1.如图（a ）所示区域（图中直角坐标系x O y 的1、3象限）内有匀强磁场，磁感应强度方向垂直于图面向里，大小为B ，半径为l ，圆心角为60°的扇形导线框OPQ 以角速度ω绕O 点在图面内沿逆时针方向匀速转动，导线框回路电阻为R ． （1）求线框中感应电流的最大值I 0和交变感应电流的频率f ． （2）在图（b ）中画出线框转一周的时间内感应电流I 随时间t 变化的图象．（规定在图（a ）中线框的位置相应的时刻为t =0）
1.解析：在从图中位置开始（t =0） 匀 速转动60°的过程中，只有OQ 边切割磁感线，产生的感应电势: 2
112
E Bl ω=
由右手定则可判定电流方向为逆时针方向（设为正方向）．根据欧姆定律得:
211(0)23E Bl I t R R ωπω
==<≤．
导线框再转过30°的过程中，由于?Φ=0 则
22350(),()32226Bl I t I t R ππωππωωωω
=<=<≤≤ 顺时针方向．
245540()
()623Bl I t I t R ππωππ
ωωωω=<=<≤≤ 逆时针方向
267433110()
()32226Bl I t I t R ππωππωω
ωω
=<=<≤≤ 顺时针方向
81120()6I t ππ
ωω
=<≤
综合以上分析可知，感应电流的最大值
202Bl I R
ω=，
频率
（a ） （b ）
2π
ω
f πω
=
其I —t 图象如图所示．
2.高频焊接是一种常用的焊接方法，其焊接的原理如图所示．将半径为10cm 的待焊接的圆 形金属工件放在导线做成的1000匝线圈中，然后在线圈中通以高频的交变电流，线圈产 生垂直于金属工件所在平面的变化磁场，磁场的磁感应强度B 的变化率为
sin t ωT/s ．焊接处的接触电阻为工件非焊接部分电阻的 99倍．工作非焊接部分 每单位长度上的电阻为31010m R π--=Ω ，焊接的缝宽非常小，求焊接过程中焊接处产生 的热功率．（取2π=10，不计温度变化对电阻的影响）
图4—21
2.解：当线圈中通过高频交变电流时，由于电磁感应，图形金属工件中产生的感应电动势大小为
2
(V)B B e S r t t t t
πω?Φ??====???
其最大值
m E =
则有效值 E =100V
工件非焊接部分的电阻 R 1=R 0·2πr 代入数据得 R 1=2×10－
3Ω
焊接部分的电阻 R 2=99R 1
根据串联电路的电压分配关系，R 2两端电压
2
12
R U E R R =
+
由2
U P R
=得，焊接处产生的热功率
22
22
212()R E U P R R R ==+
代入数据解得 P =4.95×104W
3.如图所示，直角三角形导线框abc 固定在匀强磁场中， ab 是一段长为L 、电阻为R 的均匀导线，ac 和bc 的 电阻可不计，ac 长度为
2
L
．磁场的磁感强度为B ，方 向垂直纸面向里．现有一段长度为
2L ，电阻为2
R
的均 匀导体棒MN 架在导线框上，开始时紧靠ac ，然后沿
bc 方向以恒定速度v 向b 端滑动，滑动中始终与ac 平行并与导线框保持良好接触，当MN 滑过的距离为
3
L
时，导线ac 中的电流为多大？方向如何？ 3.解析：MN 滑过的距离为
3
L 时，它与bc 的接触点为P ，如图1所示．由几何关系可知，
MP 的长度为3L ，MP 相当于电路中的电源，其感应电动势13
E BLv =，内阻
13r R =．等效电路如图2所示．
图1 图2
外电路并联电阻为
1223312933
R R R ?==+并 由闭合电路欧姆定律可得，MP 中的电流
E
I R r
=
+并
ac 中的电流
23
ac I I =
联立以上各式解得
25ac BLv
I R
=
根据右手定则，MP 中的感应电流方向由P 流向M ，所以电流I ac 的方向由a 流向c ． 答案：25ac BLv
I R
=
，方向由a 流向c ． 4.如图所示，两根平行的光滑长导轨处于同一水平面内，相距为L 。导轨左端用阻值为R 的电阻相连，导轨的电阻不计，导轨上跨接一电阻为r 的金属杆，质量为m ，整个装置放在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B ，现对杆施加一水平向右的恒定拉力F ，使它由静止开始运动。求
（1）当杆的速度为ν时，杆的加速度 （2）杆稳定时的速度
（3）若杆从静止到达稳定的过程中，杆运动的距离为S ，则此过程回路中产生的热量为
多少。
4.解析：（1）22()
()
Bl B L F F R r R r υυ
==++安
由牛顿第二定律得：F -F 安=ma
所以：22()F B L a m m R r υ
=-+
（2）稳定时，22()
m
B L F R r υ=+
得：22
()
m F R r B L υ+=
（3）由能量守恒关系：2
12
m FS m Q υ=+
得：22
44
()2F R r Q FS mB L +=-
5.如图甲所示，空间存在B=0.5T ，方向竖直向下的匀强磁场，MN 、PQ 是相互平行的粗糙
R
的长直导轨，处于同一水平面内，其间距L=0.2m ，R 是连在导轨一端的电阻，ab 是跨接在导轨上质量m =0.1kg 的导体棒，从零时刻开始，通过一小型电动机对ab 棒施加一个牵引力F ，方向水平向左，使其从静止开始沿导轨做加速=运动，此过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好，图乙是棒的速度一时间图象，其中OA 段是直线，AC 是曲线，DE 是曲线图象的渐近线小型电动机在12s 末达到额定功率P=4.5W ，此后功率保持不变。除R 以外，其余部分的电阻均不计，g=10 m ／s 2。 ⑴求导体棒在0~12s 内的加速度大小
⑵求导体棒与导轨间的动摩擦因数及电阻R 的阻值
⑶若t=17s 时,导体棒ab 达最大速度,且0~17s 内共发生位移100m ,试求12s~17s 内R 上产生的热量是多少?
5.解析：⑴由图中可得12s 末的速度为 V 1=9m/s ，t 1=12s
导体棒在0～12s 内的加速度大小为
211
075/V a .m s t -=
= ⑵设金属棒与导轨间的动摩擦因素为μ.
A 点有 E 1=BLV 1 ① 感应电流 1
1E I R
=
②
由牛顿第二定律 111F mg BI L ma μ--= ③ 则额定功率为 11m P FV = ④
将速度v=9m/s ，a=0.75m/s 2和最大速度V m =10m/s ，a =0 代入。 可得
μ=0.2 R =0.4Ω ⑤ ⑶0~12s 内导体棒匀加速运动的位移 s 1=v 1t 1/2=54m
12~17s 内导体棒的位移 s 2=100-54=46m 由能量守恒
Q=Pt 2-m （v 22-v 12）/2-μmg s 2=12.35J.
6.两根相距为L 的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它 们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面．质量均为m 的金属细杆ab 、cd 与导轨垂直接触形成闭合回路，杆
与水平和竖直导轨之间有相同的动摩擦因数μ，导轨电阻不计，回路总电阻为2R ，整个装置处于磁感应强度大小为B 、方向竖直向上的匀强磁场中．当ab 杆在平行于水平导轨的拉力作用下沿导轨向右匀速运动时，cd 杆也正好以某一速度向下做匀速运动，设运动过程中金属细杆ab 、cd 与导轨接触良好，重力加速度为g ，求： （1）ab 杆匀速运动的速度v 1； （2）ab 杆所受拉力F ；
（3）ab 杆以v 1匀速运动时，cd 杆以v 2（v 2已知）匀速运动，则在cd 杆向下运动h 过程
中，整个回路中产生的焦耳热． 6.解析：（1）ab 杆向右运动时，ab 杆中产生的感应电动势方向为a →b ，大小为
1E BLv =
cd 杆中的感应电流方向为d →c ，cd 杆受到的安培力方向水平向右,安培力大小为
2211
22BLv B L v F BIL BL R R
===安 ①
cd 杆向下匀速运动，有
mg F μ=安 ②
解①、②两式，ab 杆匀速运动的速度为
1v =
22
2Rmg
B L
μ ③ （2）ab 杆所受拉力
F F mg μ=+=安221
2B L v R +μmg 21mg μμ??
