高二期末質(zhì)檢復(fù)習(xí)—電磁感應(yīng)和自感

1、高二期末質(zhì)檢復(fù)習(xí)電磁感應(yīng)和自感知識(shí)點(diǎn)一：電磁感應(yīng)1.法拉第電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論：只要穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會(huì)產(chǎn)生電流。因磁通量變化而產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)，所產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。 2.公式：（所有情況）。E=BLv（切割磁感線）。旋轉(zhuǎn)切割時(shí)。3.導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度：找出導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度L，再代入E=BLv計(jì)算。4.結(jié)合電路問(wèn)題：注意切割的部分為電源；結(jié)合能量問(wèn)題：運(yùn)用動(dòng)能定理求焦耳熱。5.電磁感應(yīng)圖像問(wèn)題：注意是-t圖像還是I-t圖像。【例】許多科學(xué)家在物理學(xué)發(fā)展過(guò)程中做出了重要貢獻(xiàn)，下列表述正確的是( )A 洛倫茲發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)B 安培發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)C 法拉第通過(guò)

2、實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象D 楞次通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象【例】如圖所示，光滑絕緣水平面上有一矩形線圈沖入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，線圈全部進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，其動(dòng)能恰好等于它在磁場(chǎng)外面時(shí)的一半，設(shè)磁場(chǎng)寬度大于線圈寬度，那么( )A 線圈恰好在剛離開(kāi)磁場(chǎng)的地方停下B 線圈在磁場(chǎng)中某位置停下C 線圈在未完全離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)即已停下D 線圈完全離開(kāi)磁場(chǎng)以后仍能繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，不會(huì)停下來(lái)【例】如圖所示，兩根水平放置的相互平行的金屬導(dǎo)軌ab、cd，表面光滑，處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒PQ垂直于導(dǎo)軌放在上面，以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)，欲使棒PQ停下來(lái)，下面的措施可行的是(導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，棒PQ有電阻) ( )A 在棒PQ右側(cè)

3、垂直于導(dǎo)軌再放上一根同樣的金屬棒B 在棒PQ棒右側(cè)垂直于導(dǎo)軌再放上一根質(zhì)量和電阻均比棒PQ大的金屬棒C 增大磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度D 將導(dǎo)軌的a、c兩端用導(dǎo)線連接起來(lái)【例】如圖所示，固定的水平長(zhǎng)直導(dǎo)線中通有電流，矩形線框與導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi)，且一邊與導(dǎo)線平行。線框由圖中位置靜止釋放，在下落過(guò)程中（ ）A 線框做自由落體運(yùn)動(dòng)B 穿過(guò)線框的磁通量保持不變C 線框的機(jī)械能守恒D 線框中感應(yīng)電流方向保持不變【例】如圖所示，一個(gè)硬導(dǎo)體ab以速度v，在寬度為L(zhǎng)的水平U型導(dǎo)體框架上勻速滑動(dòng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，回路電阻為R0，導(dǎo)體AB的電阻為r，其余電阻不計(jì)，則導(dǎo)體AB切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為_(kāi)，

4、AB之間的電勢(shì)差為_(kāi)?！纠咳鐖D所示是一種發(fā)電機(jī)的模型。其中OA、OB、OC、OD是一個(gè)能以O(shè)點(diǎn)為中心旋轉(zhuǎn)的十字形導(dǎo)體棒，每一根導(dǎo)體的電阻為R，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，ABCD是與導(dǎo)體棒光滑接觸的導(dǎo)體環(huán)，電阻不計(jì)。空間內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。若十字形導(dǎo)體棒以角速度順時(shí)針勻速旋轉(zhuǎn)，則此時(shí)_（填“O點(diǎn)”或“導(dǎo)體環(huán)”）為此電源的正極，若將此發(fā)電裝置與一個(gè)阻值為R0的電阻相連，則通過(guò)R0的電流大小為_(kāi)（用B、L、R、R0表示）。【例】?jī)筛嗑酁長(zhǎng)=1m的足夠長(zhǎng)的“U”形金屬導(dǎo)軌，一端接有阻值為R=0.2電阻，折成如圖所示放置，左半部份為與水平成=37°角的斜面，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B

5、1=0.8T，方向平行斜面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)；右半部份處于水平面內(nèi)，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2=0.6T，方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。質(zhì)量均為m=0.1kg，長(zhǎng)度均為1m的金屬細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直放置，兩桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為=0.5，每根桿的電阻均為R；t=0時(shí)，ab棒在水平向右外力F作用下，從靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌以a=1.0m/s2向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)cd棒也由靜止釋放。（兩導(dǎo)軌電阻不計(jì)，金屬細(xì)桿始終沒(méi)有離開(kāi)各自導(dǎo)軌平面。sin37°=0.6，cos37°=0.8；重力加速度g=10m/s2）求：（1）cd桿速度達(dá)到最大時(shí)，ab桿兩端的電壓大?。唬?）ab桿受到水平向右

