【高中物理】電磁感應(yīng)教案講義

1、電磁感應(yīng)一、基礎(chǔ)知識1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律（1）磁通量：=BS ，單位：Wb；是標(biāo)量，但有正負(fù)，正負(fù)僅代表穿向。（2）電磁感應(yīng)現(xiàn)象：當(dāng)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時，電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象。（3）產(chǎn)生條件：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化、閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運動，=BS= BS 。（4）楞次定律：感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量變化。（5）感應(yīng)電流方向：右手定則，讓磁感線穿過掌心，右手大拇指指向?qū)w運動方向，其余四指指向就是電流方向。2.法拉第電磁感應(yīng)定律 自感和渦流（1）法拉第電磁感應(yīng)定律：E=n，感應(yīng)電動勢大小與穿過這一電路的磁通量變化率成正

2、比。（2）感生電動勢：由于磁場變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，回路中處于變化磁場中的線圈相當(dāng)于電源，方向由楞次定律判斷，計算用E=n。（3）動生電動勢：由于導(dǎo)體做切割磁感線運動而產(chǎn)生的電動勢，做切割運動的導(dǎo)體相當(dāng)于電源，方向由楞次定律或右手定則判斷，計算用，E=n或E=BLVsin。（4）互感：兩個相互靠近的線圈，其中一個電流發(fā)生變化，它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。（5）自感：由于導(dǎo)體自身的電流變化產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。自感電動勢總是阻礙自身的電流變化，表示為E=L，L是自感系數(shù)，與線圈長度、橫截面積、單位長度匝數(shù)成正比，線圈有鐵芯比無鐵芯自感系數(shù)大得多。通電自感：在線圈通電的一瞬間

3、，會產(chǎn)生反方向的感應(yīng)電動勢阻礙電流增大，導(dǎo)致線圈中的電流是逐漸增大的。斷電自感：斷電時的一瞬間，會產(chǎn)生與剛才電流同方向的感應(yīng)電動勢阻礙電流減小，如果此時線圈仍處在回路中，會導(dǎo)致線圈中的電流是逐漸減小的。（6）渦流：由于線圈電流變化，會在附近導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電流，形成閉合回路，這種現(xiàn)象叫渦流。3.電磁感應(yīng)的綜合問題一般解決方法（1）確定電源：做切割磁感線運動的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源、處在變化磁場中的線圈相當(dāng)于電源（2）計算感應(yīng)電動勢：E=n或E=BLVsin（3）判斷感應(yīng)電流方向：右手定則、楞次定律（4）計算感應(yīng)電流：I=（5）判斷安培力方向：左手定則（6）計算安培力大?。篎=BIL（7）計算導(dǎo)體

4、合外力大?。?）計算導(dǎo)體的加速度：F=ma（9）分析導(dǎo)體的運動狀態(tài)：v與a方向的關(guān)系（10）確定導(dǎo)體的臨界狀態(tài)二、常規(guī)題型例1.兩圓環(huán)A、B同心放置且半徑RARB，將一條形磁鐵置于兩環(huán)圓心處，且與圓環(huán)平面垂直，如圖所示，則穿過A、B兩圓環(huán)的磁通量的大小關(guān)系為(C )AABBABCABD無法確定內(nèi)部相等，外部A多于B，總的數(shù)量=內(nèi)部-外部，所以B多于A練習(xí)1.如圖所示，一有限范圍的勻強磁場，寬度為d，將一邊長為l的正方形導(dǎo)線框以速度為v勻速地通過磁場區(qū)域，若d>l，則線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流的時間應(yīng)等于(C)A. B.C. D.線圈剛剛完全進(jìn)入磁場時至線圈剛剛出磁場前，通過線圈的磁通量不發(fā)生變

5、化，線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流練習(xí)2.一個單匝矩形線圈abcd，邊長ab30 cm，bc20 cm，如圖所示放在Oxyz直角坐標(biāo)系內(nèi)，線圈平面垂直于Oxy平面，與Ox軸和Oy軸的夾角分別為30°和60°，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B102 T試計算：當(dāng)磁場方向分別沿Ox，Oy，Oz方向時，穿過線圈的磁通量各為多少？xBScos=3×104 WbyBScos=3×104 Wbz0練習(xí)3.如圖所示，用導(dǎo)線做成的圓形回路與一直導(dǎo)線構(gòu)成幾種位置組合，哪些組合中，切斷直導(dǎo)線中的電流時，閉合回路中會有感應(yīng)電流產(chǎn)生(圖A、B、C中直導(dǎo)線都與圓形線圈在同一平面內(nèi)，O點為線圈的圓心

6、，圖D中直導(dǎo)線與圓形線圈垂直，并與中心軸重合)(BC) AD圓環(huán)磁通量始終為0，無變化，所以不會有電流產(chǎn)生例2.如圖所示，導(dǎo)線ab和cd互相平行，則下列四種情況下導(dǎo)線cd中無電流的是(D)A開關(guān)S閉合或斷開的瞬間B開關(guān)S是閉合的，但滑動觸頭向左滑C開關(guān)S是閉合的，但滑動觸頭向右滑D開關(guān)S始終閉合，不滑動觸頭練習(xí)1. 如圖所示，在勻強磁場中的導(dǎo)軌上，有兩根等長的平行導(dǎo)線ab和cd，以相同的速度v勻速向右滑動為使ab中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，對開關(guān)S來說(D)A斷開和閉合都可以B應(yīng)斷開C斷開和閉合都不行D應(yīng)閉合開關(guān)閉合abNM才會有電流，abcd速度一樣，不會有電流練習(xí)2. 如圖所示，一個矩形鐵芯上繞制兩

