电磁感应复习与巩固提高

电磁感应复习与巩固（提高）一、目标与策略明确学习目标及主要的学习方法是提高学习效率的首要条件，要做到心中有数!学习目标：电磁感应现象发生条件的探究与应用。楞次定律的建立过程与应用：感应电流方向决定因素的探究，楞次定律的表述及意义。法拉第电磁感应定律的运用，尤其是导体棒切割磁感线产生感应电动势E=BLvsinO的计算是感应电动势定量计算的重点所在。在应用此公式时要特别注意导体棒的有效切割速度和有效长度。利用法拉第电磁感应定律、电路知识、牛顿运动定律、能的转化和守恒定律进行综合分析与计算。重点难点：利用法拉第电磁感应定律、电路知识、牛顿运动定律、能的转化和守恒定律进行综合分析与计算。学习策略：要注重基础知识的复习，理解和体会各知识点间的内在联系，建立知识结构，形成知识网络，逐步体会各知识点的地位、作用、分清主次，理解理论的实质，这是提高能力的基础。二、学习与应用“凡事预则立，不预则废”科学地预习才能使我们上课听讲更有目的性和针对性。我们要在预习的基础上，认真听讲，做到眼睛看、耳朵听、心里想、手上记。知识回顾一一复习构建知识结构和网络，能从整体上把握学习内容，找出各部分知识之间的关联，加深对它们内在联系的认识。相关内容请学习网校资源ID：#41466#403121学习新知识之前，/电磁感应现象产生的条件：穿过闭合电路的.一一发生变化法拉第电磁感应定律：E=.（切割）（自感）电

磁

感

应楞次定律：感应电流总是.一引起感应电流的磁通量的变化。右手定则：判断切割磁感线产生感应电流的方向时比楞次定律更方便一些）动生电动势：非静电力是洛伦兹力感生电动势：非静电力是感应电场力常见的几种电磁感应现象：F互感现象：两个互不相连的线圈之间的电磁感应现象。

变压器就是利用互感现象制成的。自感现象：①通电线圈自身电流变化引起的电磁感应现象感应电动势的本质:此过程产生的电动势叫自感电动势：E=L叫自感系数，坐表示电流随时间变化的快慢。At②自感电动势的作用效果：自身电流增大时，一电流迅速增大（通电自感）;自身电流增大时，一电流迅速增大（通电自感）;自身电流减小时，电流迅速减小（断电自感）涡流现象：穿过实芯导体磁通量发生变化产生的电磁感应现象涡流现象伴随焦耳热的产生，可用作冶炼、电磁阻尼、电磁驱动等。知识要点一一预习和课堂学习认真阅读、理解教材，尝试把下列知识要点内容补充完整，带着自己预习的疑惑认真听课学习。请在虚线部分填写预习内容，在实线部分填写课堂学习内容。课堂笔记或者其它补充填在右栏。详细内容请学习网校资源ID：#41467#403121一）磁通量磁通量9磁通量9=B丄S=BS丄_，是一个标量，但有正、负之分。可以形象地理解为穿过某面积磁感线的净条数。二）磁通量的变化磁通量的变化3=巴71说明：A申的值可能是9、申绝对值的差，也可能是绝对值的和。例如当一个线21圈从与磁感线垂直的位置转动180°的过程中△申=三）磁通量的变化率

