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高中物理 专题09 电磁感应

高中物理 专题09 电磁感应
高中物理 专题09 电磁感应

2012届同心圆梦专题九

物理

考试范围:电磁感应

一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,有的只

有一个选项符合题目要求,有的有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。)

1.1831年法拉第发现用一块磁铁穿过一个闭合线路时,线路内就会有电流产生,这个效应叫电磁感应。法拉第电磁感应定律可以这样表述:闭合电路中感应电动势的大小()

A.跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比

B.跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比

C.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比

D.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比

2.电阻箱是一种可以调节电阻大小并且能够显示出电阻阻值的变阻器。制造某种型号的电阻箱时,要用双线绕法,如右图所示。当电流变化时双线绕组()

A.螺旋管内磁场发生变化

B.穿过螺旋管的磁通量不发生变化

C.回路中一定有自感电动势产生

D.回路中一定没有自感电动势产生

3.如右图所示,在匀强磁场B中放一电阻不计的平行金属导轨,导轨跟固定的大导体矩形环M相连接,导轨上放一根金属导体棒ab并与导轨紧密接触,磁感应线垂直于导轨所在平面。

若导体棒匀速地向右做切割磁感线的运动,则在此过程中M所包围的固定闭合小矩形导体环N中电流表内()

A.有自下而上的恒定电流

B.产生自上而下的恒定电流

C.电流方向周期性变化

D.没有感应电流

4.如下图所示,有界匀强磁场的宽为l,方向垂直纸面向里,梯形线圈abcd位于纸面内,ad 与bc间的距离也为l。t=0时刻,bc边与磁场边界重合。当线圈沿垂直于磁场边界的方向匀速穿过磁场时,线圈中的感应电流I随时间t变化的图线可能是(取顺时针方向为感应电流正方向)()

5.如右图所示,两条平行虚线之间存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,虚线间的距离为l,金属圆环的直径也是l。圆环从左边界进入磁场,以垂直于磁场边界的恒定速度v穿过磁场区域。则下列说法正确的是()

A.感应电流的大小先增大后减小

B.感应电流的方向先逆时针后顺时针

C .金属圆环受到的安培力先向左后向右

D .进入磁场时感应电动势平均值12

E Bav =π 6.如右图所示电路中,均匀变化的匀强磁场只存在于虚线框内,三个电阻阻值之比R 1∶R 2∶

R 3=1∶2∶3,其他部分电阻不计。当S 3断开,而S 1、S 2闭合时,回路中感应电流为I ,当

S 1断开,而S 2、S 3闭合时,回路中感应电流为5I ,当S 2断开,而S 1、S 3闭合时,可判断 ( )

A .闭合回路中感应电流为4I

B .闭合回路中感应电流为7I

C .无法确定上下两部分磁场的面积比值关系

D .上下两部分磁场的面积之比为3∶25

7.如右图所示,一光滑平行金属轨道平面与水平面成θ角。两轨道上端用一电阻R 相连,

该装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向上。质量为m 的金属杆ab ,以初速度v 0

从轨道底端向上滑行,滑行到某一高度h 后又返回到底端。若运动过程中,金属杆始终保

持与导轨垂直且接触良好,且轨道与金属杆的电阻均忽略不计,则( )

A .返回出发点时棒ab 的速度小于v 0

B .上滑到最高点的过程中克服安培力做功等于2

021mv

C .上滑到最高点的过程中电阻R 上产生的焦耳热等于mgh mv -2021

D .金属杆两次通过斜面上的同一位置时电阻R 的热功率相同

8.如右图所示,一直导体棒质量为m 、长为l 、电阻为r ,其两端放在位于水平面内间距也为

l 的光滑平行导轨上,并与之接触良好,棒左侧两导轨之间连接一可控的负载电阻(图中未

画出),导轨置于匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为B ,方向垂直与导轨所在平面,开

始时,给导体棒一个平行于导轨的初速度v 0,在棒的运动速度由v 0减小至v 1的过程中,通

过控制负载电阻使棒中的电流强度I 保持不变,导体棒一直在磁场中运动,若不计导轨电

阻,则下述判断和计算结果正确的是 ( )

A .导体棒做匀减速运动

B .在此过程中导体棒上感应电动势的平均值为)(2

110v v Bl E += C .在此过程中负载电阻上消耗的平均功率为I v v Bl P )(2

110+= D .因为负载电阻的值不能确定,所以上述结论都不对

9.一导线弯成如右图所示的闭合线圈,以速度v 向左匀速进入磁感应强度为B 的匀强磁场,

磁场方向垂直平面向外。线圈总电阻为R ,从线圈进入磁场开始到完全进入磁场为止,下列

结论正确的是 ( )

A .感应电流一直沿顺时针方向

B .线圈受到的安培力先增大,后减小

C .感应电动势的最大值E =Brv

D .穿过线圈某个横截面的电荷量为R

r r B )(22π+ 10.一个闭合回路由两部分组成,如右图所示,右侧是电阻为r 的圆形导线;置于竖直方向

均匀变化的磁场B 1中,左侧是光滑的倾角为θ的平行导轨,宽度为d ,其电阻不计。磁感

应强度为B 2的匀强磁场垂直导轨平面向上,且只分布在左侧,一个质量为m 、电阻为R 的

导体棒此时恰好能静止在导轨上,分析下述判断不正确的是 ( )

A .圆形线圈中的磁场,可以方向向上均匀增强,也可以方向向下均匀减

B .导体棒a 、b 受到的安培力大小为mg sin θ

C .回路中的感应电流为d B mg 2sin θ

D .圆形导线中的电热功率为)(sin 222222R r d B g m +θ

二、非选择题(本题共6小题,共60分,解答应写出必要的文字说明,方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。)

11.(6分)如下图所示,边长为l 的正方形金属框abcd 套在U 型金属框架MNPQ 内,两者都放在光滑的水平地板上,U 型框架与方形金属框之间接触良好且无摩擦。方形金属框ac 、bd 边电阻为R ,其余两边电阻不计;U 型框架NQ 边的电阻为R ,其余两边电阻不计。虚线右侧空间存在着一个范围足够大的竖直向下的匀强磁场,磁场的磁感强度大小为B 。如果将方形金属框固定不动,用力拉动U 型框使它以速度v 0垂直NQ 边向右匀速运动,求:

(1)拉力为多大?

(2)bd 两端的电势差为多大?

12.(6分)如下图所示,某矩形线圈长为L 、宽为d 、匝数为n 、总质量为M ,其电阻为R ,线圈所在磁场的磁感应强度为B ,最初时刻线圈的上边缘与有界磁场上边缘重合,若将线圈从磁场中以速度v 匀速向上拉出,则:

(1)流过线圈中每匝导线横截面的电荷量是多少?

(2)外力至少对线圈做多少功?

13.(10分)如下图所示,MN、PQ是相互交叉成60°角的光滑金属导轨,O是它们的交点且接触良好。两导轨处在同一水平面内,并置于有理想边界的匀强磁场中(图中经过O点的虚线即为磁场的左边界)。质量为m的导体棒ab与导轨始终保持良好接触,并在绝缘弹簧S 的作用下从距离O点L0处沿导轨以速度v0向左匀速运动。磁感应强度大小为B,方向如图。

当导体棒运动到O点时,弹簧恰好处于原长,导轨和导体棒单位长度的电阻均为r。求:(1)导体棒ab第一次经过O点前,通过它的电流大小;

(2)导体棒ab第一次经过O点前,通过它的电量;

(3)从导体棒第一次经过O点开始直到它静止的过程中,导体棒ab中产生的热量。

14.(10分)如下图甲所示,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,导轨电阻不计。匀强磁场垂直导轨平面向上,长为L的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨电接触良好,金属棒的质量为m、电阻为R,另有一条纸带固定金属棒ab上,纸带另一端通过打点计时器(图中未画出),且能正常工作。在两金属导轨的上端连接右端电路,灯泡的电阻R L=4R,定值电阻R1=2R,电阻箱电阻调到使R2=12R,重力加速度为g,现将金属棒由静止释放,同时接通打点计时器的电源,打出一条清晰的纸带,已知相邻点迹的时间间隔为T,如下图乙所示,试求:

(1)求磁感应强度为B有多大?