+=
???
④ （3）设cd 杆以2v 速度向下运动h 过程中，ab 杆匀速运动了s 距离，
12s h
t v v ==， ∴12
hv s v = 整个回路中产生的焦耳热等于克服安培力所做的功
Q F s ==安2212B L v s R =2212B L v R 12hv v ?=2222
22()mg hR
v B L
μ 7.如图所示，两足够长平行光滑的金属导轨MN 、PQ 相距为L ，导轨平面与水平面夹角α＝
30°，导轨上端跨接一定值电阻R ，导轨电阻不计．整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，长为L 的金属棒cd 垂直于MN 、PQ 放置在导轨上，且与导轨保持电接触良好，金属棒的质量为m 、电阻为r ，重力加速度为g ，现将金属棒由静止释放，当金属棒沿导轨下滑距离为s 时，速度达到最大值v m ．求： （1）金属棒开始运动时的加速度大小； （2）匀强磁场的磁感应强度大小；
（3）金属棒沿导轨下滑距离为s 的过程中，电阻R 上产生的电热．
7.解析：（1）金属棒开始运动时的加速度大小为a ，由牛顿第二定律有
sin mg ma α=
① 解得 sin a g α=
（2）设匀强磁场的磁感应强度大小为B ，则金属棒达到最大速度时产生的电动势
cos m E BLv α= ②
回路中产生的感应电流
E
I R r
=
+ ③
金属棒棒所受安培力
F BIL = ④
cd 棒所受合外力为零时，下滑的速度达到最大，则 cos sin F mg αα=
⑤
由②③④⑤式解得
B =
（3）设电阻R 上产生的电热为Q ，整个电路产生的电热为Q 总，则
2
1sin 2
m mgs mv Q α=+总 ⑥ R
Q Q R r
=
+总
⑦
由⑥⑦式解得 2
()
2()
m mR gs v Q R r -=+
8.如图所示,水平虚线L 1、L 2之间是匀强磁场,磁场方向水平向 里，磁场高度为h 。?竖直平面内有一等腰梯形线框，底边水平，其上下边长之比为5:1，高为2h 。现使线框AB 边在磁场边界L 1的上方h 高处由静止自由下落，当AB 边刚进入磁场时加速度恰好为0，在DC 边刚进入磁场前的一段时间内，线框做匀速运动。求:
（1）DC 边刚进入磁场时，线框的加速度
2
1
甲
乙
（2）从线框开始下落到DC 边刚进入磁场的过程中，线框的机械能损失和重力做功之比
8.解析：(1)设AB 边刚进入磁场时速度为υ0,线框质量为m 、电阻为R ，AB=l ,则CD=5 l 则mgh=
2
1m υ02
AB 刚进入磁场时有，R
l B 0
22υ =mg
设线框匀速运动时速度为υ1 E 感=
1B(L -)t
B S B S ===t t t t
υυ??Φ??????上下1Ｌ=B(2l )υ1 线框匀速运动时有R
l B 1
22)2(υ=mg ；得出υ1= υ0/4
CD 刚进入磁场瞬间，E'感=B(3l )υ1 F I =9mg/4 a =5g/4
(2)从线框开始下落到CD 边进入磁场前瞬间，根据能量守恒定律得：
mg(3h)-Q=
21m υ12
机械能损失△E=Q= 16
47
mgh
所以，线框的机械能损失和重力做功之比△E ：W G = 47：48
9.如图甲所示，一边长L =2.5m 、质量m =0.5kg 的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度B =0.8T 的匀强磁场中，它的一边与磁场的边界MN 重合。在水平力F 作用下由静止开始向左运动，经过5s 线框被拉出磁场。测得金属线框中的电流随时间变化的图像如乙图所示，在金属线框被拉出的过程中。
⑴求通过线框导线截面的电量及线框的电阻； ⑵写出水平力F 随时间变化的表达式；
⑶已知在这5s 内力F 做功1.92J ，那么在此过程中，线框产生的焦耳热是多少？
9.解析：⑴根据q =I t ，由I －t 图象得：
q =1.25C 又根据
I ＝Rt R E φ?=
＝Rt
BL 2
得R = 4Ω ⑵由电流图像可知，感应电流随时间变化的规律： I ＝0.1t 由感应电流
R v
BL I =
可得金属框的速度随时间也是线性变化的
t .BL
RI
v 20＝＝
线框做匀加速直线运动，加速度 a = 0.2m/s 2
线框在外力F 和安培力F A 作用下做匀加速直线运动，得力 F ＝（0.2 t ＋0.1）N
⑶ t ＝5s 时，线框从磁场中拉出时的速度v 5 = at =1m/s 线框中产生的焦耳热
6712
12
5.v m W Q =－＝J
10.如图所示，一边长L = 0.2m ，质量=1m 0.5kg ，电阻R = 0.1Ω的正方形导体线框abcd ，与一质量为=2m 2kg 的物块通过轻质细线跨过两定滑轮相连。起初ad 边距磁场下边界为=1d 0.8m ，磁感应强度B=2.5T ，磁场宽度=2d 0.3m ，物块放在倾角θ=53°的斜面上，物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5。现将物块由静止释放，经一段时间后发现当ad 边从磁场上边缘穿出时，线框恰好做匀速运动。（g 取10m/s ，sin53°=0.8，cos53°= 0.6）求： （1）线框ad 边从磁场上边缘穿出时速度的大小？ （2）线框刚刚全部进入磁场时动能的大小？ （3）整个运动过程线框产生的焦耳热为多少？ 10.解析：（1）由于线框匀速出磁场，则对2m 有：
0cos sin 22=--T g m g m θμθ
对1m 有：
01=--BIL g m T
又因为
R
BLv
I =
联立可得：
s m R L
B g
m g m v /2)cos (sin 2
212=--=
θμθ （2）从线框刚刚全部进入磁场到线框ad 边刚要离开磁场，由动能定理得：
K E v m m L d g m L d g m g m -+=
----22121222)(2
1
)())(cos sin (θμθ 将速度v 代入，整理可得线框刚刚全部进入磁场时，线框与物块的动能和为
5.4=K E J
所以此时线框的动能为：
9.02
11
=+='K K
E m m m E J 。
（3）从初状态到线框刚刚完全出磁场，由能的转化与守恒定律可得
2212112122)(2
1
)())(cos sin (v m m Q L d d g m L d d m g m ++
=++-++-θμ 将数值代入，整理可得线框在整个运动过程中产生的焦耳热为：Q = 1.5 J
11.如图所示，在一倾角为37°的粗糙绝缘斜面上，静止地放置着一个匝数10n =匝的圆形线圈，其总电阻 3.14R =Ω、总质量0.4m kg =、半径0.4r m =．如果向下轻推一下此线圈，则它刚好可沿斜面匀速下滑现在将线圈静止放在斜面上后．在线圈的水平直径以下的区域中，加上垂直斜面方向的，磁感应强度大小按如图14所示规律变化的磁场（提示：通电半圆导线受的安培力与长为直径的直导线通同样大小的电流时受的安培力相等）问： （1）刚加上磁场时线圈中的感应电流大小I =?
（2）从加上磁场开始到线圈刚要运动，线圈中产生的热量Q =?
（最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin 370.6= ，cos370.8= ，g 取2
10/m s ．）
11.解析：（1）由闭合电路的欧姆定律E
I R
= 由法拉第电磁感应定律B S
E n
t
?=?
