高二寒假講義 專題1 電磁感應(yīng)(趙廣).docx

精銳教育學(xué)科教師輔導(dǎo)講義 學(xué)員編號： 年 級： 高一 課 時 數(shù)：3 學(xué)員姓名： 輔導(dǎo)科目： 物理 學(xué)科教師： 授課主題T電磁感應(yīng)授課日期及時段教學(xué)內(nèi)容一、 知識梳理二、知識點(diǎn)深化(一)、電磁感應(yīng)應(yīng)現(xiàn)象。1、磁通量(1)定義：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,與磁場方向上的面積S和B的乘積，磁通量是標(biāo)量。(2)公式=BS的適用條件 勻強(qiáng)磁場. S為垂直磁場的有效面積.(3)磁通量的物理意義 磁通量可以理解為穿過某一面積的磁感線的條數(shù). 同一平面，當(dāng)它跟磁場方向垂直時，磁通量最大；當(dāng)它跟磁場方向平行時，磁通量為零；當(dāng)正向穿過線圈平面的磁感線條數(shù)和反向穿過的一樣多時，磁通量為零.(4)磁通量“+”、“-”號的意義。若規(guī)定磁感線沿某一方向穿過某平面的磁通量為正值，則磁感線反向穿過該平面的磁通量為負(fù)值.2、電磁感應(yīng)現(xiàn)象。(1)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)。穿過電路的磁通量發(fā)生變化,電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢.如果電路閉合,則有感應(yīng)電流;如果電路不閉合,則只有感應(yīng)電動勢而無感應(yīng)電流.(2)磁通量發(fā)生變化的三種常見情況： 磁場強(qiáng)弱不變，回路面積改變； 回路面積不變，磁場強(qiáng)弱改變； 回路面積和磁場強(qiáng)弱均不變，但二者的相對位置發(fā)生改變。(3) 磁通量變化判斷流程： 確定研究的閉合電路 弄清楚回路內(nèi)的磁場分布，并確定該回路的磁通量. 3、楞次定律 右手定則(1) 楞次定律中“阻礙”的理解： (2) 楞次定律的推廣。 推廣表述：感應(yīng)電流的效果總是阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因.其具體方式為： 阻礙原磁通量的變化“增反減同”. 阻礙相對運(yùn)動“來拒去留”. 使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢“增縮減擴(kuò)”. 阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)“增反減同”.(3) 安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律綜合應(yīng)用的比較。基本現(xiàn)象應(yīng)用的定則或定律運(yùn)動電荷、電流產(chǎn)生磁場安培定則磁場對運(yùn)動電荷、電流有作用力左手定則電磁感應(yīng)部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動右手定則閉合回路磁通量變化楞次定律 (4) 應(yīng)用楞次定律解題的一般程序?yàn)?（二）、法拉第電磁感應(yīng)定律1、法拉第電磁感應(yīng)定律(1)表述：電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比(2)公式：Ekk為比例常數(shù)當(dāng)E、t都取國際單位時，k1，所以有E.(3)若線圈有n匝，則相當(dāng)于n個相同的電動勢串聯(lián)，所以整個線圈中的電動勢為En.注意：產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，感應(yīng)電動勢即該電源的電動勢(4)磁通量，磁通量的變化量與磁通量變化率的比較.物理量單位物理意義磁通量Wb表示某時刻或某位置時穿過某一面積的磁感線條數(shù)的多少磁通量的變化量Wb表示在某一過程中穿過某一面積磁通量變化的多少磁通量的變化率Wb/s表示穿過某一面積的磁通量變化的快慢特別提醒：、均與線圈匝數(shù)無關(guān)；磁通量和磁通量變化率大小并沒有直接關(guān)系，很大時，可能很小，也可能很大；=0時，可能不為0。2、導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢(4) 公式EBlvsin。(5) 該公式可看成法拉第電磁感應(yīng)定律的一個推論，通常用來求導(dǎo)體運(yùn)動速度為v時的瞬時電動勢，若v為平均速度，則E為平均電動勢。(3)當(dāng)B、l、v三個量方向相互垂直時，EBlv；當(dāng)有任意兩個量的方向平行時，E0。(4)式中的l應(yīng)理解為導(dǎo)體切割磁感線時的有效長度如圖所示，導(dǎo)體切割磁感線的情況應(yīng)取與B和v垂直的等效直線長度，即ab的弦長。(5) 該式適用于導(dǎo)體平動時，即導(dǎo)體上各點(diǎn)的速度相等時。(6) 當(dāng)導(dǎo)體繞一端轉(zhuǎn)動時如圖所示，由于導(dǎo)體上各點(diǎn)的速度不同，是線性增加的，所以導(dǎo)體運(yùn)動的平均速度為，由公式EBl得，EBlBl2。(7) 公式中的v應(yīng)理解為導(dǎo)線和磁場的相對速度，當(dāng)導(dǎo)線不動而磁場運(yùn)動時，也有電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生。