2020版物理高考新素养总复习鲁科版讲义:选修3-2+第十章+电磁感应+第1讲和答案
(鲁科版)高中物理选修3-2课件:第1章 电磁感应 第1节
物理 L 选修3-2
第1章 电磁感应
记 学习目标 学 基础导学 悟 名师指点 讲 典例精析 辨 易错疑难 练 随堂演练 测 达标训练
综合上述探究可得出产生感应电流的条件: 磁通量 发生变化,闭合电路中就会 只要穿过闭合电路的________ 产生感应电流.
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第1章 电磁感应
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学 基础导学
物理 L 选修3-2
第1章 电磁感应
记 学习目标 学 基础导学 悟 名师指点 讲 典例精析 辨 易错疑难 练 随堂演练 测 达标训练
一、电磁感应的探索历程
1.电流的磁效应 奥斯特 发现了电流的磁效应, 1820 年,丹麦物理学家 _________ 它揭示了电现象和磁现象之间存在的某种联系. 2.探索“磁生电”
学史. 2.理解磁通量及磁通量变化量,并能进行简单的计算. 3.通过实验与探究,知道电磁感应现象,理解产生感应 电流的条件. 4.通过了解电磁感应现象的发现过程,培养学生探索自 然规律的科学态度和科学精神.
物理 L 选修3-2
第1章 电磁感应
记 学习目标 学 基础导学 悟 名师指点 讲 典例精析 辨 易错疑难 练 随堂演练 测 达标训练
悟 名师指点
物理 L 选修3-2
第1章 电磁感应
记 学习目标 学 基础导学 悟 名师指点 讲 典例精析 辨 易错疑难 练 随堂演练 测 达标训练
一、电流的磁效应与电磁感应现象的区别
“电生磁”和“磁生电”是两种因果关系相反的现象
1.电流的磁效应是指电流周围产生磁场,即“电生
磁”. 2 .电磁感应现象是利用磁场产生感应电流,即“磁生 电”.
(鲁科版)物理选修3-2课件:章末归纳提升1-电磁感应
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感应电动势大小的计算
法拉第电磁感应定律是本章的核心,它定性说明了电磁 感应现象产生的原因,也定量给出了计算感应电动势的公式 ΔΦ E= n ,特别适合求平均感应电动势.根据不同的情况, Δt 该公式有不同的表达形式: ΔS 1.如果 B 不变,S 变化时,有 E=nB . Δt ΔB 2.如果 S 不变,B 变化时,有 E=nS . Δt
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(2013· 福建高考 )如图 1- 3,矩形闭合导体线框 在匀强磁场上方,由不同高度静止释放,用 t1、t2 分别表示线 框 ab 边和 cd 边刚进入磁场的时刻. 线框下落过程形状不变, ab 边始终保持与磁场水平边界线 OO′平行,线框平面与磁 场方向垂直.设 OO′下方磁场区域足够大,不计空气影响, 则下列哪一个图象不可能反映线框下落过程中速度 v 随时间 t 变化的规律( )
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2.如图 1-4 所示,两足够长的光滑金属导轨竖直放置, 相距为 L,一理想电流表与两导轨相连,匀强磁场与导轨平 面垂直.一质量为 m、有效电阻为 R 的导体棒在距磁场上边 界 h 处静止释放.导体棒进入磁场后,流经电流表的电流逐 渐减小,最终稳定为 I.整个运动过程中,导体棒与导轨接触 良好,且始终保持水平,不计导轨的电阻.求:
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(3)由题意知, 导体棒刚进入磁场时的速度最大, 设为 vm, 1 2 由机械能守恒定律得 mv m= mgh⑤ 2 感应电动势的最大值 Em=BLvm⑥ Em 感应电流的最大值 Im= ⑦ R mg 2gh 由⑤⑥⑦式解得 Im= . IR
2019-2020学年鲁科版物理选修3-2新素养同步讲义:第1章 习题课 电磁感应定律的综合应用
姓名,年级:时间:习题课电磁感应定律的综合应用,[学生用书P8])1.对磁通量(Φ)及其变化量(ΔΦ)的认识(1)Φ是状态量,是在某时刻(某位置)穿过闭合回路的磁感线条数,当磁场与回路平面垂直时,Φ=BS.(2)ΔΦ是过程量,是表示回路从某一时刻变化到另一时刻磁通量的变化量,即ΔΦ=Φ2-Φ1。
2.磁通量变化率的计算根据磁通量变化的原因,可知计算ΔΦ常用的方法:法一:磁通量的变化是由面积变化引起的,ΔΦ=B·ΔS,其变化率错误!=B·错误!.法二:磁通量的变化是由磁场变化引起的,ΔΦ=ΔB·S,其变化率错误!=错误!·S。
法三:磁通量的变化是由面积和磁感应强度间的角度变化引起的,根据定义求,ΔΦ=Φ末-Φ初,其变化率直接应用ΔΦΔt计算.3.感应电动势大小的计算(1)切割类:平动切割:E=Blv sin θ其中θ表示速度方向与磁感应强度方向的夹角.转动切割:E=Bl错误!=Bl错误!.(2)回路类:E=n错误!(平均电动势).对Φ、ΔΦ、错误!的理解[学生用书P9]匀强磁场的磁感应强度B=0。
8 T,矩形线圈abcd的面积S=0。
5 m2,共10匝,开始时磁场与线圈所在平面垂直且线圈有一半在磁场中,如图所示.求:(1)当线圈绕ab边转过60°时,线圈的磁通量以及此过程中磁通量的改变量为多少?(2)当线圈绕dc边转过60°时,求线圈中的磁通量以及此过程中磁通量的改变量.[解析] (1)当线圈绕ab边转过60°时,Φ=BS⊥=BS cos 60°=0.8×0.5×错误! Wb=0。
2 Wb(此时的线圈正好全部处在磁场中).在此过程中S⊥没变,穿过线圈的磁感线条数没变,故磁通量变化量ΔΦ=0.(2)当线圈绕dc边转过60°时,Φ=BS⊥,此时没有磁场穿过线圈,所以Φ=0;在图示位置Φ=B错误!=0。
高中物理选修3-2电磁感应讲义
高中物理选修3-2电磁感应复习一、电磁感应现象及其发生条件1、电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,电路中有感应电流产生,这种现象叫做电磁感应,产生的电流叫做感应电流.2.电磁感应的条件(1)产生感应电流的条件为:①电路为闭合电路;②回路中磁通量发生变化。
(2)感应电动势产生的条件:穿过电路的磁通量发生变化。
这里不要求闭合.无论电路闭合与否,只要磁通量变化了,就会有感应电动势产生。
例1.现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及电键如图连接.下列说法中正确的是()A.电键闭合后,线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转B.线圈A插入线圈B中后,电键闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转C.电键闭合后,滑动变阻器的滑片P匀速滑动,会使电流计指针静止在中央零刻度D.电键闭合后,只有滑动变阻器的滑片P加速滑动,电流计指针才能偏转例2.如图2所示,矩形线框abcd的一边ad恰与长直导线重合(互相绝缘).现使线框绕不同的轴转动,能使框中产生感应电流的是[ ]A.绕ad边为轴转动B.绕oo′为轴转动C.绕bc边为轴转动D.绕ab边为轴转动例3.如图6所示,一有限范围的匀强磁场宽度为d,若将一个边长为l的正方形导线框以速度v匀速地通过磁场区域,已知d>l,则导线框中无感应电流的时间等于[ ]例4.条形磁铁竖直放置,闭合圆环水平放置,条形磁铁中心线穿过圆环中心,如图7所示。
若圆环为弹性环,其形状由Ⅰ扩大为Ⅱ,那么圆环内磁通量变化情况是[ ]A.磁通量增大B.磁通量减小C.磁通量不变D.条件不足,无法确定二、楞次定律(来句去留、增反减同、增缩减扩)1.楞次定律:感应电流具有这样的方向,就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.2.应用楞次定律判断感应电流方向的四个步骤。
(1)明确原磁场的方向;(2)明确穿过回路的磁通量是增加还是减少;(3)根据楞次定律确定感应电流的磁场方向;(4)利用安培定则,判断感应电流的方向。
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第1章 电磁感应
