高三物理二輪練習(xí)教學(xué)案電磁感應(yīng)

1、2019高三物理二輪練習(xí)教學(xué)案電磁感應(yīng)一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象：一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象都可以歸結(jié)為磁通量的變化引起的：如： 二、感應(yīng)電流的方向判斷：楞次定律：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化對(duì)于導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向的判斷，也可以利用右手定則：伸開(kāi)右手，讓磁場(chǎng)穿過(guò)掌心，大拇指指向運(yùn)動(dòng)方向，四指指向?qū)w內(nèi)感應(yīng)電流方向或?qū)w內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正極。三、法拉第電磁感應(yīng)定律：（1）在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小，跟穿過(guò)這一回路的磁通變化率成正比。表達(dá)式： 平均值（2）導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。表達(dá)式：=BLv（垂直切割） 瞬時(shí)值若v不與B垂直，則可以將v分解為垂直于B和平行于B，

2、其中垂直分量產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。（3）自感現(xiàn)象：由于通過(guò)導(dǎo)體本身電流發(fā)生變化而引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。自感電動(dòng)勢(shì) ，即與電流的變化率成正比，式中L為自感系數(shù)由線圈本身的長(zhǎng)度、橫截面積、匝數(shù)以及有無(wú)鐵芯決定。例題分析例1、通電直導(dǎo)線與閉合金屬框彼此絕緣，它們處于同一平面內(nèi)，導(dǎo)線位置與線框軸重合。為了使線框中產(chǎn)生如下圖方向的感應(yīng)電流，可以采取的措施是：A、減弱直導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度B、線框以直導(dǎo)線為軸轉(zhuǎn)動(dòng)C、線框向右平動(dòng)D、線框向左平動(dòng)分析：通電直導(dǎo)線產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感線是以電流為圓心的同心圓。閉合線框在如下圖狀態(tài)下磁通量j為零。當(dāng)直導(dǎo)線中電流強(qiáng)度發(fā)生變化或線框以直導(dǎo)線為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)線框的磁通量j始終是零，j=

3、0，故無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生。當(dāng)線框向右或向左平動(dòng)時(shí)，通過(guò)線框的磁通量j都要增加。向右平動(dòng)原磁場(chǎng)方向?yàn)椤皒”，向左平動(dòng)原磁場(chǎng)方向?yàn)椤啊睘榱俗璧K磁通量的增加產(chǎn)生題目中要求感生電流的方向。由楞次定律可判斷線框應(yīng)向左平動(dòng)，故D選項(xiàng)是正確的。例2、如下圖，用金屬導(dǎo)線變成閉合正方形導(dǎo)線框邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，電阻為R，當(dāng)它以速度v勻速地通過(guò)寬也為L(zhǎng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)過(guò)程中，外力需做功W，則該磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)為多大？若仍用此種導(dǎo)線變成邊長(zhǎng)為2L的正方形導(dǎo)線框，以相同速度通過(guò)同一磁場(chǎng)區(qū)，外力應(yīng)做功為原來(lái)的幾倍？解：正方形線框勻速通過(guò)磁場(chǎng)F=0，當(dāng)進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，cd邊切割磁感線產(chǎn)生產(chǎn)生I受F安：F外=F安。當(dāng)出磁場(chǎng)時(shí)ab邊切割磁感線產(chǎn)生

4、產(chǎn)生I受F安，則F外=F安。外力功W=F外2L=F安2L=BIL2L=2BL2 。則磁感應(yīng)強(qiáng)度 。當(dāng)線框邊長(zhǎng)為2L時(shí)，此時(shí)真正產(chǎn)生感應(yīng)電流的時(shí)候是當(dāng)cd、ab邊在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，外力功W為：（此時(shí)電阻為原來(lái)的2倍）W=F外2L= F安2L=BI2L2L =4BL2 = .故外力應(yīng)做功為原來(lái)的2倍。例3、置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，垂直磁場(chǎng)的水平面上有一光滑平行金屬導(dǎo)軌，軌的電阻不計(jì)，軌間連有電阻R軌距L，一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒在水平外力F外的作用下，從靜止開(kāi)始，在開(kāi)關(guān)閉合情況下金屬棒運(yùn)動(dòng)情況如何？解析：導(dǎo)體棒受水平F外產(chǎn)生加速度 速度由0開(kāi)始增加（v）切割磁感線棒中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)=BLv棒中電流 棒受培力F安=

