人教版高中物理选修3-2重点题型巩固练习] 电磁感应 复习与巩固 基础
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人教版高中物理选修3-2知识点梳理重点题型(常考知识点)巩固练习互感和自感、涡流【学习目标】1、知道什么是互感现象和自感现象。
2、知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量,知道它的单位及其大小的决定因素。
3、能够通过电磁感应部分知识分析通电、断电自感现象的原因。
4、知道涡流是如何产生的,知道涡流对人类有利和有害的两方面,以及如何利用涡流和防止涡流。
【要点梳理】要点一、互感现象两个线圈之间没有导线相连,但当一个线圈中的电流变化时,它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势,这种现象称为互感,产生的感应电动势叫互感电动势。
要点诠释:(1)互感现象是一种常见的电磁感应现象,它不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间,而且可以发生于任何相互靠近的电路之间。
(2)互感现象可以把能量从一个电路传到另一个电路。
变压器就是利用互感现象制成的。
(3)在电子电路中,互感现象有时会影响电路的正常工作,应设法减小电路间的互感。
要点二、自感现象1.实验如图甲所示,首先闭合S 后调节R ,使12A A 、亮度相同,然后断开开关。
再次闭合S ,灯泡2A 立刻发光,而跟线圈L 串联的灯泡1A 却是逐渐亮起来的。
如图乙所示电路中,选择适当的灯泡A 和线圈L ,使灯泡A 的电阻大于线圈L 的直流电阻。
断开S 时,灯A 并非立即熄灭,而是闪亮一下再逐渐熄灭。
图甲实验叫通电自感。
在闭合开关S 的瞬间,通过线圈L 的电流发生变化而引起穿过线圈L 的磁通量发生变化,线圈L 中产生感应电动势,这个感应电动势阻碍线圈中电流的增大,通过灯泡1A 的电流只能逐渐增大,所以1A 只能逐渐变亮。
图乙实验叫断电自感。
断开S 的瞬间,通过线圈L 的电流减弱,穿过线圈的磁通量很快减小,线圈L 中出现感应电动势。
虽然电源断开,但由于线圈L 中有感应电动势,且和A 组成闭合电路,使线圈中的电流反向流过灯A ,并逐渐减弱由于L 的直流电阻小于灯A 的电阻,其原电流大于通过灯A 的原电流,故灯闪亮一下后才逐渐熄灭。
人教版高中物理选修3-2知识点梳理重点题型(常考知识点)巩固练习【巩固练习】一、选择题1.在电磁学发展过程中,许多科学家做出了贡献,下列说法正确的是( )A .奥斯特发现了电流磁效应;法拉第发现了电磁感应现象B .麦克斯韦预言了电磁波;楞次用实验证实了电磁波的存在C .库仑发现了点电荷的相互作用规律;密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值D .安培发现了磁场对运动电荷的作用规律;洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律2. 1873年奥地利维也纳世博会上,比利时出生的法国工程师格拉姆在会展中偶然接错了导线,把另一直流发电机发出的电接到了他自己送展的直流发电机的电流输出端。
由此而观察到的现象导致了他的一项重要发明,从而突破了人类在电能利用方面的一个瓶颈,此项发明是( )A .新型直流发电机B .直流电动机C .交流电动机D .交流发电机3.法拉第通过精心设计的一系列实验,发现了电磁感应定律,将历史上认为各自独立的学科“电学”和“磁学”联系起来,在下面几个典型的实验设计思想中,所做的推论后来被实验否定的是( )A .既然磁铁可以使近旁的铁块带磁,静电荷也可以使近旁的导体表面感应出电荷,那么静止导线中的稳恒电流也可在近旁静止的线圈中感应出电流B .既然磁铁可在近旁运动的导体中感应出电动势,那么稳恒电流也可在近旁运动的线圈中感应出电流C .既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流,那么静止的磁铁也可在近旁运动的导体中感应出电动势D .既然运动的磁铁可在近旁的导体中感应出电动势,那么运动导线上的稳恒电流也可以在近旁的线圈中感应出电流4.如图所示,矩形线框abcd 放置在水平面内,磁场方向与水平方向成α角,已知4sin 5α=,回路面积为S ,磁感应强度为B ,则通过线框的磁通量为( ) A .BS B .45BS C .35BS D .34BS5.如图所示,ab 是水平面上一个圆的直径,在过ab 的竖直平面内有一根通电导线ef 。
人教版高中物理选修3-2知识点梳理重点题型(常考知识点)巩固练习【巩固练习】 一、选择题1.如图所示,边长为L 的闭合正方形线框共有n 匝,总电阻为R 。
在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕中心轴OO '匀速转动,线框中心轴OO '与磁场方向垂直。
设线框转动的角速度为ω,从线框平面平行于磁感线的位置开始计时,则( )①线框中产生电动势的瞬时值表达式为nBL 2ωcos ωt ②t=0时,线框中的感应电流值为nBL 2ω/R2cos t ωω ④线框中电流的频率为2πωA .①②B .②③C .③④D .①④2.(2014 青岛测试)一交变电流的图像如图所示,由图可知( )A .用电流表测该电流其示数为14.1 AB .该交变电流的频率为50 HzC .该交变电流通过10 Ω电阻时,电阻消耗的电功率为1 000 WD .该交变电流瞬时值表达式为i =14.1sin 628t A3.如图所示,理想变压器初级线圈的匝数为n 1,次级线圈的匝数为n 2,初线线圈两端a 、b 接正弦交流电源,屁为负载电阻,电流表A 1的示数是0.20 A ,电流表A 2的示数为1.0 A ,下列说法正确的是( )A .初级和次级线圈的匝数比为1∶5B .初级和次级线圈的匝数比为5∶1C .若将另一个电阻与原负载R 串联,则电流表A 2的示数增大D .若将另一个电阻与原负载R 并联,则电流表A 2的示数减小4.如图所示,有一个理想变压器,原线圈的匝数为n 1,输入电压为U 1,电流为I 1;两个副线圈的匝数分别为n 2和n 3,输出电压分别为U 2和U 3,电流分别为I 2和I 3,下列判断正确的是( )A .U 1∶U 2=n 1∶n 2,U 1∶U 3=n 1∶n 3B .I 1∶I 2=n 2∶n 1,I 1∶I 3=n 3∶n 2C .n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3D .I 1U 1=I 2U 2+I 3U 35.(2014 启东模拟)电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器。
人教版高中物理选修3-2知识点梳理重点题型(常考知识点)巩固练习电磁感应基础知识【学习目标】1.能够熟练地进行一些简单的磁通量、磁通量的变化的计算。
2.经历探究过程,理解电磁感应现象的产生条件。
3.重视了解电磁感应相关知识对社会、人类产生的巨大作用。
【要点梳理】要点一、电流的磁效应1820年,丹麦物理学家奥斯特发现载流导线能使小磁针偏转,这种作用称为电流的磁效应。
要点诠释:(1)为了避免地磁场影响实验结果,实验时通电直导线应南北放置。
(2)电流磁效应的发现证实了电和磁存在必然的联系,受其影响,法国物理学家安培提出了著名的右手螺旋定则和“分子电流”假说,英国物理学家法拉第在“磁生电”思想的指导下,经过十年坚持不懈的努力终于找到了“磁生电”的条件。
要点二、电磁感应现象1831年,英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象,即“磁生电”的条件,产生的电流叫感应电流。
要点诠释:(1)法拉第将引起感应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。
