2019-2020年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第10章 電磁感應(yīng)配套教案.doc
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2019-2020年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第10章 電磁感應(yīng)配套教案 一、磁通量 1.概念:磁感應(yīng)強(qiáng)度B與面積S的乘積. 2.計(jì)算 (1)公式:Φ=BS. (2)適用條件:①勻強(qiáng)磁場(chǎng);②S是垂直磁場(chǎng)的有效面積. (3)單位:韋伯(Wb),1 Wb=1_Tm2. 3.意義:穿過(guò)某一面積的磁感線的條數(shù). 4.標(biāo)矢性:磁通量是標(biāo)量,但有正、負(fù). 二、電磁感應(yīng) 1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象 當(dāng)穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí),電路中有電流產(chǎn)生,這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象. 2.產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的條件 (1)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件 無(wú)論回路是否閉合,只要穿過(guò)線圈平面的磁通量發(fā)生變化,回路中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源. (2)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 ①電路閉合.②磁通量變化. 三、感應(yīng)電流方向的判斷 1.右手定則:伸開(kāi)右手,使拇指與其余四個(gè)手指垂直,并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi);讓磁感線從掌心垂直進(jìn)入,并使拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)的方向,這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向.如右圖所示. 2.楞次定律 內(nèi)容:感應(yīng)電流具有這樣的方向,即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化. [自我診斷] 1.判斷正誤 (1)磁通量雖然是標(biāo)量,但有正、負(fù)之分.(√) (2)當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)體中一定產(chǎn)生感應(yīng)電流.() (3)穿過(guò)線圈的磁通量與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān).(√) (4)電路中磁通量發(fā)生變化時(shí),就一定會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流.() (5)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是與原磁場(chǎng)方向相反.() (6)楞次定律和右手定則都可以判斷感應(yīng)電流的方向,二者沒(méi)什么區(qū)別.() (7)回路不閉合時(shí),穿過(guò)回路的磁通量發(fā)生變化也會(huì)產(chǎn)生“阻礙”作用.() 2.如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)矩形閉合導(dǎo)線框.在下列四種情況下,線框中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流的是( ) A.如圖甲所示,保持線框平面始終與磁感線平行,線框在磁場(chǎng)中左右運(yùn)動(dòng) B.如圖乙所示,保持線框平面始終與磁感線平行,線框在 磁場(chǎng)中上下運(yùn)動(dòng) C.如圖丙所示,線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線垂直的軸線AB轉(zhuǎn)動(dòng) D.如圖丁所示,線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線平行的軸線CD轉(zhuǎn)動(dòng) 解析:選C.保持線框平面始終與磁感線平行,線框在磁場(chǎng)中左右運(yùn)動(dòng),磁通量一直為零,故磁通量不變,無(wú)感應(yīng)電流,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;保持線框平面始終與磁感線平行,線框在磁場(chǎng)中上下運(yùn)動(dòng),磁通量一直為零,故磁通量不變,無(wú)感應(yīng)電流,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線垂直的軸線AB轉(zhuǎn)動(dòng),磁通量周期性地改變,故一定有感應(yīng)電流,故選項(xiàng)C正確;線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線平行的軸線CD轉(zhuǎn)動(dòng),磁通量一直為零,故磁通量不變,無(wú)感應(yīng)電流,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 3.如圖,在一水平、固定的閉合導(dǎo)體圓環(huán)上方,有一條形磁鐵(N極朝上,S極朝下)由靜止開(kāi)始下落,磁鐵從圓環(huán)中穿過(guò)且不與圓環(huán)接觸,關(guān)于圓環(huán)中感應(yīng)電流的方向(從上向下看),下列說(shuō)法正確的是( ) A.總是順時(shí)針 B.總是逆時(shí)針 C.先順時(shí)針后逆時(shí)針 D.先逆時(shí)針后順時(shí)針 解析:選C.磁鐵從圓環(huán)中穿過(guò)且不與圓環(huán)接觸,則導(dǎo)體環(huán)中,先是向上的磁通量增加,磁鐵過(guò)中間以后,向上的磁通量減少,根據(jù)楞次定律,產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向先順時(shí)針后逆時(shí)針,選項(xiàng)C正確. 4.如圖所示,AOC是光滑的金屬導(dǎo)軌,電阻不計(jì),AO沿豎直方向,OC沿水平方向;PQ是金屬直桿,電阻為R,幾乎豎直斜靠在導(dǎo)軌AO上,由靜止開(kāi)始在重力作用下運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中P、Q端始終在金屬導(dǎo)軌AOC上;空間存在著垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),則在PQ桿從開(kāi)始滑動(dòng)到P端滑到OC的過(guò)程中,PQ中感應(yīng)電流的方向( ) A.始終是由P→Q B.始終是由Q →P C.先是由P→Q,后是由Q →P D.先是由Q →P,后是由P→Q 解析:選C.在PQ桿滑動(dòng)的過(guò)程中,△POQ的面積先增大后減小,穿過(guò)△POQ的磁通量先增加后減少,根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流的方向先是由P →Q,后是由Q →P,C正確. 考點(diǎn)一 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的判斷 1.穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化的四種情況 (1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變,線圈面積S發(fā)生變化. (2)線圈面積S不變,磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化. (3)線圈面積S變化,磁感應(yīng)強(qiáng)度B也變化,它們的乘積BS發(fā)生變化. (4)線圈面積S不變,磁感應(yīng)強(qiáng)度B也不變,但二者之間夾角發(fā)生變化. 2.判斷電磁感應(yīng)現(xiàn)象能否發(fā)生的一般流程: 1. 如圖所示,一個(gè)U形金屬導(dǎo)軌水平放置,其上放有一個(gè)金屬導(dǎo)體棒ab,有一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)斜向上穿過(guò)軌道平面,且與豎直方向的夾角為θ.在下列各過(guò)程中,一定能在軌道回路里產(chǎn)生感應(yīng)電流的是( ) A.a(chǎn)b向右運(yùn)動(dòng),同時(shí)使θ減小 B.使磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小,θ角同時(shí)也減小 C.a(chǎn)b向左運(yùn)動(dòng),同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B D.a(chǎn)b向右運(yùn)動(dòng),同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和θ角(0<θ<90) 解析:選A.本題中引起磁通量變化都有兩個(gè)方面,面積的變化和夾角改變,向右運(yùn)動(dòng)的同時(shí)θ減小都會(huì)使磁通量變大,所以A項(xiàng)正確. 2.現(xiàn)將電池組、滑動(dòng)變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流計(jì)及開(kāi)關(guān)按如圖所示連接.下列說(shuō)法中正確的是( ) A.開(kāi)關(guān)閉合后,線圈A插入或拔出都會(huì)引起電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn) B.線圈A插入線圈B中后,開(kāi)關(guān)閉合和斷開(kāi)的瞬間電流計(jì)指針均不會(huì)偏轉(zhuǎn) C.開(kāi)關(guān)閉合后,滑動(dòng)變阻器的滑片P勻速滑動(dòng),會(huì)使電流計(jì)指針靜止在中央零刻度 D.開(kāi)關(guān)閉合后,只有滑動(dòng)變阻器的滑片P加速滑動(dòng),電流計(jì)指針才能偏轉(zhuǎn) 解析:選A.只要閉合回路磁通量發(fā)生變化就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,故A正確,B錯(cuò)誤;開(kāi)關(guān)閉合后,只要滑片P滑動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,故C、D錯(cuò)誤. 3.(多選)1824年,法國(guó)科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤(pán)實(shí)驗(yàn)”.實(shí)驗(yàn)中將一銅圓盤(pán)水平放置,在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針,如圖所示.實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),當(dāng)圓盤(pán)在磁針的磁場(chǎng)中繞過(guò)圓盤(pán)中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí),磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái),但略有滯后.下列說(shuō)法正確的是( ) A.圓盤(pán)上產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) B.圓盤(pán)內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng) C.在圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中,磁針的磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤(pán)的磁通量發(fā)生了變化 D.圓盤(pán)中的自由電子隨圓盤(pán)一起運(yùn)動(dòng)形成電流,此電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng) 解析:選AB.A.當(dāng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),圓盤(pán)的半徑切割磁針產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),選項(xiàng)A正確; B.如圖所示,銅圓盤(pán)上存在許多小的閉合回路,當(dāng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),穿過(guò)小的閉合回路的磁通量發(fā)生變化,回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流阻礙其相對(duì)運(yùn)動(dòng),但抗拒不了相對(duì)運(yùn)動(dòng),故磁針會(huì)隨圓盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng),但略有滯后,選項(xiàng)B正確; C.在圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,磁針的磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤(pán)的磁通量始終為零,選項(xiàng)C錯(cuò)誤; D.圓盤(pán)中的自由電子隨圓盤(pán)一起運(yùn)動(dòng)形成的電流的磁場(chǎng)方向沿圓盤(pán)軸線方向,會(huì)使磁針沿軸線方向偏轉(zhuǎn),選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 確定磁通量變化的兩種方法 (1)通過(guò)對(duì)穿過(guò)回路磁感線條數(shù)的分析和計(jì)算,可以確定磁通量是否變化. (2)依據(jù)公式Φ=BSsin θ(θ是B與S的夾角)確定磁通量與哪些因素有關(guān). 考點(diǎn)二 楞次定律的理解及應(yīng)用 1.判斷感應(yīng)電流方向的兩種方法 方法一 用楞次定律判斷 方法二 用右手定則判斷 該方法適用于切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流.判斷時(shí)注意掌心、拇指、四指的方向: (1)掌心——磁感線垂直穿入; (2)拇指——指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向; (3)四指——指向感應(yīng)電流的方向. 2.楞次定律推論的應(yīng)用 楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為:感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因,列表說(shuō)明如下: 內(nèi)容 例證 阻礙原磁通量變化——“增反減同” 阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)——“來(lái)拒去留” 使回路面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)——“增縮減擴(kuò)” B減小,線圈擴(kuò)張 阻礙原電流的變化——“增反減同” 考向1:應(yīng)用楞次定律判感應(yīng)電流方向 [典例1] 如圖所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一質(zhì)量為m、阻值為R的閉合矩形金屬線框abcd用絕緣輕質(zhì)細(xì)桿懸掛在O點(diǎn),并可繞O點(diǎn)擺動(dòng).金屬線框從右側(cè)某一位置靜止開(kāi)始釋放,在擺動(dòng)到左側(cè)最高點(diǎn)的過(guò)程中,細(xì)桿和金屬線框平面始終處于同一平面,且垂直紙面.則線框中感應(yīng)電流的方向是( ) A.a(chǎn)→b→c→d→a B.d→c→b→a→d C.先是d→c→b→a→d,后是a→b→c→d→a D.先是a→b→c→d→a,后是d→c→b→a→d 解析 由楞次定律可知,在線框從右側(cè)擺動(dòng)到O點(diǎn)正下方的過(guò)程中,向上的磁通量在減小,故感應(yīng)電流的方向沿d→c→b→a→d;同理,線框從O點(diǎn)正下方向左側(cè)擺動(dòng)的過(guò)程中,電流方向沿d→c→b→a→d,B正確. 答案 B 考向2:右手定則判感應(yīng)電流的方向 [典例2] 如圖所示,MN、GH為光滑的水平平行金屬導(dǎo)軌,ab、cd為跨在導(dǎo)軌上的兩根金屬桿,垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)MN、GH所在的平面,則( ) A.若固定ab,使cd向右滑動(dòng),則abdc回路有電流,電流方向?yàn)閍→b→d→c→a B.若ab、cd以相同的速度一起向右滑動(dòng),則abdc回路有電流,電流方向?yàn)閍→c→d→b→a C.若ab向左、cd向右同時(shí)運(yùn)動(dòng),則abdc回路中的電流為零 D.若ab、cd都向右運(yùn)動(dòng),且兩桿速度vcd>vab,則abdc回路有電流,電流方向?yàn)閍→c→d→b→a 解析 由右手定則可判斷出A項(xiàng)做法使回路產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻碾娏?,故A項(xiàng)錯(cuò).