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1、精选优质文档-倾情为你奉上电磁感应章末总结要点一 楞次定律的理解和应用1楞次定律解决的问题是感应电流的方向问题，它涉及到两个磁场，感应电流的磁场(新产生的磁场)和引起感应电流的磁场(原来就有的磁场)，前者和后者的关系不是“同向”和“反向”的简单关系，而是前者“阻碍”后者“变化”的关系2对“阻碍意义的理解”(1)阻碍原磁场的变化“阻碍”不是阻止，而是“延缓”，感应电流的磁场不会阻止原磁场的变化，只能使原磁场的变化被延缓或者说被迟滞了，原磁场的变化趋势不会改变，不会发生逆转(2)阻碍的是原磁场的变化，而不是原磁场本身，如果原磁场不变化，即使它再强，也不会产生感应电流(3)阻碍不是相反，当原磁通量减
2、小时，感应电流的磁场与原磁场同向，以阻碍其减小；当磁体远离导体运动时，导体运动将和磁体运动同向，以阻碍其相对运动(4)由于“阻碍”，为了维持原磁场的变化，必须有外力克服这一“阻碍”而做功，从而导致其他形式的能量转化为电能，因而楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的体现3运用楞次定律处理问题的思路(1)判定感应电流方向问题的思路运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可以总结为“一原、二感、三电流”明确原磁场：弄清原磁场的方向以及磁通量的变化情况确定感应磁场：即根据楞次定律中的“阻碍”原则，结合原磁场磁通量变化情况，确定出感应电流产生的感应磁场的方向判定电流方向：即根据感应磁场的方向，运用安培
3、定则判断出感应电流方向(2)判断闭合电路(或电路中可动部分导体)相对运动类问题的分析策略在电磁感应问题中，有一类综合性较强的分析判断类问题，主要是磁场中的闭合电路在一定条件下产生了感应电流，而此电流又处于磁场中，受到安培力作用，从而使闭合电路或电路中可动部分的导体发生了运动要点二 电磁感应中的力学问题通过导体的感应电流在磁场中将受到安培力作用，从而引起导体速度、加速度的变化(1)基本方法用法拉第电磁感应定律和楞次定律求出感应电流的方向和感应电动势的大小求出回路中电流的大小分析研究导体受力情况(包括安培力，用左手定则确定其方向)列出动力学方程或者平衡方程求解感应电流感应电流通电导体受到安培力合外
4、力变化加速度变化速度变化，周而复始的循环，循环结束时，加速度为零，导体达稳定状态，速度达到最值要点三 电磁感应中的电路问题在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路相当于电源解决电路问题的基本方法：用法拉第电磁感应定律或楞次定律确定感应电动势的大小和方向画出等效电路图运用闭合电路欧姆定律、串并联电路性质，电功率等公式进行求解要点四 电磁感应中的图象问题电磁感应中常常涉及磁感应强度、磁通量、感应电动势、感应电流、安培力或外力随时间变化的图象这些图象问题大体上可以分为两类：由给定的电磁感应过程选出或画出正确图象由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量不
5、管是何种类型，电磁感应中的图象问题往往需要综合右手定则、左手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律分析解决要点五 电磁感应中的能量问题电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力作用，要维持感应电流的存在，必须有“外力”克服安培力做功，此过程中，其它形式的能量转化为电能，“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其它形式的能转化为电能当感应电流通过用电器时，电能又转化为其它形式的能量，安培力做功的过程，是电能转化为其它形式的能的过程，安培力做了多少功，就有多少电能转化为其它形式的能量.一、楞次定律的应用【例1】 在光滑水平面上固定一个通电线圈，图41如图41所示，一铝块正由左向右滑动穿过线