(2)电流的磁效应是由电生磁,是通过电流获得磁场的现象;电磁感应现象是磁生电现象,两个过程是相反的。
要点三、产生感应电流的条件感应电流的产生条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化。
也就是:一是电路必须闭合,二是穿过闭合电路的磁通量发生变化。
即一闭合二变磁。
要点诠释:判断有无感应电流产生,关键是抓住两个条件:(1)电路是闭合电路;(2)穿过电路本身的磁通量发生变化。
其主要内涵体现在“变化”二字上,电路中有没有磁通量不是产生感应电流的条件,如果穿过电路的磁通量很大但不变化,那么无论有多大,也不会产生感应电流。
只有“变磁”才会产生感应电动势,如果电路再闭合,就会产生感应电流。
要点四、电流的磁效应与电磁感应现象的区别与联系1.区别:“动电生磁”和“动磁生电”是两个不同的过程,要抓住过程的本质,动电生磁是指运动电荷周围产生磁场;动磁生电是指线圈内的磁通量发生变化而在闭合线圈内产生了感应电流。
【巩固练习】一、选择题1.某空间出现了如图所示的一组闭合的电场线,这可能是()A.沿AB方向磁场的迅速减弱B.沿AB方向磁场的迅速增强C.沿BA方向磁场的迅速增强D.沿BA方向磁场的迅速减弱2.一直升机停在南半球的地磁极上空.该处地磁场的方向竖直向上,磁感应强度为B.直升机螺旋桨叶片的长度为L,螺旋桨转动的频率为f,顺着地磁场的方向看螺旋桨,螺旋桨顺时针方向转动.螺旋桨叶片的近轴端为a,远轴端为b,如果忽略a到转轴中心线的距离,用ε表示每个叶片中的感应电动势,如图所示则()A.ε=πfL2B,且a点电势低于b点电势B.ε=2πfL2B,且a点电势低于b点电势C.ε=πfL2B,且a点电势高于b点电势D.ε=2πfL2B,且a点电势高于b点电势3.如图所示,两个比荷相同的都带正电荷的粒子a和b以相同的动能在匀强磁场中运动,a从B1区运动到B2区,已知B2>B1;b开始在磁感应强度为B1的磁场中做匀速圆周运动,然后磁场逐渐增加到B2.则a、b两粒子的动能将()A.a不变,b增大B.a不变,b变小C.a、b都变大D.a、b都不变4.内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内,有一直径略小于圆环直径的带正电的小球,以速率v0沿逆时针方向匀速转动,若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场.设运动过程中小球带电荷量不变,那么(如图所示)()A.小球对玻璃圆环的压力一定不断增大B.小球所受的磁场力一定不断增大C. 小球先沿逆时针方向减速运动,之后沿顺时针方向加速运动D.磁场力对小球一直不做功5.如图所示,一金属方框abcd从离磁场区域上方高h处自由落下,然后进入与线框平面垂直的匀强磁场中,在进入磁场的过程中,可能发生的情况是()A.线框做加速运动,加速度a<gB.线框做匀速运动C.线框做减速运动D.线框会跳回原处6.(2014 温州八校联考)如图2所示的四个选项中,虚线上方空间都存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。
1.如图313所示,将一个光敏电阻接入多用电表两表笔上,将多用电表的选择开关置于欧姆挡,用光照射电阻时,表针自左向右偏角为θ;现用手掌挡住部分光线,表针的自左向右偏角为θ′,则可判断()图313A.θ′=θB.θ′<θC.θ′>θD.不能确定【解析】光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小,用手掌挡住部分光线,阻值变大,指针自左向右的偏转角度变小,故B正确.【答案】B2..用图314甲所示电路测量电流表的内阻,闭合电键S,当变阻器的滑片滑至c处时,电流表和电压表的读数分别为40 mA、9 V,已知图甲中热敏电阻的IU关系图线如图乙所示,则电流表的内阻为()甲乙图314A.0.14 ΩB.85 ΩC.140 ΩD.225 Ω【解析】当电流表读数为40 mA时,说明热敏电阻的电流为40 mA,由题图知热敏电阻两端电压U R=5.6 V,则电流表两端电压U=9 V-5.6 V=3.4 V,由欧姆定律得R mA=UI=3.440×10-3Ω=85 Ω,B正确.【答案】B3.(多选)如图316所示的电容式话简就是一种电容式传感器,其原理是:导电性振动膜片与固定电极构成了一个电容器,当振动膜片在声压的作用下振动时,两个电极之间的电容发生变化,电路中电流随之变化,这样声信号就变成了电信号.则当振动膜片向右振动时( )图316A .电容器电容值增大B .电容器所带电荷量减小C .电容器两极板间的场强增大D .电阻R 上电流方向自左向右【解析】 当振动膜片向右振动时,两极板间的距离d 减小,由电容公式C =εS 4πkd 知,C 增大,由E =U d 知,E 增大,A 、C 正确;由Q =CU 知,电容器所带电荷量Q 增大,电容器充电,电阻R 上电流方向自右向左,B 、D 错误.【答案】 AC4.压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小,某位同学利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置,其装置示意图如图319所示,将压敏电阻平放在电梯内,受压面朝上,在上面放一物体m ,电梯静止时电流表示数为I 0,电梯在不同的运动过程中,电流表的示数分别如图甲、乙、丙、丁所示,下列判断中不正确的是( )图319A.甲图表示电梯可能做匀速直线运动B.乙图表示电梯可能做匀加速上升运动C.丙图表示电梯可能做匀加速上升运动D.丁图表示电梯可能做变减速下降运动【解析】匀速时物体受力与静止时相同,电流应为I0,A项正确;匀加速上升时物体超重,压力恒定,电流恒定且大于I0,B项正确,C项错误;丁图电流减小,电路中的电阻增大,故此过程压力减小,可能为变减速下降运动,D项正确.【答案】C【解析】匀速时物体受力与静止时相同,电流应为I0,A项正确;匀加速上升时物体超重,压力恒定,电流恒定且大于I0,B项正确,C项错误;丁图电流减小,电路中的电阻增大,故此过程压力减小,可能为变减速下降运动,D项正确.【答案】C5.温度传感器广泛应用于家用电器中,它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的.如图3114甲所示为某装置中的传感器工作原理图,已知电源的电动势E=9.0 V,内电阻不计;G为灵敏电流表,其内阻R g保持不变,R 为热敏电阻,其阻值随温度的变化关系如图乙所示,闭合开关S,当R的温度等于20 ℃时,电流表示数I1=2 mA;当电流表的示数I2=3.6 mA时,热敏电阻的温度是()甲乙图3114A.60 ℃B.80 ℃C.100 ℃D.120 ℃【解析】由图乙知,当R的温度等于20 ℃时,热敏电阻的阻值R1=4 kΩ,则由I1=ER1+R g可得R g=0.5 kΩ,当电流I2=3.6 mA时,由I2=ER2+R g,可得R2=2 kΩ,结合图乙此时温度为120 ℃,故选D.【答案】D6.小强用恒温箱进行实验时,发现恒温箱的温度持续升高,无法自动控制.经检查,恒温箱的控制器没有故障.参照图333,下列对故障判断正确的是()图333A.只可能是热敏电阻出现故障B.只可能是温度设定装置出现故障C.热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障D.可能是加热器出现故障【解析】由恒温箱原理图可知,若热敏电阻出现故障或温度设定出现故障都会向控制器传递错误信息,导致控制器发出错误指令,故C正确,A、B错误.若加热器出现故障,只有一种可能,即不能加热,而题中加热器一直加热才会使温度持续升高,故D错误.【答案】C常见敏感电阻问题的处理方法1.明确各敏感电阻的特性明确这些敏感电阻随所处环境的温度、光照、磁场、压力等的变化而灵敏变化的情况,能从各自的特性曲线上了解或求得所需要的信息.2.明确所考查电学实验的原理及方法,这是解题的关键.3.将敏感电阻的特性与电学实验的原理方法相结合,运用所学的电学规律(如欧姆定律等)或力学规律(如牛顿运动定律等)解题.。