(2)当金属棒下滑距离为S0时速度恰达到最大,求金属棒由静止开始下滑2S0的过程中,整个电路产生的电热。

15.(14分)如下图所示,在距离水平地面h=0.8m的虚线的上方有一个方向垂直于纸面水平向内的匀强磁场。正方形线框abcd的边长l=0.2m,质量m=0.1kg,电阻R=0.08Ω。某时刻对线框施加竖直向上的恒力F=1N,且ab边进入磁场时线框以v0=2m/s的速度恰好做匀速运动。当线框全部进入磁场后,立即撤去外力F,线框继续上升一段时间后开始下落,最后落至地面。

整个过程线框没有转动,线框平面始终处于纸面内,g取10m/s2。求:

(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小;

(2)线框从开始进入磁场运动到最高点所用的时间;

(3)线框落地时的速度的大小。

16.(14分)如下图(a)所示,间距为l、电阻不计的光滑导轨固定在倾角为θ的斜面上。

在区域I内有方向垂直于斜面的匀强磁场,磁感应强度为B;在区域Ⅱ内有垂直于斜面向下的匀强磁场,其磁感应强度B t的大小随时间t变化的规律如下图(b)所示。t=0时刻在轨道上端的金属细棒ab从如图位置由静止开始沿导轨下滑,同时下端的另一金属细棒cd在位于区域I内的导轨上由静止释放。在ab棒运动到区域Ⅱ的下边界EF处之前,cd棒始终静止不动,两棒均与导轨接触良好。已知cd棒的质量为m、电阻为R,ab棒的质量、阻值均未知,区域Ⅱ沿斜面的长度为2l,在t=t x时刻(t x未知)ab棒恰进入区域Ⅱ,重力加速度为g。求:

(1)通过cd棒电流的方向和区域I内磁场的方向;

(2)当ab棒在区域Ⅱ内运动时cd棒消耗的电功率;

(3)ab棒开始下滑的位置离EF的距离;

(4)ab棒开始下滑至EF的过程中回路中产生的热量。

2012届同心圆梦专题卷物理专题九答案与解析

1.【命题立意】本题主要考查磁通量的变化率和Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt的区别。

【思路点拨】Φ表示穿过磁场中某个面的磁感线的条数,是状态量,由面积S、磁感应强度B以及它们的夹角决定,只有当面积S与磁感应强度B垂直时,Φ=BS才能成立,如果B与S的夹角为θ,则应把面积S沿与B垂直的方向投影,此时Φ=BSsinθ。磁通量变化量ΔΦ是指末态的Φ2与初态的Φ1的差,即ΔΦ=Φ2-Φ1,是过程量,它可以由有效面积的变化、磁场的变化而引起,且穿过闭合回路的磁通量发生变化是产生感应电动势的必要条件。磁通量变化率ΔΦ/Δt是表示单位时间内磁通量变化的大小,即磁通量变化快慢,感应电动势的大小与回路中磁通量变化率ΔΦ/Δt成正。

【答案】C【解析】E=ΔΦ/Δt,ΔΦ与Δt的比值就是磁通量的变化率,所以只有C正确。2.【命题立意】本题主要考查自感现象和互感现象。

【思路点拨】自感现象的应用:凡是有导线、线圈的设备中,只要有电流变化都有自感现象存在,但对于特殊的双线绕法要加以区别,因此在做题时要特别留心这一特殊情况。【答案】BD【解析】两线圈绕的方向相反,线圈产生的磁场方向相反。螺旋管内磁场和穿过螺旋管的磁通量都不发生变化,回路中一定没有自感电动势产生,正确答案选BD。3.【命题立意】本题考查感应电流产生的条件。

【思路点拨】长度为L的导体,以速度v在磁感应强度为B的匀强磁场中做切割磁感线运动时,在B、L、v互相垂直的情况下,导体中产生的感应电动势的大小恒为:E=BLv,在M 中产生恒定的感应电流,不会造成N中磁通量的变化,电流表无读数。

【答案】D【解析】导体棒匀速向右运动的过程中,根据法拉第电磁感应定律可知,M中产生稳定的电流,则通过N中的磁通量保持不变,故N中无感应电流产生,选项D正确。4.【命题立意】本题主要考查感应电动势和感应电流的产生条件和楞次定律。

【思路点拨】感应电动势和感应电流产生的条件是:穿过电路的磁通量发生变化,就一定有感应电动势产生,电路可以闭合也可以断开。只有同时满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件,才能产生感应电流。

【答案】B【解析】由右手定则可以判断开始时电流应为负值,其切割的有效长度是均匀增加的,当线框全部进入磁场到ad边离开磁场,再次利用右手定则可以判断此时电流应为正值,而其切割的有效长度是减小的,所以B项正确。

5.【命题立意】本题主要考查感应电流方向的判断以及感应电动势的计算。

【思路点拨】判断感应电流的方向可以利用楞次定律,也可以利用右手定则,求平均电动势的大小,应选公式。

【答案】B【解析】在圆环进入磁场的过程中,通过圆环的磁通量逐渐增大,根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针方向,感应电动势E=Blv,有效长度先增大后减小,所以感应电流先增大后减小,同理可以判断出磁场时的情况,A错误;B正确;根据左手定则可以判断,进入磁场和出磁场受到的安培力都向左,C错误;进入磁场时感应电动势平均值,D 错误。

6.【命题立意】本题主要考查法拉第电磁感应定律的应用。

【思路点拨】利用ΔΦ/Δt求磁通量的变化率,一般情况求的是磁通量的平均变化率,那么用E=ΔΦ/Δt求得的则是平均电动势。

【答案】BD【解析】当S1、S2闭合,S3断开时,有;同理,当S2、S3闭合,S1断开时有,当S1、S3闭合,S2断开时有。又R1∶R2∶R3=1∶2∶3,设R1、R2、R3的电阻分别为R、2R、3R,又根据磁场的分布知E3=E1+E2,联系以上各式解得I3=7I。且有E1===3IR,E2===25IR,则上下两部分磁场的面积之比为3∶25。

7.【命题立意】本题主要考查电磁感应中的电路问题以及能量问题。

【思路点拨】处理此题首先要对金属棒进行受力分析,明确各力的做功情况;其次利用动能定理和功能关系列式解题。

【答案】AC【解析】整个运动过程安培力始终做负功,金属杆的机械能减小,所以回到底端时的速度小于v0,A正确;上升过程中,由动能定理知B错;由能量转化和守恒得,减少的动能转化为金属杆的重力势能和电路的电能,电能又转化为电阻上的焦耳热,C正确;由于金属杆的机械能不断减小,所以上升过程经过某位置时的速度大于下滑过程经过该位置的速度,则上升时的电动势大,所以瞬时热功率大,D错误。

8.【命题立意】本题主要考查电磁感应中的力学问题。

【思路点拨】既然有感应电流产生,就有其它能转化为电能。又由于感应电流是由相对运动引起的,所以只能是机械能转化为电能,因此机械能减少。磁场力对物体做负功,是阻力,表现出的现象就是"阻碍"导体的相对运动。

【答案】AB【解析】因为通过控制负载电阻使棒中的电流强度I保持不变,由F安=BIl恒定,又由于导体棒在水平方向不受其它力的作用,所以导体棒做匀减速运动,选项A正确;在导体棒的速度从v0减小至v1的过程中,平均速度为,导体棒中的平均感应电动势为,故选项B也正确;导体棒中消耗的功率为,所以负载电阻上消耗的平均功率为,故选项CD都不正确,所以正确选项为AB。

9.【命题立意】本题主要考查楞次定律和安培力大小判断。

【思路点拨】在闭合线圈进入磁场的过程中,首先判断穿过闭合电路的磁通量如何变化,进而利用楞次定律判断感应电流的方向;然后根据安培力公式判断力的增减变化,计算穿过线圈某个横截面的电荷量。

【答案】AB【解析】在闭合线圈进入磁场的过程中,通过闭合线圈的磁通量逐渐增大,根据楞次定律可知感应电流的方向一直为顺时针方向,A正确;导体切割磁感线的有效长度先变大后变小,感应电流先变大后变小,安培力也先变大后变小,B正确;导体切割磁感线的有效长度最大值为2r,感应电动势最大E=2Brv,C错误;穿过线圈某个横截面的电荷量为,D错误。

10.【命题立意】本题考查电磁感应定律的综合应用。

【思路点拨】本题综合性较强,做题时要从两个方面着手:从力的角度出发,分析ab杆受力情况,进而求出感应电流的大小;其次根据功率的公式求解功率的大小。

【答案】D【解析】根据左手定则,导体棒上的电流从b到a,根据电磁感应定律可得A正确;根据共点力平衡知识,导体棒a、b受到的安培力大小等于重力沿导轨向下的分力,即mgsinθ,B正确;根据mgsinθ=B2Ld,解得,C正确;圆形导线的热功率等于,D错误。11.【命题立意】本题主要考查感应电流和电路。

【思路点拨】本题着重从两个方面考虑问题:一是谁是电源,电动势是多少?二是谁是外电路,bd两端的电压是路端电压还是电动势的大小?