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第1章 电磁感应 第1节 磁生电的探索 第3节 电磁感应定律的应用 导入 奇异的电火花 第2节 自感 专题探究 电磁感应的实验与调研 导入 两种电源 第2节 交变电流是怎样产生的 第4章 远距离输电 第1节 三相交变电流 第3节 电能的远距离传输 第5章 传感器及其应用 第1节 揭开传感器的面纱 第3节 大显身手的传感器
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第1章 电磁感应
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导入 改变世界的线圈
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第1节 磁生电的探索
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导入 奇异的电火花
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第1节 感应电流的方向
第2节 感应电动势与电磁感应 定律
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第3节 电磁感应定律的应用
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第2章 楞次定律和自感现象
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导入 两种电源
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第1节 交变电流的特点
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第2节 自感
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第3节 自感现象的应用
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第3章 交变电流
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第1章 电磁感应 第1节 磁生电的探索 第3节 电磁感应定律的应用 导入 奇异的电火花 第2节 自感 专题探究 电磁感应的实验与调研 导入 两种电源 第2节 交变电流是怎样产生的 第4章 远距离输电 第1节 三相交变电流 第3节 电能的远距离传输 第5章 传感器及其应用 第1节 揭开传感器的面纱 第3节 大显身手的传感器
2020版物理高考新素养总复习鲁科版讲义:选修3-3+热学+第1讲和答案
[高考导航]第1讲分子动理论内能知识排查分子动理论1.物体是由大量分子组成的(1)分子的大小①分子直径:数量级是10-10m;②分子质量:数量级是10-26 kg;③测量方法:油膜法。
(2)阿伏加德罗常数:1 mol任何物质所含有的粒子数,N A=6.02×1023mol-1。
2.分子永不停息地做无规则运动:一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动。
(1)扩散现象:相互接触的不同物质彼此进入对方的现象。
温度越高,扩散越快,可在固体、液体、气体中进行。
(2)布朗运动:悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动,微粒越小,温度越高,布朗运动越显著。
3.分子间存在着相互作用力:分子间同时存在引力和斥力,且都随分子间距离的增大而减小,随分子间距离的减小而增大,但总是斥力变化得较快。
(1)r=r0,f引=f斥,f=0(2)r>r0,f引>f斥,f为引力(3)r<r0,f引<f斥,f为斥力温度1.意义:宏观上表示物体的冷热程度(微观上表示物体中分子平均动能的大小)。
2.两种温标(1)摄氏温标和热力学温标的关系T=t+273.15__K;(2)绝对零度(0 K):是低温极限,只能接近不能达到,所以热力学温度无负值。
内能1.分子动能(1)意义:分子动能是分子做热运动所具有的能;(2)分子平均动能:大量分子动能的平均值。
温度是分子平均动能的标志。
2.分子势能(1)意义:由于分子间存在着分子力,分子也具有由它们的相对位置决定的势能。
(2)分子势能的决定因素①微观上:决定于分子间距离和分子排列情况;②宏观上:决定于体积和状态。
3.物体的内能(1)概念理解:所有分子热运动的动能和分子势能的总和,是状态量;(2)决定因素:对于给定的物体,其内能大小由物体的温度和体积决定,即由物体内部状态决定;(3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。
(4)改变内能的方式小题速练1.(多选)目前,很多省份已开展空气中PM2.5浓度的监测工作。
2019-2020学年鲁科版物理选修3-2新素养同步讲义:第1章 电磁感应 本章优化总结 Word版含答案
本章优化总结, [学生用书P14])感应电动势的有关计算[学生用书P14]1.法拉第电磁感应定律E =n ΔΦΔt(1)E =n ΔΦΔt是计算感应电动势普遍适用的公式,但对于回路中的磁感应强度B 发生变化时求解较方便.(2)E =n ΔΦΔt 一般计算的是平均感应电动势.但当Δt →0时,比如利用Φ-t 图象求E 时ΔΦΔt也可求瞬时值.2.导体杆切割磁感线产生的电动势E =Bl v(1)公式E =Bl v 是E =n ΔΦΔt的特殊情况,适用于导体杆切割磁感线运动时产生的电动势. (2)公式E =Bl v 一般求的是瞬时值,此时v 为瞬时速度.但当v 为平均速度时,也可求平均电动势.(3)对于导体杆围绕一个点转动切割磁感线时E =12Bl 2ω. 如图所示,导线全部为裸导线,半径为r ,两端开有小口的圆内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B ,一根长度大于2r 的导线MN 以速度v 在圆环上无摩擦地自左端匀速滑到右端、电路中固定电阻的阻值为R ,其余部分电阻均忽略不计.试求MN 从圆环左端滑到右端的过程中:(1)电阻R 上的最大电流;(2)电阻R 上的平均电流;(3)通过电阻R 的电荷量.[解析] (1)MN 向右滑动时,切割磁感线的有效长度不断变化,当MN 经过圆心时,有效切割长度最长,此时感应电动势和感应电流达到最大值.所以I max =E R =2Br v R . (2)由于MN 向右滑动中电动势和电流大小不断变化,且不是简单的线性变化,故难以通过E =Bl v 求解平均值,可以通过磁通量的平均变化率计算平均感应电动势和平均感应电流.所以,E =ΔΦΔt =B πr v 2,I =E R =πBr v 2R. (3)通过电阻R 的电荷量等于平均电流与时间的乘积.所以,q =It =ΔΦR =B πr 2R. [答案] (1)2Br v R (2)πBr v 2R (3)B πr 2R1.如图所示,空间存在方向竖直向下的磁场,MN 、PQ 是水平放置的平行长直导轨,其间距L =0.2 m .额定电压为2 V 的小灯泡L 接在导轨一端,ab 是跨接在导轨上内阻不计的导体棒,开始时ab 与NQ 的距离为0.2 m.(1)若导体棒固定不动,要使小灯泡正常发光,磁感应强度随时间的变化率是多大?(2)若磁感应强度保持B =2 T 不变,ab 匀速向左运动,要使小灯泡正常发光,ab 切割磁感线的速度是多大?解析:由于ab 电阻不计,所以小灯泡两端的电压即为电动势,E =U L =2 V.(1)由E =ΔB Δt ·S 得:ΔB Δt =E S =20.2×0.2T/s =50 T/s. (2)由E =BL v 得:v =E BL =22×0.2m/s =5 m/s. 答案:(1)50 T/s (2)5 m/s电磁感应中的电路问题[学生用书P15]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.若回路闭合,则产生感应电流,感应电流引起热效应等,所以电磁感应问题常与电路知识综合考查.解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法是:1.明确哪部分导体或电路产生感应电动势,该导体或电路就是电源,其他部分是外电路.2.用法拉第电磁感应定律或切割公式确定感应电动势的大小.3.画等效电路图.分清内外电路,画出等效电路图是解决此类问题的关键.4.运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率、电热等公式联立求解.如图所示,两根足够长的金属导轨ab 、cd 竖直放置,导轨间距离为L ,电阻不计.