电磁感应单元复习.doc
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电磁感应单元复习.doc
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高二物理电磁感应单元复习卷
一、磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ、磁通量的变化率的对比
磁通量Φ
磁通量的变化量ΔΦ
磁通量的变化率
物理意义
某时刻穿过磁场中某个面的磁感线“净”条数
某过程穿过某个面的磁通量的改变量
描述磁场中穿过某个面的磁通量变化快慢的物理量
大小计算
Φ=BS⊥,S⊥为与B垂直的面积。
ΔΦ=Φ2-Φ1
或ΔΦ=ΔBS
或ΔΦ=BΔS
=S
或=B
注意事项
若穿过某个面有方向相反的磁场,应取抵消之后剩余的磁通量
磁通量是标量,但从正面和反面穿过的磁通量不同,取其中一种计为正,则另一种为负
既不表示磁通量的大小,也不表示磁通量变化的多少,在Φ-t图像中为图像的斜率
1.磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量.如图所示,通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面,第一次将线框由1平移到2,第二次将线框绕cd边翻转到2,设先后两次通过线框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2,则()
A.ΔΦ1>ΔΦ2B.ΔΦ1=ΔΦ2C.ΔΦ1<ΔΦ2D.无法确定
A
B
S
N
2.如图所示条形磁铁竖直放置,闭合的金属线框水平地紧挨着磁铁从A端移至B端的过程中,穿过线框的磁通量的变化情况是()
A.变大B.变小
C.先变大后变小D.先变小后变大
整个过程中,金属框内的感应电流方向()
A.一直为顺时针B.一直为逆时针
C.先顺时针后逆时针D.先逆时针后顺时针
二、产生感应电动势和感应电流的条件比较
产生感应电流的条件
1、闭合导体回路;
2、回路中磁通量发生变化。
产生感应电动势的条件
不管电路闭合与否,只要回路中磁通量发生变化,电路中就有感应电动势产生
三、感应电流(感应电动势)方向的判定——楞次定律、右手定则
理解与操作
注意点
楞次定律
1、阻碍磁通量的变化:
增反减同;
2、推广理解为感应电流(的感应磁场、受力或感应电流)总是要阻碍产生它的原因:
①要阻碍原磁场磁通量的变化;
②要阻碍相对运动:
来拒去留;
③针对回路面积:
增缩减扩;
④自感现象:
阻碍原电流的变化。
适用于任意电磁感应现象,一般多用于感生情况。
右手定则
1、右手摊平;2、磁感线垂直穿掌心;3、大拇指指切割方向;4、四指所指方向为感应电流方向。
1、逻辑关系:
因为导体棒切割运动而产生感应电流。
2、只适用于动生情况。
3.如下图所示是一种延时开关.S2闭合,当S1闭合时,电磁铁F将衔铁D吸下,将C线路接通.当S1断开时,由于电磁感应作用,D将延迟一段时间才被释放,则()
A.两个开关均闭合且电路达稳定时,衔铁F只是因为A线圈被吸引向下
B.两个开关均闭合且电路达稳定时,衔铁F是被A线圈和B线圈共同吸引向下
C.由于A线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用
D.由于B线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用
E.如果断开B线圈的电键S2,无延时作用
F.如果断开B线圈的电键S2,延时将变长