【答案】(1);(2)

【解析】(1)U型框向右运动时,NQ边相当于电源,产生的感应电动势(1分)

U型框连同方框构成的闭合电路的总电阻为(1分)闭合电路的总电流为(1分)

NQ边受到的安培力为即拉动型框使它以速度v0垂直NQ边向右匀速运动的拉力为(1分)(2)根据闭合电路欧姆定律可知,bd两端的电势差为:(2分)

12.【命题立意】本题主要考查计算感应电动势和线圈所受安培力。

【思路点拨】求感应电动势的平均值用E=nΔΦ/Δt公式,而导线切割磁感线运动产生感应电动势的瞬时值用公式E=BLv计算。在此基础上求感应电流、外力对线圈做的功。

【答案】(1);(2)

【解析】(1)由题意可得:①(1分)②(1分)由①②联立解得:(1分)

(2)线圈匀速离开磁场的过程中,线圈所受安培力为:(1分)

由动能定理可得:(1分)由以上各式联立解得:(1分)

13.【命题立意】本题主要考查电磁感应中的能量守恒问题。

【思路点拨】求解时要注意分析导体的运动情况与受力情况,并注意结合力学中的相关规律。分析受力时不能忘记安培力,在应用能量守恒定律时不能局限于机械能,还要考虑内能和电能。

【答案】(1)(2)(3)

【解析】(1)设ab棒在导轨之间的长度为l,根据法拉第电磁感应定律可得:E=Blv0(1分)

由闭合电路欧姆定律得:(2分)

(2)导体棒ab第一次经过O点前,通过它的电量为(1分)

而,(1分)故(2分)

(3)裸导线最终只能静止于O点,故其动能全部转化为焦耳热,即(1分)

因为导轨与ab构成等腰三角形,三边电阻总是相等的,所以三边产生的热量总是相等的。即有(2分)

14.【命题立意】本题主要考查电磁感应与电场、直流电路综合问题。

【思路点拨】解题时求感应电动势是解题的关键,可根据题设条件选取电动势的计算公式。除此之外,还要掌握电路的串并联规律、电阻定律、闭合电路欧姆定律和电功、电功率计算等知识。

【答案】(1)(2)

【解析】(1)根据图乙纸带上打出的点迹可看出,金属棒最终做匀速运动,且速度最大,最大值为vm=2s/T,达到最大速度时,则有mgsinα=F安(1分)F安=ILB(1分)其中R总=6R(1分)

所以mgsinα= (1分)解得(2分)

(2)由能量守恒知,放出的电热Q= 2S0sinα- (2分)

代入上面的vm值,可得(2分)

15.【命题立意】本题主要考查电磁感应与能量守恒综合问题

【思路点拨】对于电磁感应中的能量转化问题,应弄清在过程中有哪些能量参与了转化,什么能量减少了,什么能量增加了,由能的转化和守恒定律即可求出转化的能量。能量的转化和守恒是通过做功来实现的,安培力做功是联系电能与其他形式的能相互转化的桥梁。因此,也可由功能关系(或动能定理)计算安培力的功,从而确定电能与其他形式的能相互转化的量。

【答案】(1)1T (2)0.9s (3)vt=4m/s

【解析】(1)线框的ab边刚进入磁场时,感应电流(1分)

线框恰好做匀速运动,有F=mg+IBl(2分)代入数据解得B=1T(2分)

(2)设线框进入磁场做匀速运动的时间为,有(1分)

线框全部进入磁场后做竖直上抛运动,到最高点时所用时间(1分)

线框从开始进入磁场运动到最高点,所用时间t=t1+t2=0.9s(2分)

(3)线框从最高点回到到磁场边界时速度大小不变,线框所受安培力大小也不变,则IBl=mg (1分)因此,线框穿出磁场过程还是做匀速运动,离开磁场后做竖直上抛运动,由机械能守恒定律可得(2分)代入数据解得线框落地时的速度vt=4m/s(2分)

16.【命题立意】本题本题结合图象考查电磁感应的综合应用。

【思路点拨】本题是力学、电磁学与图象的综合题。做题时要用到楞次定律判断感应电流的方向、法拉第电磁感应定律求电动势,对金属棒受力分析求电流强度的大小,在此基础上利用匀变速直线运动公式求时间,用焦耳定律求热量。

【答案】(1)通过cd棒的电流方向d→c,区域I内磁场方向为垂直于斜面向上(2)(3)3l (4)4mglsinθ

【解析】(1)通过cd棒的电流方向 d→c (1分)区域I内磁场方向为垂直于斜面向上(1分)

(2)对cd棒,F安=BIl=mgsinθ,所以通过cd棒的电流大小I = mgsinθ Bl (1分)当ab棒在区域II内运动时cd棒消耗的电功率P=I2R= (1分)

(3)ab棒在到达区域II前做匀加速直线运动,a=F合m =gsinθ(1分)

cd棒始终静止不动,ab棒在到达区域II前、后,回路中产生的感应电动势不变,则ab棒在区域II中一定做匀速直线运动,可得;(1分) =Blgsinθtx (1分)所以(1分)ab棒在区域II中做匀速直线运动的速度(1分)

则ab棒开始下滑的位置离EF的距离h=12 atx2+2l=3 l(1分)

(4)ab棒在区域II中运动的时间t2= =2lgsinθ(1分)

ab棒从开始下滑至EF的总时间t= tx+t2=22lgsinθ(1分)

ε=Blvt =Bl (1分) ab棒从开始下滑至EF的过程中闭合回路中产生的热量:Q=εIt=4mglsinθ(1分)

高中物理电磁感应综合问题

电磁感应综合问题 电磁感应综合问题,涉及力学知识(如牛顿运动定律、功、动能定 理、动量和能量守恒定律等)、电学知识(如电磁感应定律、楞次定律、 直流电路知识、磁场知识等)等多个知识点,其具体应用可分为以下 两个方面: (1)受力情况、运动情况的动态分析。思考方向是:导体受力运动产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化→感应电动势变化→……,周而复始,循环结束时,加速度等于零,导体达到稳定运动状态。要画好受力图,抓住a=0时,速度v达最大值的特点。 (2)功能分析,电磁感应过程往往涉及多种能量形势的转化。例 如:如图所示中的金属棒ab沿导轨由静止下滑时,重力势能减小,一 部分用来克服安培力做功转化为感应电流的电能,最终在 R上转转化为焦耳热,另一部分转化为金属棒的动能.若 导轨足够长,棒最终达到稳定状态为匀速运动时,重力势 能用来克服安培力做功转化为感应电流的电能,因此,从 功和能的观点人手,分析清楚电磁感应过程中能量转化的关系,往往 是解决电磁感应问题的重要途径. 【例1】如图1所示,矩形裸导线框长边的长度为2l,短边的长度 为l,在两个短边上均接有电阻R,其余部分电阻不计,导线框一长边

及x 轴重合,左边的坐标x=0,线框内有一垂直于线框平面的磁场,磁场的感应强度满足关系)sin(l x B B 20π=。一光滑导体棒AB 及短边平行且 及长边接触良好,电阻也是R ,开始时导体棒处于x=0处,从t=0时刻起,导体棒AB 在沿x 方向的力F 作用下做速度为v 的匀速运动,求: (1)导体棒AB 从x=0到x=2l 的过程中力F 随时间t 变化的规律; (2)导体棒AB 从x=0到x=2l 的过程中回路产生的热量。 答案:(1))()(sin v l t R l vt v l B F 203222220≤≤=π (2)R v l B Q 32320= 【例2】 如图2所示,两条互相平行的光滑金属导 轨位于水平面内,它们之间的距离为l =0.2m ,在导轨的一端接有阻值为R=0.5Ω的电阻,在x ≥0处有一及水平面垂直的均匀磁场,磁感强度B=0.5T 。一质量为m=01kg 的金属杆垂直放置在导轨上,并以v 0=2m/s 的初速度进入磁场,在安培力和一垂直于杆的水平外力F 的共同作用下作匀变速直线运动,加速度大小为a=2m/s 2,方向及初速度方向相反,设导轨和金属杆的电阻都可以忽略,且接触良好。求: (1)电流为零时金属杆所处的位置; (2)电流为最大值的一半时施加在金属杆上外力F 的大小和方向; (3)保持其他条件不变,而初速度v 0取不同值,求开始时F 的方

