高三物理总复习指导-第十章 电磁感应

高三物理总复习指导-第十章 电磁感应内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 、知识目标内 容 要 求 说 明1电磁感应现象 2感应电流的产生条件 3法拉第电磁感应定律；楞次定律 4互感自感涡流 限于导线方向与磁场方向、运动方向垂直的情况；有关反电动势的计算不要求二、能力要求1掌握产生感应电流的条件；理解“磁通量变化”的几种情形2理解楞次定律，并会用楞次定律判断感应电流的方向；会用右手定则判定感应电流的方向3理解法拉第电磁感应定律；会用和 和 E算感应电动势4会从力与运动的关系、能量变化等角度分析导体切割磁感线等问题三、解题示例例 1 在下图所示的操作中，能产生电磁感应现象的是A磁铁靠近或远离线圈 B线圈远离或靠近导线C A 线圈 2、中通有恒定电流 D匀强磁场中，周长一定的闭合线圈由矩形变为圆形分析：判断能否产生电磁感应现象，首先是确定闭合回路，然后确定闭合回路的磁通量是否发生变化A 选项中的闭合回路是线圈，垂直纸面看，穿过线圈的磁场如图图所示当磁铁靠近线圈时，穿过线圈的磁感线条数增加，线圈的磁通量增大；当磁铁远离线圈时，穿过线圈的磁感线条数减少，线圈的磁通量减小所以上述两种情况都能产生电磁感应现象选项光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 B 选项中闭合回路是线圈，垂直纸面看，磁场分布如图所示当线圈远离或靠近导线时，穿过线圈的磁感线条数都将发生变化，线圈的磁通量将发生变化，能产生电磁感应现象选项 B 正确C 选项中闭合回 3、路是 B 线圈产生磁场的是 A 线圈，由于 A 线圈中的电流是恒定电流，所以 A 线圈产生的磁场是不变的磁场，所以通过 B 线圈的磁感线的条数不变，B 线圈的磁通量不变，不会产生电磁感应现象D 选项中闭合回路是线圈在匀强磁场中，当周长一定的线圈由矩形变成圆形时，面积将变大，所以闭合线圈的磁通量增大，能产生电磁感应现象选项 D 正确解：正确答案是 A、B、D讨论：熟练掌握上一章学习的各种典型磁场的磁感线的分布情况，有助于同学们判断闭合回路磁通量的变化例 2 如图所示，通电导线与矩形线圈 于同一平面下列说法中正确的是A当线圈向右平动时，线圈中感应电流的方向是由 adcb线圈向左平动时，线圈中感应电 4、流的方向是 adcb线圈保持 平行导线向下平动时，线圈没有感应电流D当线圈以 为轴转动时 (小于 90)，线圈中感应电流的方向是 abcd是一个涉及穿过闭合面积的磁通量发生变化而引起的电磁感应现象，判断感应电流的方向应该使用楞次定律首先确定一个闭合回路围成的面积：以 成的面积为研究对象；第二步确定穿过闭合回路围成面积的磁感线的方向(即原磁场方向) ：原磁场方向垂直纸面向里；第三步确定穿过闭合回路围成面积的磁通量的变化情况；第四步是确定感应电流产生的磁场的方向依据的是楞次定律；第五步是确定闭合回路中的感应电流的方向依据的是右手螺旋定则( 安培定则) 本题具体分析如下：第三步 第四步 第五步磁通量 5、的变化 感应电流的磁场的方向 感应电流的方向A 选项 减小 与原磁场方向相同 abcd项 增大 与原磁场方向相反 adcb项 保持不变 无感应磁场 无感应电流D 选项 减小 与原磁场方向相同 abcd确答案是选项 B、C、 在水平面上有一固定的光滑 U 形金属框架，框架上有一金属杆如图所示(纸面即为水平面)在垂直纸面方向有一匀强磁场，则：光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 当匀强磁场方向垂直纸面向外并增大时，杆将向右移动B当匀强磁场方向垂直纸面向外并减少时，杆将向右移动C当匀强磁场方向垂直纸面向里并增大时，杆将向右移动D当匀强磁场方向垂直纸面向里并减少时，杆将向右移动分析：这是一道综合考查 6、对楞次定律、左右手定则理解的习题根据楞次定律可知：当匀强磁场方向垂直纸面向外并增大时，的感应电流方向为从 a 到 b；根据左手定则，可判断其受到的安培力方向为向右，所以杆将向左移动选项 A 错误同理可知：选项 B、D 正确解：正确答案是选项 B、D讨论：所以运动是因为先有电流(原因) ，这个电流是由于磁场的变化引起的，而后 磁场中受到安培力(结果 )才运动，运动方向反映了其所受安培力的方向，而不是 因) ，才产生电流( 果) 例 4 为了测量列车运行的速度和加速度大小，可采用如图所示的装置，它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量记录仪组成(测量记录仪未画出) 当 7、列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，就能求出列车在各位置的速度和加速度如图所示，假设磁体端部磁感应强度 B0 2 T，且全部集中在端面范围内，与端面相垂直，磁体的宽度与线圈宽度相同，且都很小，线圈的匝数 n5 匝，长 l电阻 r 括引出线的电阻)，测试记录仪自身电阻 R记录下来的电流位移关系如图所示(1)试计算列车通过线圈和线圈时的速度 