6、圈，那么下面正确的判断是()A接近线圈时做加速运动，离开时做减速运动B接近和离开线圈时都做减速运动C一直在做匀速运动D在线圈中运动时是匀速的解析把铝块看成由无数多片横向的铝片叠成，每一铝片又由可看成若干闭合铝片框组成；如右图所示当它接近或离开通电线圈时，由于穿过每个铝片框的磁通量发生变化，所以在每个闭合的铝片框内都要产生感应电流产生感应电流的原因是它接近或离开通电线圈，产生感应电流的效果是要阻碍它接近或离开通电线圈，所以在它接近或离开时都要做减速运动，所以A、C错，B正确由于通电线圈内是匀强磁场，所以铝块在通电线圈内运动时无感应电流产生，故做匀速运动，D正确答案BD二、两类感应现象感生和动生【
7、例2】 如图42所示，图42固定于水平桌面上的金属框架cdef，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动此时adeb构成一个边长为l的正方形，棒的电阻为r，其余部分电阻不计开始时磁感应强度为B0.(1)若从t0时刻起，磁感应强度均匀增加，每秒增量为k，同时保持棒静止求棒中的感应电流(2)若从t0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度应怎样随时间变化(写出B与t的关系式)?解析(1)据题意：k在磁场均匀变化时，回路上产生的电动势为ESkl2由闭合电路欧姆定律，感应电流为I(2)因为不产生感应电流，所以磁通量不变，即B
8、0l2Bl(lvt)解得：B答案(1)(2)B三、电磁感应中的电路问题【例3】 如图43所示，图43长为L、电阻r0.3 ，质量m0.1 kg的金属棒CD垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上，两导轨间距也是L，棒与导轨间接触良好，导轨电阻不计，导轨左端接有R0.5 的电阻，量程为03.0 A的电流表串接在一条导轨上，量程为01.0 V的电压表接在电阻R的两端，垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面现以向右恒定外力F使金属棒右移当金属棒以v2 m/s的速度在导轨平面上匀速滑动时，观察到电路中的一个电表正好满偏，而另一个电表未满偏，问：(1)此满偏的电表是什么表？说明理由(2)拉动金属棒的外
9、力F多大？解析(1)电压表满偏，若电流表满偏，则I3 A，UIR1.5 V，大于电压表量程(2)由功能关系FvI2(Rr)而IU/R所以F代入数据得F N1.6 N答案(1)电压表满偏理由见解析(2)1.6 N四、电磁感应问题的实际应用自感现象【例4】 如图44所示，a、b灯分别标有“36 V,40 W”和“36 V,25 W”，闭合电键，调节R，使a、b都正常发光这时断开电键后重做实验：电键闭合后看到的现象是什么？稳定后哪只灯较亮？再断开电键，又将看到什么现象？图44答案重新闭合瞬间，由于电感线圈对电流增大的阻碍作用，a将慢慢亮起来，而b立即变亮这时L的作用相当于一个大电阻；稳定后两灯都正常
10、发光，a的额定功率大，所以较亮这时L的作用相当于一只普通的电阻(就是该线圈的内阻)；断开瞬间，由于电感线圈对电流减小的阻碍作用，通过a的电流将逐渐减小，a渐渐变暗到熄灭，而abRL组成同一个闭合回路，所以b灯也将逐渐变暗到熄灭，而且开始还会闪亮一下(因为原来有IaIb)，并且通过b的电流方向与原来的电流方向相反这时L的作用相当于一个电源(若a灯的额定功率小于b灯，则断开电键后b灯不会出现“闪亮”现象)五、电磁感应的综合问题【例5】 如图45所示，两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面夹角30，导轨电阻不计磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面斜向上，长为L的金属棒ab垂直
11、于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m、电阻为R.两金属导轨的上端连接右端电路，电路中R2为一电阻箱，已知灯泡的电阻RL4R，定值电阻R12R，调节电阻箱使R212R，重力加速度为g，现将金属棒由静止释放，求：图45(1)金属棒下滑的最大速度vm.(2)当金属棒下滑距离为s0时速度恰达到最大，求金属棒由静止开始下滑2s0的过程中，整个电路产生的电热(3)改变电阻箱R2的值，当R2为何值时，金属棒匀速下滑时R2消耗的功率最大；消耗的最大功率为多少？解析(1)当金属棒匀速下滑时速度最大，达到最大时有mgsin F安其中F安BILI其中R总6R所以mgsin 解得最大速度v