5、BIL方向與外力相反棒受合力F合=F外-F安加速度減小 速度仍繼續(xù)增加IF安F合a導(dǎo)體棒做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，直至加速度減小到0，棒做勻速運(yùn)動(dòng)，此刻a=0，F(xiàn)合=0，F(xiàn)外=F安=BIL=B L= BLvm= 勻速運(yùn)動(dòng)的速度 為棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的最大速度。 例4、如下圖，圖中E為電池組，L是自感系數(shù)足夠大的電磁線圈（直流電阻不計(jì)），D1、D2是規(guī)格一樣的燈泡，在開(kāi)在S閉合或斷開(kāi)操作過(guò)程中燈泡均未被燒斷。以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是：A、S剛閉合時(shí)，D1、D2同時(shí)亮且同樣亮B、閉合S達(dá)到穩(wěn)定后，D1熄滅，D2比剛閉合S時(shí)要亮C、再將S斷開(kāi)時(shí)，D2不立即熄滅D、再將S斷開(kāi)時(shí)，D1先閃亮后再熄滅解析：當(dāng)開(kāi)關(guān)

6、S閉合瞬間，電路中電流增加，線圈因自感系數(shù)足夠大，又無(wú)電阻產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流增加，故L與路中電流可視為零，此時(shí)兩燈泡串聯(lián)接在電流兩端放兩燈同時(shí)亮。A選項(xiàng)是正確的。閉合S到達(dá)穩(wěn)定無(wú)電流變化，沒(méi)有自感電動(dòng)勢(shì)。因L中無(wú)電阻，則只有燈D2接在電源兩端，故燈D1不亮、D2比剛閉合時(shí)更亮。B選項(xiàng)是正確的。再將S斷開(kāi)，燈D2立即熄滅。C錯(cuò)誤。而L中的電流變化產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的減小，電流將流經(jīng)D1、燈D1閃亮后，隨著電流的減小而熄滅。D選項(xiàng)是正確的。答案：ABD習(xí)題1、在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放一電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌跟大線圈M相接，如下圖，導(dǎo)軌上放一根導(dǎo)線ab，磁力線垂直于導(dǎo)軌所在平面。欲使M所包圍的小

7、閉合線圈N產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母猩娏?，則導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況可能是：（）A、勻速向右運(yùn)動(dòng) B、加速向右運(yùn)動(dòng)C、減速向右運(yùn)動(dòng) D、加速向左運(yùn)動(dòng)2、如右圖所示，兩根豎直放置的光滑平行導(dǎo)軌，其一部分處于方向垂直導(dǎo)軌所在平面且有上下水平邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一根金屬桿MN成水平沿導(dǎo)軌滑下，在與導(dǎo)軌和電阻R組成的閉合電路中，其他電阻不計(jì)。當(dāng)金屬桿MN進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)后，其運(yùn)動(dòng)的速度圖象可能是下圖中的（） 3、如下圖，兩光滑曲線導(dǎo)軌連接光滑水平導(dǎo)軌，水平導(dǎo)軌處在方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。導(dǎo)體b靜置在水平導(dǎo)軌上，導(dǎo)體a從曲線導(dǎo)軌上滑下，進(jìn)入水平導(dǎo)軌的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中后（始終未與b相接觸）（）A、導(dǎo)體a將作勻減速運(yùn)動(dòng)，b作勻加速運(yùn)動(dòng)