大小；(2)假设列车做的是匀加速直线运动，求列车的加速度的大小分析：列车以某一速度经过线圈正上方时，即列车头部的强磁场以某一速度通过线圈，相当于强磁场不动，线圈以相等速率反向切割磁感线，于是产生了感应电动势，在回路中有了感应电流，被电流测量仪记录了 8、电流的大小及方向通过电流的大小可以计算出对应的感应电动势，继而可以求出相应的速度由题给电流位移图像可知：线圈位置坐标为 30m，线圈位置坐标为 130m，两线圈间距离 s100m，根据公式 可以光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 解：(1)由闭合电路欧姆定律，线圈和线圈中产生的感应电动势：E1i 1(Rr) 2i 2(Rr) 中产生感应电动势：E 1，E 2所以列车通过线圈、时速度：v 1 12m/15m/s(2)假设列车做匀加速运动，根据列车从线圈通过，到刚通过线圈 ，运动的位移即两线圈间距离 s100，所以 a s 2论：这是来源于实际问题的一道习题，要从中体会如何将实际问题转化成物理 9、模型(1)本题这样叙述“假设磁体的宽度与线圈宽度相同且都很小” ，一者说明强磁场进出线圈过程中，线圈只有一边在磁场中；再者说明磁场进出线圈运动时间极短，可认为线圈在切割磁感线的过程中，速度不变这点也可以与电流位移图像相佐证如果磁场宽度与线圈宽度不同，则图像中电流应有间断区域，这点请同学自己分析(2)分析实际问题要忽略次要因素，抓住主要因素，根据题意建立相应的物理模型，运用相应的物理规律解决实际物理问题本题中，排除了列车本身的体积、形状等无关因素，将列车的行驶过程抽象为一个矩形磁场沿路面匀加速运动，经过线圈时切割产生磁感线产生感应电流的过程例 5 如图所示，A 是一边长为 l 的正方形线框，电阻 10、为 R现维持线框以恒定的速度v 沿 x 轴运动，并穿过图中所示的在 x 方向宽度为 3l、y 方向足够宽的匀强磁场区域取逆时针方向为线框中电流的正方向，线框从产生的感应电流 i 随时间 t 变化的图线是图中的 ( )分析：线框从图示位置开始运动，直到穿出磁场，5 个关键的位置，如图所示从位置 1 到位置 2 的过程中，线框不在磁场内，线框内没有感应电流；线框从位置 2 到位置 3的过程中，线框的一边切割磁感线的速度保持不变，根据公式 E知，线框中的感应电动势也保持不变，线框中的感应电流的大小也不变，根据右手定则可知，线框内将有逆时针方向的电流，即在电流方向为正方向；从位置 3 到位置 4 的过 11、程中，线框在磁场内运动，尽管有两条边切割磁感线，当穿过线框所围面积的磁通量不变，线框内也没有感应电流；线框从位置 4 到位置 5 的过程中，线框的一边切割磁感线的速度保持不变，根据公式E知，线框中的感应电动势也保持不变，线框中的感应电流的大小也不变，根据右光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ，线框内将有顺时针方向的电流，即在电流方向为负方向解：正确选项为 B讨论：电磁感应这部分习题中，如果涉及图象，一般是存在多个物理过程的习题处理这类习题，首先要判断是由什么原因引起的电磁感应现象，其次要分清楚每一个过程的物理情景，弄清是什么物理量发生了变化，第三要分析涉及的图像的特点例 6 如图所示，两光 12、滑平行导轨相距为 d，一端连接电阻 R，质量为 m 的导体 他电阻不计整个装置处在与导轨所在平面垂直的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为 B现用恒力 F 作用在导体 ，方向平行导轨向右，使导体从静止开始运动求：(1)导体可能达到的最大速度 2)导体 速度为 时的加速度 a3分析与解：(1)导体 动后，当速度为 v 时导体上产生的感应动势为 E于是回路中产生相应的感应电流 体 到方向与力 F 相反的安培力 F； 体 加速度 这样，随着导体 速度的增加，其加速度就由 F/m 逐渐减小加速度减小，表明导体 速度增加得慢了，但速度仍在增加速度的增加将导致感应电动势 E、感应电流 I、安培力 F的增加，这样 13、导体的加速度又进一步减小当加速度 a 为零时，导体 速度达最大值 时导体 感应电动势最大，回路中的感应电流最大，导体 受的磁场力等于恒力 F，即世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (2)当导体 速度 时，3体上产生的感应动势为 路中产生相应的感应电流 体 到的安培力 (1)可知 以 31即导体 加速度为 讨论：通过这个例题可以看出，综合性是涉及法拉第电磁感应定律习题的一大特征这类综合题各物理量之间存在着内在的联系，一个物理量的变化，使其他物理量随之变化因此，对物理过程的正确分析，寻找各物理量的内在联系，是解好这类习题的关键例 7 如图所示，用质量为 m、总电阻为 R 的导线做成单匝矩形线框 长d，PQl将线框置于水平面上，线框与水平面间绝缘，它们之间的动摩擦因数为在线框的右侧存在竖直方向的有界匀强磁场，磁场边界间的距离为 d，磁感应强度为B在垂直 的水平拉力作用下，线框以速度 v 匀速穿过磁场线框在运动过程中线框平面水平，且 与磁场的边界平行求：(1)在线框从 刚进入磁场到 刚穿出磁场的过程中，线。