高二物理电磁感应复习

1、高二物理电磁感应复习一、知识概括电磁感应全章复习可分四个部分进行：感应电流的产生条件、楞次定律、电磁感应定律、电磁感应定律应用与自感。二、专题复习（一）感应电流产生的条件1、物理学史介绍：分析近几年高考可以看出物理学史是考查的热点问题，下面是考试中常见的物理学家和贡献。库仑、1785年法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律库仑定律，并测出了静电力常量k的值。密立根、1913年，美国物理学家密立根通过油滴实验精确测定了元电荷e电荷量，获得诺贝尔奖。法拉第、1837年，英国物理学家法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场。发现电磁感应现象，并总结出法拉第电磁感应定律欧姆、

2、1826年德国物理学家欧姆（1787-1854）通过实验得出欧姆定律。焦耳、19世纪，焦耳和楞次先后各自独立发现电流通过导体时产生热效应的规律，即焦耳定律。奥斯特、1820年，丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电流磁效应。安培、法国物理学家安培发现两根通有同向电流的平行导线相吸，反向电流的平行导线则相斥，并总结出安培定则（右手螺旋定则）判断电流与磁场的相互关系和左手定则判断通电导线在磁场中受到磁场力的方向。洛伦兹、荷兰物理学家洛伦兹提出运动电荷产生了磁场和磁场对运动电荷有作用力（洛伦兹力）的观点。例题：1、(2011年山东试卷)了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观

3、察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下符合事实的是A焦耳发现了电流热效应的规律B库仑总结出了点电荷间相互作用的规律C楞次发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕D牛顿将斜面实验的结论合理外推，间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动例题2（2011海南第7题）自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献。下列说法正确的是A.奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系B.欧姆发现了欧姆定律，说明了热现象和电现象之间存在联系C.法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系D.焦耳发现了电流的热效应，定量得出了电能和热能之间的

4、转换关系 2、感应电流产生的条件（1）、电路闭合（2）闭合电路磁通量变化 这两个条件缺一不可a、理解磁通量：磁通量是表示通过闭合曲面的磁场的强弱的物理量。定义式：=BS 条件是匀强磁场，并且磁场垂直平面，磁通量可以理解为穿过平面的磁感线的条数。b、磁通量的正负：穿入、穿出c、磁通量的变化：=21，特别要注意磁通量的正负，这种情况场涉及到匀强磁场问题。而非匀强磁场看磁通量变化就看磁感线条数的变化。d、磁通量变化主要是增大（要知道向哪个方向增大）、减小（向哪个方向减小）。常见习题是以选择题为主，判断是否能产生感应电流，这需要特别要具备磁场磁感线分布的知识。例题：1、恒定的匀强磁场中有一圆形的闭合导

5、体线圈，线圈平面垂直于磁场方向当线圈在此磁场中做下列哪种运动时，线圈中能产生感应电流？A.线圈沿自身所在的平面做匀速运动 B.线圈沿自身所在的平面做加速运动 C.线圈绕任意一条直径做匀速转动 D.线圈绕任意一条直径做变速转动例题2、如图所示，竖直放置的长直导线通以恒定电流，有一矩形线框与导线在同一平面，在下列情况中线圈产生感应电流的是A导线中电流强度变大 B线框向右平动C线框向下平动 D线框以ab边为轴转动例题3、下列说法中正确的有 A、只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生B、穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生C、线框不闭合时，若穿过线圈的磁通量发生变化

6、，线圈中没有感应电流和感应电动势D、线框不闭合时，若穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中没有感应电流，但有感应电动势 （二）楞次定律感应电流的方向1、楞次定律的理解：单纯的死记硬背楞次定律比较困难，绕嘴而且不易理解，所以从逻辑关系上理解比较好。2、楞次定律的逻辑关系： 3、楞次定律应用确定电流方向：例题1、如图所示，有一固定的超导体圆环，在其右侧放着一条形磁铁，此时圆环中没有电流当把磁铁向右方移动时，由于电磁感应，在超导体圆环中产生了一定电流：A.该电流的方向如图中箭头所示磁铁移走后，这电流很快消失B.该电流的方向如图中箭头所示磁铁移走后，这电流继续维持C.该电流的方向与图中箭头方向相反磁铁移走后