8、B、回路中的感應(yīng)電流將不斷減小C、a、b的速度最終會(huì)相同D、回路中的感應(yīng)電流最終會(huì)為零4、圖所示為演示實(shí)驗(yàn)電路圖，L是帶鐵心的線圈，A是燈泡，原來(lái)電鍵K閉合，電路是接通的，若把電鍵K打開(kāi)，在電路切斷的瞬間，通過(guò)燈泡的電流方向是從_端到_端。這個(gè)實(shí)驗(yàn)是用來(lái)演示_現(xiàn)象。參考答案1、CD 2、ACD 3、BCD 4、a，b，自感 在線測(cè)試選擇題1、第一個(gè)發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的科學(xué)家是： A、奧斯特 B、庫(kù)侖 C、法拉第 D、安培 2、如圖1所示，是測(cè)定自感系數(shù)很大的線圈L直流電阻的電路，L兩端并聯(lián)一只伏特表，用來(lái)測(cè)量自感線圈的直流電壓，在測(cè)量完畢后，將電路解體時(shí)應(yīng)： A、先斷開(kāi)K1 B、先斷開(kāi)K2 C、

9、先拆除安培表 D、先拆除伏特表 3、如圖2所示，由大小兩個(gè)半圓弧組成的彎曲金屬導(dǎo)線位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)整個(gè)導(dǎo)體向右平移時(shí)，以下結(jié)論正確的選項(xiàng)是： A、整個(gè)導(dǎo)線中的總感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零 B、A、C、E三點(diǎn)的電勢(shì)相同 C、導(dǎo)線中將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，D點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)高 D、無(wú)法判斷 4、如圖3所示，矩形線框abcd在水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞中央豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸與外電路電阻R連通，t=0時(shí)刻線框平面跟磁場(chǎng)垂直，用T表示其轉(zhuǎn)動(dòng)周期，則： A、經(jīng)T/4時(shí)，線框abcd中穿過(guò)的磁通量為零，磁通量變化率最大 B、經(jīng)T/2時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)線a處橫截面積的電量為零 C、電阻R上有電流通過(guò) D、電阻R上恒無(wú)電流 5、如圖4所示，

10、正方形線框abcd每邊長(zhǎng)l=20m，回路電阻為0.02歐，線框質(zhì)量為m=100克，砝碼質(zhì)量M=140克，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5特，勻強(qiáng)磁場(chǎng)在豎直方向的寬度h=20cm，砝碼M和線框用細(xì)繩繞過(guò)兩個(gè)定滑輪相連，砝碼M從某一位置下降，當(dāng)線框上升到ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)時(shí)，開(kāi)始勻速運(yùn)動(dòng)，（g取10m/s2）線框勻速上升的速為 m/s，在線框勻速上升的過(guò)程中有 J機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。答案與解析 答案：1.C 2.B 3. A、B、C 4. A、D 5. 0.8 0.08 2、解：B。只要不斷開(kāi)K2，線圈L與伏特表就會(huì)組成閉合回答，在斷開(kāi)電路干路時(shí)，線圈L會(huì)因此產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流的方向與原方向相同。這時(shí)流

11、過(guò)伏特表的電流方向與原來(lái)電流方向相反，伏特表中的指針將反向轉(zhuǎn)動(dòng)。損壞伏特表，所以必須先拆下伏特表，即斷開(kāi)K2。3、解：A、B、C。整個(gè)導(dǎo)體向右平動(dòng)時(shí)，穿過(guò)閉合金屬導(dǎo)線的磁通量不變，整個(gè)導(dǎo)線中的總感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，由于A、C、E三個(gè)切割磁力線的有效長(zhǎng)度為零，則A、C、E三點(diǎn)的電勢(shì)相同。由右手定則判定UDUB。4、解：A、D。經(jīng) 時(shí)刻，線圈abcd平面與磁場(chǎng)平行，穿過(guò)線圈的磁通量為零，而ab邊和cd邊切割磁場(chǎng)的有效速度最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，故磁通量的變化率最大。A對(duì)。經(jīng) 時(shí)間內(nèi)，線圈abcd內(nèi)有電流，則通過(guò)導(dǎo)線a橫截面積的電量不為零，B錯(cuò)。不管磁場(chǎng)的方向和線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)方向如何，ab和cd相當(dāng)于兩個(gè)電源

