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第四章电磁感应复习知识网络构建要点思考整合1．什么是电磁感应现象？产生感应电流的条件与产生感应电动势的条件相同吗？答案(1)磁生电的现象称为电磁感应现象．(2)感应电流产生的条件是：穿过闭合电路的磁通量发生变化．(3)感应电动势产生的条件是：穿过电路的磁通量发生变化．2．感应电流的方向如何判断？右手定则有何用途？答案(1)用楞次定律判断；(2)右手定则适用于导体切割磁感线产生感应电流的方向判断．3．法拉第电磁感应定律的内容是什么？答案(1)内容：电路中的感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比．(2)公式：E＝nΔΦΔt；其中n为线圈匝数．1V＝1Wb/s.(3)适用范围：一切电磁感应现象．4．公式E＝nΔΦΔt与E＝BLv有何区别与联系？答案不同项E＝nΔΦΔtE＝BLv研究对象一个回路(不一定闭合)一段直导线(或等效成直导线)适用范围具有普遍性，无论什么方式引起磁通量的变化都适用只适用于一段导线切割磁感线的情况条件不一定是匀强磁场，E由ΔΦΔt决定，与ΔΦ大小无必然联系L、v、B之间必须两两互相垂直，且L为切割磁感线导体的有效长度物理意义一般情况下为Δt时间内的平均感应电动势v为平均速度→平均感应电动势v为瞬时速度→瞬时感应电动势5.电磁感应现象中能量转化有哪些规律？答案安培力做正功将电能转化为其他形式的能，安培力做负功，将其他形式的能转化为电能．能量转化特点：其他形式的能如机械能————————→安培力做负功电能—————→电流做功其他形式的能如内能6．如何求解电磁感应中感应电荷的电荷量？感应电荷量与哪些因素有关？答案设在时间Δt内通过导线截面的电荷量为Q，则根据电流定义式及法拉第电磁感应定律得：Q＝I·Δt＝ER·Δt＝nΔΦRΔt·Δt＝nΔΦR可见，在电磁感应现象中，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流，在时间Δt内通过导线截面的电荷量q仅由线圈的匝数n、磁通量的变化量ΔΦ和闭合电路的电阻R决定，与磁通量发生变化的时间无关．7．请比较安培定则、左手定则、右手定则及楞次定律，并填好下表.基本现象应用的定则或定律______电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流的作用力______定则部分导体切割磁感线运动______定则电磁感应闭合回路磁通量的变化______定律答案运动左手右手楞次8、楞次定律的使用步骤9、楞次定律的推广对楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因：(1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”；(2)阻碍相对运动——“来拒去留”；(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”；(4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”.【例1】如图所示，CDEF为闭合线圈，AB为电阻丝.当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时，线圈CDEF中的感应电流在G处产生的磁感应强度的方向是“·”时，电源的哪一端是正极？【答案】下端【详解】当线圈CDEF中的感应电流在G处产生的磁感应强度的方向是“·”时，它在线圈内部产生磁感应强度方向应是“×”，根据电路知识,电路中AB的电流是增大的,由楞次定律知,线圈CDEF中感应电流的磁场要和原磁场方向相反，AB中增强的电流在线圈内部产生的磁感应强度方向是“·”，所以，AB中电流的方向是由B流向A，故电源的下端为正极.【例2】如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向如图.