高中物理《电磁感应》知识点总结

高中物理《电磁感应》知识点总结 【知识构建】 【新知归纳】 ●电流的磁效应: 把一根导线平行地放在磁场上方,给导线通电时,磁针发生了偏转,就好像磁针受到磁铁的作用一样。这说明不仅磁铁能产生磁场,电流也能产生磁场,这个现象称为电流的磁效应。 ●电流磁效应现象: 磁铁对通电导线的作用,磁铁会对通电导线产生力的作用,使导体棒偏转。电流和电流间的相互作用,有相互平行而且距离较近的两条导线,当导线中分别通以方向相同和方向相反的电流时,观察到发生的现象是:同向电流相吸,异向电流相斥。 ●电磁感应发现的意义: ①电磁感应的发现使人们对电与磁内在联系的认识更加完善,宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生。 ②电磁感应的发现使人们找到了磁生电的条件,开辟了人类的电器化时代。 ③电磁感应现象的发现,推动了经济和社会的发展,也体现了自然规律的和谐的对称美。

●对电磁感应的理解: 页 1 第 电和磁之间有着必然的联系,电能生磁,磁也一定能够生电,但磁生电是有条件的,只有变化的磁场或相对位置的变化才能产生感应电流,磁生电表现为磁场的“变化”和“运动”。 引起电流的原因概括为五类: ①变化的电流。 ②变化的磁场。 ③运动的恒定电流。 ④运动的磁场。 ⑤在磁场中运动的导体。 ●磁通量: 闭合电路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫磁通量,即Φ,θ为磁感线与线圈平面的夹角。 对磁通量Φ的说明: 虽然闭合电路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫磁通量,但是当磁场与闭合电路的面积不垂直时,磁感应强度也有垂直闭合电路的分量磁感应强度垂直闭合电路面积的分量。 ●产生感应电流的条件: 一是电路闭合。

高中物理-电磁感应知识点汇总

电磁感应 1.★电磁感应现象:利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应,产生的电流叫做感应电流。 (1)产生感应电流的条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化,即ΔΦ≠0。 (2)产生感应电动势的条件:无论回路是否闭合,只要穿过线圈平面的磁通量发生变化,线路中就有感应电动势。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。 (3)电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果回路闭合,则有感应电流,回路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流。 2.磁通量 (1)定义:磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量,定义式:Φ=BS。如果面积S与B不垂直,应以B乘以在垂直于磁场方向上的投影面积S′,即Φ=BS′,国际单位:Wb 求磁通量时应该是穿过某一面积的磁感线的净条数。任何一个面都有正、反两个面;磁感线从面的正方向穿入时,穿过该面的磁通量为正。反之,磁通量为负。所求磁通量为正、反两面穿入的磁感线的代数和。 3.★楞次定律 (1)楞次定律:感应电流的磁场,总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律适用于一般情况的感应电流方向的判定,而右手定则只适用于导线切割

磁感线运动的情况,此种情况用右手定则判定比用楞次定律判定简便。 (2)对楞次定律的理解 ①谁阻碍谁---感应电流的磁通量阻碍产生感应电流的磁通量。 ②阻碍什么---阻碍的是穿过回路的磁通量的变化,而不是磁通量本身。 ③如何阻碍---原磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当原磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,即“增反减同”。 ④阻碍的结果---阻碍并不是阻止,结果是增加的还增加,减少的还减少。 (3)楞次定律的另一种表述:感应电流总是阻碍产生它的那个原因,表现形式有三种: ①阻碍原磁通量的变化; ②阻碍物体间的相对运动; ③阻碍原电流的变化(自感)。 ★★★★4.法拉第电磁感应定律 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。表达式E=nΔΦ/Δt 当导体做切割磁感线运动时,其感应电动势的计算公式为E=BLvsinθ。当B、L、v三者两两垂直时,感应电动势E=BLv。 (1)两个公式的选用方法E=nΔΦ/Δt计算的是在Δt时间内的平均电动势,只有当磁通量的变化率是恒定不变时,它算出的才是瞬时电动势。E=BLvsinθ中的v 若为瞬时速度,则算出的就是瞬时电动势:若v为平均速度,算出的就是平均电动势。

九年级物理电磁感应现象教学设计人教版.docx

电磁感应现象教学设计 一、教学设计思想 这节课的设计思想是:把电磁感应现象的发现过程,从教育的角度编制成既有一定难度、又有操作可能的科学探究活动,让学生通过科学探究,认识电磁感应现象,体会实验探索的艰辛,进一步提高科学探究能力,学习科学家执着探究科学真理的精神。 二、教学目的 《一》、知识目标 1.启发学生观察实验现象,从中分析归纳出产生感应电流的条件,从而进一步理解电磁感应现象,理解产生感应电流的条件。 2.培养学生运用所学知识,独立分析问题的能力。 3.培养学生观察、实验操作能力和概括能力。 《二》教学目标 1.知识与技能:认识电磁感应现象。 2.过程与方法:经历科学探究的过程,提高科学探究的能力。 3.情感态度与价值观:培养热爱科学的情感和实事求是的科学态度。 三、教学重难点: 1.教学重点:电磁感应现象及电磁感应现象的科学探索过程。 2.教学难点:对切割磁感线运动的认识及探究过程中问题的提出和解决问 题办法的猜想。 初三学生已经具有了初步的动手操作能力、初步的空间想象能力和逆向思维能力,经过教师的提示点拨、分析比较与实际的动手操作,可以探究并归纳出产生电磁感应现象的条件。 四、教学过程

引入: 1820 年,丹麦物理学家奥斯特发现了——电流的磁效应,揭示了电 和磁之间存在着联系,受到了这一发现的启发,人们开始考虑这样一个问题:既然“电能生磁”,“磁能不能生电”呢?不少科学家进行了这方面的探索,英国 平民科学家法拉第,坚信电与磁有密切的联系。经过10 年坚持不懈的努力,在 无数次的挫折与失败之后,终于在1831 年一个偶然的机会里,发现了利用磁场 产生电流的条件。法拉第的发现使发电机等用电设备的发明和应用成为可能,我们现在能很方便的用电。我国令人瞩目的三峡工程等都与法拉第的发现有着联 系。 我手中就有一个发电机模型(简介其结构),它为什么能发电呢?其发电的 条件是什么呢?带着这些问题,我们一起来学习第一节:电磁感应现象。 师:同学们,我们在初中就学过,导体切割磁感线时,闭合电路中有电流产 生。 (教师演示)在这个实验中,磁场是由马蹄形磁体提供的。是不是只有马蹄形磁铁才能提供磁场呢? 生:不,电流也能产生磁场,通过电螺线管也能产生磁场。 师:通电螺线管的磁场与哪种磁体周围的磁场相似? 生:条形磁铁。 师:好。除了这个演示实验所示的方法外,还有没有另外的利用磁场产生电流的办法呢?请大家选用桌上的实验器材,两个同学一组,共同探究利用磁场怎么样才能产生电流。将你们的实验过程及实验现象记录在表格中。若实验器材不够,请到台前来取。 实验探究产生感应电流的条件的记录表格 探究设计活动过程现象记录初步分析初步结论 活动 1 活动 2 活动 3