A申磁通量的变化率表示磁通量变化的快慢，它是回路感应电动势的大小的决定AtA99-9因素。=ri，Att—t21在回路面积和位置不变时如=S里（字叫磁感应强度的变化率）；在B均匀AtAtAt不变时如=B竺，与线圈的匝数关。AtAt要点二、关于楞次定律…引起感应（一）定律内容：感应电流具有这样的方向：感应电流的磁场总是…引起感应电流的磁通量发生变化。（二）感应电流方向的决定因素是：电路所包围的引起感应电流的磁场的一一磁通量的.情况。磁通量的.情况。三）楞次定律适用范围：适用于所有电磁感应现象。四）应用楞次定律判断感应电流产生的力学效果（楞次定律的变式说法）：感应电流受到的安培力总是阻碍线圈或导体棒与磁场的相对运动，即线圈与磁场靠近时则相三）楞次定律适用范围：适用于所有电磁感应现象。四）应用楞次定律判断感应电流产生的力学效果（楞次定律的变式说法）：感应电流受到的安培力总是阻碍线圈或导体棒与磁场的相对运动，即线圈与磁场靠近时则相，远离时则相.五）楞次定律是能的转化和守恒定律的必然结果。要点三、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成正比，即电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的成正比，即说明：对n匝线圈有说明：对n匝线圈有E=(1)E=n是At时间内的At…-感应电动势，当AtT0时，E=n—At转化为瞬时感应电动势。（2）E=n适应于任何感应电动势的计算，导体切割磁感线时At，自感电动势E，自感电动势E=都是应用E=n而获得的结At果。（3）感应电动势的计算E=n如=nSAB，其中乎是磁感强度的变化率,AtAtAt是B—t图线的要点四、电磁感应中电路问题的解题方法当闭合电路的磁通量发生变化或有部分导体切割磁感线运动时，闭合电路中出现感应电流，对连接在闭合电路中的各种用电器供电，求电流、电压、电阻、电功率等,是一种基本的常见的习题类型——电磁感应中的电路问题。解决这类问题的基本步骤是：（1）明确哪一部分导体或电路产生感应电动势，则该导体或电路就是。（2）用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向。（3）正确分析电路结构，并画出等效电路图。（4）综合应用电路的知识、方法解题。◎:要点五、电磁感应中力学问题解题方法电磁感应中通过导体的感应电流，在磁场中将受到安培力的作用，从而影响其运动状态，故电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起。解决此类问题要将电磁学知识和力学知识综合起来应用。其解题一般思路是：（1）用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向。（2）根据欧姆定律求感应电流。（3）分析导体受力情况（包含安培力，用定则确定其方向）。（4）应用力学规律列方程求解。电磁感应中的力学问题比纯力学问题多一个安培力，处理方法与纯力学问题基本相同，但应注意力的大小和方向的确定。◎:要点六、电磁感应中能量转化问题（一）电磁感应中涉及的功能关系有：（1）克服安培力做功是将其他形式的能量转化为电能，且克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能量转化为能。（2）感应电流通过电阻或者安培力做功，又可使电能转化为电阻的内能或机械能，且做多少功就转化多少能量。（二）主要解题方法有：（1）运用功的定义求解；（2）运用功能关系求解；（3）运用能的转化及守恒定律求解。（三）在电磁感应现象的问题中，常碰到这样的问题：外力克服安培力做功，就有其他形式的能量（如机械能）转化为电能，而电能又通过电路全部转化为能（焦耳热），对这样的情形就有如下的关系：W二W二AE二Q外克安电。◎:要点七、关于自感现象的研究在断电自感中，灯泡更亮一下的条件是什么？设开关闭合时，电源路端电压为U,线圈的电阻为RL，灯泡的电阻为RA，则通过线圈的电流为I厶R厶当开关断开后，线圈和灯泡组成的回路中的电流从IL开始减弱。若Ra〉Rl，有IAIL，在断开开关的瞬间，通过灯泡的电流会瞬时增大，灯泡会更亮一下。若RA<1［有IAIL，断开开关后，通过灯泡的电流减小，灯泡不会更亮一下。亠亠—亠―®—线圈对变化电流的阻碍作用与对稳定电流的阻碍作用有何不同？两种阻碍作用产生的原因不同。线圈对稳定电流的阻碍作用，是由绕制线圈的导线的电阻决定的，对稳定电流阻碍作用的产生原因，是金属对定向运动电子的阻碍作用，具体可用金属导电理论理解。线圈对变化电流的阻碍作用，是由线圈的自感现象引起的，当通过线圈中的电流变化时，穿过线圈的磁通量发生变化，产生自感电动势。两种阻碍作用产生的效果不同在通电线圈中，电流稳定值为E/RL，由此可知线圈的稳态电阻决定了电流的稳定值。而L越大，电流由零增大到稳定值I0的时间越长，也就是说，线圈对变化电流的阻碍作用越大，电流变化的越慢。总之，稳态电阻决定了电流所能达到的——值，对变化电流的阻碍作用决定了要达到稳定值所需的经典例题一一自主学习认真分析、解答下列例题，尝试总结提升各类型题目的规律和技巧，然后完成举一反三，以做到融会贯通。无星号题目要求同学们必须掌握，为基础题型，一个星号的题目综■合性稍强。更多精彩和分析请学习网校资源ID：#41475#403121类型一：电磁感应中的图象问题例1•一个圆形闭合线圈固定在垂直纸面的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直,如图甲所示。设垂直于纸面向内的磁感应强度方向为正，垂直于纸面向外的磁感应强度方向为负。线圈中顺时针方向的感应电流为正，逆时针方向的感应电流为负。已知圆形线圈中感应电流i随时间变化的图象如图乙所示，则线圈所在处的磁场的