6、外力F隨時(shí)間t變化的規(guī)律；（3）經(jīng)t=4s，外力做了24J的功，則此過(guò)程ab桿產(chǎn)生的熱量。 【例】如下圖所示，光滑導(dǎo)軌傾斜放置，下端連一燈泡，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面，當(dāng)金屬棒ab沿導(dǎo)軌下滑到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)如圖所示，光滑導(dǎo)軌傾斜放置，下端連一燈泡，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面，當(dāng)金屬棒ab沿導(dǎo)軌下滑到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，燈泡的電功率為P，其他電阻不計(jì)，要使燈泡在棒穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的電功率為2P，則應(yīng)（ ）A 換一質(zhì)量為原來(lái)倍的金屬棒B 換一電阻減半的燈泡C 將磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B加倍D 將導(dǎo)軌間距變?yōu)樵瓉?lái)的倍 【例】如圖所示是法拉第做成的世界上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)模型的原理圖。將銅盤放在磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿過(guò)銅盤；圈中ab導(dǎo)

7、線與銅盤的中軸線處在同一平面內(nèi)；轉(zhuǎn)動(dòng)銅盤，就可以使閉合電路獲得電流。若圖中銅盤半徑為L(zhǎng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，回路總電阻為R，從上往下看逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)銅盤的角速度為w。則下列說(shuō)法正確的是 （ ）A 回路中有大小和方向作周期性變化的電流B 回路中電流大小恒定，且等于 C 回路中電流方向不變，且從b導(dǎo)線流進(jìn)燈泡，再?gòu)腶流向旋轉(zhuǎn)的銅盤D 若將勻強(qiáng)磁場(chǎng)改為仍然垂直穿過(guò)銅盤的正弦變化的磁場(chǎng)，不轉(zhuǎn)動(dòng)銅盤，燈泡中也會(huì)有電流流過(guò)【例】如圖所示，正方形線框abcd放在光滑絕緣的水平面上，其邊長(zhǎng)L=0.5m，質(zhì)量m=0.5kg、電阻R=0.5，M、N分別為線框ad、bc邊的中點(diǎn)。圖示兩個(gè)虛線區(qū)域內(nèi)分別有豎直向

8、下和向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B=1T，PQ為其分界線。線框從圖示位置以速度v0=2m/s勻速向右滑動(dòng)，當(dāng)MN與PQ重合時(shí)，線框的速度v1=1m/s，此時(shí)立刻對(duì)線框施加一沿運(yùn)動(dòng)方向的水平拉力，使線框勻速運(yùn)動(dòng)直至完全進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域。求：（1）線框由圖示位置運(yùn)動(dòng)到MN與PQ重合的過(guò)程中磁通量的變化量；（2）線框運(yùn)動(dòng)過(guò)程中最大加速度的大?。唬?）在上述運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，線框中產(chǎn)生的焦耳熱?！纠繉⒁粋€(gè)閉合矩形金屬線框abcd放入如圖5所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，圖中虛線表示磁場(chǎng)邊界，在用力將線框abcd從磁場(chǎng)中以速度v勻速拉出的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（ ）A 拉線框的速度越大，通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電量越多B

9、 磁場(chǎng)越強(qiáng)，拉力做的功越多C 拉力做功多少與線框的寬度bc無(wú)關(guān)D 線框電阻越大，拉力做的功越多【例】如圖所示，矩形線框的質(zhì)量m0.016kg，長(zhǎng)L0.5m，寬l0.1m，電阻R0.1。從離磁場(chǎng)區(qū)域高h(yuǎn)5m處自由下落，剛?cè)雱驈?qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，由于磁場(chǎng)力作用，線框正好作勻速運(yùn)動(dòng)。（1）求磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??；（2）如果測(cè)出線框下邊通過(guò)磁場(chǎng)所經(jīng)歷的時(shí)間為t0.15s，求磁場(chǎng)區(qū)域的高度H；（3）線框剛出磁場(chǎng)的加速度。知識(shí)點(diǎn)二：楞次定律1.內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。稱為楞次定律。 2. 楞次定律的另一種表述：感應(yīng)電流總是阻礙產(chǎn)生它的那個(gè)原因，表現(xiàn)形式有三種：阻礙原磁通量的變化；