7、個線圈A和B.在下列關(guān)于B線圈中是否有感應(yīng)電流的判斷中，正確的是(BC)AS閉合后，B線圈中一直有感應(yīng)電流BS閉合一段時間后，B中感應(yīng)電流消失，但移動變阻器滑片時，B中又有感應(yīng)電流出現(xiàn)C在S斷開和閉合的瞬間，B中都有感應(yīng)電流D因為A、B兩線圈是兩個不同的回路，所以B中始終沒有感應(yīng)電流磁通量發(fā)生變化就會有感應(yīng)電流練習(xí)3. 如圖所示，固定于水平面上的金屬架CDEF處在豎直向下的勻強磁場中，金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運動t0時，磁感應(yīng)強度為B0，此時MN到達(dá)的位置恰好使MDEN構(gòu)成一個邊長為l的正方形為使MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，從t0開始，磁感應(yīng)強度B應(yīng)隨時間t怎樣變化？請推導(dǎo)這種情況下B與

8、t的關(guān)系式讓磁通量保持不變，即B0l2B·(l2lvt)，解得：B例3. 根據(jù)楞次定律知:感應(yīng)電流的磁場一定(C)A.阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量B.與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反C.阻礙引起感應(yīng)電流的磁場的磁通量的變化D.與引起感應(yīng)電流的磁場方向相同練習(xí)1. (多選題)如圖當(dāng)磁鐵運動時,通過電阻的電流由A經(jīng)R流向B。則磁鐵的運動情況可能是(BCD)A.向下運動B.向上運動C.向左平移D.向右平移根據(jù)電流判斷感應(yīng)電流在螺線管內(nèi)產(chǎn)生的磁場方向向下，說明磁通量變化是向下的減少，磁鐵BCD運動都可以使向下的減少練習(xí)2. 如圖所示,一水平放置的圓形通電線圈1固定,另一較小的圓形線圈2從1的正上方下

9、落,在下落過程中兩線圈平面始終保持平行共軸,則線圈2從正上方下落至1的正下方過程中,從上往下看,線圈2中的感應(yīng)電流為(C)A.無感應(yīng)電流B.有順時針方向的感應(yīng)電流C.先是順時針方向,后是逆時針方向的感應(yīng)電流D.先是逆時針方向,后是順時針方向的感應(yīng)電流根據(jù)楞次定律，2在1上方下降時，向上的磁通量增加，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場應(yīng)該向下，即順時針2在1下方下降時，向上的磁通量減少，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場應(yīng)該向上，即逆時針例4. (多選題)閉合電路的一部分導(dǎo)體在勻強磁場中做切割磁感線運動,如圖所示,能正確表示感應(yīng)電流I的方向、磁感應(yīng)強度B的方向跟導(dǎo)體運動速度的方向關(guān)系的是(BC)右手定則練習(xí)1. 如圖所示,導(dǎo)線

10、框abcd和通電直導(dǎo)線在同一平面內(nèi),直導(dǎo)線通有恒定電流并通過ad和bc的中點,當(dāng)線框向右運動的瞬間,則(B)A.線框中有感應(yīng)電流,方向為順時針B.線框中有感應(yīng)電流,方向為逆時針C.線框中有感應(yīng)電流,但方向難以判斷D.由于穿過線框的磁通量為零,所以線框中沒有感應(yīng)電流根據(jù)楞次定律，線框向右移動，向里的磁通量增加，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場應(yīng)該向外，即逆時針根據(jù)右手定則直接判斷ab、cd切割磁感線也可以練習(xí)2.(多選題)如圖所示,導(dǎo)體AB、CD可在水平軌道上自由滑動,且兩水平軌道在中央交叉處互不相通。當(dāng)導(dǎo)體棒AB向左移動時(AD)A.AB中感應(yīng)電流的方向為A到BB.AB中感應(yīng)電流的方向為B到AC.CD向左移

11、動D.CD向右移動右手定則判斷AB電流方向A到B，那么CD就是C到D，左手定則判斷CD受力向右例5. (多選題)如圖,勻強磁場垂直于軟導(dǎo)線回路平面,由于磁場發(fā)生變化,回路變?yōu)閳A形。則該磁場(CD)A.逐漸增強,方向向外B.逐漸增強,方向向里C.逐漸減弱,方向向外D.逐漸減弱,方向向里根據(jù)楞次定律，線圈面積增大，說明磁場強度減弱，方向可向里可向外也可先分析受力，再用左手定則分析電流方向，再根據(jù)磁場方向不同分析感應(yīng)電流的磁場方向練習(xí)1. (多選題)如圖,在水平光滑桌面上,兩相同的矩形剛性小線圈分別疊放在固定的絕緣矩形金屬框的左右兩邊上,且每個小線圈都各有一半面積在金屬框內(nèi)。在金屬框通入逆時針方向電

