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文档简介
1、电磁感应现象1、产生感应电动势、感应电流的条件:(1) 闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线运动时,导体内就可以产生感应电动势和感应电流;(2) 穿过线圈的磁通量发生变化时,线圈里就产生感应电动势和感应电流。从本质上讲,都是由于穿过闭合电路的磁通量发生变化产生感应电流产生感应电动势和感应电流的条件比较 产生感应电流的条件只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有感应电流产生,即产生感应电流的条件有两个:电路为闭合回路回路中磁通量发生变化,产生感应电动势的条件不管电路闭合与否,只要电路中磁通量发生变化,电路中就有感应电动势产生注:对于闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线运动时是否一
2、定产生感应电流呢?比如:如图所示,闭合线圈abcd部分导体在匀强磁场中做切割磁感线运动,但整个线圈中却没有感应电流产生。原因是:整个线圈中的磁通量并没有发生变化。2、引起磁通量变化的因素: 由=BSsin可知:磁感应强度B发生变化 线圈面积发生变化 磁感应强度B与面积S之间的夹角发生变化 这三种情况都可能引起磁通量发生变化例1、如图,穿过该面的磁通量为,则将该面转动1800,该面的磁通量的变化为多少?分析:有些同学认为磁通量的变化量为零。理由是:两次该面的磁通量相同。实际上,虽然磁通量是标量,没有方向,但有正负。磁通量的正负,分别表示从某一个面的正、负两个方向穿过的磁通量。原来该面的磁通量为,
3、当将该面转动1800后,该面的磁通量则变为-,因此该面的磁通量的变化量为=-28 感应电流、感应电动势方向的判断:(1) 当部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,产生感应电动势和感应电流用右手定则判定: 判定原则:a、感应电流方向的判定:四指所指的方向为感应电流的方向; b、对于感应电动势的方向判断,无论电路是否闭合,都可以用右手定则进行判断:四指指向电动势的正极。(2) 当闭合电路中的磁通量发生变化时,引起感应电流时,用楞次定律判断:4.楞次定律的内容:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化;A、对楞次定律关键是理解“阻碍”的含义:“阻碍”既不是阻止,也不等于“反向”可理解为:阻碍原
4、磁通量的变化或原磁场的变化,可理解为“增反减同”阻碍相对运动,可理解为“来拒去留”使线圈面积有扩大或缩小的趋势,增缩减扩。阻碍原电流的变化(自感现象)。B、应用楞次定律判定感应电流方向的具体步骤:明确原磁场是谁产生的画出穿过闭合电路的磁场方向分析磁通量的变化情况(是增还是减);根据楞次定律中的“阻碍”确定感应电流产生的磁场方向“增反减同”利用安培定则判定感应电流的方向。 注意:左手定则和右手定则的区别:判断力用左手5、法拉第电磁感应定律:在电磁感应现象中,产生的感应电动势大小,跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正比。E=/t(1)法拉第电磁感应定律的特殊情况:回路中的部分导体做切割磁感线运动,产
5、生的感应电动势的计算公式:E=BLVsin (BL)式中为导体运动方向与磁感线方向的夹角。(2)对E=/t、E=BLVsin的理解及应用时应注意的问题公式E=/t计算的是t内的平均电动势。公式E=BLVsin计算的是:v是平均速度则求得平均感应电动势;若V是瞬时速度,则求得瞬时感应电动势。注意:计算时,一定要看清所求的是平均感应电动势还是瞬时感应电动势,以便正确的选用公式。公式E=/t中关于磁通量的变化量的计算一般涉及到下列两种情况:a、回路与磁场垂直的面积S不变,磁感应强度B发生变化,则=SB 故得E=SB/tb、磁感应强度B不变,回路与磁场垂直的面积S发生变化,则=BS 故得E=BS /t
6、要严格区别磁通量的变化量和磁通量的变化率/t 磁通量的变化量反映穿过某面磁通量变化的大小,而磁通量的变化率/t则反映磁通量变化的快慢。磁通量的变化量大,磁通量的变化率不一定大,所产生的感应电动势和感应电流不一定大,关键是看时间t。在电磁感应现象中产生感应电动势的那部分导体相当于电源。在电磁感应现象里计算通过导体的电量时,要用平均感应电动势。知识点一 感应电动势1磁通量的计算(1)公式: .(2)适用条件: 磁场;S是 磁场的有效面积(3)单位: ,1 Wb1 Tm2.2磁通量的物理意义(1)可以形象地理解为磁通量就是穿过某一面积的 (2)同一个平面,当它跟磁场方向垂直时,磁通量 ,当它跟磁场方
