物理選修3-2第四章電磁感應(yīng)知識(shí)點(diǎn)匯總

1、- -12.如圖11所示，虛線框和實(shí)線框在同一水平面內(nèi)。虛線框內(nèi)有矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，矩形的長(zhǎng)是寬的2倍。磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里。實(shí)線框abed是一個(gè)正方形導(dǎo)線框。若將導(dǎo)線框以相同的速率勻速拉離磁場(chǎng)區(qū)域，第一次沿ab方向拉出，第二次沿ad方向拉出，兩次力做的功分別為耳、比2,則（）A.W=W12B.W=2W12C.W=2W21D.W=4W2113.現(xiàn)代汽車中有一種先進(jìn)的制動(dòng)系統(tǒng)一一防抱死（ABS）系統(tǒng)，它有一個(gè)自動(dòng)控制剎車系統(tǒng)的裝置，原理如圖12。鐵質(zhì)齒輪P與車輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)。右端有一個(gè)繞有線圈的磁體，M是一個(gè)電流檢測(cè)器。當(dāng)車輪帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。這是由于齒靠近線圈時(shí)被磁化，使穿過線

2、圈的磁通量增大，齒離開線圈時(shí)又使磁通量減小，從而能使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。這個(gè)電流經(jīng)電子裝置放大后能控制制動(dòng)機(jī)構(gòu)。齒輪P從圖示位置按順圖12時(shí)針方向轉(zhuǎn)過a角的過程中，通過M的感應(yīng)電流的方向是（）A.總是從左向右B.總是從右向左C.先從左向右，然后從右向左D.先從右向左，然后從左向右北半球地磁場(chǎng)的豎直分量向下。如圖13所示，在北京某中學(xué)實(shí)驗(yàn)室的水平桌面上，放置邊長(zhǎng)為L(zhǎng)圖13北令東的正方形閉合導(dǎo)體線圈abed，線圈的ab邊沿南北方向，ad圖13北令東A.若使線圈向東平動(dòng)，則aA.若使線圈向東平動(dòng)，則a點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的電勢(shì)低若使線圈向北平動(dòng)，則a點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的電勢(shì)低若以ab為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn)，則線圈

3、中感應(yīng)電流方向?yàn)閍TbTcTdTa若以ab為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn)，則線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍TdTcTbTa圖14-a圖14-a是用電流傳感器（相當(dāng)于電流表，其電阻可以忽略不計(jì)）研究自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路，圖中兩個(gè)電阻的阻值均為R，L是一個(gè)自感系數(shù)足夠大的自感線圈，其直流電阻值也為R。圖14-b是某同學(xué)畫出的在t0時(shí)刻開關(guān)S切換前后，通過傳感器的電流隨時(shí)間變化的圖像。關(guān)于這些圖像，下列說法中正確的是（）圖14-a甲圖是開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合，通過傳感器1的電流隨時(shí)間變化的情況乙圖是開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合，通過傳感器1的電流隨時(shí)間變化的情況丙圖是開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_，通過傳感器2的電流隨時(shí)間變化的情況丁圖是開

4、關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_，通過傳感器2的電流隨時(shí)間變化的情況1XXXXXX圖15二、填空題圖15閉合線圈abed在磁場(chǎng)中向左運(yùn)動(dòng)，如圖15所示，則ab邊受到TOC o 1-5 h z的磁場(chǎng)力方向。由于地磁場(chǎng)的存在，飛機(jī)在一定高度水平飛行時(shí)，其機(jī)翼就會(huì)切割磁感線，機(jī)翼的兩端之間會(huì)有一定的電勢(shì)差。若飛機(jī)在我國(guó)東北上空水平飛行，則從飛行員的角度看，機(jī)翼左端的電勢(shì)比右端的電勢(shì)。如圖16所示，矩形線圈abed的一半放在B=的勻強(qiáng)磁場(chǎng)_./中，ab邊長(zhǎng)10cm,be邊長(zhǎng)20cm,若線圈繞ab邊以角速度=100.X、Irad/s勻速旋轉(zhuǎn)，由圖示位置轉(zhuǎn)過90。的時(shí)刻，線圈中瞬時(shí)感；“1X應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為，線圈轉(zhuǎn)過90

