高三物理一轮复习课件电磁感应感生电动势

高中物理解题模型高中物理

一轮复习电磁感应（2/9）高中物理

一轮复习电磁感应（2/9）1楞次定律2电磁感应定律3电路分析4线框模型5单杆模型6双杆模型7功能及动量8图像问题9电磁感应应用相关知识：电磁感应

—电磁感应定律（上）1.感应电动势：定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势；产生感应电动势的那部分导体相当于电源；条件：只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就产生感应电动势；与电路是否闭合无关；演示实验：感应电流的大小与磁通量变化的快慢（磁通量的变化率）有关；相关知识：2.法拉第电磁感应定律：内容：闭合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。注意：公式中Δφ取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。结合楞次定律拓广到任意情况：磁通量变化的三种情况：①线圈面积不变，磁感应强度变化：②磁感应强度不变，线圈面积变化：③磁感应强度和线圈面积都改变：公式：N匝线圈：表达式：电磁感应

—电磁感应定律（上）相关知识：3.感生电动势：平均值（割线斜率）：瞬时值（切线斜率）：BtOB1B2BSBS涡旋电场：①由变化的磁场激发；②无源场，电场线闭合；③非保守场，没有电势的概念；电磁感应

—电磁感应定律（上）【例题1】（1）单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量Φ随时间t的关系图象如图所示，图线为正弦曲线的一部分，则(

)A．在t＝0时刻，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大B．在t＝1×10－2s时刻，感应电动势最大C．在t＝2×10－2s时刻，感应电动势为零D．在0～2×10－2s时间内，线圈中感应电动势的平均值为零总结：1.根据楞次定律判断感应电流的方向；2.计算感生电动势的大小，理解平均感生电动势与瞬时感生电动势的区别；（2）如图甲所示，光滑平行金属导轨MN、PQ水平放置，电阻不计，两导轨间距d＝10cm，导体棒ab、cd放在导轨上，并与导轨垂直。每根导体棒在导轨间部分的电阻均为R＝1.0Ω。用长度L＝20cm的绝缘丝线将两棒系住，整个装置处在匀强磁场中，t＝0时刻磁场方向竖直向下，丝线刚好处于未被拉伸的自然状态，此后，磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示。不计感应电流产生的磁场的影响，整个过程中丝线未被拉断。求：①0～2.0s的时间内，电路中感应电流的大小与方向；②t＝1.0s时刻丝线的拉力大小。BC①②电磁感应

—电磁感应定律（上）【例题2】（1）三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框，正方形线框的边长与圆线框的直径相等，圆线框的半径与正六边形线框的边长相等，如图所示。把它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中，线框所在平面均与磁场方向垂直，正方形、圆形和正六边形线框中感应电流的大小分别为I1、I2和I3。判断：电流大小关系；总结：1.计算感应电流注意电动势及导体电阻的确定；2.感应电动势的叠加可按照感应电流方向进行判定；（2）将一根绝缘硬质细导线顺次绕成如图所示的线圈，其中大圆面积为S1，小圆面积均为S2，垂直线圈平面方向有一随时间t变化的磁场，磁感应强度大小B=B0+kt，B0和k均为常量。求：线圈中总的感应电动势大小；（3）如图所示，将一通电螺线管竖直放置，螺线管内部形成方向竖直向上、磁感应强度大小B=kt的匀强磁场，在内部用绝缘轻绳悬挂一与螺线管共轴的金属薄圆管，其电阻率为ρ、高度为h、半径为r、厚度为d（d≪r）。求：圆管的感应电动势大小及热功率；电磁感应

—电磁感应定律（上）【例题3】（1）圆形均匀分布的磁场半径为R，磁场随时间均匀增加，⊿B/⊿t=k。求：空间的感生电场的分布情况；总结：1.涡旋电场对带电体做功与路径有关，非保守场；2.涡旋电场不存在电势及电势能说法；××××BRr2r1Ⅰ.当r1<R时：Ⅱ.当r2>R时：ⅠⅡⅢ（2）空间存在圆形均匀分布的磁场，磁场随时间均匀增加，⊿B/⊿t=k（k>0）。在磁场区域存在a、b两点，且到磁场圆心O的距离均为r，圆心角为θ，沿图示三种路径移动带电量为+q的点电荷。求：感生电场对该电荷所做的功；ab××××BOθ路径Ⅰ：路径Ⅱ：路径Ⅲ：电磁感应