12、，如上圖中其中一個(gè)圖的連接，則OO等勢(shì)，R上不會(huì)有電流。5、解：（1）線框ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)時(shí)，依題意有：F安+mg=Mg F安=BIl， 而=Blv，=IR （2）克服磁場(chǎng)力做的功轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔躓=F安l=BIl2=0.540.22=0.08（J） 高考題萃 1(03遼寧)電學(xué)中的庫(kù)侖定律、歐姆定律、法拉第電磁感應(yīng)定律（有關(guān)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的規(guī)律）、安培定律（磁場(chǎng)對(duì)電流作用的規(guī)律）都是一些重要的規(guī)律，右圖為遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)的示意圖（為了簡(jiǎn)單，設(shè)用戶的電器是電動(dòng)機(jī)），以下選項(xiàng)中正確的選項(xiàng)是A 發(fā)電機(jī)能發(fā)電的主要原理是庫(kù)侖定律 變壓器能變壓的主要原理是歐姆定律 電動(dòng)機(jī)通電后能轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)的主要原理是法拉第電

13、磁感應(yīng)定律B 發(fā)電機(jī)能發(fā)電的主要原理是安培定律 變壓器能變壓的主要原理是歐姆定律 電動(dòng)機(jī)通電后能轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)的主要原理是庫(kù)侖定律C 發(fā)電機(jī)能發(fā)電的主要原理是歐姆定律 變壓器能變壓的主要原理是庫(kù)侖定律 電動(dòng)機(jī)通電后能轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)的主要原理是法拉第電磁感應(yīng)定律D 發(fā)電機(jī)能發(fā)電的主要原理是法拉第電磁感應(yīng)定律變壓器能變壓的主要原理是法拉第電磁感應(yīng)定律電動(dòng)機(jī)通電后能轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)的主要原理是安培定律2. (03上海)傳感器可將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量，起自動(dòng)控制作用。如計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)中有位移傳感器，電熨斗、電飯煲中有溫度傳感器，電視機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、空調(diào)機(jī)中有光電傳感器(10).演示位移傳感器的工作原理如右圖示，物體M在導(dǎo)

14、軌上平移時(shí)，帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器的金屬滑桿p，通過(guò)電壓表顯示的數(shù)據(jù)，來(lái)反映物體位移的大小x。假設(shè)電壓表是理想的，則以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A 物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電源內(nèi)的電流會(huì)發(fā)生變化B 物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)會(huì)發(fā)生變化C 物體M不動(dòng)時(shí)，電路中沒(méi)有電流D 物體M不動(dòng)時(shí)，電壓表沒(méi)有示數(shù)(11).唱卡拉OK用的話筒，內(nèi)有傳感器。其中有一種是動(dòng)圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個(gè)輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場(chǎng)中，當(dāng)聲波使膜片前后振動(dòng)時(shí)，就將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A 該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的B 該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的C 膜片振動(dòng)時(shí)，穿過(guò)金屬線圈的磁通量不變D 膜

15、片振動(dòng)時(shí)，金屬線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)3（03全國(guó)）曾經(jīng)流行過(guò)一種向自行車(chē)車(chē)頭燈供電的小型交流發(fā)電機(jī)，圖1為其結(jié)構(gòu)示意圖。圖中N、S是一對(duì)固定的磁極，abcd為固定在轉(zhuǎn)軸上的矩形線框，轉(zhuǎn)軸過(guò)bc邊中點(diǎn)、與ab邊平行，它的一端有一半徑r01.0cm的摩擦小輪，小輪與自行車(chē)車(chē)輪的邊緣相接觸，如圖2所示。當(dāng)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因摩擦而帶動(dòng)小輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使線框在磁極間轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)線框由N800匝導(dǎo)線圈組成，每匝線圈的面積S20cm2，磁極間的磁場(chǎng)可視作勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度B0.010T，自行車(chē)車(chē)輪的半徑R135cm，小齒輪的半徑R24.cm，大齒輪的半徑R310.0cm（見(jiàn)圖 2）?，F(xiàn)從靜止開(kāi)始使大齒輪加速轉(zhuǎn)動(dòng)，問(wèn)