在导轨上端并联接有两个额定功率约为P 、电阻均为R 的小灯泡.整个系统置于匀强磁场中,磁感应强度方向与导轨所在平面垂直.现将一质量为m 、电阻可以忽略的金属棒MN 从图示位置由静止开始释放.金属棒下落过程中保持水平,且与导轨接触良好.已知某时刻后两小灯泡保持正常发光.重力加速度为g .求:(1)磁感应强度的大小;(2)小灯泡正常发光时导体棒的运动速率.[解析] (1)设小灯泡的额定电流为I 0,有P =I 20R ①由题意知,画出等效电路图如图所示,在金属棒沿导轨竖直下落的某时刻后,两小灯泡保持正常发光,流经MN 的电流为I =2I 0②此时金属棒MN 所受的重力和安培力大小相等,下落的速度达到最大值,有mg =BLI ③联立①②③式得B =mg 2L R P.④ (2)设小灯泡正常发光时,导体棒的速度为v ,由电磁感应定律与欧姆定律得E =BL v ⑤E =RI 0⑥联立①④⑤⑥式得v =2P mg.⑦ [答案] (1)mg 2L R P (2)2P mg2. 在磁感应强度为B =0.4 T 的匀强磁场中放一个半径r 0=50 cm 的圆形导轨,上面搁有互相垂直的两根导体棒,两根导体棒一起以角速度ω=103 rad/s 逆时针匀速转动.圆导轨边缘和两导体棒中心交点通过电刷与外电路连接,若每根导体棒的有效电阻为R 0=0.8 Ω,外接电阻R =3.9 Ω,如图所示.已知n 个电动势为E 、内阻为r 的电源并联,可等效为电动势为E 、内阻为r n 的一个电源.求:(1)每半根导体棒产生的感应电动势;(2)当开关S 断开和接通时两电表的示数(假定R V →∞,R A →0).解析:(1)每半根导体棒产生的感应电动势为E 1=12Br 20ω=50 V. (2)两根导体棒一起转动时,每半根导体棒中产生的感应电动势大小相同、方向相同(从边沿指向中心),相当于四个电动势和内阻相同的电源并联,得总的电动势和总的内阻分别为E =E 1=50 V ,r =14×12R 0=0.1 Ω 当开关S 断开时,外电路开路,电流表的示数为零,电压表的示数等于电源电动势,为50 V当开关S 接通时,全电路总电阻为R ′=r +R =4 Ω由闭合电路欧姆定律得电流(即电流表的示数)为I =E R ′=12.5 A 此时电压表的示数等于路端电压,为U =E -Ir =48.75 V.答案:(1)50 V (2)见解析解决电磁感应中电路问题的基本思路(1)确定电源.用法拉第电磁感应定律或导体切割磁感线公式确定感应电动势的大小,分析清楚感应电动势是恒定的还是变化的;若是变化的,那么感应电动势随时间(或位置)的变化规律是怎样的.(2)明确外电路.画出等效电路图,弄清外电路是如何连接的,是串联还是并联,外电路是不是稳定的,电路总电阻是恒定的还是变化的.电磁感应中的能量问题[学生用书P16]1.电磁感应过程实质是不同形式的能量转化的过程.电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力作用,因此要维持感应电流的存在,必须有“外力”克服安培力做功.此过程中,其他形式的能转化为电能.安培力做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程,安培力做多少功,就有多少电能转化为其他形式的能.2.求解电能的主要思路(1)利用克服安培力做功求解:电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功.(2)利用能量守恒求解:机械能的减少量等于产生的电能.(3)利用电路特征来求解:通过电路中所产生的电能来计算.有人设计了一种可测速的跑步机,测速原理如图所示,该机底面固定有间距为L 、长度为d 的平行金属电极.电极间充满磁感应强度为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场,且接有电压表和电阻R ,绝缘橡胶带上镀有间距为d 的平行细金属条,磁场中始终仅有一根金属条,且与电极接触良好,不计金属条电阻,若橡胶带匀速运动时,电压表读数为U ,求:(1)橡胶带匀速运动的速率;(2)电阻R 消耗的电功率;(3)一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功.[解析] (1)设金属条产生的感应电动势为E ,橡胶带运动速度为vE =BL v ,E =U ,所以v =U BL . (2)设电阻R 消耗的电功率为P ,P =U 2R. (3)电流强度I =U R,安培力F =BIL 克服安培力做功W =Fd =BLUd R. [答案] (1)U BL (2)U 2R (3)BLUd R电磁感应中的能量问题的三种求解方法(1)利用电流产生的热量等于外力克服安培力所做的功;(2)利用动能定理;(3)利用能量守恒定律.具体用哪种方法,要根据题目中的已知条件来决定.3. 如图所示,固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d ,其右端接有阻值为R 的电阻,整个装置处在竖直向上、磁感应强度大小为B 的匀强磁场中,一质量为m (质量分布均匀)的导体杆ab 垂直于导轨放置,且与两导轨保持良好接触,杆与导轨之间的动摩擦因数为μ.现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F 作用下从静止开始沿导轨运动距离l 时,速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直).设杆接入电路的电阻为r ,导轨电阻不计,重力加速度大小为g ,则此过程( )A .杆的速度最大值为(F -μmg )RB 2d 2B .流过电阻R 的电量为Bdl RC .恒力F 做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量D .恒力F 做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量解析:选D.当v 最大时导体杆水平方向受力平衡,有F =f +F 安,即F =μmg +B 2d 2v R +r,v =(F -μmg )(R +r )B 2d 2,故A 错;通过电阻R 的电量q =ΔΦR +r =Bdl R +r,故B 错;由动能定理有W F +W f +W F 安=ΔE k ,因为W f <0,故C 错,D 对.。
高考物理苏教版一轮课件核心素养提升选修3-2第十章电磁感应
1 2
mv2a
=21
mv2c
+21
mv′2a
③
解得:v′a=0,vc=6 m/s④
(2) I =B2LRv =2BRLΔst ⑤
F′=B I L⑥
对 cd 棒进入磁场过程,由动量定理得:
-F′Δt=mv′c-mvc⑦ 对 cd 棒出磁场后由能量守恒得:
1 2
mv′c2
=mgh⑧
联立以上各式得:h=1.25 m⑨
(1)求导轨与水平面夹角 α 的正弦值及磁场的磁感应强度 B 的大小; (2)若金属棒的速度从 v1 增至 v2 历时 Δt,求该过程中流经金属棒的电荷量 q。
【解析】(1)开关断开时,金属棒在导轨上匀加速下滑,由牛顿第二定律有 mg sin α=ma 由匀变速运动的规律有:v1=at 解得 sin α=vg1t 开关闭合后,金属棒在导轨上做变加速运动,最终以 v2 匀速运动,匀速时 mg sin α=BIL
mv2 rv1t
2.如图所示,平行光滑金属导轨 PQ、MN 分别由一段圆弧和水平部分组成,水 平部分固定在绝缘水平面上,导轨间距为 L,M、P 间接有阻值为 R 的定值电阻, 导轨水平部分在 CD、EF 间有垂直导轨平面向上的匀强磁场Ⅰ,磁感应强度大小 为 B,GH 右侧有垂直导轨平面向下的匀强磁场Ⅱ,磁感应强度大小为 2B,金属 棒 b 垂直导轨放在导轨的 EF、GH 之间,金属棒 a 在圆弧导轨上离水平面高 h 处 由静止释放,金属棒在导轨上运动过程中始终与导轨接触良好并与导轨垂直,两 金属棒接入电路的电阻均为 R,质量均为 m,CD、EF 间的距离为 2h,重力加速 度为 g,金属棒 a 与 b 碰撞后粘在一起,最后金属棒 a、b 停在磁场Ⅱ区域内,求:
核心素养提升 选修3-2 第十章
鲁科版高中物理选修3-2:《电磁感应》章末总结-新版
(1)如果 B 不变,S 变化时,有 E=nBΔΔSt ;
(2)如果 S 不变,B 变化时,有 E=nSΔΔBt . 2.切割磁感线型 导体在磁场中切割磁感线运动时,感应
电动势的大小虽然可以用 E=nΔΔΦt 求解,但 应用 E=Blvsinθ 求解更方便,特别是求瞬时 感应电动势时,具体有两种情况:
(4)注意:电源两极间的电压为路端电压.
