103高考物理专题复习电磁感应103.docx
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103高考物理专题复习电磁感应103
电磁感应
知识网络:
单元切块:
按照考纲的要求,本章内容可以分成四部分,即:
电磁感应楞次定律;法拉第电磁感应定律、自感;电磁感应与电路规律的综合应用、电磁感应与力学规律的综合应用。
其中重点是电磁感应与电路规律的综合应用、电磁感应与力学规律的综合应用,也是复习的难点。
一:
感应电流产生的条件
1.磁通量(简称____):
穿过某一横截面的______叫做穿过这一横截面的磁通量。
定义式:
φ=_____,单位:
___。
如果B与S成θ角,则φ=______。
注意:
①磁通量有正负之分,当规定穿过某一面的磁通量为正时,则反向穿过该面的磁通量为负.
②磁通量的正、负不表示磁通量的方向,磁通量是____量。
③磁通量的变化量△φ=φ2一φ1,其数值等于初、末态穿过某个平面磁通量的差值.
例1:
如图1-1所示,一面积为S的长方形线圈有一半垂直处在磁感强度为B的匀强磁
场中,当线圈绕ab边转过600时,穿过线圈的磁通量为_______,当线圈绕ef边转过
图1-1
600时,穿过线圈的磁通量为______.
例2:
如图1-2所示,在线圈由位置1经位置2到达位置3的过程中,
线圈中磁通量如何变化?
图1-3
例3:
如图1-3所示,有两个线圈套在条形磁铁的中间,面积大小
图1-2
是Sa 2. (1)产生感应电流的条件: 只要穿过闭合电路的______发生变化,即△Φ≠0,闭合电路中就有感应电流产生. (2)引起磁通量变化的常见情况. ①闭合回路的部分导线做切割磁感线运动,导致φ变. ②线圈在磁场中转动,导致φ变.③磁感应强度B变化,导致φ变. 例1: 在匀强磁场中有一圆形的闭合导体线圈,线圈平面垂直于磁场方向,当线圈在此磁场中做下列哪些运动时,线圈中能产生感应电流() A.线圈沿自身所在的平面做匀速运动B.线圈沿自身所在的平面做加速运动 C.线圈绕任意一条直径做转动D.线圈沿着磁场方向向上移动 例2: 匀强磁场区域宽为d,一正方形线框abcd的边长为,且>d,线框以速度v通过磁场区域,如图1-4所示,从线框进入到完全离开磁场的时间内,线框中没有感应电流的时间是( ) 图1-4 A. B. C. D. 二.感应电流的方向 1.右手定则: 使磁感线垂直穿过掌心,让大姆指沿着__________则四指指向______. 注意点: 右手定则中四指所指的仅指电源____部的感应电流方向,若回路不闭合,也可代表从电源的____极指向____极的方向. 2.楞次定律: 感应电流的磁场总要阻碍______的磁通量的变化.这阻碍主要通过以下几方面体现出来: ①阻碍原来磁通量的变化: 当原来的磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向______; 当原来的磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向______. ②阻碍(导体.磁体)的相对运动,或改变闭合回路的有效面积. 3.注意点: ①阻碍并不是阻止,只是延缓了磁通量的变化快慢,这种变化将继续进行,最终结果不受影响. ②判断感应电流的方向用____手定则,判断感应电流产生的磁场方向用_______定则. 4.用楞次定律判定感应电流方向的步骤: ①明确闭合电路范围内原磁场的方向;②分析穿过闭合电路的磁通量的变化情况; ③根据楞次定律判定感应电流的磁场方向;④利用安培定则判定感应电流的方向。 例1: 如图2-1所示,有一固定的超导体圆环,在其右侧放一条形磁铁,此时圆环中没有电流,当把磁铁向右方移走时,由于电磁感应,在超导体圆环中产生了一定的电流,则这时的感应电流() 图2-1 A.方向如图所示,将很快消失B.方向如图所示,能继续维持 C.方向与图示相反,将很快消失D.方向与图示相反,将继续维持 例2: 如图2-2所示,光滑导轨MN水平放置,两根导体棒平行放于导轨上,形成一个闭合回路,当一条形磁铁从上方下落(未达导轨平面)的过程中,导体P、Q的运动情况是() A.P、Q互相靠扰 图2-2 B.P、Q互相远离 C.P、Q均静止 D.