磁感应强度随时间变化的图象可能是选项中的（）XXXX甲乙XXXX磁感应强度随时间变化的图象可能是选项中的（）XXXX甲乙XXXX思路点拨】运用楞次定律，既要注意物理量的大小，又要注意物理量的方向。总结升华：举一反三【变式】某学生设计了一个验证法拉第电磁感应定律的实验，实验装置如图甲所示。在大线圈I中放置一个小线圈II,大线圈I与多功能电源连接。多功能电源输入到大线圈I的电流1的周期为T，且按图乙所示的规律变化，电流\将在大线圈I的内部产生变化的磁场，该磁场磁感应强度B与线圈中电流i的关系为B二ki1（其中k为常数）。小线圈II与电流传感器连接，并可通过计算机处理数据后绘制出小线圈II中感应电流i2随时间t变化的图象。若仅将多功能电源输出电流变化的频率适当增大，则图丙所示各图象中可能正确反映1一t图象变化的是（图丙中分别以实线和虚线表示调整前、后的12-t

方向垂直于纸面向内的匀强磁场，磁场仅限于虚线边界所围的区域内，该区域的形状与金属框完全相同，且金属框的下边与磁场区域的下边在一条直线上。若取顺时针方向为电流的正方向，则金属框穿过磁场过程的感应电流i随时间t变化的图像是下图所示的()总结升华：举一反三【变式】图中A是一底边宽为L的闭合线框，其电阻为R。现使线框以恒定的速度v沿x轴向右运动，并穿过图中所示的宽度为d的匀强磁场区域，已知Ld，且在运动过程中线框平面始终与磁场方向垂直。若以x轴正方向作为力的正方向，线框从图所示位置开始运动的时刻作为时间的零点，则在图所示的图像中，可能正确反映上述过程中磁场对线框的作用力F随时间t变化情况的是()BC.D.例3•如图所示，一个边长为a、电阻为R的等边三角形线框，在外力作用下以速度v匀速穿过宽度均为a的两个匀强磁场，这两个磁场的磁感应强度大小均为B，方向相反。线框运动方向与底边平行且与磁场边缘垂直。取逆时针方向的电流为正，试通过计算，画出从图示位置开始，线框中产生的感应电流1与沿运动方向的位移x之间的函数图象。A①类型二：用公式q=n计算电荷量R例4.如图所示，空间存在垂直于纸面的均匀磁场，在半径为a的圆形区域内、外磁场的方向相反，磁感应强度的大小均为B。一半径为b、电阻为R圆形导线环放置在纸面内，其圆心与圆形区域的中心重合。在内、外磁场同时由B均匀地减小到零的过程中，通过导线截面的电荷量q=。【思路点拨】先求【思路点拨】先求卜①，再由求电量。总结升华：o类型三：电磁感应与电路例5.半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感应强度为B=°.2T，磁场方向垂直纸面向里，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=°.6m，金属环上分别接有灯L1、l2，两灯的电阻r2=2Q，—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v0二5m/s的速度在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO‘瞬时(如图所示)MN中的电动势和通过灯七的电流。⑵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。，AB若此后磁场随时间均匀变化，其变化率为=一T/s，求《的功率。At兀1【思路点拨】电动势的瞬时值，可用公式E=Blvsin9求解；磁场变化产生电动势,