例3 如图1-4所示,面积为0.2 m2的100匝线圈 A处在磁场中,磁场方向垂直于线圈平面.磁 感应强度随时间变化的规律是B=(6-0.2t)T, 已知电路中的R1=4 Ω,R2=6 Ω,电容C=30 μF,线圈A的电阻不计.求:
(1)闭合S后,通过R2的电流大小. (2)闭合S一段时间后,再断开S,S断开后 通过R2的电荷量是多少?
【答案】 BCD
【方法总结】 判断有无感应电流的问题, 要紧紧把握感应电流产生的条件,同时要正确 分析磁通量的变化,区分磁通量、磁通量的变 化量及磁通量的变化率等概念.
专题2 感应电动势大小的计算
运用电磁感应定律求解感应电动势时, 一般有两类问题.
1.磁通量变化型 法拉第电磁感应定律是本章的核心,它定 性说明了电磁感应现象的原因,也定量给出了 计算感应电动势的公式 E=nΔΔΦt ,特别适合求 平均感应电动势.根据不同的情况,该公式有 不同的表达形式:
【方法总结】 电磁感应与电路的 综合问题,其处理方法与闭合电路欧姆 定律类似,分清内、外电路,研究电路 中各元件的位置及用途都是非常主要 的.
解决这类问题的基本方法是:
(1)确定电源.产生感应电动势的那部分电路就 相当于电源,利用法拉第电磁感应定律确定其电动势 的大小.
(2)分析电路结构,画出等效电路图.这一步关 键是“分析”的到位与准确,承上启下,为下一步的处 理做好准备.
高中物理 第1章 电磁感应 第1节 磁生电的探索 认识“磁生电”与“电生磁”素材 鲁科版选修32
认识“磁生电”与“电生磁”磁是什么?一般提起磁,有些人都觉得磁是较为少见的,好像主要就是磁石或磁铁吸引铁,情况真是这样吗?现代科学的发展已经表明这样的看法是不对的。
现代科学研究和实际应用已经充分证实:任何物质都具有磁性,只是有的物质磁性强,有的物质磁性弱;任何空间都存在磁场,只是有的空间磁场高,有的空间磁场低。
所以说包含物质磁性和空间磁场的磁现象是普遍存在的。
电和磁是不可分割的,它们始终交织在一起。
简单地说,就是电生磁、磁生电。
一、磁生电如果把一个螺线管两端接上检测电流的检流计,在螺线管内部放置一根磁铁。
当把磁铁很快地抽出螺线管时,可以看到检流计指针发生了偏转,而且磁铁抽出的速度越快,检流计指针偏转的程度越大。
同样,如果把磁铁插入螺线管,检流计也会偏转,但是偏转方向和抽出时相反。
为什么会发生这种现象呢?我们已经知道,磁铁会向周围的空间发出磁力线。
如果把磁铁放在螺线管中,那么磁力线就会穿过螺线管。
这时,如果把磁铁抽出,磁铁远离了螺线管,将造成穿过螺线管的磁力线数目减少(或者说线圈内部的磁通量减少)。
正是这种穿过螺线管的磁力线数目(也就是磁通量)的变化使得螺线管中产生了感生电动势。
如果线圈闭合,就产生电流,称为感生电流。
如果磁铁是插入螺线管内部,这时穿过螺线管的磁力线增多,产生的感生电流和磁铁抽出时相反。
那么,如何决定线圈中感生电动势的大小和方向呢?从上面的实验我们知道,磁铁抽出的快慢决定检流计指针的偏转程度,这实际上是说,线圈中的感生电动势的大小与线圈内部磁通量的变化率成正比。
这称为法拉第定律。
通过实验我们可以证实,如果磁铁抽出,导致线圈中的磁通量减少,那么在线圈中产生的感生电流的方向是它所产生的磁通量能够补偿由于磁铁抽出引起的磁通量降低,也就是说,感生电流所产生的磁通量总是阻碍线圈中磁通量的变化。
这称为楞次定律。
如图所示,如果磁铁从线圈中向上抽出,将使得线圈中的磁通量减少,这时如果线圈是闭合的,线圈中产生感生电流,该感生电流的方向是:它产生的磁力线的方向也指向下方,以补偿由于磁铁抽出导致的磁通量减少。
鲁科版高中物理选修3-2第1章 电磁感应.docx
图 1 图4图5 图6高中物理学习材料桑水制作第1章 电磁感应建议用时 实际用时满分 实际得分90分钟100分一、选择题(本题包括10小题,每小题给出的四个 选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不选的得0分,共40分)1.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.下列电器设备中,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 .电磁炉2.(2011年重庆高二检测)如图1所示,a 、b 、c 三个环水平套在条形磁铁外面,其中a 和b 两环大小相同,c 环最大,a 环位于N 极处,b 和c 两环位于条形磁铁中部,则穿过三个环的磁通量的大小 是( )A .c 环最大,a 与b 环相同B .三个环相同C .b 环比c 环大D .a 环一定比c 环大3.如图2所示的装置,在下列各种情况中,能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈A中不产生感应电流的 是( )A .开关S 接通的瞬间B .开关S 接通后,电路中电流稳定时C .开关S 接通后,滑动变阻器触头滑动的瞬间D .开关S 断开的瞬间4.闭合回路的磁通量Φ随时间t 变化图象分别如图3 所示,关于回路中产生的感应电动势的下列论述,其中正确的是( )A .图甲的回路中感应电动势恒定不变B .图乙的回路中感应电动势恒定不变C .图丙的回路中0~t 1时间内的感应电动势小于t 1~t 2时间内的感应电动势D .图丁的回路中感应电动势先变大,再变小 5.如图4所示,PQRS 为一正方形导线框,它以恒定速度向右进入以MN 为边界的匀强磁场,磁场方向垂直线圈平面,MN 线与线框的边成45°角,E 、F 分别为PS 和PQ 的中点.关于线框中的感应电流,正确的说法 是( )A .当E 点经过边界MN 时,线框中感应电流最大B .当P 点经过边界MN 时,线框中感应电流最大C .当F 点经过边界MN 时,线框中感应电流最大D .当Q 点经过边界MN 时,线框中感应电流最大 6.半径为R 的圆形线圈,两端A 、D 接有一个平行板电容器,线圈垂直放在随时间均匀变化的匀强磁场中,如图5所示,则要使电容器所带电荷量Q 增大,可以采取的措施是( )A .增大电容器两极板间的距离B .增大磁感应强度的变化率C .减小线圈的半径D .改变线圈所在平面与磁场方向间的夹 角7.如图6所示,边长为L 的正方形导体框匀速地从磁场左边穿过磁场运动到磁场右边,磁场的宽度为d ,线框的速度为v .若L <d ,则线框中存在感应电流的时间为( )A .L/vB .2L/v图2图7图9图10 图11C .d/vD .2d/v 8.信用卡的磁条中有一个个连续的相反极性的磁化区,每个磁化区代表了二进制数1或0,用以储存信息.刷卡时,当磁条以某一速度拉过信用卡阅读器的检测头时,在检测头的线圈中会产生变化的电压(如图7甲所示).当信用卡磁条按如图乙所示方向以该速度拉过阅读器检测头时,在线圈中产生的电压随时间的变化关系正确的是( )图89.如图9所示,圆环a 和b 的半径之比为 r 1∶r 2=2∶1,且都是由粗细相同的同种材料的导线构成,连接两环的导线电阻不计,匀强磁场的磁感应强度始终以恒定的变化率变化,那么,当只有a 环置于磁场中与只有b 环置于磁场中两种情况下,A 、B 两点的电势差之比为( ) A .1∶1 B .5∶1 C .2∶1 D .4∶110.如图10所示,金属杆ab 以恒定的速率v 在间距为L的光滑平行导轨上向右滑行,设整个电路总电阻为R (恒定不变),整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中,下列叙述正确的是( )A .ab 杆中的电流与速率v 成正比B .磁场作用于ab 杆的安培力与速率v 成反比C .电阻R 上产生的电热功率与速率v 成正比D .外力对ab 杆做功的功率与速率v 的平方成反比 二、填空与作图题(本题共2小题,每小题8分,共16分.请将正确答案填在横线上) 11.(2011年福州高二检测) 如图11所示,正三角形abc 的边长为L ,在磁感应强度为B 的匀强磁场中以平行于bc 边的速度v 匀速运动,则电流表的示数为__________A ,ab 两点间的电势差为________V.12.在研究电磁感应现象的实验中,为了能明确地观察实验现象,请在如图12所示的实验器材中选择必要的器材,在图中用实线连接成相应的实物电路图.