7、向 时,磁通量为零【针对训练】1.如图,正方形线圈abcd位于纸面内,边长为L,匝数为N,过ab中点和cd中点的连线OO恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上,磁感应强度为B,则穿过线圈的磁通量为()ABL2/2 BNBL2/2 CBL2 DNBL2知识点二 电磁感应现象1电磁感应现象:当穿过闭合电路的磁通量 时,电路中有 产生,这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应2产生感应电流的条件:(1) 回路 (2) 变化3能量转化:发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化为 【针对训练】2.如图所示,竖直放置的长直导线中通过恒定电流,一矩形导线框abcd与通电导线共面放置,且ad边与通电导线平
8、行下述情况中,能在回路中产生感应电流的是()A线框向右平动 B线框与电流方向同向平动 C线框以ab为轴转动 D线框以直导线为轴转动 E线框不动,增大导线中的电流知识点三 楞次定律和右手定则1楞次定律(1)内容:感应电流的磁场总是要 引起感应电流的 的变化(2)适用情况:所有电磁感应现象2右手定则:适用情况: 产生感应电流(1)内容:伸开右手,让大拇指跟其余四指 ,并且都跟手掌在同一 ,让磁感线垂直穿入掌心,大拇指指向 的方向,其余四指所指的方向,就是感应电流的方向一、电磁感应现象的练习题1闭合电路的一部分导线ab处于匀强磁场中,图1中各情况下导线都在纸面内运动,判断中正确的是 A都会产生感应电
9、流 B都不会产生感应电流C甲、乙不会产生感应电流,丙、丁会产生感应电流D甲、丙会产生感应电流,乙、丁不会产生感应电流2如图2所示,矩形线框abcd的一边ad恰与长直导线重合(互相绝缘)现使线框绕不同的轴转动,能使框中产生感应电流的是 A绕ad边为轴转动 B绕oo为轴转动 C绕bc边为轴转动 D绕ab边为轴转动3关于产生感应电流的条件,以下说法中错误的是 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
10、中一定会有感应电流4如图5所示,绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路,在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A,下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是 A线圈中通以恒定的电流 B通电时,使变阻器的滑片P作匀速移动C通电时,使变阻器的滑片P作加速移动 D将电键突然断开的瞬间5条形磁铁竖直放置,闭合圆环水平放置,条形磁铁中心线穿过圆环中心,如图7所示。若圆环为弹性环,其形状由扩大为,那么圆环内磁通量变化情况是 A磁通量增大 B磁通量减小C磁通量不变 D条件不足,无法确定6带负电的圆环绕圆心旋转,在环的圆心处有一闭合小线圈,小线圈和圆环在同一平面内则 A只要圆环在转动,小线圈内部一定有感
11、应电流产生B圆环不管怎样转动,小线圈内都没有感应电流产生C圆环在作变速转动时,小线圈内就一定有感应电流产生D圆环作匀速转动时,小线圈内没有感应电流产生7.如图11所示,平行金属导轨的左端连有电阻R,金属导线框ABCD的两端用金属棒跨在导轨上,匀强磁场方向指向纸内。当线框ABCD沿导轨向右运动时,线框ABCD中有无闭合电流?_ _;电阻R上有无电流通过?_8与磁感强度B=0.8T垂直的线圈面积为0.05m2,线圈的磁通量多大?若这个线圈绕有50匝时,磁通量有多大?线圈位置如转过53时磁通量多大?二法拉第电磁感应定律练习题1关于感应电动势大小的下列说法中,正确的是 A线圈中磁通量变化越大,线圈中产
12、生的感应电动势一定越大B线圈中磁通量越大,产生的感应电动势一定越大C线圈放在磁感强度越强的地方,产生的感应电动势一定越大D线圈中磁通量变化越快,产生的感应电动势越大2与x轴夹角为30的匀强磁场磁感强度为B(图1),一根长l的金属棒在此磁场中运动时始终与z轴平行,以下哪些情况可在棒中得到方向相同、大小为Blv的电动势 A以2v速率向+x轴方向运动 B以速率v垂直磁场方向运动3一个N匝圆线圈,放在磁感强度为B的匀强磁场中,线圈平面跟磁感强度方向成30角,磁感强度随时间均匀变化,线圈导线规格不变,下列方法中可使线圈中感应电流增加一倍的是 A将线圈匝数增加一倍 B将线圈面积增加一倍 C将线圈半径增加一
