电磁感应.docx

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电磁感应

电磁感应

知识点：

1.两个人物：

a.法拉第：

磁生电

b.奥斯特：

电生磁

2.感应电流的产生条件:

a.闭合电路

b.磁通量发生变化

注意：

①产生感应电动势的条件是只具备b

②产生感应电动势的那部分导体相当于电源

③电源内部的电流从负极流向正极

3.感应电流方向的判定：

（1）方法一：

右手定则

（2）方法二：

楞次定律：

（理解四种阻碍）

①阻碍原磁通量的变化（增反减同）

②阻碍导体间的相对运动（来拒去留）

③阻碍原电流的变化（增反减同）

④面积有扩大与缩小的趋势（增缩减扩）

4.感应电动势大小的计算：

（1）法拉第电磁感应定律：

A、内容：

闭合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。

B、表达式：

（2）磁通量发生变化情况

①B不变，S变，

②S不变，B变，

③B和S同时变，

（3）计算感应电动势的公式

①求平均值：

②求瞬时值：

（导线切割类）

③导体棒绕某端点旋转：

5.感应电流的计算：

瞬时电流：

（瞬时切割）

6.安培力的计算：

瞬时值：

7.通过截面的电荷量：

注意：

求电荷量只能用平均值，而不能用瞬时值

8.自感：

（1）定义：

是指由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。

（2）决定因素：

线圈越长，单位长度上的匝数越多，截面积越大，它的自感系数就越大。

另外，有铁芯的线圈自感系数比没有铁芯时大得多。

（3）类型：

通电自感和断电自感

（4）单位：

亨利（H）、毫亨（mH）、微亨（

）

（5）涡流及其应用

①定义：

变压器在工作时，除了在原副线圈中产生感应电动势外，变化的磁通量也会在哎铁芯中产生感应电流。

一般来说，只要空间里有变化的磁通量，其中的导体中就会产生感应电流，我们把这种感应电流叫做涡流

②应用：

a.电磁炉b.金属探测器，飞机场火车站安全检查、扫雷、探矿

一、单项选择题。

1.关于物理学家的贡献，下列说法中正确的是

A．卡文迪许利用扭秤实验首先较准确地测定了静电力常量

B．库仑提出了库仑定律，并最早通过实验测得元电荷e的数值

C．第谷通过对行星运动的观测数据进行分析，得出了开普勒行星运动定律

D．法拉第发现了电磁感应现象

2.如图所示，虚线表示a、b两个相同圆形金属线圈的直径，圆内的磁场方向如图所示，磁感应强度大小随时间的变化关系B=kt（k为常量）。

当a中的感应电流为I时，b中的感应电流为

A.0B.0.5IC.ID.2I

3．如图甲，单匝圆形金属线圈电阻恒定不变，在线圈的圆形区域内有垂直向里的匀强磁场，在时间t内要使线圈中产生大小、方向恒定不变的电流，匀强磁场的磁感应强度应按下列哪种情况变化？

4.如图所示，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面（纸面）向里，磁感应强度大小为B0。

使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流；现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化．为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率

的大小应

A.

B.

C.

D.

5．如图所示，质量为m的金属环用线悬挂起来，金属环有一半处于水平且与环面垂直的匀强磁场中，从某时刻开始，磁感应强度均匀减小，则在磁感应强度均匀减小的过程中，关于线拉力大小的下列说法中正确的是（　　）

A．大于环重力mg，并逐渐减小B．始终等于环重力mg

C．小于环重力mg，并保持恒定D．大于环重力mg，并保持恒定

6．【2014•南京市高三开学学情调研】如图所示，通电螺线管置于水平放置的光滑平行金属导轨MN和PQ之间，ab和cd是放在导轨上的两根金属棒，它们分别静止在螺线管的左右两侧，现使滑动变阻器的滑动触头向左滑动时，ab和cd棒的运动情况是（）

A．ab向左，cd向右B．ab向右，cd向左

C．ab、cd都向右运动D．ab、cd保持静止

7．【2013•淮安市第一学期期中】如图所示，用相同导线制成的边长为L或2L的四个单匝闭合回路，它们以相同的速度先后垂直穿过正方形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，区域宽度大于2L。

