高中物理电磁感应专题复习汇编

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1、电磁感应,专题复习.知识框架:.知识点考试要求:知识点要求1.右手定则B2.楞次定律B3.法拉第电磁感应定律B4.导体切割磁感线时的感应电动势B5.自感现象A6.自感系数A7.自感现象的应用A三.重点知识复习：1.产生感应电流的条件(1)电路为闭合回路(2)回路中磁通量发生变化02 .自感电动势(1)(2)(2)IE 自二L 一自 3L 一自感系数，由线圈本身物理条件(线圈的形状、长短、 自感电动势的作用：阻碍自感线圈所在电路中的电流变化。匝数，有无铁芯等)决定。影响。(4)应用：1日光灯的启动是应用 E自产生瞬时高压2双线并绕制成定值电阻器，排除E3 .法拉第电磁感应定律(1)表达式：E =

2、 N N线圈匝数；小巾一线圈磁通量的变化量，At磁通量变化时间。：t(2)法拉第电磁感应定律的几个特殊情况：i)回路的一部分导体在磁场中运动，其运动方向与导体垂直，又跟磁感线方向垂直时，导体中的感应电动势为E=Blv若运动方向与导体垂直，又与磁感线有一个夹角a时，导体中的感应电动势为：E = Blvsinaii)当线圈垂直磁场方向放置，线圈的面积S保持不变，只是磁场的磁感强度均匀变化时线圈中的感应电动B-势为E =S tSiii)右磁感应强度不变，而线圈的面积均匀变化时，线圈中的感应电动势为：E = B t1-2iv)当直导线在垂直匀强磁场的平面内，绕其一端作匀速圆周运动时，导体中的感应电动势

3、为：E=Bl202一、/注息：(1) E = Blvsina用于导线在磁场中切割磁感线情况下，感应电动势的计算， 计算的是切割磁感线的导体上产生的感应电动势的瞬时值。(2)e = N 竺，用于回路磁通量发生变化时，在回路中产生的感应电动势的平均值。tM一(3)若导体切割磁感线时产生的感应电动势不随时间变化时，也可应用E = N，计算E的瞬时值。.t4 .引起回路磁通量变化的两种情况：(1)磁场的空间分布不变，而闭合回路的面积发生变化或导线在磁场中转动，改变了垂直磁场方向投影面 积，引起闭合回路中磁通量的变化。(2)闭合回路所围的面积不变，而空间分布的磁场发生变化，引起闭合回路中磁通量的变化。5

4、 .楞次定律的实质：能量的转化和守恒。楞次定律也可理解为：感应电流的效果总是要反抗(或阻碍)产生感应电流的原因。(1)阻碍原磁通量的变化或原磁场的变化(2)阻碍相对运动，可理解为“来拒去留”。(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势。(4)阻碍原电流的变化(自感现象)。6 .综合题型归纳(1)右手定则和左手定则的综合问题(2)应用楞次定律的综合问题(3)回路的一部分导体作切割磁感线运动(4)应用动能定理的电磁感应问题(5)磁场均匀变化的电磁感应问题(6)导体在磁场中绕某点转动(7)线圈在磁场中转动的综合问题(8)涉及以上题型的综合题【典型例题】例1.如图12-9所示，平行导轨倾斜放置，倾角为3 =

5、37匀强磁场的方向垂直于导轨平面，磁感弓II度B = 4T质量为m = 1.0kg的金属棒ab直跨接在导轨上，ab与导轨间的动摩擦因数 0 = 0.25。ab的电阻r = 1。，平行ab所受导轨间的距离L=0.5m, R1 =R2 =18。，导轨电阻不计，求 ab在导轨上匀速下滑的速度多大？此时g 取 10 m/s2)重力的机械功率和P = mgv sin 37 0分析：金属棒下滑过程中，除受重力、支持力外，还受到磁场力和滑动摩擦力作用。匀速下滑时，合外力为 零。金属棒沿斜面下滑，重力方向竖直向下，重力做功的功率解：(1) mgsin37*= mgcos370+BILBLvI =2A I R

6、rIR r)二J 其中R189 c 22 10v = =10ms4 05(2) P =mgvsin37=1.0 10 10 0.6 =60W_ 2 _(3) P出=I R =4 9 =36W由上，金属棒 ab最大速度为10 m/s,重力的功率为 60W,输出电功率为 36W。例2.如图12-23所示，一矩形线圈面积为400 cm2,匝数为100匝，绕线圈的中心轴线转动，匀强磁场的磁感强度 B = J2T ,转动轴与磁感线垂直，线圈电阻为1C , R1 =30,OO以角速度co匀速R2 = 6Q , R3其余电阻不计，电键 K断开，当线圈转到线圈平面与磁感线平行时，线圈所受磁场力矩为 (1)线圈

