高二寒假講義 專題1 電磁感應(趙廣).docx

精銳教育學科教師輔導講義 學員編號： 年 級： 高一 課 時 數：3 學員姓名： 輔導科目： 物理 學科教師： 授課主題T電磁感應授課日期及時段教學內容一、 知識梳理二、知識點深化(一)、電磁感應應現象。1、磁通量(1)定義：在磁感應強度為B的勻強磁場中,與磁場方向上的面積S和B的乘積，磁通量是標量。(2)公式=BS的適用條件 勻強磁場. S為垂直磁場的有效面積.(3)磁通量的物理意義 磁通量可以理解為穿過某一面積的磁感線的條數. 同一平面，當它跟磁場方向垂直時，磁通量最大；當它跟磁場方向平行時，磁通量為零；當正向穿過線圈平面的磁感線條數和反向穿過的一樣多時，磁通量為零.(4)磁通量“+”、“-”號的意義。若規(guī)定磁感線沿某一方向穿過某平面的磁通量為正值，則磁感線反向穿過該平面的磁通量為負值.2、電磁感應現象。(1)產生電磁感應現象的實質。穿過電路的磁通量發(fā)生變化,電路中就會產生感應電動勢.如果電路閉合,則有感應電流;如果電路不閉合,則只有感應電動勢而無感應電流.(2)磁通量發(fā)生變化的三種常見情況： 磁場強弱不變，回路面積改變； 回路面積不變，磁場強弱改變； 回路面積和磁場強弱均不變，但二者的相對位置發(fā)生改變。(3) 磁通量變化判斷流程： 確定研究的閉合電路 弄清楚回路內的磁場分布，并確定該回路的磁通量. 3、楞次定律 右手定則(1) 楞次定律中“阻礙”的理解： (2) 楞次定律的推廣。 推廣表述：感應電流的效果總是阻礙產生感應電流的原因.其具體方式為： 阻礙原磁通量的變化“增反減同”. 阻礙相對運動“來拒去留”. 使線圈面積有擴大或縮小的趨勢“增縮減擴”. 阻礙原電流的變化(自感現象)“增反減同”.(3) 安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律綜合應用的比較?；粳F象應用的定則或定律運動電荷、電流產生磁場安培定則磁場對運動電荷、電流有作用力左手定則電磁感應部分導體做切割磁感線運動右手定則閉合回路磁通量變化楞次定律 (4) 應用楞次定律解題的一般程序為:（二）、法拉第電磁感應定律1、法拉第電磁感應定律(1)表述：電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比(2)公式：Ekk為比例常數當E、t都取國際單位時，k1，所以有E.(3)若線圈有n匝，則相當于n個相同的電動勢串聯，所以整個線圈中的電動勢為En.注意：產生感應電動勢的那部分導體相當于電源，感應電動勢即該電源的電動勢(4)磁通量，磁通量的變化量與磁通量變化率的比較.物理量單位物理意義磁通量Wb表示某時刻或某位置時穿過某一面積的磁感線條數的多少磁通量的變化量Wb表示在某一過程中穿過某一面積磁通量變化的多少磁通量的變化率Wb/s表示穿過某一面積的磁通量變化的快慢特別提醒：、均與線圈匝數無關；磁通量和磁通量變化率大小并沒有直接關系，很大時，可能很小，也可能很大；=0時，可能不為0。2、導線切割磁感線時的感應電動勢(4) 公式EBlvsin。(5) 該公式可看成法拉第電磁感應定律的一個推論，通常用來求導體運動速度為v時的瞬時電動勢，若v為平均速度，則E為平均電動勢。(3)當B、l、v三個量方向相互垂直時，EBlv；當有任意兩個量的方向平行時，E0。(4)式中的l應理解為導體切割磁感線時的有效長度如圖所示，導體切割磁感線的情況應取與B和v垂直的等效直線長度，即ab的弦長。