人教版高中物理选修3-2高 二 《电磁感应》全章复习

高中物理学习材料 （马鸣风萧萧**整理制作）人教版 高 二 物 理《电磁感应》全章复习【教学内容】一、 知识框架【方法指导与教材延伸】一、分清磁通、磁通变化、磁通变化率磁通⊥=ΦBS （单位Wb ），表示穿过垂直磁感线的某个面积的磁感线的多少。

磁通变化12Φ-Φ=∆Φ，是回路中产生电磁感应现象的必要条件，即只要有∆Φ，一定有感应电动势的产生。

磁通变化率)/(s Wb t∆∆Φ，反映了穿过回路的磁通变化的快慢，是决定感应电动势大小的因素。

因此，判断回路中是否发生电磁感应现象，应从∆Φ上着手；比较回路中产生的感应电动势大小，应从t∆∆Φ上着手。

感应电动势感应电流 自感现象切割磁感线特例磁通变化应该注意，当穿过回路的磁通按正弦（或余弦）规律变化时（如放在匀强磁场中匀速转动的线圈），穿过线圈的磁通量最大时，磁通的变化率恰最小。

二、从能的转化上理解电磁感应现象电磁感应现象的实质是其它形式的能与电能之间的转化。

因此，无论用磁体与线圈相对运动或是用导体切割磁感线，产生感应电流时都会受到磁场的阻碍作用，外力在克服磁场的这种阻碍作用下做了功，把机械能转化为电能。

所以，发生磁通变化的线圈、作切割运动的这一部分导体，都相当于一个电源，由它们可以对外电路供电。

在求解电磁感应问题时，认识电源，区分内外电路，画出等效电路十分有用。

三、认识一般与特殊的关系磁通变化是回路中产生电磁感应现象的普通条件，闭合电路的一部分导体作切割磁感线运动仅是一个特例。

深刻认识两者之间的关系，就不至于被整个线框在匀强磁场中运动时，其中部分导体的切割运动所迷惑。

磁通变化时产生感应电动势是一般现象，它跟电路的是否闭合、电路的具体组成等无关，而产生的感应电流则可以看成是电路闭合的一个特例，由感受电动势决定电流，所以感应电动势是更本质的、更重要的量。

同理，自感现象仅是电磁感应普遍现象中的一个特例，它所激起的电流方向同样符合“阻碍电流变化”的普遍结论。

【例题选讲】例1、图1中PQRS为一正方形导线框，它以恒定速度向右进入以MN为边的匀强磁场，磁场方向垂直线框平面，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ε。

当B、v一定时，作切割运动的导线分析导线作切割运动时的感应电动势大小为Blv=越长，产生的感应电动势越大。

题中线框向右运动时，有效切割边是SR或PQ两竖边，另外的SP、QR两水平边不切割磁感线。

当E 点经过边界MN 时，有效切割边长只是竖边SR 的一半； 当P 点经过边界MN 时，有效切割边长就是竖边SR ；当F 点经过边界MN 时，由于竖边SR 和PF 部分都切割磁感线，但两者产生的电动势在框内引起方向相反的电流，等效于竖边SR 的一半作切割运动；当Q 点经过边界MN 时，整个线框都在磁场内，有效切割边长为零。

由此可见，当P 点经过边界MN 时，有效切割边长最长，产生的感应电动势最大，框内的感应电流也最大。

答：B例2、如图2所示，两水平平行金属导轨间接有电阻R ，置于匀强磁场中，导轨上垂直搁置两根金属棒ab 、cd 。

当用外力F 拉动ab 棒向右运动的过程中，cd 棒将会（ ）A 、向右运动B 、向左运动C 、保持静止D 、向上跳起分析 ab 棒向右运动时，切割磁感线。

根据右手定则，电流方向从b 流向a 。

这个感应电流从a 端流出后，分别流向cd 棒和电阻R 。

cd 棒中由于通有从c 到d 的电流，会受到磁场力，根据左手定则，其方向向右。

结果，使cd 棒跟着ab 棒向右运动。

答：A例3、如图3所示，小灯泡的规格为“2V 、4W ”，接在光滑水平导轨上，轨距0.1m ，电阻不计，金属棒ab 垂直搁置在导轨上，电阻1Ω，整个装置处于磁感强度B=1T 的匀强磁场中，求：（1）为使小灯正常发光，ab 的滑行速度多大？ （2）拉动金属棒ab 的外力功率多大？分析 要求小灯正常发光，灯两端电压应等于其额定值2V 。

