高中物理选修32电磁感应教案 2Word下载.docx

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E==BLV（适用于匀强磁场，B⊥v）

（判断：

由于感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加,因此感应电流的磁场方向跟原来的磁场方向相反）

1、感应电场与感生电动势

磁场的变化而激发的电场叫感生电场。

感生电场对自由电荷的作用力充当了非静电力。

由感生电场产生的感应电动势，叫做感生电动势。

2、洛伦兹力与动生电动势

一段导体切割磁感线运动时相当于一个电源，这时非静电力与洛伦兹力有关。

由于导体运动而产生的电动势叫动生电动势。

【例3】如图所示，两根相距为L的竖直平行金属导轨位于磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，导轨电阻不计，另外两根与上述光滑导轨保持良好接触的金属杆ab、cd质量均为m，电阻均为R，若要使cd静止不动，则ab杆应向_________运动，速度大小为_______，作用于ab杆上的外力大小为____________

当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为互感。

互感现象产生的感应电动势，称为互感电动势。

2、自感现象

导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。

自感现象中产生的电动势叫自感电动势。

E=L

L叫自感系数呢，自感系数是用来表示线圈的自感特性的物理量。

实验表明，线圈越大，越粗，匝数越多，自感系数越大。

另外，带有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。

自感系数的单位：

亨利，符号H，更小的单位有毫亨（mH）、微亨（μH）

1H=103mH1H=106μH

自感现象的分析与判断

【例1】如图所示，电路甲、乙中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，接通S，使电路达到稳定，灯泡D发光。