12、m(2)由动能定理WGQmv得放出的电热Q2mgs0sin mv代入上面的vm值，可得Qmgs0(3)R2上消耗的功率P2其中UIR并R并又mgsin 解得P2当R2RL4R时，R2消耗的功率最大，最大功率P2m答案(1)(2)mgs0(3)4R1.如图46所示，图46一个小矩形线圈从高处自由落下，进入较小的有界匀强磁场，线圈平面和磁场保持垂直，设线圈下边刚进入磁场到上边刚接触磁场为A过程；线圈全部进入磁场内运动为B过程；线圈下边出磁场到上边刚出磁场为C过程，则()A只在A过程中，线圈的机械能不变B只在B过程中，线圈的机械能不变C只在C过程中，线圈的机械能不变D在A、B、C过程中，线圈机械能都
13、不变答案B2如图47所示，图47光滑的水平桌面上放着两个完全相同的金属环a和b，当一条形磁铁的S极竖直向下迅速靠近两环中间时，则()Aa、b均静止不动Ba、b互相靠近Ca、b互相远离Da、b均向上跳起答案C3.图48两块水平放置的金属板间的距离为d，用导线与一个n匝线圈相连，线圈电阻为r，线圈中有竖直方向的磁场，电阻R与金属板连接，如图48所示，两板间有一个质量为m、电荷量q的油滴恰好处于静止则线圈中的磁感应强度B的变化情况和磁通量的变化率分别是()A磁感应强度B竖直向上且正增强，B磁感应强度B竖直向下且正增强，C磁感应强度B竖直向上且正减弱，D磁感应强度B竖直向下且正减弱，答案C解析油滴静止
14、说明电容器下极板带正电，线圈中电流自上而下(电源内部)，由楞次定律可以判断，线圈中的磁感应强度B为向上的减弱或向下的增强又EnUREmg由式可解得：4一位同学按照如图49所示连接电路，演示如下操作，并观察电流表指针的位置变化情况，根据所学知识，你来分析一下电流表指针的变化情况以及发生这种情况的原因图49(1)让插有软铁芯的螺线管A的轴线与线圈C的平面共面，闭合电键(2)让螺线管A的轴线和线圈C的平面垂直，闭合电键答案(1)中螺线管A中的磁场发生了变化但是电流表的指针不变化(2)中螺线管中的磁场发生了变化而电流表的指针也发生了偏转对于(1)中的闭合线圈，虽然磁场发生了变化，但是磁通量在电键闭合前
15、后没有发生变化，大小都是零，所以没有感应电流产生5如图410甲所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l0.20 m，电阻R1.0 .有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B0.50 T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下现用一外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图乙所示求出杆的质量m和加速度a.图410答案0.2 kg10 m/s2解析对杆应用牛顿定律，得FF安maF安BIlIvat由以上各式得Fma分别把t10、F12 N及t210 s、F23 N代入上式解得m0.2 kga10 m/s2.章末检测一
16、、选择题1下列科学家中，对电磁学的建立和发展起着关键性作用的是()A法拉第 B麦克斯韦 C牛顿 D开尔文答案AB2恒定的匀强磁场中有一圆形的闭合导体线圈，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答案CD3超导研究是当今高科技的热点之一，对超导材料的研制与开发是一项重大的科研课题当一块磁体靠近超导体时，超导体中将产生强大的电流，其主要原因是()A超导体的电阻为零B超导体的电阻很大C穿过超导体的磁通量很大D穿过超导体的磁通量很小答案A
17、解析当磁体靠近超导体时，超导体内产生感应电动势、感应电流，由于超导体的电阻为零，所以即使很小的感应电动势也可以产生强大的电流4一艘复古的帆船在赤道水域从西向东航行，船上的金属桅杆上、下端的电势比较()A上端高 B下端高C上、下一样高 D无法判断答案A解析金属桅杆由西向东切割地磁场磁感线，在赤道水域，地磁场方向由南向北，根据右手定则容易判定金属桅杆内的上端相当于电源的正极，电势高5现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如图1连接，在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动时，电流计指针向右偏转由此可以判断()图1A线圈A向上移动