由图，
0.5/B
T S t
?=? 21
2
S r π=
联立解得0.4I A =
（2）设线圈开始能匀速滑动时受的滑动摩擦力为F μ，则
sin37mg F μ=
加变化磁场后线圈刚要运动时
sin37nBIL mg F μ=+ ， 其中2L r =
由图像知
010.5B B kt t =+=+
由焦耳定律
2Q I Rt =
联立解得 0.5Q J =
12.竖直放置的平行金属板M 、N 相距d=0.2m ，板间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T ，极板按如图所示的方式接入电路。足够长的、间距为L=1m 的光滑平行金属导轨CD 、EF 水平放置，导轨间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度也为B 。电阻为r=1Ω的金属棒ab 垂直导轨放置且与导轨接触良好。已知滑动变阻器的总阻值为R=4Ω，滑片P 的位置位于变阻器的中点。有一个质量为m=1.0×10
8
-kg 、电荷量为q=+2.0×10
5
-C 的带
电粒子，从两板中间左端沿中心线水平射入场区。不计粒子重力。
（1）若金属棒ab 静止，求粒子初速度v 0多大时，可以垂直打在金属板上？
（2）当金属棒ab 以速度v 匀速运动时，让粒子仍以相同初速度v 0射入，而从两板间沿直
线穿过，求金属棒ab 运动速度v 的大小和方向。
12.解析：（1）金属棒ab 静止时，粒子在磁场中做匀速圆周运动，设轨迹半径为0r ，则
2
0r mv qBv = ① 垂直打在金属板上，则
2
0d
r =
②
m
Bqd
v 20=
③ 代入数据得 =0v 100 m/s
（2）当金属棒ab 匀速运动时，感应电动势
BLv E = ④ 板间电压：
2R
r R E U ?+=
⑤ 粒子沿直线穿过板间，则粒子受电场力、洛仑兹力平衡，做匀速直线运动
d
U
q
qBv =0 ⑥ 解得：RL
v r R d v 0
)(2+=
⑦
代入数据得 =v 50 m/s
由左手定则知，粒子所受洛仑兹力方向垂直M 板，故粒子所受电场力应该垂直于N 板，由右手定则知，ab 棒应水平向右运动。 13.如图(甲)为一研究电磁感应的装置，其中电流传感器(相当于一只理想的电流表)能将各时刻的电流数据实时送到计算机，经计算机处理后在屏幕上显示出I-t 图象。已知电阻R 及杆的电阻r 均为0.5Ω，杆的质量m 及悬挂物的质量M 均为0.1kg ，杆长L=1m 。实验时，先断开K ，取下细线调节轨道倾角，使杆恰好能沿轨道匀速下滑。然后固定轨道，闭合K ，在导轨区域加一垂直轨道平面向下的匀强磁场，让杆在物M 的牵引下从图示位置由静止开始释放，此时计算机屏幕上显示出如图(乙)所示的 I-t 图象(设杆在整个运动过程中与轨道垂直，且细线始终沿与轨道平行的方向拉杆，导轨的电阻忽略不计，细线与滑轮间的摩
擦忽略不计，g=lOm/s 2
)。试求：
(1)匀强磁场的磁感应强度B 的大小； (2)0～0.4s 内通过R 的电量； (3)0～0.4s 内R 上产生的焦耳热。
13.解析：(1)由图知：杆达到稳定运动时的电流为1.0A sin cos mg mg θμθ= BIL Mg ∴=
解得1Mg
B T IL
=
= (2)0.4s 内通过电阻的电量为图线与t 轴包围的面积
由图知：总格数为144格(140～150均正确，以下相应类推) q=144×0.04×0.04C=0.23C
(3)由图知：0.4s 末杆的电流I=0.86A
E Blv I R r R r ==++ ()
0.86/I R r v m s Bl +∴== Blx q R r R r ?Φ==++
()0.23q R r x m Bl +∴==
21
()2Mgx M m v Q =++
21
()0.162R r Q Mg q M m v J Bl +∴=-+=
0.082R Q
Q J ==
14.如图所示，光滑导轨MN 、PQ 在同一水平内平行固定放置，其间距d =1m ，右端通过导线与阻值R L =8Ω的小灯泡L 相连，CDEF 矩形区域内有竖直向下磁感应强度1B =T 的匀强磁场，一质量m =50g 、阻值为R =2Ω的金属棒在恒力F 作用下从静止开始运动2s =m 后进入磁场恰好做匀速直线运动。(不考虑导轨电阻，金属棒始终与导轨垂直并保持良好接触)。求： （1）恒力F 的大小；
（2）小灯泡发光时的电功率。 14.解析：（1）对导体棒用动能定理：
2
12
Fs mv =
① 导体棒进入磁场恰好做匀速直线运动
L
Bdv
F BId B
d R R ∴==+ ②
代入数据，根据①、②方程可解得：
0.8F =N ，8v =m/s
（2）
2
5.12
L L L Bdv P R R R ??=?= ?+??
P L =5.12W
15.如图所示，在光滑水平桌面上有一个长为a 、宽为b 的矩形金属框MNN`M`，金属框的质量为m 、电阻为R ．在距离金属框NN`边的L 处有竖直方向的匀强磁场，磁场的宽度为b ，其边界平行于NN`，现用垂直于NN`的水平恒力F
向右拉动线框，使之从静止开始向右运
S
动，恰能匀速通过磁场区域．求：
（1）线框在磁场中运动的速率v 为多少? （2）匀强磁场的磁感应强度B 为多大?
（3）金属框由静止开始直到匀速通过磁场区域的整个过程中拉力F 做的功W 为多少?
（4）金属框匀速通过磁场区域的过程中产生的热量Q 为多少?
15．解析：（1）FL ＝0212
-mv
得
m FL v 2=
（2）F ＝BIa ，
I ＝R Bav ，
F ＝m FL
R a B R
v a B 22
222=
L mF R a B 21=
（3）WF ＝F （L ＋2b ） （4）Q ＝2Fb
专题电磁感应与电路 SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#
专题 4 电磁感应与电路 思想方法提炼 电磁感应是电磁学的核心内容，也是高中物理综合性最强的内容之一，高考每年必考。题型有选择、填空和计算等，难度在中档左右，也经常会以压轴题出现。 在知识上，它既与电路的分析计算密切相关，又与力学中力的平衡、动量定理、功能关系等知识有机结合；方法能力上，它既可考查学生形象思维和抽象思维能力、分析推理和综合能力，又可考查学生运用数知识(如函数数值讨论、图像法等)的能力。 高考的热点问题和复习对策： 1.运用楞次定律判断感应电流(电动势)方向，运用法拉第电磁感应定律，计算感应电动势大小.注重在理解的基础上掌握灵活运用的技巧. 2.矩形线圈穿过有界磁场区域和滑轨类问题的分析计算。要培养良好的分析习惯，运用动力学知识，逐步分析整个动态过程，找出关键条件，运用运动定律特别是功能关系解题。 3.实际应用问题，如日光灯原理、磁悬浮原理、电磁阻尼等复习时应多注意。 此部分涉及的主要内容有： 1.电磁感应现象. (1)产生条件：回路中的磁通量发生变化. (2)感应电流与感应电动势：在电磁感应现象中产生的是感应电动势，若回路是闭合的，则有感应电流产生；若回路不闭合，则只有电动势，而无电流. (3)在闭合回路中，产生感应电动势的部分是电源，其余部分则为外电路. 2.法拉第电磁感应定律：E=n ，E=BLvsinq ， 注意瞬时值和平均值的计算方法不同. 3.楞次定律三种表述： (1)感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化(涉及到：原磁场方向、磁通量增减、感应电流的磁场方向和感应电流方向等四方面).右手定则是其中一种特例. (2)感应电流引起的运动总是阻碍相对运动. (3)自感电动势的方向总是阻碍原电流变化. 4.相关链接 (1)受力分析、合力方向与速度变化，牛顿定律、动量定理、动量守恒定律、匀速圆周运动、功和能的关系等力学知识. (2)欧姆定律、电流方向与电势高低、电功、电功率、焦耳定律等电路知识. (3)能的转化与守恒定律. 感悟 · 渗透 · 应用 【例1】三个闭合矩形线框Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处在同一竖直平面内，在线框的正上方有一条固定的长直导线，导线中通有自左向右的恒定电流，如图所示，若三个闭合线框分别做如下运动：Ⅰ沿垂直长直 导线向下运动，Ⅱ沿平行长直 导线方向平动，Ⅲ绕其竖直中心 轴OO ′转动. (1)在这三个线框运动的过程中， 哪些线框中有感应电流产生 方向如何 (2)线框Ⅲ转到图示位置的瞬间，是否有感应电流产生 【解析】此题旨在考查感应电流产生的条件.根据直线电流周围磁场的特点，判断三个线框运动过程中，穿过它们的磁通量是否发生变化. (1)长直导线通有自左向右的恒定电流时，导线周围空间磁场的强弱分布不变，但离导线越远，磁场越弱，磁感线越稀；离导线距离相同的地方，磁场强弱相同. t ??Φ
电磁感应中的电路问题 一、基础知识 1、内电路和外电路 (1)切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于电源． (2)该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的内阻，其余部分是外电路． 2、电源电动势和路端电压 (1)电动势：E ＝Blv 或E ＝n ΔΦ Δt . (2)路端电压：U ＝IR ＝E －Ir . 3、对电磁感应中电源的理解 (1)电源的正负极、感应电流的方向、电势的高低、电容器极板带电问题，可用右手定则或楞次定律判定． (2)电源的电动势的大小可由E ＝Blv 或E ＝n ΔΦ Δt 求解． 4、对电磁感应电路的理解 (1)在电磁感应电路中，相当于电源的部分把其他形式的能通过电流做功转化为电能． (2)“电源”两端的电压为路端电压，而不是感应电动势． 5、解决电磁感应中的电路问题三步曲 （1）确定电源．切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源，利用E ＝n ΔΦ Δt 或E ＝Blv sin θ求感应电动势的大小，利用右手定则 或楞次定律判断电流方向． （2）分析电路结构(内、外电路及外电路的串、并联关系)，画出等效电路图． （3）利用电路规律求解．主要应用欧姆定律及串、并联电路的基本性质等列方程求解． 二、练习 1、[对电磁感应中等效电源的理解]粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场 中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行．现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框一边a 、b 两点间的电势差绝对值最大的是 ( )