4.如图(a)所示,两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合,放在同一水平面内,线圈A中通以如图(b)所示的交变电流,t=0时电流方向为顺时针(如图箭头所示),在t1~t2时间段内,对于线圈B,下列说法中正确的是()
A.线圈B内有顺时针方向的电流,线圈有扩张的趋势
B.线圈B内有顺时针方向的电流,线圈有收缩的趋势
C.线圈B内有逆时针方向的电流,线圈有扩张的趋势
D.线圈B内有逆时针方向的电流,线圈有收缩的趋势
5.将两根金属棒与,分别放在两对平行金属导轨上,而两对平行导轨分别和闭合铁芯上两组线圈N1、N2连接,且对于如图所示的匀强磁场中,则下列判断正确的是()
A.向右匀速运动时,保持静止
B.向右匀速运动时,向左运动
C.向右加速运动时,向右运动
D.向右减速运动时,向右运动
6.如图所示,在匀强磁场中放置一个电阻不计的平行金属导轨,导轨跟大线圈M相连,导轨上放一根导线ab,磁感线垂直于导轨所在平面,欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流,则导线的运动情况可能是()
A.匀速向右运动B.加速向右运动
C.减速向右运动D.加速向左运动
三、感应电动势的计算
类型
计算
物理意义
注意点
感生电动势
E=n
平均值
自感电动势E=L
动生电动势
导体棒平动切割
E=BLv⊥
瞬时值
v⊥为垂直于B的速度,
弯曲导线L为有效长度
导体棒转动切割
E=BωL2
瞬时值
此表达式是以棒的一端转动推出
线框在匀强磁场中转动
E=nBSωsinωt
瞬时值
产生正弦式交流电
四、电磁感应中的四类问题
1、电路问题
7.如图所示,将一个正方形导线框ABCD置于一个范围足够大的匀强磁场中,磁场方向与其平面垂直.现在AB、CD的中点处连接一个电容器,其上、下极板分别为a、b,让匀强磁场以某一速度水平向右匀速移动,则()
A.ABCD回路中没有感应电流B.A与D、B与C间有电势差
C.电容器a、b两极板分别带上负电和正电D.电容器a、b两极板分别带上正电和负电
8.如图所示,电灯的灯丝电阻为,电池电动势为2V,内阻不计,线圈匝数足够多,其直流电阻为.先合上电键K,过一段时间突然断开,则下列说法中正确的有()
A.电灯立即熄灭B.电灯立即先暗再熄灭
C.电灯会突然比原来亮一下再熄灭,且电灯中电流方向与K断开前方向相同
D.电灯会突然比原来亮一下再熄灭,且电灯中电流方向与K断开前方向相反
9.面积S=0.2m2、n=100匝的圆形线圈,处在如图所示的磁场内,磁感应强度随时间t变化的规律是B=0.02t,R=3Ω,C=30μF,线圈电阻r=1Ω,求:
(1)通过R的电流大小和方向
(2)电容器的电荷量。
10.如图所示,螺线管和“H”形线框相连,裸导线cd、ef竖直放置且互相平行,导线水平放置,螺线管匝数n=4,截面积S=0.1m2螺线管内匀强磁场B1方向向左,且均匀增加,=10T/s2,B2=2T。
导线质量m=0.02kg,长0.1m,螺线管和线框组成的整个回路电阻R=5Ω,求ab下落达到的最大速度。
11.如图所示,固定在水平面上的金属框架cdef,处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒ab搁在框架上,可无摩擦滑动.此时,adeb构成一个边长为l的正方形.棒的电阻为r,其余部分电阻不计.开始时磁感应强度为B0.
(1)若从t=0时刻起,磁感应强度均匀增加,每秒增量为k,同时保持棒静止.求棒中的感应电流,并说明方向.
(2)在上述
(1)情景中,始终保持棒静止,当t=t1s末时需加的垂直于棒的水平拉力为多大?
(3)若从t=0时刻起,磁感应强度逐渐减小,当棒以恒定速度v向右做匀速运动时,可使棒中不产生感应电流,则磁感应强度应怎样随时间变化?