左线圈连着平行导轨M和N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab，金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中，下列说法中正确的是()A.当金属棒向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点B.当金属棒向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点与d点等电势C.当金属棒向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点D.当金属棒向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点选B、D【详解】(1)金属棒匀速向右运动切割磁感线时，产生恒定感应电动势，由右手定则判断电流由a→b，b点电势高于a点，c、d端不产生感应电动势，c点与d点等势，故A错、B正确.(2)金属棒向右加速运动时，b点电势仍高于a点，感应电流增大，穿过右边线圈的磁通量增大，所以右线圈中也产生感应电流，由楞次定律可判断电流从d流出，在外电路d点电势高于c点，故C错，D正确例3、（2011·上海高考物理·T20）如图，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布。一铜制圆环用丝线悬挂于点，将圆环拉至位置后无初速释放，在圆环从摆向的过程中(A)感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针(B)感应电流方向一直是逆时针(C)安培力方向始终与速度方向相反(D)安培力方向始终沿水平方向选AD．【详解】圆环从位置后无初速释放，在到达磁场分界线之前，穿过圆环向里的磁感线条数在增加，根据楞次定律，感应电流方向为逆时针，圆环经过磁场分界线之时，穿过圆环向里的磁感线条数在减少，根据楞次定律，感应电流方向为顺时针，圆环经过磁场分界线之后，穿过圆环向外的磁感线条数在减少，根据楞次定律，感应电流方向为逆时针，A正确．因为磁场在竖直方向分布均匀，圆环受到的竖直方向的安培力抵消，所以D正确．例4、（2010·全国卷2）18.如图，空间某区域中有一匀强磁场，磁感应强度方向水平，且垂直于纸面向里，磁场上边界b和下边界d水平。在竖直面内有一矩形金属统一加线圈，线圈上下边的距离很短，下边水平。线圈从水平面a开始下落。已知磁场上下边界之间的距离大于水平面a、b之间的距离。若线圈下边刚通过水平面b、c（位于磁场中）和d时，线圈所受到的磁场力的大小分别为Fc、Fd和Fb，则A.FdFcFbB.FcFdFbC.FcFbFdDFcFbFd【答案】D线圈从a到b做自由落体运动，在b点开始进入磁场切割磁感线所有受到安培力，由于线圈的上下边的距离很短，所以经历很短的变速运动而进入磁场，以后线圈中磁通量不变不产生感应电流，在c处不受安培力，但线圈在重力作用下依然加速，因此从d处切割磁感线所受安培力必然大于b处，答案D。例5、(2011·江门模拟)如图是某电磁冲击钻的原理图，若突然发现钻头M向右运动,则可能是()A.开关S闭合瞬间B.开关S由闭合到断开的瞬间C.开关S已经是闭合的，变阻器滑片P向左迅速滑动D.开关S已经是闭合的，变阻器滑片P向右迅速滑动选A、C.【详解】M向右运动是阻碍磁通量的增加,原因是左边螺线管中电流的磁场增强,所以有两种情况,一是S闭合,二是滑片P向左滑动,故A、C对.例6；如图所示，宽度为d的有界匀强磁场，方向垂直于纸面向里．在纸面所在平面内有一对角线长也为d的正方形闭合导线ABCD，沿AC方向垂直磁场边界，匀速穿过该磁场区域．规定逆时针方向为感应电流的正方向，t＝0时C点恰好进入磁场，则从C点进入磁场开始到A点离开磁场为止，闭合导线中感应电流随时间的变化图象正确的是()答案A练：如图12所示，空间分布着宽为L、方向垂直于纸面向里的匀强磁场．