与L串联后并联接在电源上。电源两端 有电压，就会有电流，所以 AB都应该同时亮起来。只是闭合 K的瞬间A灯不能达到应有 的电流而亮度发暗。K闭合一段时间后两灯达到同样的亮度。所以 A灯逐渐变亮，B灯亮度不发生变化，选 D。【错解原因】选择 D选项时对自感现象理解不够。在K闭合的瞬间，通过每盏灯的电流到底怎样变化不清楚。【分析解答】电键闭合的瞬间，线圈