若ab、cd同向運(yùn)動(dòng)且速度大小相同,ab、cd所圍面積不變,磁通量不變,故不產(chǎn)生感應(yīng)電流,故B項(xiàng)錯(cuò).若ab向左,cd向右,則abdc回路中有順時(shí)針?lè)较虻碾娏?,故C項(xiàng)錯(cuò).若ab、cd都向右運(yùn)動(dòng),且兩桿速度vcd>vab,則ab、cd所圍面積發(fā)生變化,磁通量也發(fā)生變化,由楞次定律可判斷出,abdc回路中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻碾娏鳎蔇項(xiàng)正確. 答案 D 考向3:“阻礙法”的應(yīng)用 [典例3] (xx東北三省五校聯(lián)考)如圖,圓環(huán)形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一豎直螺線管b,二者軸線重合,螺線管與電源和滑動(dòng)變阻器連接成如圖所示的電路.若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng),下列表述正確的是( ) A.線圈a中將產(chǎn)生俯視順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 B.穿過(guò)線圈a的磁通量減少 C.線圈a有擴(kuò)張的趨勢(shì) D.線圈a對(duì)水平桌面的壓力FN將增大 解析 當(dāng)滑片P向下移動(dòng)時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻減小,由閉合電路歐姆定律可知通過(guò)b的電流增大,從而判斷出穿過(guò)線圈a的磁通量增加,方向向下,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)楞次定律即可判斷出線圈a中感應(yīng)電流方向俯視應(yīng)為逆時(shí)針,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;再根據(jù)楞次定律“阻礙”含義的推廣,線圈a應(yīng)有收縮或遠(yuǎn)離b的趨勢(shì)來(lái)阻礙磁通量的增加,所以C錯(cuò)誤,D正確. 答案 D 感應(yīng)電流方向判斷的兩點(diǎn)注意 (1)楞次定律可應(yīng)用于磁通量變化引起感應(yīng)電流的各種情況(包括一部分導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況). (2)右手定則只適用于一段導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情景,是楞次定律的一種特殊情況. 考點(diǎn)三 “三定則、一定律”的理解及應(yīng)用 1.“三個(gè)定則、一個(gè)定律”的應(yīng)用對(duì)比: 名稱 基本現(xiàn)象 因果關(guān)系 應(yīng)用的定則或定律 電流的磁效應(yīng) 運(yùn)動(dòng)電荷、電流產(chǎn)生磁場(chǎng) 因電生磁 安培定則 洛倫茲力、安培力 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷、電流有作用力 因電受力 左手定則 電磁感應(yīng) 部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng) 因動(dòng)生電 右手定則 閉合回路磁通量變化 因磁生電 楞次定律 2.三個(gè)定則、一個(gè)定律”的相互聯(lián)系: (1)應(yīng)用楞次定律時(shí),一般要用到安培定則. (2)研究感應(yīng)電流受到的安培力,一般先用右手定則確定電流方向,再用左手定則確定安培力的方向,有時(shí)也可以直接應(yīng)用楞次定律的推論確定. 1.(多選)如圖所示,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放有平行金屬導(dǎo)軌,它與大線圈M相連接,要使小導(dǎo)線圈N獲得順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,則放在金屬導(dǎo)軌上的金屬棒ab的運(yùn)動(dòng)情況是(兩線圈共面放置)( ) A.向右勻速運(yùn)動(dòng) B.向左加速運(yùn)動(dòng) C.向右減速運(yùn)動(dòng) D.向右加速運(yùn)動(dòng) 解析:選BC.欲使N產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,由楞次定律可知有兩種情況:一是M中有沿順時(shí)針?lè)较蛑饾u減小的電流,使其在N中的磁場(chǎng)方向向里,且磁通量在減??;二是M中有逆時(shí)針?lè)较蛑饾u增大的電流,使其在N中的磁場(chǎng)方向向外,且磁通量在增大.因此對(duì)前者應(yīng)使ab向右減速運(yùn)動(dòng);對(duì)于后者,則應(yīng)使ab向左加速運(yùn)動(dòng). 2.(多選)如圖所示,水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ、MN,MN的左邊有一如圖所示的閉合電路,當(dāng)PQ在一外力的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí),MN向右運(yùn)動(dòng),則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是( ) A.向右加速運(yùn)動(dòng) B.向左加速運(yùn)動(dòng) C.向右減速運(yùn)動(dòng) D.向左減速運(yùn)動(dòng) 解析:選BC.MN向右運(yùn)動(dòng),說(shuō)明MN受到向右的安培力,因?yàn)閍b在MN處的磁場(chǎng)垂直紙面向里MN中的感應(yīng)電流由M→NL1中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上.若L2中磁場(chǎng)方向向上減弱PQ中電流為Q→P且減小向右減速運(yùn)動(dòng);若L2中磁場(chǎng)方向向下增強(qiáng)PQ中電流為P→Q且增大向左加速運(yùn)動(dòng). 3.(多選)如圖所示,兩個(gè)線圈套在同一個(gè)鐵芯上,線圈的繞向在圖中已經(jīng)標(biāo)出.左線圈連著平行導(dǎo)軌M和N,導(dǎo)軌電阻不計(jì),在導(dǎo)軌垂直方向上放著金屬棒ab,金屬棒處在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.下列說(shuō)法中正確的是( ) A.當(dāng)金屬棒ab向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn),c點(diǎn)電勢(shì)高于d點(diǎn) B.當(dāng)金屬棒ab向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn),c點(diǎn)與d點(diǎn)等電勢(shì) C.當(dāng)金屬棒ab向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí),b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn),c點(diǎn)電勢(shì)高于d點(diǎn) D.當(dāng)金屬棒ab向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí),b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn),d點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn) 解析:選BD.當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動(dòng)而切割磁感線時(shí),金屬棒產(chǎn)生恒定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),由右手定則判斷電流方向由a→b.根據(jù)電流從電源(ab相當(dāng)于電源)正極流出沿外電路回到電源負(fù)極的特點(diǎn),可以判斷b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn).又左線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定,則感應(yīng)電流也恒定,所以穿過(guò)右線圈的磁通量保持不變,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,A錯(cuò)誤,B正確.當(dāng)ab向右做加速運(yùn)動(dòng)時(shí),由右手定則可推斷φb>φa,電流沿逆時(shí)針?lè)较颍? 