则进入磁场过程中，电流最大的回路是（）

A．甲B．乙C．丙D．丁

8.如图所示，光滑水平面上存在一有界匀强磁场，圆形金属线框在水平拉力的作用下，通过磁场的左边界MN。

在此过程中，线框做匀速直线运动，速度的方向与MN成θ角。

下列说法正确的是：

A．线框内感应电流沿顺时针方向B．线框内感应电流先增大后减小

C．水平拉力的大小与θ无关D．水平拉力的方向与θ有关

9.青藏铁路刷新了一系列世界铁路的历史纪录，青藏铁路火车上多种传感器运用了电磁感应原理，有一种电磁装置可以向控制中心传输信号以确定火车位置和运动状态，原理是将能产生匀强磁场的磁铁，安装在火车首节车厢下面，俯视如图甲所示，当它经过安放在两铁轨间的线圈时，便产生一个电信号，被控制中心接收到，当火车通过线圈时，若控制中心接收到的线圈两端的电压信号为图乙所示，则说明火车在做

A．匀速直线运动B．匀加速直线运动

C．匀减速直线运动D．加速度逐渐加大的变加速直线运动

10.一个“∠”形导轨垂直于磁场固定在磁感应强度为B的匀强磁场中，a是与导轨材料相同、粗细相同的导体棒，导体棒与导轨接触良好。

在外力作用下，导体棒以恒定速度v向右运动，以导体棒在如图所示位置的时刻作为时间的零点，下列物理量随时间变化的图像可能正确的是

11.如图5所示，足够长的U形光滑金属导轨平面与水平面成

角（

），其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计,NQ间接有一个阻值为R的电阻．金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为r，当流过ab棒某一横截面的电量为q时，棒的速度大小为

，则金属棒ab在这一过程中（　　）

A.加速度大小为

B.下滑位移大小为

C.产生的焦耳热为

D.受到的最大安培力大小为

12．如图所示，一沿水平方向的匀强磁场分布在宽度为2L的某矩形区域内（长度足够大），该区域的上下边界MN、PS是水平的。

有一边长为L的正方形导线框abcd从距离磁场上边界MN的某高处由静止释放下落而穿过该磁场区域，已知当线框的ab边到达MN时线框刚好做匀速直线运动，（以此时开始计时）以MN处为坐标原点，取如图坐标轴x，并规定逆时针方向为感应电流的正方向，则关于线框中的感应电流与ab边的位置坐标x间的以下图线中，可能正确的是

、

13.如图甲所示，电阻不计且间距L=Lm的光滑平行金属导轨竖直放置，上端接一阻值R=2Ω的电阻，虚线OO′下方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场，现将质量m=0.Lkg、电阻不计的金属杆ab从OO′上方某处由静止释放，金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触且始终水平。

已知杆ab进入磁场时的速度v0=1m/s，下落0.3m的过程中加速度a与下落距离h的关系图象如图乙所示，g取10m/s2，则



A．匀强磁场的磁感应强度为1T

B．ab杆下落0.3m时金属杆的速度为1m/s

C．ab杆下落0.3m的过程中R上产生的热量为0.2J

D．ab杆下落0.3m的过程中通过R的电荷量为0.25C

二、多项选择题。

14．如图所示平行的金属双轨与电路处在竖直向下的匀强磁场B中，一金属杆放在金属双轨上在恒定外力F作用下做匀速运动，则在开关S

A．闭合瞬间通过金属杆的电流增大B．闭合瞬间通过金属杆的电流减小

C．闭合后金属杆先减速后匀速D．闭合后金属杆先加速后匀速

15.如图两根光滑金属导轨平行放置，导轨所在平面与水平面间的夹角为θ。

质量为M、长为L的金属杆AB垂直导轨放置，整个装置处于垂直AB方向的匀强磁场中。

当金属杆AB中通有从A到B的恒定电流I时，金属杆AB保持静止。

则磁感应强度方向和大小可能为（）

A.竖直向上，Mgtanθ/ILB.平行导轨向上，Mgcosθ/IL

C.水平向右，Mg/ILD.水平向左，Mg/IL

三、计算题。

16．【2013•淮安市第一学期期中】如图所示，相距L＝0.4m、电阻不计的两平行光滑金属导轨水平放置，一端与阻值R＝0.15Ω的电阻相连，导轨处于磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面。

质量m＝0.1kg、电阻r＝0.05Ω的金属棒置于导轨上，并与导轨垂直。

t＝0时起棒在水平外力F作用下以初速度v0＝2m/s、加速度a＝1m/s2沿导轨向右匀加速运动。

求：

⑴t＝1s时回路中的电流；

⑵t＝1s时外力F大小；

⑶第1s内通过棒的电荷量。

17．【2014•南京市高三开学学情调研】如图所示，两根足够长、电阻不计的平行光滑金属导轨处于磁感应强度大小为B＝0.5T的匀强磁场中，导轨平面与水平面成θ＝30°角，下端连接“2.5V，0.5W”的小电珠，磁场方向与导轨平面垂直，质量为m＝0.02kg、电阻不计的光滑金属棒与导轨垂直并保持良好接触，金属棒由静止开始释放，下滑速度达到稳定时，小电珠正常发光，取g＝10m/s2，求：