12、流的瞬間(BC)A.兩小線圈會有相互靠攏的趨勢B.兩小線圈會有相互遠(yuǎn)離的趨勢C.兩小線圈中感應(yīng)電流都沿順時針方向D.左邊小線圈中感應(yīng)電流沿順時針方向,右邊小線圈中感應(yīng)電流沿逆時針方向金屬框通入電流的瞬間,兩個小線圈向外的磁通量均增大,根據(jù)楞次定律,為了阻礙磁通量的增大,左邊小線圈向左運動,右邊小線圈向右運動,選項A錯誤,B正確;由環(huán)形電流的磁場分布規(guī)律知兩小線圈感應(yīng)磁場的方向垂直紙面向里,由安培定則可知感應(yīng)電流沿順時針方向,C正確,D錯誤。練習(xí)2. 老師做了一個物理小實驗讓學(xué)生觀察:一輕質(zhì)橫桿兩側(cè)各固定一金屬環(huán),橫桿可繞中心點自由轉(zhuǎn)動,老師拿一條形磁鐵插向其中一個小環(huán),后又取出插向另一個小環(huán),

13、同學(xué)們看到的現(xiàn)象是(B)A.磁鐵插向左環(huán),橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動B.磁鐵插向右環(huán),橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動C.無論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán),橫桿都不發(fā)生轉(zhuǎn)動D.無論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán),橫桿都發(fā)生轉(zhuǎn)動左環(huán)沒有閉合，只有插向右環(huán)才會轉(zhuǎn)動練習(xí)3.如圖所示,粗糙水平桌面上有一質(zhì)量為m的銅質(zhì)矩形線圈。當(dāng)一豎直放置的條形磁鐵從線圈中線AB正上方等高快速經(jīng)過時,若線圈始終不動,則關(guān)于線圈受到的支持力FN及在水平方向運動趨勢的正確判斷是(D)A.FN先小于mg后大于mg,運動趨勢向左B.FN先大于mg后小于mg,運動趨勢向左C.FN先小于mg后大于mg,運動趨勢向右D.FN先大于mg后小于mg,運動趨勢向右當(dāng)一豎直放置的條形磁鐵從線

14、圈中線AB正上方等高快速經(jīng)過時,線圈中向下的磁通量先增加后減小,由楞次定律可知,線圈中先產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流,后產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流,線圈的感應(yīng)電流磁場阻礙磁鐵的運動,故靠近時磁鐵與線圈相互排斥,線圈受排斥力向右下方,FN大于mg,線圈有水平向右運動的趨勢;離開時磁鐵與線圈相互吸引,線圈受到吸引力向右上方,FN小于mg,線圈有水平向右運動的趨勢,故選項D正確。例6.(多選題)下列關(guān)于電磁感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢大小的表述正確的是(AD)A.穿過導(dǎo)體框的磁通量為零的瞬間,線框中的感應(yīng)電動勢有可能很大B.穿過導(dǎo)體框的磁通量越大,線框中感應(yīng)電動勢一定越大C.穿過導(dǎo)體框的磁通量變化量越大,線框中感應(yīng)

15、電動勢一定越大D.穿過導(dǎo)體框的磁通量變化率越大,線框中感應(yīng)電動勢一定越大感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的大小無關(guān),而是與磁通量的變化率成正比練習(xí)1. (多選題)單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動軸垂直于磁場。若線圈所圍面積的磁通量隨時間變化的規(guī)律如圖所示,則(BD)A.線圈中0時刻的感應(yīng)電動勢最小B.線圈中C時刻的感應(yīng)電動勢為零C.線圈中C時刻的感應(yīng)電動勢最大D.線圈中0到C時刻內(nèi)平均感應(yīng)電動勢為0.4 V解析:感應(yīng)電動勢E=t,而磁通量的變化率是-t圖象中的切線斜率,當(dāng)t=0時=0,但t0。若求平均感應(yīng)電動勢,則用與t的比值求,E=t=(2-0)×10-30.01×12V=

16、0.4V?？芍x項B、D正確。練習(xí)2. (2014·江蘇單科)如圖所示,一正方形線圈的匝數(shù)為n,邊長為a,線圈平面與勻強磁場垂直,且一半處在磁場中,在t時間內(nèi),磁感應(yīng)強度的方向不變,大小由B均勻地增大到2B。在此過程中,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為(B)A.Ba22t B.nBa22tC.nBa2tD.2nBa2t由法拉第電磁感應(yīng)定律,E=nt=n2B-Bt·a22=nBa22t例7. (多選題)一根直導(dǎo)線長0.1 m,在磁感應(yīng)強度為0.1 T的勻強磁場中以10 m/s的速度勻速運動,則導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢(BCD)A.一定為0.1 VB.可能為零C.可能為0.01 VD.最

17、大值為0.1 V當(dāng)公式E=Blv中B、l、v互相垂直而導(dǎo)體切割磁感線運動時感應(yīng)電動勢最大,Em=Blv=0.1×0.1×10V=0.1V;當(dāng)vB時,E=0,所以0E0.1V練習(xí)1.磁卡的磁條中有用于存儲信息的磁極方向不同的磁化區(qū),刷卡器中有檢測線圈。當(dāng)以速度v0刷卡時,在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,其E-t關(guān)系如圖所示。如果只將刷卡速度改為v02,線圈中的E-t關(guān)系圖可能是(D)根據(jù)E=Blv，v變?yōu)橐话?，E也變?yōu)樵瓉淼囊话刖毩?xí)2.紙面內(nèi)兩個半徑均為R的圓相切于O點,兩圓形區(qū)域內(nèi)分別存在垂直于紙面的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小相等、方向相反,且不隨時間變化。一長為2R的導(dǎo)體桿OA繞過