13、倍 D适当改变线圈的取向5如图8,闭合矩形线框abcd位于磁感应强度为B的匀强磁中,ab边位于磁场边缘,线框平面与磁场垂直,ab边和bc边分别用L1和L2。若把线框沿v的方向匀速拉出磁场所用时间为t,则通过框导线截面的电量是 二、填空题6AB两闭合线圈为同样导线绕成且均为10匝,半径rA=2rB,内有如图9所示的有理想边界的匀强磁场,若磁场均匀减小,则A、B环中的感应电动势之比AB=_,产生的感应电流之比IAIB_ _。7如图12所示,在一个光滑金属框架上垂直放置一根长l=0.4m的金属棒ab,其电阻r=0.1框架左端的电阻R=0.4垂直框面的匀强磁场的磁感强度B=0.1T当用外力使棒ab以速
14、度v=5ms右移时,ab棒中产生的感应电动势=_,通过ab棒的电流I=_ab棒两端的电势差Uab=_,在电阻R上消耗的功率PR_,在ab棒上消耗的发热功率PR=_,切割运动中产生的电功率P=_三、楞次定律练习题1在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨,导轨跟大线圈M相接,如图4所示导轨上放一根导线ab,磁感线垂直于导轨所在平面欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流,则导线的运动可能 A匀速向右运动 B加速向右运动 C匀速向左运动 D加速向左运动2如图6所示,光滑导轨MN水平放置,两根导体棒平行放于导轨上,形成一个闭合回路,当一条形磁铁从上方下落(未达导轨平面)的过程中,导体P、Q的
15、运动情况是: AP、Q互相靠扰 BP、Q互相远离 CP、Q均静止 D因磁铁下落的极性未知,无法判断3.如图7所示,一个水平放置的矩形线圈abcd,在细长水平磁铁的S极附近竖直下落,由位置经位置到位置。位置与磁铁同一平面,位置和都很靠近,则在下落过程中,线圈中的感应电流的方向为 Aabcda Badcba C从abcda到adcba D从adcba到abcda4如图8所示,要使Q线圈产生图示方向的电流,可采用的方法有 A闭合电键K B闭合电键K后,把R的滑动方向右移C闭合电键K后,把P中的铁心从左边抽出 D闭合电键K后,把Q靠近P5如图16所示,一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合线圈,则流过表的感
16、应电流方向是 A始终由a流向b B始终由b流向aC先由a流向b,再由b流向a D先由b流向a,再由a流向b二、填空题6如图20所示,(a)图中当电键S闭合瞬间,流过表的感应电流方向是_;(b)图中当S闭合瞬间,流过表的感应电流方向是_。楞次定律提升题【例1】 下图是验证楞次定律实验的示意图,竖直放置的线圈固定不动,将磁铁从线圈上方插入或拔出,线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况,其中表示正确的是()【例2】如图所示,在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B,导轨与直导线平行且在同一水平面内,在导轨上
17、有两可自由滑动的导体ab和cd.当载流直导线中的电流逐渐增强时,导体ab和cd的运动情况是()A一起向左运动 B一起向右运动Cab和cd相向运动,相互靠近 Dab和cd相背运动,相互远离【例3】(2009浙江,17)如图所示,在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中,有一质量为m,阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点,并可绕O点摆动金属线框从右侧某一位置静止开始释放,在摆动到左侧最高点的过程中,细杆和金属线框平面始终处于同一平面,且垂直纸面则线框中感应电流的方向是()Aabcda BdcbadC先是dcbad,后是abcda D先是abcda,后是dcbad【变式训
18、练】11 如图所示,A、B是两根互相平行的、固定的长直通电导线,二者电流大小和方向都相同一个矩形闭合金属线圈与A、B在同一平面内,并且ab边保持与通电导线平行,线圈从图中的位置1匀速向左移动,经过位置2,最后到位置3,其中位置2恰在A、B的正中间,则下面的说法中正确的是()A在位置2这一时刻,穿过线圈的磁通量为零B在位置2这一时刻,穿过线圈的磁通量的变化率为零C从位置1到位置3的整个过程中,线圈内感应电流的方向发生了变化D从位置1到位置3的整个过程中,线圈受到的磁场力的方向保持不变【例4】 如图所示,老师做了一个物理小实验让学生观察:一轻质横杆两侧各固定一金属环,横杆可绕中心点自由转动,老师拿