7、转动的角速度仍。16Nm。求:(2)(3)分析:感应电动势的最大值。电键K闭合后，线圈的输出功率。当线圈平面与磁感线平行时，感应电动势最大，线圈所受磁场力矩也最大。 0解:(1)线圈平面平行磁感线时；m =nBSnB S一 r R1R2 - rR1 R222 _ 2n2B2S2 .M unBIS 二=16r R1 R2=5rad / s(2) m=nB 3=1002 5 400 10，=20 2= 28.2V(3)当K闭合后，外电路总电阻为 R = R1 + RR 3 = 7GR2 R3电流有效值；m2(R r)= 2.5A2 输出功率P出=I R = 43.75W2 ,例3.如图3 (b)所

8、示，一个圆形线圈的匝数 n = 1000,线圈面积S = 200cm线圈电阻为r = 1C ,在线圈外接一阻值R=4C的电阻，电阻一端 b跟地相接，把线圈放入一个方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图 16(a) B-1所示。求：(1)从计时起，在t =3s, t = 5s时穿过线圈的磁通量是多少？(2) a点最高电势和最低电势各多少?解析：(1)由题知04s内，ABt/A4-2111 10 = 0.5 10 T/s4(46- ) 1046s内，ABt/A =()= -110 T/s (82为1 = 0时的磁场强度，Bi为t = 4时的磁场强度)2t=3s时，B = B

9、2 +翌 3 =2X1001+ .5父3M1031= .5父10,丁:t= BS=35 10, 200 10“ =7 10，Wb,一 ，_ Bt =5s时，B = B1 +乂 1 =(41 父1)父10 =3父10 T/s 二 t2=BS=3 104 200 10，=6 10Wbz(2)线圈与电阻构成闭合回路Uab=Ua-Ub=Ua Uab = R r由法拉第电磁感应定律 8 = n = n,取顺时针电流为正。3 =-1伏 = 4VJ.Uab =_0.8V 或 Uab =32V最小值 Ua=-0.8Uab = 32V电磁感应一基础知识练习一.选择题：线框的两个边与导线平行。1 .如图1所示，矩

10、形线框abcd位于通电直导线附近，且开始时与导线在同一平面,欲使线框中产生感应电流，下面做法可行的是（）A.线框向上平动B. ad边与导线重合，绕导线转过一个小角度C.以bc边为轴转过一个小角度D.以ab边为轴转过一个小角度2 .如图2所示，两光滑水平导轨平行放置在匀强磁场中，磁场垂直导轨所在平面。金属棒ab可沿导轨自由滑动，导轨一端跨接一个定值电阻R,导轨电阻不计。现将金属棒沿导轨由静止向右拉，若保持拉力恒定，经时间ti后速度为v,加速度为ai,最终以速度2v作速运动，保持拉力的功率恒定， 经时间t2后速度为v,加速度为a2,最终速度为2v作匀速运动，则（）A. t i=t2B. t2Ucd

11、B. Fi F2 , Uab=UcdC. Fi F2, Uab UcdD. Fi F2, Uab =Ucd4 .如图4所示，导体ab可在水平导轨上无摩擦滑动，并与电容器C组成电路，导轨所在的空间存在着竖直向下的匀强磁场B。现使导体ab沿导轨以速度v向右运动一段距离，令其突然停止，再立即释放，此后导体ab的运动情况为（）A.向左匀速运动 B.向右匀速运动 C.先向左作加速运动，而后作匀速运动D.先向右作加速运动，而后沿同一方向作匀速运动幽白图5 .如图5所示，冗形光滑金属导轨对水平地面倾斜固定，空间有垂直于导轨平面的磁场，将一根质量为m的金属杆ab垂直于导轨放置。金属杆 ab从高度hi处释放后，

12、到达高度为 h2的位置（图中虚线所示）时，其速度为v,在此过程中，设重力 G和磁场力F对卞f ab做的功分别为 WG和WF ,那么（）A. mv2 / 2 = mghi- mgh2B.mv2/ 2 = WG叫 c. mv2/ 2WGWFd. mv2 / 2 ； WGWF6 .如图6所示，闭合线圈abcd在匀强磁场中绕轴 OO匀速转动，在通过线圈平面与磁场平行的位置时，线圈受到的磁力矩为 Mi,若从该位置再转过 日角，（9 vI 1XXM XR I-XXXXXXNX图11图12图13间为t1,第二次速度为v2,所用时间为t2,两次拉出过程中，通过某一截面电量分别为12 .如图12所示，MN为金属

