第14章 磁场和电磁感应
14电磁感应2(自感互感、磁场能量)
I
一、自感 1．当一线圈中的电流变化时，它所激发的磁 场通过线圈自身的磁通量也在变化，使线 圈自身产生感应电动势。 这种因线圈中电流变化而在线圈自身所引 起的感应现象叫做自感现象，所产生的电 动势叫做自感电动势。
R
L
S2 S1
S
L
闭合开关， 2比S1先亮 S
断开开关，S闪一下熄灭
电流增大时，dI 0 ， L 0 ，即 L与电流反
向，阻碍电流增大；
dI 电流减小时， 0 ， L 0 ，即 L与电流同 dt dt
向，阻碍电流减小
I
例1 、 试计算长直螺线管的自感。 已知：匝数N,横截面积S,长度l ,磁导率
μ
l
自感的计算步骤：
S
LH dl I B H B H
单位长度导线内磁能为：
R
P
Wm wm dV
V
R
0
I 2 r 2 I 2 2rdr 2 4 8 R 16
§14-5 位移电流 麦克斯韦方程组
一、电磁场的基本规律 静电场：
D dS q
S
E dl 0
l
（对真空或电介质都成立）
稳恒磁场：
例、如图，求同轴传输线之磁能及自感系数 R2 I I 解: H B dV 2rldr R 1 2r 2r 1 W V wdV V H 2 dV 2 R2 1 I 2 ( ) 2rldr R1 2 2r I 2 l R2 ln( ) 4 R1 I 2 l R2 1 2 LI W ln( ) 4 R1 2 l R2 可得同轴电缆 L ln( ) 的自感系数为 2 R1
北京师范大学附属实验中学初中物理九年级全册第十四章《磁现象》检测(答案解析)
一、选择题1．关于磁场和磁感线，下列说法中错误的是（）A．磁场是有方向的B．磁感线只是用来描述磁场的一些假想曲线C．地球的磁场叫做地磁场D．地理的北极就是地磁场的北极2．如图所示，把两个玩具车上的电机的接线柱用导线连接起来，如果用力快速拨动甲电机的转叶，你会发现乙电机的转叶也缓慢转动起来。
对这个现象分析正确的是（）A．“乙电机”将机械能转化为电能B．“甲电机”相当于一个手摇发电机C．“乙电机”依据电磁感应原理来工作D．两电机的工作原理完全相同3．直升飞机拖曳着一根很长的金属线，沿海面水平地从东向西飞行，金属线的下端与海面海水接触。
下列说法中正确的是（）A．金属线中有直流电B．金属线中有交流电C．金属线中没有感应电流D．与电动机的工作原理是一样的4．如图所示，电磁铁的左端固定，条形磁铁固定于条形磁铁小车上，闭合开关，小车向右运动，下列分析正确的是（）A．电磁铁左端是N极B．条形磁铁左端是N极C．小车向右运动是因为异名磁极相互排斥D．对调电源正负极，再次闭合开关，小车运动方向不变5．《事林广记》中记载了“指南龟”（如图所示）的制法：先以木刻龟，在龟体上沿首尾方向开一洞，放入条形磁石，以黄蜡填满，在龟尾部敲入一铁针与磁石一段相连。
将木龟支于竹针之上，使木龟转动，静止后，针指南。
关于“指南龟”，下列说法中正确的是（）A．磁石靠近龟尾一端为磁石的北极B．铁针指向的是地理的北极附近C．铁针指向的是地磁的南极D．“指南龟”能指南是因为其受到地磁场的作用6．如图所示，支架上的条形磁铁N极端的下方吸引了两根金属棒，两金属棒被磁化后下端张开，此现象说明两金属棒（）A．可能是铝棒，下端是N极B．可能是铜棒，下端是N极C．可能是铁棒，下端是S极D．可能是铁棒，下端是N极7．下列所示的实验装置中，说法不正确的是（）A．利用该原理可制成电动机B．因为地磁场的作用，静止时勺柄指向南C．导体AB上下运动时，电流表指针会偏转D．无论线圈顺时针或逆时针转动，灯泡都能发光8．下图所示的实验装置中，能够用来研究“通电导体在磁场中受力”的是：（）A．B．C．D．9．图为新能源汽车号牌，号牌中的字母“D”表示纯电动汽车，这类汽车的动力装置是电动机，下图符合其工作原理的是（）A．B．C．D．10．下面所做探究实验与得出结论相匹配的是（）A．实验：马德堡半球实验→结论：液体内部存在压强而且很大B．实验：奥斯特实验→结论：通电导体周围存在磁场C．实验：用铁屑探究磁体周围的磁场→结论：磁感线是真实存在的D．实验：探究带电体间的相互作用→结论：同种电荷相互吸引，异种电荷相互排斥11．据媒体报道，我国的第二艘航母“山东号”使用了电磁弹射技术，它的弹射车与舰载机的前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车内的导体通入强电流时，立即产生强大的推力，使舰载机快速起飞。
初中物理九年级全册第十四章《磁现象》测试题(含答案解析)
一、选择题1．以下物理规律是由丹麦物理学家奥斯特首先发现的是（）A．通电导体周围存在着磁场B．地磁南极在地理北极附近C．电磁感应现象D．电流通过导体产生热量与电流、电阻、时间的关系2．关于磁场和磁感线，下列说法中错误的是（）A．磁场是有方向的B．磁感线只是用来描述磁场的一些假想曲线C．地球的磁场叫做地磁场D．地理的北极就是地磁场的北极3．如图所示，是小安同学自制的一个实验装置，他把带绝缘层的导线绕在塑料管外，导线两端连接着小灯泡，形成闭合电路，管内封闭一个强磁体，沿图中所示方向来回快速摇动装置，小灯泡发光。
以下说法正确的是（）A．灯丝中电流方向保持不变B．实验现象表明磁能生电C．该现象类似于电磁铁D．此装置与电动机原理相同4．下列图中能够说明电动机工作原理的实验装置是（）A．B．C．D．5．如图所示，电磁铁的左端固定，条形磁铁固定于条形磁铁小车上，闭合开关，小车向右运动，下列分析正确的是（）A．电磁铁左端是N极B．条形磁铁左端是N极C．小车向右运动是因为异名磁极相互排斥D．对调电源正负极，再次闭合开关，小车运动方向不变6．在物理实践活动中，小明设计了一款“智能照明灯”，其电路原理图如图所示，光线较R为定值电阻，R为光敏暗时灯自动发光，光线较亮时灯自动熄灭，已知电源电压恒定，电阻其阻值随光照强度的增大而减小。
下列说法正确的是（）A．电磁铁的上端为S极B．灯应设计在A和B两接线柱之间C．当光照强度增强，控制电路的电流变小D．增大定值电阻R的阻值可以使灯早晨时提前熄灭7．“磁生电”的现象叫电磁感应现象。
图中所示的器件中，工作时利用了电磁感应现象的是（）A．司南B．小电动机C．电铃D．手摇发电机8．如图所示，把一根直导体ab放在磁体的磁场中，导体两端通过光滑金属导轨与电源、开关、滑动变阻器相连。
实验中，当闭合开关时，导体ab向左运动，则下列说法错误的是（）A．若交换磁体的S，N极或交换电源的正、负极，导体ab受力方向改变，导体ab向右运动B．若同时交换磁体的S，N极和电源的正、负极，导体ab受力方向不改变，导体ab向左运动C．法拉第利用这个原理发明了发电机D．此过程电能减少，机械能增加，是电能转化成了机械能9．春秋战国时期，在华夏大地上就出现了有关吸铁磁石的记载。
第14章(电磁感应)带答案俎
A
p a+vt cos q
2r
2
= - m0 Iv sin q ln a + l + vt cosq
2p
a + vt cosq
所以 A 端电势高
习题 143 图
144 一面积为 S 的平面导线闭合回路，置于载流长螺线管中，回路的法向与螺线管轴
线平行．设长螺线管单位长度上的匝数为 n，通过的电流为 I = I m sin wt （电流的正向与回
W1
=
Q2 2C1
= C2
=2
W2
Q2 2C21
C1
1
并联时，两电容电压相等，所以
W1 = C1U 2 2 = C1 = 1 W2 C2U 2 2 C2 2
14-8 真空中两只长直螺线管 1 和 2 长度相等(L)，均单层密绕，且匝数相等(N)；两管
直径之比为 d1：d2＝1：4，当它们都通以相同电流(I)时，两螺线管贮存的磁能之比 W1：W2 为多大？ [ 1：16 ]
思考题
14-1 对于单匝线圈取自感系数的定义式为 L =F /I．当线圈的几何形状、大小及周围
磁介质分布不变，且无铁磁性物质时，若线圈中的电流强度变小，则线圈的自感系数 L
(A) 变大，与电流成反比关系．
(B) 变小．
AD
(C) 不变．
I
(D) 变大，但与电流不成反比关系． ［ C ］
BC
答：自感系数 L 只与回路本身的因素有关，而与电流无关，即，对 L
143 金属圆板在均匀磁场中以角速度w 绕中心轴旋转，均匀
O′ 思考题 143 图
磁场的方向平行于转轴，如图所示．指出这时板中由中心至同一边
缘点的不同曲线上总感应电动势的大小与方向．
磁感应和电磁感应
磁感应和电磁感应磁感应和电磁感应是电磁学的重要内容，它们描述了磁场与电流、电荷之间的相互作用过程和现象。
在本文中，我们将深入探讨磁感应和电磁感应的基本原理、应用以及相关概念。
一、磁感应磁感应是指物体在磁场中受到的磁力作用。