高二物理选修3-2(电磁感应、交流电)复习一、感应电流条件的判断:1.关于感应电流,下列说法中正确的是:()A.只要闭合电路里有磁通量,闭合电路里就有感应电流B.穿过螺线管的磁通量发生变化时,螺线管内部就一定有感应电流产生C.线框不闭合时,即使穿过线框的磁通量发生变化,线框也没有感应电流D.只要电路的一部分切割磁感线运动电路中就一定有感应电流2.如图所示,导线ab和cd互相平行,则下列情况中导线cd中无感应电流的是:()A.电键K 闭合或断开的瞬间B.电键K是闭合的,但滑动触头向左滑C.电键K是闭合的,但滑动触头向右滑D.电键K始终是闭合的,不滑动触头3.如图所示,线圈两端接在电流表上组成闭合电路,在下列情况中,电流表指针不发生偏转的是:()A.线圈不动,磁铁插入线圈的过程中B.线圈不动,磁铁拔出线圈的过程中C.磁铁插在线圈内不动D.磁铁不动,线圈上下移动二、感应电流方向的判断:(楞次定律、右手定则)4.电阻R、电容器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,如图所示,现使磁铁开始下落,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5.如图所示,同一平面内的三条平行导线串有两个电阻R和r,导体棒PQ与三条导线接触良好,匀强磁场的方向垂直纸面向里,导体棒的电阻可忽略.当导体棒向左滑动时,下列说法正确的是()A.流过R的电流为由d到c,流过r的电流为由b到aB.流过R的电流为由c到d,流过r的电流为由b到aC.流过R的电流为由d到c,流过r的电流为由a到bD.流过R的电流为由c到d,流过r的电流为由a到b6.如图所示,光滑固定导轨,m、n水平放置,两根导体棒p、q平行放于导轨上,形成一个闭合回路,当一条形磁铁从高处下落接近回路时()A.p、q将互相靠拢B.p、q将互相远离S NC .磁铁的加速度仍为g D. 磁铁的加速度小于g7. 如下图几种情况中,金属导体中产生的动生电动势为BLv 的是…( )甲 乙 丙 丁 A .乙和丁 B .甲、乙、丁 C .甲、乙、丙、丁 D .只有乙8.如图所示,ab 是一个可以绕垂直于纸面的轴O 转动的闭合矩形导体线圈,当滑动变阻器R 的滑片P 自左向右滑动的过程中,线圈ab 将( )A .静止不动B .顺时针转动C .逆时针转动D .发生转动,但电源的极性不明,无法确定转动方向9.如图所示,一轻质横杆两侧各固定一金属环,横杆可绕中心点自由转动,现拿一条形磁铁插向其中一个小环,后又取出插向另一个小环,将看到的现象是( )A .磁铁插向左环,横杆发生转动B .磁铁插向右环,横杆发生转动C .无论磁铁插向左环还是右环,横杆都不发生转动D .无论磁铁插向左环还是右环,横杆都发生转动10.两根相互平行的金属导轨水平放置于如图19所示的匀强磁场中, 在导轨上接触良好的导体棒AB 和CD 可以自由滑动.当AB 在外力 F 作用下向右运动时,下列说法中正确的是( )A .导体棒CD 内有电流通过,方向是D →CB .导体棒CD 内有电流通过,方向是C →D C .磁场对导体棒CD 的作用力向左 D .磁场对导体棒AB 的作用力向左11.如图所示的电路为演示自感现象的实验电路,若闭合开关S ,电流达到稳定后通过线圈L 的电流为I 1,通过小灯泡L 2的电流为I 2,小灯泡L 2处于正常发光状态,则下列说法中正确的是:( )A. S 闭合瞬间,L 2灯缓慢变亮,L 1灯立即变亮B. S 闭合瞬间,L 1和L 2灯立即变亮,后L 2变得更亮C. S 断开瞬间,小灯泡L 2中的电流由I 1逐渐减为零,方向与I 2相反D. S 断开瞬间,小灯拍L 2中的电流由I 1逐渐减为零,方向不变 三、法拉第电磁感应定律及应用12.在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中,B=,有一水平放置的光滑框架,宽度为l=0.4 m,如图所示框架上放置一质量为0.05 kg ,电阻为1 Ω的金属杆cd ,框架电阻不计.若cd 杆以恒定加速度a=2 m/s 2,由静止开始做匀变速运动,则:⨯⨯L 1L 2L S 2I 1I L L L L L(1)在5 s内平均感应电动势是多少(2)第5 s末,回路中的电流多大(3)第5 s末,作用在cd杆上的水平外力多大13.如图(a)所示,一个电阻值为R,匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连结成闭合回路.线圈的半径为r1.在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图(b)所示.图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0.导线的电阻不计.在0至t1时间内求:(1)通过电阻R1上的电流大小和方向.(2)通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量.14.一个质量为m=0.5 kg、长为L=0.5 m、宽为d=0.1 m、电阻R= Ω的矩形线框,从h1=5 m的高度由静止自由下落,如图10所示.然后进入匀强磁场,刚进入时由于磁场力的作用,线框刚好做匀速运动(磁场方向与线框平面垂直).求:(1)、求磁场的磁感应强度B;(2)、如果线框的下边通过磁场区域的时间t= s,求磁场区域的高度h2.15.如图14,边长l=20cm的正方形线框abcd共有10匝,靠着墙角放着,线框平面与地面的夹角α=30°。
重难强化训练(二) 电磁感应的综合应用(时间:60分钟分值:100分)一、选择题(本题共10个小题,每小题6分,共60分.1~6题为单选题,7~10题为多选题.)1.如图11所示,闭合螺线管固定在置于光滑水平面上的小车上,现将一条形磁铁从左向右插入螺线管中的过程中,则()图11A.小车将向右运动B.使条形磁铁向右插入时外力所做的功全部转变为电能,最终转化为螺线管的内能C.条形磁铁会受到向右的力D.小车会受到向左的力A[磁铁向右插入螺线管中,根据楞次定律的扩展含义“来拒去留”,磁铁与小车相互排斥,小车在光滑水平面上受力向右运动,所以选项A正确,选项C、D错误;电磁感应现象中满足能量守恒,由于小车动能增加,外力做的功转化为小车的动能和螺线管中的内能,所以选项B错误.]2.如图12所示,一轻质横杆两侧各固定一金属环,横杆可绕中心点自由转动,拿一条形磁铁插向其中一个小环后又取出插向另一个小环,发生的现象是()图12A.磁铁插向左环,横杆发生转动B.磁铁插向右环,横杆发生转动C.无论磁铁插向左环还是右环,横杆都不发生转动D.无论磁铁插向左环还是右环,横杆都发生转动B[本题考查电磁感应现象、安培力的简单应用.磁铁插向左环,横杆不发生转动,因为左环不闭合,不能产生感应电流,不受安培力的作用;磁铁插向右环,横杆发生转动,因为右环闭合,能产生感应电流,在磁场中受到安培力的作用,选项B正确.]3.如图13所示,矩形线圈放置在水平薄木板上,有两块相同的蹄形磁铁,四个磁极之间的距离相等,当两块磁铁匀速向右通过线圈时,线圈始终静止不动,那么线圈受到木板的摩擦力方向是()【导学号:24622038】图13A.先向左、后向右B.先向左、后向右、再向左C.一直向右D.一直向左D[根据楞次定律的“阻碍变化”和“来拒去留”,当两磁铁靠近线圈时,线圈要阻碍其靠近,线圈有向右移动的趋势,受木板的摩擦力向左,当磁铁远离时,线圈要阻碍其远离,仍有向右移动的趋势,受木板的摩擦力方向仍是向左的,故选项D正确.]4.如图14所示,条形磁铁从高h处自由下落,中途穿过一个固定的空心线圈,开关S断开时,至落地用时t1,落地时速度为v1;开关S闭合时,至落地用时t2,落地时速度为v2.则它们的大小关系正确的是()图14A.t1>t2,v1>v2B.t1=t2,v1=v2C.t1<t2,v1<v2D.t1<t2,v1>v2D[开关S断开时,线圈中无感应电流,对磁铁无阻碍作用,故磁铁自由下落,a=g;当S闭合时,线圈中有感应电流,对磁铁有阻碍作用,故a<g.