图12三、计算题(本题共4小题,共44分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)13.(8分)如图13甲所示的螺线管,匝数n =1500匝,横截面积S =20 cm 2,电阻r =1.5 Ω,与螺线管串联的外电阻R 1=3.5 Ω,R 2=25 Ω,方向向右穿过螺线管的匀强磁场,磁感应强度按图乙所示规律变化,试计算电阻R 2的电功率和a 、b 两点的电势差.14.(8分)如图14所示,在连有电阻R =3r 的裸铜线框ABCD 上,以AD 为对称轴放置另一个正方形的小裸铜线框abcd ,整个小线框处于垂直框面向里、磁感应强度为B 的匀强磁场中.已知小线框每边长为L ,每边电阻为r ,其他图13图15电阻不计.现使小线框以速度v 向右平移,求通过电阻R 的电流及R 两端的电压.图1415.(14分)如图15所示,匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里,大小随时间的变化率ΔB Δt=k ,k为负的常量.用电阻率为ρ、横截面积为S 的硬导线做成一边长为l 的方框.将方框固定于纸面内,其右半部位于磁场区域中.求: (1)导线中感应电流的大小; (2)磁场对方框作用力的大小随时间的变化率.16.(14分) 如图16所示,A 是一面积为S =0.2 m 2、匝数为n =100匝的圆形线圈,处在均匀磁场中,磁场方向与线圈平面垂直,磁感应强度随时间变化规律为B =(6-0.02t)T ,开始时外电路开关S 断开,已知R 1=4 Ω,R 2=6 Ω,电容器电容C =30 μF ,线圈内阻不计,求: (1)S 闭合后,通过R 2的电流大小; (2)S 闭合一段时间后又断开,在断开后流过R 2的电荷量.图16第1章电磁感应得分:一、选择题题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案二、填空与作图题11.12.三、计算题13.14.15.16.第1章 电磁感应 参考答案一、选择题1.B 解析:白炽灯泡是因灯丝通过电流而发热,当达到一定温度时,就会发光,而不是利用电磁感应原理.2.C 解析:条形磁铁磁场的磁感线分布特点是:(1)外部磁感线两端密,中间疏;(2)磁铁内、外磁感线的条数相等.据以上两点知:a 、b 、c 三个环中磁场方向都向上.考虑到磁铁外部磁场的不同,外部磁场a >b ,故b 环的磁通量大于a 环的磁通量,外部c 的磁通量大于b 的磁通量,内部磁通量相等,故合磁通量b 大于c ,选项C 正确.其中a 、c 两个环磁通量大小关系不确定,故选项A 、B 、D 错.3.B 解析:开关S 接通的瞬间、开关S 接通后滑动变阻器触头滑动的瞬间、开关S 断开的瞬间,都使螺线管线圈中的电流变化而引起磁场变化,线圈A 中的磁通量发生变化而产生感应电流.4.B 解析:由法拉第电磁感应定律E =n ΔΦΔt知,E 与ΔΦΔt成正比,ΔΦΔt是磁通量的变化率,在Φ−t 图象中图线的斜率即为ΔΦΔt.图甲中斜率为0,所以E =0.图乙中斜率恒定,所以E 恒定.因为图丙中0~t 1时间内图线斜率大小大于t 1~t 2时间内斜率,所以图丙中0~t 1时间内的感应电动势大于t 1~t 2时间内的感应电动势.图丁中斜率绝对值先变小再变大,所以回路中的电动势先变小再变大,故选项B 正确,选项A 、C 、D 错误.5.B 解析:由法拉第电磁感应定律知当导体切割磁感线时,产生的感应电动势E =Blv ,其中l 为导体切割磁感线的有效长度,由几何关系可知,P 点经过边界MN 时,线框切割磁感线的有效长度为L ,产生的感应电动势最大,感应电流最大,故选项B 正确.当E 点经过MN 时,线框切割磁感线的有效长度为L2,当F 点经过MN 时,线框切割磁感线的有效长度等于FQ 的长度,小于边长L ,故产生感应电流较小,当Q 点经过MN 时,整个线框处在磁场中,磁通量不再变化,故感应电流为零,所以A 、C 、D 错误. 6.B 解析:Q =CU ,由C =εS 4πkd知,增大极板距离d ,电容C 减小,因此Q 也减小,故选项A 错误;由U =E =nΔΦΔt=nΔB ΔtS ,分析可得增大磁感应强度变化率或增大线圈在垂直磁场方向的投影面积可增大A 、D 间电压,从而使Q 增大,所以选项B 正确,选项C 、D 错误.7.B 解析:线圈从开始进到完全进,从开始出到完全出的过程,线圈中有感应电流.所以线框中有感应电流的时间t =L v+L v=2Lv,故选项B 正确.8.B 解析:由图甲可知,当“1”区经过阅读器的检测头时,产生正向电压,当“0”区经过阅读器的检测头时,产生负向电压,可见选项B 正确.9.C 解析:当a 环置于磁场中,a 环等效为内电路,b 环等效为外电路,A 、B 两端的电压为外电压,设S b =S ,则S a =4S ,根据法拉第电磁感应定律得E =ΔΦΔt=4ΔBS Δt则U AB =ER R+2R=4ΔBS 3Δt当b 环置于磁场中,b 环等效为内电路,a 环等效为外电路.AB 两端电压仍为外电压,E ′=ΔΦ′Δt=ΔBS Δt则U AB ′=E ′∙2RR+2R =2ΔBS3Δt所以U AB UAB′=21,选项C 正确.10.A 解析: E =BLv ,I =E R=BLv R,F =BIL =B 2L 2v R,Q R =I 2R =B 2l 2v 2R因金属棒匀速运动,外力对杆 ab 做功的功率就等于消耗的热功率,由以上各式可知,选项A 正确. 二、填空与作图题11.0√32BLv 解析:因为穿过三角形线框的磁通量没有发生变化,所以,线框中没有感应电流,电流表示数为零.三角形线框运动时,等效为长度等于三角形的高的导体棒切割磁感线,所以E =B ×√32L ×v =√32BLv .12.如图17所示 解析:本实验探究原理是小线圈中电流的磁场如何引起大线圈中产生感应电流,所以应把小线圈与电源连在一个电路中,定值电阻阻值太大,不选择使用,要显示大线圈中是否产生感应电流,应使大线圈与电流表或电压表连在一个电路中,由于电压表内阻太大,所以应选择电流表.三、计算题13.1 W 5.7 V 解析:螺线管中产生的感应电动势E =nSΔB Δt=6 V ,根据闭合电路欧姆定律,电路中的电流大小I =E R 1+R 2+r=0.2 A ,电阻R 2上消耗的电功率大小P =I 2R 2=1 W ,a 、b 两点间的电势差U =I (R 1+R 2)=5.7 V . 14.BLv 4r34BLv 解析:感应电动势E =BLv ,由闭合电路欧姆定律得I =E R 总=BLv r+3r=BLv 4r.R 两端的电压U R =IR .所以U R =34BLv . 15.(1)klS 8ρ(2)k 2l 2S 8ρ解析:(1)导线框的感应电动势为E =ΔΦΔt①ΔΦ=12l 2ΔB ②导线框中的电流为I =ER③式中R 是导线框的电阻,根据电阻定律公式有R =ρ4lS④联立①②③④式,将ΔB Δt =k 代入得I =klS 8ρ. ⑤(2)导线框所受磁场的作用力的大小为f =BIl ⑥它随时间的变化率为Δf Δt=IlΔB Δt⑦由⑤⑦式得Δf Δt=k 2l 2S 8ρ.16.(1)0.04 A (2)7.2×10−6 C解析:由B =(6-0.02t)T 知,圆形线圈A 内的磁场先是向里均匀减小,后是向外均匀增大,画出等效电路图如图18所示.(1)E =nΔΦΔt=n|ΔB Δt|S ,由题意知|ΔB Δt|=0.02 T/s故E =100×0.02×0.2 V =0.4 V由I =E R 1+R 2,得I R 2=I =0.44+6A =0.04 A .(2)S 闭合后,电容器两端电压U C =U 2=IR 2=0.04×6 V =0.24 V 电容器带电荷量Q =CU C =30×10-6×0.24 C =7.2×10-6 C 断开S 后,放电电荷量为Q =7.2×10-6 C .图17图18。
2020版物理高考新素养大一轮鲁科_优选题__选修3-2 第十章 _ 第2讲
2nBa2 D. Δt
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3.如图2所示,在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,金属杆MN在平 行金属导轨上以速度v向右匀速滑动,MN中产生的感应电动势为E1;若磁感应强度 增为2B,其他条件不变,MN中产生的感应电动势变为E2。则通过电阻R的电流方向 及E1与E2之比为( )