答案 B 解析 线框各边电阻相等，切割磁感线的那个边为电源，电动势相同均为Blv .在A 、C 、D 中，U ab ＝14Blv ，B 中，U ab ＝3 4 Blv ，选项B 正确． 2、如图所示，竖直平面内有一金属环，半径为a ，总电阻为R (指拉直 时两端的电阻)，磁感应强度为B 的匀强磁场垂直穿过环平面，与环 的最高点A 铰链连接的长度为2a 、电阻为R 2 的导体棒AB 由水平 位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B 点的线速度为v ，则这时AB 两 端的电压大小为 ( ) A. Bav 3 B. Bav 6 C.2Bav 3 D ．Bav
71 电磁感应及电磁场理论 基本内容小结 一、 电磁感应的普遍规律 1、楞次定律 感应电流的方向总是企图使感应电流本身所产生的通过回路面积的磁通量去补偿或者说反抗引起感应电流的磁通量的改变。 感应电流总是阻止或减缓产生感应电流的各种变化（相对运动，转动……）。 2、电源电动势与非静电场强度 所有电源内部都由连接电源正负极的导体构成回路，它与电源外的导体（外电路）连成闭合回路。断路时整个回路处处无电流，通路时回路各截面电流强度相等——电流的连续性。电流通过导体时产生电势降落消耗电能，电源有维持两极电势差、把不同形式的能量转化为电能的能力，这种能力强弱用电动势ε表示，它的大小等于断路时电源两极的电势差，方向由电源负极经电源内部指向正极。 电源内部存在着不同于静电力的电场力称为“非静电力”k F r ，它能作用在 任何电荷上因而是“电场力”，它不是保守力故不是静电力。可引入非静电力强 度/k k E F q =r r 。断路时，在电源内部导体中处处有0k E E +=r r ，使电荷受力平 衡而非定向运动，因而没有电流，这时两电极之间的电势差即电动势为： l d E k i ρ ρ??= 正极 负极（内） ε [（内）表示经由内电路]
72 通路时k E r 并不改变：l d E l d E l d E l d E k k k k i ρ ρρρρρρρ????=?+ ?= ?= 负极 正极（外） 正极 负极（内） 正极 负极（内） ε 可见等于单位正电荷按电动势方向绕电路一周时电源非静电力所作功。 3、法拉第电磁感应定律 m i d dt εΦ=- 式中i ε 、m Φ分别是回路中的感应电动势、通过回路所围面积磁通量的代数值。使用该式时要规定电路的绕行正方向，由右手螺旋法则确定回路所围面 积的正法线方向。m Φ的正、负表示磁感应强度B r 方向与回路所围面积的法线 方向相同、相反；i ε的正、负表明电动势的方向与规定的电路绕行正方向相同、相反。 若线圈是多匝线圈的串联，m Φ称为磁通链，这时感应电动势是各单匝线圈感应电动势的串联，当通过各单匝线圈的磁通相等记为Φ时则m N Φ=Φ。 i d N dt εΦ =- 4、感应电流 当电路闭合时，通过回路截面的感应电流与磁通量的变化率成正比，即 1I m i d R dt Φ=- 5、感应电量 当通过回路的磁通由1Φ改变为2Φ时通过回路截面的电量（感应电量）q 与磁通变化的快慢无关，只与磁通改变量有关，即 121 ()q R =Φ-Φ。 二、 动生电动势 由于回路所围面积的变化或面积取向变化而引起的感应电动势，称为动生
大学物理吴百诗习题答案 电磁感应 LELE was finally revised on the morning of December 16, 2020
法拉第电磁感应定律 10-1如图10-1所示，一半径a ＝，电阻R ＝×10-3Ω的圆形导体回路置于均匀磁场中，磁场方向与回路面积的法向之间的夹角为π/3，若磁场变化的规律为 T 10)583()(42-?++=t t t B 求：（1）t ＝2s 时回路的感应电动势和感应电流； （2）最初2s 内通过回路截面的电量。 解：（1）θcos BS S B =?=Φ V 10)86(6.110)86()3 cos(d d cos d d 642--?+?-=?+?-=-=Φ- =t t a t B S t i π πθε s 2=t ，V 102.35-?-=i ε，A 102100.1102.32 3 5---?-=??-= =R I ε 负号表示i ε方向与确定n 的回路方向相反 （2）42 2123 112810 3.140.1()[(0)(2)]cos 4.410C 1102 i B B S q R R θ---???=Φ-Φ=-??==??? 10-2如图10-2所示，两个具有相同轴线的导线回路，其平面相互平行。大回路中有电流I ， 小的回路在大的回路上面距离x 处，x >>R ，即I 在小线圈所围面积上产生的磁场可视为是均匀的。若 v dt dx =等速率变化，（1）试确定穿过小回路的磁通量Φ和x 之间的关系；（2）当x ＝NR （N 为一正数），求小回路内的感应电动势大小；（3）若v ＞0，确定小回路中感应电流方向。 解：（1）大回路电流I 在轴线上x 处的磁感应强度大小 2 02 232 2() IR B R x μ= +，方向竖直向上。 R x >>时，2 03 2IR B x μ= ，22 203 2IR r B S BS B r x πμπΦ=?==?= （2）224032i d dx IR r x dt dt πμε-Φ=-=，x NR =时，2024 32i Ir v R N πμε= 图 10-
电磁感应与电路 1、如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=1T，平行导轨宽 l=1m。两根相同的金属杆MN、PQ在外力作用下均以v=1m/s 的速度贴着导轨向左匀速运动，金属杆电阻为r="0.5" ?。导轨 右端所接电阻R=1?，导轨电阻不计。（已知n个相同电源的并 联，等效电动势等于任意一个电源的电动势，等效内阻等于任 意一个电源内阻的n分之一） （1）运动的导线会产生感应电动势，相当于电源。用电池等符号画出这个装置的等效电路图（2）求10s内通过电阻R的电荷量以及电阻R产生的热量 2、如图所示，宽度为L＝0.20 m的足够长的平行光滑金属导轨固 定在绝缘水平面上，导轨的一端连接阻值为R=1.0Ω的电阻。导轨 所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B="0.50" T。一根质量为m=10g的导体棒MN放在导轨上与导轨接触良好， 导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。现用一平行于导轨的拉力拉 动导体棒沿导轨向右匀速运动，运动速度v="10" m/s，在运动过程中保持导体棒与导轨垂直。求： （1）在闭合回路中产生的感应电流的大小；（2）作用在导体棒上的拉力的大小； 3、如图所示，带有微小开口（开口长度可忽略）的单匝线圈处于垂直 纸面向里的匀强磁场中，线圈的直径为m，电阻,开口 处AB通过导线与电阻相连，已知磁场随时间的变化图 像如乙图所示，求：⑴线圈AB两端的电压大小为多少？⑵在前2 秒内电阻上的发热量为多少？
4、（12分）如图所示，在竖直向上磁感强度为B的匀 强磁场中，放置着一个宽度为L的金属框架，框架的右 端接有电阻R．一根质量为m，电阻忽略不计的金属棒 受到外力冲击后，以速度v沿框架向左运动．已知棒与 框架间的摩擦系数为μ，在整个运动过程中，通过电阻 R的电量为q，设框架足够长．求： （1）棒运动的最大距离；（2）电阻R上产生的热量。 5、（15分）如图所示，两平行金属导轨间的距离 L=0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37o，在导 轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直于 导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势 E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源。现把一个质量 m=0.04kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。 导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨 接触的两点间的电阻R0=2.5Ω，金属导轨的其它电阻不 计，g取10m/s2。已知sin37o=0.60， cos37o=0.80，试求： ⑴通过导体棒的电流⑵导体棒受到的安培力大小⑶导体棒受到的摩擦力的大小。 6、（10分）如图所示，固定于水平桌面上足够长的 两平行光滑导轨PQ、MN，其电阻不计，间距 d=0.5m，P、M两端接有一只理想电压表，整个装置 处于竖直向下的磁感应强度B0＝0.2T的匀强磁场中， 两金属棒L1、L2平行地搁在导轨上，其电阻均为r＝ 0.1Ω，质量分别为M1=0.3kg和M2＝0.5kg。固定棒L1，使L2在水平恒力F=0.8N的作用下，由静止开始运动。试求： (1) 当电压表读数为U=0.2V时，棒L2的加速度为多大； (2)棒L2能达到的最大速度v m.
