高三物理复习法拉第电磁感应定律

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。产生感应电动势的那部分导体就是电源。如果电路不闭合，没有感应电流，但有感应电动势。，，，，2、法拉第电磁感应定律内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率△Φ/△t成正比．表达式：，Enttn：E12或，tSBnEtBSnE3.导线切割磁感线时的感应电动势：sinEBLvE=BLV(B,L,V两两垂直)221LBE4、长杆在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω匀速转动：P222２如图所示是世界上早期制作的发电机及电动机的实验装置，有一个可绕固定转轴转动的铜盘，铜盘的一部分处在蹄形磁铁当中。实验时用导线A连接铜盘的中心，用导线B通过滑片与铜盘的边缘连接且接触良好。若用外力摇手柄使得铜盘转动起来时，在AB两端会产生感应电动势；若将AB导线连接外电源，则铜盘会转动起来。下列说法正确的是（A．产生感应电动势的原因是铜盘盘面上无数个同心圆环的磁通量发生了变化B．若顺势针转动铜盘时电路闭合会产生感应电流，则电流从A端流出．C．铜盘会转动起来，是由于铜盘盘面上沿径向排列的无数根铜条受到安培力作用D.若要通电使铜盘顺势针转动起来，A导线应连接电源的正极。ABC发电机电动机右手定则B负判断安培力用左手定则VIIP2223如图所示，平行金属导轨间距为d,一端跨接电阻为R，匀强磁场磁感强度为B，方向垂直平行导轨平面，一根长金属棒与导轨成θ角放置，棒与导轨的电阻不计，当棒沿垂直棒的方向以恒定速度v在导轨上滑行时，通过电阻的电流是A．Bdv/RB．Bdvsinθ/RC．Bdvcosθ/RD．Bdv/(Rsinθ)dA有效切割长度为dP22３例题１如图所示是一种测量通电螺线管中磁场的装置，把一个很小的测量线圈A放在待测处，线圈与测量电荷量的冲击电流计G串联，当用双刀双掷开关S使螺线管的电流反向时，测量线圈中就产生感应电动势，从而引起电荷的迁移，由表G测出电荷量Q，就可以算出线圈所在处的磁感应强度B.已知测量线圈共有N匝，直径为d，它和表G串联电路的总电阻为R，则被测处的磁感强度B为利用K将电流反向时，通电螺线管内部磁场将反向，但大小不变，都为B，所以测量线圈内磁通变化为：△ф=2BS=2Bπ（d/2）2=πBd2/2设电流反向时间为t，则平均感应电动势为：平均感应电流而电量q=所以被测处磁感应强度为。CP22３变式１如图甲所示，一个电阻为R，面积为S的矩形导线框abcd，水平放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，方向与ad边垂直并与线框平面成角，o、分别是ab边和cd边的中点．现将线框右半边绕逆时针旋转到图乙所示位置。在这一过程中，导线中通过的电荷量是（）A．B．C．D．0甲图中，磁通量，乙图中穿过线圈的磁通量等于零，根据公式，得：所以A正确。tREIRA如图甲所示，在一个正方形金属线圈区域内，存在着磁感应强度B随时间变化的匀强磁场，磁场的方向与线圈平面垂直。金属线圈所围的面积S=200cm2，匝数n=1000，线圈电阻r=1.0Ω。线圈与电阻R构成闭合回路，电阻的阻值R=4.0Ω。匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示，求：（1）在t=2.0s时刻，穿过线圈的磁通量和通过电阻R的感应电流的大小；（2）在t=5.0s时刻，电阻R消耗的电功率；（3）0---6.0s内整个闭合电路中产生的热量。P22３例题2解：（1）根据法拉第电磁感应定律，0~4.0s时间内线圈中磁通量均匀变化，产生恒定的感应电流。