向里的有界匀强磁场中,磁场边界恰与圆环直径在同一直线
上,现使辐条以角速度 ω 绕 O 点逆时针转动,右侧电路通过电
图9
刷与圆环中心和环的边缘相接触,R1=R2,S 处于闭合状态,不
计其他电阻,则下列判断正确的是( )
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A.通过 R1 的电流方向为自下而上
B.感应电动势大小为 2Br2ω
(3)1.2 N
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【拓展】 (1)在【例1】中磁感应强度为多少时,细线的拉力刚好为0? (2)在【例1】中求在6 s内通过导线横截面的电荷量? 解析 (1)细线的拉力刚好为0时满足: F安=mg,F安=nBIL 联立解得B=0.84 T (2)由q=It得q=0.5×6 C=3 C。 答案 (1)0.84 T (2)3 C
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3.转ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ切割
当导体在垂直于磁场的平面内,绕一端以角速度ω 匀速转动时,产生的感应电动势为 E=Bl-v =12Bl2ω,如图 7 所示。
图7
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【例2】 (多选)(2017·全国卷Ⅱ,20)两条平行虚线间存在一匀强磁场,磁感应强度方 向与纸面垂直。边长为0.1 m、总电阻为0.005 Ω的正方形导线框abcd位于纸面内,cd 边与磁场边界平行,如图8(a)所示。已知导线框一直向右做匀速直线运动,cd边于t =0时刻进入磁场。线框中感应电动势随时间变化的图线如图(b)所示(感应电流的方 向为顺时针时,感应电动势取正)。下列说法正确的是( )
2020版物理高考新素养总复习鲁科版讲义:选修3-2+第十章+电磁感应+从教材走向高考和答案
参考答案【教材原题1】放在两极之间的铜盘可以看成是有无数根铜棒组成的,这些铜棒就像自行车的辐条一样,铜棒一端连在铜盘圆心,另一端连在圆盘边缘。
当转动圆盘时,铜棒在两磁极间切割磁感线,铜棒就相当于电源,其中圆心为电源的一个极,铜盘的边缘为电源的另一个极,它可以通过导线对用电器供电,使之获得持续的电流,当接电流表时,指针发生偏转,当接小灯泡时,小灯泡发光。
【迁移深化】1-1.AB [将圆盘看成无数辐条组成,它们都在切割磁感线从而产生感应电动势和感应电流,当圆盘顺时针(俯视)转动时,根据右手定则可知圆盘上感应电流从边缘流向中心,流过电阻的电流方向从a 到b ,选项B 正确;由法拉第电磁感应定律得感应电动势E =Bl v -=12Bl 2ω,I =E R +r ,ω恒定时,I 大小恒定,ω大小变化时,I 大小变化,方向不变,故选项A 正确,C 错误;由P =I 2R =B 2l 4ω2R 4(R +r )2知,当ω变为2倍时,P 变为原来的4倍,选项D 错误。
]1-2.B [设OM 的电阻为R ,OM 的长度为l 。
过程Ⅰ,OM 转动的过程中产生的平均感应电动势大小为E 1=ΔΦ1Δt 1=B ·ΔS Δt 1=B ·14πl2Δt 1=πBl 24Δt 1,流过OM 的电流为I 1=E 1R =πBl 24R Δt 1,则流过OM 的电荷量为q 1=I 1Δt 1=πBl 24R ;过程Ⅱ,磁场的磁感应强度大小均匀增加,则该过程中产生的平均感应电动势大小为E 2=ΔΦ2Δt 2=(B ′-B )S Δt 2=(B ′-B )πl 22Δt 2,电路中的电流为I 2=E 2R =π(B ′-B )l 22R Δt 2,则流过OM 的电荷量为q 2=I 2Δt 2=π(B ′-B )l 22R ;由题意知q 1=q 2,则解得B ′B =32,选项B 正确,A 、C 、D 错误。
]【教材原题2】解析 (1)导体中感应电动势大小E =Bl v =0.5×0.5×4.0 V =1.0 V(2)根据闭合电路欧姆定律,电路中的感应电流I =E R +r=1.00.5 A =2 A 导体AB 在运动时受到的安培力大小为F =BIl =0.5×2×0.5 N =0.5 N答案 见解析2-1.解析 (1)设金属杆进入磁场前的加速度大小为a ,由牛顿第二定律得 F -μmg =ma ①设金属杆到达磁场左边界时的速度为v ,由运动学公式有v =at 0 ②当金属杆以速度v 在磁场中运动时,由法拉第电磁感应定律知产生的电动势为 E =Bl v③联立①②③式可得E =Blt 0(F m -μg ) ④ (2)设金属杆在磁场区域中匀速运动时,金属杆中的电流为I ,根据欧姆定律I =E R ⑤式中R 为电阻的阻值。
第1章 电磁感应 章末总结学案(2020年鲁科版高中物理选修3-2)
第1章电磁感应章末总结学案(2020年鲁科版高中物理选修3-2)章末总结一.电磁感应现象的判断对感应电流产生条件的理解1.判断产生感应电流的两种方法1闭合电路的一部分导体切割磁感线;2一闭合二变磁,即导体回路必须闭合,穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,二者缺一不可。
2.磁通量变化的四种情况1B不变,S变化,则BS;2B变化,S不变,则BS;3B变化,S也变化,则B2S2B1S1;4B不变,S不变,线圈平面与磁场方向的夹角变化,则BSsin2sin1。
例1现将电池组.滑动变阻器.带铁芯的线圈A.线圈B.电流计及开关按如图1所示连接。
下列说法正确的是图1A.开关闭合后,线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转B.线圈A插入线圈B中后,开关闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转C.开关闭合后,滑动变阻器的滑片P匀速滑动,会使电流计指针静止在中央零刻度D.开关闭合后,只有滑动变阻器的滑片P加速滑动,电流计指针才会偏转解析只要闭合回路磁通量发生变化就会产生感应电流,故A正确,B错误;开关闭合后,只要滑片P滑动就会产生感应电流,故C.D错误。
答案A电磁感应现象能否发生的判断流程1确定研究的是否是闭合回路。
2弄清楚回路内的磁场分布,并确定其磁通量。
3针对训练1关于电磁感应现象,下列说法中正确的是A.闭合线圈放在变化的磁场中,必然有感应电流产生B.闭合正方形线圈在匀强磁场中垂直磁感线运动,必然产生感应电流C.穿过闭合线圈的磁通量变化时,线圈中有感应电流D.只要穿过电路的磁通量发生变化,电路中就一定有感应电流产生解析产生感应电流的条件1闭合电路;2磁通量发生变化,两个条件缺一不可。
答案C二.感应电动势常见求解方法情景图研究对象回路不一定闭合一段直导线或等效成直导线绕一端转动的一段导体棒表达式EnEBlvsinEBl2例2多选光滑金属导轨宽L0.5m,电阻不计,均匀变化的磁场充满整个轨道平面,如图2甲所示,磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示。
新鲁科版物理选修3-2同步讲义:感应电流的方向
第 2 s/梯观定律租自廳现象DI'ERZHANG /感应电流的方向/ %1.感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,这就是楞次定律,也是判断感应电流方向的依据。
2.阻碍不是阻止,也不一定是相反,只是延缓了磁通量变化的过程。
3•判断切割类感应电流方向用右手定则:伸开右手,磁感线垂直穿过手心,大拇指指向导体运动方向,四指所指的方向就是感应电流的方向。
4.楞次定律的三种广义描述:阻碍原磁通量变化(增反减同)、阻碍导体相对运动(来拒去留)、阻碍面积变化(增缩减扩)o关键语句: ............... .......................................... 11 * * \ jj课前自林学习•娃稳才能楼高、探究感应电流的方向1. 实验探究将螺线管与电流计组成闭合回路,分别将条形磁铁的N极、S极插入、抽出线圈,如图所示,记录感应电流方向。