3、公式En與EBlvsin的對比EnEBlvsin區(qū)別研究對象整個閉合回路回路中做切割磁感線運(yùn)動的那部分導(dǎo)體適用范圍各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象只適用于導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動的情況計算結(jié)果求得的是t內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢En求得的是某一時刻的瞬時感應(yīng)電動勢EBlvsin適用情景用于磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象(磁場變化型)用于導(dǎo)體切割磁感線所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象(切割型) 聯(lián) 系EBlvsin是由En在一定條件下推導(dǎo)出來的，該公式可看做法拉第電磁感應(yīng)定律的一個推論E = BwL2(四)、自感現(xiàn)象1. 自感由于導(dǎo)體本身的電流變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象。 產(chǎn)生的電動勢叫自感電動勢。電流I變化時，自感電動勢阻礙電流的變化（當(dāng)I增加，自感電動勢反抗I的增加，當(dāng)I減小，自感電動勢補(bǔ)充I的減?。?. 原因?qū)w本身的電流變化，引起磁通量的變化3. 自感電動勢和自感系數(shù)（1）反映電流變化的快慢（2）自感系數(shù)L決定于線圈的自身（長度、截面積、匝數(shù)、鐵芯）（3）自感電動勢由L和I的變化率共同決定（4）單位：亨利 1H103 mH 1mH10 3H 自感現(xiàn)象只有在通過電路電流發(fā)生變化才會產(chǎn)生在判斷電路性質(zhì)時，一般分析方法是：當(dāng)流過線圈L的電流突然增大瞬間，我們可以把L看成一個阻值很大的電阻；當(dāng)流經(jīng)L的電流突然減小的瞬間，我們可以把L看作一個電源，它提供一個跟原電流同向的電流一、專題精講考點(diǎn)一：電磁感應(yīng)現(xiàn)象能否發(fā)生的判斷判斷流程：(1)確定研究的閉合電路(2)弄清楚回路內(nèi)的磁場分布，并確定該回路的磁通量.(3)【例1】如圖所示，一個金屬薄圓盤水平放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，下列做法中能使圓盤中 產(chǎn)生感應(yīng)電流的是 ()A圓盤繞過圓心的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動B圓盤以某一水平直徑為軸勻速轉(zhuǎn)動C圓盤在磁場中向右勻速平移D勻強(qiáng)磁場均勻增加【解析】【答案】BD【學(xué)法總結(jié)】判斷能否產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，關(guān)鍵是看回路的磁通量是否發(fā)生了變化磁通量的變化量21有多種形式，主要有：(1)S、不變，B改變，這時BSsin (2)B、不變，S改變，這時SBsin (3)B、S不變，改變，這時BS(sin 2sin 1【變式訓(xùn)練1】如圖所示，一個U形金屬導(dǎo)軌水平放置，其上放有一個金屬導(dǎo)體棒ab，有一個磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場斜向上穿過軌道平面，且與豎直方向的夾角為.在下列各過程中，一定能在軌道回路里產(chǎn)生感應(yīng)電流的是 ()Aab向右運(yùn)動，同時使減小B使磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，角同時也減小Cab向左運(yùn)動，同時增大磁感應(yīng)強(qiáng)度BDab向右運(yùn)動，同時增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和角(0E2，a端為正 BE1E2，b端為正CE1E2，a端為正 DE1Ub5如圖所示，水平地面上方有正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，電場豎直向下，磁場垂直紙面向外半圓形鋁框從直徑處于水平位置時，沿豎直平面由靜止開始下落不計阻力，a、b兩端落到地面的次序是 () Aa先于bBb先于aCa、b同時落地D無法判定6. 如圖所示為新一代炊具電磁爐，無煙、無明火、無污染、不產(chǎn)生有害氣體、無微波輻射、高效節(jié)能等是電磁爐的優(yōu)勢所在電磁爐是利用電流通過線圈產(chǎn)生磁場，當(dāng)磁場的磁感線通過含鐵質(zhì)鍋底部時，即會產(chǎn)生無數(shù)小渦流，使鍋體本身自行高速發(fā)熱，然后再加熱鍋內(nèi)食物下列相關(guān)說法中正確的是 ()A鍋體中的渦流是由恒定的磁場產(chǎn)生的B恒定磁場越強(qiáng)，電磁爐的加熱效果越好C鍋體中的渦流是由變化的磁場產(chǎn)生的D提高磁場變化的頻率，可提高電磁爐的加熱效果7. 