所以t1<t2,v1>v2.]5.如图15所示,在匀强磁场中放一电阻不计的平行光滑金属导轨,导轨跟大线圈M相接,小闭合线圈N在大线圈M包围中,导轨上放一根光滑的金属杆ab,磁感线垂直于导轨所在平面.最初一小段时间t0内,金属杆ab向右做匀减速直线运动时,小闭合线圈N中的电流按下列图中哪一种图线方式变化()图15A B C DA[当金属杆ab向右做匀减速直线运动时,在ab中产生由a到b的均匀减小的电流,由楞次定律可知,由于穿过线圈N的磁通量均匀减小,故在N中产生恒定不变的顺时针方向的感应电流,故选项A正确.]6.如图16甲,R0为定值电阻,两金属圆环固定在同一绝缘平面内.左端连接在一周期为T0的正弦交流电源上,经二极管整流后,通过R0的电流i始终向左,其大小按图16乙所示规律变化.规定内圆环a端电势高于b端时,a、b 间的电压u ab为正,下列u ab-t图像可能正确的是()甲乙图16A BC DC [由题图乙知,0~0.25T 0,外圆环电流逐渐增大且Δi Δt 逐渐减小,根据安培定则,外圆环内部磁场方向垂直纸面向里,磁场逐渐增强且ΔB Δt 逐渐减小,根据楞次定律知内圆环a 端电势高,所以u ab >0,根据法拉第电磁感应定律u ab =ΔΦΔt=ΔBS Δt 知,u ab 逐渐减小;t =0.25T 0时,Δi Δt =0,所以ΔB Δt =0,u ab =0;同理可知0.25T 0<t <0.5T 0时,u ab <0,且|u ab |逐渐增大;0.5T 0~T 0内重复0~0.5T 0的变化规律.故选项C 正确.]7.如图17所示,正方形线框的边长为L ,电容器的电容为C .正方形线框的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中,当磁感应强度以k 为变化率均匀减小时,下列说法正确的是( )图17A .线框产生的感应电动势大小为kL 2B .电压表没有读数C .a 点的电势高于b 点的电势D .电容器所带的电荷量为零BC [由于线框的一半放在磁场中,因此线框产生的感应电动势大小为kL 22,A项错误;由于线框所产生的感应电动势是恒定的,且线框连接了一个电容器,相当于电路断路,外电压等于电动势,内电压为零,而接电压表的这部分相当于回路的内部,因此,电压表两端无电压,电压表没有读数,B项正确;根据楞次定律可以判断,a点的电势高于b点的电势,C项正确;电容器所带电荷量为Q=C kL22,D项错误.]8.边长为a的闭合金属正三角形框架,完全处于垂直于框架平面的匀强磁场中,现把框架匀速拉出磁场,如图18所示,则电动势、外力、外力功率与位移的关系图像不相符的是()【导学号:24622039】图18A B C DACD[框架匀速拉出过程中,有效长度l均匀增加,由E=Bl v知,电动势均匀变大,A项错误,B项正确;因匀速运动,则F外=F安=BIl=B2l2vR,故外力F外随位移x的增大而非线性增大,C项错误;外力功率P=F外·v,v恒定不变,故P也随位移x的增大而非线性增大,D项错误.]9.如图19所示,两根间距为l的光滑平行金属导轨与水平面夹角为α,导轨电阻不计,图中虚线下方区域内存在磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直于导轨面向上.两质量均为m、长均为l、电阻均为R的金属杆垂直于导轨放置,且与导轨接触良好.开始时金属杆ab处在与磁场上边界相距l的位置,金属杆cd处在导轨的最下端,被与导轨垂直的两根小柱挡住.现将金属杆ab由静止释放,金属杆ab刚进入磁场便开始做匀速直线运动,已知重力加速度为g,则()图19A.金属杆ab进入磁场时的感应电流方向为由b到a B.金属杆ab进入磁场时的速度大小为2gl sin αC.金属杆ab进入磁场后产生的感应电动势为mgR sin αBlD.金属杆ab进入磁场后金属杆cd对两根小柱的压力大小为零AB[由右手定则可知,金属杆ab进入磁场时的感应电流方向为由b到a,A项正确;金属杆下滑进入磁场过程,由动能定理得mgl sin α=12m v2,解得v=2gl sin α,B项正确;金属杆ab在磁场中做匀速直线运动,有mg sin α=BIl,其中I=E2R,得E=2mgR sin αBl,C项错误;金属杆ab进入磁场后在金属杆cd中产生由c到d的电流,由左手定则可知,cd受到沿导轨平面向下的安培力,故cd 对两根小柱的压力大小不为零,D项错误.]10.如图20甲所示,abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框,金属线框的质量为m,电阻为R,在金属线框的下方有一匀强磁场区域,MN和PQ 是匀强磁场区域的水平边界,并与线框的bc边平行,磁场方向垂直于线框平面向里.现使金属线框从MN上方某一高度处由静止开始下落,如图20乙是金属线框由开始下落到bc刚好运动到匀强磁场PQ边界的v-t图像,图中数据均为已知量.重力加速度为g,不计空气阻力.下列说法正确的是()甲乙图20A.金属线框刚进入磁场时感应电流方向沿adcba方向B .磁场的磁感应强度为1v 1(t 2-t 1)mgR v 1C .金属线框在0~t 3时间内所产生的热量为mg v 1(t 2-t 1)D .MN 和PQ 之间的距离为v 1(t 2-t 1)BC [根据楞次定律可知,线框刚进入磁场时,感应电流的方向为abcda 方向,A 项错误;由于bc 边进入磁场时线框匀速运动,mg =B 2l 2v 1R ,而线框边长l=v 1(t 2-t 1),联立可得B =1v 1(t 2-t 1)·mgR v 1,B 项正确;金属线框在0~t 3时间内,只有在t 1~t 2时间内才产生热量,此过程中安培力与重力大小相等,因此所产生的热量为mg v 1(t 2-t 1),C 项正确;MN 和PQ 之间的距离为v 1(t 2-t 1)+v 1+v 22(t 3-t 2),D 项错误.]二、非选择题(本题共2小题,共40分)11.(20分)如图21甲所示,一边长L =2.5 m 、质量m =0.5 kg 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 =0.8 T 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5 s 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图21乙所示.在金属线框被拉出的过程中,甲 乙图21(1)求通过线框截面的电荷量及线框的电阻;(2)写出水平力F 随时间变化的表达式;(3)已知在这5 s 内力F 做功1.92 J ,那么在此过程中,线框产生的焦耳热是多少?【解析】 (1)根据q =I -Δt ,由I -t 图像得:q =1.25 C.又根据I-=E-R=ΔΦRΔt=BL2RΔt,得R=4 Ω.(2)由电流图像可知,感应电流随时间变化的规律:I=0.1 t (A).由感应电流I=BL vR,可得金属线框的速度随时间也是线性变化的,v=RIBL=0.2t (m/s)线框做匀加速直线运动,加速度a=0.2 m/s,线框在外力F和安培力F A作用下做匀加速直线运动,F-F A=ma,所以水平力F随时间变化的表达式为F=(0.2t+0.1) N.(3)当t=5 s时,线框从磁场中拉出时的速度v5=at=1 m/s,线框中产生的焦耳热为Q=W-12m v25=1.67 J.【答案】(1)1.25 C 4 Ω(2)F=(0.2t+0.1)N(3)1.67 J12. (20分)如图22所示,两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ=30°的斜面上,导轨电阻不计,间距L=0.4 m.导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ,两区域的边界与斜面的交线为MN,Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下,Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上,两磁场的磁感应强度大小均为B=0.5 T.