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：电磁感应现象产生感应电流的条件感应电动势的大小磁通量感应电流（电动势）的方向EntEBlvsinBScos楞次定律，右手定则用牛顿定律，动量观点，自感现象全电路欧姆定律解力、自感系数电综合（滑轨）问题和电学综合题，用能量观点解电磁感应问题二.知识点考试要求：知识点要求1.右手定则B2.楞次定律B3.法拉第电磁感应定律B4.导体切割磁感线时的感应电动势B5.自感现象A6.自感系数A7.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02.自感电动势（1）ELIt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：ENtN—线圈匝数；—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EBlv若运动方向与导体垂直，又与磁感线有一个夹角时，导体中的感应电动势为：EBlvsin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EBtS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：EBStiv）当直导线在垂直匀强磁场的平面内，绕其一端作匀速圆周运动时，导体中的感应电动势为：EBl122注意：（1）EBlvsin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）ENt，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ENt，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37，匀强磁场的方向垂直于导轨平面，磁感强度BT4，质量为mkg10.的金属棒ab直跨接在导轨上，ab与导轨间的动摩擦因数025.。ab的电阻r1，平行导轨间的距离Lm05.，RR1218，导轨电阻不计，求ab在导轨上匀速下滑的速度多大？此时ab所受重力的机械功率和ab输出的电功率各为多少？（sin.cos.37063708，，g取10m/s2）分析：金属棒下滑过程中，除受重力、支持力外，还受到磁场力和滑动摩擦力作用。匀速下滑时，合外力为零。金属棒沿斜面下滑，重力方向竖直向下，重力做功的功率Pmgvsin37。解：（1）mgmgBILsincos3737IA2IBLvRrvIRrBL()其中R1829vms21040510./（2）PmgvWsin..371010100660（3）PIRW出24936由上，金属棒ab最大速度为10m/s，重力的功率为60W，输出电功率为36W。例2.如图12-23所示，一矩形线圈面积为400cm2，匝数为100匝，绕线圈的中心轴线OO'以角速度匀速转动，匀强磁场的磁感强度BT2，转动轴与磁感线垂直，线圈电阻为1，RR1236，，R312，其余电阻不计，电键K断开，当线圈转到线圈平面与磁感线平行时，线圈所受磁场力矩为16Nm。求：（1）线圈转动的角速度。（2）感应电动势的最大值。（3）电键K闭合后，线圈的输出功率。分析：当线圈平面与磁感线平行时，感应电动势最大，线圈所受磁场力矩也最大。解：（1）线圈平面平行磁感线时mnBSIrRRnBSrRRMnBISnBSrRRradsm121222212165/（2）mnBSV10025400102022824.（3）当K闭合后，外电路总电阻为RRRRRR123237电流有效值IRrAm225().输出功率PIRW出24375.例3.如图3（b）所示，一个圆形线圈的匝数n1000，线圈面积Scm2002线圈电阻为r1，在线圈外接一阻值R4的电阻，电阻一端b跟地相接，把线圈放入一个方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图16（a）Bt所示。求：（1）从计时起，在tsts35，时穿过线圈的磁通量是多少？（2）a点最高电势和最低电势各多少？解析：（1）由题知0～4s内，BtTs/./424100510114～6s内，BtTs/()/4610211011（B2为t0时的磁场强度，B1为t4时的磁场强度）ts3时，BBBtT21113210053103510..BSWb351020010710143.ts5时，BBBtTs111141110310()/214631020010610BSWb（2）线圈与电阻构成闭合回路UUUUURrababaab由法拉第电磁感应定律ntnBSt，取顺时针电流为正。11伏24VUVab08.或UVab32.最小值UUVaab0832..电磁感应---基础知识练习一.选择题：1.如图1所示，矩形线框abcd位于通电直导线附近，且开始时与导线在同一平面，线框的两个边与导线平行。欲使线框中产生感应电流，下面做法可行的是（）A.