又由E=BLv可知ab導(dǎo)體兩端的E不斷增大,那么左邊電路中的感應(yīng)電流也不斷增大,由安培定則可判斷它在鐵芯中的磁感線方向是沿逆時(shí)針?lè)较虻模⑶覉?chǎng)強(qiáng)不斷增強(qiáng),所以右邊電路的線圈中的向上的磁通量不斷增加.由楞次定律可判斷右邊電路的感應(yīng)電流方向應(yīng)沿逆時(shí)針,而在右線圈組成的電路中,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)僅產(chǎn)生在繞在鐵芯上的那部分線圈上.把這個(gè)線圈看作電源,由于電流是從c沿內(nèi)電路(即右線圈)流向d,所以d點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn),C錯(cuò)誤,D正確. 左、右手定則區(qū)分技巧 (1)抓住“因果關(guān)系”:“因動(dòng)而電”——用右手;“因電而動(dòng)”——用左手. (2)形象記憶:把兩個(gè)定則簡(jiǎn)單地總結(jié)為“通電受力用左手,運(yùn)動(dòng)生電用右手”.“力”的最后一筆“丿”方向向左,用左手;“電”的最后一筆“乚”方向向右,用右手. 課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練 [基礎(chǔ)鞏固題組] 1.在法拉第時(shí)代,下列驗(yàn)證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實(shí)驗(yàn)中,能觀察到感應(yīng)電流的是( ) A.將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路,然后觀察電流表的變化 B.在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈,然后觀察電流表的變化 C.將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接,往線圈中插入條形磁鐵后,再到相鄰房間去觀察電流表的變化 D.繞在同一鐵環(huán)上的兩個(gè)線圈,分別接電源和電流表,在給線圈通電或斷電的瞬間,觀察電流表的變化 解析:選D.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件為:閉合回路內(nèi)磁通量發(fā)生變化.A項(xiàng)中,線圈繞在磁鐵上,磁通量未變,不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,A錯(cuò)誤.同理B錯(cuò)誤.C項(xiàng)中,往線圈中插入條形磁鐵的瞬間,線圈中磁通量發(fā)生變化,此時(shí)線圈中將產(chǎn)生感應(yīng)電流,但插入后磁通量不再變化,無(wú)感應(yīng)電流,故到相鄰房間觀察時(shí)無(wú)示數(shù),C錯(cuò)誤.D項(xiàng)中,在線圈通電或斷電的瞬間,磁通量發(fā)生變化,產(chǎn)生感應(yīng)電流,D正確. 2.如圖所示,一個(gè)金屬圓環(huán)水平放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,若要使圓環(huán)中產(chǎn)生圖中箭頭方向的瞬時(shí)感應(yīng)電流,下列方法可行的是( ) A.使勻強(qiáng)磁場(chǎng)均勻增大 B.使圓環(huán)繞水平軸ab如圖轉(zhuǎn)動(dòng)30 C.使圓環(huán)繞水平軸cd如圖轉(zhuǎn)動(dòng)30 D.保持圓環(huán)水平并使其繞過(guò)圓心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng) 解析:選A.根據(jù)右手定則,圓環(huán)中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)豎直向下與原磁場(chǎng)方向相反,根據(jù)楞次定律,說(shuō)明圓環(huán)磁通量在增大.磁場(chǎng)增強(qiáng)則磁通量增大,A正確.使圓環(huán)繞水平軸ab或cd轉(zhuǎn)動(dòng)30,圓環(huán)在垂直磁場(chǎng)方向上的投影面積減小,磁通量減小,只會(huì)產(chǎn)生與圖示方向相反的感應(yīng)電流,B、C錯(cuò)誤.保持圓環(huán)水平并使其繞過(guò)圓心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng),圓環(huán)仍與磁場(chǎng)垂直,磁通量不變,不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,D錯(cuò)誤. 3.如圖甲所示,在同一平面內(nèi)有兩個(gè)相互絕緣的金屬圓環(huán)A、B,圓環(huán)A平分圓環(huán)B為面積相等的兩部分,當(dāng)圓環(huán)A中的電流如圖乙所示變化時(shí),甲圖中A環(huán)所示的電流方向?yàn)檎?,下列說(shuō)法正確的是( ) A.B中始終沒(méi)有感應(yīng)電流 B.B中有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 C.B中有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 D.B中先有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,后有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 解析:選B.由于圓環(huán)A中的電流發(fā)生了變化,故圓環(huán)B中一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生,由楞次定律判定B中有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,故選項(xiàng)B正確. 4.(多選)如圖,兩同心圓環(huán)A、B置于同一水平面上,其中B為均勻帶負(fù)電絕緣環(huán),A為導(dǎo)體環(huán).當(dāng)B繞軸心順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)且轉(zhuǎn)速增大時(shí),下列說(shuō)法正確的是( ) A.A中產(chǎn)生逆時(shí)針的感應(yīng)電流 B.A中產(chǎn)生順時(shí)針的感應(yīng)電流 C.A具有收縮的趨勢(shì) D.A具有擴(kuò)展的趨勢(shì) 解析:選BD.由圖可知,B為均勻帶負(fù)電絕緣環(huán),B中電流為逆時(shí)針?lè)较?,由右手螺旋定則可知,電流的磁場(chǎng)垂直紙面向外且逐漸增大;由楞次定律可知,磁場(chǎng)增大時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的方向相反,所以感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里,A中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?,故A錯(cuò)誤,B正確;B環(huán)外的磁場(chǎng)的方向與B環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)的方向相反,當(dāng)B環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí),A環(huán)具有面積擴(kuò)展的趨勢(shì),故C錯(cuò)誤,D正確. 5.(多選)航母上飛機(jī)彈射起飛是利用電磁驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的.電磁驅(qū)動(dòng)原理如圖所示,當(dāng)固定線圈上突然通過(guò)直流電流時(shí),線圈端點(diǎn)的金屬環(huán)被彈射出去.現(xiàn)在固定線圈左側(cè)同一位置,先后放有分別用橫截面積相等的銅和鋁導(dǎo)線制成形狀、大小相同的兩個(gè)閉合環(huán),且電阻率ρ銅<ρ鋁.閉合開(kāi)關(guān)S的瞬間( ) A.從左側(cè)看環(huán)中感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较? B.銅環(huán)受到的安培力大于鋁環(huán)受到的安培力 C.若將環(huán)放置在線圈右方,環(huán)將向左運(yùn)動(dòng) D.電池正負(fù)極調(diào)換后,金屬環(huán)不能向左彈射 解析:選AB.線圈中電流為右側(cè)流入,磁場(chǎng)方向?yàn)橄蜃?,在閉合開(kāi)關(guān)的過(guò)程中,磁場(chǎng)變強(qiáng),則由楞次定律可知,環(huán)中感應(yīng)電流由左側(cè)看為順時(shí)針,A正確.由于銅環(huán)的電阻較小,故銅環(huán)中感應(yīng)電流較大,故銅環(huán)受到的安培力要大于鋁環(huán)的,B正確.若將環(huán)放在線圈右方,根據(jù)“來(lái)拒去留”可得,環(huán)將向右運(yùn)動(dòng),C錯(cuò)誤.