將閉合多匝線圈置于僅隨時間變化的磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，下列表述正確的是 ()A感應(yīng)電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)B穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動勢越大C穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢越大D感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同8.如圖所示，正方形線圈abcd位于紙面內(nèi)，邊長為L，匝數(shù)為N，線圈內(nèi)接有電阻值為R的電阻，過ab中點(diǎn)和cd中點(diǎn)的連線OO恰好位于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場的右邊界上，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過90時，通過電阻R的電荷量為 ()A. B.C. D.9. 如圖所示，兩足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，相距為L，一理想電流表與兩導(dǎo)軌相連，勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌平面垂直一質(zhì)量為m、有效電阻為R的導(dǎo)體棒在距磁場上邊界h處靜止釋放導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場后，流經(jīng)電流表的電流逐漸減小，最終穩(wěn)定為I.整個運(yùn)動過程中，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，且始終保持水平，不計導(dǎo)軌的電阻求：(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B；(2)電流穩(wěn)定后，導(dǎo)體棒運(yùn)動速度的大小v；(3)流經(jīng)電流表電流的最大值Im.10. 電阻可忽略的光滑平行金屬導(dǎo)軌長s1.15 m，兩導(dǎo)軌間距L0.75 m，導(dǎo)軌傾角為30，導(dǎo)軌上端ab接一阻值R1.5 的電阻，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.8 T的勻強(qiáng)磁場垂直軌道平面向上，如圖所示阻值r0.5 ，質(zhì)量m0.2 kg的金屬棒與軌道垂直且接觸良好，從軌道上端ab處由靜止開始下滑至底端，在此過程中金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱Q10.1 J(取g10 m/s2)求：(1)金屬棒在此過程中克服安培力的功W安；(2)金屬棒下滑速度v2 m/s時的加速度a；(3)為求金屬棒下滑的最大速度vm，有同學(xué)解答如下：由動能定理，WGW安mv，.由此所得結(jié)果是否正確？若正確，說明理由并完成本小題；若不正確，給出正確的解答答案1A2BD3AC4BD5A6.A7.C8.B9(1)(2)(3)10(1)0.4 J(2)3.2 m/s2(3)見解析4、 專題過關(guān)1如圖所示，線圈A、B是由不同材料制成的導(dǎo)體線圈，它們的質(zhì)量一樣大，形狀一樣，設(shè)磁場足夠大，下列說法正確的是()A電阻大的線圈達(dá)到穩(wěn)定速度時的速度大B電阻小的線圈達(dá)到穩(wěn)定速度時的速度大C兩線圈的穩(wěn)定速度是一樣的D電阻率大的材料制成的線圈，穩(wěn)定速度大2如圖所示，ab是一個可以繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動的閉合矩形導(dǎo)體線圈，當(dāng)滑動變阻器R的滑片P自左向右滑動過程中，線圈ab將()A靜止不動B逆時針轉(zhuǎn)動C順時針轉(zhuǎn)動D發(fā)生轉(zhuǎn)動，但因電源的極性不明，無法確定轉(zhuǎn)動的方向3.如圖所示，兩個線圈套在同一個鐵芯上，線圈的繞向如圖左線圈連著平行導(dǎo)軌M和N，導(dǎo)軌電阻不計，在導(dǎo)軌垂直方向上放著金屬棒ab，金屬棒處于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中，下列說法中正確的是 () A當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動時，a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)，c點(diǎn)電勢高于d點(diǎn)B當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動時，b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)，c點(diǎn)與d點(diǎn)等電勢C當(dāng)金屬棒向右加速運(yùn)動時，b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)，c點(diǎn)電勢高于d點(diǎn)D當(dāng)金屬棒向右加速運(yùn)動時，b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)，d點(diǎn)電勢高于c點(diǎn)4如圖均勻帶正電的絕緣圓環(huán)a與金屬圓環(huán)b同心共面放置，當(dāng)a繞O點(diǎn)在其所在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時，b中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，且具有收縮趨勢，由此可知，圓環(huán)a () A順時針加速旋轉(zhuǎn)B順時針減速旋轉(zhuǎn)C逆時針加速旋轉(zhuǎn)D逆時針減速旋轉(zhuǎn)5. 