19、一条形磁铁插向其中一个小环,后又取出插向另一个小环,同学们看到的现象是()A磁铁插向左环,横杆发生转动 B磁铁插向右环,横杆发生转动C无论磁铁插向左环还是右环,横杆都不发生转动D无论磁铁插向左环还是右环,横杆都发生转【变式训练】41如图所示,通电螺线管置于闭合金属环a的轴线上,当螺线管中电流I减小时()A环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的减小B环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的减小C环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的增大D环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的增大【例5】如图,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在外力的作用下运动时,MN在磁场力的作用下向右运动,则PQ所做的运动可能是(
20、) 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【变式训练】51 如图,在匀强磁场中放有平行铜导轨,它与大导线圈M相连接,要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流,则放在导轨中的裸金属棒ab的运动情况是(两导线圈共面放置) ()A向右匀速运动 B向左加速运动 C向右减速运动 D向右加速运动【随堂练习】1实验室有一个旧的学生直流电源,输出端的符号模糊不清,无法分辨正负极某同学设计了下面的判断电源两极的方法在桌面上放一个小磁针,在小磁针东面放一个螺线管,如图所示,闭合开关后,小磁针指南的一端向东偏转下述判断正确的是()A电源A端是正极,在电源内电流由A流向B B电源B端是正极,在电
21、源内电流由A流向B C电源A端是正极,在电源内电流由B流向A D电源B端是正极,在电源内电流由B流向A2直导线ab放在如图所示的水平导体框架上,构成一个闭合回路长直导线cd和框架处在同一个平面内,且cd和ab平行,当cd中通有电流时,发现ab向左滑动关于cd中的电流下列说法正确的是()A电流肯定在增大,不论电流是什么方向 B电流肯定在减小,不论电流是什么方向C电流大小恒定,方向由c到d D电流大小恒定,方向由d到c3如图是某电磁冲击钻的原理图,若突然发现钻头M向右运动,则可能是()A开关S闭合瞬间 B开关S由闭合到断开的瞬间C开关S已经是闭合的,变阻器滑片P向左迅速滑动D开关S已经是闭合的,变
22、阻器滑片P向右迅速滑动4如图甲所示,一个电阻为R,面积为S的矩形导线框abcd,水平放置在匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B,方向与ad边垂直并与线框平面成45角,o、o分别是ab边和cd边的中点现将线框右半边obco绕oo逆时针旋转90到图乙所示位置在这一过程中,导线中通过的电荷量是()A. B. C. D0四 . 自感内容:由于通过导体本身的电流发生变化而引起的电磁感应现象教自感现象。自感现象中产生的电动势叫自感电动势。自感电动势的作用是阻碍道义本身电流的变化。根据楞次定律做题。1如图1035所示的电路中,A1和A2是完全相同的两只灯泡,线圈L的电阻可以忽略,下面说法正确的是( )A合上开关
23、S接通电路时,A2先亮,A1后亮,最后一样亮B合上开关S接通电路时,A1和A2始终一样亮C断开开关S切断电路时,A2立刻熄灭,A1过一会才熄灭D断开开关S切断电路时,A1、A2都要过一会才熄灭2在如图1036所示的电路中,电压表的电阻RV1000R。电感线圈的自感系数很大,其电阻很小可以忽略。当开关S闭合电流达到稳定后,电压表的示数为6V。则当开关S断开的瞬间,电压表发生的现象是( )A示数立刻变为零B保留6V一段时间,再逐渐变为零C电压表上的电压接近6000V而被损坏D通过电压表的电流反向,但不会大于原来通过它的电流3如图1037所示电路为演示自感现象的实验电路。实验时,先闭合开关S,电路达
24、到稳定后设通过线圈L的电流为I1,通过小灯泡L2的电流为I2,小灯泡L2处于正常发光状态。以下说法正确的是( )AS闭合后的瞬间,L2灯缓慢变亮,L1灯立即亮BS闭合后的瞬间,通过线圈L的电流逐渐增大到稳定值CS断开后的瞬间,小灯泡L2中的电流由I1逐渐减为零,方向与I2相反DS断开后的瞬间,小灯泡L2中的电流由I2逐渐减为零,方向不变4如图1038所示的电路中,电源电动势为E,内阻r不能忽略。R1和R2是两个定值电阻,L是一个自感系数很大的线圈,开关S原来是断开的。从闭合开关S直到电路中电流达到稳定为止的时间内,通过R1的电流I1和通过R2的电流I2的变化情况是( )9. I1开始较大而后逐