在区域Ⅰ中,将质量m1=0.1 kg,电阻R1=0.1 Ω的金属条ab放在导轨上,ab刚好不下滑.然后,在区域Ⅱ中将质量m2=0.4 kg,电阻R2=0.1 Ω的光滑导体棒cd置于导轨上,由静止开始下滑.cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中,ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触,取g=10 m/s2.问:图22(1)cd下滑的过程中,ab中的电流方向;(2)ab刚要向上滑动时,cd的速度v多大;(3)从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中,cd滑动的距离x=3.8 m,此过程中ab上产生的热量Q是多少.【导学号:24622040】【解析】(1)由a流向b.(2)开始放置ab刚好不下滑时,ab所受摩擦力为最大静摩擦力,设其为F max,有F max=m1g sin θ①设ab刚好要上滑时,cd棒的感应电动势为E,由法拉第电磁感应定律有E=BL v ②设电路中的感应电流为I,由闭合电路欧姆定律有I=ER1+R2③设ab所受安培力为F安,有F安=ILB④此时ab受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下,由平衡条件有F安=m1g sin θ+F max ⑤综合①②③④⑤式,代入数据解得v=5 m/s. ⑥(3)设cd棒的运动过程中电路中产生的总热量为Q总,由能量守恒有m2gx sin θ=Q总+12m2v2 ⑦又Q=R1R1+R2Q总⑧解得Q=1.3 J.⑨【答案】(1)由a流向b(2)5 m/s(3)1.3 J美文欣赏1、走过春的田野,趟过夏的激流,来到秋天就是安静祥和的世界。
《电磁感应》复习1.金属矩形线圈abcd 在匀强磁场中做如图7所示的运动,线圈中有感应电流的是:( )思考:.如图所示,一有限范围的匀强磁场宽度为d ,若将一个边长为L 的正方形导线框以速度v 匀速地通过磁场区域,已知d >L ,则在图示位置开始直到线框全部通过磁场的过程中,导线框中无感应电流的时间等于 ( ) A.V d B.V 1 C.VL d - D.V L d 2-2.如图所示,两个线圈绕在同一根软铁棒上,当导体棒A 运动时,发现有感应电流从a 向b 流过灯,则下列关于A 的运动情况的判断正确的是( )A .向左匀速运动B .向右匀速运动C .向左加速运动D .向右加速运动3.如图所示,固定长直导线A 中通有恒定电流。
一个闭合矩形导线框abcd 与导线A 在同一平面内,并且保持ab 边与通电导线平行,线圈从图中位置1匀速向右移动到达位置2。
关于线圈中感应电流的方向,下面的说法正确的是A .先顺时针,再逆时针B .先逆时针,再顺时针C .先顺时针,然后逆时针,最后顺时针D .先逆时针,然后顺时针,最后逆时针4.如图所示,在匀强磁场中放有平行铜导轨,它与大导线圈M 相连接,要使小导线圈N 获得顺时针方向的感应电流,则放在导轨中的裸金属棒ab 的运动情况是(两导线圈共面位置)( )A .向右匀速运动B .向左加速运动C .向右减速运动D .向右加速运动5.如图所示,若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)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 .先逆时针后顺时针方向的感应电流D .无感应电流 思考:.如图所示,两个同心放置的共面金属圆环a 和b ,一条形磁铁穿过圆心且与环面垂 直,则穿过两环的磁通量Фa 和Фb 大小关系为( )A.均向上,Фa >ФbB.均向下,Фa <ФbC.均向上,Фa =ФbD.均向下,无法比较6.如图所示,线框abcd 边ad 接毫伏表,匀强磁场的方向垂直线框平面,使框在匀强磁场中(包括毫伏表)向右匀速运动,则( )A .线框中有感应电流,ab 边有感应电动势,毫伏表有读数B .线框中无感应电流,ad 边无感应电动势,毫伏表无读数C .线框中无感应电流,ad 边有感应电动势,毫伏表有读数D .线框中无感应电流,ad 边有感应电动势,毫伏表无读数7.如图9-2-10所示,两个端面半径同为R 的圆柱形铁芯同轴水平放置,相对的端面之间有一缝隙,铁芯上绕导线并与电源连接,在缝隙中形成一匀强磁场.一铜质细直棒ab 水平置于缝隙中,且与圆柱轴线等高、垂直.让铜棒从静止开始自由下落,铜棒下落距离为0.2R 时铜棒中电动势大小为E 1,下落距离为0.8R 时电动势大小为E 2.忽略涡流损耗和边缘效应.关于E 1、E 2的大小和铜棒离开磁场前两端的极性,下列判断正确的是( )图9-2-10A .E 1>E 2,a 端为正B .E 1>E 2,b 端为正C .E 1<E 2,a 端为正D .E 1<E 2,b 端为正8.一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。
人教版高中物理选修3-2知识点梳理重点题型(常考知识点)巩固练习电磁感应 复习与巩固【学习目标】1.电磁感应现象发生条件的探究与应用。
2.楞次定律的建立过程与应用:感应电流方向决定因素的探究,楞次定律的表述及意义。
3.法拉第电磁感应定律的运用,尤其是导体棒切割磁感线产生感应电动势sin E BLv θ=的计算是感应电动势定量计算的重点所在。
在应用此公式时要特别注意导体棒的有效切割速度和有效长度。
4.利用法拉第电磁感应定律、电路知识、牛顿运动定律、能的转化和守恒定律进行综合分析与计算。
【知识网络】【要点梳理】要点一、关于磁通量ϕ,磁通量的变化ϕ∆、磁通量的变化率tϕ∆∆ 1、磁通量磁通量cos B S BS BS ϕθ⊥⊥===,是一个标量,但有正、负之分。
可以形象地理解为穿过某面积磁感线的净条数。
2、磁通量的变化磁通量的变化21ϕϕϕ∆=-.要点诠释:ϕ∆的值可能是2ϕ、1ϕ绝对值的差,也可能是绝对值的和。
例如当一个线圈从与磁感线垂直的位置转动180︒的过程中21ϕϕϕ∆=+.3、磁通量的变化率磁通量的变化率tϕ∆∆表示磁通量变化的快慢,它是回路感应电动势的大小的决定因素。
2121t t t ϕϕϕ-∆=∆-, 在回路面积和位置不变时B S t t ϕ∆∆=∆∆(B t∆∆叫磁感应强度的变化率); 在B 均匀不变时S B t t ϕ∆∆=∆∆,与线圈的匝数无关。
要点二、关于楞次定律(1)定律内容:感应电流具有这样的方向:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量发生变化。
(2)感应电流方向的决定因素是:电路所包围的引起感应电流的磁场的方向和磁通量的增减情况。
(3)楞次定律适用范围:适用于所有电磁感应现象。
(4)应用楞次定律判断感应电流产生的力学效果(楞次定律的变式说法):感应电流受到的安培力总是阻碍线圈或导体棒与磁场的相对运动,即线圈与磁场靠近时则相斥,远离时则相吸。
(5)楞次定律是能的转化和守恒定律的必然结果。
新课标人教版选修3-2经典例题%2B巩固练习(含解析):第四章电磁感应目录第1节划时代发现第2节探究感应电流的产生条件.................................................... 错误!未定义书签。
