高三物理一轮复习讲义63-70电磁感应、楞次定律、右手定则

高三物理一轮复习讲义（63） 电磁感应产生条件、楞次定律、右手定则 班级            学号              姓名          一、电磁感应产生的条件 1．__________________________叫电磁感应现象，是__________首先发现的． 2．感应电流产生的条件是______________． 3．感应电动势产生的条件：无论电路是否闭合，只要穿过线圈平面的______________发生变化，线路中就有感应电动势． 二、感应电流方向的判定 1．楞次定律：感应电流的磁场总是要______________引起感应电流的磁通量的______________． 2．右手定则：伸开右手，使拇指与其余四个手指______________，并且都与手掌在同一个______________，让磁感线从手心进入，并使拇指指向______________的方向，这时四指所指的方向就是            的方向． 三、磁通量 1．______________叫磁通量，单位______________，符号______________，公式______________． 2．磁通量是______________，只有______________，没有______________，磁通量正、负表示磁感线从正、负两个面穿过． 3．磁通量变化量△ = ______________． 四．对“ 楞次定律”的理解 1．楞次定律中“阻碍”一词的含义 谁“阻碍”谁 是感应电流的磁通量阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化 “阻碍”什么 阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身 如何“阻碍” 当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁 场的方向相反；当磁通量减少时，感应电流的磁 场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同” 结果如何 只是延缓了磁通量的变化进程．这种变化将继续进行，最终结果不受影响     2．对”阻碍”的理解 (1)“阻碍”并不是“相反”，当 变小时，感应电流磁场方向与原磁场方向相同． (2)“阻碍”并不能“阻止”． 3．楞次定律的广义表述：感应电流的“效果”总是反抗(或阻碍)引起感应电流的“原因”。 常见方式有四种：①阻碍原磁通量的变化，即 增加，B感与B原反向； 减小，B感与B原同向．②阻碍导体和磁场的相对运动，即“来拒去留”或“来斥去引”．③通过改变线圈能够来“反抗”，即线圈有收缩或扩张趋势．④阻碍原电流变化，即自感现象应用． 4．应用楞次定律判断感应电流的方法 楞次定律没有直接告诉感应电流的方向，它说明的是感应电流的磁场与原磁场方向之间的关系，即穿过闭合回路的磁通量增大时，两磁场方向相反；磁通量减小时，两磁场方向相同．因此根据楞次定律判断感应电流的方向时，应按以下步骤进行： (1)明确闭合电路范围内的原磁场的方向； (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，判定感应电流磁场的方向； (4)利用安培定则，判定感应电流的方向． 例1：电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示。现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是                                          （    ） A．从a到b，上极板带正电 B．从a到b，下极板带正电 C．从b到a，上极板带正电 D．从b到a，下极板带正电 例2：如图所示，已知ab导线向左运动时，电阻不为零的cd导线受到向下的磁场力，问左方一对磁铁上方是什么极？下方是什么极？a、b两点哪一点电势高？c、d两点哪一点电势高？ 例3．如图，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈。当一竖直放置的条形磁铁从线圈的中线AB正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是（    ） A．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向左 B．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向左 C．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向右 D．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向右 例4：如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是 （    ） A．向右加速运动    B．向左加速运动 C．向右减速运动    D．向左减速运动 例5：如图甲所示，等离子气流由左方以速度v0射入M和N两板间的匀强磁场中，ab直导线与M、N相连接，线圈A与直导线cd连接，线圈A内有如图乙所示变化的磁场，且规定向左为磁场B的正方向，则下列叙述正确的是                        （    ） A．0～1s内ab、cd导线互相排斥 B．1s～2s内ab、cd导线互相吸引 C．2s～3s内ab、cd导线互相吸引 D．3s～4s内ab、cd导线互相排斥 作业： 1．老师做了一个物理小实验让学生观察：一轻质横杆两侧各固定一金属环（左环有缺口），横杆可绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象是                                                        （    ） A．磁铁插向左环，横杆发生转动 B．磁铁插向右环，横杆发生转动 C．无论磁铁插向左环还是右环，横杆都不发生转动 D．无论磁铁插向左环还是右环，横杆都发生转动 2．电磁感应现象揭示了电和磁之间的内在联系，根据这一发现，发明了许多电器设备。下列家用电器中，哪个没有利用电磁感应原理                              （    ） A．动圈式话筒    B．白炽灯泡    C．磁带录音机    D．日光灯镇流器 3．某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律。在线圈自上而下穿过固定的条形磁铁的过程中，从上向下看，线圈中感应电流的方向是                      （    ） A．先顺时针方向，后逆时针方向 B．先逆时针方向，后顺时针方向 C．一直是顺时针方向 D．一直是逆时针方向 4． 如图，ab是一个静止在电磁铁的两磁极间、可绕O轴转动的闭合导线框。当滑动变阻器的滑动片向右滑动过程中，线框将            （    ） A．顺时针转动 B．逆时针转动 C．仍静止 D．因电源极性不明，无法确定线框的转动方向 5．与固定直导线ab共面的轻质闭合金属圆环，两者彼此绝缘。当ab中通以图示方向电流I且I不断增大的过程中，圆环将                （    ） A．向下平动        B．上半部向纸内、下半部向纸外转动 C．向上平动        D．下半部向纸内、上半部向纸外转动 6．一航天飞机下有一细金属杆，杆指向地心，若仅考虑地磁场的影响，则当航天飞机位于赤道上空                                                            （    ） A．由东向西水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由上向下 B．由西向东水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由上向下 C．沿经过地磁极的那条经线由南向北水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由下向上 D．沿经过地磁极的那条经线由北向南水平飞行时，金属杆中一定没有感应电动势 7．如图所示，一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中，下列做法中能使圆盘中产生感应电流的是（    ） A．圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动 B．圆盘以某一水平直径为轴匀速转动 C．圆盘在磁场中向右匀速平移 D．匀强磁场均匀增加 8．现将电池组、滑线变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如图所示连接。当开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑线变阻器的滑动端P向左加速滑动时，电流计指针向右偏转．由此可以推断                        （    ） A．线圈A向上移动或滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动，都能引起电流计指针向左偏转 B．线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向右偏转 C．滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流计指针静止在中央 D．因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，故无法判断电流计指针偏转的方向 9．如图所示，一闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点，将圆环拉离平衡位置并释放，圆环摆动过程中经过有界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界，若不计空气阻力，则（    ） A．圆环向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度 B．在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流 C．圆环进入磁场后，离平衡位置越近速度越大，感应电流也越大 D．圆环最终将静止在平衡位置 10．要使线圈L2产生的感应电流I方向如图所示，且导体棒ab两端的电势 ，则导体棒ab在两平行金属轨道上应        （    ） A．向右加速运动 B．向左加速运动 C．向右减速运动 D．向左减速运动 高三物理一轮复习讲义（64） 法拉第电磁感应定律 班级            学号              姓名          一、感应电动势 1．感应电动势：在___________中产生的电动势．产生感应电动势的那部分导体就相当于___________，导体的电阻相当于___________． 2．感应电流与感应电动势的关系：遵守闭合电路欧姆定律，即I=___________． 二、法拉第电磁感应定律 1．内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的___________成正比． 2．公式：E=___________． 3．公式说明：(1)E仅由___________决定，与△ 和△t的大小无关； (2)当△ 仅由B的变化引起时，E=_________； 当△ 仅由S的变化引起时，E=____________． 三、导体切割磁感线产生的感应电动势 1．公式E=___________．其中θ为v与B的夹角，式中l为____________． 2．特例：长为l的导体绕一端点在垂直于磁场的平面内以角速度ω转动时，E=__________． 四、磁通量 、磁通量的变化量△ 、磁通量的变化率 的比较 1． 是状态量，是某时刻穿过回路的磁感线条数．当磁场与回路平面垂直时， =B·S；不垂直时，S为垂直磁场方向的投影面积． 2．△ 是过程量，表示回路某段时间内磁通量的变化量．△ =| 2－ 1|， △ =B·△S或△ =S·△B． 3． 表示磁通量变化的快慢，即磁通量的变化率，在 一t图像中，可用图线的斜率表示． 4． 、△ 、 的大小没有直接关系，类似于v、△v、 的比较． 很大， 可能很小； 很小， 可能很大．例如，当闭合线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，当 最大时， =0；而 =0时， 却最大． 五、动生电动势、感生电动势的理解 1．电路中部分导体切割磁感线产生动生电动势，非静电力是洛伦兹力，一般由E=BLv求解． 2．若S不变，B变化，则产生感生电动势，非静电力是变化磁场产生的电场力． 3．若磁场变化的同时，电路中部分导体也做切割磁感线运动，则既有动生电动势又有感生电动势． 六、对E== 的理解 (1)若s不变，B变化，则E= ；(2)若B不变，S变化，则E= 例1：如图，EF、GH为平行金属导轨，其电阻可不计，R为电阻器，C为电容器，AB为可在EF和GH上滑动的导体横杆，匀强磁场垂直导轨平面，若用I1和I2分别表示图中该处的电流，则当横杆AB（    ） A．匀速滑动时，I1=0，I2=0 B．匀速滑动时，I1≠0，I2≠0 C．加速滑动时，I1=0，I2=0 D．加速滑动时，I1≠0，I2≠0 例2：如图所示，水平导轨间距为L，左端接有阻值为R的定值电阻，在距左端x0处放置一根质量为m、电阻为r的导体棒，导体棒与导轨间无摩擦且始终保持良好接触，导轨的电阻可忽略，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中。问：在下列各种情况下，作用在导体棒上的水平拉力F的大小应如何？ （1）磁感应强度为B=B0保持恒定，导体棒以速度v向右做匀速直线运动； （2）磁感应强度为B=B0+kt随时间t均匀增强，导体棒保持静止； （3）磁感应强度为B=B0保持恒定，导体棒由静止开始以加速度a向右做匀加速直线运动； （4）磁感应强度为B=B0+kt随时间t均匀增强，导体棒以速度v向右做匀速直线运动。 例3：如图所示，固定于水平桌面上的deba构成一个边长为l的正方形，棒ab的电阻为r，其余部分电阻不计，开始时磁感强度为B0. （1）若从t=0时刻起，磁感强度均匀增加，每秒增量为k，同时保持棒静止，求棒中的感应电流，在图上标出感应电流的方向。 （2）在上述（1）情况中，始终保持棒静止，当t=t1s末时需要垂直加在棒上的水平拉力为多大？ （3）若从t=0时刻起，磁感强度逐渐减小，当棒以恒定速度v向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感强度应怎样随时间变化。（写出B与t的关系式） 例4：如图所示，磁场的方向垂直于xOy平面向里．磁感应强度B沿y方向没有变化，沿x 方向均匀增加，每经过1 cm增加量为1.0×10－4T，即△B/△x=1.0×10－2T/m。有一个长L=0.2m，宽h=0.1 m的不变形的矩形金属线圈，以v=0.2 m/s的速度沿x方向运动．问： （1）线圈中感应电动势E是多少? （2）如果线圈电阻R=0.02Ω，线圈消耗的电功率是多少？ （3）为保持线圈的匀速运动，需要多大外力？机械功率是多少？ 作业： 1．在电磁感应中，下列说法中正确的是                                        （    ） A．穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也一定为零 B．穿过线圈的磁通量不为零时，感应电动势也一定不为零 C．穿过线圈的磁通量均匀变化时，感应电动势也均匀变化 D．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大 2．如图，在竖直向下的匀强磁场中，将一垂直于磁感线、水平放置 的金属棒以水平初速v0水平抛出。设棒在运动中始终水平，不计空气 阻力，则金属棒在运动过程中产生的感应电动势将      （    ） A．越来越大        B．越来越小    C．保持不变        D．先变大，后变小 3．两块水平放置的金属板间的距离为d，用导线与一个n匝线圈相连，线圈电阻为r，线圈中有竖直方向的磁场，电阻R与金属板连接如图所示，两板间有一个质量为m、电量+q的油滴恰好处于静止，则线圈中的磁感应强度B的变化情况和磁通量的变化率分别是 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， 4．北半球海洋某处，地磁场水平分量B1=0.8×10－4T，竖直分量B2=0.5×10－4 T，海水向北流动。海洋工作者测量海水的流速时，将两极板竖直插入此处海水中，保持两极板正对且垂线沿东西方向，两极板相距L=20m，如图所示。与两极板相连的电压表（可看作理想电压表）示数为U=0.2mV，则                （    ） A．西侧极板电势高，东侧极板电势低    B．西侧极板电势低，东侧极板电势高 C．海水的流速大小为0.125 m/s    D．海水的流速大小为0.2 m/s 5．用一条形金属板折成一狭长的矩形框架，框架右边是缺口，如图所示．框架在垂直纸面向里的匀强磁场中以速度v1向右匀速运动，此时从框架右方的缺口处射入一速度为v2、方向向左的带电油滴。若油滴恰好在框架内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（  ） A．油滴带正电                        B．油滴带负电 C．油滴做匀速圆周运动，半径为v12/g D．油滴做匀速圆周运动，半径为v1v2/g 6．把一个矩形线圈从有理想边界的匀强磁场中匀速拉出（如图所示），第一次速度为v1，第二次速度为v2，且v2=2v1，则两情况下拉力的功之比W1∶W2=___________，拉力的功率之比P1∶P2=___________，线圈中产生焦耳热之比Q1∶Q2=_____________，流过线圈的电荷量之比q1∶q2=___________。 7．如图所示，a、b是用同种规格铜丝做成的两个同心圆环，半径之比为2：3，仅在a环所围区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，a环外无磁场．当该匀强磁场的磁感应强度均匀增大时，求a、b两环内的感应电流大小之比为多大？ 8．面积为S的矩形线框abcd，处在磁感应强度为B的匀强磁场中（磁场区域足够大），磁场方向与线框平面成θ角，如图所示。 （1）当线框以ab为轴以角速度ω顺针会匀速转动90o的过程中，穿过abcd的磁通量变化量△φ为多少？该过程中产生的平均感应电动势多大？ （2）若线框以ab为轴以角速度ω匀速转过180o过程中，线框中产生的平均感应电动势多大？ 9．如图所示，一半径为r的圆形导线框内有一匀强磁场，磁场方向垂直于导线框所在平面，导线框的左端通过导线接一对水平放置的平行金属板，两板间的距离为d，板长为l，t=0时，磁场的磁感应强度B从B0开始均匀增大，同时，在板2的左端且非常靠近板2的位置有一质量为m、带电量为－q的液滴以初速度v0水平向右射入两板间，该液滴可视为质点。 （1）要使该液滴从两板间射出，磁感应强度随时间的变化率K应满足什么条件？ （2）要使该液滴能从板间右端的中点射出，磁感应强度B与时间t应满足什么关系？ 高三物理例题讲析（65） 电磁感应中电路问题 一、电磁感应现象中的电路问题 1．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将产生感应电动势，该导体或回路相当于______________．因此，电磁感应问题往往与电路问题联系在一起． 2．解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法 (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律(右手定则)确定感应电动势的_________和________； (2)画等效电路； (3)运用闭合电路欧姆定律，串、并联电路的性质、电功率等公式求解． 3．与上述问题相关的几个知识点 (1)感应电动势E=________或E=________． (2)全电路欧姆定律I=________；部分电路欧姆定律I=________； 电源的内电压Ur=________；电源的路端电压U=IR=________． (3)通过导体的电量q=I·△t=________ 例1：如图甲所示，面积S=0.2 m2的100匝线圈A处在变化的磁场中，磁感应强度B随时间按图乙所示规律变化，方向垂直线圈平面，若规定垂直纸面向外为正方向，且已知R1=4Ω，R2=6Ω，电容C=30μF，线圈A的电阻不计． （1）闭合S后，通过R2的电流强度的大小和方向如何? （2）闭合S一段时间后，再断开S，通过R2的电荷量是多少？ 例2：半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感强度B=0.2T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a=0.4m，b=0.6m，金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R0=2Ω，一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计。 （1）若棒以v0=5m/s的速率在环上向右匀速滑动，求金属棒滑过圆环直径OO’的瞬时棒中的电动势和流过L1的电流。 （2）撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环OL2O’以OO’为轴向纸外翻转90°后， 若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为 ，求灯L1的功率。 例3：如图(a)所示，水平放置的两根平行金属导轨（电阻不计），间距L=0.3m。导轨左端连接R=0.6Ω的电阻。区域abcd内存在垂直于导轨平面B=0.6T的匀强磁场，磁场区域宽D=0.2m。细金属棒A1和A2用长为2D=0.4m的轻质绝缘杆连接，放置在导轨平面上，并与导轨垂直，每根金属棒电阻r=0.3Ω，以恒定速度v=1.0m/s沿导轨向右穿越磁场。计算从金属棒A1进入磁场（t=0）到A2离开磁场的时间内，不同时间段通过电阻R的电流强度，并在图(b)中画出。 例4：两根光滑的长直金属导轨MN、M'N'平行置于同一水平面内，导轨间距为l，电阻不计，M、M'处接有如图所示的电路，电路中各电阻的阻值均为R，电容器的电容为C。长度为l、阻值同为R的金属棒ab垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中。ab在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在ab运动距离为s的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q。求：