25、渐变小 BI1开始很小而后逐渐变大CI2开始很小而后逐渐变大 DI2开始较大而后逐渐变小5(2011西城一模)如图所示的电路可以用来“研究电磁感应现象”干电池、开关、线圈A、滑动变阻器串联成一个电路,电流计、线圈B串联成另一个电路。线圈A、B套在同一个闭合铁芯上,且它们的匝数足够多。从开关闭合时开始计时,流经电流计的电流大小i随时间t变化的图象是 ( )6.(2011北京)某同学为了验证断电自感现象,自己找来带铁心的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E,用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后,闭合开关S,小灯泡发光;再断开开关S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复,仍未见老师演示
26、时出现的小灯泡闪亮现象,他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡末闪亮的原因是A电源的内阻较大 B小灯泡电阻偏大C线圈电阻偏大 D线圈的自感系数较大 基础综合练习1、穿过一个电阻为R=1的单匝闭合线圈的磁通量始终每秒钟均匀的减少2Wb,则:( )A、线圈中的感应电动势每秒钟减少2V B、线圈中的感应电动势是2VC、线圈中的感应电流每秒钟减少2A D、线圈中的电流是2A2下列几种说法中正确的是: ( )A、线圈中的磁通量变化越大,线圈中产生的感应电动势一定越大B、穿过线圈的磁通量越大,线圈中的感应电动势越大C、线圈放在磁场越强的位置,线圈中的感应电动势越大D、线圈中的磁通量变化越快,线圈中
27、产生的感应电动势越大3、长度和粗细均相同、材料不同的两根导线,分别先后放在U形导轨上以同样的速度在同一匀强磁场中作切割磁感线运动,导轨电阻不计,则两导线:( )A、产生相同的感应电动势 B、产生的感应电流之比等于两者电阻率之比C、产生的电流功率之比等于两者电阻率之比; D、两者受到相同的磁场力4、在理解法拉第电磁感应定律及改写形势,的基础上(线圈平面与磁感线不平行),下面叙述正确的为:( )A、对给定线圈,感应电动势的大小跟磁通量的变化率成正比B、对给定的线圈,感应电动势的大小跟磁感应强度的变化 成正比 C、对给定匝数的线圈和磁场,感应电动势的大小跟面积的平均变化率成正比D、题目给的三种计算电
28、动势的形式,所计算感应电动势的大小都是时间内的平均值5、如图1中,长为L的金属杆在外力作用下,在匀强磁场中沿水平光滑导轨匀速运动,如果速度v不变,而将磁感强度由B增为2B。除电阻R外,其它电阻不计。那么:( )A、作用力将增为4倍 B、作用力将增为2倍C、感应电动势将增为2倍 D、感应电流的热功率将增为4倍6、如图2所示,固定于水平绝缘平面上的粗糙平行金属导轨,垂直于导轨平面有一匀强磁场。质量为m的金属棒cd垂直放在导轨上,除电阻R和金属棒cd的电阻r外,其余电阻不计;现用水平恒力F作用于金属棒cd上,由静止开始运动的过程中,下列说法正确的是: ( )A、水平恒力F对cd棒做的功等于电路中产生
29、的电能B、只有在cd棒做匀速运动时, F对cd棒做的功才等于电路中产生的电能C、无论cd棒做何种运动,它克服安培力所做的功一定等于电路中产生的电能D、R两端的电压始终等于cd棒中的感应电动势的值7、如图3所示,把金属圆环匀速拉出磁场,下列叙述正确的是:( )A、向左拉出和向右拉出所产生的感应电流方向相反 B、不管向什么方向拉出,只要产生感应电流,方向都是顺时针C、向右匀速拉出时,感应电流方向不变D、要将金属环匀速拉出,拉力大小要改变8、有一个n匝线圈面积为S,在时间内垂直线圈平面的磁感应强度变化了,则这段时间内穿过n匝线圈的磁通量的变化量为 ,磁通量的变化率为 ,穿过一匝线圈的磁通量的变化量为
30、 ,磁通量的变化率为 。9穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒均匀地减少2 Wb,则()A线圈中感应电动势每秒增加2 VB线圈中感应电动势每秒减少2 VC线圈中无感应电动势D线圈中感应电动势大小不变10.如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,将一水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出,设在整个过程中棒的方向不变且不计空气阻力,则在金属棒运动过程中产生的感应电动势大小变化情况是()A越来越大 B越来越小 C保持不变 D无法判断11、在图6中,闭合矩形线框abcd位于磁感应强度为B的匀强磁场中,ad边位于磁场边缘,线框平面与磁场垂直,ab、ad边长分别用L1、L2表示,若把线圈沿v方向匀速拉出磁场所