电磁感应中的电路问题 一、基础知识 1、电路和外电路 (1)切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于电源． (2)该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的阻，其余部分是外电路． 2、电源电动势和路端电压 (1)电动势：E ＝Blv 或E ＝n ΔΦ Δt . (2)路端电压：U ＝IR ＝E －Ir . 3、对电磁感应中电源的理解 (1)电源的正负极、感应电流的方向、电势的高低、电容器极板带电问题，可用右手定则或楞次定律判定． (2)电源的电动势的大小可由E ＝Blv 或E ＝n ΔΦ Δt 求解． 4、对电磁感应电路的理解 (1)在电磁感应电路中，相当于电源的部分把其他形式的能通过电流做功转化为电能． (2)“电源”两端的电压为路端电压，而不是感应电动势． 5、解决电磁感应中的电路问题三步曲 （1）确定电源．切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源，利用E ＝n ΔΦ Δt 或E ＝Blv sin θ求感应电动势的大小，利用右手定则 或楞次定律判断电流方向． （2）分析电路结构(、外电路及外电路的串、并联关系)，画出等效电路图． （3）利用电路规律求解．主要应用欧姆定律及串、并联电路的基本性质等列方程求解． 二、练习 1、[对电磁感应中等效电源的理解]粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场 中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行．现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框一边a 、b 两点间的电势差绝对值最大的是 ( )
答案 B 解析 线框各边电阻相等，切割磁感线的那个边为电源，电动势相同均为Blv .在A 、C 、D 中，U ab ＝14Blv ，B 中，U ab ＝3 4Blv ，选项B 正确． 2、如图所示，竖直平面有一金属环，半径为a ，总电阻为R (指拉直 时两端的电阻)，磁感应强度为B 的匀强磁场垂直穿过环平面，与环 的最高点A 铰链连接的长度为2a 、电阻为R 2 的导体棒AB 由水平 位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B 点的线速度为v ，则这时AB 两 端的电压大小为 ( ) A.Bav 3 B.Bav 6 C.2Bav 3 D ．Bav 答案 A 解析 摆到竖直位置时，AB 切割磁感线的瞬时感应电动势E ＝B ·2a ·(1 2v )＝Bav .由闭合电路欧姆定律得，U AB ＝E R 2＋R 4 ·R 4＝1 3Bav ，故选A. 3、如图所示，两根足够长的光滑金属导轨水平平行放置，间距为l ＝1 m ，cd 间、de 间、 cf 间分别接阻值为R ＝10 Ω的电阻．一阻值为R ＝10 Ω的导体棒ab 以速度v ＝4 m/s 匀速向左运动，导体棒与导轨接触良好；导轨所在平面存在磁感应强度大小为B ＝0.5 T 、方向竖直向下的匀强磁场．下列说法中正确的是 ( ) A ．导体棒ab 中电流的流向为由b 到a B ．cd 两端的电压为1 V
第八章 电磁感应与电磁场 §8-1电磁感应定律 一、电磁感应现象 电磁感应现象可通过两类实验来说明： 1．实验 1）磁场不变而线圈运动 2）磁场随时变化线圈不动 2．感应电动势 由上两个实验可知：当通过一个闭合导体回路的磁通量变化时，不管这种变化的原因如何（如：线圈运动，变；或不变线圈运动），回路中就有电流产生，这种现象就是电磁感应现象，回路中电流称为感应电流。 3．电动势的数学定义式 定义：把单位正电荷绕闭合回路一周时非静电力做的功定义为该回路的电动势，即 () ??=l K l d K ：非静电力 ε （8-1） 说明：（1）由于非静电力只存在电源内部，电源电动势又可表示为 表明：电源电动势的大小等于把单位正电荷从负极经电源内部移到正 极时，非静电力所做的功。 （2）闭合回路上处处有非静电力时，整个回路都是电源，这时电动势用普遍式表示：() ??=l K l d K ：非静电力 ε （3）电动势是标量，和电势一样，将它规定一个方向，把从负极经 电源内部到正极的方向规定为电动势的方向。 二、电磁感应定律 1、定律表述
在一闭合回路上产生的感应电动势与通过回路所围面积的磁通量对时间的变化率成正比。数学表达式： 在SI 制中，1=k ，（S t V Wb :;:;:εΦ），有 dt d i Φ- =ε （8-2） 上式中“-”号说明方向。 2、i ε方向的确定 为确定i ε，首先在回路上取一个绕行方向。规定回路绕行方向与回路所围面积的正法向满足右手旋不定关系。在此基础上求出通过回路上所围面积的磁通量，根据dt d i Φ -=ε计算i ε。 三、楞次定律 此外，感应电动势的方向也可用楞次定律来判断。 楞次定律表述：闭合回路感应电流形成的磁场关系抵抗产生电流的磁通量变化。 说明：（1）实际上，法拉第电磁感应定律中的“-”号是楞次定律的数学表 述。 （2）楞次定律是能量守恒定律的反映。 例8-1：设有矩形回路放在匀强磁场中，如图所示，AB 边也可以左右滑动，设 以匀速度向右运动，求回路中感应电动势。 解：取回路顺时针绕行，l AB =,x AD =, 则通过线圈磁通量为 由法拉第电磁感应定律有： “-”说明：i ε与l 绕行方向相反，即逆时针方向。由楞次定律也能得知，i ε沿逆时针方向。 讨论：（1）如果回路为N 匝，则?=ΦN （?为单匝线圈磁通量） （2）设回路电阻为R （视为常数），感应电流 dt d R R I i i Φ-==1ε 在1t —2t 内通过回路任一横截面的电量为 可知q 与（12ΦΦ-）成正比，与时间间隔无关。 例8-1中，只有一个边切割磁力线，回路中电动势即为上述产生的电动势。
班级______________学号____________姓名________________ 练习 十七 一、选择题 1． 如图所示，有一边长为1m 的立方体，处于沿y 轴指 向的强度为0.2T 的均匀磁场中，导线a 、b 、c 都以50cm/s 的速度沿图中所示方向运动，则 （ ） (A)导线a 内等效非静电性场强的大小为0.1V/m ； (B)导线b 内等效非静电性场强的大小为零； (C)导线c 内等效非静电性场强的大小为0.2V/m ； (D)导线c 内等效非静电性场强的大小为0.1V/m 。 2． 如图所示，导线AB 在均匀磁场中作下列四种运动， （1）垂直于磁场作平动；（2）绕固定端A 作垂直于磁场转动；（3）绕其中心点O 作垂直于磁场转动；（4）绕通过中心点O 的水平轴作平行 于磁场的转动。关于导线AB 的感应电动势哪个结 论是错误的？ （ ） (A)（1）有感应电动势，A 端为高电势； (B)（2）有感应电动势，B 端为高电势； (C)（3）无感应电动势； (D)（4）无感应电动势。 3． 一“探测线圈”由50匝导线组成，截面积S ＝4cm 2，电阻R =25∧。若把探测线圈在磁场中迅速翻转?90，测得通过线圈的电荷量为C 1045-?=?q ，则磁感应强度B 的大小为 （ ） (A)0.01T ； (B)0.05T ； (C)0.1T ； (D)0.5T 。 4． 如图所示，一根长为1m 的细直棒ab ，绕垂直于棒且过其一端a 的轴以每秒2转的角速度旋转，棒的旋转平面垂直于0.5T 的均匀磁场，则在棒的中点，等效非静电性场强的大小和方向为（ ） (A)314V/m ，方向由a 指向b ； (B)6.28 V/m ，方向由a 指向b ； (C)3.14 V/m ，方向由b 指向a ； (D)628 V/m ，方向由b 指向a 。 二、填空题 1． 电阻R ＝2Ω的闭合导体回路置于变化磁场中，通过回路包围面的磁通量与时间的关系为)Wb (10)285(3 2 -?-+=Φt t m ，则在t =2s 至t =3s 的时间内，流过回路导体横截面的感应电荷=i q C 。 （1） （2） （3） （4）