(5) 該式適用于導體平動時，即導體上各點的速度相等時。(6) 當導體繞一端轉動時如圖所示，由于導體上各點的速度不同，是線性增加的，所以導體運動的平均速度為，由公式EBl得，EBlBl2。(7) 公式中的v應理解為導線和磁場的相對速度，當導線不動而磁場運動時，也有電磁感應現象產生。3、公式En與EBlvsin的對比EnEBlvsin區(qū)別研究對象整個閉合回路回路中做切割磁感線運動的那部分導體適用范圍各種電磁感應現象只適用于導體切割磁感線運動的情況計算結果求得的是t內的平均感應電動勢En求得的是某一時刻的瞬時感應電動勢EBlvsin適用情景用于磁感應強度B變化所產生的電磁感應現象(磁場變化型)用于導體切割磁感線所產生的電磁感應現象(切割型) 聯 系EBlvsin是由En在一定條件下推導出來的，該公式可看做法拉第電磁感應定律的一個推論E = BwL2(四)、自感現象1. 自感由于導體本身的電流變化而產生的電磁感應現象叫自感現象。 產生的電動勢叫自感電動勢。電流I變化時，自感電動勢阻礙電流的變化（當I增加，自感電動勢反抗I的增加，當I減小，自感電動勢補充I的減?。?. 原因導體本身的電流變化，引起磁通量的變化3. 自感電動勢和自感系數（1）反映電流變化的快慢（2）自感系數L決定于線圈的自身（長度、截面積、匝數、鐵芯）（3）自感電動勢由L和I的變化率共同決定（4）單位：亨利 1H103 mH 1mH10 3H 自感現象只有在通過電路電流發(fā)生變化才會產生在判斷電路性質時，一般分析方法是：當流過線圈L的電流突然增大瞬間，我們可以把L看成一個阻值很大的電阻；當流經L的電流突然減小的瞬間，我們可以把L看作一個電源，它提供一個跟原電流同向的電流一、專題精講考點一：電磁感應現象能否發(fā)生的判斷判斷流程：(1)確定研究的閉合電路(2)弄清楚回路內的磁場分布，并確定該回路的磁通量.(3)【例1】如圖所示，一個金屬薄圓盤水平放置在豎直向上的勻強磁場中，下列做法中能使圓盤中 產生感應電流的是 ()A圓盤繞過圓心的豎直軸勻速轉動B圓盤以某一水平直徑為軸勻速轉動C圓盤在磁場中向右勻速平移D勻強磁場均勻增加【解析】【答案】BD【學法總結】判斷能否產生電磁感應現象，關鍵是看回路的磁通量是否發(fā)生了變化磁通量的變化量21有多種形式，主要有：(1)S、不變，B改變，這時BSsin (2)B、不變，S改變，這時SBsin (3)B、S不變，改變，這時BS(sin 2sin 1【變式訓練1】如圖所示，一個U形金屬導軌水平放置，其上放有一個金屬導體棒ab，有一個磁感應強度為B的勻強磁場斜向上穿過軌道平面，且與豎直方向的夾角為.在下列各過程中，一定能在軌道回路里產生感應電流的是 ()Aab向右運動，同時使減小B使磁感應強度B減小，角同時也減小Cab向左運動，同時增大磁感應強度BDab向右運動，同時增大磁感應強度B和角(0E2，a端為正 BE1E2，b端為正CE1E2，a端為正 DE1Ub5如圖所示，水平地面上方有正交的勻強電場和勻強磁場，電場豎直向下，磁場垂直紙面向外半圓形鋁框從直徑處于水平位置時，沿豎直平面由靜止開始下落不計阻力，a、b兩端落到地面的次序是 () Aa先于bBb先于aCa、b同時落地D無法判定6. 