根据安培定律，电流会产生磁场，而磁场的存在又会对电流产生力的作用。
1. 磁感应的原理当电流通过导线时，会在导线周围产生磁场。
该磁场的强弱与电流的大小成正比，与导线形状和材料有关。
一般来说，电流越大，磁场越强。
2. 磁感应的应用磁感应在现实生活和科技应用中发挥着重要作用。
例如，电动机和发电机就是利用磁感应原理来转换电能和机械能的。
磁感应也广泛应用于磁力计、磁共振成像等领域。
二、电磁感应电磁感应是指通过磁场变化引起的电场变化，进而引发电流产生的现象。
法拉第（Faraday）发现了电磁感应的规律，也就是法拉第电磁感应定律。
1. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律表明，当一个闭合线圈或弯曲导线的磁通量发生变化时，闭合线圈或弯曲导线内将会产生感应电流。
感应电流的方向和大小受到磁通量变化率的影响。
2. 电磁感应的应用电磁感应在现代科学和工程中有着广泛应用。
电磁感应技术被应用于变压器、感应电动机、发电机等设备中。
此外，电磁感应也用于无线电通信、电磁波传播等领域。
三、相互关系和共同应用磁感应和电磁感应密切相关，它们互相影响并共同应用。
1. 电磁感应的磁场根据法拉第电磁感应定律，变化的磁场可以引起感应电流。
因此，电磁感应是磁感应的一种特殊情况。
2. 电磁感应的电磁辐射电磁感应也可以通过电磁波的辐射方式传播。
当一个变化的电场和磁场同时存在时，它们相互作用产生的波动称为电磁波。
无线电、微波、可见光都是电磁波的一种。
结语磁感应和电磁感应是电磁学重要的基础概念。
磁感应描述了磁场与电流之间的相互作用，而电磁感应描述了磁场和电场相互作用引发的电流现象。
它们不仅在理论物理学中有重要应用，也广泛应用于现实生活和工业技术中。
北师大版九年级物理全册知识点归纳：第十四章电磁现象
第十四章电磁现象一、磁现象1、磁性：物体能够吸引铁、镍、钴等物质的性质。
2、磁体：具有磁性的物体叫磁体。
3、磁极：磁体上磁性最强的部分叫磁极。
①任何磁体都有两个磁极，一个是北极（N极）；另一个是南极（S极）②磁极间的作用：同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。
4、磁化：使原来没有磁性的物体有了磁性的过程。
5、永磁体：能长期磁性的磁体，叫做永磁体。
6、磁性材料：能够被磁化的物质（如铁、钴、镍和许多合金）称为磁性材料磁性。
磁性材料按其磁化后保持磁性的情况不同分为硬磁材料（永磁材料）和软磁材料。
二、磁场1、磁体周围存在着磁场。
磁场对放入其中的磁体具有力的作用，这是磁场的基本性质。
磁极间的相互作用就是通过磁场发生的。
2、磁场的方向：在磁场中的某一点，小磁针静止时北极所指的方向（也就是小磁针北极受力的方向）就是该点的磁场方向。
3、磁感线：描述磁场的强弱和方向的带箭头的曲线。
磁感线上某一点的切线方向（放入该处的小磁针N极的指向），就是该点的磁场的方向。
磁体周围的磁感线是从它北极出发，回到南极。
磁场是客观存在的，磁感线是画出的。
4、磁场中某点的磁场方向、磁感线方向、小磁针静止时北极指的方向、小磁针静止时北极受力的方向相同。
5、地球周围空间存在的磁场叫做地磁场。
6、地磁的北极在地理位置的南极附近；而地磁的南极则在地理位置的北极附近。
地理的南北极与地磁的南北极并不重合，它们的夹角称磁偏角。
我国宋代科学家沈括是世界上第一个准确记载这一现象的人。
三、电流的磁场1、奥斯特实验证明：通电导线周围存在磁场。
2、右手螺旋定则：用右手握螺线管，让四指弯曲且与螺线管中电流方向一致，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极，或者说大拇指所指的方向就是通电螺线管内部磁场的方向。
四、影响电磁铁磁性强弱的因素1、通电螺线管的性质：①通过电流越大，磁性越强；②线圈匝数越多，磁性越强；③插入软铁芯，磁性大大增强；④通电螺线管的极性可用电流方向来改变。
电流感生磁场和电磁感应的现象
电流感生磁场和电磁感应的现象电流感生磁场和电磁感应是电磁学中的基本概念和现象。
电流通过导体时会产生磁场，而变化的磁场则能够感应出电流。
本文将探讨电流感生磁场和电磁感应的原理、应用和相关实验。
一、电流感生磁场电流在通过导体时会产生磁场，这一现象称为电流感生磁场。
这个概念是由法拉第在19世纪初提出的。
当电流通过一条导线时，导线周围会形成一个环绕导线的磁场。
磁力线的方向可以使用安培定则来确定，沿着导线方向，右手握住导线，拇指所指的方向即为磁力线的方向。
磁场的大小与电流的大小成正比，与导线与磁场线的夹角有关。
二、电磁感应的现象电磁感应是指当磁场发生变化时，导体中会感应出电流的现象。
这个原理由法拉第在19世纪提出，也被称为法拉第定律。
根据法拉第定律，当导体以一定的速度穿过磁场，磁通量的变化就会感应出电动势和电流。
根据法拉第定律，我们可以推导出电磁感应的公式：ε = -dφ/dt其中，ε表示感应电动势，dφ表示磁通量的变化率。
根据该定律和公式，我们可以得出以下几个结论：1. 磁场的变化速率越快，感应电动势越大；2. 磁场变化方向与导体的运动方向有关，由右手法则确定；3. 导体的长度和速度也会影响感应电动势的大小。
三、电流感生磁场和电磁感应的应用电流感生磁场和电磁感应的现象在日常生活和工业生产中有着广泛的应用。
以下几个应用是比较常见的：1. 电动机：电动机利用电流感生的磁场和电磁感应的原理来转换电能为机械能，广泛应用于各个领域；2. 发电机：发电机则是利用电磁感应的原理将机械能转换为电能，供电给各种电气设备；3. 变压器：变压器是利用电磁感应的原理将交流电能从一路传输到另一路，起到提高或降低电压的作用；4. 感应加热：利用电磁感应供热技术，可以将电能转化为热能，用于热处理、焊接等工艺。
四、电磁感应的实验为了观察和验证电磁感应的现象，我们可以进行以下几个实验：1. 纳入磁场中的导体感应电流：将一根导体纳入磁场中，并接入电路，当改变磁场的强度、方向或导体的运动状态时，观察电路中的电流变化；2. 通过导体的运动产生电流：将一个导体移动过磁场，观察电路中的电流变化；3. 变化磁场的磁通量：通过改变磁场的强度、方向或区域，观察导体中感应电动势和电流的变化；4. 利用传感器测量电磁感应现象：借助于现代技术，可以利用传感器和仪器来测量电磁感应的现象，精确计算感应电动势和电流的大小。
磁场和电磁感应的测量和分析的图表分析
添加项标题
确定测量目标：选择需要测量的磁场参数和目标物体
添加项标题
选择测量方法：根据测量目标和要求选择合适的测量方法，如磁力计、磁通门等
添加项标题
搭建测量系统：根据所选的测量方法搭建测量系统，包括传感器、放大器、数据采集卡等
添加项标题
进行测量：将测量系统放置在目标物体附近，启动测量程序，记录测量数据
磁场和电磁感应的 实验设计
确定实验目的 和要求
选择合适的实 验仪器和设备
设计实验方案 和步骤
考虑实验的安 全性和可行性
进行实验并记 录数据
分析数据并得 出结论
采集方法：使用磁场测量仪器和电磁感应测量仪器，如磁力计和电压表，记录实验数据。
处理方法：对采集的数据进行整理、分析和处理，包括数据清洗、异常值处理、数据变换等。
磁场和电磁感应的 图表分析
磁力线方向：表示磁场的方 向
磁场强度：表示磁场对通电 导体的作用力
磁力线密度：表示磁场强度 的分布情况
磁力线闭合性：表示磁场在 空间中的连续性
电磁感应现象的原理 电磁感应的测量方法 电磁感应的图表分析步骤 电磁感应的图表实例解析
数据收集：收集磁场和电磁感应的相关数据，确保数据的准确性和完整性。
数据分析：利用统计分析方法，对实验数据进行深入分析，探究磁场和电磁感应之间的关系。
数据可视化：将实验数据以图表的形式进行可视化展示，帮助更好地理解实验结果和数据变 化趋势。
数据分析：对实验数据进行整理、分析和处理，提取有用的信息 误差分析：分析实验中可能存在的误差来源，如测量仪器、环境因素等 结果解释：根据实验数据和误差分析结果，对实验结果进行解释和推理
磁力线：是描述磁场分 布的一种方式，它是一 种闭合曲线，用来表示 磁场的方向和强弱
人教版物理大一轮复习 第14课时 电磁感应