法拉第电磁感应定律 10-1如图10-1所示，一半径a ＝0.10m ，电阻R ＝1.0×10-3Ω的圆形导体回路置于均匀磁场中，磁场方向与 回路面积的法向之间的夹角为π/3，若磁场变化的规律为 T 10)583()(4 2-?++=t t t B 求：（1）t ＝2s 时回路的感应电动势和感应电流； （2）最初2s 通过回路截面的电量。 解：（1）θcos BS S B =?=Φ V 10)86(6.110)86()3 cos(d d cos d d 642--?+?-=?+?-=-=Φ- =t t a t B S t i π πθε s 2=t ，V 102.35 -?-=i ε，A 10210 0.1102.323 5---?-=??-==R I ε 负号表示i ε方向与确定n 的回路方向相反 （2）422 123 112810 3.140.1()[(0)(2)]cos 4.410C 1102 i B B S q R R θ---???=Φ-Φ=-??==??? 10-2如图10-2所示，两个具有相同轴线的导线回路，其平面相互平行。大回路中有电流I ，小的回路在大 的回路上面距离x 处，x >>R ，即I 在小线圈所围面积上产生的磁场可视为是均匀的。若 v dt dx =等速率变化，（1）试确定穿过小回路的磁通量Φ和x 之间的关系；（2）当x ＝NR （N 为一正数），求小回路的感应电动势大小；（3）若v ＞0，确定小回路中感应电流方向。 解：（1）大回路电流I 在轴线上x 处的磁感应强度大小 2 02232 2()IR B R x μ= +，方向竖直向上。 R x >>时，2 03 2IR B x μ= ，22 2 03 2IR r B S BS B r x πμπΦ=?==?= （2）224032i d dx IR r x dt dt πμε-Φ=-=，x NR =时，2024 32i Ir v R N πμε= （3）由楞次定律可知，小线圈中感应电流方向与I 相同。 动生电动势 10-3 一半径为R 的半圆形导线置于磁感应强度为B 的均匀磁场中，该导线以 速度v 沿水平方向向右平动，如图10-3所示，分别采用（1）法拉第电磁感应定律和（2）动生电动势公式求半圆导线中的电动势大小，哪一端电势高？ 解：（1）假想半圆导线在宽为2R 的U 型导轨上滑动，设顺时针方向为回路方向， 在x 处 2 1(2)2m Rx R B π=+Φ，∴22m d dx RB RBv dt dt εΦ=-=-=- 由于静止U 型导轨上电动势为零，所以半圈导线上电动势为 2RBv ε=- 负号表示电动势方向为逆时针，即上端电势高。 图10-2
黑龙江省哈尔滨市木兰高级中学高中物理 经典复习资料 电磁感应与 电路规律的综合应用 教学目标： 1．熟练运用右手定则和楞次定律判断感应电流及感应电动势的方向。 2．熟练掌握法拉第电磁感应定律，及各种情况下感应电动势的计算方法。 3．掌握电磁感应与电路规律的综合应用 教学重点：电磁感应与电路规律的综合应用 教学难点：电磁感应与电路规律的综合应用 教学方法：讲练结合，计算机辅助教学 教学过程： 一、电路问题 1、确定电源：首先判断产生电磁感应现象的那一部分导体（电源），其次利用t n E ??Φ=或θsin BLv E =求感应电动势的大小，利用右手定则或楞次定律判断电流方向。 2、分析电路结构，画等效电路图 3、利用电路规律求解，主要有欧姆定律，串并联规律等 二、图象问题 1、定性或定量地表示出所研究问题的函数关系 2、在图象中E 、I 、B 等物理量的方向是通过正负值来反映 3、画图象时要注意横、纵坐标的单位长度定义或表达 【例1】如图所示，平行导轨置于磁感应强度为B 的匀强磁场 中（方向向里），间距为L ，左端电阻为R ，其余电阻不计，导轨右 端接一电容为C 的电容器。现有一长2L 的金属棒ab 放在导轨上，ab 以a 为轴顺时针转过90°的过程中，通过R 的电量为多少？ 解析：（1）由ab 棒以a 为轴旋转到b 端脱离导轨的过程中，产
生的感应电动势一直增大，对C 不断充电，同时又与R 构成闭合回路。ab 产生感应电动势的平均值 t S B t E ??=??Φ= ① S ?表示a b 扫过的三角形的面积，即223321L L L S =?= ? ② 在这一过程中电容器充电的总电量Q =CU m ⑤ U m 为ab 棒在转动过程中产生的感应电动势的最大值。即 ωω22)22 1(2BL L L B U m =???= ⑥ 联立⑤⑥得：C BL Q ω222= （2）当ab 棒脱离导轨后（对R 放电，通过R 的电量为 Q 2，所以整个过程中通过 R 的总电量为： Q =Q 1＋Q 2=)223(2C R BL ω+ 电磁感应中“双杆问题”分类解析 【例2】匀强磁场磁感应强度 B=0.2 T ，磁场宽度L=3rn ，一正方形金属框边长ab=l =1m ，每边电阻r=0.2Ω，金属框以v =10m/s 的速度匀速穿过磁场区，其平面始终保持与磁感线方向垂直，如图所示，求：
电磁感应中的电路问题专题练习 1.用均匀导线做成的正方形线圈边长为l,正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中,如图所示,当磁场以的变化率增强时,则下列说法正确的是( ) A.线圈中感应电流方向为adbca B.线圈中产生的电动势E=· C.线圈中a点电势高于b点电势 D.线圈中a,b两点间的电势差为· 2.如图所示,用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L的两只闭合线框a和b,以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外,不考虑线框的重力,若闭合线框的电流分别为I a,I b,则I a∶I b为( ) A.1∶4 B.1∶2 C.1∶1 D.不能确定 3.在图中,EF,GH为平行的金属导轨,其电阻不计,R为电阻,C为电容器,AB为可在EF和GH上滑动的导体棒,有匀强磁场垂直于导轨平面.若用I1和I2分别表示图中该处导线中的电流,则当AB棒( D )
A.匀速滑动时,I1=0,I2=0 B.匀速滑动时,I1≠0,I2≠0 C.加速滑动时,I1=0,I2=0 D.加速滑动时,I1≠0,I2≠0 4.如图所示,导体棒在金属框架上向右做匀加速运动,在此过程中( ) A.电容器上电荷量越来越多 B.电容器上电荷量越来越少 C.电容器上电荷量保持不变 D.电阻R上电流越来越大 5.用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导体线框,以相同的速度进入右侧匀强磁场,如图所示.在每个线框进入磁场的过程中,M,N 两点间的电压分别为U a,U b,U c和U d.下列判断正确的是( ) A.U a电磁感应与电路全面版