—电磁感应定律（上）【例题4】电子感应加速器工作原理如图所示（上图为侧视图、下图为真空室的俯视图），它主要有上、下电磁铁磁极和环形真空室组成。当电磁铁绕组通以变化电流时，产生变化磁场，穿过真空盒所包围的区域内的磁通量随时间变化，这时真空盒空间内就产生感应涡旋电场，电子将在涡旋电场作用下得到加速。在竖直向上的磁感应强度增大过程中，将产生涡旋电场，其电场线是在水平面内一系列沿顺时针方向的同心圆，同一条电场线上各点的场强大小相等，涡旋电场场强与电势差的关系与匀强电场相同。设被加速的电子被“约束”在半径为r的圆周上运动。整个圆面区域内存在有匀强磁场，该匀强磁场的磁感应强度的大小随时间变化的关系式为：B=kt。①求电子所在圆周上的感生电场场强的大小；②若电子离开电子枪时的速度为v0，求电子被加速一圈后的速度大小；③在①条件下，为维持电子在恒定轨道上加速，需在轨道边缘处外加一个匀强磁场Br，求电子轨道处的磁场Br与轨道内的磁场B满足什么关系；④电磁铁通入正弦交变电流，一个周期内电子能被加速几次？总结：1.力电综合题，掌握牛顿第二定律与功能关系的应用；2.注意运动合成与分解，洛伦兹力提供向心力；①②③④0~T/4：电子能被加速电磁感应

—电磁感应定律（上）例题1例题2例题3例题4【例题1】（1）单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量Φ随时间t的关系图象如图所示，图线为正弦曲线的一部分，则(

)A．在t＝0时刻，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大B．在t＝1×10－2s时刻，感应电动势最大C．在t＝2×10－2s时刻，感应电动势为零D．在0～2×10－2s时间内，线圈中感应电动势的平均值为零（2）如图甲所示，光滑平行金属导轨MN、PQ水平放置，电阻不计，两导轨间距d＝10cm，导体棒ab、cd放在导轨上，并与导轨垂直。每根导体棒在导轨间部分的电阻均为R＝1.0Ω。用长度L＝20cm的绝缘丝线将两棒系住，整个装置处在匀强磁场中，t＝0时刻磁场方向竖直向下，丝线刚好处于未被拉伸的自然状态，此后，磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示。不计感应电流产生的磁场的影响，整个过程中丝线未被拉断。求：①0～2.0s的时间内，电路中感应电流的大小与方向；②t＝1.0s时刻丝线的拉力大小。BC①②电磁感应

—电磁感应定律（上）例题1例题2例题3例题4【例题2】（1）三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框，正方形线框的边长与圆线框的直径相等，圆线框的半径与正六边形线框的边长相等，如图所示。把它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中，线框所在平面均与磁场方向垂直，正方形、圆形和正六边形线框中感应电流的大小分别为I1、I2和I3。判断：电流大小关系；（2）将一根绝缘硬质细导线顺次绕成如图所示的线圈，其中大圆面积为S1，小圆面积均为S2，垂直线圈平面方向有一随时间t变化的磁场，磁感应强度大小B=B0+kt，B0和k均为常量。求：线圈中总的感应电动势大小；（3）如图所示，将一通电螺线管竖直放置，螺线管内部形成方向竖直向上、磁感应强度大小B=kt的匀强磁场，在内部用绝缘轻绳悬挂一与螺线管共轴的金属薄圆管，其电阻率为ρ、高度为h、半径为r、厚度为d（d≪r）。求：圆管的感应电动势大小及热功率；电磁感应

—电磁感应定律（上）例题1例题2例题3例题4【例题3】（1）圆形均匀分布的磁场半径为R，磁场随时间均匀增加，⊿B/⊿t=k。求：空间的感生电场的分布情况；（2）空间存在圆形均匀分布的磁场，磁场随时间均匀增加，⊿B/⊿t=k。在磁场区域存在a、b两点，且到磁场圆心O的距离均为r，圆心角为θ，沿图示三种路径移动带电量为+q的点电荷。求：感生电场对该电荷所做的功；××××BRr2r1Ⅰ.当r1<R时：Ⅱ.当r2>R时：abⅠⅡⅢ××××BOθ路径Ⅰ：路径Ⅱ：路径Ⅲ：电磁感应

—电磁感应定律（上）例题1例题2例题3例题4【例题4】电子感应加速器工作原理如图所示（上图为侧视图、下图为真空室的俯视图），它主要有上、下电磁铁磁极和环形真空室组成。当电磁铁绕组通以变化电流时，产生变化磁场，穿过真空盒所包围的区域内的磁通量随时间变化，这时真空盒空间内就产生感应涡旋电场，电子将在涡旋电场作用下得到加速。在竖直向上的磁感应强度增大过程中，将产生涡旋电场，其电场线是在水平面内一系列沿顺时针方向的同心圆，同一条电场线上各点的场强大小相等，涡旋电场场强与电势差的关系与匀强电场相同。设被加速的电子被“约束”在半径为r的圆周上运动。整个圆面区域内存在有匀强磁场，该匀强磁场的磁感应强度的大小随时间变化的关系式为：B=kt。①求电子所在圆周上的感生电场场强的大小；②若电子离开电子枪时的速度为v0，求电子被加速一圈后的速度大小；③在①条件下，为维持电子在恒定轨道上加速，需在轨道边缘处外加一个匀强磁场Br，求电子轨道处的磁场Br与轨道内的磁场B满足什么关系；④电磁铁通入正弦交变电流，一个周期内电子能被加速几次？①②③④0~T/4：电子能被加速电磁感应

—电磁感应定律（上）本节重点：1.法拉第电磁感应定律：闭合电路中感应