10、阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；阻礙原電流的變化（自感）。增反減同：原磁通量增加，感應(yīng)電流的磁通量與原磁通量方向相反；原磁通量減少，感應(yīng)電流的磁通量與原磁通量方向相同。來(lái)拒去留：磁鐵靠近線圈時(shí)產(chǎn)生斥力，磁鐵遠(yuǎn)離線圈時(shí)產(chǎn)生吸引力?！纠烤€圈ab中的電流i如圖所示，設(shè)電流從a到b為正方向，那么在0t0這段時(shí)間內(nèi)，用絲線懸掛的鋁環(huán)M中產(chǎn)生感應(yīng)電流，從右向左看，它的方向是（ ）A 順時(shí)針B 逆時(shí)針C 先順時(shí)針后逆時(shí)針D 先逆時(shí)針后順時(shí)針【例】一矩形鋁制金屬框abcd放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，設(shè)第1s內(nèi)磁感線垂直于金屬框平面向里（即垂直于紙面向里），如圖甲所示。若磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系，如圖乙所示。下列圖像表示金屬

11、框中感應(yīng)電流I隨時(shí)間變化關(guān)系或ab邊受到安培力F隨時(shí)間變化的關(guān)系。正確的是（ ）【例】如圖，兩個(gè)用相同導(dǎo)線制成的開(kāi)口圓環(huán)，大環(huán)半徑為小環(huán)半徑的2倍。現(xiàn)用電阻不計(jì)的導(dǎo)線將兩環(huán)連接在一起，若將大環(huán)放入一均勻變化的磁場(chǎng)中，小環(huán)處在磁場(chǎng)外，a、b兩點(diǎn)間電壓為U1，若將小環(huán)放入這個(gè)磁場(chǎng)中，大環(huán)處于磁場(chǎng)外，a、b兩點(diǎn)間電壓為U2，則（）A U1:U2=1:1B U1:U2=2:1C U1:U2=4:1D U1:U2=1:4【例】穿過(guò)閉合回路的磁通量隨時(shí)間t變化的圖像分別如圖甲、乙、丙、丁所示，下列關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的論述，正確的是（ ）A 圖甲中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不為零且很定不變B 圖乙中回路產(chǎn)

12、生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一直在變大C 圖丙中回路在0-t0時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大于t0-2t0時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D 圖丁中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可能固定不變【例】如圖所示，長(zhǎng)直導(dǎo)線旁邊同一平面有一矩形線圈abcd,導(dǎo)線中通有豎直向上的電流。下列操作瞬間，能在線圈中產(chǎn)生沿adcba方向電流的是（ ）A 線圈向右平動(dòng) B 線圈豎直向下平動(dòng)C 線圈以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng) D 線圈向左平動(dòng)【例】如下圖所示，固定于水平桌面上的金屬框架cdef，處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒ab擱在框架上可無(wú)摩擦滑動(dòng)。此時(shí)abed構(gòu)成一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形，棒的電阻為r，其余電阻不計(jì)。開(kāi)始時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0。（1）若從t=0時(shí)刻起，

13、磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增加，每秒增量為k，同時(shí)保持棒靜止，求棒中的感應(yīng)電流的大小和方向;（2）在上述（1）情況中，始終保持棒靜止，當(dāng)t=t1秒末時(shí)，需加的垂直于棒的水平拉力為多大？（3）若從t=0時(shí)刻起，讓金屬棒ab以恒定速度v向左做勻速運(yùn)動(dòng)。要使棒ab到達(dá)ed之前棒中始終不產(chǎn)生感應(yīng)電流，則磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)怎樣隨時(shí)間變化（寫出B與t的關(guān)系式）？知識(shí)點(diǎn)三：交變電流與發(fā)電機(jī)1.定義：大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流叫交流電。2.四值問(wèn)題： 瞬時(shí)值 （從中性面開(kāi)始） 最大值 Em= （平行面時(shí)取到最大值） 有效值 E= （交流電未說(shuō)明則默認(rèn)為有效值，計(jì)算熱量用） 平均值 （僅作為計(jì)算通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量使

14、用）【例】圖中的四幅圖是交流電的圖像，其中能正確反映我國(guó)居民日常生活所用交流電的是( ) 【例】實(shí)驗(yàn)室里的交流發(fā)電機(jī)可簡(jiǎn)化為如圖所示的模型，正方形線圈在水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁感線的OO軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。今在發(fā)電機(jī)的輸出端接一個(gè)電阻R和理想電壓表，并讓線圈每秒轉(zhuǎn)25圈，讀出電壓表的示數(shù)為10V。已知R=10，線圈電阻忽略不計(jì)，下列說(shuō)法正確的是（）A線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí)，線圈中的瞬時(shí)電流為為零B從線圈平面與磁場(chǎng)平行開(kāi)始計(jì)時(shí)，線圈中電流瞬時(shí)值表達(dá)式為C流過(guò)電阻R的電流每秒鐘方向改變25次D電阻R上的熱功率等于10W【例】（1）如圖所示，虛線的左邊存在著方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，右邊沒(méi)有磁場(chǎng)，單匝矩形