因磁铁下落的极性未知,无法判断 例3: (07年崇文一模)如图2-3所示,A、B都是很轻的铝环,分别调在绝缘 细杆的两端,杆可绕中间竖直轴在水平面内转动,环A是闭合的,环B是断开的。 若用磁铁分别接近这两个圆环,则下面说法正确的是() A.图中磁铁N极接近A环时,A环被吸引,而后被推开 B.图中磁铁N极远离A环时,A环被排斥,而后随磁铁运动 图2-3 C.用磁铁N极接近B环时,B环被推斥,远离磁铁运动 D.用磁铁的任意一磁极接近A环时,A环均被排斥 例4: 如图2-4所示,条形磁铁用细线悬挂在O点。 O点正下方固定一个水 平放置的铝线圈。 让磁铁在竖直面内摆动,下列说法中正确的是() A.在磁铁摆动一个周期内,线圈内感应电流的方向改变2次 B.磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用 C.磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力 D.磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力 例5: 如图2-5所示,一个水平放置的矩形线圈abcd,在细长水平磁铁的S极附近 竖直下落,由位置Ⅰ经位置Ⅱ到位置Ⅲ。 位置Ⅱ与磁铁同一平面,位置Ⅰ和Ⅲ都 图2-5 很靠近Ⅱ,则在下落过程中,线圈中的感应电流的方向为() A.abcdaB.adcba C.从abcda到adcbaD.从adcba到abcda 例6: 如图2-6所示,通电螺线管置于闭合金属环A的轴线上,那么当螺线管的电 图2-6 流I减小时(A环在螺线管中部)() A.A环有缩小的趋势B.A环有扩大的趋势 C.螺线管有缩短的趋势 D.螺线管有伸长的趋势 例7: (08年朝阳一模)如图2-7所示,A、B为两个闭合金属环挂在光滑的绝缘杆上,其中A环固定。 现给A环中分别通以如下图所示的四种电流,其中能使B环在0~t1时间内始终具有向右加速度的是() 图2-7 例8: 图2-9为“研究电磁感应现象”的实验装置. (1)将图中所缺的导线补接完整. (2)如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,那么合上电键后可能出现的情况有: a.将原线圈迅速插入副线圈时,灵敏电流计指针将__________. 图2-8 b.原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器触头迅速向左拉时,灵敏电流计指针将________. 三.法拉第电磁感应定律 1.在电磁感应现象中产生的电动势叫_____________,产生感应电动势的那部分导体相当于______. 注意: 当电路闭合时,回路有感应电流;当电路断开时,没有感应电流,但__________依然存在。 2.感应电动势大小的求解: ⑴E=______(n为线圈匝数.本式是确定感应电动势的普遍规律,适用于导体回路.回路不一定闭合) ①在中(这里△φ总取绝对值),E的大小是由______及_________(即磁通量变化的快慢)决定的,与φ或△φ之间无大小上的必然联系. ②一般用以求E在△t时间内的________,但若是恒定的,则E是稳恒的. ③若B随时间变化,S不变,则________;若S随时间变化,B不变,则________; 若B、S都随时间变化,则______________. ⑵E=________,(适用于回路中一部分导体在匀强磁场中做切割磁感线运动的情况,B、ν均与导线垂直,θ为ν与B的夹角) ①一般用以计算感应电动势的_________. ②若导线是曲折的,则是导线的有效切割长度. 例1: 以下说法中正确的是() A.只要穿过闭合电路中的磁通量不为零,闭合电路中就一定有感应电流产生 B.穿过闭合电路中的磁通量减少,则电路中一定有感应电流产生 C.穿过闭合电路中的磁通量越大,闭合电路中的感应电动势越大 D.