则（）

A．在电路甲中，断开S，D将逐渐变暗

B．在电路甲中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗

C．在电路乙中，断开S，D将渐渐变暗

D．在电路乙中，断开S，D将变得更亮，然后渐渐变暗

【例2】如图所示，自感线圈的自感系数很大，电阻为零。

电键K原来是合上的，在K断开后，分析：

（1）若R1＞R2，灯泡的亮度怎样变化？

（2）若R1＜R2，灯泡的亮度怎样变化？

巩固练习

1．下列关于自感现象的说法中，正确的是（）

A．自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象

B．线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反

C．线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关

D．加铁芯后线圈的自感系数比没有铁芯时要大

2．关于线圈的自感系数，下面说法正确的是（）

A．线圈的自感系数越大，自感电动势一定越大

B．线圈中电流等于零时，自感系数也等于零

C．线圈中电流变化越快，自感系数越大

D．线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定

3．磁通量的单位是_____，磁感强度的单位是_____，自感系数的单位是_____。

4．如图所示，L为一个自感系数大的自感线圈，开关闭合后，小灯能正常发光，那么闭合开关和断开开关的瞬间，能观察到的现象分别是（）

A．小灯逐渐变亮，小灯立即熄灭

B．小灯立即亮，小灯立即熄灭

C．小灯逐渐变亮，小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭

D．小灯立即亮，小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭

5．如图所示是一演示实验的电路图。

图中L是一带铁芯的线圈，A是一灯泡。

起初，开关处于闭合状态，电路是接通的。

现将开关断开，则在开关断开的瞬间，通过灯泡A的电流方向是从_____端经灯泡到_____端.这个实验是用来演示_____现象的。

6．如图所示的电路中，灯泡A1、A2的规格完全相同，自感线圈L的电阻可以忽略，下列说法中正确的是（）

A．当接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后A2比A1亮

B．当接通电路时，A1和A2始终一样亮

C．当断开电路时，A1和A2都过一会儿熄灭

D．当断开电路时，A2立即熄灭，A1过一会儿熄灭

7．如图所示电路中，A1、A2是两只相同的电流表，电感线圈L的直流电阻与电阻R阻值相等.下面判断正确的是（）

A．开关S接通的瞬间，电流表A1的读数大于A2的读数

B．开关S接通的瞬间，电流表A1的读数小于A2的读数

C．开关S接通电路稳定后再断开的瞬间，电流表A1的读数大于A2的读数

D．开关S接通电路稳定后再断开的瞬间，电流表A1数等于A2的读数

8．如图所示，L是电感足够大的线圈，其直流电阻可忽略不计，D1和D2是两个相同的灯泡，若将电键S闭合，等灯泡亮度稳定后，再断开电键S，则（）

A．电键S闭合时，灯泡D1、Ｄ2同时亮，然后D1会变暗直到不亮，D2更亮

B．电键S闭合时，灯泡D1很亮，D2逐渐变亮，最后一样亮

C．电键S断开时，灯泡D2随之熄灭，而D1会亮一下后才熄灭

D．电键S断开时，灯泡D1随之熄灭，而D2会更亮后一下才熄灭

1．如图所示，一块长方形光滑铝板水平放在桌面上，铝板右端拼接一根与铝板等厚的条形磁铁，一质量分布均匀的闭合铝环以初速度v从板的左端沿中线向右端滚动，则（）

A．铝环的滚动速度将越来越小

B．铝环将保持匀速滚动

C．铝环的运动将逐渐偏向条形磁铁的N极或S极

D．铝环的运动速率会改变，但运动方向将不会发生改变

2．如图所示，闭合金属环从曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则（）

A．若是匀强磁场，环滚上的高度小于h

B．若是匀强磁场，环滚上的高度等于h

C．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于h

D．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h

3．如图所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动，如果发现小球做减速运动，则小球的材料可能是（）

A．铁B．木

C．铜D．铝

4．如图所示，圆形金属环竖直固定穿套在光滑水平导轨上，条形磁铁沿导轨以初速度v0向圆环运动，其轴线在圆环圆心，与环面垂直，则磁铁在穿过环过程中，做______运动．（选填“加速”、“匀速”或“减速”）

5．如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B．不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（）

A．A、B两点在同一水平线

B．A点高于B点

C．A点低于B点

D．铜环将做等幅摆动

例1、图1中PQRS为一正方形导线框，它以恒定速度向右进入以MN为边的匀强磁场，磁场方向垂直线框平面，MN线与线框的边成45°

角。

E、F分别为PS和PQ的中点。

关于线框中的感应电流，正确的说法是（）

A、当E点经过边界MN时，线框中感应电流最大。

B、当P点经过边界MN时，线框中感应电流最大。

C、当F点经过边界MN时，线框中感应电流最大

D、当Q点经过边界MN时，线框中感应电流最大

例2、如图2所示，两水平平行金属导轨间接有电阻R，置于匀强磁场中，导轨上垂直搁置两根金属棒ab、cd。

当用外力F拉动ab棒向右运动的过程中，cd棒将会（）

A、向右运动

B、向左运动

C、保持静止

D、向上跳起

例3、如图3所示，小灯泡的规格为“2V、4W”，接在光滑水平导轨上，轨距0.1m，电阻不计，金属棒ab垂直搁置在导轨上，电阻1Ω，整个装置处于磁感强度B=1T的匀强磁场中，求：