15、線圈abcd的對(duì)稱軸恰與磁場(chǎng)右邊界重合，線圈平面與磁場(chǎng)垂直。線圈沿圖示方向繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)（即ab邊先向紙外、cd邊先向紙里轉(zhuǎn)動(dòng)），規(guī)定沿abcd方向?yàn)楦袘?yīng)電流的正方向，若從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，下列四個(gè)圖像中能正確表示線圈內(nèi)感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化規(guī)律的是（ ）（2）如將上題的旋轉(zhuǎn)方式改為“從圖示位置開(kāi)始沿圖示方向旋轉(zhuǎn)90°，再反向旋轉(zhuǎn)180°，再反向旋轉(zhuǎn)180°”（均為勻速），則產(chǎn)生的感應(yīng)電流圖像應(yīng)為（ ）【例】如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B=0.1T，所用矩形線圈的匝數(shù)N=100匝，邊長(zhǎng)ab=0.2m，bc=0.5m，以角速度=100rad/s繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈平面通過(guò)中性面

16、時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，試求：（1）線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大?。唬?）由t=0至t=T/4過(guò)程中的平均電動(dòng)勢(shì)（3）若線圈電阻為2，則通過(guò)線圈橫截面的電荷量為多少知識(shí)點(diǎn)四：變壓器和遠(yuǎn)距離輸電1.定義：無(wú)能量損失的變壓器叫做理想變壓器2.公式：，P1=P2，f1=f2（頻率相等）。3.遠(yuǎn)距離輸電關(guān)系：設(shè)發(fā)電廠發(fā)電電壓為U1，升壓后為U2，輸送到輸電線路末端為U3，降壓后用戶用電電壓為U4，I為輸電線上電流，r為輸電線路電阻，則有：U1：U2=n1：n2 U3：U4=n3：n4 U2=U3+Ir P1=P2 P3=P4 P2=P3+P損【例】如圖所示，匝數(shù)為110匝的矩形閉合導(dǎo)線框ABCD處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B= T

17、的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框面積S=0.5 m2，線框電阻不計(jì)。線框繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO' 以角速度=400 rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，并與理想變壓器原線圈相連。變壓器副線圈接入一只“220V，100W”的燈泡，且燈泡正常發(fā)光。則變壓器輸入電壓為_(kāi)V。變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為_(kāi)?！纠繄D中B為理想變壓器，接在交變電壓有效值保持不變的電源上。指示燈L1和L2完全相同（其阻值均恒定不變），R是一個(gè)定值電阻，電壓表、電流表都為理想電表。開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)S是斷開(kāi)的，現(xiàn)將S閉合則( )A 電流表A2的示數(shù)變大B 電壓表的示數(shù)變大C 電流表A1的示數(shù)變小D 燈泡L1的亮度變暗【例】（多選）如圖所示，理想變壓器的原

18、、副線圈匝數(shù)比為5：1，原線圈兩端的交變電壓為 ，氖泡在兩端電壓達(dá)到44V時(shí)開(kāi)始發(fā)光，下列說(shuō)法中正確的有（ ） A 開(kāi)關(guān)接通后，氖泡的發(fā)光頻率為50Hz B 開(kāi)關(guān)接通后，電壓表的示數(shù)為44 V C 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，電壓表的示數(shù)不變 D 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，變壓器的輸出功率不變【例】在遠(yuǎn)距離輸電中,輸電線電阻為r,輸送功率為P,若用電壓U送電,則用戶得到的功率為（）A PB C D 【例】在遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，要考慮盡量減少輸電線上的功率損失。有一個(gè)坑口電站，輸送的電功率為P=500kW，當(dāng)使用U=5kV的電壓輸電時(shí)，測(cè)得安裝在輸電線路起點(diǎn)和終點(diǎn)處的兩只電度表一晝夜示數(shù)相差4800度。求：（1）這時(shí)的輸電效率和輸電線的總電阻r。（2）若想使輸電效率提高到98%，又不改變輸電線，那么電站應(yīng)使用多高的電壓向外輸電？知識(shí)點(diǎn)五：自感現(xiàn)象1.定義：由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的