穿过闭合电路中的磁通量变化越快,闭合电路中的感应电动势越大 例2: 如图3-1所示,在竖直向下的匀强磁场中,将一水平放置的金属棒ab以水平速 度v0抛出,且棒与磁场垂直,设棒在落下的过程中不计空气阻力.则金属棒在运动过 程中产生的感应电动势大小变化情况是() A.运动过程中感应电动势大小不变,且Ua>Ub B.运动过程中感应电动势大小不变,且Ua<Ub 图3-1 C.由于速率不断增大,所以感应电动势不断变大,且Ua>Ub D.由于速率不断增大,所以感应电动势不断变大,且Ua<Ub 窗体顶端 窗体底端 例3: 如图3-2所示,平行导轨间距为d,一端跨接一个电阻为R,匀强磁场的磁 感强度为B,方向与导轨所在平面垂直。 一根足够长的金属棒与导轨成θ角放置, 金属棒与导轨的电阻不计。 当金属棒沿垂直于棒的方向以速度v滑行时,通过电 阻R的电流强度是() A.B.C.D. 例4: (08年宣武一模)如图3-3所示,有一匝接在电容器C两端的圆形导线回路, 垂直于回路平面以内存在着向里的匀强磁场B,已知圆的半径r=5cm, 电容C=20μF,当磁场B以4×10-2T/s的变化率均匀增加时,则() A.电容器a板带正电,电荷量为2π×10-9C B.电容器a板带负电,电荷量为2π×10-9C C.电容器b板带正电,电荷量为4π×10-9C 图3-3 D.电容器b板带负电,电荷量为4π×10-9C 例5: (09年海淀二模)两块水平放置的金属板问的距离为d,用导线与一个多匝线 圈相连,线圈电阻为r,线圈中有竖直方向均匀变化的磁场,其磁通量的变化率为k,电阻R与金属板连接,如图3-4所示。 两板间有一个质量为m,电荷量为+q的油滴恰 好处于静止状态,重力加速度为g,则线圈中的磁感应强度B的变化情况和线圈的匝 数n分别为() 图3-4 A.磁感应强度B竖直向上且正在增强, B.磁感应强度B竖直向下且正在增强, C.磁感应强度B竖直向上且正在减弱, D.磁感应强度B竖直向下且正在减弱, 图3-5 例6: 如图3-5所示,导体棒长为,在垂直纸面向里的匀强磁场中以点为圆心做匀速圆周运动,角速度为。 磁感应强度为。 则导体棒中感应电动势的大小为_________. 四、电磁感应中的电路问题 方法: 在电磁感应现象中,切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路相当于_____。 解决电磁感应与电路综合问题的基本思路是: (1)明确哪部分相当于电源,由法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向。 (2)画出等效电路图。 (3)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路的性质求解未知物理量。 例1: 如图4-1所示,匀强磁场的磁感应强度B=0.2T,金属棒ab垂直在相互平行的金属导轨MN、PQ上向右做切割磁感线的匀速运动,速度大小为v=5m/s,导轨间距L=40cm,磁场方向垂直轨道平面,电阻R=0.5Ω,其余电阻不计,摩擦也不计,试求: ⑴感应电动势的大小; ⑵感应电流的大小和方向; ⑶使金属棒匀速运动所需的拉力; 图4-1 ⑷感应电流的功率; (5)拉力的功率. 例2: 把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环,水平固定在竖直向下,磁感应强度为B的匀强磁场中,如图4-2所示,一长度为2a,电阻等于R,粗细均匀的金属棒MN放在圆环上,它与圆环始终保持良好的接触。 当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时,求: (1)流过棒的电流的大小、方向及棒两端的电压UMN。 (2)在圆环和金属棒上消耗的总热功率。 图4-2 例3: 如图4-3所示,两个互相连接的金属圆环用同样规格、同种材料的导线制成,大环半径 是小环半径的4倍.若穿过大
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- 103 高考 物理 专题 复习 电磁感应
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