如圖所示為新一代炊具電磁爐，無煙、無明火、無污染、不產生有害氣體、無微波輻射、高效節(jié)能等是電磁爐的優(yōu)勢所在電磁爐是利用電流通過線圈產生磁場，當磁場的磁感線通過含鐵質鍋底部時，即會產生無數小渦流，使鍋體本身自行高速發(fā)熱，然后再加熱鍋內食物下列相關說法中正確的是 ()A鍋體中的渦流是由恒定的磁場產生的B恒定磁場越強，電磁爐的加熱效果越好C鍋體中的渦流是由變化的磁場產生的D提高磁場變化的頻率，可提高電磁爐的加熱效果7. 將閉合多匝線圈置于僅隨時間變化的磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，關于線圈中產生的感應電動勢和感應電流，下列表述正確的是 ()A感應電動勢的大小與線圈的匝數無關B穿過線圈的磁通量越大，感應電動勢越大C穿過線圈的磁通量變化越快，感應電動勢越大D感應電流產生的磁場方向與原磁場方向始終相同8.如圖所示，正方形線圈abcd位于紙面內，邊長為L，匝數為N，線圈內接有電阻值為R的電阻，過ab中點和cd中點的連線OO恰好位于垂直紙面向里的勻強磁場的右邊界上，磁場的磁感應強度為B.當線圈轉過90時，通過電阻R的電荷量為 ()A. B.C. D.9. 如圖所示，兩足夠長的光滑金屬導軌豎直放置，相距為L，一理想電流表與兩導軌相連，勻強磁場與導軌平面垂直一質量為m、有效電阻為R的導體棒在距磁場上邊界h處靜止釋放導體棒進入磁場后，流經電流表的電流逐漸減小，最終穩(wěn)定為I.整個運動過程中，導體棒與導軌接觸良好，且始終保持水平，不計導軌的電阻求：(1)磁感應強度的大小B；(2)電流穩(wěn)定后，導體棒運動速度的大小v；(3)流經電流表電流的最大值Im.10. 電阻可忽略的光滑平行金屬導軌長s1.15 m，兩導軌間距L0.75 m，導軌傾角為30，導軌上端ab接一阻值R1.5 的電阻，磁感應強度B0.8 T的勻強磁場垂直軌道平面向上，如圖所示阻值r0.5 ，質量m0.2 kg的金屬棒與軌道垂直且接觸良好，從軌道上端ab處由靜止開始下滑至底端，在此過程中金屬棒產生的焦耳熱Q10.1 J(取g10 m/s2)求：(1)金屬棒在此過程中克服安培力的功W安；(2)金屬棒下滑速度v2 m/s時的加速度a；(3)為求金屬棒下滑的最大速度vm，有同學解答如下：由動能定理，WGW安mv，.由此所得結果是否正確？若正確，說明理由并完成本小題；若不正確，給出正確的解答答案1A2BD3AC4BD5A6.A7.C8.B9(1)(2)(3)10(1)0.4 J(2)3.2 m/s2(3)見解析4、 專題過關1如圖所示，線圈A、B是由不同材料制成的導體線圈，它們的質量一樣大，形狀一樣，設磁場足夠大，下列說法正確的是()A電阻大的線圈達到穩(wěn)定速度時的速度大B電阻小的線圈達到穩(wěn)定速度時的速度大C兩線圈的穩(wěn)定速度是一樣的D電阻率大的材料制成的線圈，穩(wěn)定速度大2如圖所示，ab是一個可以繞垂直于紙面的軸O轉動的閉合矩形導體線圈，當滑動變阻器R的滑片P自左向右滑動過程中，線圈ab將()A靜止不動B逆時針轉動C順時針轉動D發(fā)生轉動，但因電源的極性不明，無法確定轉動的方向3.如圖所示，兩個線圈套在同一個鐵芯上，線圈的繞向如圖左線圈連著平行導軌M和N，導軌電阻不計，在導軌垂直方向上放著金屬棒ab，金屬棒處于垂直紙面向外的勻強磁場中，下列說法中正確的是 () A當金屬棒向右勻速運動時，a點電勢高于b點，c點電勢高于d點B當金屬棒向右勻速運動時，b點電勢高于a點，c點與d點等電勢C當金屬棒向右加速運動時，b點電勢高于a點，c點電勢高于d點D當金屬棒向右加速運動時，b點電勢高于a點，d點電勢高于c點4如圖均勻帶正電的絕緣圓環(huán)a與金屬圓環(huán)b同心共面放置，當a繞O點在其所在平面內旋轉時，b中產生順時針方向的感應電流，且具有收縮趨勢，由此可知，圓環(huán)a () A順時針加速旋轉B順時針減速旋轉C逆時針加速旋轉D逆時針減速旋轉5. 