典例分析 (2)巩固练习 (3)第3节楞次定律 (6)典例分析 (6)巩固练习 (7)第4节法拉第电磁感应定律 (10)典例分析 (10)巩固练习 (11)第5节电磁感应现象的两类情况 (14)典例分析 (14)巩固练习 (15)第6节互感和自感 (18)典例分析 (18)巩固练习 (19)第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动 (22)典例分析 (22)巩固练习 (23)单元达标测试 (25)2019-2020年高中物理选修3-2经典例题巩固练习:第四章电磁感应典例分析【例1】发电的基本原理是电磁感应,发现电磁感应现象的科学家是( )A.安培B.赫兹C.法拉第D.奥斯特【例2】如图所示的实验中,在一个无穷大的磁铁的磁场中,如果AB沿水平方向运动速度的大小为,两磁极沿水平方向运动速度的大小为,则( )A.当,且方向相同时,可以产生感应电流B.当,且方向相反时,可以产生感应电流C.当:时,方向相同或相反都可以产生感应电流D.若=0,的速度方向改为与磁感线的夹角为θ,且θ<90°,可以产生感应电流【例3】某同学做观察电磁感应现象的实验,将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图所示的实验电路,当它接通、断开开关时,电流表的指针都没有偏转,其原因是( )A.开关位置接错B.电流表的正、负极接反C.线圈B的接头3、4接反D.蓄电池的正、负极接反【例4】如图所示,线圈Ⅰ与电源、开关、滑动变阻器相连,线圈Ⅱ与电流计G相连,线圈Ⅰ与线圈Ⅱ绕在同一个铁芯上,在下列情况下,电流计G是否有示数?(1)开关闭合瞬间;(2)开关闭合稳定后;(3)开关闭合稳定后,来回移动滑动变阻器滑动端;(4)开关断开瞬间.【例5】如图所示线圈平面与水平方向成θ角,磁感线竖直向下,设磁感应强度为B,线圈面积为S,则穿过线圈的磁通量为。
4法拉第电磁感应定律课后篇巩固提升基础巩固1.(多选)如图所示,闭合开关S,将条形磁铁插入闭合线圈,第一次用时0.2 s,第二次用时0.4 s,并且两次磁铁的起始和终止位置相同,则()A.第一次线圈中的磁通量变化较快B.第一次电流表G的最大偏转角较大C.第二次电流表G的最大偏转角较大D.若断开S,电流表G均不偏转,故两次线圈两端均无感应电动势解析两次磁通量变化相同,第一次时间短,则第一次线圈中磁通量变化较快,故A正确。
感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比,磁通量的变化率大,感应电动势大,产生的感应电流大,故B正确,C错误。
断开开关,电流表不偏转,故感应电流为零,但感应电动势不为零,故D错误。
故选A、B。
答案AB2.如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,将一个水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出,设运动的整个过程中不计空气阻力,金属棒始终保持水平,则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将()A.越来越大B.越来越小C.保持不变D.无法确定解析金属棒做平抛运动,水平速度不变,且水平速度即为金属棒垂直切割磁感线的速度,故感应电动势保持不变。
答案C3.下列各图中,相同的条形磁铁穿过相同的线圈时,线圈中产生的感应电动势最大的是()E=n ΔΦΔt =n ΔBS Δt,A 、B 两种情况磁通量变化量相同,C 中ΔΦ最小,D 中ΔΦ最大,磁铁穿过线圈所用的时间A 、C 、D 相同且小于B 所用的时间,所以D 选项正确。
4.如图所示,一正方形线圈的匝数为n ,边长为a ,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中。
在Δt 时间内,磁感应强度的方向不变,大小由B 均匀地增大到2B 。
在此过程中,线圈中产生的感应电动势为( )A.Ba 22Δt B.nBa 22Δt C.nBa 2Δt D.2nBa 2ΔtE=nΔΦΔt =n ·ΔB Δt ·S=n ·2B -B Δt ·a 22=nBa 22Δt ,选项B 正确。
精选2019-2020年人教版高中物理选修3选修3-2第四章电磁感应复习巩固第十四篇第1题【单选题】如图所示,矩形线框abcd位于竖直放置的通电长直导线附近,导线框和长直导线在同一竖直平面内,线框两竖直边跟长直导线平行。
当导线框向左平移时,导线框中的感应电流方向是( )A、沿adcba方向B、沿abcda方向C、无感应电流D、电流方向时刻在变化【答案】:【解析】:第2题【单选题】如图所示,电阻R和电感线圈L的值都较大,电感线圈的电阻不计,A、B是两只完全相同的灯泡,当开关S闭合时,下面能发生的情况是( )A、B比A先亮,然后B熄灭B、A比B先亮,然后A熄灭C、A,B一起亮,然后A熄灭D、A,B一起亮,然后B熄灭【答案】:【解析】:第3题【单选题】用一根横截面积为S、电阻率σ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减小的匀强磁场,磁场垂直圆环所在的平面,方向如图,磁感应强度大小随时间的变化率有误=k,则( )A、圆环具有收缩的趋势B、圆环中产生逆时针方向的感应电流C、圆环中产生的感应电流大小为有误D、图中a、b两点的电压U=|0.25kπr^2|【答案】:【解析】:第4题【单选题】矩形金属导线框abcd在匀强磁场中静止不动,磁场方向与线框平面垂直,磁感应强度B随时间t变化的图像如图甲所示。
T=0时刻,磁感应强度的方向垂直纸面向里,则在(0-4s时间内,图乙中能正确表示线框ab边所受的安培力F随时间t变化的图像是(规定ab边所受的安培力方向向左为正)( )A、B、C、D、【答案】:【解析】:第5题【单选题】关于感应电流,下列说法中正确的是( )A、只要穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中就一定有感应电流B、当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,闭合电路中一定有感应电流C、若闭合电路的一部分导体在磁场中运动,闭合电路中一定有感应电流D、只要导线做切割磁感线运动,导线中就一定有感应电流【答案】:【解析】:第6题【单选题】如图,M为半圆形导线框,圆心为OM;N是圆心角为直角的扇形导线框,圆心为ON;两导线框在同一竖直面(纸面)内;两圆弧半径相等;过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面.现使线框M、N在t=0时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴,以相同的周期T逆时针匀速转动,则( )A、两导线框中均会产生正弦交流电B、两导线框中感应电流的周期都等于TC、在任意时刻,两导线框中产生的感应电动势都不相等D、两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等【答案】:【解析】:第7题【单选题】下列几种说法中止确的是( )A、线圈中磁通量变化越大,线圈中产生的感应电动势一定越大B、线圈中磁通量越大,线圈中产生的感应电动势一定越大C、线圈放在磁场越强的位置,线圈中产生的感应电动势一定越大D、线圈中磁通量变化越快,线圈中产生的感应电动势越大【答案】:【解析】:第8题【单选题】如图所示,一通有电流I的直导线和一矩形导线框平行放置在同一平面上,当线框向哪个方向运动时,才会受到向右的合力( )A、向上B、向下C、向右D、向左【答案】:【解析】:第9题【单选题】如图所示,铜盘在磁极间匀速旋转.借助电刷在铜盘边缘和转轴间连接负载R,负载R上通过的是( )A、交变电流B、逐渐增大的电流C、直流电流D、逐渐减小的电流【答案】:【解析】:第10题【单选题】如图所示,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,在下面四幅图中能够正确表示电流﹣位移(I﹣x)关系的是( )A、B、C、D、【答案】:【解析】:第11题【单选题】关于电磁感应现象,下列说法中正确的是( )A、感应电流的磁场总是与原磁场方向相反B、闭合线圈放在变化的磁场中就一定能产生感应电流C、闭合线圈放在匀强磁场中做切割磁感线运动时,一定能产生感应电流D、感应电流的磁场总是阻碍原来磁场的磁通量的变化【答案】:【解析】:第12题【多选题】如图所示,两条足够长的光滑金属导轨平行放置,导轨所在平面与水平面的夹角为θ,导轨上端连有定值电阻,匀强磁场垂直于导轨平面.将质量为m的导体棒放在导轨上静止释放,当速度达到v时导体棒开始匀速运动,此时再对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力,并保持拉力的功率恒定,导体棒最终以2v的速度匀速运动.已知导体棒始终与导轨垂直且接触良好,不计导轨和导体棒的电阻,重力加速度为g.在由静止开始运动到以速度2v匀速运动的过程中( )A、拉力的功率为2mgvsin θB、安培力的最大功率为2mgvsin θC、加速度的最大值为2gsinθD、当棒速度为1.5v时,加速度大小为gsinθ【答案】:【解析】:第13题【多选题】如图所示,位于同一绝缘水平面内的两根固定金属导轨MN、M′N′,电阻不计,两导轨之间存在竖直向下的匀强磁场。