这个电压是由于金属棒滑动时产生的感应电动势提供的，金属棒移动时，外力的功率转化为全电路上的电功率。

解答：（1）根据小灯的标志是小灯的额定电流和电阻分别为Ω=Ω=====142,22422P U R A A U P I 设金属棒滑行速度为v ，它产生的感应电流为rR BlvI +=感。

式中r 为棒的电阻。

由I 感=I ，即I r R Blv =+，得s m s m Bl r R I v /40/1.01)11(2)(=⨯+=+=。

（2）根据能的转换，外力的机械功率等于整个电路中的电功率，所以拉动ab 作切割运动的功率为W W r R I P P 8)11(2)(22=+=+==电机说明 第（1）题也可以不必算出感应电流，直接根据感应电动势分压得出，即由Blv R Rr R R U 4+=+=ε ∴s m s m BlR r R U v /40/11.01)11(2)(=⨯⨯+=+=只是必须注意，此时灯两端电压，即ab 棒两端电压，指的是路端电压，并不是电动势，在电磁感应现象中，分清电源电动势和端电压十分重要。

【同步练习】 一、选择题：1、如图1所示，当变阻器滑片向右移动时，用细线吊着的金属环将（ ） A 、向左运动B 、向右运动C 、不动D 、无法判断2、如图2所示，Q 是用毛皮摩擦过的橡校圆棒，由于它的转动，使得金属环P 中产生了如图所示的电流，那么Q 棒的转动情况是（ ）A 、顺时针加速运动B 、逆时针加速转动C 、顺时针匀速转动D 、逆时针减速转动3、一个线圈中电流强度均匀增大，则这个线圈的（ ） A 、自感系数也将均匀增大B 、磁通量也将均匀增大C 、自感系数、自感电动势都均匀增大D 、自感系数、自感电动势、磁通量都不变4、如图3所示，匀强磁场中有一线框abcdef 匀速拉出磁场，其ab 、cd 、ef 的电阻均为r ，其它电阻不计，ab 拉出磁场后，流过ab 的电流强度为I ，则（ ）A 、流过ab 棒的电流强度大小始终不变B 、 ef 棒中感应电流所受安培力大小始终不变C 、作用在金属框上外力的功率始终不变图1图2图3D 、穿过金属框磁通量的变化由大变小5、如图4所示，将一个正方形多匝线圈从磁场中匀速拉出的过程中，关于拉力的功率说法中错误的是（ ）A 、与线圈匝数成正比B 、与线圈边长成正比C 、与导线的截面积成正比D 、与导线的电阻率成正比6、如图5所示，光滑导轨水平放置，匀强磁场竖直向上，金属棒ab 、cd 质量相等，开始给ab 一个冲量，使它具有向右初速v ，经过较长一段时间后，金属棒cd 的速度（ ）A 、向右，等于vB 、向左，等于vC 、向右，等于v/2D 、静止不动7、如图6所示，半径不同的两金属圈环ab 、AB 都不封口，用导线分别连接Aa 、Bb 组成闭合回路，当图中磁场逐渐增加时，回路中感应电流的方向是（ ）A 、abBAaB 、ABbaAC 、内环b →a ，外环B →AD 、无感应生电流8、如图7所示，闭合铜框两侧均有电阻R ，铜环与框相切并可沿框架无摩擦活动，匀强磁场垂直框架向里，当圆环在水平恒力作用下右移时，则（ ）A 、铜环内无感应电流B 、铜环内有顺时针方向电流C 、铜环内有逆时针方向电流D 、以上说法均不正确9、如图8所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它和小线圈C 相连接，要使大线圈A 获得顺时针方向感应电流，则放在导轨上金属棒MN 的运动情况可能是（ ）A 、向右匀速B 、向左加速C 、向左减速D 、向右加速 图 4图 5B cabd 图6图7 图8E、向右减速10、如图9所示，闭合金属环从高h的曲面左侧自由滚下，又滚上曲面的右侧，环平面与运动方向均垂直于非匀强磁场，摩擦不计，则（）A、环滚上的高度小于hB、环滚上的高度等于hC、运动过程中环内无感应电流D、运动过程中安培力对环一定做负功11、如图10所示，圆形线圈的一半位于匀强磁场中，当线圈由图示位置开始运动时，弧acb受到向右的磁场力，则线圈的运动可能是（）A、向左平动B、向右平动（线圈未全部进入磁场）C、以直径ab为轴转动（不超过90°）D、以直径cd为轴转动（不超过90°）12、如图11所示，ab、cd金属棒均处于匀强磁场中，当导体棒ab向右运动时，则cd 棒（）A、必向右运动B、可能向左运动C、可能不动D、其运动方向与ab棒运动方向和运动性质有关二、填空题：13、将一条磁铁分别两次插入一闭合线圈中同一位置，两次插入时间比为1:2，则感应电动势比为，产生热量比为，通过电量比为，电功率比为。