31、用时间为t,则通过线框导线截面的电量是: ( )A、 B、 C、 D、12、如图7所示,两个互连的金属圆环,粗金属环的电阻为细金属环电阻的,磁场方向垂直穿过粗金属环所在的区域,当磁感应强度随时间均匀变化时,在粗环内产生的感应电动势为E,则a、b两点的电势差为 。13、如图9所示,金属杆ab以恒定速率v在光滑平行导轨上向右滑行,设整个电路中总电阻为R(恒定不变),整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中,下列叙述正确的是:( )A、ab杆中的电流与速率v成正比;B、磁场作用于ab杆的安培力与速率v成正比;C、电阻R上产生的电热功率与速率v的平方成正比;D、外力对ab杆做的功的功率与速率v的平方成正比
32、。14、如图10所示,一个圆形线圈的匝数n=1000,线圈面积S=200cm2,线圈的电阻r=1,线圈外接一个阻值R=4的电阻,把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中,磁感应强度随时间变化规律如图所示;求:(1)、前4S内的感应电动势(2)、前5S内的感应电动势15、如图11所示,金属导轨MN、PQ之间的距离L=0.2m,导轨左端所接的电阻R=1,金属棒ab可沿导轨滑动,匀强磁场的磁感应强度为B=0.5T, ab在外力作用下以V=5m/s的速度向右匀速滑动,求金属棒所受安培力的大小。16、在磁感强度B=5T的匀强磁场中,放置两根间距d=0.1m的平行光滑直导轨,一端接有电阻R=9,以及电
33、键S和电压表垂直导轨搁置一根电阻r=1的金属棒ab,棒与导轨良好接触现使金属棒以速度v=10m/s匀速向右移动,如图13所示,试求: (1)电键S闭合前、后电压表的示数;(2)闭合电键S,外力移动棒的机械功率 13、如图14所示,电阻为R的矩形线圈abcd,边长ab=L,bc=h,质量为m。该线圈自某一高度自由落下,通过一水平方向的匀强磁场, 磁场区域的宽度为h,磁感应强度为B。若线圈恰好以恒定速度通过磁场,则线圈全部通过磁场所用的时间为多少?14竖直放置的光滑U形导轨宽0.5m,电阻不计,置于很大的磁感应强度是1T的匀强磁场中,磁场垂直于导轨平面,如图16所示,质量为10g,电阻为1的金属杆
34、PQ无初速度释放后,紧贴导轨下滑(始终能处于水平位置)。问:(1)到通过PQ的电量达到0.2c时,PQ下落了多大高度?(2)若此时PQ正好到达最大速度,此速度多大?(3)以上过程产生了多少热量?电磁感应中的重点题型题型一图像问题类型一.动生感应电动势: 【例1】.(2011房山期末)如图所示,为两个有界匀强磁场,磁感应强度大小均为B,方向分别垂直纸面向里和向外,磁场宽度均为L,距磁场区域的左侧L处,有一边长为L的正方形导体线框,总电阻为R,且线框平面与磁场方向垂直,现用外力F使线框以速度v匀速穿过磁场区域,以初始位置为计时起点,规定:电流沿逆时针方向时的电动势E为正,磁感线垂直纸面向里时磁通量
35、的方向为正,外力F向右为正。则以下关于线框中的磁通量、感应电动势E、外力F和电功率P随时间变化的图象正确的是 ( )练习1.1(西城)10在图2所示的四个情景中,虚线上方空间都存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。A、B中的导线框为正方形,C、D中的导线框为直角扇形。各导线框均绕轴O在纸面内匀速转动,转动方向如箭头所示,转动周期均为T。从线框处于图示位置时开始计时,以在OP边上从P点指向O点的方向为感应电流i的正方向。则在图2所示的四个情景中,产生的感应电流i随时间t的变化规律如图1所示的是 ( ) 练习1.2.(2010东城一模)图中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
36、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边与磁场区域边界重合,如图所示。现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域。取沿abcda的感应电流为正,则在线圈穿越磁场区域的过程中,感应电流I随时间t变化的图线可能是 ( ) 类型二.感生感应电动势: 【例2】一环形线圈放在匀强磁场中,设第1s内磁感线垂直线圈平面向里,如图(甲)所示。若磁感应强度B随时间t变化的关系如图(乙)所示,那么第2s内线圈中感应电流的大小和方向是( ) A大小恒定,顺时针方向 B大小恒定,逆时针方向 C逐渐增加,逆时针方向 D逐渐增加,顺时针方向练习2.1(.2010
37、朝阳一模)如图所示,单匝闭合金属线圈的面积为S,电阻为R,垂直放在匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为B0。从某时刻起(记为t=0时刻)磁感应强度的大小发生变化,但方向不变。在0t1这段时间内磁感应强度B随时间变化的规律为(k为一个正的常数)。在0t1这段时间内,线圈中感应电流 ( )A方向为逆时针方向,大小为 B方向为顺时针方向,大小为C方向为逆时针方向,大小为 D方向为顺时针方向,大小为练习2.2.一个圆形线圈位于一随时间t变化的匀强磁场内,磁场方向垂直线圈所在的平面(纸面),如图(甲)所示,磁感应强度B随时间t变化的规律如图(乙)所示。下列关于感应电流的大小和方向的判断,正确的是( )At
