电磁感应复习1.docx

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电磁感应复习1

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一、知识讲解

考点1磁通量

磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫穿过这个面积的磁通量，Φ＝B·S；

若面积S与B不垂直，应以B乘以S在垂直磁场方向上的投影面积S′，即Φ＝B·S′＝B·Ssinα，θ为B与S的夹角。

单位为韦伯，符号为Wb。

1Wb=1T·m2。

（1）磁通量的物理意义就是穿过某一面积的磁感线条数。

（2）S是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积。

如图所示，若闭合电路abcd和ABCD所在平面均与匀强磁场B垂直，面积分别为S1和S2，且S1＞S2，但磁场区域恰好只有ABCD那么大，穿过S1和S2的磁通量是相同的，因此Φ＝BS中的S应是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积。

（3）磁通量虽然是标量，却有正负之分

如果穿过某个面的磁通量为Ф，将该面转过180°，那么穿过该面的磁通量就是-Ф。

如图甲所示两个环a和b，其面积Sa＜Sb，它们套在同一磁铁的中央，试比较穿过环a、b的磁通量的大小？

我们若从上往下看，则穿过环a、b的磁感线如图乙所示，磁感线有进有出相互抵消后，即Φa=Φ出－Φ进，

，得Φa＞Φb

由此可知，若有像图乙所示的磁场，在求磁通量时要按代数和的方法求总的磁通量。

（4）磁通量与线圈的匝数无关

磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量大小不受线圈匝数影响。

同理，磁通量的变化量也不受匝数的影响。

考点2楞次定律与右手定则

1．楞次定律

感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

（1）“阻碍”不是“相反”

原磁通量增加，感应电流的磁场方向与原磁场相反，“反抗”其增加。

原磁通量减少，感应电流的磁场方向与原磁场相同，“补偿”其减小。

-------增反减同

（2）“阻碍”不是“阻止”

电路中的磁通量还是变化，“阻碍”只是延缓其变化。

（3）楞次定律的实质是“能量的转化和守恒”，感应电流的磁场阻碍过程使机械能减少，转化为电能。

2．应用楞次定律判断感应电流方向的步骤

（1）明确产生感应电流的闭合电路范围内的原磁场方向；

（2）明确穿过闭合电路的磁通量是增加还是减少；

（3）根据楞次定律（右手螺旋定则）判断感应电流磁场方向；

3、楞次定律也可以理解为：

感应电流的效果总是要反抗（或阻碍）产生感应电流的原因，即只要有某种可能的过程使磁通量的变化受到阻碍，闭合电路就会努力实现这种过程：

（1）阻碍原磁通的变化（增反减同）；

（2）阻碍相对运动（来拒去留）

（3）使线圈面积有扩大或缩小的趋势（增缩减扩）

（4）阻碍原电流的变化（自感现象）。

3．利用右手定则判断导体切割磁感线产生的感应电流的方向

（1）伸开右手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内；

（2）让磁感线穿过手心；

（3）使拇指指向导体运动的方向，四指指向就是感应电流方向。

4．法拉第电磁感应定律

A．法拉第电磁感应定律

（1）电路中感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。

（2）表达式：

说明：

①上式适用于回路磁通量发生变化的情况，回路不一定要闭合；

②

不能决定E的大小，

才能决定E的大小；

③当

仅由B得变化引起时，

；当

仅由S得变化引起时，

；

④公式

中，若

取一段时间，则E为

这段时间内的平均值；若

趋于零，则E为瞬时值。

B、导体切割磁感线时的电动势

（1）表达式：

（2）说明：

①上式适用于导体垂直切割磁感线的情况，L、B、v必须两两垂直。

当

，

，而v与B成

角时

。

②若导线是曲折的，则L应是导线的有效切割长度，即导线两端点在v、B所决定平面的垂线上的投影长度。

③公式中v若是一段时间内的平均速度，则所求E为平均感应电动势；v若是瞬时速度，则E为瞬时感应电动势。

D.圆盘在匀强磁场中转动时

考点3电磁感应现象

（1）产生感应电流的条件：

穿过闭合电路的磁通量发生变化。

（2）感应电动势产生的条件：

穿过电路的磁通量发生变化。

考点4电磁感应现象中能量的变化

能量守恒定律是一个普遍适用的定律，同样适用磁感应现象，当闭合电路中产生感应电流时，电流做功，消耗了电能。

这电能从何而来？

一般有两种情况：

一是机械能转化为电能，二是电能的转移。

二、例题精析

【例题】磁通量

1.一个200匝、面积为20cm2的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成30°角，若磁感应强度在0.05s内由0.1T增加到0.5T，在磁过程中穿过线圈的磁通量的变化是Wb；磁通量的平均变化率是Wb/s；线圈中的感应电动势的大小是V。

2.如图所示，以边长为50cm的正方形导线框，放置在B=0.40T的匀强磁场中。

已知磁场方向与水平方向成37°角，线框电阻为0.10Ω，求线框绕其一边从水平方向转至竖直方向的过程中,通过导线横截面积的电量。

【例题】增反减同法

3．某磁场磁感线如图所示，有一铜线圈自图示A处落至B处，在下落过程中，自上向下看，线圈中的感应电流方向是（　　）

A．始终顺时针

B．始终逆时针

C．先顺时针再逆时针.