人教版高中物理选修3-2知识点梳理重点题型(常考知识点)巩固练习电磁感应基础知识【学习目标】1.能够熟练地进行一些简单的磁通量、磁通量的变化的计算。
2.经历探究过程,理解电磁感应现象的产生条件。
3.重视了解电磁感应相关知识对社会、人类产生的巨大作用。
【要点梳理】要点一、电流的磁效应1820年,丹麦物理学家奥斯特发现载流导线能使小磁针偏转,这种作用称为电流的磁效应。
要点诠释:(1)为了避免地磁场影响实验结果,实验时通电直导线应南北放置。
(2)电流磁效应的发现证实了电和磁存在必然的联系,受其影响,法国物理学家安培提出了著名的右手螺旋定则和“分子电流”假说,英国物理学家法拉第在“磁生电”思想的指导下,经过十年坚持不懈的努力终于找到了“磁生电”的条件。
要点二、电磁感应现象1831年,英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象,即“磁生电”的条件,产生的电流叫感应电流。
要点诠释:(1)法拉第将引起感应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。
(2)电流的磁效应是由电生磁,是通过电流获得磁场的现象;电磁感应现象是磁生电现象,两个过程是相反的。
要点三、产生感应电流的条件感应电流的产生条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化。
也就是:一是电路必须闭合,二是穿过闭合电路的磁通量发生变化。
即一闭合二变磁。
要点诠释:判断有无感应电流产生,关键是抓住两个条件:(1)电路是闭合电路;(2)穿过电路本身的磁通量发生变化。
其主要内涵体现在“变化”二字上,电路中有没有磁通量不是产生感应电流的条件,如果穿过电路的磁通量很大但不变化,那么无论有多大,也不会产生感应电流。
只有“变磁”才会产生感应电动势,如果电路再闭合,就会产生感应电流。
要点四、电流的磁效应与电磁感应现象的区别与联系1.区别:“动电生磁”和“动磁生电”是两个不同的过程,要抓住过程的本质,动电生磁是指运动电荷周围产生磁场;动磁生电是指线圈内的磁通量发生变化而在闭合线圈内产生了感应电流。
电磁感应 复习与巩固【学习目标】1.电磁感应现象发生条件的探究与应用。
2.楞次定律的建立过程与应用:感应电流方向决定因素的探究,楞次定律的表述及意义。
3.法拉第电磁感应定律的运用,尤其是导体棒切割磁感线产生感应电动势sin E BLv θ=的计算是感应电动势定量计算的重点所在。
在应用此公式时要特别注意导体棒的有效切割速度和有效长度。
4.利用法拉第电磁感应定律、电路知识、牛顿运动定律、能的转化和守恒定律进行综合分析与计算。
【知识网络】【要点梳理】要点一、关于磁通量ϕ,磁通量的变化ϕ∆、磁通量的变化率tϕ∆∆ 1、磁通量磁通量cos B S BS BS ϕθ⊥⊥===,是一个标量,但有正、负之分。
可以形象地理解为穿过某面积磁感线的净条数。
2、磁通量的变化磁通量的变化21ϕϕϕ∆=-. 要点诠释:ϕ∆的值可能是2ϕ、1ϕ绝对值的差,也可能是绝对值的和。
例如当一个线圈从与磁感线垂直的位置转动180︒的过程中21ϕϕϕ∆=+. 3、磁通量的变化率 磁通量的变化率tϕ∆∆表示磁通量变化的快慢,它是回路感应电动势的大小的决定因素。
2121t t t ϕϕϕ-∆=∆-, 在回路面积和位置不变时B St t ϕ∆∆=∆∆(Bt∆∆叫磁感应强度的变化率); 在B 均匀不变时SBt tϕ∆∆=∆∆,与线圈的匝数无关。
要点二、关于楞次定律(1)定律内容:感应电流具有这样的方向:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量发生变化。
(2)感应电流方向的决定因素是:电路所包围的引起感应电流的磁场的方向和磁通量的增减情况。
(3)楞次定律适用范围:适用于所有电磁感应现象。
(4)应用楞次定律判断感应电流产生的力学效果(楞次定律的变式说法):感应电流受到的安培力总是阻碍线圈或导体棒与磁场的相对运动,即线圈与磁场靠近时则相斥,远离时则相吸。
(5)楞次定律是能的转化和守恒定律的必然结果。
要点三、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,即E tϕ∆=∆. 要点诠释:对n 匝线圈有E n tϕ∆=∆. (1)E n t ϕ∆=∆是t ∆时间内的平均感应电动势,当0t ∆→时,E n tϕ∆=∆转化为瞬时感应电动势。
人教版高中物理选修3-2知识点梳理重点题型(常考知识点)巩固练习【巩固练习】一、选择题1.如图所示,矩形闭合金属框abcd的平面与匀强磁场垂直,若ab边受竖直向上的磁场力的作用,则可知金属框的运动情况是()A.向左平动进入磁场B.向右平动退出磁场C.沿竖直方向向上平动D.沿竖直方向向下平动2.(2015 天水一模)如图所示,两平行的虚线间的区域内存在着有界匀强磁场,有一较小的三角形线框abc的ab边与磁场边界平行,现使此线框向右匀速穿过磁场区域,运动过程中始终保持速度方向与ab边垂直。
则下列各图中哪一个可以定性地表示线框在通过磁场的过程中感应电流随时间变化的规律()3.如图所示为一圆环发电装置,用电阻R=4Ω的导体棒弯成半径L=0.2 m的闭合圆环,圆心为O,线COD是一条直径,在O、D间接一负载电阻R=1Ω。
整个圆环中均有B=0.5 T 的匀强磁场垂直环面穿过。
电阻r=1Ω的导体棒OA贴着圆环做匀速运动,角速度ω=300 rad /s,则当OA到达OC处时()A.圆环的电功率为1 WB.圆环的电功率为2 WC.全电路的电功率最大,为3 WD.全电路的电功率最大,为4.5 W4.如图所示,水平放置的光滑导轨MN、PQ足够长,两导轨放于竖直向上的匀强磁场中,长为L的导体AB和CD分别以速度v1和v2向左、向右两个方向匀速运动。
关于ABCDA电路中的感应电动势的计算和感应电流方向的判断,下列说法中正确的是()A .可以根据两导体的运动情况求出单位时间内电路面积的改变等,再由法拉第电磁感应定律求出回路的电动势B .可以先求得两导体做切割磁感线运动各自产生的感应电动势,再由电源串联规律求出曰路总的电动势C .电路中感应电流的方向既可以用楞次定律判断,也可以用右手定则判断D .电路中感应电流的方向只能用右手定则判断5.下图中,金属棒中有感应电动势的是( )6.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(示数不为零称有读数)( )A .无、无、无B .无、有、有C .无、有、无D .有、有、有7.(2014 南京模拟)如图所示,长为L 的金属导线弯成一圆环,导线的两端接在电容为C 的平行板电容器上,P 、Q 为电容器的两个极板,磁场垂直于环面向里,磁感应强度以B =B 0+Kt (K >0)随时间变化,t =0时,P 、Q 两极板电势相等。
两极板间的距离远小于环的半径,经时间t 电容器P 板( )A .不带电B .所带电荷量与t 成正比C .带正电,电荷量是KL 2C 4πD .带负电,电荷量是KL 2C 4π8.如图所示,由粗细均匀的电阻丝制成的半径为R 的圆环,以速度v 匀速进入一磁感应强度大小为B 的匀强磁场。