如圖所示，每米電阻為1 的一段導線被彎成半徑r1 m的三段圓弧，并組成閉合回路每段圓弧都是圓周，位于空間直角坐標系的不同平面內，其中ab段位于xOy平面內，bc段位于yOz平面內，ca段位于zOx平面內空間存在一個沿x軸方向的磁場，其磁感應強度大小隨時間變化的關系式為B0.70.6t，則() A導線中的感應電流大小是0.1 A，方向是acbaB導線中的感應電流大小是0.1 A，方向是abcaC導線中的感應電流大小是 A，方向是acbaD導線中的感應電流大小是 A，方向是abca6如圖4所示，矩形金屬框置于勻強磁場中，ef為一導體棒，可在ab與cd間滑動并接觸良好設磁感應強度為B，ac長為L，在t時間內向左勻速滑過距離d，由法拉第電磁感應定律En可知，下列說法正確的是 () A當ef向左滑動時，左側面積減少Ld，右側面積增加Ld，因此EB當ef向左滑動時，左側面積減少Ld，右側面積增加Ld，互相抵消，因此E0C在公式En中，在切割磁感線情況下，BS，S應是導體棒切割磁感線掃過的面積，因此EBLd/tD在切割磁感線的情況下，只能用EBLv計算，不能用En計算7如圖是用電流傳感器(相當于電流表，其電阻可以忽略不計)研究自感現象的實驗電路，圖中兩個電阻的阻值均為R，L是一個自感系數足夠大的自感線圈，其直流電阻值也為R.下圖是某同學畫出的在t0時刻開關S切換前后，通過傳感器的電流隨時間變化的圖象關于這些圖象，下列說法中正確的是 () A圖甲是開關S由斷開變?yōu)殚]合，通過傳感器1的電流隨時間變化的情況B圖乙是開關S由斷開變?yōu)殚]合，通過傳感器1的電流隨時間變化的情況C圖丙是開關S由閉合變?yōu)閿嚅_，通過傳感器2的電流隨時間變化的情況D圖丁是開關S由閉合變?yōu)閿嚅_，通過傳感器2的電流隨時間變化的情況8如圖所示，等腰三角形內分布有垂直于紙面向外的勻強磁場，它的底邊在x軸上且長為2L，高為L.紙面內一邊長為L的正方形導線框沿x軸正方向做勻速直線運動穿過勻強磁場區(qū)域，在t0時刻恰好位于圖中所示的位置以順時針方向為導線框中電流的正方向，下面四幅圖中能夠正確表示電流位移(Ix)關系的是()9. 如圖所示，用質量為m、電阻為R的均勻導線做成邊長為l的單匝正方形線框MNPQ，線框每一邊的電阻都相等將線框置于光滑絕緣的水平面上在線框的右側存在豎直方向的有界勻強磁場，磁場邊界間的距離為2l，磁感應強度為B，在垂直MN邊的水平拉力作用下，線框以垂直磁場邊界的速度v勻速穿過磁場在運動過程中線框平面水平，且MN邊與磁場的邊界平行求：(1)線框MN邊剛進入磁場時，線框中感應電流的大?。?2)線框MN邊剛進入磁場時，M、N兩點間的電壓UMN；(3)在線框從MN邊剛進入磁場到PQ邊剛穿出磁場的過程中，水平拉力對線框所做的功W.10. 如圖所示，PQ、MN是固定的水平放置的足夠長的U形金屬導軌，導軌的寬度為L，整個導軌處于豎直向上、磁感應強度為B的勻強磁場中，導軌左端連接一阻值為R的電阻器，在導軌上放一質量為m的金屬棒ab，導軌與金屬棒電阻均不計，給ab一水平初速度，使其向右運動，最后ab靜止在導軌上。（1）求當金屬棒ab的速度為0. 5時，通