18、或滑动变阻器滑动端P向右加速滑动，都能引起电流计指针向左偏转B线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向右偏转C滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流计指针静止在中央D因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，故无法判断电流计指针偏转的方向答案B解析当P向左滑动时，电阻变大，通过A线圈的电流变小，则通过线圈B中的原磁场减弱，磁通量减少，线圈B中有使电流计指针向右偏转的感应电流通过；当线圈A向上运动或断开开关，则通过线圈B中的原磁场也减弱，磁通量也减少，所以线圈B中也有使电流计指针向右偏转的感应电流通过；而滑动变阻器的滑动端P向右移动，则通过线圈B中的原磁场增加，磁通量也增加，
19、所以线圈B中有使电流计指针向左偏转的感应电流通过，所以B选项正确6.图2绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套着一个铝环，线圈与电源、开关相连，如图2所示闭合开关的瞬间，铝环跳起一定高度保持开关闭合，下列现象正确的是()A铝环停留在这一高度，直到开关断开铝环回落B铝环不断升高，直到断开开关铝环回落C铝环回落，断开开关时铝环又跳起D铝环回落，断开开关时铝环不再跳起答案D解析在闭合开关的瞬间，铝环的磁通量增加，产生感生电流，由楞次定律知道，铝环受到向上的安培力跳起一定高度，当保持开关闭合时，回路中电流不再增加，铝环中不再有感应电流，不再受安培力，将在重力作用下回落，所以A、B均错误；铝环回落后，
20、断开开关时，铝环中因磁通量变化产生感应电流，使铝环受到向下的安培力，不会再跳起，所以C错误，D正确7如图3所示，A是长直密绕通电螺线管小线圈B与电流表连接，并沿A的轴线Ox从O点自左向右匀速穿过螺线管A.下图中能正确反映通过电流表中电流I随x变化规律的是()图3答案C解析通电螺线管产生稳定的磁场，磁场特征为：两极附近最强且不均匀，管内场强近似匀强当小线圈穿越两极时，因磁场不均匀，故穿过小线圈的磁通量发生变化，产生感应电流，且因磁场的变化不同，故在小线圈中感应出方向相反的电流，小线圈在螺线管内部运动时，因穿越区域的磁场强度不变，小线圈中没有感应电流产生8.图4某同学在学习了法拉第电磁感应定律之后
21、，自己制作了一个手动手电筒，如图4是手电筒的简单结构示意图，左右两端是两块完全相同的条形磁铁，中间是一根绝缘直杆，由绝缘细铜丝绕制的多匝环形线圈只可在直杆上自由滑动，线圈两端接一灯泡，摇动手电筒时线圈也来回滑动，灯泡就会发光，其中O点是两磁极连线的中点，a、b两点关于O点对称，则下列说法中正确的是()A线圈经过O点时穿过的磁通量最小B线圈经过O点时受到的磁场力最大C线圈沿不同方向经过b点时所受的磁场力方向相反D线圈沿同一方向经过a、b两点时其中的电流方向相同答案AC9. 如图5所示，图中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为，磁场方向垂直纸面向里，abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与b
22、c间的距离也为.t=0时刻，bc边与磁场区域边界重合（如图）.现令线圈以恒定的速度v沿垂直于度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() 答案B解析 梯形线圈以恒定的速度v穿过磁场的过程中，先是bc边切割磁感线，由右手定则可判定，电流方向为adcba；并且在线圈运动过程中，其切割磁感线的有效长度越来越长，所以感应电动势也越来越大当ad边进入磁场时，由右手定则可判定电流方向为abcda，线圈切割磁感线的有效长度仍然是越来越长，所以正确答案为B.10如图6甲所示，光滑的水平桌面上固定着一根绝缘的长直导线，可以自