第14课时 电磁感应高考题型1 楞次定律与法拉第电磁感应定律的应用1．感应电流方向的判断(1)楞次定律：一般用于线圈面积不变，磁感应强度发生变化的情形． (2)右手定则：一般用于导体棒切割磁感线的情形． 2．楞次定律中“阻碍”的主要表现形式 (1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”； (2)阻碍物体间的相对运动——“来拒去留”； (3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”； (4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”． 3．求感应电动势的方法 (1)法拉第电磁感应定律：E ＝n ΔΦΔt ⎩⎨⎧S 不变时，E ＝nS ΔBΔt (感生电动势)B 不变时，E ＝nB ΔSΔt (动生电动势)(2)导线棒垂直切割磁感线：E ＝BL v .(3)导体棒绕与磁场平行的轴匀速转动E ＝12BL 2ω.(4)线圈绕与磁场垂直的轴匀速转动e ＝nBSωsin ωt . 考题示例例1 (2020·江苏卷·3)如图1所示，两匀强磁场的磁感应强度B 1和B 2大小相等、方向相反．金属圆环的直径与两磁场的边界重合．下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是( )图1A ．同时增大B 1减小B 2 B ．同时减小B 1增大B 2C ．同时以相同的变化率增大B 1和B 2D ．同时以相同的变化率减小B 1和B 2答案 B解析 若同时增大B 1减小B 2，则穿过环向里的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流产生的磁场方向向外，由安培定则，环中产生的感应电流是逆时针方向，故选项A 错误；同理可推出，选项B 正确，C 、D 错误．例2 (2019·江苏卷·14)如图2所示，匀强磁场中有一个用软导线制成的单匝闭合线圈，线圈平面与磁场垂直．已知线圈的面积S ＝0.3 m 2、电阻R ＝0.6 Ω，磁场的磁感应强度B ＝0.2 T ．现同时向两侧拉动线圈，线圈的两边在Δt ＝0.5 s 时间内合到一起．求线圈在上述过程中图2(1)感应电动势的平均值E ；(2)感应电流的平均值I ，并在图中标出电流方向； (3)通过导线横截面的电荷量q . 答案 (1)0.12 V(2)0.2 A 电流方向见解析图 (3)0.1 C 解析 (1)感应电动势的平均值E ＝ΔФΔt磁通量的变化ΔФ＝B ΔS联立可得E ＝B ΔSΔt ，代入数据得E ＝0.12 V ；(2)平均电流I ＝ER代入数据得I ＝0.2 A(电流方向见图)；(3)电荷量q ＝I Δt 代入数据得q ＝0.1 C 命题预测1．(多选)(2020·江苏南京、盐城市一模)如图3甲所示，a 、b 两个绝缘金属环套在同一个光滑的铁芯上．在t＝0时刻，a、b两环处于静止状态，a环中的电流i随时间t的变化规律如图乙所示．下列说法中正确的是()图3A．t2时刻两环相互吸引B．t3时刻两环相互排斥C．t1时刻a环的加速度为零D．t4时刻b环中感应电流最大答案ACD解析在t2时刻与t3时刻，a环中的电流均处于减小阶段，根据楞次定律可知，两环的电流方向相同，则两环相互吸引，故A正确，B错误．a中电流产生磁场，磁场的变化使b中产生电流，才使两环相互作用，在题图乙中，“变化最快”即曲线的斜率最大．t1时刻曲线的斜率为0，这个瞬间磁场是不变化的，因此两环没有作用力，则加速度为零，故C正确．虽然t4时刻a环中的电流为零，但是根据该时刻对应的电流的曲线的斜率最大，即该时刻磁通量变化率最大，故t4时刻b环中感应电动势最大，则b环中感应电流最大，故D正确．2．(多选)(2020·江苏苏锡常镇二模)如图4甲所示，水平放置的平行金属导轨左端连接一个平行板电容器C和一个定值电阻R，导体棒MN放在导轨上且与导轨接触良好．装置放于垂直导轨平面的磁场中，磁感应强度B的变化情况如图乙所示(垂直纸面向外为磁感应强度的正方向)，MN始终保持静止．不计电容器充电时间，则在0～t2时间内，下列说法正确的是()图4A．电阻R两端的电压大小始终不变B．电容器C的a板先带正电后带负电C．MN棒所受安培力的大小始终不变D．MN棒所受安培力的方向先向右后向左答案AD解析由题图乙知，磁感应强度均匀变化，根据法拉第电磁感应定律可知，回路中产生恒定的感应电动势，电路中电流恒定，电阻R两端的电压恒定，故A正确；根据楞次定律可知，通过电阻R的电流一直向下，电容器C的a板电势较高，一直带正电，故B错误；MN中感应电流方向一直向上，由左手定则可知，MN所受安培力的方向先向右后向左，故D 正确；根据安培力公式F＝BIL，I、L不变，因为磁感应强度变化，MN所受安培力的大小变化，故C错误．高考题型2电磁感应中的图像问题1．电磁感应中的图像问题常见形式常见的有磁感应强度、磁通量、感应电动势、感应电流、速度、安培力等随时间或位移的变化图像．2．解答此类问题应注意以下几个方面(1)把握三个关注：(2)掌握两个常用方法，可快速准确地解题①排除法：定性分析电磁感应过程中某个物理量的变化趋势、变化快慢，特别是分析物理量的方向(正负)，排除错误的选项．这种方法能快速解决问题，但不一定对所有问题都适用．②函数关系法：根据题目所给的条件写出物理量之间的函数关系，再对图像作出判断，这种方法得到的结果准确、详细，但不够简捷．考题示例例3(2018·全国卷Ⅱ·18)如图5，在同一水平面内有两根平行长导轨，导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域，区域宽度均为l，磁感应强度大小相等、方向交替向上向下．一边长为32l的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动．线框中感应电流i随时间t变化的正确图线可能是()图5答案 D解析设线路中只有一边切割磁感线时产生的感应电流为i.线框位移等效电路的连接电流0～l2I＝2i(顺时针) l2～l I＝0l～3l2I＝2i(逆时针)3l2～2l I＝0由分析知，选项D符合要求．命题预测3．(2020·江苏苏州市调研)如图6所示，在自行车车轮的辐条上固定有一个小磁铁，前叉上相应位置(纸面外侧)处安装了小线圈，在车前进车轮转动过程中线圈内会产生感应电流，从垂直于纸面向里看，下列i－t图像中正确的是(逆时针方向为正)()图6答案 D解析磁铁靠近线圈时，线圈中向外的磁通量增大，根据楞次定律可知感应电流产生的磁场向里，根据安培定则可知线圈中感应电流方向为顺时针方向(负方向)；当磁铁离开线圈时，线圈中向外的磁通量减小，根据楞次定律可知感应电流产生的磁场向外，根据安培定则可知线圈中感应电流方向为逆时针方向(正方向)，A、B、C错误，D正确．4．(2020·江苏无锡市期末)有一匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化关系如图7甲所示的匀强磁场．现有如图乙所示的直角三角形导线框abc水平放置，放在匀强磁场中保持静止不动，t＝0时刻，磁感应强度B的方向垂直纸面向里，设产生的感应电流i顺时针方向为正，竖直边ab所受安培力F的方向水平向左为正．则下面关于F和i随时间t变化的图像正确的是()图7答案 A解析 在0～3 s 时间内，磁感应强度随时间线性变化，由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势恒定，回路中感应电流恒定，由F ＝BIL 可知，安培力与磁感应强度成正比，又由楞次定律判断出回路中感应电流的方向应为顺时针方向，即正方向， 0～2 s 内安培力水平向右，为负方向， 2～3 s 内安培力水平向左，为正方向，在3～4 s 时间内，磁感应强度恒定，感应电动势等于零，感应电流为零，安培力等于零，同理可判断出4～7 s 内的安培力变化情况，故B 、C 错误，A 正确；0～3 s 时间内，磁感应强度随时间线性变化，由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势恒定，回路中感应电流恒定，故D 错误．5．(多选)(2020·东北三省四市教研联合体模拟)如图8所示，光滑平行金属导轨MN 、PQ 放置在同一水平面内，M 、P 之间接一定值电阻R ，金属棒ab 垂直导轨放置，金属棒和导轨的电阻均不计，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中．t ＝0时对金属棒施加水平向右的外力F ，使金属棒由静止开始做匀加速直线运动．下列关于通过金属棒的电流i 、通过导轨横截面的电荷量q 、拉力F 和拉力的功率P 随时间变化的图像，正确的是( )图8答案 AC解析 由题意可知，金属棒由静止开始做匀加速直线运动，则有：x ＝12at 2，v ＝at ，根据法拉第电磁感应定律得：E ＝BL v ＝BLat ，则感应电流i ＝E R ＝BLaR t ，故A 正确；根据E ＝ΔΦΔt ，I ＝E R 和q ＝I Δt ，得q ＝ΔΦR ，而ΔΦ＝B ΔS ＝BLx ＝12BLat 2，故q ＝BLa 2R t 2，故B 错误；根据牛顿第二定律有：F －F 安＝ma ，F 安＝BiL ＝B 2L 2aR t ，解得：F ＝ma ＋B 2L 2aR t ，故C 正确；根据P ＝F v ， 得P ＝F v ＝ma 2t ＋B 2L 2a 2Rt 2，故D 错误． 