（1）为使小灯正常发光，ab的滑行速度多大？

（2）拉动金属棒ab的外力功率多大？

作业

一、选择题：

1、如图1所示，当变阻器滑片向右移动时，用细线吊着的金属环将（）

A、向左运动

B、向右运动

C、不动

图2

图1

D、无法判断

2、如图2所示，Q是用毛皮摩擦过的橡校圆棒，由于它的转动，使得金属环P中产生了如图所示的电流，那么Q棒的转动情况是（）

A、顺时针加速运动B、逆时针加速转动

C、顺时针匀速转动D、逆时针减速转动

3、一个线圈中电流强度均匀增大，则这个线圈的（）

A、自感系数也将均匀增大B、磁通量也将均匀增大

C、自感系数、自感电动势都均匀增大

D、自感系数、自感电动势、磁通量都不变

4、如图3所示，匀强磁场中有一线框abcdef匀速拉出磁场，其ab、cd、ef的电阻均为r，其它电阻不计，ab拉出磁场后，流过ab的电流强度为I，则（）

A、流过ab棒的电流强度大小始终不变

B、ef棒中感应电流所受安培力大小始终不变

图3

C、作用在金属框上外力的功率始终不变

D、穿过金属框磁通量的变化由大变小

5、如图4所示，将一个正方形多匝线圈从磁场中匀速拉出的过程中，关于拉力的功率说法中错误的是（）

A、与线圈匝数成正比

图4

B、与线圈边长成正比

C、与导线的截面积成正比

D、与导线的电阻率成正比

6、如图5所示，光滑导轨水平放置，匀强磁场竖直向上，金属棒ab、cd质量相等，开始给ab一个冲量，使它具有向右初速v，经过较长一段时间后，金属棒cd的速度（）

A、向右，等于v

B、向左，等于v

C、向右，等于v/2

D、静止不动

7、如图6所示，半径不同的两金属圈环ab、AB都不封口，用导线分别连接Aa、Bb组成闭合回路，当图中磁场逐渐增加时，回路中感应电流的方向是（）

图6

A、abBAa

B、ABbaA

C、内环b→a，外环B→A

D、无感应生电流

8、如图7所示，闭合铜框两侧均有电阻R，铜环与框相切并可沿框架无摩擦活动，匀强磁场垂直框架向里，当圆环在水平恒力作用下右移时，则（）

A、铜环内无感应电流

B、铜环内有顺时针方向电流

C、铜环内有逆时针方向电流

图7

D、以上说法均不正确

图8

9、如图8所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它和小线圈C相连接，要使大线圈A获得顺时针方向感应电流，则放在导轨上金属棒MN的运动情况可能是（）

A、向右匀速B、向左加速

C、向左减速D、向右加速

E、向右减速

10、如图9所示，闭合金属环从高h的曲面左侧自由滚下，又滚上曲面的右侧，环平面与运动方向均垂直于非匀强磁场，摩擦不计，则（）

A、环滚上的高度小于h

B、环滚上的高度等于h

图9

C、运动过程中环内无感应电流

D、运动过程中安培力对环一定做负功

11、如图10所示，圆形线圈的一半位于匀强磁场中，当线圈由图示位置开始运动时，弧acb受到向右的磁场力，则线圈的运动可能是（）

A、向左平动

B、向右平动（线圈未全部进入磁场）

C、以直径ab为轴转动（不超过90°

）

图11

图10

D、以直径cd为轴转动（不超过90°

12、如图11所示，ab、cd金属棒均处于匀强磁场中，当导体棒ab向右运动时，则cd棒（）

A、必向右运动

B、可能向左运动

C、可能不动

D、其运动方向与ab棒运动方向和运动性质有关

三、计算题：

21、如图18所示，水平平行放置的两根长直光滑导电轨道MN与PQ上放有一根直导线ab，ab和导轨垂直，轨宽20cm，ab电阻为0.02Ω，导轨处于竖直向下的磁场中，B=0.2T，电阻R=0.03Ω，其它线路电阻不计，ab质量为0.1kg。

（1）打开电键S，ab从静止开始在水平恒力F=0.1N作用下沿轨道滑动，求出ab中电动势随时间变化的表达式，并说明哪端电势高？

（2）当ab速度为10m/s时闭合S，为了维持ab仍以10m/s速度匀速滑动，水平拉力应变为多大？

此时ab间电压为多少？

（3）在ab以10m/s速度匀速滑动的某时刻撤去外力，S仍闭合，那么此时开始直至最终，R上产生多少热量？

图18

22、如图19所示，MN为相距L1的光滑平行金属导轨，ab为电阻等于R1的金属棒，且可紧贴平行导轨运动，相距为L2的水平放置的金属板A、C与导轨相连，两导轨左端接一阻值为R2的电阻，导轨电阻忽略不计，整个装置处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，当ab以速率v向右匀速运动时，一带电微粒也能以速率v在A、C两平行板间做半径为R的匀速圆周运动。

求

（1）微粒带何种荷？

沿什么方向运动？

（2）金属棒ab运动的速度v多大？

图19

23、如图20所示，AB、CD是两根足够长的固定金属导轨，两导轨间的距离为L，导轨平面与水平面的夹角是θ。

在整个导轨平面内都有垂直导轨平面的斜向上方的匀强磁场，磁感强度为B。

在导轨的AC端连接一个阻值为R的电阻，一根垂直于导轨放置的金属棒ab，质量为m，从静止开始沿导轨下滑，求ab的最大速度。

要求画出ab棒的受力图。

已知ab与导轨间的动摩擦因数μ，导轨和金属棒的电阻都不计。

图20

24、如图21所示，不计电阻的水平平行金属导轨间距L=1.0m，电阻R=0.9Ω，电池（内阻不计）ε=1.5V，匀强磁场方向垂直导轨平面，一根质量m=100g，电阻R′=0.1Ω的金属棒ab正交地跨接于两导轨上并可沿导轨无摩擦地滑动。

在F=1.25N的外力向右拉动ab棒的过程中，当开关S倒向A接触点时，金属棒达到某最大速度vmax，若接着将开关S倒向C触点，则此刻金属棒的加速度为7.5m/s2。