13、杆，在竖直平面内贴着光滑导轨下滑，导轨的间距l =10cm,导轨上端接有电阻R=0.5C,导轨与金属杆电阻不计。整个装置处于B = 0.5T的匀强磁场中，若杆稳定下落时，每秒钟有0.02J的热量产生，(电能全部转化为热能)，则MN杆下落的速度v=m/s。13 .如图13所示，某空间存在垂直纸面向里的匀强磁场，分布在半径为 a的区域内，两个材料，粗细(远小 于线圈半径)均相同的单匝线圈，半径分别为R1、R2,且RaR2,线圈的圆心与磁场的中心重合，若磁场的磁B.感应强度随时间均匀减小，=K,则任一时刻线圈中的感应电动势之比为。.: t14 .面积为0.1m2的120匝的矩形线圈放在与线圈平面垂直

14、的匀强磁场中，线圈总电阻为 1.2欧，磁场变化如 图14所示，在0.3秒内穿过线圈磁通量的变化量为 , 0.3秒内电流做的功为 。图15三.计算题：15.如图15所示，在磁感应强度 B=0.5T的匀强磁场中，垂直于磁场水平放置着两根相距为h = 0.1m的平行金属导轨MN和PQ的电阻不计。在两根导轨端点 N和Q之间连接一阻值为 R = 0.30的电阻，导轨上跨放着一 根长为L =0.2m,每米长电阻r =2.0C，m的金属棒ab,金属棒与导轨正交放置，交点为 c、d,当金属棒以速 度v=4.0m/s向左匀速运动时，试求：(1)电阻R中的电流强度大小和方向。(2)使金属棒作匀速运动的外力。(3)

15、金属棒ab两端点的电势差。电磁感应一基础知识练习参考答案.选择题:1. CD 2. BD 3. B 4. D5. B 6. D7. B 8. C 9. D二.填空题:10.解析：n = n .：tB=n S =1500 ：t20 10- = 3VPJ = 2R22(RRr 2 )3R2 =2 2.5=0.4W7.5R2=ir2R1R2rR2=1Vr2左端接地,电势为零， b点电势较低。Ub =2V11.答案：1： 1;v1: v2解析：q1/q2I1 t1R*A*.t1R二1 ：匀速运动,iRQ2I2.：t2t2 R.：t.t2R=恒量，电流恒定-：tiRt2（R）W-t212.答案：2m/s

16、V2V1V1解析：稳定下落时,=mg重力势能全部转化为电能V2Q = iR t = mgh2.2 2B l vQ = - t -mghv =2 2,B212tQR=2m/ s2 .213.答案：R1 /a解析：；11BS1t1B 二 R12=kRt2BS2B 二a2寸22 a二 k：a214.答案：0.02 Wb18J1=BS-0=0.2 0.1= 0.02Wb电流做的功W = .玳=tRZ应代入有效值00.2 s1=n1 = 1200.10 .1=60.20.20.3 S 2 二 n-t2(0.20- .1) 0.1=120 二 12V0.122；2；2Q = 11 12RR62122=0.

17、2 0.1 =18J1.21.2三.计算题：15.答案：（1） I =0.4A,方向从 Nt 0（2） 0.02N,向左 （3） 0.32V解析：（1） ab棒切割磁感线的有效长度为L =0.1m,感应电动势 d = Bhv = 0.2V ,与R构成回路。C一 一I = 4(Rr+ ) =0.4A 方向 N t Q。 Rr h(2) FA=BIh=0.02N, FF= =0.02N,方向向右。(3) ab间电势差应为cd间的外电压与ac、bd产生的感应电动势之和。；ab =Blv =0.4VUab = ab- Ir 内=ab- Irh= 0.3V电磁感应-能力提高练习1. （1996 全国 3

18、） 平面线圈用细杆悬P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图13-1所示的匀强磁场中运动，已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置I和位置II时，顺着磁场的方向看去，线圈中感应电流的方向分别为（）位置IA.逆时针方向位置II逆时针方向 顺时针方向 顺时针方向 逆时针方向B.逆时针方向 C.顺时针方向 D.顺时针方向图 13-1N极附近置一平面线圈abcd,磁铁轴线与线圈2. （1998 上海 9）如图13-2所示，在一固定圆柱形磁铁的水平中心线xx轴重合，下列说法正确的是（A.当线圈刚沿xx轴向右平移时，线圈中有感应电流，方向是 abcdaB.当线圈刚绕xx轴转动时（ad向外，b