電池正負(fù)極調(diào)換后,金屬環(huán)受力仍向左,故仍將向左彈出,D錯(cuò)誤. 6.多年來(lái)物理學(xué)家一直設(shè)想用實(shí)驗(yàn)證實(shí)自然界中存在“磁單極子”.磁單極子是指只有S極或只有N極的磁性物質(zhì),其磁感線分布類(lèi)似于點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布.如圖所示的實(shí)驗(yàn)就是用于檢測(cè)磁單極子的實(shí)驗(yàn)之一,abcd為用超導(dǎo)材料圍成的閉合回路.設(shè)想有一個(gè)N極磁單極子沿abcd軸線從左向右穿過(guò)超導(dǎo)回路,那么在回路中可能發(fā)生的現(xiàn)象是( ) A.回路中無(wú)感應(yīng)電流 B.回路中形成持續(xù)的abcda流向的感應(yīng)電流 C.回路中形成持續(xù)的adcba流向的感應(yīng)電流 D.回路中形成先abcda流向后adcba流向的感應(yīng)電流 解析:選C.N極磁單極子的磁感線分布類(lèi)似于正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布,由楞次定律知,回路中形成方向沿adcba流向的感應(yīng)電流,由于回路為超導(dǎo)材料做成的,電阻為零,故感應(yīng)電流不會(huì)消失,C項(xiàng)正確. [綜合應(yīng)用題組] 7.(多選)如圖所示,一接有電壓表的矩形閉合線圈ABCD向右勻速穿過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是( ) A.線圈中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),有感應(yīng)電流 B.線圈中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),無(wú)感應(yīng)電流 C.AB邊兩端有電壓,且電壓表有示數(shù) D.AB邊兩端有電壓,但電壓表無(wú)示數(shù) 解析:選BD.由于通過(guò)回路的磁通量不變,故回路中無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生,A項(xiàng)錯(cuò);由歐姆定律知電壓表示數(shù)U=IRV=0,C項(xiàng)錯(cuò);由于AB棒切割磁感線AB兩端有電壓,B、D項(xiàng)正確. 8.如圖所示,在載流直導(dǎo)線近旁固定有兩平行光滑導(dǎo)軌A、B,導(dǎo)軌與直導(dǎo)線平行且在同一水平面內(nèi),在導(dǎo)軌上有兩條可自由滑動(dòng)的導(dǎo)體棒ab和cd,當(dāng)載流直導(dǎo)線中的電流逐漸增強(qiáng)時(shí),導(dǎo)體棒ab和cd的運(yùn)動(dòng)情況是( ) A.一起向左運(yùn)動(dòng) B.一起向右運(yùn)動(dòng) C.a(chǎn)b和cd相向運(yùn)動(dòng),相互靠近 D.a(chǎn)b和cd相背運(yùn)動(dòng),相互遠(yuǎn)離 解析:選C.電流增強(qiáng)時(shí),電流在abdc回路中產(chǎn)生的垂直紙面向里的磁場(chǎng)增強(qiáng),回路中磁通量增大,根據(jù)楞次定律可知回路要減小面積以阻礙磁通量的增加,因此,兩導(dǎo)體棒要相向運(yùn)動(dòng),相互靠近.選項(xiàng)C正確. 9.如圖所示,在水平地面下有一條沿東西方向鋪設(shè)的水平直導(dǎo)線,導(dǎo)線中通有自東向西穩(wěn)定、強(qiáng)度較大的直流電流.現(xiàn)用一閉合的檢測(cè)線圈(線圈中串有靈敏電流計(jì),圖中未畫(huà)出)檢測(cè)此通電直導(dǎo)線的位置,若不考慮地磁場(chǎng)的影響,在檢測(cè)線圈位于水平面內(nèi),從距直導(dǎo)線很遠(yuǎn)處由北向南沿水平地面通過(guò)導(dǎo)線的上方并移至距直導(dǎo)線很遠(yuǎn)處的過(guò)程中,俯視檢測(cè)線圈,其中感應(yīng)電流的方向是( ) A.先順時(shí)針后逆時(shí)針 B.先逆時(shí)針后順時(shí)針 C.先順時(shí)針后逆時(shí)針,然后再順時(shí)針 D.先逆時(shí)針后順時(shí)針,然后再逆時(shí)針 解析:選D.如圖為地下通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)的正視圖,當(dāng)線圈在通電直導(dǎo)線正上方的左側(cè)時(shí)由楞次定律知,線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針,同理在右側(cè)也為逆時(shí)針,當(dāng)線圈一部分在左側(cè)一部分在右側(cè)時(shí)為順時(shí)針,故D正確. 10.(多選)如圖,一均勻金屬圓盤(pán)繞通過(guò)其圓心且與盤(pán)面垂直的軸逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng).現(xiàn)施加一垂直穿過(guò)圓盤(pán)的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),圓盤(pán)開(kāi)始減速.在圓盤(pán)減速過(guò)程中,以下說(shuō)法正確的是( ) A.處于磁場(chǎng)中的圓盤(pán)部分,靠近圓心處電勢(shì)高 B.所加磁場(chǎng)越強(qiáng)越易使圓盤(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng) C.若所加磁場(chǎng)反向,圓盤(pán)將加速轉(zhuǎn)動(dòng) D.若所加磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤(pán),圓盤(pán)將勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 解析:選ABD.設(shè)想把金屬圓盤(pán)切割成無(wú)數(shù)根導(dǎo)體棒,導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流,根據(jù)右手定則可知,靠近圓心處的電勢(shì)高,選項(xiàng)A正確;根據(jù)E=BLv可知,所加磁場(chǎng)B越強(qiáng),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E越大,感應(yīng)電流越大,因F=BIL,所以安培力也越大,安培力對(duì)圓盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)阻礙作用越強(qiáng),選項(xiàng)B正確;若所加磁場(chǎng)反向,根據(jù)楞次定律可知安培力阻礙圓盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng),故圓盤(pán)仍將減速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;若所加磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤(pán),圓盤(pán)的半徑切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),但圓盤(pán)內(nèi)沒(méi)有渦流,故沒(méi)有安培力,不消耗機(jī)械能,所以圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng),選項(xiàng)D正確. 11.(多選)如圖所示,鐵芯上有兩個(gè)線圈A和B.線圈A跟電源相連,LED(發(fā)光二極管,具有單向?qū)щ娦?M和N并聯(lián)后接在線圈B兩端.圖中所有元件均正常,則( ) A.S閉合瞬間,A中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) B.S斷開(kāi)瞬間,A中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) C.S閉合瞬間,M亮一下,N不亮 D.S斷開(kāi)瞬間,M和N二者均不亮 解析:選ABC.閉合開(kāi)關(guān)的瞬間,穿過(guò)線圈A的磁通量增加,線圈A中將產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),故A正確.開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬間,穿過(guò)線圈A的磁通量減小,線圈A中將產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),故B正確.