D．先逆时针再顺时针

4．电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图7所示，现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是（　　）

A．从a到b，上极板带正电

B．从a到b，下极板带正电

C．从b到a，上极板带正电

D．从b到a，下极板带正电.

【例题】来拒去留法

5．如图所示，当磁铁突然向铜环运动时，铜环的运动情况是（　　）

A．向右摆动.

B．向左摆动

C．静止

D．无法判定

6．如图9所示，蹄形磁铁的两极间，放置一个线圈abcd，磁铁和线圈都可以绕OO′轴转动，磁铁如图示方向转动时，线圈的运动情况是（　　）

A．俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同

B．俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同

C．线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁转速.

D．线圈静止不动

【例题】增缩减扩法

7．（双选）如图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置于导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落接近回路时（　　）

A．P、Q将相互靠拢.

B．P、Q将相互远离

C．磁铁的加速度仍为g

D．磁铁的加速度小于g.

8．如图（a）所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在同一水平面内，线圈A中通以如图（b）所示的交变电流，t＝0时电流方向为顺时针（如图箭头所示），在t1～t2时间段内，对于线圈B，下列说法中正确的是（　　）

A．线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有扩张的趋势.

B．线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有收缩的趋势

C．线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有扩张的趋势

D．线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有收缩的趋势

【例题】自感现象

9．如图1所示电路中，A、B是完全相同的灯泡，L是电阻不计的电感线圈，下列说法中正确的是（　　）

A．当开关S闭合时，A灯先亮，B灯后亮

B．当开关S闭合时，B灯先亮，A灯后亮

C．当开关S闭合时，A、B灯同时亮，以后B灯更亮，A灯熄灭.

D．当开关S闭合时，A、B灯同时亮，以后亮度不变

10．如图4所示的电路中，S闭合且稳定后流过电感线圈的电流2A，流过灯泡的电流是1A，将S突然断开，S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流I随时间t变化关系的图象是（　　）

【例题】右手定则

11.如图表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景，导体ab上的感应电流方向为a→b的是（　　）

12．如图5所示，导线框abcd与通电直导线在同一平面内，直导线通有恒定电流并通过ad和bc的中点，当线框向右运动的瞬间，则（　　）

A．线框中有感应电流，且按顺时针方向

B．线框中有感应电流，且按逆时针方向.

C．线框中有感应电流，但方向难以判断

D．由于穿过线框的磁通量为零，所以线框中没有感应电流

【例题】

法拉第电磁感应

13.如图所示，A、B两个闭合线圈用同样的导线制成，匝数都为10匝，半径rA＝2rB，图示区域内有磁感应强度均匀减小的匀强磁场，则A、B线圈中产生的感应电动势之比为EA∶EB＝________，线圈中的感应电流之比为IA∶IB＝________.

14．如图所示，MN、PQ为两条平行放置的金属导轨，左端接有定值电阻R，金属棒ab斜放在两导轨之间，与导轨接触良好，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面，设金属棒与两导轨接触点之间的距离为L，金属棒与导轨间夹角为60°，以速度v水平向右匀速运动，不计导轨和棒的电阻，则流过金属棒中的电流为（　　）

A．I＝

B．I＝

.

C．I＝

D．I＝

15．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，方向竖直向下，在磁场中有一边长为l的正方形导线框，ab边质量为m，其余边质量不计，cd边有固定的水平轴，导线框可以绕其转动；现将导线框拉至水平位置由静止释放，不计摩擦和空气阻力，金属框经过时间t运动到竖直位置，此时ab边的速度为v，求：

（1）此过程中线框产生的平均感应电动势的大小；

（2）线框运动到竖直位置时线框感应电动势的大小．

16．如图6所示，长为L的导线下悬一小球，在竖直向上的匀强磁场中做圆锥摆运动，圆锥的偏角为θ，摆球的角速度为ω，磁感应强度为B，则金属导线中产生的感应电动势大小为________．

【例题】电磁感应现象

17、如图所示，边长为l、总电阻为R的正方形线圈abcd处在磁感强度为B的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，当线圈以速度v在垂直于磁场方向的平面内做匀速直线运动时，线圈中感应电流的强度I=__________，线圈回路中总的感应电动势E=________，a、c两点间电势差U=___________。

18.如图所示，接有理想电压表的三角形导线框abc，在匀强磁场中向右运动，问：

框中有无感应电流？

a、b两点间有无电势差？

电压表有无读数（）

A.无、无、无

B.无、有、有

C.无、有、无.