t1=2.0s时的感应电动势：---（1）根据闭合电路欧姆定律，闭合回路中的感应电流：---（2）联立（1）（2）式解得：I1=0.2A（2）由图象可知，在4.0s~6.0s时间内，线圈中产生的感应电动势：---（3）根据闭合电路欧姆定律，t2=5.0s时闭合回路中的感应电流=0.8A---（4）电阻消耗的电功率P2=I22R---（5）联立（3）（4）（5）式解得：P2=2.56W（3）根据焦耳定律，0~4.0s内闭合电路中产生的热量：Q1=I12(r＋R)Δt1=0.8J4.0~6.0s内闭合电路中产生的热量：Q2=I22(r＋R)Δt2=6.4J0~6.0s内闭合电路中产生的热量Q=Q1＋Q2=7.2JP22３变式2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连接成闭合回路.线圈的半径为r1.在线圈中半径为r2的圆形区域内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.求0至t1时间内（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.解：（1）根据楞次定律可知，通过R1的电流方向为由b到a.根据法拉第电磁感应定律得线圈中的电动势为根据欧姆定律得通过R1的电流为：.（2）通过R1的电量：R1上产生的热量：.可绕固定轴OO’转动的正方形线框的边长L=0.5m，仅ab边有质量m=0.1kg，线框的总电阻R=1,不计摩擦和空气阻力，线框从水平位置由静止释放，到达竖直位置历时0.1s，设线框始终处在方向竖直向下、磁感应强度的大小为B=410-2T的磁场中，如图所示。求（1）这个过程中平均电流强度的大小和方向（2）若这个过程中产生的焦耳热Q=0.3J，线框达到竖直位置时ab边受的安培力大小和方向。（g=10m/s2）P224例题3BabcdO′O解：（1）线圈从水平位置转到竖直位置，磁通量的改变量为：BabcdO′O2BLVBL1.0tE2A1.0REI根据法拉第电磁感应定律得这个过程的平均电动势为根据欧姆定律得平均电流为：根据楞次定律可判断通过线圈的感应电流方向为dcbad.（2）设线框达到竖直位置时ab边的速度为v,根据能量守恒定律有：221mgmvQL代入数值，解得：v=2m/sab边在最低位置的瞬时电动势为:V04.0BLvE瞬时电流为：.A04.0REIab边受到的安培力为:N108BILF4-电流方向为b到a，由左手定则可判定安培力方向水平向左P224例题4一直升机停在南半球的地磁极上空。该处地磁场方向竖直向上，磁感应强度为B，直升机螺旋桨叶片的长为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，如图6所示。如果忽略a到转轴中心线的距离，用EA.E＝πfl2B，且a点电势低于bB.E＝-2πfl2B，且a点电势低于bC.E＝πfl2B，且a点电势高于bD.E＝2πfl2B，且a点电势高于bV右手定则判断v=ωRIbafLfL221L21V螺旋桨不同的点线速度不同Ｂ　ｆＬ＝ＶＥ＝ＢＬ２C221LBE如图所示,在磁感应强度为B的匀强磁场中,有半径为r的光滑半圆形导体框架,OC为一能绕O在框架上滑动的导体棒,Oa之间连一个电阻R,导体框架与导体棒的电阻均不计,若要使OC能以角速度匀速转动,则外力做功的功率是()A.B.C.D.P2264解析：要OC能以角速度匀速转动,则外力的功率等于电阻发热的功率.OC产生的电动势.C２ｒB21ERr422BREPP＝＝＝２电外有人设计了一种可测速的跑步机，测速原理如图所示，该机底面固定有间距为、长度为的平行金属电极。电极间充满磁感应强度为、方向垂直纸面向里的匀强磁场，且接有电压表和电阻,绝缘橡胶带上镀有间距为的平行细金属条，磁场中始终仅有一根金属条，且与电极接触良好，不计金属电阻，若橡胶带匀速运动时，电压表读数为,求：（1）橡胶带匀速运动的速率；（2）电阻R消耗的电功率；（3）一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功。P2267匀速V解：(l)设磁场中的金属条产生的电动势为E，橡胶带运动速率为vE=LBv---（1）且：E=U--（2）由（1）（2）式得:(2)电阻R消耗的电功率为：(3)橡胶带匀速运动，金属条产生的感应电流不变为：--（3）RUI安培力为：F=BIL---（4）克服安培力做的功为：W=Fd---（5）由（3）（4）（5）式得: