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十、電磁感應(yīng)板塊 基礎(chǔ)回扣 1.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 表述1:閉合電路的一部分導(dǎo)體z在磁場(chǎng)內(nèi)做切割磁感線運(yùn)動(dòng)。 表述2:穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化。 2.產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),如果回路閉合則產(chǎn)生感應(yīng)電流;如果回路不閉合,則只有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),而無(wú)感應(yīng)電流。 3.判斷感應(yīng)電流的兩種方法:楞次定律和右手定則。 說(shuō)明:(1)右手定則適用于導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流;楞次定律適用于所有電磁感應(yīng)現(xiàn)象。 (2)楞次定律中“阻礙”的含義 ①阻礙原磁通量的變化——“增反減同”; ②阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)——“來(lái)拒去留”; ③使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)——“增縮減擴(kuò)”; ④阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)——“增反減同”。 4.法拉第電磁感應(yīng)定律 情景圖 研究 對(duì)象 回路(不一定閉合) 一段直導(dǎo)線 (或等效成直導(dǎo)線) 繞一端轉(zhuǎn)動(dòng)的 一段導(dǎo)體棒 繞與B垂直的軸 轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)線框 表達(dá)式 E=nΔΦΔt E=BLv sin θ E=12BL2ω E=NBSω sin ωt 5.自感現(xiàn)象:自感電流總是阻礙線圈中原電流的變化。 【推論】如圖所示,一端接有電容器的金屬導(dǎo)軌寬L,垂直放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,質(zhì)量為m的金屬棒跨在導(dǎo)軌上,在恒力F的作用下,做勻加速直線運(yùn)動(dòng),且加速度a=Fm+B2L2C。 回歸小練 1.(多選)(源于人教版3-2第14頁(yè)“問(wèn)題與練習(xí)”)如圖所示是圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖。銅盤安裝在水平的銅軸上,它的邊緣正好在兩磁極之間,兩塊銅片C、D分別與轉(zhuǎn)動(dòng)軸和銅盤的邊緣接觸。若銅盤半徑為L(zhǎng),勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,回路的總電阻為R,從左往右看,銅盤以角速度ω沿順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)。則(　　) A.由于穿過(guò)銅盤的磁通量不變,故回路中無(wú)感應(yīng)電流 B.回路中感應(yīng)電流大小不變,為BL2ω2R C.回路中感應(yīng)電流方向不變,為C→D→R→C D.回路中有周期性變化的感應(yīng)電流 2.(源于人教版3-2第23頁(yè)“做一做”)(2018江蘇鹽城三模)如圖甲所示,把帶鐵芯的線圈L與小燈泡串聯(lián)起來(lái),先把它們接到電動(dòng)勢(shì)為E(內(nèi)阻不計(jì))的直流電源上;再把它們接到交流電源上,如圖乙所示,取直流電源的電壓與交流電壓的有效值相等。下列敘述正確的是(　　) A.接交流電時(shí)燈泡更亮些 B.接直流電和接交流電時(shí)燈泡一樣亮 C.減小交流電頻率時(shí)圖乙中燈泡變亮 D.圖甲中閉合S瞬間,通過(guò)燈泡的電流立即達(dá)到最大值 3.(源于人教版3-2第25頁(yè)“問(wèn)題與練習(xí)”)(2018蘇北四市調(diào)研)如圖所示,鐵芯上繞有線圈A和B,線圈A與電源連接,線圈B與理想發(fā)光二極管D相連,銜鐵E連接彈簧K控制觸頭C的通斷,忽略A的自感,下列說(shuō)法正確的是(　　) A.閉合S,D閃亮一下 B.閉合S,C將會(huì)過(guò)一小段時(shí)間接通 C.斷開(kāi)S,D不會(huì)閃亮 D.斷開(kāi)S,C將會(huì)過(guò)一小段時(shí)間斷開(kāi) 4.(源于人教版3-2第7頁(yè)“做一做”)如圖是某學(xué)習(xí)小組在空曠的場(chǎng)地上做“搖繩發(fā)電實(shí)驗(yàn)”的示意圖。他們將一銅芯線像甩跳繩一樣勻速搖動(dòng),銅芯線的兩端分別通過(guò)細(xì)銅線與靈敏交流電流表相連。搖繩的兩位同學(xué)的連線與所在處的地磁場(chǎng)(可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng))垂直。搖動(dòng)時(shí),銅芯線所圍成半圓周的面積S=2 m2,轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω=102 rad/s,用電流表測(cè)得電路中電流I=40 μA,電路總電阻R=10 Ω,取π2=2.25。 (1)求該處地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B; (2)從銅芯線所在平面與該處地磁場(chǎng)平行開(kāi)始計(jì)時(shí),求其轉(zhuǎn)過(guò)四分之一周的過(guò)程中,通過(guò)電流表的電荷量q; (3)求銅芯線轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中,電路產(chǎn)生的焦耳熱Q。 答案精解精析 回歸小練 1.BC　把銅盤看做閉合回路的一部分,在銅盤以角速度ω沿順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)時(shí),銅盤切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),回路中有感應(yīng)電流,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;銅盤切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=12BL2ω,根據(jù)閉合電路歐姆定律,回路中感應(yīng)電流I=ER=BL2ω2R,由右手定則可判斷出感應(yīng)電流方向?yàn)镃→D→R→C,選項(xiàng)B、C正確,D錯(cuò)誤。 2.C　線圈對(duì)直流電無(wú)阻礙作用,對(duì)交流電有阻礙作用,故直流電路中的電流更大一些,接直流的燈泡更亮一些,A、B錯(cuò)誤;交流電的頻率越小,線圈的阻礙作用越小,則電流越大,燈泡越亮,C正確;圖甲中閉合S的瞬間,電流從無(wú)到有,因線圈的自感現(xiàn)象,電流逐漸增大,D錯(cuò)誤。 3.D　當(dāng)閉合S瞬間時(shí),穿過(guò)線圈B的磁通量增加,根據(jù)楞次定律的推論“增反減同”,結(jié)合右手螺旋定則可知,線圈B的電流方向逆時(shí)針,而由于二極管順時(shí)針?lè)较驅(qū)щ?則線圈B不會(huì)閃亮一下,則線圈A中磁場(chǎng)立刻吸引C,導(dǎo)致其即時(shí)接觸,故A、B錯(cuò)誤;當(dāng)斷開(kāi)S瞬間時(shí),穿過(guò)線圈B的磁通量要減小,根據(jù)楞次定律的推論“增反減同”,結(jié)合右手螺旋定則可知,電流方向?yàn)轫槙r(shí)針,則二極管處于導(dǎo)通狀態(tài),則D會(huì)閃亮,同時(shí)對(duì)線圈A有影響,阻礙其磁通量減小,那么C將會(huì)過(guò)一小段時(shí)間斷開(kāi),故C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。 4.答案　(1)210-5 T　(2)410-6C　(3)7.210-9J 解析　(1)銅芯線中產(chǎn)生的是正弦交流電,則有 Im=2I Em= ImR Em=BωS 解得B=210-5 T (2)在銅芯線與地面平行開(kāi)始至銅芯線轉(zhuǎn)動(dòng)四分之一周的過(guò)程中,有 E=ΔΦt ΔΦ=BS E=IR q=It 解得q=410-6C (3)銅芯線轉(zhuǎn)動(dòng)一周,電路中產(chǎn)生的焦耳熱 Q=I2RT=I2R2πω=7.210-9J