D.有、有、有

19.如图所示的线圈，有一半面积在匀强磁场中，若使线圈中产生感应电流，下面办法中不可行的是

A.将线框向左拉出磁场

B.以ab为轴转动（小于90°）

C.以ad边为轴转动（小于60°）

D.以bc边为轴转动（小于60°）

20．圆形导体环用一根轻质细杆悬挂在O点，导体环可以在竖直平面里来回摆动，空气阻力和摩擦力均可不计．在下图所示的正方形区域里，有匀强磁场垂直于圆环的振动面指向纸内．下列说法中不正确的是（　　）

A．此摆振动的开始阶段机械能不守恒

B．导体环进入磁场和离开磁场时，环中电流的方向肯定相反

C．导体环通过最低点时，环中感应电流最大.

D．最后此摆在匀强磁场中振动时，机械能守恒

练习：

1．如图1所示，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈，当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力N及在水平方向运动趋势的正确判断是（　　）

A．N先小于mg后大于mg，运动趋势向左

B．N先大于mg后小于mg，运动趋势向左

C．N先小于mg后大于mg，运动趋势向右

D．N先大于mg后小于mg，运动趋势向右.

2．如图所示，螺线管CD的导线绕法不明，当磁铁AB插入螺线管时，闭合电路中有图示方向的感应电流产生，下列关于螺线管磁场极性的判断，正确的是（　　）

A．C端一定是N极

B．D端一定是N极

C．C端的极性一定与磁铁B端的极性相同.

D．因螺线管的绕法不明，故无法判断极性

3．

（双选）如图7所示，金属裸导线框abcd放在水平光滑金属导轨上，在磁场中向右运动，匀强磁场垂直水平面向下，则（　　）

A．G1表的指针发生偏转.

B．G2表的指针发生偏转.

C．G1表的指针不发生偏转

D．G2表的指针不发生偏转

4．7．（双选）在图3甲、乙电路中，电阻R和电感线圈L的电阻都很小．接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则（　　）

A．在电路甲中，断开S，A将渐渐变暗.

B．在电路甲中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗

C．在电路乙中，断开S，A将渐渐变暗

D．在电路乙中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗

5．（双选）如图所示，A是用毛皮摩擦过的橡胶圆形环，由于它的转动，使得金属环B中产生了如图所示方向的感应电流，则A环的转动情况为（　　）

A．顺时针匀速转动

B．逆时针加速转动.

C．逆时针减速转动

D．顺时针减速转动.

6．（双选）两圆环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环．当A以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时，B中产生如图所示方向的感应电流，则（　　）

A．A可能带正电且转速减小

B．A可能带正电且转速增大.

C．A可能带负电且转速减小.

D．A可能带负电且转速增大

7．（双选）如图11所示，在匀强磁场中放置一个电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M相连，导轨上放一根导线ab，磁感线垂直于导轨所在平面，欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流，则导线的运动情况可能是（　　）

A．匀速向右运动

B．加速向右运动

C．减速向右运动.

D．加速向左运动.

8．（双选）2000年底，我国宣布已研制成功一辆高温超导磁悬浮高速列车的模型车，该车的车速已达到500km·h－1，可载5人，如图所示就是磁悬浮的原理图，图中A是圆柱形磁铁，B是用高温超导材料制成的超导线圈．将超导线圈B水平放在磁铁A上，它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁A上方的空中．以下说法正确的是（　　）

A．在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流．当稳定后，感应电流消失

B．在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流．当稳定后，感应电流仍存在.

C．如A的N极朝上，B中感应电流的方向如图中所示

D．如A的N极朝上，B中感应电流的方向与图中所示的相反.

9．如图9所示，一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方，直导线与圆环在同一竖直面内，当通电直导线中电流增大时，弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度l将（　　）

A．S增大，l变长B．S减小，l变短

C．S增大，l变短D．S减小，l变长.

10．如图12甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示．在0～

时间内，直导线中电流方向向上，则在

～T时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力方向正确的是（　　）

A．感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向左

B．感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向右

C．感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向右.

D．感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向左

11、如图所示，两个互连的金属圆环，粗金属环的电阻是细金属环电阻的二分之一．磁场垂直穿过粗金属环所在区域．当磁感应强度随时间均匀变化时，在粗环内产生的感应电动势为E，则a、b两点间的电势差为________．

12、如图所示，均匀的长方形金属框从匀强磁场中以匀速v拉出，它的两边固定有带金属滑轮的导电结构，金属框向右运动时能总是与两边良好接触，电阻不可忽略．一理想电压表跨接在PQ两导电结构上，在金属框匀速向右拉出的过程中，电压表的读数：

（金属框的长为a，宽为b，磁感应强度为B）（　　）

A．恒定不变，读数为Bbv　　B．恒定不变，读数为Bav

C．读数变大.D．读数变小

13、如图所示，水平放置的平行金属导轨，相距L＝0.50m，左端接一电阻R＝0.20Ω，磁感应强度B＝0.40T，方向垂直于导轨平面的匀强磁场，导体棒ab垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，当ab以v＝4.0m/s的速度水平向右匀速滑动时，求：

（结果保留两位有效数字）

（1）ab棒中感应电动势的大小；

（2）回路中感应电流的大小；

（3）维持ab棒做匀速运动的水平外力F的大小？