人教版高中物理-电磁感应图像专题

《电磁感应图像题》练习题 1、如图,一个矩形线圈匀速地从无磁场的空间先进入磁感应 强度为B1的匀强磁场,然后再进入磁感应强度为B2的匀强磁场,最后进入没有磁场的右边空间,若B1=2B2,方向均始终与线圈 平面垂直,则在下列图示中能定性表示线圈中感应电流 i随 时间t 变化关系的是(电流以逆时针方向为正) () 2.如图所示,在竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场中,金属框架ABC固定在水平面内,AB与BC间夹角为θ,光滑导体棒DE在框架上从B点开始在外力作用下以速度v向右匀速运动,导体棒与框架足够长且构成等腰三角形电路.若框架与导体棒单位长度的电阻均为R,导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触,下列关于电路中电流大小I与时间t,消耗的电功率P与水平移动的距离x变化规律的图象中正确的是(AD ) 3.如图甲所示,光滑导轨水平放置在与水平方向夹角为60°斜向下的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度B随时间的变化规律如图乙所示(规定斜向下为正方向),导体棒ab垂直导轨放置,除电阻R的阻值外,其余电阻不计,导 体棒ab在水平外力作用下始终处于静止状态,规 定a→b的方向为电流的正方向,水平向右的方向 为外力的正方向,则在0~t时间内,能正确反映 流过导体棒ab的电流i和导体棒ab所受水平外 力F随时间t变化的图象是 ( ) 4.如图等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场,它的顶点在x轴上且底边长为4L,高为L,底边与x轴平行。纸面内一边长为L的正方形导线框以恒定速度沿x轴正方向穿过磁场区域。t=0时刻导线框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,在下面四幅图中能够正确表示电流-位移(i-x)关系的是( A ) 5.如图所示,等腰直角三角形OPQ内存在垂直纸面向里的匀强磁场,它的OP边在x轴上且长为L,纸面内一边长为L的正方形导线框的一条边也在x轴上,且线框沿x轴正方向以恒定的速度v穿过磁场区域,在t=0时该线框恰 好位于图中的所示位置,规定顺时针方向为导线框 中电流的正方向,则在线框穿越磁场区域的过程中, 感应电流i随时间t变化的图线是( D ) 6.如图甲所示,匀强磁场垂直纸面向里,磁感应强度的大小为B,磁场在y轴方向足够宽,在x 轴方向宽度为a。一直角三角形导线框ABC(BC边的长度为a) 从图示位置向右匀速穿过磁场区域,以逆时针方向为电流的 正方向,在图乙中感应电流i、BC两端的电压U BC与线框移 动的距离x的关系图像正确的是( D )

(完整版)高中物理电磁感应习题及答案解析

高中物理总复习 —电磁感应 本卷共150分,一卷40分,二卷110分,限时120分钟。请各位同学认真答题,本卷后附答案及解析。 一、不定项选择题:本题共10小题,每小题4分,共40分.在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的不得分. 1.图12-2,甲、乙两图为与匀强磁场垂直放置的两个金属框架,乙图除了一个电阻为零、自感系数为L的线圈外,其他部分与甲图都相同,导体AB以相同的加速度向右做匀加速直线运动。若位移相同,则() A.甲图中外力做功多B.两图中外力做功相同 C.乙图中外力做功多D.无法判断 2.图12-1,平行导轨间距为d,一端跨接一电阻为R,匀强磁场磁感强度为B,方向与导轨所在平面垂直。一根足够长的金属棒与导轨成θ角放置,金属棒与导轨的电阻不计。当金属棒沿垂直于棒的方向以速度v滑行时,通过电阻R的电流强度是() A. Bdv R B.sin Bdv R θ C.cos Bdv R θ D. sin Bdv Rθ 3.图12-3,在光滑水平面上的直线MN左侧有垂直于纸面向里的匀强磁场,右侧是无磁场空间。将两个大小相同的铜质矩形闭合线框由图示位置以同样的速度v向右完全拉出匀强磁场。已知制作这两只线框的铜质导线的横截面积之比是1:2.则拉出过程中下列说法中正确的是()A.所用拉力大小之比为2:1 R v a b θ d 图12-1 M v B

B .通过导线某一横截面的电荷量之比是1:1 C .拉力做功之比是1:4 D .线框中产生的电热之比为1:2 4. 图12-5,条形磁铁用细线悬挂在O 点。O 点正下方固定一个水平放置的铝线圈。让磁铁在竖直面内摆动,下列说法中正确的是 ( ) A .在磁铁摆动一个周期内,线圈内感应电流的方向改变2次 B .磁铁始终受到感应电流磁铁的斥力作用 C .磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力 D .磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力 5. 两相同的白炽灯L 1和L 2,接到如图12-4的电路中,灯L 1与电容器串联,灯L 2与电感线圈串联,当a 、b 处接电压最大值为U m 、频率为f 的正弦交流电源时,两灯都发光,且亮度相同。更换一个新的正弦交流电源后,灯L 1的亮度大于大于灯L 2的亮度。新电源的电压最大值和频率可能是 ( ) A .最大值仍为U m ,而频率大于f B .最大值仍为U m ,而频率小于f C .最大值大于U m ,而频率仍为f D .最大值小于U m ,而频率仍为f 6.一飞机,在北京上空做飞行表演.当它沿西向东方向做飞行表演时(图12-6),飞行员左右两机翼端点哪一点电势高( ) A .飞行员右侧机翼电势低,左侧高 B .飞行员右侧机翼电势高,左侧电势低 C .两机翼电势一样高 D .条件不具备,无法判断 7.图12-7,设套在条形磁铁上的弹性金属导线圈Ⅰ突然缩小为线圈Ⅱ,则关于线圈的感应电流及其方向(从上往下看)应是( ) A .有顺时针方向的感应电流 B .有逆时针方向的感应电流 C .有先逆时针后顺时针方向的感应电流 D .无感应电流 8.图12-8,a 、b 是同种材料的等长导体棒,静止于水平面内的足够长的光滑平行导轨上,b 棒的质量是a 棒的两倍。匀强磁场竖直向下。若给a 棒以4.5J 的初动能,使之向左运动,不 L 1 L 2 图12-4 v 0 a b 图12-8 图12-6 S N O 图12-5 图12-7

高考物理二轮复习 交变电流和电磁感应专题训练

高考物理二轮复习 交变电流和电磁感应专题训练 一.单项选择题 1.路上使用—种电磁装置向控制中心传输信号以确定火车的位置和速度, 安放在火车首节车厢下面的磁铁能产生匀强磁场,如图 (俯视图).当它经过安放在两铁轨间的线圈时,便会产 一电信号,被控制中心接收.当火车以恒定速度通过线时, 表示线圈两端的电压U ab 随时间变化关系的图像是:( ) 2.如图3所示,电源的电动势为E ,内阻r 不能忽略。A 、B 是两个相同的小灯泡,L 是一个自感系数相当大的线圈。关于这个电路的以下说法正确的是 ( ) A .开关闭合到电路中电流稳定的时间内,A 灯立刻亮,而后逐渐变暗,最后亮度稳定 B .开关闭合到电路中电流稳定的时间内,B 灯立刻亮,而后逐渐变/暗,最后亮度稳定 C .开关由闭合到断开瞬间,A 灯闪亮一下再熄灭 D .开关由闭合到断开瞬间,电流自左向右通过A 灯 3.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 匀速穿过两磁场区域,在下图中线框A 、B 两端电压U AB 与线框移动距离x 的关系图象正确的是( ) 4.如图11所示,一光滑平行金属轨道平面与水平面成θ角,两导轨上端用一电阻R 相连,该装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向上。质量为m 的金属杆ab ,以初速度v 0从轨道底端向上滑行,滑行到某一高度h 后又返回到底端。若运动过程中,金属杆保持与导轨垂直且接触良好,并不计金属杆ab 的电阻及空气阻力,则( ) A .上滑过程中安培力的冲量比下滑过程大 B .上滑过程通过电阻R 的电量比下滑过程多 到控制中心 图3 S 甲 A -34 B 3a a 2a x C x 3a a 2a 乙 图8 U AB 3a a 2a O x Bav/ 3Bav/ U AB U AB Bav/ U AB 3a a 2a O x Bav/ 3Bav/ Bav D h a b R v 0