XTr®Lml62.实验记录图号磁场方向感应电流方向(俯视)感应电流的磁场方向归纳总结甲向下逆时针向上感应电流的磁场阻碍磁通量的增加乙向上顺时针向下丙向下顺时针向下感应电流的磁场阻碍磁通量的减少丁向上逆时针向上3.实验结论(1) 当穿过线圈的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场的方向相反;____________(2) 当穿过线圈的磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场的方向相同。
_____________二、楞次定律1. 内容感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
2. 理解当磁铁靠近导体线圈上端时,穿过线圈的磁通量增加,感应电流的磁场与原磁场的方向相反,由于同名磁极相互排斥,阻碍磁铁相对线圈向下运动;当磁铁远离线圈上端时,穿过线圈的磁通量减少,感应电流的磁场与原磁场的方向相同,由于异名磁极相互吸引,阻碍磁铁相对线圈向上运动。
三、右手定则1. 内容伸开右手,让拇指与其余四指在同一个平面内』拇指与并拢的四指垂直;让磁感线垂_____________________直穿入手心,使拇指指向导体运动的方向,其余四指所指的方向就是感应电流的方向。
新鲁科版物理选修3-2同步讲义:感应电动势与电磁感应定律
1. 产生电磁感应现象时,电路不闭合无电流但有感应电动势,感 应电动势更能反映电磁感应现象的本质。
2.感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比 E =4①,与磁通 量、磁通量的变化量无关。
3. 磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率都与线圈匝数 n 无关,但感应电动势与n 有关。
4. 导体棒垂直切割磁感线时,E = Bl v 是特例,B 、I 、v 两两相 互垂直,且I 为有效长度。
一、 感应电动势1. 定义:在电磁感应现象中产生的电动势。
2. 产生条件不管电路是否闭合,只要穿过电路的磁通量发生变化,电路中就会产生感应电动势。
3. 方向判断在内电路中,感应电动势的方向是由电源的负极指向电源的正极,跟内电路中的电流方 向一致。
产生感应电动势的部分电路就是电源,该部分电路中的电阻相当于电源内阻。
二、 电磁感应定律 1. 法拉第电磁感应定律(1)内容:电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量变化率成正比。
⑵表达式:对单匝线圈 E = k 詈,k 为比例系数。
在国际单位制中 k = 1, 上式可简化为(3)单位:在国际单位制中,感应电动势 E 的单位是伏,磁通量 ①的单位是韦伯,磁诵量的变化量 △①的单位是韦伯,时间 4的单位是秒。
D IYIZHANG第2节感应电动势与电磁感应定律课前白匕学习.基穗才陸楼奇△① 石。
对n 匝线圈△①槪念攧律关键语句2. 导线切割磁感线时的感应电动势1 •自主思考一一判一判(1) 线圈所在位置的磁场越强,线圈中产生的感应电动势越大。
(X )(2) 线圈中磁通量越大,线圈中产生的感应电动势越大。
(X )(3) 线圈中磁通量变化越快,线圈中产生的感应电动势越大。
(V )(4) 产生感应电动势则一定产生感应电流。
(X )(5) 磁通量变化与线圈匝数无关,感应电动势也与线圈匝数无关。
(X )(6) 导体在匀强磁场中运动时一定产生感应电动势。
(X )2 •合作探究一一议一议(1)磁通量①越大,则 詈就会越大,感应电动势 E 就会越大,这种说法对吗?提示:该说法是错误的。
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[高考导航]第1讲电磁感应现象楞次定律知识排查磁通量1.磁通量(1)定义:磁场中穿过某一面积S的磁感线条数。
(2)公式:Φ=BS(B⊥S);单位:韦伯(Wb)。
(3)矢标性:磁通量是标量,但有正负。
2.磁通量的变化量:ΔΦ=Φ2-Φ1。
3.磁通量的变化率(磁通量变化的快慢):磁通量的变化量与所用时间的比值,即ΔΦΔt,与线圈的匝数无关。
电磁感应现象1.电磁感应现象因磁通量变化而产生电流的现象。
2.产生感应电流的条件(1)闭合导体回路;(2)磁通量发生变化。
感应电流的方向1.楞次定律(1)内容:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
(2)适用范围:一切电磁感应现象。
2.右手定则(1)内容:如图1,伸开右手,让拇指与其余四指在同一个平面内,使拇指与并拢的四指垂直;让磁感线垂直穿入手心,使拇指指向导体运动的方向,其余四指所指的方向就是感应电流的方向。
图1(2)适用情况:导线切割磁感线产生感应电流。
小题速练1.思考判断(1)闭合电路内只要有磁通量,就有感应电流产生。
()(2)穿过线圈的磁通量和线圈的匝数无关。
()(3)电路中磁通量发生变化时,就一定会产生感应电流。
()(4)当导体切割磁感线时,一定产生感应电流。
()(5)由楞次定律知,感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反。
() 答案(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×2.如图2所示,一圆形金属线圈放置在水平桌面上,匀强磁场垂直桌面竖直向下,过线圈上A点作切线OO′,OO′与线圈在同一平面上。
在线圈以OO′为轴翻转180°的过程中,线圈中电流流向()图2A.始终为A→B→C→AB.始终为A→C→B→AC.先为A→C→B→A,再为A→B→C→AD.先为A→B→C→A,再为A→C→B→A解析在线圈以OO′为轴翻转0~90°的过程中,穿过线圈正面向里的磁通量逐渐减小,由楞次定律可知感应电流方向为A→B→C→A;线圈以OO′为轴翻转90°~180°的过程中,穿过线圈反面向里的磁通量逐渐增加,由楞次定律可知感应电流方向仍然为A→B→C→A,A正确。
答案 A电磁感应现象的理解和判断1.常见的产生感应电流的三种情况2.判断磁通量是否变化的方法(1)根据公式Φ=BS(B⊥S)判断。
(2)根据穿过平面的磁感线的条数是否变化判断。
【例1】如图3所示,一个金属圆环水平放置在竖直向上的匀强磁场中,若要使圆环中产生如箭头所示方向的瞬时感应电流,下列方法可行的是()图3A.使匀强磁场的磁感应强度均匀增大B.使圆环绕水平轴ab如图转动30°C.使圆环绕水平轴cd如图转动30°D.保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动解析原磁场的方向向上,圆环中感应电流产生的磁场方向竖直向下,与原磁场的方向相反,根据楞次定律,说明圆环磁通量在增大。
使匀强磁场的磁感应强度均匀增大,穿过圆环的磁通量增大,A项正确;使圆环绕水平轴ab或cd转动30°,圆环在中性面上的投影面积减小,磁通量减小,只会产生与图示方向反向的感应电流,B、C项错误;保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动,圆环仍与磁场垂直,磁通量不变,不会产生感应电流,D项错误。
答案 A1.(2017·江苏单科,1)如图4所示,两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。
圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合,则穿过a、b两线圈的磁通量之比为()图4A.1∶1B.1∶2C.1∶4D.4∶1解析两个线圈的半径虽然不同,但是磁场穿过两个线圈的有效面积一样,则穿过两线圈的磁通量相同,故选项A正确。
答案 A2.(2019·海口模拟)物理课上,老师做了一个奇妙的“跳环实验”。
如图5所示,她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后,将一金属套环置于线圈L上,且使铁芯穿过套环。