18、O點且垂直于紙面的軸順時針勻速旋轉(zhuǎn),角速度為,t=0時,OA恰好位于兩圓的公切線上,如圖所示。若選取從O指向A的電動勢為正,下列描述導(dǎo)體桿中感應(yīng)電動勢隨時間變化的圖象可能正確的是(C)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E=BL2，B、不變，前半個周期電動勢為正，且成二次函數(shù)先增大后減小，C正確例8. 如圖所示,通電導(dǎo)線MN與單匝矩形線圈abcd共面,位置靠近ab且相互絕緣。當(dāng)MN中電流突然減小時,線圈所受安培力的合力方向(B)A.向左B.向右C.垂直紙面向外D.垂直紙面向里線圈的合磁通量是向里的，電流減小，線圈的向里的磁通量減小，根據(jù)楞次定律，受力方向就是增大向里的磁通量的方向練習(xí)1.如圖所示,當(dāng)導(dǎo)線ab在電阻不

19、計的金屬導(dǎo)軌上滑動時,線圈c向右擺動,則ab的運動情況是(B)A.向左或向右勻速運動B.向左或向右減速運動C.向左或向右加速運動D.只能向右勻加速運動線圈c向右運動,說明穿過線圈的磁通量正在減少,即右側(cè)回路中的感應(yīng)電流減小,即感應(yīng)電動勢減小根據(jù)E=BLv，說明v減小，方向無所謂練習(xí)2. (多選題)在條形磁鐵的中央位置的正上方水平固定一銅質(zhì)圓環(huán)如圖所示,以下判斷中正確的是(AC)A.釋放圓環(huán),環(huán)下落時環(huán)的機械能守恒B.釋放圓環(huán),環(huán)下落時磁鐵對桌面的壓力比磁鐵的重力大C.給磁鐵水平向右的初速度,磁鐵運動后做減速運動D.給磁鐵水平向右的初速度,圓環(huán)產(chǎn)生向左的運動趨勢圓環(huán)的合磁通量為0，只受重力，所以

20、機械能守恒磁鐵向右運動，圓環(huán)開始有磁通量，由楞次定律可知，圓環(huán)的運動阻礙磁通量變化，所以圓環(huán)也有向右的運動趨勢，根據(jù)牛頓第三定律，圓環(huán)會給向左的磁鐵反作用力，所以磁鐵會減速練習(xí)3. (多選題)(2014·四川理綜)如圖所示,不計電阻的光滑U形金屬框水平放置,光滑、豎直玻璃擋板H、P固定在框上,H、P的間距很小。質(zhì)量為0.2 kg的細(xì)金屬桿CD恰好無擠壓地放在兩擋板之間,與金屬框接觸良好并圍成邊長為1 m的正方形,其有效電阻為0.1 。此時在整個空間加方向與水平面成30°角且與金屬桿垂直的勻強磁場,磁感應(yīng)強度隨時間變化規(guī)律是B=(0.4-0.2t) T,圖示磁場方向為正方向。

21、框、擋板和桿不計形變。則(AC)A.t=1 s時,金屬桿中感應(yīng)電流方向從C到DB.t=3 s時,金屬桿中感應(yīng)電流方向從D到CC.t=1 s時,金屬桿對擋板P的壓力大小為0.1 ND.t=3 s時,金屬桿對擋板H的壓力大小為0.2 Nt=1s時磁通量向下正在減少、t=3s時磁通量向上正在增加，所以這兩個時刻感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場都向下，根據(jù)安培定則電流從C到D，A正確。由法拉第電磁感應(yīng)定律,得感應(yīng)電動勢E=BtS·sin30°=0.1V,感應(yīng)電流I=ER=1A,t=1s時,金屬桿受力方向右上，F(xiàn)P=FAsin30°=BILsin30°=(0.4-0.2t)T&

22、#215;ILsin30°=0.1N,選項C正確;t=3s時,金屬桿受力方向左下，F(xiàn)H=FAsin30°=B3ILsin30°,而B3=0.4T-0.2×3T=-0.2T,方向向左上方,代入解得FH=0.1N,選項D錯誤。例9. (多選題)下列說法中正確的是(AC)A.感生電場由變化的磁場產(chǎn)生B.恒定的磁場也能在周圍空間產(chǎn)生感生電場C.感生電場的方向也同樣可以用楞次定律和右手定則來判定D.感生電場的電場線是閉合曲線,其方向一定是沿逆時針方向磁場變化時在空間激發(fā)感生電場,其方向與所在閉合電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同,可由楞次定律和右手定則判定練習(xí)1. (多

23、選題)某空間出現(xiàn)了如圖所示的一組閉合電場線,方向從上向下看是順時針的,這可能是(AC)A.沿AB方向磁場在迅速減弱B.沿AB方向磁場在迅速增強C.沿BA方向磁場在迅速增強D.沿BA方向磁場在迅速減弱練習(xí)2. 在如圖所示的A、B、C、D四種磁場情況中能產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電場的是(C)練習(xí)3. 如圖所示,固定于水平桌面上的金屬框架cdef,處在豎直向下的勻強磁場中,金屬棒ab擱在框架上,可無摩擦滑動。此時adeb構(gòu)成一個邊長為l的正方形。金屬棒的電阻為r,其余部分電阻不計。開始時磁感應(yīng)強度為B0。(1)若從t=0時刻起,磁感應(yīng)強度均勻增加,每秒增加k,同時保持棒靜止,求金屬棒中的感應(yīng)電流大小和方向。(