高中物理 电磁感应现象中的能量问题

电磁感应现象中的能量问题 能的转化与守恒,是贯穿物理学的基本规律之一。从能量的观点来分析、解决问题,既是学习物理的基本功,也是一种能力。 电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用,因此,要维持感应电流的存在,必须有“外力”克服安培力做功。此过程中,其他形式的能量转化为电能。当感应电流通过用电器时,电能又转化为其他形式的能量。“外力”克服安培力做了多少功,就有多少其他形式的能转化为电能。同理,安培力做功的过程,是电能转化为其它形式能的过程。安培力做了多少功,就有多少电能转化为其它形式的能。 认真分析电磁感应过程中的能量转化、熟练地应用能量转化和守恒定律是求解较复杂的电磁感应问题的常用方法,下面就几道题目来加以说明。 一、安培力做功的微观本质 1、安培力做功的微观本质 设有一段长度为L、矩形截面积为S的通电导体,单位体积中含有的自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量为q,定向移动的平均速率为v,如图所示。 所加外磁场B的方向垂直纸面向里,电流方向沿导体水平向右,这个电流是由于自由电子水平向左定向运动形成的,外加磁场对形成电流的运动电荷(自由电子)的洛伦兹力使自由电子横向偏转,在导体两侧分别聚集正、负电荷,产生霍尔效应,出现了霍尔电势差,即在导体内部出现方向竖直向上的横向电场。因而对在该电场中运动的电子有电场力f e的作用,反之自由电子对横向电场也有反作用力-f e作用。场强和电势差随着导体两侧聚集正、负电荷的增多而增大,横向电场对自由电子的电场力f e也随之增大。当对自由电子的横向电场力f e增大到与洛伦兹力f L相平衡时,自由电子没有横向位移,只沿纵向运动。导体内还有静止不动的正电荷,不受洛伦兹力的作用,但它要受到横向电场的电场力f H的作用,因而对横向电场也有一个反作用力-f H。由于正电荷与自由电子的电量相等,故正电荷对横向电场的反作用-f H和自由电子对横向电场的反作用力-f e相互抵消,此时洛伦兹力f L与横向电场力f H相等。正电荷是导体晶格骨架正离子,它是导体的主要部分,整个导体所受的安培力正是横向电场作用在导体内所有正电荷的力的宏观表现,即F=(nLS)f H=(nLS)f L。 由此可见,安培力的微观本质应是正电荷所受的横向电场力,而正电荷所受的横向电场力正是通过外磁场对自由电子有洛伦兹力出现霍尔效应而实现的。

最新初中物理电磁感应发电机知识点与习题(含答案)好

电磁 安培定律 法拉第电磁感应定律 电流的磁效应 电磁感应 右手螺旋定则右手定则 安培力 左手定则1.安培定律:表示电流和电流激发磁场的 磁感线方向间关系的定则,也叫 右手螺旋定则。(1)通电直导线中的安培定则(安培定则一):用右手握住通电直导线,让大拇指指向电流的方向,那么四指的指向就是磁感线的环绕方向; (2)通电螺线管中的安培定则(安培定则二):用右手握住通电螺线管,使四指弯曲与电流方向一致 ,那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N 极。 左手反之。

应用:电能转化为磁,可以用于人造磁铁等。 2. 法拉第电磁感应定律:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁 通变化率成正比。 右手定则:使大拇指跟其余四个手指垂直并且都跟手掌在一个平面内,把 右手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,大拇指指向导体运动方向,则其余四指指向产生的感应电流的方向。 应用:将动能转化为电能,发电机。 3.安培力:电流导体在磁场中运动时受力。 左手定则:左手平展,使大拇指与其余四指垂直,并且都跟手掌在一个 平面内。把左手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心(手心对准N极,手背对准S极),四指指向电流方向(既正电荷运动的方向)则大拇指的方向 就是导体受力方向。 应用:通过磁场对电流的作用,将电磁能转化为机械能:电动机。 1.电磁感应现象:英国的物理学家法拉第在1831年发现了电磁感应现象,即闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感应线的运动时, 导体中就会产生电流,这种现象叫做电磁感应。 2.感应电流:由电磁感应现象产生的电流。 (1)感应电流的方向跟磁场方向和导体切割磁感线

运动的方向有关。 (2)感应电流的产生条件: a.电路必须是闭合电路; b.只是电路的一部分导体在磁场中; c.这部分导体做切割磁感线运动(包括正切、斜切两种情况)。3.交流发电机 (1)原理:发电机是根据电磁感应现象制成的。 (2)能量转化:机械能转化为电能。 (3)构造:交流发电机主要由磁铁(定子)、线圈(转子)、滑环和电刷。

电磁感应中的能量问题分析高中物理专题.docx

第 10 课时电磁感应中的能量问题分析 一、知识内容: 1、分析:棒的运动过程→ 运动性质→ 遵从规律; 2、掌握能量的转化方向:哪些能量减少,哪些能量增加; 3、电能→内能 Q:I 恒定→Q I 2 Rt ;I变化:用有效值求,或能量守恒; 4、常用知识点:动能定理、能量守恒、W 、P、Q、等。 二、例题分析: 【例 1】如图所示, PQ 、MN 为足够长的两平行金属导轨,它们之间连接一个阻值为R=8 Ω的电阻,导轨间距为 L=1m ,一质量 m=0.1kg,电阻 r=2 Ω的均匀金属杆水平放在 导轨上,它与导轨的滑动摩擦因数 3 / 5 ,导轨平面倾角300,在垂直导轨平面方向有匀强磁场, B=0.5T ,今让金属杆由静止开始下滑,从杆静止开始到杆 AB恰好匀速运动的过程中经过杆的电量q 1C ,求: (1)当 AB 下滑速度为2m/ s时加速度的大小 (2)AB 下滑的最大速度 (3)从静止开始到 AB 匀速运动过程R 上产生的热量? 【例2】如图所示,两根间距为l 的光滑金属导轨(不计电阻),由 一段圆弧部分与一段无限长的水平段部分组成,其水平段加 有竖直向下方向的匀强磁场,其磁感应强度为B,导轨水平段 上静止放置一金属棒cd,质量为2m,电阻为2r,另一质量为 m,电阻为 r 的金属棒ab,从圆弧段M 处由静止释放下滑至 N 处进入水平段,圆弧段 MN 半径为 R,所对圆心角为 60°,求: (1) ab 棒在 N 处进入磁场区速度多大?此时棒中电流是多少? (2) cd 棒能达到的最大速度是多大? (3) cd 棒由静止到达最大速度过程中,系统所能释放的热量是多少? 【例 3】用质量为m、总电阻为R 的导线做成边长为l 的正方形线框MNPQ ,并将其放在倾 光磁静角为θ的平行绝缘导轨上,平行导轨的间距也为l,如图所示。线框与导轨之间是滑的,在导轨的下端有一宽度为l(即 ab=l)、磁感应强度为 B 的有界匀强磁场,场的边界aa′、bb′垂直于导轨,磁场的方向与线框平面垂直。某一次,把线框从 止状态释放,线框恰好能够匀速地穿过磁场区域。若当地的重力加速度为g,求:(1)线框通过磁场时的运动速度; (2)开始释放时, MN 与 bb′之间的距离; (3)线框在通过磁场的过程中所生的焦耳热。

高三物理电磁感应知识点

届高三物理电磁感应知识点 物理二字出现在中文中,是取格物致理四字的简称,即考察事物的形态和变化,总结研究它们的规律的意思。小编准备了高三物理电磁感应知识点,具体请看以下内容。 1.电磁感应现象 电磁感应现象:利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应,产生的电流叫做感应电流。 (1)产生感应电流的条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化,即0。 (2)产生感应电动势的条件:无论回路是否闭合,只要穿过线圈平面的磁通量发生变化,线路中就有感应电动势。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。 (3)电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果回路闭合,则有感应电流,回路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流。 2.磁通量 (1)定义:磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量,定义式:=BS。如果面积S与B不垂直,应以B乘以在垂直于磁场方向上的投影面积S,即=BS,国际单位:Wb 求磁通量时应该是穿过某一面积的磁感线的净条数。任何一个面都有正、反两个面;磁感线从面的正方向穿入时,穿过

该面的磁通量为正。反之,磁通量为负。所求磁通量为正、反两面穿入的磁感线的代数和。 3.楞次定律 (1)楞次定律:感应电流的磁场,总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律适用于一般情况的感应电流方向的判定,而右手定则只适用于导线切割磁感线运动的情况,此种情况用右手定则判定比用楞次定律判定简便。 (2)对楞次定律的理解 ①谁阻碍谁---感应电流的磁通量阻碍产生感应电流的磁通量。 ②阻碍什么---阻碍的是穿过回路的磁通量的变化,而不是磁通量本身。③如何阻碍---原磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当原磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,即增反减同。④阻碍的结果---阻碍并不是阻止,结果是增加的还增加,减少的还减少。 (3)楞次定律的另一种表述:感应电流总是阻碍产生它的那个原因,表现形式有三种: ①阻碍原磁通量的变化;②阻碍物体间的相对运动;③阻碍 原电流的变化(自感)。 4.法拉第电磁感应定律 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。表达式E=n/t