一金属线框从磁场左边界匀速向右通过磁场区域．规定逆时针方向为电流的正方向，则感应电流随位移变化的关系图(i－x)正确的是答案B1．如图所示，R1=12Ω，R2=4Ω，导线电阻r=1Ω，导线长L=1m，B=0.5T，导线以速度v=4m/s切割匀强磁场B，求R1，R2的功率分别是多少？练习题2．有一个1000匝的线圈，在0.4s内穿过它的磁通量从0.02Wb增加到0.09Wb，求线圈中的感应电动势。如果线圈的电阻是10Ω，把它跟一个电阻是990Ω的电热器串联组成闭合电路时，通过电热器的电流是多大？3、一个边长为a=1m的正方形线圈，总电阻为R=2Ω，当线圈以v=2m\s的速度通过磁感应强度为B=0.5T的匀强磁场区域时，线圈平面总保持与磁场垂直。若磁场的宽度b＞1m，如图所示，求：（1）、线圈进入磁场过程中感应电流的大小；（2）、线圈在穿过整个磁场过程中释放的焦耳热。练习4：AB杆受一冲量作用后以初速度v0=4m/s，沿水平面内的固定轨道运动，经一段时间后而停止。AB的质量为m=5g，导轨宽为L=0.4m，电阻为R=2Ω，其余的电阻不计，磁感强度B=0.5T，棒和导轨间的动摩擦因数为μ=0.4，测得杆从运动到停止的过程中通过导线的电量q=10－2C，求：上述过程中(g取10m/s2)(1)AB杆运动的距离；(2)AB杆运动的时间；(3)当杆速度为2m/s时其加速度为多大？ABRv0B5.如图所示，一正方形平面导线框abcd位于竖直平面内,经一条不可伸长的绝缘轻绳与砝码相连,并使其张紧处于静止状态,线框上方的一区域内有方向垂直于线框平面向里的匀强磁场.磁场区域的上、下边界与线框的ab、cd边平行，从某一位置释放线框和砝码系统，使线框ab边刚进入磁场时就开始做匀速运动．已知线框边长l＝0.20m，磁场区域的宽度为h＝1.10m，线框质量m1＝0.10kg，电阻R＝0.10Ω，砝码质量m2＝0.14kg，磁感应强度B＝1.0T．轻绳绕过两等高的轻滑轮，不计绳与滑轮间的摩擦和空气阻力，重力加速度取g＝10m/s2.试求：(1)线框做匀速运动的速度大小；(2)当线框ab边刚穿出磁场上边界时轻绳上的弹力大小．答案(1)1m/s(2)1.63N6.如图所示，光滑平行的水平金属导轨MN、PQ相距d,在M点和P点间接一个阻值为R的电阻，在两导轨间OO1O1′O′矩形区域内有垂直导轨平面竖直向下、宽为l的匀强磁场，磁感应强度大小为B.一质量为m，电阻为r的导体棒ab，垂直搁在导轨上，与磁场左边界相距l0.现用一大小为F、水平向右的恒力拉ab棒，使它由静止开始运动，棒ab在离开磁场前已经做匀速直线运动(棒ab与导轨始终保持良好的接触，导轨电阻不计)．求：(1)棒ab在离开磁场右边界时的速度；(2)棒ab通过磁场区域的过程中整个回路所消耗的电能；(3)棒ab通过磁场区域的过程中通过电阻R的电荷量答案(1)F(R＋r)B2d2(2)F(l0＋l)－mF2(R＋r)22B4d4(3)BdlR＋r7.相距L＝1.5m的足够长金属导轨竖直放置，质量为m1＝1kg的金属棒ab和质量为m2＝0.27kg的金属棒cd均通过棒两端的套环水平地套在金属导轨上,如图(a)所示，虚线上方磁场方向垂直纸面向里，虚线下方磁场方向竖直向下,两处磁场磁感应强度大小相同.ab棒光滑，cd棒与导轨间动摩擦因数为μ＝0.75，两棒总电阻为1.8Ω，导轨电阻不计．ab棒在方向竖直向上、大小按图(b)所示规律变化的外力F作用下，从静止开始沿导轨匀加速运动，同时cd棒也由静止释放．(1)指出在运动过程中ab棒中的电流方向和cd棒受到的安培力方向(2)求出磁感应强度B的大小和ab棒加速度大小；(3)已知在2s内外力F做功40J，求这一过程中，两金属棒产生的总焦耳热；(4)判断cd棒将做怎样的运动，求出cd棒达到最大速度所需的时间t0，并在图(c)中定性画出cd棒所受摩擦力Ffcd随时间变化的图象．答案ab棒中电流的方向由b→a，cd棒受到的安培力垂直纸面向里(2)1.2T1m/s2(3)18J(4)见解析