电磁感应与电路 思想方法提炼 电磁感应是电磁学的核心内容，也是高中物理综合性最强的内容之一，高考每年必考。题型有选择、填空和计算等，难度在中档左右，也经常会以压轴题出现。 在知识上，它既与电路的分析计算密切相关，又与力学中力的平衡、动量定理、功能关系等知识有机结合；方法能力上，它既可考查学生形象思维和抽象思维能力、分析推理和综合能力，又可考查学生运用数知识(如函数数值讨论、图像法等)的能力。 高考的热点问题和复习对策： 1.运用楞次定律判断感应电流(电动势)方向，运用法拉第电磁感应定律，计算感应电动势大小.注重在理解的基础上掌握灵活运用的技巧. 2.矩形线圈穿过有界磁场区域和滑轨类问题的分析计算。要培养良好的分析习惯，运用动力学知识，逐步分析整个动态过程，找出关键条件，运用运动定律特别是功能关系解题。 3.实际应用问题，如日光灯原理、磁悬浮原理、电磁阻尼等复习时应多注意。 此部分涉及的主要内容有： 1.电磁感应现象. (1)产生条件：回路中的磁通量发生变化. (2)感应电流与感应电动势：在电磁感应现象中产生的是感应电动势，若回路是闭合的，则有感应电流产生；若回路不闭合，则只有电动势，而无电流. (3)在闭合回路中，产生感应电动势的部分是电源，其余部分则为外电路. 2.法拉第电磁感应定律：E=n ，E=BLvsin θ， 注意瞬时值和平均值的计算方法不同. 3.楞次定律三种表述： (1)感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化(涉及到：原磁场方向、磁通量增减、感应电流的磁场方向和感应电流方向等四方面).右手定则是其中一种特例. (2)感应电流引起的运动总是阻碍相对运动. (3)自感电动势的方向总是阻碍原电流变化. 4.相关链接 (1)受力分析、合力方向与速度变化，牛顿定律、动量定理、动量守恒定律、匀速圆周运动、功和能的关系等力学知识. (2)欧姆定律、电流方向与电势高低、电功、电功率、焦耳定律等电路知识. t ??Φ
电磁感应中的电路问题 ▲知识梳理 1．求解电磁感应中电路问题的关键是分析清楚内电路和外电路。 “切割”磁感线的导体和磁通量变化的线圈都相当于“电源”，该部分导体的电阻相当于内电阻，而其余部分的电路则是外电路。 2．几个概念 （1）电源电动势或。 （2）电源内电路电压降，r是发生电磁感应现象导体上的电阻。（r是内电路的电阻） （3）电源的路端电压U，（R是外电路的电阻）。 3．解决此类问题的基本步骤 （1）用法拉第电磁感应定律和楞次定律或右手定则确定感应电动势的大小和方向。（2）画等效电路：感应电流方向是电源内部电流的方向。 （3）运用闭合电路欧姆定律结合串、并联电路规律以及电功率计算公式等各关系式联立求解。 特别提醒：路端电压、电动势和某电阻两端的电压三者的区别： （1）某段导体作为外电路时，它两端的电压就是电流与其电阻的乘积。 （2）某段导体作为电源时，它两端的电压就是路端电压，等于电流与外电阻的乘积，或等于电动势减去内电压，当其内阻不计时路端电压等于电源电动势。 （3）某段导体作为电源时，电路断路时导体两端的电压等于电源电动势 1：图中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上滑动的导体横杆。有均匀磁场垂直于导轨平面。若用和分别表示图中该处导线中的电流，则当横杆AB（） A．匀速滑动时，=0，=0 B．匀速滑动时，≠0，≠0 C．加速滑动时，=0，=0 D．加速滑动时，≠0，≠0
2、两根光滑的长直金属导轨、平行置于同一水平面内，导轨间距为l，电阻不计，M、处接有如图所示的电路，电路中各电阻的阻值均为R，电容器的电容为C。 长度也为l、阻值同为R的金属棒ab垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中。ab在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在ab运动距离为s的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q。求： （1）ab运动速度v的大小； （2）电容器所带的电荷量q。 3、如图所示，两条平行的光滑水平导轨上，用套环连着一质量为0.2kg、电阻为2Ω的导体杆ab，导轨间匀强磁场的方向垂直纸面向里。已知=3Ω，= 6Ω，电压表的量 程为0～10 V，电流表的量程为0～3 A（导轨的电阻不计）。求： （1）将R调到30Ω时，用垂直于杆ab的力F=40 N，使杆ab沿着导轨向右移动且达到最大速度时，两表中有一表的示数恰好满量程，另一表又能安全使用，则杆ab的速度多大？（2）将R调到3Ω时，欲使杆ab运动达到稳定状态时，两表中有一表的示数恰好满量程，另一表又能安全使用，则拉力应为多大？ （3）在第（1）小题的条件下，当杆ab运动达到最大速度时突然撤去拉力，则电阻上还能产生多少热量？
在如图1所示的电路中，当滑动变阻器R1的滑片向上滑动时，下列说法正确的是() 图1 A.R2的功率增大 B.R3两端的电压减小 C.电流表的示数变大 D.R1接入电路部分中的电流增大 解析当滑动变阻器R1的滑片向上滑动时，其接入电路的电阻增大，外电路的总电阻增大，则干路电流I减小，路端电压U增大，R3两端的电压等于路端电压，则可知R3两端的电压增大，则通过R3的电流I3增大，通过R2的电流I2＝I －I3，I减小，I3增大，则I2减小，故R2的功率减小，选项A、B错误；R2两端电压U2也减小，R4两端的电压U4＝U－U2，U增大，U2减小，则可知U4增大，故通过电流表的电流I A增大，电流表的示数变大，选项C正确；流过R1接入电路部分的电流I1＝I2－I A，I2减小，I A增大，则I1减小，选项D错误。 答案C (2018·新疆二模)在如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，L1和L2为两个相同的灯泡，每个灯泡的电阻和电源内阻的阻值均相同，D为理想二极管，C为电容器，开关S处于断开状态，下列说法中正确的是() A.滑动变阻器滑片向右移动，电流表示数变小 B.滑动变阻器滑片向右移动，电源内阻的发热功率变小 C.开关S闭合后，L2亮度变暗 D.开关S闭合后，电流表示数不变 解析电容器视为断路，所以只有灯泡L2中有电流通过，滑动变阻器滑片向右移动，电流表的示数不变，故选项A错误；滑动变阻器滑片向右移动，电路电流不变，电源内阻的发热功率不变，故选项B错误；开关S闭合后，因为二极管具有单向导电性，二极管处于截止状态，灯泡L1中无电流，电路总电阻不变，总
电流不变，电流表的示数不变，L2亮度不变，故选项C错误，D正确。答案D 如图所示的电路中，电源为恒流源，能始终提供大小恒定的电流。R0为定值电阻，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片，则下列表示电压表示数U、电路总功率P 随电流表示数I变化的关系图线中，可能正确的是() 解析由题图知R0与R并联，电压表测路端电压，电流表测R接入电路部分所在支路的电流。该恒流源提供的电流恒定为I 总 ，流过R0的电流为I0，R0两端的电压为U0，流过R接入电路部分的电流为I，R接入电路部分两端的电压为U。根据并联电路的特点可知U＝U0＝I0R0＝(I总－I)R0＝－IR0＋I总R0，其中I总、R0为定值，由U＝－R0I＋I总R0可知U－I图象为直线，－R0<0，即图象的斜率小于0，故选项A、B错误；由电功率的计算公式P＝UI知，电路消耗的总功率P＝UI总＝(I总－I)R0×I总＝－I总R0I＋I2总R0，其中I总、R0为定值，由P＝－I总R0I＋I2总R0可知P－I图象为直线，－I总R0<0，即图象的斜率小于0，且I不会为0，P不会为0，故选项C正确，D错误。答案C (多选)如图所示，由于理想变压器原线圈的输入电压降低，电灯L的亮度变暗了，下列哪些措施可以使电灯L重新变亮() A.其他条件不变，P1上移，同时P2下移 B.其他条件不变，P1下移，同时P2上移 C.其他条件不变，断开开关S D.其他条件不变，将滑动变阻器的滑片P向下移动 解析P1上移则n1增大，P2下移则n2减小，由理想变压器规律U1 U2＝ n1 n2可知U2将 会变得更小，所以电灯L不会重新变亮，选项A错误；P1下移则n1减小，P2上 移则n2增大，由理想变压器规律U1 U2＝ n1 n2可知U2将会变大，所以电灯L会重新变 亮，选项B正确；其他条件不变，则电压U2不变，断开开关S，并联部分电阻变大，副线圈电流变小，R1分压变小，电灯L两端的电压将变大，所以电灯L会重新变亮，选项C正确；其他条件不变，将滑动变阻器的滑片P向下移动，总电阻变小，总电流变大，R1分压变大，电灯L两端的电压将变小，所以电灯L不