閉合開(kāi)關(guān)的瞬間,穿過(guò)線圈A的磁通量增加,根據(jù)安培定則可知,A中產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向向上,穿過(guò)B的磁通量向上增大時(shí),根據(jù)楞次定律可知,B中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的方向向下,根據(jù)安培定則可知B中感應(yīng)電流的方向向下,所以線圈下端的電勢(shì)高,電流能通過(guò)二極管M,不能通過(guò)二極管N,故C正確.結(jié)合C的分析可知,S斷開(kāi)瞬間,穿過(guò)線圈B的磁通量減小,產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向與C中感應(yīng)電流的方向相反,所以感應(yīng)電流能通過(guò)二極管N,不能通過(guò)二極管M,故D錯(cuò)誤. 12.經(jīng)過(guò)不懈的努力,法拉第終于在1831年8月29日發(fā)現(xiàn)了“磁生電”的現(xiàn)象,他把兩個(gè)線圈繞在同一個(gè)軟鐵環(huán)上(如圖所示),一個(gè)線圈A連接電池與開(kāi)關(guān),另一線圈B閉合并在其中一段直導(dǎo)線附近平行放置小磁針.法拉第可觀察到的現(xiàn)象有( ) A.當(dāng)合上開(kāi)關(guān),A線圈接通電流瞬間,小磁針偏轉(zhuǎn)一下,隨即復(fù)原 B.只要A線圈中有電流,小磁針就會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn) C.A線圈接通后其電流越大,小磁針偏轉(zhuǎn)角度也越大 D.當(dāng)開(kāi)關(guān)打開(kāi),A線圈電流中斷瞬間,小磁針會(huì)出現(xiàn)與A線圈接通電流瞬間完全相同的偏轉(zhuǎn) 解析:選A.當(dāng)合上開(kāi)關(guān),A線圈接通電流瞬間,穿過(guò)A的磁通量發(fā)生變化,使得穿過(guò)B的磁通量也變化,所以在B中產(chǎn)生感生電流,電流穩(wěn)定后穿過(guò)A、B的磁通量不再變化,所以B中不再有感應(yīng)電流,即小磁針偏轉(zhuǎn)一下,隨即復(fù)原,選項(xiàng)A正確;A線圈中有電流,但是如果電流大小不變,則在B中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,即小磁針就不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;B線圈中的感應(yīng)電流大小與A中電流的變化率有關(guān),與A中電流大小無(wú)關(guān),故C錯(cuò)誤;當(dāng)開(kāi)關(guān)打開(kāi),A線圈電流中斷瞬間,由于穿過(guò)B的磁通量減小,則在B中產(chǎn)生的電流方向與A線圈接通電流瞬間產(chǎn)生的電流方向相反,所以小磁針會(huì)出現(xiàn)與A線圈接通電流瞬間完全相反的偏轉(zhuǎn),選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 13.(多選)某同學(xué)將一條形磁鐵放在水平轉(zhuǎn)盤(pán)上,如圖甲所示,磁鐵可隨轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng),另將一磁感應(yīng)強(qiáng)度傳感器固定在轉(zhuǎn)盤(pán)旁邊.當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)(及磁鐵)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),引起磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量值周期性地變化,該變化的周期與轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)周期一致.經(jīng)過(guò)操作,該同學(xué)在計(jì)算機(jī)上得到了如圖乙所示的圖象.該同學(xué)猜測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度傳感器內(nèi)有一線圈,當(dāng)測(cè)得磁感應(yīng)強(qiáng)度最大時(shí)就是穿過(guò)線圈的磁通量最大時(shí).按照這種猜測(cè)( ) A.在t=0.1 s時(shí)刻,線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向發(fā)生了變化 B.在t=0.15 s時(shí)刻,線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向發(fā)生了變化 C.在t=0.1 s時(shí)刻,線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小達(dá)到了最大值 D.在t=0.15 s時(shí)刻,線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小達(dá)到了最大值 解析:選AC.題圖乙中斜率既能反映線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向變化,又能反映感應(yīng)電流的大小變化.t=0.1 s時(shí)刻,圖線斜率最大,意味著磁通量的變化率最大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小達(dá)到了最大值,t=0.1 s時(shí)刻前后的圖線斜率一正一負(fù),說(shuō)明產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向發(fā)生了變化,所以A、C正確;同理可知t=0.15 s時(shí)刻,圖線斜率不是最大值,且該時(shí)刻前后圖線斜率全為負(fù)值,說(shuō)明線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向沒(méi)有變化,而且大小并未達(dá)到最大值,選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤. 14.磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)僅存在于邊長(zhǎng)為2l的正方形范圍內(nèi),有一個(gè)電阻為R、邊長(zhǎng)為l的正方形導(dǎo)線框abcd,沿垂直于磁感線方向,以速度v勻速通過(guò)磁場(chǎng),如圖所示,從ab進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),到線框離開(kāi)磁場(chǎng)為止. (1)畫(huà)出穿過(guò)線框的磁通量隨時(shí)間變化的圖象; (2)判斷線框中有無(wú)感應(yīng)電流.若有,說(shuō)明感應(yīng)電流的方向. 解析:(1)當(dāng)ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),穿過(guò)線框的磁通量均勻增加,在t1=時(shí)線框全部進(jìn)入磁場(chǎng),磁通量Φ=Bl2不變化;當(dāng)在t2=時(shí),ab邊離開(kāi)磁場(chǎng),穿過(guò)線框的磁通量均勻減少到零,所以該過(guò)程的Φ -t圖象如圖所示. (2)ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)有感應(yīng)電流,根據(jù)右手定則可判知感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針;ab邊離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)有感應(yīng)電流,根據(jù)右手定則可判知感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針;中間過(guò)程t1~t2磁通量不變化,沒(méi)有感應(yīng)電流. 答案:見(jiàn)解析 第2節(jié) 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感和渦流 一、法拉第電磁感應(yīng)定律 1.法拉第電磁感應(yīng)定律 (1)內(nèi)容:閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比. (2)公式:E=n,n為線圈匝數(shù). 2.導(dǎo)體切割磁感線的情形 (1)若B、l、v相互垂直,則E=Blv. (2)E=Blvsin θ,θ為運(yùn)動(dòng)方向與磁感線方向的夾角. (3)導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng):導(dǎo)體棒以端點(diǎn)為軸,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直于磁感線方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Bl=Bl2ω. 二、自感和渦流 1.