38、3时刻的感应电流最大Bt4时刻的感应电流最大Ct1和t2时刻感应电流方向相同Dt2和t4时刻感应电流方向相同题型二电磁感应中的能量问题思路:从能量转化和守恒着手,运用动能定理或能量守恒定律。基本思路:受力分析弄清哪些力做功,正功还是负功明确有哪些形式的能量参与转化,哪些增哪些减由动能定理或能量守恒定律列方程求解能量转化特点:其它能(如:机械能)电能内能(焦耳热)【例1】导体棒切割磁感线动态分析基本模型(分析导体棒在水平恒力F作用下从静止沿光滑水平面向右运动,用什么定则判断感应电流方向(图中标出)?谁相当于电源?画出等效电路图, 用什么定则判断安培力方向(图中标出), 分析导体棒先做什么运动?最
39、终做什么运动? 已知磁感应强度为B、导体棒有效长度为L, 导体棒质量为m, 电阻为r, 电阻阻值为R,达到速度最大时的位移为x. 求(1)最大速度Vm; (2) 导体棒从开始运动到速度最大过程中安培力做的功;(3) 电阻R上产生的热量; (4)速度最大时安培力功率;(5)回路中通过的电量图11BCR思考1:下列模型与基本模型有哪些相同, 有哪些不同?思考2:若基本模型变成如图所示三种情况,给导体棒一水平初速度,请分析导体棒的最终运动情况? E1v0【例1】如图29所示,金属框架与水平面成30角,匀强磁场的磁感强度B=0.4T,方向垂直框架平面向上,金属棒长l0.5m,重量为0.1N,可以在框架
40、上无摩擦地滑动,棒与框架的总电阻为2,运动时可认为不变,问:(1)要棒以2ms的速度沿斜面向上滑行,应在棒上加多大沿框架平面方向的外力?(2)当棒运动到某位置时,外力突然消失,棒将如何运动?(3)棒匀速运动时的速度多大?(4)达最大速度时,电路的电功率多大?重力的功率多大?【例2】固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd各边长为l,其中ab是一段电阻为R的均匀电阻丝,其余三边均为电阻可忽略的铜线,磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,现有一段与ab完全相同的电阻丝PQ架在导线框上,如图32所示,以恒定的速度v从ad滑向bc,当PQ滑过1/3的距离时,通过ap段电阻丝的电流强度是多大?方向如何?练习题
41、: 1如图所示,两足够长的光滑金属导轨竖直放置,相距为L, 一理想电流表与两导轨相连,匀强磁场与导轨平面垂直。一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放。导体棒进入磁场后,流经电流表的电流逐渐减小,最终稳定为I。整个运动过程中,导体棒与导轨接触良好,且始终保持水平,不计导轨的电阻。求: (1) 磁感应强度的大小B;(2) 电流稳定后, 导体棒运动速度的大小v;(3) 流经电流表电流的最大值3.如图1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
42、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2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杆中的电流及其加速度的大小;(3)求在下滑过程中,ab杆可以达到的速度最大值。(4)ab棒从静止到下落高度为h时,恰好达最大速度,求这个过程中电阻R上产生的热量。 4.如图所示,质量为m、边长为l的正方形线框,从有界的匀强磁场上方由静止自由下落,线框电阻为R。匀强磁场的宽度为H。(lH,磁感强度为
43、B,线框下落过程中ab边与磁场边界平行且沿水平方向。已知ab边刚进入磁场和刚穿出磁场时线框都作减速运动,加速度大小都是。求(1)ab边刚进入磁场时与ab边刚出磁场时的速度大小;(2)cd边刚进入磁场时,线框的速度大小;(3)线框进入磁场的过程中,产生的热量。提高【例3】两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内,两导轨间的距离为L。导轨上面横放着两根导体棒ab和cd,构成矩形回路,如图所示。两根导体棒的质量皆为m,电阻皆为R,回路中其余部分的电阻可不计。在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B。设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行,开始时,棒cd静止,棒ab有指向棒cd的初速度v