高考题型3 电磁感应中的动力学与能量问题1．电磁感应中的动力学与能量问题常出现的两个模型一是线框进出磁场；二是导体棒切割磁感线运动．两类模型都综合了电路、动力学、能量知识，有时还会与图像结合，所以解题方法有相通之处．可参考下面的解题步骤：2．求解焦耳热Q 的三种方法(1)焦耳定律：Q ＝I 2Rt ，适用于电流、电阻不变； (2)功能关系：Q ＝W 克服安培力，电流变不变都适用；(3)能量转化：Q ＝ΔE (其他能的减少量)，电流变不变都适用． 考题示例例4 (2020·江苏卷·14)如图9所示，电阻为0.1 Ω的正方形单匝线圈abcd 的边长为0.2 m ，bc 边与匀强磁场边缘重合．磁场的宽度等于线圈的边长，磁感应强度大小为0.5 T ，在水平拉力作用下，线圈以8 m/s 的速度向右穿过磁场区域．求线圈在上述过程中图9(1)感应电动势的大小E ； (2)所受拉力的大小F ； (3)感应电流产生的热量Q . 答案 (1)0.8 V (2)0.8 N (3)0.32 J解析 (1)线圈切割磁感线产生的感应电动势E ＝Bl v 代入数据得E ＝0.8 V(2)线圈中产生的感应电流I ＝ER拉力的大小等于安培力F ＝BIl 解得F ＝B 2l 2vR代入数据得F ＝0.8 N (3)运动时间t ＝2lv 根据焦耳定律有Q ＝I 2Rt 联立可得Q ＝2B 2l 3vR代入数据解得Q ＝0.32 J例5 (多选)(2018·江苏卷·9)如图10所示，竖直放置的“”形光滑导轨宽为L ，矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的高和间距均为d ，磁感应强度为B .质量为m 的水平金属杆由静止释放，进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等．金属杆在导轨间的电阻为R ，与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为g .金属杆( )图10A ．刚进入磁场Ⅰ时加速度方向竖直向下B ．穿过磁场Ⅰ的时间大于在两磁场之间的运动时间C ．穿过两磁场产生的总热量为4mgdD ．释放时距磁场Ⅰ上边界的高度h 可能小于m 2gR 22B 4L 4答案 BC解析 穿过磁场Ⅰ后，金属杆在磁场之间做加速运动，在磁场Ⅱ上边缘速度大于从磁场Ⅰ出来时的速度，即进入磁场Ⅰ时速度等于进入磁场Ⅱ时速度，大于从磁场Ⅰ出来时的速度．金属杆在磁场Ⅰ中做减速运动，加速度方向向上，A 错． 金属杆在磁场Ⅰ中做减速运动，由牛顿第二定律知 ma ＝BIL －mg ＝B 2L 2vR－mg ，a 随着减速过程逐渐变小，即在前一段做加速度减小的减速运动；在磁场之间做加速度为g 的匀加速直线运动，两个过程位移大小相等，由v －t 图像(可能图像如图所示)可以看出前一段用时多于后一段用时，B 对． 由于进入两磁场时速度相等，由动能定理知， mg ·2d －W 安1＝0， W 安1＝2mgd .即通过磁场Ⅰ产生的热量为2mgd ，故穿过两磁场产生的总热量为4mgd ，C 对． 设刚进入磁场Ⅰ时速度为v ，则由机械能守恒定律知mgh ＝12m v 2， 进入磁场时ma ＝BIL －mg ＝B 2L 2v R－mg ， 解得v ＝m (a ＋g )R B 2L 2， 联立解得h ＝m 2(a ＋g )2R 22B 4L 4g >m 2gR 22B 4L4，D 错． 命题预测6．(多选)(2020·江西上铙市高三一模)如图11所示，虚线框内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B ，磁场区域上下宽度为l ；质量为m 、边长为l 的正方形线圈abcd 平面保持竖直，ab 边保持水平的从距离磁场上边缘一定高度处由静止下落，以速度v 进入磁场，经过一段时间又以相同的速度v 穿出磁场，不计空气阻力，重力加速度为g .下列说法正确的是( )图11A ．线圈的电阻R ＝B 2l 2v mgB ．进入磁场前线圈下落的高度h ＝v 22gC ．穿过磁场的过程中，线圈电阻产生的热量Q ＝2mglD ．线圈穿过磁场所用时间t ＝l v答案 ABC解析 由题意可知，线圈进入磁场和穿出磁场时速度相等，说明线圈在穿过磁场的过程中做匀速直线运动，则mg ＝F 安＝BIl ＝B 2l 2v R ，R ＝B 2l 2v mg，所以A 正确；线圈在进入磁场前做自由落体运动，由动能定理得mgh ＝12m v 2，进入磁场前线圈下落的高度为h ＝v 22g，所以B 正确；线圈在穿过磁场的过程中克服安培力做功转化为焦耳热，又安培力与重力平衡，则穿过磁场的过程中线圈电阻产生的热量为Q ＝mg ·2l ＝2mgl ，所以C 正确；根据线圈在穿过磁场过程中做匀速运动，可得线圈穿过磁场的时间为t ＝2l v ，所以D 错误．7．(2020·江苏南京、盐城、一模)如图12所示，闭合矩形线框abcd 可绕其水平边ad 转动，ab 边长为x ，bc 边长为L 、质量为m ，其他各边的质量不计，线框的电阻为R .整个线框处在竖直向上的磁感应强度为B 的匀强磁场中．现给bc 边一个方向与bc 边、磁场的方向均垂直的初速度v ，经时间t ，bc 边上升到最高处，ab 边与竖直线的最大偏角为θ，重力加速度为g .求t 时间内：图12(1)线框中感应电动势的最大值；(2)流过线框导体截面的电荷量；(3)线框中感应电流的有效值．答案 (1)BL v (2)Blx sin θR (3)m [v 2－2gx (1－cos θ)]2Rt 解析 (1)开始时bc 边速度最大且速度方向与磁感应强度方向垂直，感应电动势最大，则有E max ＝BL v(2)根据电荷量的计算公式可得q ＝I t根据闭合电路欧姆定律可得I ＝ER根据法拉第电磁感应定律可得E ＝ΔΦt ＝BLx sin θt 解得q ＝BLx sin θR(3)根据能量守恒定律可得12m v 2＝mgx (1－cos θ)＋Q 根据焦耳定律Q ＝I 有2Rt解得I 有＝m [v 2－2gx (1－cos θ)]2Rt. 8．(2020·湖南3月模拟)如图13所示，两根足够长的光滑直金属导轨MN 、PQ 平行固定在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L ，导轨的电阻不计．导轨顶端M 、P 两点间接有滑动变阻器和阻值为R 的定值电阻．一根质量为m 、电阻不计的均匀直金属杆ab 放在两导轨上，与导轨垂直且接触良好．空间存在磁感应强度大小为B 、方向垂直斜面向下的匀强磁场．调节滑动变阻器的滑片，使得滑动变阻器接入电路的阻值为2R ，让ab 由静止开始沿导轨下滑．不计空气阻力，重力加速度大小为g .图13(1)求ab 下滑的最大速度v m ；(2)求ab 下滑的速度最大时，定值电阻上消耗的电功率P ；(3)若在ab 由静止开始至下滑到速度最大的过程中，定值电阻上产生的焦耳热为Q ，求该过程中ab 下滑的距离x 以及通过滑动变阻器的电荷量q .答案 见解析解析 (1)ab 下滑的速度最大时，其切割磁感线产生的感应电动势为：E ＝BL v m ，此时通过定值电阻的电流为：I ＝E R ＋2R， ab 杆所受安培力大小为：F 安＝BIL ，由受力平衡得mg sin θ＝BIL ，联立解得：v m ＝3mgR sin θB 2L 2； (2)由电功率公式有：P ＝I 2R ，解得：P ＝m 2g 2R sin 2θB 2L 2； (3)由题意滑动变阻器接入电路的阻值为2R ，为定值电阻的2倍，根据焦耳定律可知，滑动变阻器上产生的焦耳热为2Q ；由能量守恒定律可得：mgx sin θ＝12m v m 2＋Q ＋2Q ， 解得：x ＝9m 2gR 2sin θ2B 4L 4＋3Q mg sin θ； 在ab 由静止开始至下滑到速度最大的过程中，穿过回路的磁通量的变化为：ΔΦ＝BLx ，设ab 由静止开始至下滑到速度最大所用时间为Δt ，在该过程中，回路产生的平均感应电动势为E ＝ΔΦΔt 根据闭合电路欧姆定律可得，在该过程中，通过回路的平均感应电流为I ＝E 3R， 又q ＝I ·Δt 联立解得：q ＝3m 2gR sin θ2B 3L 3＋BLQ mgR sin θ. 专题强化练保分基础练1．(2020·江苏扬州市期末)穿过某闭合回路的磁通量Φ随时间t 变化的图像如下图所示，可使回路中感应电流先增大后减小且方向不变的是( )答案 C解析 要使回路中感应电流先增大后减小且方向不变，则要求电动势先增大后减小且方向不变，A 、B 项两图回路在前半段时间内磁通量Φ随时间t 变化的图像的斜率为定值，电动势为定值；在后半段时间内磁通量Φ随时间t 变化的图像的斜率为也为定值，电动势为定值，故A 、B 错误；C 项图中磁通量Φ随时间t 变化的图像的斜率先变大后变小，所以感应电动势先变大后变小，且斜率始终为正值，电动势方向不变，故C 正确；D 项图中磁通量Φ随时间t 变化的图像的斜率大小先变小后变大，则电动势先变小后变大，且斜率的正负值变化，即电动势方向变化，故D 错误．2．(多选)(2020·江苏南通、泰州市期末)如图1所示，一条形磁铁竖直放置(上端为N 极)，金属线圈从磁铁正上方某处下落，经条形磁铁A 、B 两端时速度分别为v 1、v 2，线圈中的电流分别为I 1、I 2，线圈在运动过程中保持水平，则( )图1A ．I 1和I 2的方向相同B ．I 1和I 2的方向相反C ．I 1∶I 2＝v 12∶v 22D ．I 1∶I 2＝v 1∶v 2答案 BD解析 金属线圈经条形磁铁A 、B 两端时，磁通量先向上增大后向上减小，依据楞次定律“增反减同”，可知感应电流产生的磁场方向先向下，后向上，根据右手螺旋定则可知，则I 1和I 2感应电流的方向先顺时针，后逆时针(从上向下看)，即它们的方向相反，故A 错误，B 正确； 根据法拉第电磁感应定律及闭合电路欧姆定律有I ＝E R ＝BL v R即I 与v 成正比，故C 错误，D 正确．3．(多选)(2020·江苏常州市期末)如图2所示，钳型电流表是一种穿心式电流互感器，选择量程后，将一根通电导线夹入钳中，就可以读出导线中的电流．该电流表( )图2 A ．可以测直流电流B ．可以测交流电流C ．量程旋钮旋到大量程时接入电路的线圈匝数变多D ．量程旋钮旋到大量程时接入电路的线圈匝数变少答案 BC解析 电流互感器是根据电磁感应原理制成的，只能测量交流电流，不能测量直流电流，选项A 错误，B 正确；根据I 1I 2＝n 2n 1可知，n 1和I 2一定，则当I 1变大时n 2要增大，则量程旋钮旋到大量程时接入电路的线圈匝数变多，选项C正确，D错误．4．(多选)(2020·山东潍坊市二模)如图3甲，螺线管内有平行于轴线的外加磁场，以图中箭头所示方向为其正方向．螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一闭合小金属圆环，圆环与导线框在同一平面内．当螺线管内的磁感应强度B随时间t按图乙所示规律变化时()图3A．在0～t1时间内，环有收缩趋势B．在t1～t2时间内，环有扩张趋势C．在t1～t2时间内，环内有逆时针方向的感应电流D．在t2～t3时间内，环内有逆时针方向的感应电流答案BC解析在0～t1时间内，B均匀增加，则在线圈中产生恒定的感生电动势，在导线框dcba中形成稳定的电流，故此时环中无感应电流产生，环也没有收缩趋势，选项A错误；在t1～t2时间内，B的变化率逐渐减小，则螺线管中的感应电流方向为从下到上且逐渐减小，在导线框abcd中的磁通量为向外减小，穿过环的磁通量向外减小，根据楞次定律可知，环内有逆时针方向的感应电流，且有扩张趋势，选项B、C正确；在t2～t3时间内，B的方向向下，且B 的变化率逐渐减小，则螺线管中的感应电流方向为从上到下且逐渐减小，在导线框abcd中的磁通量为向里减小，穿过环的磁通量向里减小，根据楞次定律可知，环内有顺时针方向的感应电流，选项D错误．5．(2020·云南昆明市高三“三诊一模”测试)如图4甲所示，单匝矩形金属线框abcd处在垂直于线框平面的匀强磁场中，线框面积S＝0.3 m2，线框连接一个阻值R＝3 Ω的定值电阻，其余电阻不计，线框的cd边位于磁场边界上．取垂直于纸面向外为磁感应强度B的正方向，磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示．下列说法正确的是()图4A ．在0～0.4 s 内，线框中感应电流沿逆时针方向B ．在0.4～0.8 s 内，线框有扩张的趋势C ．在0～0.8 s 内，线框中的感应电流为0.1 AD ．在0～0.4 s 内，ab 边所受安培力保持不变答案 C解析 由题图乙所示图线可知，在0～0.4 s 内，磁感应强度垂直于纸面向里，磁感应强度减小，则穿过线框的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流沿顺时针方向，故A 错误． 由题图乙所示图线可知，在0.4～0.8 s 内，穿过线框的磁通量增加，由楞次定律可知，线框有收缩的趋势，故B 错误．由题图乙所示图线可知，在0～0.8 s 内，线框产生的感应电动势为：E ＝ΔΦΔt ＝ΔB Δt S ＝0.4－(－0.4)0.8×0.3 V ＝0.3 V ， 线框中的感应电流为：I ＝E R ＝0.33A ＝0.1 A ，故C 正确． 在0～0.4 s 内，线框中的感应电流I 保持不变，由题图乙所示图线可知，磁感应强度B 大小不断减小，由F ＝ILB 可知，ab 边所受安培力不断减小，故D 错误．6．(2020·江苏苏州市调研)如图5所示，两个相同的灯泡a 、b 和电阻不计的线圈L (有铁芯)与电源E 连接，下列说法正确的是( )图5A ．开关S 闭合瞬间，a 灯发光，b 灯不发光B ．开关S 闭合，a 灯立即发光，后逐渐变暗并熄灭C ．开关S 断开，b 灯“闪”一下后熄灭D ．开关S 断开瞬间，a 灯左端的电势高于右端电势答案 B解析 闭合开关S 瞬间，两小灯泡均有电流流过，同时发光，A 错误；闭合开关S 瞬间，a 灯立即发光，根据楞次定律可知线圈中产生的阻碍原电流变大的感应电流逐渐减小至0，因为a 灯和线圈并联，所以通过线圈的电流逐渐增大，通过a 灯的电流逐渐减小，亮度逐渐减小，因为线圈电阻不计，所以稳定时a 灯被短路，最后熄灭，B 正确；断开开关瞬间，b 灯断路无电流流过，立即熄灭，C 错误；断开开关瞬间，根据楞次定律可知，通过线圈的电流向右，所以线圈右端电势高于左端，所以a 灯右端的电势高于左端，D 错误．7．(多选)如图6甲所示，导线制成的等边三角形OMN 放置在水平桌面上，竖直向下的匀强磁场穿过桌面．剪下MN 间的导线，向左平移到O 点，现使其在水平外力F 作用下紧贴MON 向右匀速运动，从O 点开始计时，磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图乙所示，导线未脱离MON 之前，外力F 、导线与MON 构成的闭合电路的电动势E 、电路中的电流I 、外力的功率P 与时间t 变化的关系正确的是( )图6A ．F ∝t 2B ．E ∝t 2C ．I ∝tD ．P ∝t 3答案 BCD解析 由题图乙知，磁感应强度B ＝kt ，由几何知识可知，导线切割磁感线的有效长度为l ＝2v t tan 30°＝233v t ， 设导线单位长度电阻为R ，回路总电阻为R 总＝3lR ＝23v tR电动势E ＝Bl v ＝233k v 2t 2∝t 2，B 正确； I ＝E R 总＝k v t 3R∝t ，C 正确； 由题意知F ＝F 安＝BIl ＝239Rk 2v 2t 3∝t 3，A 错误； P ＝F v ＝239Rk 2v 3t 3∝t 3，D 正确． 8．(2020·江苏苏锡常镇一模)据报道，我国华中科技大学的科学家创造了脉冲平顶磁场磁感应强度超过60 T 的世界纪录，脉冲平顶磁场兼具稳态和脉冲两种磁场的优点，能够实现更高的强度且在一段时间保持很高的稳定度．如图7甲所示，在磁场中有一匝数n ＝10的线圈，线圈平面垂直于磁场，线圈的面积为S ＝4×10－4 m 2，总电阻为R ＝60 Ω.如图乙为该磁场磁感应强度的变化规律，设磁场方向向上为正，求：图7(1)t ＝0.5×10－2 s 时，线圈中的感应电动势大小；(2)在0～2×10－2 s 过程中，通过线圈横截面的电荷量；(3)在0～3×10－2 s 过程中，线圈产生的热量．答案 (1)24 V (2)4×10－3 C (3)0.192 J解析 (1)由E ＝n ΔB ΔtS 得E ＝10×601×10－2×4×10－4＝24 V (2)在0～1×10－2 s 过程中，由I ＝E R 得I ＝0.4 A在1×10－2 s ～2×10－2 s 过程中，线圈中电流为0，由q ＝I Δt 可知，流过线圈的电荷量为q ＝0.4×1×10－2 C ＝4×10－3 C(3)由Q ＝I 2Rt 得，0～3×10－2 s 过程中，线圈产生的热量为Q ＝0.42×60×2×10－2 J ＝0.192 J.争分提能练9．(2020·江苏南泰扬徐淮连宿二模)如图8甲所示，虚线右侧有一方向垂直纸面的有界匀强磁场，磁场的磁感应强度随时间t 变化关系如图乙所示(取磁场垂直纸面向里的方向为正方向)，固定的闭合导线框一半在磁场内．从t ＝0时刻开始，下列关于线框中感应电流i 、线框ab 边受到的安培力F 随时间t 变化图像中，可能正确的是(取线框中逆时针方向的电流为正，安培力向右为正方向)( )图8答案 B解析 由题图可知，在0～T 2内线圈中磁感应强度的变化率相同，故0～T 2内电流的方向相同，由楞次定律可知，电路中电流方向为逆时针，即电流为正方向；在T 2～T 内线圈中磁感应强度的变化率相同，故T 2～T 内电流的方向相同，由楞次定律可知，电路中电流方向为顺时针，即电流为负方向；根据法拉第电磁感应定律有E ＝ΔB Δt ·S 2，则感应电流为i ＝E R ＝ΔB Δt ·S 2R由题图可知两段时间内的磁感应强度大小相等，故两段时间内的感应电流大小相等，故A 错误，B 正确；由上分析可知，一个周期内电路的电流大小恒定不变，根据F ＝BIL 可知F 与B 成正比，则在0～T 4内磁场垂直纸面向外减小，电流方向由b 到a ，根据左手定则可知，线框ab 边受到的安培力F 方向向右，为正方向，大小随B 均匀减小；在T 4～T 2内磁场垂直纸面向里增大，电流方向由b 到a ，根据左手定则可知，线框ab 边受到的安培力F 方向向左，为负方向，大小随B 均匀增大；在T 2～3T 2内磁场垂直纸面向里减小，电流方向由a 到b ，根据左手定则可知，线框ab 边受到的安培力F 方向向右，为正方向，大小随B 均匀减小；在3T 2～T 内磁场垂直纸面向外增大，电流方向由a 到b ，根据左手定则可知，线框ab 边受到的安培力F 方向向左，为负方向，大小随B 均匀增大，故C 、D 错误．10．(多选)如图9所示，Ⅰ、Ⅱ两条虚线之间存在匀强磁场，磁场方向与竖直纸面垂直．一个质量为m 、边长为L 的正方形导体框，在此平面内沿竖直方向运动，t ＝0时刻导体框的上半部分恰好进入磁场，速度为v 0.经历一段时间后，当导体框上半部分恰好出磁场时，速度为零．此后导体框下落，再经历一段时间到达初始位置．不计空气阻力，则导体框( )图9A ．在上升过程中的加速度一直大于g。
上海交通大学大学物理课件 电磁感应
o b
o a
[例14-2]
均匀 B ，线圈半径R，以
Ek
v 平动。
（1）分析电动势分布
（2）指出 a，c 两点
vB b d
a v dl
（3）求 b，d 两点电势差 解： （1） d v B dl
c
（ 2） （ 3）
Eir
解：
Eiz S2
S3
z
S1
o a
z
b S
l
c
S1 S2 S3 构成闭合曲面 Ei dS Ei dS Eir dS 0 Eir 0 S S1 S1 B dS 0 对于矩形闭合回路 abcd Ei dl l S t b
q
t2
t1
1 Idt R
2
1
1 d 2 1 R
§14.2 动生电动势
一、洛伦兹力产生动生电动势
导线运动！ 设稳恒磁场 B ， b dl v 如 q>0 载流子受力 F qv B B a F Ek v B q b b Ek dl (v B) dl 如 0, // dl
产生感生电动势的 非静电力是什么？
Ii l
G
1.
F q(E v B) v 0, B 0 f m 0
B(t )
2.
F
q
产生感生电动势的非静电力一定不是洛仑兹力。
麦克斯韦提出感应电场概念：当空间中的磁场 发生变化时，就在周围空间激起感应电场 ， 在导体中产生感生电动势，并形成感应电流。
磁场与电磁感应
地球的磁场
磁力
磁力是大自然中普遍存在的一种物理现象。磁力 源于磁场的存在，根据牛顿的万有引力原理，凡 是有质量的物体，均有磁场存在。我们对于磁力 的感知，主要是通过磁力（感）线进行描述的。 磁力，是磁场对放入其中的磁体和电流的作用力。 磁力是靠电磁场来传播的，电磁场的速度是光速， 自然磁力作用的速度也是光速了。磁力现在人们 还不清楚它能量的来源和形成的本质
试验过程及现象如下：
表针 磁铁动作 N极插入线圈 N极停在线圈中 N极从线圈抽出 摆动方向 磁铁动作 S极插入线圈 S极停在线圈中 S极从线圈抽出 表针 摆动方向
归纳：在这个实验中，什么情况下能够产生感应电流？
现象：当磁铁相对线圈运动时，有感应电流产生
线圈闭合电路所在位置的磁场发生变化时， 有感应电流产生
电磁铁 地磁
9000~17000Gs
2000~15000Gs 0.5Gs
磁通
磁通的单位
磁导率
相对磁导率
物质的导磁类别
顺磁材料
磁场强度
磁场强度
磁场对电流的作用
磁场对载流直导线的作用
左手定则
.伸开左手使拇指跟其余四指垂直并且都跟手掌在同一个平面内让磁感 线穿入手心并使四指指向电流的方向大拇指所指的方向就是通电导线 所受安培力的方向即导线向该方向运动。、
归纳总结
实验一：部分导体切割磁感 线时，磁场的大小和方向不 变，但是闭合电路所围面积 发生变化，有感应电流产生
归纳总结
实验二：条形磁铁相对线圈 运动时，线圈本身的面积没 有变化，但是线圈闭合电路 所在位置的磁场发生了变化， 产生了感应电流
归纳总结
实验三：通断电瞬间，快速 滑动变阻器时，线圈A中的电 流发生了变化，导致线圈B中 的磁场发生了变化，这样B中 产生了感应电流
难点解析北师大版九年级物理第十四章电磁现象必考点解析试题(含详细解析)
北师大版九年级物理第十四章电磁现象必考点解析考试时间：90分钟；命题人：物理教研组考生注意：1、本卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，满分100分，考试时间90分钟2、答卷前，考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、班级填写在试卷规定位置上3、答案必须写在试卷各个题目指定区域内相应的位置，如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用涂改液、胶带纸、修正带，不按以上要求作答的答案无效。
第I卷（选择题 30分）一、单选题（10小题，每小题3分，共计30分）1、下列关于电磁现象的应用或探究活动，其中说法正确的是（）A．动圈式话筒应用了磁场对电流的作用B．演示电磁感应现象C．奥斯特通过实验说明磁场能产生电流D．探究发电机的工作原理2、一通电螺线管中的电流方向和其周围磁感线的分布如图所示，其中正确的是（）A．B．C．D．3、下列关于磁场的说法正确的是（）A．奥斯特实验表明，通电铜导线周围具有磁场，是因为铜导线被磁化了B．要使通电螺线管的磁性增强，应该增加螺线管的匝数，减小电流C．在地磁场作用下能自由转动的小磁针，静止时N极指北方D．磁感线是真实存在的，磁场由无数条磁感线组成4、如图所示，闭合电磁铁开关S，条形磁铁静止在水平桌面上。
下列判断正确的是（）A．条形磁铁受到电磁铁对其向左的作用力B．条形磁铁受到桌面对其向左的摩擦力C．将滑动变阻器的滑片向右移动，条形磁铁受到的摩擦力不变D．若只改变电源的正负极，条形磁铁受到的摩擦力变大5、下面是演示电磁学原理及其应用的示意图，以下说法正确的是（）A．利用甲实验的原理可制成丙装置B．利用乙实验的原理可制成丁装置C．丙装置可将内能转化为电能D．丁装置可将机械能转化为电能6、如图所示，甲、乙、丙、丁是四幅实验图，下列说法中正确的是（）A．甲实验说明电磁铁的原理B．乙实验说明磁场能产生电流C．丙实验说明电磁感应现象D．丁实验说明机械能可以转化为电能7、如图是一些研究电现象和磁现象的实验。
磁场和电磁感应
磁场和电磁感应磁场和电磁感应是电磁学中的重要概念，它们描述了磁力和电流之间的关系，在我们的日常生活中具有广泛的应用。
本文将介绍磁场和电磁感应的基本原理、性质和应用。
一、磁场的概念和性质磁场是指存在于物质周围的一种物理场，它能够对带电粒子或者磁性物质产生磁力的作用。
磁场可以由磁铁、电流和变化的电场等产生。
磁场的强度可以用矢量表示，通常用磁感应强度B来表示，其单位是特斯拉(T)。
磁场具有以下几个基本性质：1. 磁场具有方向性：磁场是一个矢量场，具有大小和方向。
在磁场中，磁力线的走势表示了磁场的方向。
2. 磁场的力线是闭合的曲线：任何一条磁力线都是一个闭合的曲线，它从一个磁铁的北极出发，穿过空间，最后回到南极。
3. 磁场的磁感应强度是均匀的：在磁铁的磁场中，磁感应强度是均匀的，且具有径向分布的特点。
二、电磁感应的基本原理电磁感应是指磁场中的变化会引起感应电流的产生，或者说磁场中变化的磁感应强度会产生电动势。
根据法拉第电磁感应定律，当磁场中的磁通量发生变化时，电路中将会产生一个感应电动势。
磁通量的改变可以通过改变磁场的强度、改变磁场的方向或者改变电路和磁场的相对运动来实现。
电磁感应的基本原理可以总结为以下几点：1. 磁通量的变化产生感应电动势：磁通量的变化率决定了感应电动势的大小。
当磁通量发生变化时，电路中就会有感应电流流过。
2. 感应电动势的方向与磁场的变化有关：根据楞次定律，感应电动势的方向总是使得通过电路的感应电流产生的磁场与引起感应电动势的磁场变化相反。
3. 感应电动势的大小与磁场的变化速率有关：磁场变化越快，感应电动势越大。
三、磁场和电磁感应的应用磁场和电磁感应在我们的日常生活中具有广泛的应用，下面列举几个常见的例子：1. 电磁铁：电磁铁是一种可以通过通电产生磁力的装置。
它由电磁线圈和铁心组成，通电时会形成磁场，使铁心具有磁性，可以吸附和释放各种金属物体。
2. 发电机：发电机利用电磁感应的原理将机械能转化为电能。
九年级物理第14章知识点
九年级物理第14章知识点第一节：电磁感应1. 电磁感应的基本概念电磁感应是指磁场发生变化时，会在电路中产生感应电流或感应电动势的现象。
电磁感应的原理是法拉第电磁感应定律。
2. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是描述电磁感应现象的重要定律。
根据该定律，当一个导体回路中的磁通量发生变化时，感应在回路上的电动势的大小与磁通量变化速率成正比。
3. 洛伦兹力和感应电动势的关系洛伦兹力是指带电粒子在磁场中受到的力，当导体中的自由电荷受到磁场的作用力时，会在导体中产生感应电动势。
4. 电磁感应的应用电磁感应在日常生活中有广泛的应用，例如发电机、变压器等。
第二节：电磁场1. 电磁场的概念电磁场是指在空间中存在的能够对带电粒子产生电荷力的场。
2. 静电场和静磁场的产生静电场是由静止电荷产生的，而静磁场是由静止磁荷或电流产生的。
3. 电场和磁场的相互作用电场和磁场之间可以相互转化，变化的电场可以产生磁场，变化的磁场也可以产生电场。
4. 电磁波电磁波是由电磁场通过空间传播而产生的波动现象，包括无线电波、可见光、X射线等。
第三节：电磁感应定律的定量关系1. 磁通量和磁感应强度磁通量是指通过某一平面的磁感线的总数，磁感应强度是指单位面积上通过的磁感线数目。
2. 磁通量和磁感应强度的关系根据定义，磁通量和磁感应强度成正比，比例系数为平面的面积。
3. 感应电动势的计算公式感应电动势的大小可以通过磁通量的变化速率来计算，公式为：感应电动势=磁通量的变化率。
4. 电磁感应的右手定则和左手定则右手定则用来确定感应电动势或感应电流的方向，左手定则用来确定力的方向。
第四节：电磁感应现象的应用1. 发电机的工作原理发电机利用电磁感应的原理将机械能转化为电能，产生电流并输出电功。
2. 变压器的工作原理变压器利用电磁感应的原理，通过改变线圈的匝数比例来改变输入电压和输出电压的比例。
3. 电动机的工作原理电动机利用电磁感应的原理将电能转化为机械能，产生转动力矩，实现物体的运动。
磁场与电磁感应
磁场与电磁感应磁场和电磁感应是电磁学中的两个重要概念，它们之间存在着密切的关联。
本文将对磁场和电磁感应进行详细的阐述，以及它们在日常生活中的应用。
一、磁场的概念和性质磁场是指物体周围具有磁力作用的区域。
磁场可用磁力线来表示，磁力线的方向是磁力的方向。
磁场有确定的方向，可以通过磁针来观察和测量。
磁场的强弱可以用磁感应强度来表示，单位是特斯拉（T）。
二、电磁感应的原理电磁感应是指导体中的电荷在磁场中产生感应电流或感应电动势的现象。
当导体穿过磁场时，磁场的变化将产生感应电流；当导体和磁场相对运动时，导体中也会产生感应电动势。
三、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是描述磁场和导体之间相互作用的定律。
它可以总结为两个方面：一是磁感应强度变化会导致感应电动势的产生；二是当导体中存在闭合回路时，感应电动势会产生感应电流。
四、楞次定律楞次定律是电磁感应的一个重要规律，它表明感应电流的方向总是使产生它的磁通量发生变化的方式相反。
这个定律对于解释电磁感应现象以及应用于发电机等设备的工作原理具有重要意义。
五、电磁感应的应用电磁感应在许多领域都有重要的应用。
例如，在电力工程中，发电机利用电磁感应原理将机械能转化为电能；在变压器中，利用电磁感应实现电压的升降；在感应炉中，电磁感应可以用来加热金属材料等。
六、电磁感应的实验为了深入了解和验证电磁感应定律，可以进行一些简单的实验。
例如，可以利用一个螺线管和一个磁铁，通过改变磁铁与螺线管之间的相对运动，观察感应电流的变化。
这些实验不仅可以帮助我们更好地理解电磁感应的原理，还能培养我们的科学实验技能。
七、电磁感应的挑战和未来发展电磁感应作为一个重要的物理学概念，为我们解释自然界中的许多现象提供了重要的依据。
然而，仍然有一些问题需要进一步研究和解决，例如如何提高感应电流的效率、如何利用电磁感应进行更高效的能量转换等等。
未来的发展将会带来更多的新发现和创新。
总结：本文对磁场和电磁感应进行了详细的介绍，包括磁场的概念和性质，电磁感应的原理和法拉第电磁感应定律，以及电磁感应的应用和实验等。
大学物理第14章电磁感应题解
第 14 章
电磁感应
14-1 如附图所示，一根无限长平行直导线载有电流 I ，一矩形线圈位于导线平面内沿垂直 于载流导线方向以恒定速率运动，则线圈中感应电流方向如何？ 答： 当以 v 运动远离直导线，通过线圈的磁通量减少， 由楞次定律，感应电流所产生的电场将反抗这种变化，故 感应电流为顺时针。
解：建立如图示直角坐标系，任意时刻B点与长直导线之间的 距离为r。任意时刻矩形ABCD中的磁通量为：
r b r
μ0 I μ Ia r b adx 0 ln 2 πx 2π r
所以，矩形形线圈ABCD内的感应电动势的大小为：
d d dr dt dr dt
r d
μ0 I vab 2πd d b
2 R μ I μ I2 Wm dWm 02 4 r 2 2 πrdr 0 0 8π R 16 π 上述结果仅为单位长度载流导线内所具有的磁场能量，它是总磁场能量的一部分，总能量还 应包括导线外磁场所储存的磁能。
R ×
×
O
I×
×
B
F
I ×
×
×
v
此时
I=
×
R
Blv R
M
x
B 2l 2 v MN 所受安培力为 F BIl R
由牛二定律
dv B 2l 2 v F ma m dt R
2 2 t B l dv v0 v 0 mR dt v B 2l 2 ln t v0 mR v
磁场和电磁感应的基本概念和计算
磁场和电磁感应的基本概念和计算磁场和电磁感应是物理学中的重要概念，它们是我们理解电磁现象的基础。
本文将介绍磁场和电磁感应的基本概念，并探讨如何计算与它们相关的物理量。
一、磁场的基本概念磁场是由物体或电流所产生的一种具有磁性的力场。
在磁场中，磁性物体受到力的作用，能够发生磁力线和磁感线的运动。
1. 磁力线: 磁力线描述了磁场的分布情况和方向。
它们是从磁体的北极流向南极的闭合曲线。
2. 磁感线: 磁感线是表示磁场的力线。
它们是从磁体的南极指向北极的曲线。
3. 磁感强度: 磁感强度（B）是描述磁场的一个量，它反映了磁场的强弱。
单位是特斯拉（T）。
二、电磁感应的基本概念电磁感应是指通过磁场与物体之间的相互作用而产生的电流现象。
根据法拉第电磁感应定律，当一个导体在磁场中运动或磁场变化时，会在导体中产生感应电动势。
1. 磁感线切割导体: 当磁感线与导体相互作用时，当导体相对于磁感线运动或磁感线相对于导体变化时，导体中就会产生感应电动势。
2. 感应电流: 当导体中产生感应电动势时，如果电路是闭合的，就会有感应电流通过导体。
感应电流的大小与导体的电阻有关。
三、磁场和电磁感应的计算在磁场和电磁感应的计算中，有一些常用的物理量和公式。
1. 磁场强度计算: 磁场强度（B）的计算可以使用安培定律。
根据安培定律，磁场强度等于单位长度上的电流产生的磁场强度。
公式为 B = μ0 * I / (2 * π * r)，其中μ0是真空中磁导率，I是电流，r是距离。
2. 磁感强度计算: 磁感强度（B）与磁场强度（H）之间的关系为 B = μ * H，其中μ是磁导率，H是磁场强度。
3. 电动势计算: 电动势（ε）的计算可以使用法拉第电磁感应定律。
公式为ε = -N * ΔΦ / Δt，其中N是线圈的匝数，ΔΦ是磁通量的变化，Δt是时间改变。
4. 感应电流计算: 感应电流（I）的计算可以使用欧姆定律。