如圖所示，每米電阻為1 的一段導(dǎo)線被彎成半徑r1 m的三段圓弧，并組成閉合回路每段圓弧都是圓周，位于空間直角坐標(biāo)系的不同平面內(nèi)，其中ab段位于xOy平面內(nèi)，bc段位于yOz平面內(nèi)，ca段位于zOx平面內(nèi)空間存在一個沿x軸方向的磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間變化的關(guān)系式為B0.70.6t，則() A導(dǎo)線中的感應(yīng)電流大小是0.1 A，方向是acbaB導(dǎo)線中的感應(yīng)電流大小是0.1 A，方向是abcaC導(dǎo)線中的感應(yīng)電流大小是 A，方向是acbaD導(dǎo)線中的感應(yīng)電流大小是 A，方向是abca6如圖4所示，矩形金屬框置于勻強(qiáng)磁場中，ef為一導(dǎo)體棒，可在ab與cd間滑動并接觸良好設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，ac長為L，在t時間內(nèi)向左勻速滑過距離d，由法拉第電磁感應(yīng)定律En可知，下列說法正確的是 () A當(dāng)ef向左滑動時，左側(cè)面積減少Ld，右側(cè)面積增加Ld，因此EB當(dāng)ef向左滑動時，左側(cè)面積減少Ld，右側(cè)面積增加Ld，互相抵消，因此E0C在公式En中，在切割磁感線情況下，BS，S應(yīng)是導(dǎo)體棒切割磁感線掃過的面積，因此EBLd/tD在切割磁感線的情況下，只能用EBLv計算，不能用En計算7如圖是用電流傳感器(相當(dāng)于電流表，其電阻可以忽略不計)研究自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路，圖中兩個電阻的阻值均為R，L是一個自感系數(shù)足夠大的自感線圈，其直流電阻值也為R.下圖是某同學(xué)畫出的在t0時刻開關(guān)S切換前后，通過傳感器的電流隨時間變化的圖象關(guān)于這些圖象，下列說法中正確的是 () A圖甲是開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合，通過傳感器1的電流隨時間變化的情況B圖乙是開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合，通過傳感器1的電流隨時間變化的情況C圖丙是開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_，通過傳感器2的電流隨時間變化的情況D圖丁是開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_，通過傳感器2的電流隨時間變化的情況8如圖所示，等腰三角形內(nèi)分布有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，它的底邊在x軸上且長為2L，高為L.紙面內(nèi)一邊長為L的正方形導(dǎo)線框沿x軸正方向做勻速直線運(yùn)動穿過勻強(qiáng)磁場區(qū)域，在t0時刻恰好位于圖中所示的位置以順時針方向?yàn)閷?dǎo)線框中電流的正方向，下面四幅圖中能夠正確表示電流位移(Ix)關(guān)系的是()9. 如圖所示，用質(zhì)量為m、電阻為R的均勻?qū)Ь€做成邊長為l的單匝正方形線框MNPQ，線框每一邊的電阻都相等將線框置于光滑絕緣的水平面上在線框的右側(cè)存在豎直方向的有界勻強(qiáng)磁場，磁場邊界間的距離為2l，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，在垂直MN邊的水平拉力作用下，線框以垂直磁場邊界的速度v勻速穿過磁場在運(yùn)動過程中線框平面水平，且MN邊與磁場的邊界平行求：(1)線框MN邊剛進(jìn)入磁場時，線框中感應(yīng)電流的大??；(2)線框MN邊剛進(jìn)入磁場時，M、N兩點(diǎn)間的電壓UMN；(3)在線框從MN邊剛進(jìn)入磁場到PQ邊剛穿出磁場的過程中，水平拉力對線框所做的功W.10. 如圖所示，PQ、MN是固定的水平放置的足夠長的U形金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的寬度為L，整個導(dǎo)軌處于豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)軌左端連接一阻值為R的電阻器，在導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m的金屬棒ab，導(dǎo)軌與金屬棒電阻均不計，給ab一水平初速度，使其向右運(yùn)動，最后ab靜止在導(dǎo)軌上。（1）求當(dāng)金屬棒ab的速度為0. 5時，通