44、0。若两导体棒在运动中始终不接触,求:(1)在运动中产生的焦耳热最多是多少?(2)当ab棒的速度变为初速度的时,cd棒的加速度是多少?真题演练(东城二)20如图甲所示,质量为2kg的绝缘板静止在粗糙水平地面上,质量为1kg、边长为1m、电阻为0.1的正方形金属框ABCD位于绝缘板上,E、F分别为BC、AD的中点。某时刻起在ABEF区域内有竖直向下的磁场,其磁感应强度B1的大小随时间变化的规律如图乙所示,AB边恰在磁场边缘以外;FECD区域内有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B2=0.5T,CD边恰在磁场边缘以内。假设金属框受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,两磁场均有理想边界,取g10m/s2。则
45、 (D)乙11B1/TOt/sDBB1B2CAEF甲A金属框中产生的感应电动势大小为1VB金属框受到向左的安培力大小为1NC金属框中的感应电流方向沿ADCB方向 D如果金属框与绝缘板间的动摩擦因数为0.3,则金属框可以在绝缘板上保持静止(朝阳二)17如图1所示,矩形线圈位于一变化的匀强磁场内,磁场方向垂直线圈所在的平面(纸面)向里,磁感应强度B随时间t的变化规律如图2所示。用I表示线圈中的感应电流,取顺时针方向的电流为正。则图3中的I-t图像正确的是 (C) (丰台二)tB0B1B2t0R甲乙AB18如图甲所示,闭合电路由电阻R和阻值为r环形导体构成,其余电阻不计。环形导体所围的面积为S。环形
46、导体位于一垂直纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度的大小随时间变化的规律如图乙所示。在0-t0时间内,下列说法正确的是 (D)A通过R的电流方向由B指向A,电流大小为B通过R的电流方向由A指向B,电流大小为C通过R的电流方向由B指向A,电流大小为D通过R的电流方向由A指向B,电流大小为(昌平二)G图420物理实验中,常用一种叫做“冲击电流计”的仪器测定通过电路的电荷量。如图4所示,探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度。已知线圈的匝数为n,面积为S,线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R。若将线圈放在被测匀强磁场中,开始时线圈平面与磁场垂直,现把探测线圈翻转180,“冲击电流计”测出通过
47、线圈导线的电荷量为q,由上述数据可测出被测磁场的磁感应强度为(B)A B C DABCDt/sF/N010甲乙 (东城一)20将形金属框架D固定在水平面上,用绝缘杆C将金属棒AB顶在金属框架的两端,组成一个良好的矩形回路,如图甲所示。AB与绝缘杆C间有压力传感器,开始时压力传感器的读数为10N。将整个装置放在匀强磁场中,磁感应强度随时间做周期性变化,设垂直于纸面向外方向的磁感应强度为正值,形金属框架放入磁场前后的形变量可认为相同。压力传感器测出压力随时间变化的图像如图乙所示。由此可以推断,匀强磁场随时间变化的情况可能是 (D)At/sB/T0t/sB/T0Bt/sB/T0C丙A如图丙中的A图所
48、示B如图丙中的B图所示C如图丙中的C图所示D上述选项都不正确qB (西城二)20如图所示,在圆柱形区域内存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度的大小B随时间t的变化关系为BB0+kt,其中B0、k为正的常数。在此区域的水平面内固定一个半径为r的圆环形内壁光滑的细玻璃管,将一电荷量为q的带正电小球在管内由静止释放,不考虑带电小球在运动过程中产生的磁场,则下列说法正确的是 (C)A从上往下看,小球将在管内沿顺时针方向运动,转动一周的过程中动能增量为2qkrB从上往下看,小球将在管内沿逆时针方向运动,转动一周的过程中动能增量为2qkrC从上往下看,小球将在管内沿顺时针方向运动,转动一周的过程中动能增量为qkr2D从上往下看,小球将在管内沿逆时针方向运动,转动一周的过程中动能增量为qkr2(海淀一)18如图所示,在磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中,固定着两根水平金属导轨ab和cd,导轨平面与磁场方向垂直,导轨间距离为L,在导轨左端a、c间连接一个阻值为R的电阻,导轨电阻可忽略不计。在导轨上垂直导轨放置一根金属棒MN,其电阻为r,用外力拉着金属棒向右匀速运动,速度大小为v。已知金属棒MN
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