⑴金属棒沿轨道下滑时对轨道的压力大小；

⑵金属导轨的宽度；

⑶金属棒稳定下滑时的速度大小。

18（2011苏北四市二模）．（16分）如图所示，足够长的光滑导轨ab、cd固定在竖直平面内，导轨间距为l，b、c两点间接一阻值为R的电阻。

ef是一水平放置的导体杆，其质量为m、有效电阻值为R，杆与ab、cd保持良好接触。

整个装置放在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直。

现用一竖直向上的力拉导体杆，使导体杆从静止开始做加速度为

的匀加速运动，上升了h高度，这一过程中bc间电阻R产生的焦耳热为Q，g为重力加速度，不计导轨电阻及感应电流间的相互作用。

求：

⑴导体杆上升到h过程中通过杆的电量；

⑵导体杆上升到h时所受拉力F的大小；

⑶导体杆上升到h过程中拉力做的功。

19（2011苏北四市三模）．（15分）如图，顶角为90°的光滑金属导轨MON固定在水平面上，导轨MO、NO的长度相等，M、N两点间的距离l＝2m，整个装置处于磁感应强度大小B＝0.5T、方向竖直向下的匀强磁场中。

一根粗细均匀、单位长度电阻值r＝0.5Ω/m的导体棒在垂直于棒的水平拉力作用下，从MN处以速度v＝2m/s沿导轨向右匀速滑动，导体棒在运动过程中始终与导轨接触良好，不计导轨电阻，求：

⑴导体棒刚开始运动时所受水平拉力F的大小；

⑵开始运动后0.2s内通过导体棒的电荷量q；

⑶导体棒通过整个金属导轨的过程中产生的焦耳热Q。

20（2011无锡期末）．（16分）如甲图所示，相距为L的足够长光滑平行金属导轨与水平面间的夹角为α，导轨一部分处在垂直导轨平面的匀强磁场中，OO′为磁场边界，磁感应强度为B，导轨右侧接有定值电阻R，导轨电阻忽略不计．在距OO′为L处垂直导轨放置一质量为m、电阻不计的金属杆ab．若ab杆在平行于斜面的恒力作用下由静止开始沿斜面向上运动，经过位移L时速度为v1，经过位移3L时速度为v2，其v-x关系图像如乙图所示，则

（1）在ab杆经过位移为3L的过程中电阻R上产生的电热Q是多少？

（2）ab杆在离开磁场前瞬间的加速度是多少？

21.（2011淮安四模）（15分）如图所示，两平行光滑的金属导轨MN、PQ固定在水平面上，相距为L，处于竖直方向的磁场中，整个磁场由若干个宽度皆为d的条形匀强磁场区域1、2、3、4……组成，磁感应强度B1、B2的方向相反，大小相等，即B1=B2=B。

导轨左端MP间接一电阻R，质量为m、电阻为r的细导体棒ab垂直放置在导轨上，与导轨接触良好，不计导轨的电阻。

现对棒ab施加水平向右的拉力，使其从区域1磁场左边界位置开始以速度v0向右作匀速直线运动并穿越n个磁场区域。

（1）求棒ab穿越区域1磁场的过程中电阻R产生的焦耳热Q；

（2）求棒ab穿越n个磁场区域的过程中拉力对棒ab所做的功W；

（3）规定棒中从a到b的电流方向为正，画出上述过程中通过棒ab的电流I随时间t变化的图象；

（4）求棒ab穿越n个磁场区域的过程中通过电阻R的净电荷量q。

22（2011盐城中学一模）．（16分）如图所示，电阻忽略不计的、两根两平行的光滑金属导轨竖直放置，其上端接一阻值为3Ω的定值电阻R。

在水平虚线L1、L2间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场B，磁场区域的高度为d=0.5m。

导体棒a的质量ma=0.2kg、电阻Ra=3Ω；导体棒b的质量mb=0.1kg、电阻Rb=6Ω，它们分别从图中M、N处同时由静止开始在导轨上无摩擦向下滑动，都能匀速穿过磁场区域，且当b刚穿出磁场时a正好进入磁场.设重力加速度为g=10m/s2，不计a、b棒之间的相互作用。

导体棒始终与导轨垂直且与导轨接触良好。

求：

（1）在整个过程中，a、b两棒分别克服安培力所做的功；

（2）导体棒a从图中M处到进入磁场的时间；

（3）M点和N点距L1的高度。