14、如图12所示，光滑铝棒a和c平行地固定在水平桌面上，铝棒b和d搁在a、c 棒上面，接触良好，组成回路，O为回路中心，当条形磁铁的一端从O点的正上方向下运动接近回路的过程中，则b棒和d棒的运动情况是。

15、在赤道某地的地磁场为4×10-5T，磁感线方向与水平面平行，有一条东西方向水平放置的导体棒长0.5m，当它以2m/s初速向北水平抛出后，感应电动势与时间t的关系式是，电势较高的是端。

图9图10图1116、电阻为R 的矩形线框abcd ，边长ab=L ，ad=h ，质量为m ，自某一高度自由落下，通过一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁场区域的宽度为h ，如图13所示，若线框恰好以恒定速度通过磁场，线框中产生的焦耳热是 。

（不考虑空气阻力）17、如图14所示，MN 、PQ 为水平面上足够长的平行光滑导轨、匀强磁场方向如图所示，导电棒ab 、cd 的质量均为m ，ab 初速为零，cd 初速为v 0，则ab 最终的速度是 ，整个过程中产生的热量为 。

18、AB 两闭合线圈为同样导线绕成且均为10匝，半径为r A =2r B ，内有如图15所示的有理想边界的匀强磁场，若磁场均匀地减小，则A 、B 环中感应电动势之比εA :εB = ，产生的感应电流之比I A :I B = 。

19、如图16所示两电阻分别为2R 和R ，其余电阻不计，电容器电容为C ，匀强磁场B垂直纸面向里，当MN 为2v 向右、PQ 以v 向左运动时，电容器左极板带电量为 。

（轨宽为l ）20、如图17所示，两条平行滑轨MN 、PQ 相距30cm ，上面放置着ab 、cd 两平行可动的金属棒，两棒用40cm 丝线系住，abcd 回路电阻0.5Ω。

设磁感强度的变化率△B/△t=-10T/s ，当B 减少到1T 时，丝线受到的张力为 N 。

三、计算题：21、如图18所示，水平平行放置的两根长直光滑导电轨道MN 与PQ 上放有一根直导线ab ，ab 和导轨垂直，轨宽20cm ，ab 电阻为0.02Ω，导轨处于竖直向下的磁场中，B=0.2T ，电阻R=0.03Ω，其它线路电阻不计，ab 质量为0.1kg 。