当圆环运动到图示位置(∠aOb=90°)时,a 、b 两点的电势差为( )A B .2BRv C .4BRv D .4BRv9.如图所示是磁悬浮的原理图,图中P 是柱形磁铁,Q 是用高温超导材料制成的超导圆环,将超导圆环Q 水平放在磁铁P 上,Q 就能在磁力的作用下悬浮在磁铁P的上方,下列叙述正确的是( )A .Q 放入磁场的过程中将产生感应电流,稳定后感应电流消失B .Q 放入磁场的过程中将产生感应电流,稳定后感应电流仍存在C.如果P的N极朝上,Q中感应电流的方向如图所示D.如果P的S极朝上,Q中感应电流的方向与图中所示的方向相反10.在生产实际中,有些高压直流电路含有自感系数很大的线圈,当电路中的开关S 由闭合到断开时,线圈中产生很高的自感电动势,使开关S处产生电弧,危及操作人员的安全。
为了避免电弧的产生,可在线圈处并联一个元件,如图所示方案可行的是()二、填空题11.如图所示为电磁流量计的示意图,在非磁性材料制成的圆管所在的区域加一匀强磁场,当管中的导电流体流过此磁场区域时,测出管壁上ab两点的电势差E就可以知道管道中液体的流量Q(单位时间内流过液体的体积),已知管的直径为D,磁感应强度为B,则流量Q为________,a、b两点中________点电势高。
12.如图所示,在水平金属导轨上有电阻R=0.1Ω,金属杆ab与导轨组成一闭合矩形=40 cm,矩形中导轨长l2=50 cm,导轨区域处电路、,两条导轨间距离l于与水平面成30°角的匀强磁场中,磁感应强度随时间的变化规律是B=(2+0.2t)T。
若t=10 s时,ab仍静止,导轨与ab的电阻不计,则这时流经ab的电流I=________,ab所受摩擦力为________。
三、解答题13.如图甲所示,两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为 的绝缘斜面上,两导轨间距为l。
M、P两点间接有阻值为R的电阻。
一根质量为m的均匀直金属杆ab 放在两导轨上,并与导轨垂直。
整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向下。
导轨和金属杆的电阻可忽略。
让ab杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦。
(1)由b向a方向看到的装置如图乙所示,请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图;(2)在加速下滑过程中,当ab杆的速度大小为v时,求此时ab杆中的电流及其加速度的大小;(3)求在下滑过程中,ab杆可以达到的速度最大值。
14.(2015 青海校级月考)如图所示,金属杆MN 在竖直平面内贴着光滑平行金属导轨下滑,导轨的间距l =10 cm ,导轨上端接有R =0.5 Ω的电阻,导轨与金属杆的电阻不计,整个装置处于B =0.5 T 的水平匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面。
当金属杆MN 下滑时,每秒钟有0.02 J 的重力势能减少,求MN 杆下滑的速度的大小(不计空气阻力)。
15.位于竖直平面内的矩形平面导线框abcd ,ab 长l 1=1.0 m ,bd 长l 2=0.5 m ,线框的质量m=0.2 kg ,其电阻R=2 Ω。
其下方有一匀强磁场区域,该区域的上、下边界PP '和QQ '均与ab 平行。
两边界间距离为H ,且H >l 2,磁场的磁感应强度B=1.0 T ,方向与线框平面垂直,如图所示。
令线框的如边从离磁场区域上边界PP '的距离h=0.7 m 处自由下落。
已知线框的如边进入磁场以后,在ab 边到达边界PP '前,线框的速度已达到这一阶段的最大值。
问从线框开始下落到如边刚刚到达磁场区域下边界QQ '的过程中,磁场作用于线框的安培力做的总功为多少?(g 取10 m /s 2)【答案与解析】一、选择题1.【答案】A【解析】因为ab 边受到的安培力的方向竖直向上,所以由左手定则就可以判断出金属框中的电流的方向是abcda ,导线中的电流是由ab 边切割磁感线产生,所以金属框向左平动进入磁场,故A 正确。
明确左手定则和右手定则的区别和应用,“左手定则”是:知道了电流,的方向和磁感应强度曰的方向就可以判断出力F 的方向。
“右手定则”是:知道了磁感应强度曰的方向和导线切割磁感线的方向就可以判断出电流,的方向。
2.【答案】D【解析】开始时进入磁场切割磁感线,根据右手定则可知,电流方向为逆时针,当开始出磁场时,回路中磁通量减小,产生的感应电流为顺时针;不论进入磁场,还是出磁场时,由于切割的有效长度变小,导致产生感应电流大小变小,故A 、B 、C 错误,D 正确。
3.【答案】A【解析】当OA 到达OC 处时,圆环的电阻为1Ω,与R1串联接入电源,外电阻为2Ω,杆转动过程中产生的感应电动势213V 2E BL ω==,圆环上分压为l V ,所以圆环上的电功率为1 W ;当OA 到达OC 处时环上电阻最大,电路的总电阻最大,总功率最小。
4.【答案】ABC【解析】根据法拉第电磁感应定律、导体切割磁感线运动产生电动势的计算及电路分析知,A 、B 项均正确;任何情况下感应电流方向均可由楞次定律判断,导体切割磁感线运动时产生的感应电流方向亦可由右手定则判断,右手定则是楞次定律的特殊形式,C 正确,D 错误。
本题正确选项为A 、B 、C 。
5.【答案】AD【解析】B 、C 两种情况金属棒不切割磁感线,不产生感应电动势,A 、D 两种情况金属棒切割磁感线,产生感应电动势。
6.【答案】C【解析】由于穿过三角形导线框的磁通量不变,所以框中没有感应电流产生;由于ab 边和bc 边均做切割磁感线的运动,所以均将产生b 端为正极的感应电动势,ab 两点间有电势差;由于没有电流流过电压表,所以其表头指针将不发生偏转,即电压表无读数(示数为零)。
7.【答案】D【解析】磁感应强度以B =B 0+Kt (K >0)随时间变化,由法拉第电磁感应定律得E =ΔΦΔt=S ΔB Δt =KS ,而S =L 24π,经时间t 电容器P 板所带电荷量Q =EC =KL 2C 4π;由楞次定律知电容器P 板带负电,故D 选项正确。
8.【答案】D【解析】整个圆环电阻是r ,其外电阻是圆的34,即磁场外的部分,而磁场内切割磁感线的有效长度是,其相当于电源,E B v =⋅,根据欧姆定律可得344r U E BRv r ==,D 正确。
9.【答案】B【解析】当超导圆环靠近柱形磁铁的磁极时,穿过线圈的磁通量增加,产生感应电流,感应电流的磁场阻碍磁通量的增加,与原磁场反向,斥力使超导线圈悬浮起来,稳定后超导线圈中电流依然存在,这是因为其电阻为零,故选项B 正确。
10.【答案】D【解析】在D 选项中,S 闭合,二极管不导通,线圈中有由小到大的电流,稳定后电流保持不变;断开S ,二极管与线圈L 构成回路,二极管处于导通状态,可避免开关S 处产生电弧。
二、填空题11.【答案】4DEB π b【解析】当导电液体向左流动时,导体切割磁感线向左运动,因而在液体流的顶部(如a 点)与底部(如b 点)间产生了电势差,且6点电势高,故感应电动势为E=BDv ,因此液体流动速度大小为E v BD =。
设液体流动时间为t ,则在t 时间内流动距离为Et l vt BD ==。
在t 时间内通过管道某截面的液体体积为244D DEtV l B ππ=⋅=体。
所以液体流量为4V DEQ t B π==体。
12.【答案】0.2A 0.16 N【解析】121sin 30(20.2)0.40.5Wb (0.20.02)Wb 2B l l t t Φ=⋅︒⋅=+⨯⨯⨯=+, 0.02V Et ∆Φ==∆,0.02A 0.2A 0.1E I R ===, ab 棒所受安培力1(20.210)0.20.4N 0.32NF BIl ==+⨯⨯⨯=,由棒受力图(如图所示)和平衡条件可得,ab 棒所受摩擦力为f=Fsin30°=0.16 N 。