自感現(xiàn)象:當(dāng)導(dǎo)體中電流發(fā)生變化時(shí),導(dǎo)體本身就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),這個(gè)電動(dòng)勢(shì)總是阻礙導(dǎo)體中原來(lái)電流的變化,這種由于導(dǎo)體本身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象. 2.自感電動(dòng)勢(shì):在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=L,其中L叫自感系數(shù),它與線圈的大小、形狀、圈數(shù)以及是否有鐵芯有關(guān),自感系數(shù)的單位是亨利(H),1 mH=10-3H,1 μH=10-6H. 3.渦流 當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí),在它附近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生像水的漩渦狀的感應(yīng)電流. (1)電磁阻尼:當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力,安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng). (2)電磁驅(qū)動(dòng):如果磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng),在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,使導(dǎo)體受到安培力的作用,安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來(lái).交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)就是利用電磁驅(qū)動(dòng)的原理工作的. [自我診斷] 1.判斷正誤 (1)線圈中磁通量越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大.() (2)線圈中磁通量變化越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大.() (3)線圈中磁通量變化越快,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大.(√) (4)線圈中的電流越大,自感系數(shù)也越大.() (5)磁場(chǎng)相對(duì)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)體棒中也能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).(√) (6)對(duì)于同一線圈,電流變化越快,線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)越大.(√) 2.如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩個(gè)導(dǎo)體圓環(huán)a、b,磁場(chǎng)方向與圓環(huán)所在平面垂直.磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增大.兩圓環(huán)半徑之比為2∶1,圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別為Ea和Eb.不考慮兩圓環(huán)間的相互影響.下列說(shuō)法正確的是( ) A.Ea∶Eb=4∶1,感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針?lè)较? B.Ea∶Eb=4∶1,感應(yīng)電流均沿順時(shí)針?lè)较? C.Ea∶Eb=2∶1,感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針?lè)较? D.Ea∶Eb=2∶1,感應(yīng)電流均沿順時(shí)針?lè)较? 解析:選B.由題意可知=k,導(dǎo)體圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E==S=πr2,因ra∶rb=2∶1,故Ea∶Eb=4∶1;由楞次定律知感應(yīng)電流的方向均沿順時(shí)針?lè)较?,選項(xiàng)B正確. 3.如圖所示,空間有一勻強(qiáng)磁場(chǎng),一直金屬棒與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直,當(dāng)它以速度v沿與棒和磁感應(yīng)強(qiáng)度都垂直的方向運(yùn)動(dòng)時(shí),棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E;將此棒彎成兩段長(zhǎng)度相等且相互垂直的折線,置于與磁感應(yīng)強(qiáng)度相垂直的平面內(nèi),當(dāng)它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí),棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E′,則等于( ) A. B. C.1 D. 解析:選B.設(shè)金屬棒長(zhǎng)度為l,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,根據(jù)電磁感應(yīng)定律得E=Blv.金屬棒彎折后,切割磁感線運(yùn)動(dòng)的有效長(zhǎng)度變?yōu)閘,故E′=Blv.因此=,B正確. 4.(xx江蘇鹽城中學(xué)學(xué)情檢測(cè))(多選)如圖所示,L是自感系數(shù)很大的線圈,但其自身的電阻幾乎為零.A和B是兩個(gè)完全相同的燈泡,則下列說(shuō)法中正確的有( ) A.當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合瞬間,A、B兩燈同時(shí)亮,最后B燈熄滅 B.當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間,A、B兩燈同時(shí)熄滅 C.當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間,a點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)電勢(shì)低 D.當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間,流經(jīng)燈泡B的電流是由a到b 解析:選AD.開(kāi)關(guān)S閉合瞬間,線圈L對(duì)電流有阻礙作用,則相當(dāng)于燈泡A與B串聯(lián),因此同時(shí)亮,且亮度相同,穩(wěn)定后B被短路熄滅,選項(xiàng)A正確;穩(wěn)定后當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)后,A馬上熄滅,由于自感,線圈中的電流只能慢慢減小,其相當(dāng)于電源,左端電勢(shì)高,與燈泡B構(gòu)成閉合回路放電,流經(jīng)燈泡B的電流是由a到b,B閃一下再熄滅,選項(xiàng)D正確,B、C錯(cuò)誤. 考點(diǎn)一 法拉第電磁感應(yīng)定律的理解及應(yīng)用 1.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的決定因素 (1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由穿過(guò)閉合電路的磁通量的變化率和線圈的匝數(shù)共同決定,而與磁通量Φ、磁通量的變化量ΔΦ的大小沒(méi)有必然聯(lián)系. (2)當(dāng)ΔΦ僅由B引起時(shí),則E=n;當(dāng)ΔΦ僅由S引起時(shí),則E=n;當(dāng)ΔΦ由B、S的變化同時(shí)引起,則E=n≠n. 2.磁通量的變化率是Φ-t圖象上某點(diǎn)切線的斜率. 3.應(yīng)用E=n時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題 (1)由于磁通量有正負(fù)之分,計(jì)算磁通量的變化時(shí)一定要規(guī)定磁通量的正方向.正向的磁通量增加與反向的磁通量減少產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向相同. (2)公式E=n是求解回路某段時(shí)間內(nèi)平均電動(dòng)勢(shì)的最佳選擇.若為恒量,則平均電動(dòng)勢(shì)等于瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì). (3)用公式E=nS求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí),S為線圈在磁場(chǎng)范圍內(nèi)垂直磁場(chǎng)方向的有效面積. 1.圖為無(wú)線充電技術(shù)中使用的受電線圈示意圖,線圈匝數(shù)為n,面積為S.