24、2)在上述(1)情況中,始終保持金屬棒靜止,當(dāng)t=t1末時需加的垂直于棒的水平拉力為多大?(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=t=BtS=kl2,再根據(jù)歐姆定律得I=Er=kl2r,根據(jù)楞次定律判斷,回路中的電流方向為逆時針方向,即棒上電流從b到a。(2)要保持棒靜止,使作用到棒上的力平衡,即水平拉力等于棒受到的安培力,F=F安=BIL=(B0+kt1)kl2rl=kl3r(B0+kt1)。例10. 下列說法中正確的是(AB)A.因?qū)w運動而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為動生電動勢B.動生電動勢的產(chǎn)生與洛倫茲力有關(guān)C.動生電動勢的產(chǎn)生與電場力有關(guān)D.動生電動勢和感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的原因是一樣的根據(jù)動生電動勢的定

25、義,選項A正確。動生電動勢中的非靜電力與洛倫茲力有關(guān),感應(yīng)電動勢中的非靜電力與感生電場有關(guān),選項B正確練習(xí)1. 如圖甲所示,固定在水平桌面上的光滑金屬框架cdeg處于方向豎直向下的勻強磁場中,金屬桿ab與金屬框架接觸良好。在兩根導(dǎo)軌的端點d、e之間連接一電阻,其他部分電阻忽略不計?，F(xiàn)用一水平向右的外力F作用在金屬桿ab上,使金屬桿由靜止開始向右在框架上滑動,運動中桿ab始終垂直于框架。圖乙為一段時間內(nèi)金屬桿受到的安培力F安隨時間t的變化關(guān)系,則圖中可以表示外力F隨時間t變化關(guān)系的圖象是(D)ab切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E=Blv,感應(yīng)電流為I=BlvR,安培力F安=B2l2vR,所以vF安,v

26、t,金屬桿的加速度為定值,又由牛頓第二定律F-F安=ma,即F=F安+ma,故選項D正確。練習(xí)2. 在勻強磁場中,ab、cd兩根導(dǎo)體棒沿兩根導(dǎo)軌分別以速度v1、v2滑動,如圖所示,下列情況中,能使電容器獲得最多電荷量且左邊極板帶正電的是(C)A.v1=v2,方向都向右B.v1=v2,方向都向左C.v1v2,v1向右,v2向左D.v1v2,v1向左,v2向右當(dāng)ab棒和cd棒分別向右和向左運動時,兩棒均相當(dāng)于電源,且串聯(lián),電路中有最大電動勢,對應(yīng)最大的順時針方向電流,電阻上有最高電壓,所以電容器上有最多電荷量,左極板帶正電,選項C正確。練習(xí)3. 磁浮列車的運行原理可簡化為如圖所示的模型,在水平面上

27、,兩根平行直導(dǎo)軌間有豎直方向且等距離分布的勻強磁場B1和B2,導(dǎo)軌上有金屬框abcd,金屬框?qū)挾萢b與磁場B1、B2寬度相同。當(dāng)勻強磁場B1和B2同時以速度v0沿直導(dǎo)軌向右做勻速運動時,金屬框也會沿直導(dǎo)軌運動,設(shè)直導(dǎo)軌間距為L,B1=B2=B,金屬框的電阻為R,金屬框運動時受到的阻力恒為F,則金屬框運動的最大速度為多少?當(dāng)磁場B1、B2同時以速度v0向右勻速運動時,線框必然同時有兩條邊切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。線框以最大速度運動時切割磁感線的速度為v=v0-vm ，當(dāng)線框以最大速度vm勻速行駛時,線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=2BLv ，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為I=ER ，線框所受的安培力為F安=

28、2BIL ，線框勻速運動時,據(jù)平衡條件可得F安=F ，解得vm=4B2L2v0-FR4B2L2例11. 關(guān)于線圈的自感系數(shù)、自感電動勢下列說法中正確的是(C)A線圈中電流變化越大，線圈自感系數(shù)越大B對于某一線圈，自感電動勢正比于電流的變化量C一個線圈的電流均勻增大，這個線圈自感系數(shù)、自感電動勢都不變D自感電動勢總與原電流方向相反線圈的自感系數(shù)由線圈本身的因素決定E自，而不是E自I，C對，A、B錯線圈中電流減小時，自感電動勢方向與原電流方向相同，電流增大時，自感電動勢方向與原電流方向相反，D錯練習(xí)1.如圖所示，L為自感系數(shù)較大的線圈，電路穩(wěn)定后小燈泡正常發(fā)光，當(dāng)斷開開關(guān)S的瞬間會有(A)A燈A立

29、即熄滅B燈A慢慢熄滅C燈A突然閃亮一下再慢慢熄滅D燈A突然閃亮一下再突然熄滅在S斷開后，不能形成閉合回路，雖然有感應(yīng)電動勢，但電流為零，所以燈會立即熄滅練習(xí)2.（多選）如圖所示，L為一純電感線圈(即電阻為零)，LA是一燈泡，下列說法正確的是 (BD)A開關(guān)S接通瞬間，無電流通過燈泡B開關(guān)S接通后，電路穩(wěn)定時，無電流通過燈泡C開關(guān)S斷開瞬間，無電流通過燈泡D開關(guān)S接通瞬間，燈泡中有從a到b的電流，而在開關(guān)S斷開瞬間，燈泡中有從b到a的電流練習(xí)3. 如圖所示的電路中，S閉合且穩(wěn)定后流過電感線圈的電流是2 A，流過燈泡的電流是1 A，現(xiàn)將S突然斷開，S斷開前后，能正確反映流過燈泡的電流i隨時間t變化

