高中物理电磁感应专题复习8Word下载.docx
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ENN—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:
EBlvsin
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E
BS
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:
EBS
1
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:
E
Bl2
2
注意:
(1)E
Blvsin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)E
N,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
3.引起回路磁通量变化的两种情况:
EN,计算E的瞬时值。
(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。
4.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)。
5.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B4T,
质量为m1.0kg的金属棒ab直跨接在导轨上,ab与导轨间的动摩擦因数0.25。
ab的电阻r1,平行
导轨间的距离L0.5m,R1R218,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?
(sin370.6,cos3708.,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
Pmgvsin37。
解:
(1)mgsin37
mgcos37BIL
I2A
BLv
IR(
r)
18
r
v
其中R
9
10
R
BL
10ms/
05.
4
(2)P
mgvsin37
1.010
100.660W
(3)P出
I2R4
36W
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B
2T,转动轴与磁感线垂直,线圈电阻为1,R1
3,R26
,R3
12,
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。
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。
(1)线圈平面平行磁感线时mnBS
m
nB
S
R1
R2
M
nBIS
n2B2S2
16
5rad
/s
(2)m
100
5
400
104
20228.2V
(3)当K闭合后,外电路总电阻为
RR2
3
7
R3
电流有效值
25.A
输出功率P出I
43.75W
2(Rr)
例3.如图3(b)所示,一个圆形线圈的匝数
n1000
,线圈面积S
200cm2线圈电阻为r1,在线圈外
接一阻值R
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)B
t所示。
(1)从计时起,在t
3s,t
5s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,
Bt/
101
0.5
101T/s
4~6s内,Bt/
(46
)
1101T/s(B2为t
0时的磁场强度,B1为t
4时的磁场强度)
3s时,B
B2
1001
.53
1031
.5
101T
BS
35.
200
103Wb
t5s时,BB1
1(411)101
3101T/s
6
106Wb
(2)线圈与电阻构成闭合回路
UabUa
UU
a
U
b
ab
由法拉第电磁感应定律
n
BS,取顺时针电流为正。
11伏2
4V
Uab
0.8V
或Uab
3.2V
最小值
Ua
0.8
32.V
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,
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
线框的两个边与导线平行。
d
c
图1
2.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=t2
B.t2<
t1
C.2a1=a2D.3a1=a2
3.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.F1
F2,Uab
Ucd
B.F1
C.F1
D.F1
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
ababh1h2
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.mv2
/2
mgh1
mgh2
B.mv2
WF
C.mv2
D.mv2
6.如图
6所示,闭合线圈
abcd在匀强磁场中绕轴
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.1/sin2
C.1/cos
D.1/cos2
O
bc
O′
图6
6.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UDC4BLv/5B.AC两点电压UAC11BLv/5
C.作用在AC上的外力为12B2L2v/5RD.作用在AC上的外力为18B2L2v/5R
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n1500匝,S20cm2,
电阻r15.,电阻R13.5,R22.5。
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q1、q2,产生的热量分
别为Q1、Q2,则q1:
q2________;
Q1:
Q2________。
×
N
图11
图12
12.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
l10cm,导轨上端接有电
阻R0.5,导轨与金属杆电阻不计。
整个装置处于
B0.5T的匀强磁场中,若杆稳定下落时,每秒钟有0.02
J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R1>
a>
R2,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,
K,则任一时刻线圈中的感应电动势之比为________。
2的120
14.面积为
0.1m
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)
0.2
0.1
t(s)
图14
三.计算题:
15.如图15所示,在磁感应强度
0.5T的匀强磁场中,垂直于磁场水平放置着两根相距为
h0.1m的平行
金属导轨MN和PQ的电阻不计。
在两根导轨端点N和Q之间连接一阻值为R0.3
的电阻,导轨上跨放着一
根长为L
0.2m,每米长电阻r
2.0
m的金属棒ab,金属棒与导轨正交放置,交点为
c、d,当金属棒以速
度v4.0m/s向左匀速运动时,试求:
(1)电阻R中的电流强度大小和方向。
(2)使金属棒作匀速运动的外力。
(3)金属棒ab两端点的电势差。
电磁感应---基础知识练习参考答案
一.选择题:
1.CD2.BD3.B4.D5.B6.D7.B8.C9.D
10.解析:
1500
20104
3V
PI2
32
2.5
0.4W
(RRr12
7.5
UR
IR2
1V,R2左端接地,电势为零,
b点电势较低。
Ub
2V
11.答案:
1:
1;
v1:
v2
I1
t1R
t1
q1
/q2
1:
1
I2
t2
t2R
t2
匀速运动,
恒量,电流恒定
Q1
(1)
2t1
(
)2t1
l
v1
IR1
tR1
v2
Q2
IR2
tR2
12.答案:
2m/s
稳定下落时,Fmg重力势能全部转化为电能
Q
Blv
IRtmghI
B2l2v2
QR
PR
2m/s
tmghv
B2l2t
B2l2
13.答案:
R12/a2
BS1
BR12
kR12
BS2
Ba2
k
1:
2
R12:
a2
14.答案:
0.02Wb
18J
1BS
0.10.02Wb
电流做的功WItt,应代入有效值
0~0.2s
0.2~0.3S
120
0.10
.1
6V
(0.20.1)0.1
12V
62
122
2t2
1.2
15.
答案:
(1)I
0.4A,方向从N
(2)0.02N,向左
(3)0.32V
(1)ab棒切割磁感线的有效长度为
L0.1m,感应电动势
cdBhv02.V,与R构成回路。
/(Rr)
Ccd
0.4A
方向N
Q。
Rr
h
(2)FA
BIh
0.02N
FF外
0.02N,方向向右。
(3)ab间电势差应为
cd间的外电压与
ac、bd产生的感应电动势之和。
ab
Blv
0.4V
Ir内
abIrh0.3V
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