（1）求磁感强度B和S接A后棒的最大速度vmax的值。

（2）通过计算，讨论金属棒以最大速度运动过程中能量转化与守恒的问题。

图21

能力提升

1．如图，水平桌面上固定有一半径为R的金属细圆环，环面水平，圆环每单位长度的电阻为r，空间有一匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向下；

一长度为2R、电阻可忽略的导体棒置于圆环左侧并与环相切，切点为棒的中点。

棒在拉力的作用下以恒定加速度a从静止开始向右运动，运动过程中棒与圆环接触良好。

下列说法正确的是

A．拉力的大小在运动过程中保持不变

B．棒通过整个圆环所用的时间为

C．棒经过环心时流过棒的电流为

D．棒经过环心时所受安培力的大小为

2.如图所示，质量为m的铜棒搭在U形导线框右端，棒长和框宽均为L，磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向下。

电键闭合后，在磁场力作用下铜棒被平抛出去，下落h后落在水平面上，水平位移为s。

求闭合电键后通过铜棒的电荷量Q。

5、斜角为θ=30°

的光滑导体滑轨A和B，上端接入一电动势E=3V、内阻不计的电源，滑轨间距为L=10厘米，将一个质量为m=30g，电阻R=0.5Ω的金属棒水平放置在滑轨上，若滑轨周围存在着垂直于滑轨平面的匀强磁场，当闭合开关S后，金属棒刚好静止在滑轨上，如图6，求滑轨周围空间的磁场方向和磁感应强度的大小是多少？

3．（20分）一个质量m=0.1kg的正方形金属框总电阻R=0.5Ω，金属框放在表面绝缘的斜面AA′BB′的顶端（金属框上边与AA′重合），自静止开始沿斜面下滑，下滑过程中穿过一段边界与斜面底边BB′平行、宽度为d的匀强磁场后滑至斜面底端（金属框下边与BB′重合），设金属框在下滑过程中的速度为

，与此对应的位移为s，那么v2—s图象如图所示，已知匀强磁场方向垂直斜面向上，斜面倾斜角θ=53°

，取g=10m/s2,sin53°

=0.8;

cos53°

=0.6。

（1）根据v2一s图象所提供的信息求出金属框与斜面间的动摩擦因数μ

（2）计算出金属框从斜面顶端滑至底端所需的时间

（3）求匀强磁场的磁感强度B的大小

（4）现用平行斜面沿斜面向上的恒力F作用在金属框上，使金属框从斜面底端BB′（金属框下边与BB′重合）由静止开始沿斜面向上运动，匀速通过磁场区域后到达斜面顶端（金属框上边与AA′重合）。

试计算恒力F做功的最小值。

答案：

向上

2mg

正确选项为AD

（1）因R1＞R2，即I1＜I2，所以小灯泡在K断开后先突然变到某一较暗状态，再逐渐变暗到最后熄灭。

（2）因R1＜R2，即I1＞I2，小灯泡在K断开后电流从原来的I2突变到I1（方向相反），然后再渐渐变小，最后为零，所以灯泡在K断开后先变得比原来更亮，再逐渐变暗到熄灭。

参考答案：

1．ACD2．D3．WbTH4．A5．b、a、自感（或断电自感）6．C7．BD8．AC

BBDCD减速BBA

【参考答案】

一、1、B2、B3、B4、C5、D6、C7、A

8、D9、CD10、AD11、ACD12、BCD

三、计算题

21、

（1）E=0.04t（v）a端电势高

（2）F=0.32Nu=0.24v

（3）Q=5J

22、

（1）负电荷，沿顺时针方向运动

（2）

23、

24、

（1）2m/s

（2）PF+P电源=

3.（20分）解：

（1）由

做匀加速运动；

（1分）

（1分）

所以

　（1分）

线框加速下滑时，由牛顿第二定律得

得　μ=0.5（1分）

（2）由图像可知

做匀速运动；

初速

末速

做匀加速运动。

线框做匀加速，匀速，再匀加速对应时间分别为

（1分）

（3）线框通过磁场时，线框作匀速运动，线框受力平衡

（2分）

线框的宽度

得

（1分）

（4）设恒力作用时金属框上边进入磁场速度为

解得

由于

所以力F做功的最小值为