线框向上平动B.ad边与导线重合，绕导线转过一个小角度C.以bc边为轴转过一个小角度D.以ab边为轴转过一个小角度abdc图12.如图2所示，两光滑水平导轨平行放置在匀强磁场中，磁场垂直导轨所在平面。金属棒ab可沿导轨自由滑动，导轨一端跨接一个定值电阻R，导轨电阻不计。现将金属棒沿导轨由静止向右拉，若保持拉力恒定，经时间t1后速度为v，加速度为a1，最终以速度2v作速运动，保持拉力的功率恒定，经时间t2后速度为v，加速度为a2，最终速度为2v作匀速运动，则（）A.t1=t2B.t2t1C.2a1=a2D.3a1=a23.如图3所示，导线ab、cd跨接在电阻不计的光滑的导轨上，ab的电阻比cd大。当cd在外力F1作用下，匀速向右运动时，ab在外力F2的作用下保持静止。则两力和导线的端电压的关系为（）A.FFUUabcd12，B.FFUUabcd12，C.FFUUabcd12，D.FFUUabcd12，4.如图4所示，导体ab可在水平导轨上无摩擦滑动，并与电容器C组成电路，导轨所在的空间存在着竖直向下的匀强磁场B。现使导体ab沿导轨以速度v向右运动一段距离，令其突然停止，再立即释放，此后导体ab的运动情况为（）A.向左匀速运动B.向右匀速运动C.先向左作加速运动，而后作匀速运动D.先向右作加速运动，而后沿同一方向作匀速运动5.如图5所示，形光滑金属导轨对水平地面倾斜固定，空间有垂直于导轨平面的磁场，将一根质量为m的金属杆ab垂直于导轨放置。金属杆ab从高度h1处释放后，到达高度为h2的位置（图中虚线所示）时，其速度为v，在此过程中，设重力G和磁场力F对杆ab做的功分别为WG和WF，那么（）A.mvmghmgh2122/B.mvWWGF22/C.mvWWGF22/D.mvWWGF22/6.如图6所示，闭合线圈abcd在匀强磁场中绕轴OO'匀速转动，在通过线圈平面与磁场平行的位置时，线圈受到的磁力矩为M1，若从该位置再转过角，（90），线圈受到的磁力矩为M2，则M1：M2等于（）A.1/sinB.12/sinC.1/cosD.12/cosadbc图6OO′7.如图7所示，L1、L2为两个分别套有甲、乙两个闭合铜环的螺线管，但导线绕向不明，图中未画出线圈，电路中直流电源的正负极性也未知，电键K是闭合的，因滑动变阻器的滑片移动，引起甲、乙两环的运动，那么（）A.若P向左移动，甲、乙两环都向左移动B.若P向左移动，甲、乙两环都向右移动C.若P向右移动，甲、乙两环都可能相互靠近，也可能分开远离D.根据甲、乙两环的运动方向，可以判断电源的正负极8.如图8所示，匀强磁场磁感强度为B，长为3L的导体棒AC可无摩擦地在宽为2L的导轨上以速度v向右滑动，导轨左端接有电阻R，AC棒电阻也为R，其余电阻不计，则（）A.DC两点电压UBLvDC45/B.AC两点电压UBLvAC115/C.作用在AC上的外力为12522BLvR/D.作用在AC上的外力为18522BLvR/9.如图9所示，两根倾斜放置的平行导电轨道，它们之间用导线连接，处于垂直轨道平面向下的匀强磁场中，轨道上放有一根金属杆，杆处于静止状态。若令磁场均匀增加，从磁场开始增加到金属杆开始移动前的瞬间，金属杆受到的摩擦力大小的变化情况为（）A.增大B.减小C.先增大后减小D.先减小后增大二.填空题：10.如图10（a）、（b）所示，分别为螺线管绕线与向右磁场变化规律，已知螺线管匝数n1500匝，Scm202，电阻r15.，电阻R135.，R225.。则电阻R2消耗的电功率为________W，b点的电势为________V。11.如图11所示，闭合线框质量可忽略不计，将它从图示位置匀速拉出匀强磁场，第一次速度为v1，所用时间为t1，第二次速度为v2，所用时间为t2，两次拉出过程中，通过某一截面电量分别为qq12、，产生的热量分别为QQ12、，则qq12：________；QQ12：________。××××××××v××××图11R××××××××MN××××图1212.如图12所示，MN为金属杆，在竖直平面内贴着光滑导轨下滑，导轨的间距lcm10，导轨上端接有电阻R05.，导轨与金属杆电阻不计。整个装置处于BT05.的匀强磁场中，若杆稳定下落时，每秒钟有0.02J的热量产生，（电能全部转化为热能），则MN杆下落的速度v________m/s。13.如图13所示，某空间存在垂直纸面向里的匀强磁场，分布在半径为a的区域内，两个材料，粗细（远小于线圈半径）均相同的单匝线圈，半径分别为R1、R2，且R1aR2，线圈的圆心与磁场的中心重合，若磁场的磁感应强度随时间均匀减小，BtK，则任一时刻线圈中的感应电动势之比为________。14.面积为0.1m2的120匝的矩形线圈放在与线圈平面垂直的匀强磁场中，线圈总电阻为1.2欧，磁场变化如图14所示，在0.3秒内穿过线圈磁通量的变化量为________，0.3秒内电流做的功为________。B(T)0.20.1t(s)图140.10.20.3三.计算题：15.如图15所示，在磁感应强度BT05.的匀强磁场中，垂直于磁场水平放置着两根相距为hm0