可用法拉第电磁感应定律求解。搞清楚电路结构,可用法拉第电磁感应定律求解。搞清楚电路结构,总结升华：类型四：电磁感应与动力学的综合例6•如图所示，两条互相平行的光滑金属导轨位于水平面内，距离为L=°.2m,在导轨的一端接有阻值为R=°.5。的电阻，在x>0处有一与水平面垂直的均匀磁场,磁感应强度B=°.5T。一质量为m=°.lkg的金属直杆垂直放置在导轨上，并以v°=2m/s的初速度进入磁场，在安培力和一垂直于杆的水平外力F的作用下做匀变速直线运动，加速度大小为a=2m/s2，方向与初速度方向相反。设导轨和金属杆的电阻都可以忽略，且接触良好，求(以忽略，且接触良好，求(l)电流为零时金属杆所处的位置；2)3)电流为最大值的一半时，施加在金属杆上的外力2)3)保持其他条件不变，而初速度v°取不同值，求开始时F的方向与初速度v°取值的关系。总结升华：举一反三【变式】如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为r)=°.1°Q/m，导轨的端点P、Q用电阻可忽略的导线相连，两导轨间的距离l=0-20m•有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感强度B与时间t的关系为B=kt，比例系数k=°.°20T/s，一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直，在t=0时刻，金属杆紧靠在p、Q端，在外力作用下,杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动，求在t=6-0s时金属杆所受的安培力.总结升华：例7．如图甲所示，在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，有两根水平放置相距1且足够长的平行金属导轨AB、CD，在导体的AC端连接一阻值为R的电阻,一根垂直于导轨放置的金属棒ab，质量为m，导轨和金属棒的电阻及它们间的摩擦不计，若用恒力F沿水平方向向右拉棒运动，求金属棒最大速度。【思路点拨】这类题目的思路是“导体运动产生感应电动势一感应电流一通电导体受安培力一合外力变化一加速度变化一速度变化一周而复始地循环，循环结束时，加速度等于零，导体达到稳定运动状态，速度达最大值。”例8.（2014黄冈联考）如图所示，竖直面内的正方形导线框ABCD和abed的边长均为1、电阻均为R，质量分别为2m和m，它们分别系在一跨过两个定滑轮的绝缘轻绳两端，在两导线框之间有一宽度为21、磁感应强度为B、方向垂直竖直面向里的匀强磁场•开始时ABCD的下边与匀强磁场的上边界重合，abed的上边到匀强磁场的下边界的距离为1•现将系统由静止释放，当ABCD刚全部进入磁场时，系统开始做匀速运动•不计摩擦和空气阻力，求：XKXXXXXXXX~f—系统匀速运动的速度大小；两导线框在从开始运动至等高的过程中所产生的总焦耳热;导线框abed通过磁场的时间.总结升华：举一反三【变式】近期《科学》中文版的文章介绍了一种新技术一一航天飞缆，航天飞缆是用柔性缆索将两个物体连接起来在太空飞行的系统•飞缆系统在太空飞行中能为自身提供电能和拖曳力，它还能清理“太空垃圾”等•右图为飞缆系统的简化模型示意图，图中两个物体P、Q的质量分别为m、m，柔性金属pQ缆索长为1，外有绝缘层，系统在近地轨道作圆周运动，运动过程中Q距地面高为h•设缆索总保持指向地心，P的速度为v•已知地球半径为R，地p面的重力加速度为g•飞缆系统在地磁场中运动，地磁场在缆索所在处的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外•设缆索中无电流，问缆索P、Q哪端电势高?此问中可认为缆索各处的速度均近似等于v，求P、Q两端的电势差；p设缆索的电阻为R1，如果缆索两端物体P、Q通过周围的电离层放电形成电流，相应的电阻为R2，求缆索所受的安培力多大;

例9•如图所示，两金属杆ab和cd长均为1，电阻均为R，质量分别为M和m(M>m),用两根质量和电阻均可忽略的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路,并悬挂在水平、光滑、不导电的圆棒两侧。两金属杆都处在水平位置，整个装置处在一与回路平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B。若金属杆ab正好匀速向下运动，求其运动的速度。【思路点拨】注意判断ab、cd切割磁感线产生的电动势的方向。举一反三【变式】超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力的新型交通工具•其推进原理可以简化为如图所示的模型：在水平面上相距L的两根平行直导轨间，有竖直方向等距离分布的匀强磁场B1和B2，且B广B=B，每个磁场的宽都是1，相间排列，所有这些磁场都以速度v向右匀速运动•这时跨在两导轨间的长为L宽为1的金属框abed(悬浮在导轨上方)在磁场力作用下也将会向右运动•设金属框的总电阻为R，运动中所受到的阻力恒为f，则金属框的最大速度可表示为()A.v=(B2Lv~fR)/B2LmC.v=(2B2Lv+fR)/2B2Lm

B.v=(2B2Lv~fR)/2B2LmD.v=(4B2Lv~fR)/4B2Lm总结升华：类型五、用能量观点解电磁感应问题例10.如图所示，电动机牵引一根原来静止的、长1=1m、质量m=°」kg、电阻R=