5、過程中平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)I大小為。圖16如圖17所示，a、b燈是兩個(gè)完全相同的電燈，電路導(dǎo)通時(shí)，調(diào)節(jié)R，使a、b都正常發(fā)光。先斷開開關(guān)，再閉合電鍵瞬間看到兩燈沒有同時(shí)發(fā)光，請(qǐng)判斷燈比時(shí)發(fā)光，請(qǐng)判斷燈比燈先發(fā)光，原因是:圖17現(xiàn)將電池組、滑動(dòng)變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流計(jì)及開關(guān)如下圖18連接。在開關(guān)閉合、線圈A放在線圈B中的情況下，某同學(xué)發(fā)現(xiàn)當(dāng)他將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P向左加速滑動(dòng)時(shí)，電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)。圖18圖18若將線圈A中鐵芯向上拔出，則能引起電流計(jì)的指針向_偏轉(zhuǎn)；若斷開開關(guān)，能引起電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)；若滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P勻速向右滑動(dòng)，能使電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)。三、解答題如圖19所示，處于光滑水

6、平面上的矩形線圈邊長(zhǎng)分別為L(zhǎng)1和L2,電阻為R,處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)邊緣，線圈與磁感線垂直。將線圈以向右的速度v勻速拉出磁場(chǎng)的過程。求：拉力大小F；圖19拉力的功率P；圖19拉力做的功W；線圈中產(chǎn)生的電熱Q；通過線圈某一截面的電荷量q。圖20中MN和PQ為豎直方向的兩平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌，間距I為m,電阻不計(jì)。導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度B為T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直。質(zhì)量m為X10-3kg、電阻為0的金屬桿ab始終垂直于導(dǎo)軌,并與其保持光滑接觸。導(dǎo)軌兩端分別接有滑動(dòng)變阻器和阻值為0的電阻R。當(dāng)桿ab達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)1以速率V勻速下滑，整個(gè)電路消耗的電功率P為W,重力加速度取10m/s2，試求速率V和滑動(dòng)

7、變阻器接入電路部分的阻值r2。個(gè)半徑r=m的閉合導(dǎo)體圓環(huán)，圓環(huán)單位長(zhǎng)度的電阻R0=X10-2/m。如圖21-a所示，圓環(huán)所在區(qū)域存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直圓環(huán)所在平面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間變化情況如圖21-b所示。(1)分別求在0s和s時(shí)間內(nèi)圓環(huán)中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小;(2)分別求在0s和s時(shí)間內(nèi)圓環(huán)中感應(yīng)電流的大小，并在圖21-c中畫出圓環(huán)中感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的i-t圖象(以線圈中逆時(shí)針電流為正，至少畫出兩個(gè)周期)；圖21J/A圖21J/A單位時(shí)間內(nèi)流過管道橫截面的液體體積叫做液體的體積流量（以下簡(jiǎn)稱流量）。有一種利用電磁原理測(cè)量非磁性導(dǎo)電液體（如自來水、啤酒等）流量的裝置，稱為電磁流量計(jì)

8、。它主要由將流量轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的傳感器和顯示儀表兩部分組成。傳感器的結(jié)構(gòu)如圖22所示，圓筒形測(cè)量管內(nèi)壁絕緣，其上裝有一對(duì)電極a和c,a、c間的距離等于測(cè)量管內(nèi)徑D,測(cè)量管的軸線與a、c的連線方向以及通電線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向三者相互垂直。當(dāng)導(dǎo)電液體流過測(cè)量管時(shí)，在電極a、c間出現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E,并通過與電極連接的儀表顯示出液體的流量Q。設(shè)磁場(chǎng)均勻恒定，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。（1）已知D=m,B=X10-3T,Q=嚇/s。試求E的大?。ㄈ。?；（2）顯示儀表相當(dāng)于傳感器的負(fù)載電阻，其阻值記為R。a、c間導(dǎo)電液體的電阻r隨液體電阻率的變化而變化，從而會(huì)影響顯示儀表的示數(shù)。試以E、R、r為參量，給出電極a、c間輸

9、出電壓U的表達(dá)式，并說明怎樣可以降低液體電阻率變化對(duì)顯示儀表示數(shù)的影響。圖22參考答案一、選擇題1CD2A、B、D解析：當(dāng)周長(zhǎng)一定的線圈由矩形變成圓形時(shí)，面積將變大，所以穿過閉合線圈的磁通量增大，能產(chǎn)生感應(yīng)現(xiàn)象。3C解析：靈敏電流表與線圈組成閉合回路，使線圈沿某一方向運(yùn)動(dòng)，若有電流，說明回路中有磁通量的變化，線圈所在處一定有磁場(chǎng)；若無電流，只說明線圈回路中沒有磁通量的變化，但不一定沒有磁場(chǎng)，可能磁場(chǎng)方向與線圈平面平行。4D5BCD解析：滑片P不論勻速運(yùn)動(dòng)還是變速運(yùn)動(dòng)，線圈中的電流都會(huì)變化，都會(huì)使鐵芯中的磁場(chǎng)變化。6B解析：當(dāng)0和d重合時(shí)，環(huán)切割磁感線的有效長(zhǎng)度等于環(huán)的半徑，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大。7