专题检测(六) (时间90分钟，满分100分) 一、选择题(每小题5分，共50分) 1．(2010·重庆理综)一输入电压为220 V ，输出电压为36 V 的变压器副线圈烧坏．为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，如图1所示，然后将原线圈接到220 V 交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1 V ．按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为 A ．1 100,360 B ．1 100,180 C ．2 200,180 D ．2 200,360 解析 根据U 1U 2＝n 1n 2可得2001＝n 1 5，可知n 1＝1 100.排除C 、D 两项．再由22036＝n 1 n 2 可知n 2＝180，故A 错B 对． 答案 B 2．(2010·福建理综)中国已投产运行的1 000 kV 特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用500 kV 的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P .在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV 特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为 A.P 4 B.P 2 C ．2P D ．4P 解析 设输送功率为P ，输送电流为I ，输送电压为U ，则P ＝UI ，I ＝P U ，P 损＝I 2R .输送电压升为原来的2倍，则输送电流降为原来的一半，P 损降为原来的四分之一，故选A. 答案 A 3．(2009·海南国兴中学联考)如图2所示，等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场，它的底边在x 轴上且长为2L ，高为L .纸面内一边长为L 的正方形导线框沿x 轴正方向做匀速直线运动穿过匀强磁场区域，在t ＝0时刻恰好位于图中所示的位置．以顺时针方向为导线框中电流的正方向，在图3中能够正确表示电流－位移(I －x )关系的是
电磁感应中的综合问题 1 电磁感应中的电路问题 1、解决电磁感应中的电路问题三步曲 （1）确定电源．切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源，首先应该确定其电阻，就是内阻！再利用法拉第电磁感应定理或者导体棒平动，转动切割磁感线的公式（这三个公式你会写吗？）求解感应电动势的大小，最后再利用右手拇因食果或楞次定律判断感应电动势的方向． （2）分析电路结构(内、外电路及外电路的串、并联关系)，必须画出等效电路图． （3）利用电路规律求解．主要应用欧姆定律及串、并联电路的基本性质等列方程求解． 注：“电源”两端的电压为路端电压，而不是感应电动势．常见的路端电压的三个公式：U= = = .
例题 1.用一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的一条直径。如图所示，在ab的左侧存在一个均匀变化的匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图，磁感应强度大小随时间的变化率 ?(k<0)。则( ) ? k t B= A．圆环中产生（填“逆时针”或者“顺时针”）方向的感应电 流 B．圆环具有（填“扩张”或“收缩”）的趋势 C．圆环中感应电流的大小为 D．图中a、b两点间的电势差的大小U＝ 例题 2.如图所示，MN、PQ为光滑金属导轨（金属导轨电阻忽略不计），MN、PQ 相距L=50cm，导体棒AB在两轨道间的电阻为r=1Ω，且可以在MN、PQ上滑动，定值电阻R1=3Ω，R2=6Ω，整个装置放在磁感应强度为B=1.0T的匀强磁场中，磁场方向垂直于整个导轨平面，现用外力F拉着AB棒向右以v=6m/s速度做匀 速运动．求： （1）导体棒AB产生的感应电动势E和AB棒上的感应电流方向． （2）导体棒AB两端的电压UAB．（如果AB的顺序颠倒会怎么样？） （3）导体棒AB受到的安培力多大． 例题 3.（多选）如图所示，三角形金属导轨EOF上放一金属杆AB，在外力作用下使AB保持与OF垂直，以速度v从O点开始右移，设导轨和金属棒均为粗细相同的同种金属制成，则下列说法正确的是（） A. 电路中的感应电动势大小不变 B. 电路中的感应电动势逐渐增大 C. 电路中的感应电流大小不变 D. 电路中的感应电流逐渐减小 例题 4.如图所示，垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为2a， 磁感应强度的大小为B．一边长为a、电阻为4R的正方形均匀导 线框ABCD从图示位置沿水平向右方向以速度v匀速穿过磁场区 域，在下图中线框A、B两端电压UAB与线框移动距离x的关系图 象正确的是（）A．B．C．
第6章 电磁感应 思考讨论题 1·判断下列情况下可否产生感应电动势，若产生，其方向如何确定？ （1）图8.1a ，在均匀磁场中，线圈从圆形变为椭圆形； （2）图8.1b ，在磁铁产生的磁场中，线圈向右运动； （3）图8.1c ，在磁场中导线段AB 以过中点并与导线垂直的轴旋转； （4）图8.1d ，导线圆环绕着通过圆环直径长直电流转动（二者绝缘）。 解：（1）线圈面积变小，产生顺时针方向的感应电动势（俯视） （2）产生电动势，从左往右看顺时针方向。 （3）产生电动势，由B 指向A 。 （4）不产生电动势。 2·一段导体ab 置于水平面上的两条光滑金属导轨上（设导轨足够长），并以初速 v 0向右运 动，整个装置处于均匀磁场之中（如图8.2所示），在下列两种情况下判断导体ab 最终的运动状态。 解： 图 8.1a 图8.1b O 图8.1c 图8.1d 图8.2a 图8.2b
3·长直螺线管产生的磁场 B 随时间均匀增强， B 的方向垂直于纸面向里。判断如下几种情 况中，给定导体内的感应电动势的方向，并比较各段导体两端的电势高低： （1）图8.3a ，管内外垂直于 B 的平面上绝缘地放置三段导体ab 、cd 和ef ，其中ab 位于 直径位置，cd 位于弦的位置，ef 位于 管外切线的位置。 （2）图8.3b ，在管外共轴地套上一个导体圆环（环面垂直于 B ），但它由两段不同金属材 料的半圆环组成，电阻分别为R 1、R 2，且R R 12>，接点处为a 、b 两点。 解：（1）b a U U =，c d U U >，f e U U > （2）b a U U > 4·今有一木环，将一磁铁以一定的速度插入其中，环中是否有感应电流？是否有感应电动势？如换成一个尺寸完全相同的铝环，又如何？通过两个环的磁通量是否相同？ 解：木环没有感应电流。铝环有感应电流。通过两个环的磁通量相同。 5·两个互相绝缘的圆形线圈如图8.4放置。在什么情况下它们的互感系数最小？当它们的电流同时变化时，是否会有感应电动势产生？ 解：当两者相互垂直放置时，互感系数最小，为0。 此时当电流变化时，没有互感电流。 6·试比较动生电动势和感生电动势（从定义、非静电力、一般表达式等方面分析）。 解：由定义知二者产生的原因不同。 （1）如果外磁场不变，而导体（或回路）的位置、形状等有变化，则产生动生电动势。 （2）如果导体（或回路）都固定不动，只有外磁场在变化，则产生感生电动势。 （3）从物理本质上看，它们都由不同的非静电力产生，前者为洛仑兹力，后者为涡旋电场力。 f 图8.3a b 2 R 1R a 图8.3b 图8.4