30、關(guān)系的圖象是(D)開關(guān)斷開瞬間，線圈支路會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，使電流從2A逐漸減小，與燈泡構(gòu)成回路，流經(jīng)燈泡的電流方向與之前相反例12.（多選）如圖所示，是一種延時裝置的原理圖，當(dāng)S1閉合時，電磁鐵F將銜鐵D吸下，C線路接通；當(dāng)S1斷開時，由于電磁感應(yīng)作用，D將延遲一段時間才被釋放則 (BC)A由于A線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時釋放D的作用B由于B線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時釋放D的作用C如果斷開B線圈的開關(guān)S2，無延時作用D如果斷開B線圈的開關(guān)S2，延時將變化S1斷開，A線圈構(gòu)不成回路，有感應(yīng)電動勢但無電流，不能產(chǎn)生磁場，如果S2斷開，B線圈構(gòu)不成回路，有感應(yīng)電動勢但無電流，不能產(chǎn)生磁場，所

31、以S2必須閉合才有延時作用。練習(xí)1.在無線電儀器中，常需要在距離較近處安裝兩個線圈，并要求當(dāng)一個線圈中有電流變化時，對另一個線圈中的電流的影響盡量小則圖中兩個線圈的相對安裝位置最符合該要求的是(D)磁場互相垂直，對磁通量影響最小練習(xí)2.如圖所示是套在同一鐵芯上的兩個線圈，左線圈與電源、變阻器及開關(guān)相連，右線圈與電流表連成一閉合電路在下列情況下，電流表指針不偏轉(zhuǎn)的是 (B)A開關(guān)S合上或斷開的瞬間B開關(guān)S合上后，左線圈中通過恒定的電流時C開關(guān)S合上后，移動滑動變阻器滑片增大其阻值時D開關(guān)S合上后，移動滑動變阻器滑片減小其阻值時磁場變化才會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢練習(xí)3. 無線電力傳輸目前取得重大突破，在日

32、本展出了一種非接觸式電源供應(yīng)系統(tǒng)這種系統(tǒng)基于電磁感應(yīng)原理可無線傳輸電力兩個感應(yīng)線圈可以放置在左右相鄰或上下相對的位置，原理示意圖如圖所示下列說法正確的是(BD)A若A線圈中有電流，B線圈中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢B只有A線圈中輸入變化的電流，B線圈中才會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢CA中電流越大，B中感應(yīng)電動勢越大DA中電流變化越快，B中感應(yīng)電動勢越大例13. 如圖所示,在一個繞有線圈的可拆變壓器鐵芯上分別放一小鐵鍋水和一玻璃杯水。給線圈通入電流,一段時間后,一個容器中水溫升高,則通入的電流與水溫升高的是(C)A.恒定直流、小鐵鍋B.恒定直流、玻璃杯C.變化的電流、小鐵鍋 D.變化的電流、玻璃杯變化電流才產(chǎn)生磁場

33、，鐵鍋會產(chǎn)生渦流，導(dǎo)致溫度升高練習(xí)1.如圖所示是高頻電磁爐的工作示意圖,它是采用電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生渦流加熱的,它利用變化的電流通過線圈產(chǎn)生變化的磁場,當(dāng)變化的磁場通過含鐵質(zhì)鍋的底部時,即會產(chǎn)生無數(shù)小渦流,使鍋體本身自行高速升溫,然后再加熱鍋內(nèi)食物。電磁爐工作時產(chǎn)生的電磁波,完全被線圈底部的屏蔽層和頂板上的含鐵質(zhì)鍋所吸收,不會泄漏,對人體健康無危害。關(guān)于電磁爐,以下說法中正確的是(B)A.電磁爐是利用變化的磁場在食物中產(chǎn)生渦流對食物加熱的B.電磁爐是利用變化的磁場產(chǎn)生渦流,使含鐵質(zhì)鍋底迅速升溫,進(jìn)而對鍋內(nèi)食物加熱的C.電磁爐是利用變化的磁場使食物中的極性水分子振動和旋轉(zhuǎn)來對食物加熱的D.電磁爐跟電

34、爐一樣是讓電流通過電阻絲產(chǎn)生熱量來對食物加熱的練習(xí)2. (多選題)機場的安檢門可以利用渦流探測人身上攜帶的金屬物品,安檢門中接有線圈,線圈中通以交變電流,關(guān)于其工作原理,以下說法正確的是(CD)A.人身上攜帶的金屬物品會被地磁場磁化,在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流B.人體在線圈交變電流產(chǎn)生的磁場中運動,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢并在金屬物品中產(chǎn)生感應(yīng)電流C.線圈產(chǎn)生的交變磁場會在金屬物品中產(chǎn)生渦流D.金屬物品中感應(yīng)電流產(chǎn)生的交變磁場會在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流例14. (多選題)磁電式儀表的線圈通常用鋁框做骨架,把線圈繞在鋁框上,這樣做的目的是(BC)A.防止渦流B.利用渦流C.起電磁阻尼的作用 產(chǎn)生感應(yīng)電流即渦流、總是