7、，电流很快消失D.该电流的方向与图中箭头方向相反磁铁移走后，电流继续维持例题2、如图所示，一个N极朝下的条形磁铁竖直下落，恰能穿过水平放置的固定小方形导线框A.磁铁经过图中位置时，线框中感应电流沿abcd方向，经过位置时，沿adcb方向B.磁铁笋过时，感应电流沿adcb方向，经过时沿abcd方向C.磁铁经过和时，感应电流都沿adcb方向D.磁铁经过和时，感应电流都沿abcd方向例题3、一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置I和位置时，顺着磁场的方向看去，线圈中感应电流的方向分别为：A.逆时针方向 逆

8、时针方向 B.逆时针方向 顺时针方向 C.顺时针方向 顺时针方向 D.顺时针方向 逆时针方向4、从能量角度理解楞次定律：电磁感应现象的实质是其它形式的能与电能之间的转化。因此，无论用磁体与线圈相对运动或是用导体切割磁感线，产生感应电流时都会受到磁场的阻碍作用，外力在克服磁场的这种阻碍作用下做了功，把机械能转化为电能。磁场对感应电流的安培力会阻碍相对运动，这样可以快速判断安培力的方向。例题1、如图所示，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

9、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例题2、如图所示，两轻质闭合金属圆环，穿挂在一根光滑水平绝缘直杆上，原来处于静止状态。当条形磁铁的N极自右向左插入圆环时，两环的运动情况是：A同时向左运动，两环间距变大；B同时向左运动，两环间距变小；C同时向右运动，两环间距变大；D同时向右运动，两环间距变小。例题3、如图所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引A向右做匀速运动 B向左做减速运动C向右做减速运动 D向右做加速运动例题4、如图，粗糙水平

10、桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈.当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是A.FN先小于mg后大于mg,运动趋势向左B.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向左C.FN先大于mg后大于mg,运动趋势向右D.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向右例题5、如图所示，线圈由位置A开始下落，如果在磁场中受到磁场力总小于重力，则它通过A、B、C、D四个位置时（B、D位置恰使线圈面积有一半在磁场中），加速度的关系为（ ）A. aAaBaCaD B. aA = aCaBaD C. aA=aCaDaB D. aA = a

11、CaB = aD5、阻碍磁通量变化的方式：a、磁通量增大，感应电流的磁场与原磁场反向；磁通量减小，感应电流的磁场与原磁场同向。b、磁通量变化如果是相对运动引起的，则阻碍相对运动。C、磁通量变化如果是平面面积变化引起的，则平面面积有增大（磁通量减小）或减小（磁通量增大）的趋势。例题1、如图所示，通电螺线管置于闭合金属环A的轴线上，A环在螺线管的正中间.当螺线管中的电流逐渐减小时 （）AA环有收缩的趋势 BA环有扩张的趋势CA环向左运动DA环向右运例题2、如图所示，水平放置的条形磁铁中央，有一闭合金属弹性圆环，条形磁铁中心线与弹性环轴线重合，现将弹性圆环均匀向外扩大，下列说法中正确的是 （） A穿

12、过弹性圆环的磁通量增大B从左往右看，弹性圆环中有顺时针方向的感应电流C弹性圆环中无感应电流D弹性圆环受到的安培力方向沿半径向外例题3、平行导轨水平放置，导体MN和EF与导轨光滑，当磁铁竖直下落时，下列说法正确的是：A、感应电流方向为逆时针，导体MN和EF相互远离 B、感应电流方向为顺时针，导体MN和EF相互远离C、感应电流方向为逆时针，导体MN和EF相互靠近 D、感应电流方向为逆时针，导体MN和EF相互靠近6、楞次定律和电磁感应定律结合是高考的热点，也是难点，既要判断感应电流的方向，又要判断感应电流的大小，这里要注意导体切割磁感线的速度或者磁通量变化率的大小问题。例题1、如图所示，闭合矩形线圈

13、abcd从静止开始竖直下落，穿过一个匀强磁场区域，此磁场区域竖直方向的长度远大于矩形线圈bc边的长度不计空气阻力，则：A.从线圈山边进入磁场到口6边穿出磁场的整个过程中，线圈中始终有感应电流B.从线圈dc边进入磁场到ab边穿出磁场的整个过程中，有一个阶段线圈的加速度等于重力加速度C.dc边刚进入磁场时线圈内感生电流的方向，与dc边刚穿出磁场时感生电流的方向相反 D.dc边刚进入磁场时线圈内感生电流的大小，与dc边刚穿出磁场时的感生电流的大小一定相等例题2、如图所示，两条水平虚线之间有垂直于纸面向里，宽度为d，磁感应强度为B的匀强磁场质量为m，电阻为R的正方形线圈边长为L（L d），线圈下边缘到