若在t1到t2時(shí)間內(nèi),勻強(qiáng)磁場(chǎng)平行于線圈軸線向右穿過(guò)線圈,其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小由B1均勻增加到B2,則該段時(shí)間線圈兩端a和b之間的電勢(shì)差φa-φb( ) A.恒為 B.從0均勻變化到 C.恒為- D.從0均勻變化到- 解析:選C.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=n=n,由楞次定律和右手螺旋定則可判斷b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)電勢(shì),因磁場(chǎng)均勻變化,所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定,因此a、b兩點(diǎn)電勢(shì)差恒為φa-φb=-n,選項(xiàng)C正確. 2.(xx湖南衡陽(yáng)聯(lián)考)用均勻?qū)Ь€做成的正方形線圈邊長(zhǎng)為l,如圖所示,正方形的一半放在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,當(dāng)磁場(chǎng)以的變化率增強(qiáng)時(shí),不考慮磁場(chǎng)的變化對(duì)虛線右側(cè)的影響,則( ) A.線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍dbca B.線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E=l2 C.線圈中a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì) D.線圈中b、a兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為 解析:選D.處于磁場(chǎng)中的線圈面積不變,增大時(shí),通過(guò)線圈的磁通量增大,由楞次定律可知,感應(yīng)電流的方向?yàn)閍cbda方向,A項(xiàng)錯(cuò);產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的acb部分等效為電源,b端為等效電源的正極,電勢(shì)高于a端,C項(xiàng)錯(cuò);由法拉第電磁感應(yīng)定律E==,知B項(xiàng)錯(cuò);adb部分等效為外電路,b、a兩點(diǎn)間電勢(shì)差為等效電路的路端電壓,U=R==,D項(xiàng)正確. 3.A、B兩閉合圓形導(dǎo)線環(huán)用相同規(guī)格的導(dǎo)線制成,它們的半徑之比rA∶rB=2∶1,在兩導(dǎo)線環(huán)包圍的空間內(nèi)存在一正方形邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)方向垂直于兩導(dǎo)線環(huán)所在的平面,如圖所示.在磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是( ) A.兩導(dǎo)線環(huán)內(nèi)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等 B.A環(huán)內(nèi)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大于B環(huán)內(nèi)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) C.流過(guò)A、B兩導(dǎo)線環(huán)的感應(yīng)電流的大小之比為1∶4 D.流過(guò)A、B兩導(dǎo)線環(huán)的感應(yīng)電流的大小之比為1∶1 解析:選A.某一時(shí)刻穿過(guò)A、B兩導(dǎo)線環(huán)的磁通量均為穿過(guò)磁場(chǎng)所在區(qū)域面積上的磁通量,設(shè)磁場(chǎng)區(qū)域的面積為S,則Φ=BS,由E==S(S為磁場(chǎng)區(qū)域面積),對(duì)A、B兩導(dǎo)線環(huán),有=1,所以A正確,B錯(cuò)誤;I=,R=ρ(S1為導(dǎo)線的橫截面積),l=2πr,所以==,C、D錯(cuò)誤. 4.(xx連云港質(zhì)檢)如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一矩形閉合線圈abcd,線圈平面與磁場(chǎng)垂直.已知線圈的匝數(shù)N=100,邊長(zhǎng)ab=1.0 m、bc=0.5 m,電阻r=2 Ω.磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0~1 s 內(nèi)從零均勻變化到0.2 T.在1 s~5 s內(nèi)從0.2 T均勻變化到-0.2 T,取垂直紙面向里為磁場(chǎng)的正方向.求: (1)0.5 s時(shí)線圈內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E和感應(yīng)電流的方向; (2)在1 s~5 s內(nèi)通過(guò)線圈的電荷量q; 解析:(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1= 磁通量的變化量ΔΦ1=ΔB1S 解得E1= 代入數(shù)據(jù)得E1=10 V 由楞次定律得,感應(yīng)電流的方向?yàn)閍→d→c→b→a. (2)同理可得在1 s~5 s內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E2=N 感應(yīng)電流I2= 電荷量q=I2Δt2 解得q=N 代入數(shù)據(jù)得q=10 C 答案:(1)10 V a→d→c→b→a (2)10 C 應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律的兩點(diǎn)注意 (1)一般步驟: ①分析穿過(guò)閉合電路的磁場(chǎng)方向及磁通量的變化情況; ②利用楞次定律確定感應(yīng)電流的方向; ③靈活選擇法拉第電磁感應(yīng)定律的不同表達(dá)形式列方程求解. (2)一個(gè)結(jié)論:通過(guò)回路截面的電荷量q僅與n、ΔΦ和回路總電阻R總有關(guān),與時(shí)間長(zhǎng)短無(wú)關(guān).推導(dǎo)如下:q=Δt=Δt=. 考點(diǎn)二 導(dǎo)體棒切割類(lèi)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算 1.導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線 (1)一般情況:運(yùn)動(dòng)速度v和磁感線方向夾角為θ,則E=Blvsin θ. (2)常用情況:運(yùn)動(dòng)速度v和磁感線方向垂直,則E=Blv. (3)若導(dǎo)體棒不是直的,則E=Blv中的l為切割磁感線的導(dǎo)體棒的有效長(zhǎng)度.下圖中,棒的有效長(zhǎng)度均為ab間的距離. 2.導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線 導(dǎo)體棒以端點(diǎn)為軸,在垂直于磁感線的平面內(nèi)以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Bωl2(導(dǎo)體棒的長(zhǎng)度為l). 1. 如圖,直角三角形金屬框abc放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向平行于ab邊向上,當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)分別為Ua、Ub、Uc.已知bc邊的長(zhǎng)度為l.下列判斷正確的是( ) A.Ua>Uc,金屬框中無(wú)電流 B.Ub>Uc,金屬框中的電流方向沿abca C.Ubc=-Bl2ω,金屬框中無(wú)電流 D.Uac=Bl2ω,金屬框中電流方向沿acba 解析:選C.金屬框abc平面與磁場(chǎng)平行,轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中磁通量始終為零,所以無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生,選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤.轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中bc邊和ac邊均切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),由右手定則判斷Ua- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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