闭合开关S的瞬间,套环立刻跳起。
某同学另找来器材再探究此实验。
他连接好电路,经重复实验,线圈上的套环均未动。
对比老师演示的实验,下列四个选项中,导致套环未动的原因可能是()图5A.线圈接在了直流电源上B.电源电压过高C.所选线圈的匝数过多D.所用套环的材料与老师的不同解析无论实验用的是交流电还是直流电,闭合开关S的瞬间,穿过套环的磁通量均增加,只要套环的材料是导体,套环中就能产生感应电流,套环就会跳起。
如果套环是用塑料做的,则不能产生感应电流,也就不会受安培力作用而跳起,选项D正确。
答案 D楞次定律的理解及应用1.楞次定律中“阻碍”的含义2.判断感应电流方向的两种方法方法一用楞次定律判断(“四步法”)方法二用右手定则判断该方法适用于闭合电路的部分导体切割磁感线产生的感应电流。
判断时注意掌心、拇指、四指的方向:(1)掌心——磁感线垂直穿入;(2)拇指——指向导体运动的方向;(3)四指——指向感应电流的方向。
【例2】(多选)(2018·全国卷Ⅰ,19)如图6,两个线圈绕在同一根铁芯上,其中一线圈通过开关与电源连接,另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。
将一磁针悬挂在直导线正上方,开关未闭合时小磁针处于静止状态。
下列说法正确的是()图6A.开关闭合后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动B.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向C.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向D.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动解析由电路可知,开关闭合瞬间,右侧线圈正面环绕部分的电流向下,由安培定则可知,直导线在铁芯中产生向右的磁场,由楞次定律可知,左侧线圈正面环绕部分产生向上的电流,则直导线中的电流方向由南向北,由安培定则可知,直导线在小磁针所在位置产生垂直纸面向里的磁场,则小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动,A正确;开关闭合并保持一段时间后,穿过左侧线圈的磁通量不变,则左侧线圈中的感应电流为零,直导线不产生磁场,则小磁针静止不动,B、C错误;开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,穿过左侧线圈向右的磁通量减少,则由楞次定律可知,左侧线圈正面环绕部分产生向下的感应电流,则流过直导线的电流方向由北向南,直导线在小磁针所在处产生垂直纸面向外的磁场,则小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动,D正确。
答案AD三定则一定律的应用技巧(1)应用楞次定律时,一般要用到安培定则。
(2)研究感应电流受到的安培力时,一般先用右手定则确定电流方向,再用左手定则确定安培力方向,有时也可以直接应用楞次定律的推论确定。
1.(2019·陕西杨凌模拟)如图7所示,A为水平放置的胶木圆盘,在其侧面均匀分布着负电荷,在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B,使B的环面水平且其轴线与胶木圆盘A的轴线OO′重合。
现使胶木圆盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动,则()图7A.金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力增大B.金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力减小C.金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力减小D.金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力增大解析使胶木圆盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动,通过金属环B内的磁通量增大,根据楞次定律,金属环B的面积有缩小的趋势,且B有向上升高的趋势,丝线受到的拉力减小,选项B正确。
答案 B2.(2017·全国卷Ⅲ,15)如图8,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨,导轨平面与磁场垂直,金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS,一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内,线框与导轨共面。
现让金属杆PQ突然向右运动,在运动开始的瞬间,关于感应电流的方向,下列说法正确的是()图8A.PQRS中沿顺时针方向,T中沿逆时针方向B.PQRS中沿顺时针方向,T中沿顺时针方向C.PQRS中沿逆时针方向,T中沿逆时针方向D.PQRS中沿逆时针方向,T中沿顺时针方向解析金属杆PQ突然向右运动,由右手定则可知,PQRS中有沿逆时针方向的感应电流,由于感应电流产生的磁场与原磁场方向相反,则穿过圆环形金属线框T 中的磁通量减小,由楞次定律可知,T中有沿顺时针方向的感应电流,故选项D 正确,A、B、C错误。
答案 D3.[易错题](多选)如图9所示,金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时,铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引()图9A.向右做匀速运动B.向左做减速运动C.向右做减速运动D.向右做加速运动解析当导体棒向右匀速运动时产生恒定的电流,线圈c中的磁通量恒定不变,无感应电流产生,选项A错误;当导体棒向左减速运动时,由右手定则可判定回路中出现从b―→a的感应电流且减小,由安培定则知螺线管中感应电流的磁场向左在减弱,由楞次定律知c中出现顺时针感应电流(从右向左看)且被螺线管吸引,选项B正确;同理可判定选项C正确,D错误。
答案BC楞次定律推论的应用楞次定律中“阻碍”的推广含义可以推广为:感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因,列表说明如下:磁铁靠近线圈,B感与B原反向B减小,线圈扩张合上S,B先亮属导轨MN和PQ,在两导轨之间竖直放置通电螺线管,ab和cd是放在导轨上的两根金属棒,它们分别放在螺线管的左、右两侧,保持开关闭合,最初两金属棒处于静止状态。
当滑动变阻器的滑片向左滑动时,两根金属棒与导轨构成的回路中感应电流方向(俯视图)及ab、cd两棒的运动情况是()图10A.感应电流为顺时针方向,两棒相互靠近B.感应电流为顺时针方向,两棒相互远离C.感应电流为逆时针方向,两棒相互靠近D.感应电流为逆时针方向,两棒相互远离解析当变阻器滑片向左滑动时,电路中的电流变大,螺线管的磁场增强,根据安培定则,由电流方向可确定螺线管内的磁场方向垂直导轨向下,由于螺线管处于两棒中间,所以穿过两棒与导轨所围成的回路磁通量变大,由楞次定律的“增反减同”可得,回路产生逆时针方向的感应电流,根据左手定则可判断安培力的方向,故ab棒所受安培力方向向左,cd棒所受安培力方向向右,两棒相互远离,故D正确,A、B、C错误。
答案 D1.[增反减同]如图11所示,在一水平、固定的闭合导体圆环上方,有一条形磁铁(N 极朝上,S极朝下)由静止开始下落,磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触,关于圆环中感应电流的方向(从上向下看),下列说法正确的是()图11A.总是顺时针B.总是逆时针C.先顺时针后逆时针D.先逆时针后顺时针解析磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触,则导体环中,先是向上的磁通量增加,磁铁中点到达圆环所在平面后,向上的磁通量减少,根据楞次定律可知,产生的感应电流方向先顺时针后逆时针,选项C正确。