10、A解析：兩環(huán)的磁通量變化率總是相同的，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，兩線圈的電動(dòng)勢(shì)相同。8C解析：線圈進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，穿過線圈磁通量增加產(chǎn)生逆時(shí)針方向電流，線圈完全進(jìn)入磁場(chǎng)后的運(yùn)動(dòng)過程，穿過線圈的磁通量不變，沒有感應(yīng)電流，線圈穿出磁場(chǎng)過程，穿過線圈的磁通量減小，產(chǎn)生順時(shí)針方向電流。.xx.xxX3XXX解析：線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過程，穿過線圈的磁通量增加，產(chǎn)生的感應(yīng)電流沿逆時(shí)八X針方向，下邊受到的安培力向上，如圖所示。根據(jù)牛頓第二定律，線圈的加速度mg.F=ma,其中F=Bil=BI，則a=g色丄上，由此式可知，當(dāng)線圈進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度較小時(shí)，RmR加速度向下，且小于g,當(dāng)線圈進(jìn)入磁場(chǎng)的速度合適時(shí)，加速度可以為0

11、,當(dāng)線圈進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度很大時(shí)，可能使得a=g,即安培力等于重力的2倍，這樣加速度向上，且等于g。出磁場(chǎng)時(shí)，同樣可以分析出，線圈的加速度大小可以等于、小于或大于g。A解析：根據(jù)圖像可知，在第2秒內(nèi)磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，穿過線圈的磁場(chǎng)增強(qiáng)，由楞次定律AAB得出，線圈中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，E=N=NS，由于B隨時(shí)間AtAtAB_均勻增加，因此石恒定，E也恒定。C解析：小線圈B在進(jìn)入通電螺線管和穿出螺線管過程中，穿過B的磁通量一個(gè)是增加的，一個(gè)是減小的，因此感應(yīng)電流的方向相反，所以選項(xiàng)A、D是錯(cuò)誤的。已知螺線管是長(zhǎng)直密繞的，說明其內(nèi)部一段距離內(nèi)可以認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，那么小線圈

12、在螺線管內(nèi)部通過時(shí)就不會(huì)有磁通量的變化，感應(yīng)電流為零，所以B錯(cuò)誤。C解析：沿ab方向拉出線框時(shí)，由于線框勻速運(yùn)動(dòng)，因此外力做功等于安培力做功的絕對(duì)值，設(shè)矩形磁場(chǎng)長(zhǎng)為2I,寬為I矩形磁場(chǎng)長(zhǎng)為2I,寬為I。有安培力過程中線框運(yùn)動(dòng)距離為2I,拉力做功W=F2I=2B2l3vR。同樣方法可得出沿ad方向拉出過程，W2=FI=4B2l3vRD解析：開始時(shí)，齒正對(duì)著線圈，由于齒被磁化，磁場(chǎng)最強(qiáng)，穿過線圈的磁通量最大，當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)過-角時(shí)，磁場(chǎng)最弱，齒輪轉(zhuǎn)過角時(shí)，磁場(chǎng)又達(dá)最強(qiáng)，這樣穿過線圈的磁通量先減弱，再增強(qiáng)，2根據(jù)楞次定律，線圈中的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)先向左，后向右。所以流過M的電流方向是先向左后向右。AC解

13、析：北半球地球磁場(chǎng)是向北且斜向下的，可以分解為水平和豎直分量，沿東西方向的分量較小我們忽略不計(jì)，在實(shí)驗(yàn)室范圍內(nèi)，地磁場(chǎng)可看作是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，下圖中畫出了地磁場(chǎng)的水平分量和豎直分量。線圈向東平動(dòng)時(shí)，ab、cd邊切割地磁場(chǎng)的豎直分量，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，使得a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)；若使線圈向北平動(dòng)，bc、ad邊切割地磁場(chǎng)的豎直分量，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，則c點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的電勢(shì)低，但是a、b電勢(shì)相等；若以ab為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn)，穿過線圈的磁通量減小，根據(jù)楞次定律，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閍TbTcTdTa。BC解析：從電路圖看，自感線圈與電阻并聯(lián)，傳感器1測(cè)量干路電流，傳感器2測(cè)量電阻這一支路的電流。當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，自感