23、由移动的矩形导线框abcd靠近长直导线静放在桌面上当长直导线中的电流按图乙所示的规律变化时(甲图中电流所示的方向为正方向)，则()图6A0t1时间内，线框内电流方向为adcba，线框向右运动Bt1时刻，线框内没有电流，线框静止Ct1t2时间内，线框内电流的方向为abcda，线框向左运动D在t2时刻，线框内没有电流，线框不受力答案AC二、计算论述题11有一个铜盘，图7轻轻拨动它，能长时间地绕轴自由转动如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘边缘，但并不与铜盘接触(图7)，铜盘就能在较短的时间内停止分析这个现象产生的原因答案铜盘转动时如果加上磁场，则在铜盘中产生涡流，磁场对这个涡流的作用力阻碍它的转动
24、，故在较短的时间内铜盘停止转动12.图8 动圈式扬声器的结构如图8所示线圈圆筒安放在永磁体磁极间的空隙中，能够自由运动随声音变化的电流通进线圈，安培力使线圈运动纸盆与线圈连接，随着线圈振动而发声这样的扬声器能不能当作话筒使用？也就是说，如果我们对着纸盆说话，扬声器能不能把声音变成相应的电流？为什么？答案可以当作话筒使用扬声器能把声音变成相应的电流声音使纸盒振动，线圈随着纸盒振动，线圈切割磁感线，产生感应电流13如图9所示，两根不计电阻的金属导线MN与PQ 放在水平面内，MN是直导线，PQ的PQ1段是直导线，Q1Q2段是弧形导线，Q2Q3段是直导线，MN、PQ1、Q2Q3相互平行，M、P间接入一
25、个阻值R0.25 的电阻一根质量为1.0 kg不计电阻的金属棒AB能在MN、PQ上无摩擦地滑动，金属棒始终垂直于MN，整个装置处于磁感应强度B0.5 T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下金属棒处于位置()时，给金属棒一个向右的速度v14 m/s，同时方向水平向右的外力F1 3 N作用在金属棒上使金属棒向右做匀减速直线运动；当金属棒运动到位置()时，外力方向不变，大小变为F2，金属棒向右做匀速直线运动，经过时间t2 s到达位置()金属棒在位置()时，与MN、Q1Q2相接触于a、b两点，a、b的间距L11 m，金属棒在位置()时，棒与MN、Q1Q2相接触于c、d两点已知x17.5 m求：图9(1)金属
26、棒向右运动时的加速度大小(2)c、d两点间的距离L2.(3)外力F2的大小(4)金属棒从位置()运动到位置()的过程中，电阻R上放出的热量Q.答案(1)1 m/s2(2)2 m(3)4 N(4)38 J解析(1)金属棒从位置()到位置()的过程中，加速度不变，方向向左，设大小为a，在位置时，a、b间的感应电动势为E1，感应电流为I1，受到的安培力为F安1，则E1BL1v1，I1，F安1BI1L1F安14 N根据牛顿第二定律得F安1F1 maa1 m/s2(2)设金属棒在位置()时速度为v2，由运动学公式得vv2ax1v21 m/s由于在()和()之间做匀减速直线运动，即加速度大小保持不变，外力
27、F1恒定，所以AB棒受到的安培力不变，即F安1F安2L2 L12 m(3)金属棒从位置()到位置()的过程中，做匀速直线运动，感应电动势大小与位置()时的感应电动势大小相等，安培力与位置()时的安培力大小相等，所以F2F安24 N(4)设位置()和()之间的距离为x2，则x2v2t2 m设从位置()到位置()的过程中，外力做功为W1，从位置()到位置()的过程中，外力做功为W2，则W1F1x122.5 JW2F2x28 J根据能量守恒得W1W2mvmvQ解得Q38 J14如图10所示，图10一矩形金属框架与水平面成37角，宽L0.4 m，上、下两端各有一个电阻R02 ，框架其他部分的电阻不计，
28、框架足够长，垂直于金属框平面的方向有一向上的匀强磁场，磁感应强度B1.0 Tab为金属杆，与框架良好接触，其质量m0.1 kg、电阻r1.0 ，杆与框架的动摩擦因数0.5.杆ab由静止开始下滑，在速度达到最大的过程中，框架上端电阻R0中产生的热量Q00.5 J(sin 370.6，cos 370.8)，取g10 m/s2.求：(1)流过R0的最大电流(2)从开始到速度达到最大的过程中，ab杆沿斜面下滑的距离(3)在1 s时间内通过杆ab横截面的最大电荷量答案(1)0.25 A(2)11.56 m(3)0.5 C解析(1)当满足BILmgcos mgsin 时有最大电流Im A0.5 A流过R0的最大电流为I00.25 A(2)由QI2Rt，Q00.5 J得Q总4Q02 JEIR总0.52 V1.0 V此时杆的速度为vm m/s2.5 m/s由功能关系得mgssin mgscos Q总mv0求得杆下滑的路程s m11.56 m(3)通过ab杆的最大电荷量qmImt0.51 C0.5 C专心-专注-专业