19、c向里），线圈中有感应电流，方向为 abcdaC.当线圈刚沿垂直纸面方向向外平移时，线圈中有感应电流，方向为 adcbaD.当线圈刚绕yy轴转动时（ab向里，cd向外），线圈中有感应电流，方向为 abcdaa图 13-23. （1999 全国 6）如图13-3所示，为地磁场磁感线的示意图，在北半球地磁场的竖直分量向下，飞机在我 国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞机高度不变，由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差。设飞行员左方机翼末端处的电势为5,右方机翼末端处的电势为U2 （）A.若飞机从西往东飞, B.若飞机从东往西飞, C.若飞机从南往北飞, D.若飞机从北往南飞,U1比5高 6比U1高 U1

20、比U2高U2比U1高4. （1999 上海 6）如图13-4 （a）所示，竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路，导线所围区域内有一垂直纸面向里变化的匀强磁场，螺线管下方水平桌面上有一导体圆环，导线abcd所围区域内磁场的磁感强度按图13-4（b）中哪一图线所表示的方式随时间变化时，导体圆环将受到向上的磁场作用力（5.共轴,为N,ct(X*X, B KXX（2000 上海 10）Q中通有变化电流, 则（）Id如图13-5 （a）,圆形线圈电流随时间变化的规律如图P静止在水平桌面上，其正上方悬挂一相同线圈Q, P和Q13-5 （b）所示，P所受的重力为 G,桌面对P的支持力A. ti 时刻 NG

21、B. t2时刻 NGC. t3时刻Q尸NE2B. E1W2C. E1B D图 13-40GH为平行导轨，AB、CD为跨在导轨上的两根横杆，导轨和横杆均为导体，有匀强磁场垂直于导轨所在平面，方向如图，用 I表示回路中的电流（A.当AB不动而CD向右滑动时，I =0且沿顺时针方向B.当AB向左、CD向右滑动且速度大小相等时， I =0C.当AB、CD都向右滑动且速度大小相等时，I =0D.当AB、CD都向右滑动，且 AB速度大于CD时，I #0且沿逆时针方向24. （2002 全国 17）图13-41中EF、GH为平行的金属导轨，其电阻可不计，R为电阻器，C为电容器,AB为可在EF和GH上滑动的导

22、体横杆,有均匀磁场垂直于导轨平面，若用Ii和I2分别表示图中该处导线中的电流，则当横杆ABA.匀速滑动时,Ii=0,B.匀速滑动时，Ii #0, I2C.匀速滑动时,I1=0,I2B图 13-41有两根和水平方向成I 2-二 025. (2001 上海 5)如图13-35所示,阻R,下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感强度为角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电B, 一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm，则（）A.如果B增大,vm将变大B.如果a变大，vm将变大C.如果R变大,vm将变大D.如果m变小，vm将变大26.(2

23、001 上海6）如图13-36所示是一种延时开关，当 Si闭合时，电磁铁下将衔铁 D吸下，C线路接通;当&断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放，则（A.由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放 B.由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放 C.如果断开B线圈的电键S2,无延时作用 D.如果断开B线圈的电键S2,延时将变长D的作用D的作用图 1376D rmr1AA. AB. AC. AD. A管是用塑料制成的, 管是用铝制成的， 管是用胶木制成的, 管是用胶木制成的,27. （2002 上海 5）如图13-42所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑，使用不同材料制成的圆管，竖直

24、固定在相同高度，两个相同的磁性小球，同时从 A、B管上端的管口无初速释放，穿过A管的小球比穿过 B管的小球先落到地面，下面对于两管的描述中可能正确的是（B管是用铜制成的B管是用胶木制成的B管是用塑料制成的B管是用铝制成的电磁感应一能力提高练习参考答案1. B10.2. CD 3. AC(1)电压表满偏4. A 5. AD(2) 1.6 N6. C 7. B 8. C 9. BD(3) 0.25C14. B 15. AD211.2(Bl2)2lv12. AD 13. ADR16._22_2_2B“2a 田或 Bb -2a)17. ABD 18. A 19.A20. D21. D 22. A 23. C 24. D25. BC 26. BC 27. AD