公式为I = ε / R，其中R是电路的电阻。
磁场与电磁感应
变压器同名端：
i1 • u1
• i2
i1 •
i2 u2
•
u2 u1
同名端规定：
当电流i1 、i2分别从两个线圈对应的端纽流入 时，磁通相互加强，则这两个端纽称作为同名端。
意 义：若电流i1由N1的“ • ”端流入，则在N2 中产生的互感电压u21的正极在N2的“• ”端。
铃铛
电磁铁 接触断 路器
铃锤
敲响 返回
5. 电磁铁再次通电 以上过程不断重复
2 磁场的主要物理量
思考
地球有磁场，那么哪个地方磁场最强呢？ 磁铁也有磁场，电流也会产生磁场，哪个 磁场大？磁场的大小与那些参数有关呢？
磁感应强度
磁场不仅具有方向性，而且各处的强弱也可能不 同，靠近磁极或电流处的磁场较强，为了反映磁场的 基本特性（具有力的性质），反映磁场不仅具有方向 而且还有强弱，我们将引入一个叫做磁感应强度的物 理量加以定量地描述．
1956年是特斯拉诞生100周年，国际电气技术协会决 定，把国际单位制中磁感应强度的单位命名为特斯拉，简 称“特”．
需要注意：
（1）磁感应强度是反映磁场本身特性的物理量，是
由磁场自身决定的，与磁场的中有无电流无关，跟 磁场中导线是否受力无关。
（2）B的大小表示磁场的强弱。
B的方向是该点的磁场方向（既小磁针N极在磁 场中的 受力的方向） （3）反映了磁场力的的性质的物理量（B的物理意 义）。
电流能产生磁场，那么磁场能否产
生电流呢？
英国科学家用实验来回答了这个问
题。
这种利用磁场产生电流的现象称为 电磁感应现象，产生的电流称为感应电 流。产生感应电流的电动势称为感应电 动势。 在线圈回路中产生感应电动势和感 应电流的原因是由于磁铁的插入和拔出 导致线圈中磁通发生了变化。
磁感应与电磁感应的区别与联系
磁感应与电磁感应的区别与联系磁感应和电磁感应是物理学中的两个重要概念，它们在研究电磁现象和应用中起着至关重要的作用。
本文将从理论解释、实验现象和应用领域等方面详细探讨磁感应和电磁感应的区别与联系。
一、理论解释磁感应是指由磁场对物质所产生的作用。
根据安培定律，电流通过导线时会产生磁场，而导线中的电流也受到磁场的影响，导致力的作用。
这就是磁感应现象。
而电磁感应则是指由磁场变化引起的电场的产生以及电场变化引起的磁场的产生。
区别：磁感应是指磁场对物质的作用，而电磁感应则是指磁场和电场之间相互转换的现象。
联系：磁感应和电磁感应都是由于磁场和电场之间的相互作用而产生的。
二、实验现象磁感应的实验现象主要包括磁力作用和磁感应现象。
磁力作用是指磁场对磁性物质的吸引或排斥作用。
而磁感应现象是指导线通过电流时受到力的作用。
电磁感应的实验现象主要包括法拉第电磁感应定律和楞次定律。
法拉第电磁感应定律说明了磁场变化时导线中会产生感应电流。
而楞次定律则说明了由于感应电流产生的磁场和原磁场之间相互作用，使得系统总磁通量保持不变。
区别：磁感应的实验现象主要涉及磁力作用和磁感应现象，而电磁感应的实验现象则包括法拉第电磁感应定律和楞次定律。
联系：磁感应和电磁感应都是通过实验观察和测量得到的重要现象。
三、应用领域磁感应在生活和工业中广泛应用，如磁铁、电磁铁、磁悬浮列车等。
磁感应的应用可以将各种物理力转化为机械力，实现各种机械装置的驱动。
电磁感应在通信、能量转换等领域有着重要的应用。
例如：电动机和发电机是利用电磁感应原理设计制造的；变压器则是利用电磁感应使电能的电压和电流发生变化。
区别：磁感应在物质的作用和驱动机械设备方面应用广泛；电磁感应在能量转换和通信等方面应用广泛。
联系：磁感应和电磁感应都是在不同领域中发挥重要作用的物理现象。
综上所述，磁感应和电磁感应虽然有区别，但也存在着一定的联系。
磁感应和电磁感应通过其理论解释、实验现象和应用领域等方面可以深入理解它们之间的差异和联系。
磁场和电磁感应
磁场和电磁感应磁场和电磁感应是物理学中重要的概念，它们在电磁学和电动力学领域有着广泛的应用。
本文将介绍磁场和电磁感应的基本原理，并探讨它们的实际应用。
一、磁场的基本原理磁场是由带电粒子或带电体产生的一种物理现象。
当电子在运动时，会形成环绕它的磁场，这是由于电荷的运动所引起的。
磁场具有方向和大小，可以通过磁力线来表示。
磁力线是一个形象化的概念，用于描述磁场的空间分布。
磁场的大小可由磁感应强度来表示，通常用字母B表示。
磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，单位是特斯拉（T）。
当磁感应强度为1T时，磁场的强度就相对较大。
二、电磁感应的基本原理电磁感应是指磁场发生变化时，在磁场中运动的导体中会产生感应电动势的现象。
根据法拉第电磁感应定律，当一个导体的回路被磁场穿过，而磁通量发生变化时，感应电动势将在导体中产生。
磁通量是磁场穿过一个闭合曲面的总磁场量，用Φ表示，单位是韦伯（Wb）。
电磁感应的大小与磁场变化的速率成正比。
当磁感应强度或磁通量发生变化时，电磁感应现象将会产生。
这就是著名的楞次定律，即感应电流的方向与磁场变化的方式相互作用以及导体的方向有关。
三、磁场和电磁感应的应用磁场和电磁感应在日常生活和工业领域中有广泛的应用。
下面将介绍一些常见的应用：1. 电磁铁和电机：当电流通过线圈时，会在其周围产生磁场，这种装置称为电磁铁。
电磁铁的应用非常广泛，如电磁吸盘、电磁门锁等。
而电机则是通过电磁感应现象实现能量转换的装置，它通过电流在磁场中的相互作用产生力，从而驱动物体运动。
2. 发电机和变压器：通过磁场和电磁感应的原理，可以实现电能的转换和传输。
发电机利用机械能转化为电能，而变压器则用于改变交流电的电压和电流大小。
3. 磁共振成像（MRI）：磁共振成像是一种利用磁场和电磁感应原理来获取人体或物体内部结构图像的技术。
患者被放入强磁场中，而通过对磁场中原子核的激发和探测，可以生成高分辨率的图像，用于医学诊断。
4. 电感传感器和磁传感器：利用导体中的感应电动势可检测和测量其他物理量。
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第14章磁场和电磁感应
1．将两端固定的载流柔软导线放入均匀磁场里，可以模拟带电粒子在磁场里的运动轨迹。
如果它模仿能量为1MeV的质子垂直磁感
线进入磁场里，那么当电流为1A时此导线的张力为多大？
2．圆金属板在平行地面的均匀磁场中下落，求板的加速度a。
板竖直向下落，使板面与磁感线平行且垂直于地面，圆板厚度d比圆板半径R小得多，板的质量为m，磁感强度为B，重力加速度g。
R
B
3．在最简单的磁流体发电机线路里，板面积为S、两板相距为d的平行板电容器放入电阻率为ρ的导电液体中，流体以恒定的速度平行板流动。
电容器位于磁场里，磁场的磁感强度为B，方向垂直流体速度且平行于板面。
求在接有电阻R的外电路里释放的热功率。
R
4．测定同位素组成的装置里（质谱仪），原子质量为M1=39和M2=41的钾的单价离子先在电场中加速，接着进入垂直离子运动方向的均匀磁场中（如图）。
在实验过程中由于仪器不完善，加速电压在平均值U0附近变化±△U。
求需要以多大相对精确度△U/U0维持加速电压，才能使钾同位素束不发生覆盖。
B
39K
41K
5．质量为m、均匀带电为q的环沿水平非导电平面作无滑滚动，加上磁感强度为B的垂直环平面的水平磁场后，环对平面的压力减少一半，求环滚动的速度。
6．质量不m、电量为Q的粒子以速度v运动，飞向静止不动的壁并垂直于壁面，此时加上匀强磁场，磁感强度为B，方向平行于壁面，壁反弹粒子，每次反弹时使它的速度大小增加u。
求第一次反弹点与第k次反弹点之间的距离。
7．带电为q的粒子飞入相互垂直的匀强电场E和磁场B的区域，在此区域粒子还受到粘滞阻力f=-kv作用（k为已知正数，v为粒子瞬时速度）。
求粒子稳定运动的速度大小和方向。
8．导体杆水平挂在两根柔软导线上，放入磁感强度为B=1T的竖直磁场中。
杆长=0.2m，质量m=10g，导线长1=0.1m，电容C=100F的电容器充电到电压U=100V，接到导线的固定点上。
求：
（1）当电容器放电后（可认衣在很短的时间内放完电），系统离开平衡位置的最大偏角为多少？
（2）如果当电容C0=10F的电容器放电到相同电压时系统的最大偏角
α0=20，那么当接上另一个电容器并且也放电到相同的电压时系统最大偏角α1=30，则该电容器的电容C1为多大？
α
α
B
C
9．加速电压为U的电子辐射管放入匀强磁场中，磁感强度为B，方向平行于管轴，这时在光屏上观察到模糊的光亮斑。
如果改变磁感强度，可以发现，当为某些值B0、2B0、3B0……时，电子光斑会聚成点，试解释这个现象。
借助这个实验怎样确定电子的荷质比？。