初中物理 电磁感应讲解学习

初中物理电磁感 应

一、【教学过程】 (一)复习引入 1. 师问:通过上节的学习,我们知道磁场对通电导线有力的作用,力的方向与什么有关呢? 生答:导线中电流的方向、磁感线的方向有关。 2. 师问:通过上节的学习,我们得到了电动机的工作原理是什么呢? 生答:通电线圈在磁场中受力转动。 通过上节课的学习,我们知道:通电导体在磁场中受到力的作用而能够运动起来,那么运动的导体中是否能够产生电呢?本节针对闭合电路的一部分导体在磁场中运动产生感应电流的现象及其能量的转化作一些分析。 (二)教学内容 1.电磁感应现象:英国的物理学家法拉第在1831年发现了电磁感应现象,即闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感应线的运动时,导体中就会产生电流,

这种现象叫做电磁感应。 2.感应电流:由电磁感应现象产生的电流。 (1)感应电流的方向跟磁场方向和导体切割磁感线运动的方 向有关。 (2)感应电流的产生条件: a.电路必须是闭合电路; b.只是电路的一部分导体在磁场中; c.这部分导体做切割磁感线运动(包括正切、斜切两种情况)。 3.交流发电机 (1)原理:发电机是根据电磁感应现象制成的。 (2)能量转化:机械能转化为电能。 (3)构造:交流发电机主要由磁铁(定子)、线圈(转子)、滑环和电刷。 磁铁(定子) 线圈(转子) 滑环 电刷 4. 直流电与交流电: (1)方向不变的电流叫做直流电大小和方向作周期性改变的电流叫做交流电。(2)交流电的周期:电流发生一个周期性变化所用的时间,其单位就是时间的单位秒(s)。 (3)交流电的频率:电流每秒发生周期性变化的次数。其单位是赫兹,符号是Hz。频率和周期的数值互为倒数。 5.电动机与发电机的比较:

高中物理电磁感应专题训练

C .若是非匀强磁场,环在左侧滚上的高度等于 D .若是匀强磁场,环在左侧滚上的高度小于 专题:电磁感应 1.如图为理想变压器原线圈所接电源电压波形, 原副线圈匝数之比 n 1∶n 2 = 10∶ 1,串联在 原线圈电路中电流表的示数为 1A ,下则说法正确的是( A .变压器输出两端所接电压表的示数为 22 2 V B .变压器输出功率为 220W C .变压器输出的交流电的频率为 50HZ D .若 n 1 = 100 匝,则变压器输出端穿过每匝线圈的磁通量的变化率的最 大值为 2.2 2wb/s 2.如图所示,图甲中 A 、B 为两个相同的线圈,共轴并靠边放置, A 线圈中画有如图乙 所 示的交变电流 i ,则( ) A .在 t 1到 t 2的时间内, A 、B 两线圈相吸 B . 在 t 2到 t 3 的时间内, A 、B 两线圈相斥 C . t 1 时刻,两线圈的作用力为 零 D . t 2时刻,两线圈的引力最大 3.如图所示,光滑导轨倾斜放置,其下端连接一个灯泡,匀强磁场垂直于导线所在平面, 当 ab 棒下滑到稳定状态时,小灯泡获得的功率为 P 0 ,除灯泡外,其它电阻不计,要使灯 泡的功率变为 2P 0 ,下列措施正确的是( A .换一个电阻为原来 2 倍的灯泡 B .把磁感应强度 B 增为原来的 2 倍 C .换一根质量为原来 2 倍的金属棒 D .把导轨间的距离增大为原来的 2 4.如图所示,闭合小金属环从高 h 的光滑曲面上端无初速滚下,沿曲面的另一侧上升,曲 面在磁场中( A .是非匀强磁场,环在左侧滚上的高度小于 B .若是匀强磁场,环在左侧滚上的高度等于 ××× ×× × ×× × ××× 5.如图所示,一电子以初速 v 沿与金属板平行的方向飞入两板间,在下列哪种情况下, 电 子将向 M 板偏转?( ) A .开关 K 接通瞬间 B .断开开关 K 瞬间 C .接通 K 后,变阻器滑动触头向右迅速滑动 D .接通 K 后,变阻器滑动触头向左迅速滑动 6.如图甲, 在线圈 l 1 中通入电流 i 1后,在 l 2 上产生感应电流随时间变化规律如图乙所示, M N K

中考物理(真题版)专题练习题:电磁感应

电磁感应 1.(2019黔东南,5)关于如图甲、乙所示的实验,下列说法错误的是() A.甲实验可以研究通电导体周围存在磁场 B.甲实验可以研究电磁感应现象 C.乙实验可以研究通电导体在磁场中受力情况 D.乙实验的过程中,电能转化为机械能 2.(2019天水,5)如图所示,对下列图中现象解释不正确的是() A.如图是利用安培定则判断通电螺线管的极性 B.如图是发电机原理装置图 C.如图是电动机原理装置图 D.如图中动圈式话筒是根据电流磁效应原理工作的 3.(2019毕节,7)关于如图甲、乙所示的实验,下列说法错误的是() A.甲实验可以研究通电导体周围存在磁场 B.甲实验可以研究电磁感应现象 C.乙实验可以研究通电导体在磁场中受力情况 D.乙实验的过程中,电能转化为机械能

4.(2019云南,8)如图所示的实验中,相关现象说法正确的是( ) A.图甲中闭合开关,通电螺线管右端为N极 B.图乙中通电导线周围存在着磁场,将小磁针移走,该磁场消失 C.图丙中闭合开关,导体ab左右运动,灵敏电流计指针不会偏转 D.图丁中闭合开关,仅对调磁体的N.S极,导体ab所受磁场力方向相反 5.(2019通辽,9)以下是对电与磁部分四幅图的分析,其中错误的是() A.如图装置闭合电路后磁针会偏转,说明电流能产生磁场 B.如图装置说明通电导线在磁场中受到力的作用 C.如图装置所揭示的原理可制造发电机 D.图中动圈式话筒应用了磁场对电流的作用 6.(2019无锡,16)如图是一种手摇发电的手电筒,当沿图中箭头方向来回摇动时,灯泡就能发光。这个手电筒壳体透明,可以清晰地看到里面有线圈,摇动时,可以感觉到有一个物块在来回运动。小明猜想这个物块是磁体,依据是:磁体运动时,闭合线圈切割磁感线产生,线圈相当于电路中的。 7.(2019泸州,5)如图所示,两根绝缘细线悬挂着的导体ab,放在U形磁铁中央,ab两端连接着导线。在虚线框中接入某种实验器材可进行相应的实验探究。下列说法中正确的是() A. 接入电流表可探究电磁感应现象,与发电机原理相同 B. 接入电流表可探究通电导体在磁场中受力,与发电机原理相同 C. 接入电源可探究电磁感应现象,与电动机原理相同

高中物理电磁感应专题复习

电磁感应·专题复习 一. 知识框架: 二. 知识点考试要求: 知识点 要求 1. 右手定则 B 2. 楞次定律 B 3. 法拉第电磁感应定律 B 4. 导体切割磁感线时的感应电动势 B 5. 自感现象 A 6. 自感系数 A 7. 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?φ≠0 2. 自感电动势 (1)E L I t 自=? ?? (2)L —自感系数,由线圈本身物理条件(线圈的形状、长短、匝数,有无铁芯等)决定。 (2)自感电动势的作用:阻碍自感线圈所在电路中的电流变化。 (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E 自 影响。 3. 法拉第电磁感应定律 (1)表达式:E N t =??φ N —线圈匝数;?φ—线圈磁通量的变化量,?t —磁通量变化时间。