35、阻礙運動D.起電磁驅(qū)動的作用練習(xí)1.如圖所示,一個閉合的矩形金屬框abcd與一根絕緣輕桿B相連,輕桿上端O點是一個固定轉(zhuǎn)軸,轉(zhuǎn)軸與線框平面垂直,線框靜止時恰位于蹄形磁鐵的正中央,線框平面與磁感線垂直?，F(xiàn)將線框從靜止釋放,在左右擺動過程中,線框受到磁場力的方向是(B)A.向左擺動的過程中,受力方向向左;向右擺動的過程中,受力方向向右B.向左擺動的過程中,受力方向向右;向右擺動的過程中,受力方向向左C.向左擺動的過程中,受力方向先向左后向右;向右擺動的過程中,受力方向先向右后向左D.擺動過程中始終不受力感應(yīng)電流的磁場總是阻礙線框相對磁場的運動練習(xí)2. 一個半徑為r、質(zhì)量為m、電阻為R的金屬圓環(huán),用

36、一根長為L的絕緣細(xì)繩懸掛于O點,離O點下方L2處有一寬度為L4、垂直紙面向里的勻強磁場區(qū)域,如圖所示?，F(xiàn)使圓環(huán)從與懸點O等高位置A處由靜止釋放(細(xì)繩伸直,忽略空氣阻力),擺動過程中金屬環(huán)所在平面始終垂直磁場,則在達(dá)到穩(wěn)定擺動的整個過程中金屬環(huán)產(chǎn)生的熱量是(C)A.mgLB.mg(L2+r)C.mg(34L+r) D.mg(L+2r)圓環(huán)切割磁感線時會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場會阻礙圓環(huán)運動，導(dǎo)致圓環(huán)機械能減少，最終擺動穩(wěn)定后，圓環(huán)擺動的最高點就是磁場的下邊緣，機械能減少了mg(34L+r)練習(xí)3. 如圖所示,四根等長的鋁管和鐵塊(其中C中鋁管不閉合,其他兩根鋁管和鐵管均閉合)豎直放置在同

37、一豎直平面內(nèi),分別將磁鐵和鐵塊沿管的中心軸線從管的上端由靜止釋放,忽略空氣阻力,則下列關(guān)于磁鐵和鐵塊穿過管的運動時間的說法正確的是(A)A.tA>tB=tC=tDB.tC=tA=tB=tDC.tC>tA=tB=tDD.tC=tA>tB=tD只有A能產(chǎn)生感應(yīng)電流、感應(yīng)磁場阻礙運動例15. 如圖所示是著名物理學(xué)家費曼設(shè)計的一個實驗,在一塊絕緣板中部安裝一個線圈,并接有電源,板的四周有許多帶負(fù)電的小球,將整個裝置懸掛起來,當(dāng)接通開關(guān)瞬間,整個圓盤將(A)A.順時針轉(zhuǎn)動一下B.逆時針轉(zhuǎn)動一下C.順時針不斷轉(zhuǎn)動 D.逆時針不斷轉(zhuǎn)動開關(guān)接通瞬間，線圈會產(chǎn)生向下的磁通量，由于楞次定律底部會

38、產(chǎn)生向上的磁通量，電流方向逆時針，所以負(fù)電小球順時針轉(zhuǎn)動練習(xí)1. (多選題)繞有線圈的鐵芯直立在水平桌面上,鐵芯上套著一個鋁環(huán),線圈與電源、開關(guān)相連,如圖所示。線圈上端與電源正極相連,閉合開關(guān)的瞬間,鋁環(huán)向上跳起。若保持開關(guān)閉合,則(CD)A.鋁環(huán)不斷升高B.鋁環(huán)停留在某一高度C.鋁環(huán)跳起到某一高度后將回落D.如果電源的正、負(fù)極對調(diào),觀察到的現(xiàn)象不變線圈電流增強，鋁環(huán)的磁通量增加，就會向磁通量減少的方向運動，電流穩(wěn)定后，沒有磁通量變化，就會下落，與電流方向無關(guān)練習(xí)2.如圖所示,水平放置的光滑導(dǎo)軌MN、PQ上放有長為L、電阻為R、質(zhì)量為m的金屬棒ab,導(dǎo)軌左端接有內(nèi)阻不計、電動勢為E的電源組成回

39、路,整個裝置放在豎直向上的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度為B,導(dǎo)軌電阻不計且足夠長,并與開關(guān)S串聯(lián)。求閉合開關(guān)后,金屬棒可達(dá)到的最大速度。閉合開關(guān)后,金屬棒在安培力的作用下向右運動。當(dāng)金屬棒的速度為v時,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BLv,它與電源電動勢為反接,從而導(dǎo)致電路中的電流減小,安培力減小,金屬棒的加速度減小,即金屬棒做加速度越來越小的變加速運動。當(dāng)加速度為零時,金屬棒的速度達(dá)到最大值,金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與電源電動勢大小相等,回路中電流為零,此后導(dǎo)體棒將以這個最大的速度做勻速運動。金屬棒速度最大時,有E=BLvm,解得vm=EBL。三、重點難點1.（2012，海南）如圖，一質(zhì)量為m的條形磁鐵用細(xì)線