16、大齒輪的角速度為多大才能使發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值U3.2V？（假定摩擦小輪與自行車(chē)輪之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)） 答案：1D2(10)B (11)B3參考解答：當(dāng)自行車(chē)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)摩擦小輪使發(fā)電機(jī)的線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，線框中產(chǎn)生一正弦交流電動(dòng)勢(shì)，其最大值0BSN式中0為線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，即摩擦小輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。發(fā)電機(jī)兩端電壓的有效值U /2m設(shè)自行車(chē)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為1，由于自行車(chē)車(chē)輪與摩擦小輪之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，有R11R00小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度與自行車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度相同，也為1。設(shè)大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，有R3R21由以上各式解得( U/BSN)(R2r0/R3r1)代入數(shù)據(jù)得3.2s1 課外拓展 光纖

17、傳感器 近年來(lái)，傳感器在朝著靈敏、精確、適應(yīng)性強(qiáng)、小巧和智能化的方向發(fā)展。在這一過(guò)程中，光纖傳感器這個(gè)傳感器家族的新成員倍受青睞。光纖具有很多優(yōu)異的性能，例如：抗電磁干擾和原子輻射的性能，徑細(xì)、質(zhì)軟、重量輕的機(jī)械性能；絕緣、無(wú)感應(yīng)的電氣性能；耐水、耐高溫、耐腐蝕的化學(xué)性能等，它能夠在人達(dá)不到的地方（如高溫區(qū)），或者對(duì)人有害的地區(qū)（如核輻射區(qū)），起到人的耳目的作用，而且還能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。 光纖傳感器是最近幾年出現(xiàn)的新技術(shù)，可以用來(lái)測(cè)量多種物理量，比如聲場(chǎng)、電場(chǎng)、壓力、溫度、角速度、加速度等，還可以完成現(xiàn)有測(cè)量技術(shù)難以完成的測(cè)量任務(wù)。在狹小的空間里，在強(qiáng)電磁干

18、擾和高電壓的環(huán)境里，光纖傳感器都顯示出了獨(dú)特的能力。目前光纖傳感器已經(jīng)有70多種，大致上分成光纖自身傳感器和利用光纖的傳感器。 所謂光纖自身的傳感器，就是光纖自身直接接收外界的被測(cè)量。外接的被測(cè)量物理量能夠引起測(cè)量臂的長(zhǎng)度、折射率、直徑的變化，從而使得光纖內(nèi)傳輸?shù)墓庠谡穹⑾辔?、頻率、偏振等方面發(fā)生變化。測(cè)量臂傳輸?shù)墓馀c參考臂的參考光互相干涉（比較），使輸出的光的相位(或振幅)發(fā)生變化，根據(jù)這個(gè)變化就可檢測(cè)出被測(cè)量的變化。光纖中傳輸?shù)南辔皇芡饨缬绊懙撵`敏度很高，利用干涉技術(shù)能夠檢測(cè)出10的負(fù)4次方弧度的微小相位變化所對(duì)應(yīng)的物理量。利用光纖的繞性和低損耗，能夠?qū)⒑荛L(zhǎng)的光纖盤(pán)成直徑很小的光纖圈，以增加利用長(zhǎng)度，獲得更高的靈敏度。 光纖聲傳感器就是一種利用光纖自身的傳感器。當(dāng)光纖受到一點(diǎn)很微小的外力作用時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生微彎曲，而其傳光能力發(fā)生很大的變化。聲音是一種機(jī)械波，它對(duì)光纖的作用就是使光纖受力并產(chǎn)生彎曲，通過(guò)彎曲就能夠得到聲音的強(qiáng)弱。光纖陀螺也是光纖自身傳感器的一種，與激光陀螺相比，光纖陀螺靈敏度高，體積小，成本低，可以用于飛機(jī)、艦船、導(dǎo)彈等的高性能慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。如圖就是