(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 B l v = 若运动方向与导体垂直,又与磁感线有一个夹角α时,导体中的感应电动势为:E B l v =s i n α ii )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势为E B t S = ?? iii )若磁感应强度不变,而线圈的面积均匀变化时,线圈中的感应电动势为:E B S t =?? iv )当直导线在垂直匀强磁场的平面,绕其一端作匀速圆周运动时,导体中的感应电动势为:E Bl =12 2ω 注意: (1)E B l v =s i n α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 t =??φ ,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。 (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 t =??φ ,计算E 的瞬时值。 4. 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. 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θ=?37,匀强磁场的方向垂直于导轨平面,磁感强度B T =4,质量为m k g =10.的金属棒ab 直跨接在导轨上,ab 与导轨间的动摩擦因数μ=025.。ab 的电阻r =1Ω,平行导轨间的距离L m =05.,R R 1218== Ω,导轨电阻不计,求ab 在导轨上匀速下滑的速度多大?此时ab 所受

苏科版九年级物理电磁感应 同步练习

电磁感应同步练习 (1) 1.英国物理学家法拉第1831年首先用实验的方法发现了现象,这一重大发现使人类实现了将能转化为能的愿望。 2.电磁感应现象的发现,经历了漫长的实验探究过程,这是因为电磁感应现象的产生必须符合一定的条件,这就是电路中的导体,在中做的运动时,导体中才会有电流产生,这种电流称为。 3.实验表明,感应电流的方向不仅跟方向有关,还跟方向有关,在上述两个因素中,如果其中之一的方向改变,则感应电流的方向将,如果两者的方向都改变,则感应电流的方向将。 4.发电机是根据现象而设计制造的,发电机的诞生实现了能向能的转化。 5.如图所示,两同学甩动与电流表相连的长导线, 发现电流表的指针来回摆动。 (1)这种现象叫做现象,这是由物 理学家最早发现的。 (2)产生感应电流的磁场是由提供的。6.小明学习了电磁感应现象后,就想:产生的感应电 流的大小与什么有关呢?他找了几个要好的同学开始了讨论和猜想:既然运动有快慢之分、磁场有强弱之分,那么感应电流的大小是否与这两者有关呢? 于是他们开始做实验,首先按照课堂上探究电磁感应的实验装置(如图)重新安装了仪器,并且准备了磁性强弱不同的磁铁,以便改变磁场的强弱,闭合电路后,他先改变导体在磁场中运动的快慢,观察电流表指针摆动幅度的大小。实验发现:导体在磁场中切割磁感线运动的速度越大,电流表指针摆动的幅度越大;然后,他又保持导体运动的快慢不变,换用磁性强的磁铁来做实验,发现磁性越强,电流表指针摆动的幅度越大。对于这么重大的发现,他高兴不已。 (1 (2 (3 (4)请你解释一下为什么手摇发电机的手柄摇得越快,灯泡越亮?

(2) 1.下列情况下,能够产生感应电流的是 ( ) A .导体在磁场中运动 B .一段导体在磁场中做切割磁感线运动 C .使闭合的导体全部在磁场中不动 D .使闭合回路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动 2 ( ) A .使导体棒A B 上下运动 B .使导体棒AB 左右运动 C .使导体棒AB 前后运动 D .使导体棒AB 静止不动 3.下列四个图所示的实验装置中,用来研究电磁感应现象的是 ( ) 4.以下哪种物理现象的发现和利用,实现了电能大规模生产,使人们从蒸汽时代进入电气时代 ( ) A .电磁感应现象 B .电流通过导体发热 C .电流的磁效应 D .通电线圈在磁场中会转动 5.下列电气设备中利用电磁感应现象原理工作的是 ( ) A .电烙铁 B .发电机 C .电动机 D .电磁起重机 6.下课了,小明和同学们对老师桌子上的手摇发电机产生了极大的兴趣,他们争先恐后的做实验,用手摇发电机发电让小灯泡发光。咦?奇怪的现象发生了:为什么小灯泡有时亮,有时暗呢?灯泡的亮暗与什么因素有关呢?请根据这一现象,确立一个研究课题,并写出研究的全过程。 7.为研究某种植物在恒温下生长的规律,物理兴趣小组的同学,设计制作了一台如图15所示的恒温箱。箱内安装了一根电热丝,按实际需要,电热丝每秒应向箱内提供539J 的热量(设电能全部转化为内能)。经选用合适的材料制成后,用220V 的恒压电源供电,测得该电热丝每秒实际供热1100J 。为使电热丝供热达到设计要求,在不改变电热丝阻值及电源电压的条件下,应在箱外怎样连接一个电阻元件?并通过计算确定这个电阻元件的阻值。 A B C D

高三物理电磁感应知识点

2019届高三物理电磁感应知识点物理二字出现在中文中,是取格物致理四字的简称,即考察事物的形态和变化,总结研究它们的规律的意思。小编准备了高三物理电磁感应知识点,具体请看以下内容。 1.电磁感应现象 电磁感应现象:利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应,产生的电流叫做感应电流。 (1)产生感应电流的条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化,即0。 (2)产生感应电动势的条件:无论回路是否闭合,只要穿过线圈平面的磁通量发生变化,线路中就有感应电动势。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。 (3)电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果回路闭合,则有感应电流,回路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流。 2.磁通量 (1)定义:磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量,定义式:=BS。如果面积S与B不垂直,应以B乘以在垂直于磁场方向上的投影面积S,即=BS,国际单位:Wb 求磁通量时应该是穿过某一面积的磁感线的净条数。任何一个面都有正、反两个面;磁感线从面的正方向穿入时,穿过

该面的磁通量为正。反之,磁通量为负。所求磁通量为正、反两面穿入的磁感线的代数和。 3.楞次定律 (1)楞次定律:感应电流的磁场,总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律适用于一般情况的感应电流方向的判定,而右手定则只适用于导线切割磁感线运动的情况,此种情况用右手定则判定比用楞次定律判定简便。 (2)对楞次定律的理解 ①谁阻碍谁---感应电流的磁通量阻碍产生感应电流的磁通量。 ②阻碍什么---阻碍的是穿过回路的磁通量的变化,而不是磁通量本身。③如何阻碍---原磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当原磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,即增反减同。④阻碍的结果---阻碍并不是阻止,结果是增加的还增加,减少的还减少。(3)楞次定律的另一种表述:感应电流总是阻碍产生它的那个原因,表现形式有三种: ①阻碍原磁通量的变化;②阻碍物体间的相对运动;③阻碍原电流的变化(自感)。 4.法拉第电磁感应定律 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。表达式E=n/t

高考物理专题电磁感应中的动力学和能量综合问题及参考复习资料

高考专题:电磁感应中的动力学和能量综合问题 一.选择题。(本题共6小题,每小题6分,共36分。1—3为单选题,4—6为多选题) 1.如图所示,“U ”形金属框架固定在水平面上,处于竖直向下的匀强磁场中棒以水平初速度v 0向右运动,下列说 法正确的是( ) 棒做匀减速运动 B.回路中电流均匀减小 点电势比b 点电势低 棒受到水平向左的安培力 2.如图,一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内,线框在长直导线右侧,且其长边与长直导线平行。已知在0到1的时间间隔内,直导线中电流i 发生某种变化,而线框中感应电流总是沿顺时针方向;线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右。设电流i 正方向与图中箭头方向相同,则i 随时间t 变化的图线可能是( ) 3.如图所示,在光滑水平桌面上有一边长为L 、电阻为R 的正方形导线框;在导线框右侧有一宽度为d(d>L)的条形匀强磁场区域,磁场的边界 与导线框的一边平行,磁场方向竖直向下.导线框以某一初速度向右运动=0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合,随后导线框进入并通过磁场区域.下列v -t 图象中,可能正确描述上述过程的是( ) A B C D 4.如图1所示,两根足够长、电阻不计且相距L =0.2 m 的平行金属导轨固定在倾角θ=37°的绝缘斜面上,顶端接有一盏额定电压U =4 V 的小灯泡,两导轨间有一磁感应强度大小B =5 T 、方向垂直斜面向上的匀强磁场.今将一根长为L 、质量为m =0.2 、电阻r =1.0 Ω的金属棒垂直于导轨放置在顶端附近无初速度释放,金属棒与导轨接触良好,金属棒 与导轨间的动摩擦因数μ=0.25,已知金属棒下滑到速度稳定时,小灯泡恰能正常发光,重力加速度g 取10 2, 37°=0.6, 37°=0.8,则( ) 班级 姓名 出题者 徐利兵 审题者 得分 密 封 线

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