14、磁场上边界的距离为h将线圈由静止释放，其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时刻的速度都是v0，则在整个线圈穿过磁场的全过程中（从下边缘进入磁场到上边缘穿出磁场），下列说法中正确的是A线圈可能一直做匀速运动 B线圈可能先加速后减速C线圈的最小速度一定是mgR/B2L D线圈的最小速度一定是（三）、法拉第电磁感应定律感应电动势的大小1、理解法拉第电磁感应定律要首先理解下面几个问题即：磁通量、磁通变化、磁通变化率 a、磁通（单位Wb），表示穿过垂直磁感线的某个面积的磁感线的多少。 b、磁通变化，是回路中产生电磁感应现象的必要条件，即只要有，一定有感应电动势的产生，但不一定有感应电流。 c、 磁通变化率，反

15、映了穿过回路的磁通变化的快慢，是决定感应电动势大小的因素。 2、判断回路中是否发生电磁感应现象，应从上着手；比较回路中产生的感应电动势大小，应从上着手。 3、从能的转化上理解电磁感应现象 电磁感应现象的实质是其它形式的能与电能之间的转化。因此，无论用磁体与线圈相对运动或是用导体切割磁感线，产生感应电流时都会受到磁场的阻碍作用，外力在克服磁场的这种阻碍作用下做了功，把机械能转化为电能。 所以，发生磁通变化的线圈、作切割运动的这一部分导体，都相当于一个电源，由它们可以对外电路供电。在求解电磁感应问题时，认识电源，区分内外电路，画出等效电路十分有用。4、认识产生感应电动势的两类情况电磁感应现象中的感

16、生电场：感生电动势的非静电力就是感生电场对导体中自由电荷的作用力电磁感应现象在的洛伦兹力：导体切割磁感线产生动生电动势，非静电力与洛伦兹力有关。d、当导体速度最大（或者速度稳定的时候）F合= 0 （安培了等于其他力的合力）5、电磁感应定律：电路中的感应电动势的大小， 跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。 公式： 式中，E是t时间内的平均感应电动势，是磁通量的变化量， 是磁通量的变化率，N是线圈的匝数。主要应用于求t时间内的平均感应电动势。求瞬间电动势：切割方式图形计算方法注意点平动切割导体弯曲时，L为有效长度绕点转动切割E与转轴O点位置有关绕线转动切割E=NBLv=NBLL=NBSE与转轴O

17、O位置无关注：实际应用时，L、v、S都要用有效值，所有单位都要用国际单位制。例题1、图1中PQRS为一正方形导线框，它以恒定速度向右进入以MN为边的匀强磁场，磁场方向垂直线框平面，MN线与线框的边成45角。E、F分别为PS和PQ的中点。关于线框中的感应电流，正确的说法是（ ） A、当E点经过边界MN时，线框中感应电流最大。 B、当P点经过边界MN时，线框中感应电流最大。 C、当F点经过边界MN时，线框中感应电流最大 D、当Q点经过边界MN时，线框中感应电流最大例题2、如图3所示，小灯泡的规格为“2V、4W”，接在光滑水平导轨上，轨距0.1m，电阻不计，金属棒ab垂直搁置在导轨上，电阻1，整个装

18、置处于磁感强度B=1T的匀强磁场中，求：（1）为使小灯正常发光，ab的滑行速度多大？（2）拉动金属棒ab的外力功率多大？解析：导体切割磁感线产生感应电动势的问题主要涉及到以下几个方面：a、导体切割磁感线产生感应电动势E=B L V b、闭合电路产生感应电流 I= E/R+r c、感应电流在磁场中受到安培力 F= B I L （四）、自感：1、定义：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。2、自感电动势：自感现象中产生的感应电动势。公式：式中L是自感系数：由线圈本身的性质决定。相同条件下，线圈的横截面积越大，线圈越长，加入铁芯，自感系数将增加。 L国际单位：亨利（亨）H 1H=103mH 1mH=103HLABRSC例1、如图所示电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个理想电感线圈，当S闭合与断开时，A、B的亮度情况是（ ）A.S闭合时，A立即亮，然后逐渐熄灭B.S闭合时，B立即亮，然后逐渐熄灭C.S闭合足够长时间后，B发光，而A不发光D.S闭合足够长时间后，B立即熄灭发光，而A逐渐熄灭【同步练习】1.如图所示，边长为L的正方形金属线框，质量为m、电阻为R，用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘，金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外，磁场随时间的变化规律为B = kt已知细线所能承受的最大拉力为2mg，则从t=0开始，经