40、懸掛在天花板上，細(xì)線從一水平金屬圓環(huán)中穿過現(xiàn)將環(huán)從位置釋放，環(huán)經(jīng)過磁鐵到達(dá)位置設(shè)環(huán)經(jīng)過磁鐵上端和下端附近時細(xì)線的張力分別為T1和T2，重力加速度大小為g，則（A）AT1mg，T2mgBT1mg，T2mgCT1mg，T2mgDT1mg，T2mg根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流要阻礙磁通量變化，所以在磁鐵上方時，安培力向上。在磁鐵下方時，安培力也向上，所以磁鐵的受力方向始終向下，大于重力。2.（2011，北京）某同學(xué)為了驗證斷電自感現(xiàn)象，自己找來帶鐵心的線圈L、小燈泡A、開關(guān)S和電池組E，用導(dǎo)線將它們連接成如圖所示的電路檢查電路后，閉合開關(guān)S，小燈泡發(fā)光；再斷開開關(guān)S，小燈泡僅有不顯著的延時熄滅現(xiàn)象雖經(jīng)多次

41、重復(fù)，仍未見老師演示時出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象，他冥思苦想找不出原因你認(rèn)為最有可能造成小燈泡末閃亮的原因是（C）A電源的內(nèi)阻較大B小燈泡電阻偏大C線圈電阻偏大 D線圈的自感系數(shù)較大理論上小燈泡閃亮的原因是，開關(guān)斷開后，線圈中產(chǎn)生了與原來同向的自感電流，且大于之前通過燈泡的電流。只有C選項會讓自感電流小于之前通過燈泡的電流，導(dǎo)致燈泡沒有閃亮。3.（2012，重慶）如圖所示，正方形區(qū)域MNPQ內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場在外力作用下，一正方形閉合剛性導(dǎo)線框沿QN方向勻速運動，t=0時刻，其四個頂點M、N、P、Q恰好在磁場邊界中點下列圖象中能反映線框所受安培力f的大小隨時間t變化規(guī)律的是（B） A B C

42、 Dt=0時MN切割磁感線的有效長度越來越小，PQ切割磁感線的有效長度不變，所以總的有效長度越來越大，E=BLv，I= ，f=BIL= ，越來越大的開口向上的二次函數(shù)。當(dāng)MN完全離開磁場后，總的有效長度不變，f不變。當(dāng)PQ開始離開磁場時，總的有效長度越來越小，f=BIL= ，逐漸減小的開口向上二次函數(shù)。4.（2013，課標(biāo)I）如圖，兩條平行導(dǎo)軌所在平面與水平地面的夾角為，間距為L。導(dǎo)軌上端接有一平行板電容器，電容為C。導(dǎo)軌處于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直于導(dǎo)軌平面。在導(dǎo)軌上放置一質(zhì)量為m的金屬棒，棒可沿導(dǎo)軌下滑，且在下滑過程中保持與導(dǎo)軌垂直并良好接觸。已知金屬棒與導(dǎo)軌之間的動摩擦因

43、數(shù)為，重力加速度大小為g。忽略所有電阻。讓金屬棒從導(dǎo)軌上端由靜止開始下滑，求:（1）電容器極板上積累的電荷量與金屬棒速度大小的關(guān)系；（2）金屬棒的速度大小隨時間變化的關(guān)系。（1）Q=CU=CE=CBLv（2）速度和時間的關(guān)系v=at 想求a，就要知道合外力情況，根據(jù)牛頓第二定律F=ma 受力分析，在導(dǎo)軌方向，金屬棒受到重力沿斜面向下的分力mgsin、摩擦力f=mgcos方向沿斜面向上、安培力F安=BIL方向沿斜面向上，所以合外力F=mgsin-mgcos-BIL 想求I，不能用I=，因為電阻R=0。根據(jù)電容電量，Q=It，I= ，根據(jù)（1）可知，Q=CBLv 、且v=at，所以Q=CBLa 整

44、理可得，v=t5.（2013，北京）如圖，在磁感應(yīng)強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中，金屬桿MN在平行金屬導(dǎo)軌上以速度v向右勻速滑動，MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為El；若磁感應(yīng)強度增為2B，其他條件不變，MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢變?yōu)镋2則通過電阻R的電流方向及E1與E2之比El：E2分別為（C）Aca，2：1Bac，2：1Cac，1：2Dca，1：2根據(jù)右手定則或者楞次定律可知，電流方向逆時針，a到c感應(yīng)電動勢E=BLv，所以El：E2=1：26.（2014，山東）（多選）一端接有定值電阻的平行金屬軌道固定在水平面內(nèi)，通有恒定電流的長直絕緣導(dǎo)線垂直并緊靠軌道固定，導(dǎo)體棒與軌道垂直且接觸良好。在向右勻速通過M、N兩區(qū)的過程中，導(dǎo)體棒所受安培力分別用FM、FN表示。不計軌道電阻。以下敘述正確的是（ BCD ）A. FM向右 BFN向左 CFM逐漸增大 DFN逐漸減小由楞次定律可知導(dǎo)體在通過M、N兩區(qū)時受到的安培力都向左，B對。安培力F=BIL= ，越靠近導(dǎo)線，B越大，所以F越大，在M中運動時靠近導(dǎo)線，安培力越來越大，C對。在N中運動時，遠(yuǎn)離導(dǎo)線，安培力越來越小，D對