高三物理一轮复习讲义法拉第电磁感应定律[原创][整理]

通州市二爻中学高三物理一轮复习讲义-----电磁感应吴东兴法拉第电磁感应定律一、知识点及规律回顾1、如图所示，开始时矩形线圈与磁场垂直，且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外，若要线圈产生感应电流，下列方法中可行的是：（）A、将线圈向左平移一小段距离；B、将线圈向上平移；C、以ab为轴转动（小于900）；D、以bd为轴转动（小于600）．2、一条形磁铁插入闭合线圈中，第一次迅速插入所用时间为t1，第一次缓慢插入所用时间为t2且t2=2t1，则有（）A、两次产生的感应电动势之比为2：1；B、两次线圈内磁通量变化之比为2：1；C、两次通过线圈的电量之比为1：1；D、两次通过线圈的电量之比为2：1.3、如图所示，长为L的正方形线圈电阻为R，处于磁感应强度为B的匀强磁场边缘，线圈与磁感线垂直．求：将线圈以向右的速度V匀速拉出磁场的过程中，⑴拉力F大小⑵拉力做的功W⑶线圈中产生的电热Q⑷通过线圈某一截面的电荷量q．感应电动势1.感应电动势在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势，_______________相当于电源，只要穿过回路的磁通量发生改变，在回路中就会产生感应电动势。2.感应电动势和感应电流感应电流的大小是由感应电动势和闭合回路的总电阻共同决定。三者关系___________。3.法拉第电磁感应定律①内容：电路中感应势的大小，跟穿过这一电路的______________成正比。②公式：ε=nΔф/Δt，n为线圈的匝数。③几点说明a.上式适用于回路磁通量发生变化的情况，回路不一定要闭合。b.Δф不能决定ε的大小，Δф/Δt才能决定ε的大小，Δф/Δt与Δф大小上无必然联系。c.ε=nΔф/Δt中，ε为Δt时间内平均值，当Δф仅由B的变化引起时，则ε=________,当Δф仅由B的变化引起时，则ε=________。4.导体切割磁感线产生感应电动势①公式：ε=BLv②几点说明a.上式仅适用于导体上各处以相同速度在匀强磁场中切割磁感线的情况，并且L、B、v必须__________。当L⊥B,L⊥v而v与B成α夹角时E____________。b.若导线是曲折的则L应是导线的有效切割长度。如图，即为_______________________________。c.公式中若v是一段时间内的平均速度则所求ε为平均感应电动势，若v是瞬时速度则ε为瞬时感应电动势。③导体转动切割磁感线：虽然导体棒上各点的切割速度不同，但可用棒中点的速度等效替代切割速度E=BLω2/2。通州市二爻中学高三物理一轮复习讲义-----电磁感应吴东兴二、规律应用例1、50匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场。若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则在0到0.01秒内,线圈中感应电动势最大的时刻为，感应电动势为零的时刻为，在0到D时间内线圈中平均感应电动势为。例2、用均匀导线做成的正方形线框每边长为0.2m，正方形的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示，当磁场以每秒10T的变化率增强时，线框中点a、b两点电势差Uab是多少？例3、如图所示，导线全都是裸导线，半径为r的圆内有垂直圆平面的匀强磁场，磁感强度为B．一根长度大于2r的导线MN以速率v在圆环上无摩擦地自左端匀速滑动到右端，电路中的定值电阻为R，其余电阻不计．求：（1）MN从圆环的左端滑到右端的全过程中电阻R上的电流强度的平均值及通过R的电量q．（2）为使MN能保持匀速运动，需外加的拉力是恒力还是变力？计算外力的最大功率？通州市二爻中学高三物理一轮复习讲义-----电磁感应吴东兴例4、如图所示，竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B0=0.5T,并且以ΔB/t=0.1T/s的变化率均匀增加,水平放置的导轨不计电阻，不计摩擦阻力，宽度l=0.5m，在导轨上浮放着一金属棒MN，电阻R0=0.1Ω，并用水平细线通过定滑轮悬吊着质量M=2kg的重物．导轨上的定值电阻R=0.4Ω，与P、Q端点相连组成回路．又知PN长d=0.8m，求：从磁感强度为B．开始计时，经过多少时间金属棒MN恰能将重物拉起？通州市二爻中学高三物理一轮复习讲义-----电磁感应吴东兴三、思考题1、如图所示，匀强磁场中有固定的光滑金属框架ABC，导体棒DE在框架上沿图示方向匀速平移，框架和导体棒材料相同、同样粗细，接触良好．则()A．电路中感应电流保持一定B．电路中磁通量的变化率一定C．电路中感应电动势一定D．棒受到的外力一定2、匀强磁场磁感强度B=0．2T，磁场宽度L=3m，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10所示．画出金属框穿过磁场区的过程中，金属框内感应电流的I-t图线；画出ab两端电压U-t图线；画出磁通量随时间变化φ-t图线；画出磁场力随时间变化F-t图线．3、（2003年江苏卷）如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为mr/10.00，导轨的端点P、Q用电阻可忽略的导线相连，两导轨间的距离.20.0ml有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感强度B与时间t的关系为,ktB比例系数,/020.0sTk一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直，在0t时刻，金属杆紧靠在P、Q端，在外力作用下，杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动，求在st0.6时金属杆所受的安培力.（NF31044.1）通州市二爻中学高三物理一轮复习讲义-----电磁感应吴东兴参考答案：一、知识点：1.AC2.AC3.（1）F=BLV/R（2）B2L3V/R（3）Q=B2L3V/R（4）q=BL2/R二、规律应用：例1、0，0.01S；D；10V例2、Uab=-U=-0.1V例3、变力P=4B2r2V2/R例4、495s三、思考题：1.A2.画等效电路图,注意分清内外电压3.[用a表示金属杆的加速度，在t时刻，金属杆与初始位置的距离L=at2，此时杆的速度v=at，这时，杆与导轨构成的回路的面积S=Ll，回路中的感应电动势BlvSkBlvtBSE，回路总电阻R=2Lr0，回路感应电流I=E/R，作用于杆的作用力F=Bli，解得trlkF02223，带入数据得F=1.44×10-3N]