14、線圈具有阻礙電流增加的作用，從而產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，而電阻可以認(rèn)為沒有這個(gè)作用，因此流過電阻的電流能夠瞬間達(dá)到穩(wěn)定電流，流過線圈的電流要延遲一段時(shí)間達(dá)到穩(wěn)定電流，所以傳感器1測(cè)出的電流應(yīng)該是圖乙所示。當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，自感線圈又阻礙電流的減小，電流要延遲一段時(shí)間，電流要通過電阻這一支路構(gòu)成回路，因此電阻通過的自感電流從右向左，與原來方向相反，電流在t0時(shí)刻最大，大小等于線圈中的穩(wěn)定電流，然后逐漸減小到0。電流隨時(shí)間變化的圖象就是丙圖形狀。二、填空題向上解析：根據(jù)右手定則判斷出感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，再根據(jù)左手定則判斷ab邊受到的安培力方向。17咼解析：在我國(guó)東北地區(qū)，地磁場(chǎng)的磁感線方向是向北偏下的，

15、豎直分量向下，飛機(jī)在水平面內(nèi)不論向哪個(gè)方向飛行，都會(huì)切割磁感線的豎直分量，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)右手定則可以得出機(jī)翼左端的電勢(shì)比右端電勢(shì)高。V；V解析：由圖示位置轉(zhuǎn)過90。的時(shí)刻，cd邊線速度的大mv=ld,方向垂直于磁感線方向，產(chǎn)ad生的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小e=BIv=XX100X=(V)；cd線圈轉(zhuǎn)過90過程中磁通量的變化量厶=Bladlab，所用時(shí)間七=丄，產(chǎn)生的平均感應(yīng)TOC o 1-5 h z22ABllO.lxO.lx0.2xlOOn電動(dòng)勢(shì)大小E=aba=VAtnnb,a。閉合開關(guān)瞬間，線圈電流瞬間增加，產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流增加，因此a燈這一支路的電流就會(huì)延遲一段時(shí)間達(dá)到穩(wěn)定值

16、，而b燈與電阻相連，理想情況下不會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，電流瞬間就會(huì)達(dá)到穩(wěn)定值，所以b燈會(huì)比a燈先亮。右偏；右偏；左偏解析：滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P向左加速滑動(dòng)時(shí)，線圈A中的電流減小，其激發(fā)的磁場(chǎng)減小，使得穿過線圈B的磁通量減小，這時(shí)電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，概括為“減，右偏”若將線圈A中鐵芯向上拔出，同樣有減，且磁場(chǎng)方向沒有變化，因此仍有右偏；斷開開關(guān)，同樣是減，右偏；若滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P勻速向右滑動(dòng)，線圈A所在回路中的電流會(huì)增加，B線圈磁通量增加，因此指針左偏。三、解答題(1)E=BLv,1=E,F=BIL,.F=BL2v2R2R拉力的功率P=Fv=BL2vR拉力做功W=FL=BLLv1R根據(jù)功能關(guān)系Q

17、=W通過導(dǎo)體橫截面的電量q=lt=1=叫LRR解析：線圈被勻速拉出過程中，拉力與線圈受到的安培力等值反向。從功能關(guān)系分析，拉力和安培力做功之和為零，所以拉力做功等于線圈克服安培力做功，通過拉力做功將外界能量轉(zhuǎn)化為電能,電能再通過電流做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。解析：整個(gè)電路消耗的電能來源于重力勢(shì)能的減少，導(dǎo)體棒勻速下落，通過重力克服安培力做功，將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能。電路的結(jié)構(gòu)是導(dǎo)體棒為電源，導(dǎo)體棒的電阻為電源內(nèi)阻，電阻與R2并聯(lián)接在電源兩端，等效電路如圖所示。根據(jù)P=mgv得0.276.0 x0.276.0 x10-2m/s=m/sv=mg導(dǎo)體棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E=Blv導(dǎo)體棒中的電流1導(dǎo)體棒中的電流1=Blv將I代入上式得B212vRR=將I代入上式得B212vRR=mg2r式得R=Qo2解析：(1)在0s時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=込nr2=X10-3V1