(写出B与t的关系式)
2、动力学问题
××××
××××
A
B
12.如右图所示,A、B为不同金属制成的正方形线框,导线截面积相同,A的边长是B的二倍,A的密度是B的一半,A的电阻率是B的二倍,当它们的下边在同一高度竖直下落,垂直进入如图所示的磁场中,A框恰能匀速下落,那么()
A.B框一定匀速下落
B.进入磁场后,A、B中感应电流强度之比是2:
1
C.二框全部进入磁场的过程中,通过截面的电量相等
D.二框全部进入磁场的过程中,产生的热量之比为2:
1
13.如图所示,相距为d的两水平虚线L1、L2之间是方向水平向里的匀强磁场,磁感强度为B,线圈a、b、c、d边长为L(L 将线圈在磁场上方高h处由静止释放,ab边刚进入磁场时速度为v,ab边刚离开磁场时的速度也为v,在线圈穿越磁场的过程中() A.线圈克服感应电流所受的安培力做的功为mgd B.线圈克服感应电流所受的安培力做的功为2mgd C.线圈的最小速度可能为 D.线圈的最小速度一定为 14.如图所示,平行导轨与水平地面成θ角,沿水平方向横放在平行导轨上的金属棒ab处于静止状态,现加一个竖直向下的匀强磁场,且使磁场的磁感应强度逐渐增大,直到ab开始运动,在运动之前金属棒ab受到的静摩擦力可能是() A.逐渐减小,方向不变 B.逐渐增大,方向不变 C.先减小后增大,方向发生变化 D.先增大后减小,方向发生变化 15.如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长.电阻不计的平行金属导轨相距lm,导轨平面与水平面成θ=37°角,下端连接阻值为R的电阻.匀强磁场方向与导轨平面垂直.质量为0.2kg.电阻不计的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触,它们之间的动摩擦因数为0.25.求: (1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小; (2)当金属棒下滑速度达到稳定时,电阻R消耗的功率为8W,求该速度的大小。 16.如图所示,两条足够长的平行光滑金属导轨,与水平面的夹角为θ,该空间存在着两个磁感应强度大小均为B的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ,区域Ⅰ的磁场方向垂直导轨平面向下,区域Ⅱ的磁场方向垂直导轨平面向上,两匀强磁场在斜面上的宽度均为L,一个质量为m、电阻为R、边长为L的正方形金属线框,由静止开始沿导轨下滑,当线圈运动到ab边刚越过ee′即做匀速直线运动;当线框刚好有一半进入磁场区域Ⅱ时,线框又恰好做匀速直线运动.求: (1)当线框刚进入磁场区域Ⅰ时的速度v. (2)当线框刚进入磁场区域Ⅱ时的加速度. (3)当线框刚进入磁场区域Ⅰ到刚好有一半进入磁场区域Ⅱ的过程中产生的热量Q. 17.如图甲所示,空间存在B=0.5T、方向竖直向下的匀强磁场,MN、PQ是处于同一水平面内相互平行的粗糙长直导轨,间距L=0.2m,R是连接在导轨一端的电阻,ab是跨接在导轨上质量为m=0.1kg的导体棒.从零时刻开始,通过一小型电动机对ab棒施加一个牵引力,方向水平向左,使其从静止开始沿导轨做加速运动,此过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好.图乙是棒的v-t图象,其中OA段是直线,AC段是曲线,CE段是平行于t轴的直线,小型电动机在12s末达到额定功率P=4.5W,此后保持功率不变,在t=17s时,导体棒达到最大速度10m/s.除R外,其余部分电阻均不计,g=10m/s2. (1)求导体棒ab在0-12s内的加速度大小; (2)求导体棒与导轨间的动摩擦因数μ及电阻R的阻值; (3)若导体棒ab从0-17s内共发生位移102m,试求12-17s内,R上产生的焦耳热量是多少. 3、能量问题 18.如图所示,两根光滑的金属导轨,平行放置在倾角为θ的斜面上,导轨的左端接有电阻R,导轨自身的电阻可忽略不计.斜面处在一匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向上.质量为m、电阻可以不计的金属棒ab,在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑,并上升h高度,在这一过程中() A.作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零 B.作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上产生的焦耳热之和 C.恒力F与安培力的合力所做的功等于零 D.恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热 19.所图所示,竖直平行金属导轨M、N上端接有电阻R,金属杆ab质量为m,跨在平行导轨上,垂直导轨平面的水平匀强磁场为
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