高二物理电磁感应复习

选修 3-2期末复习
第一章 电磁感应
郑州一中刘准 f1.y.
一、正确认识电磁感应现象及其产生条件 •电磁感应现象： 导体中产生感应电动势的现象。 •产生条件: 磁通量Φ发生变化（ΔΦ≠0）
2 f.y.
[例1]
U形磁铁两个磁极间区域 通常可认为是匀强磁场，如 图所示是一矩形线圈在U形 磁铁上（或附近）的四个位 置。当矩形线圈发生下列运 动时，能产生感应电流的是 （ AC） A.将线圈由位置1移至2的过程中 B.将线圈按如图放置在位置3，并以较小的
图3
BD
例2.灯泡A1、A2的规格完全相同，线圈L的电阻 不计，连接如图所示，下列说法中正确的是： （A）当接通电路时，A1和A2始终一样亮 （B）当接通电路时，A2先达到最大亮度，A1后 达到最大亮度，最后两灯一样亮 （C）当断开电路时，A2立即熄灭、A1过一会儿 才熄灭 （D）当断开电路时，两灯都要过一会儿才熄灭
da
v cb
解决问题的方法、步骤： (1)找到“等效电源”，分清内外电路 (2)必要时画出等效电路图 (3)运用闭合电路欧姆定律进行相关计算
练习1。在移出过程中线框的一边 a,b两点间电势差绝对值最大的是
1E 4
3E
1E
4
4
B
1E 4
例题2.100匝的线圈（为了表示线圈的绕向， 图中只画了2匝）两端AB与一个电压表相连， 线圈内有指向纸内方向的磁场，线圈中的磁 通量在按图乙所示规律变化。
•若它们有电阻
相当于内阻
•它们两端电压
相当于路端电压
•其余部分
相当于外电路
画出等效电路,按电路题处理.
13 f.y.
[例8]
如图所示,两个线圈套在
同一个铁芯上,线圈的绕向
在图中已经表示.左线圈连
着平行导轨M和N，导轨电阻不计，在导轨垂直
方向上放着金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁
场中。下列说法中正确的是( B)D
11 f.y.
[例6]
磁铁突然向铜环运动→ 沿o’o看，abcd顺时针 铜环怎么动？ 旋转→ABCD怎么动？
条磁自由下落到O点→ 两根导线将怎么动？
螺线管中电流突然 增大→圆环会受到 什么方向的力？
12 f.y.
四、分析和计算含电磁感应的电路
•切割磁感线的导体
或 磁通量变化的线圈
相当于电源
(会判断电势高低)
R=0.1Ω，其余电阻不计，则稳定后，ab导线的最大速
度是多少？FN
B
F
Ba
)α
mg
mg sin BIL
I E BLV m RR
v=2m/s
)α
b
)α
思考：如果磁 场竖直向上呢
？
模型2 例.固定于水平桌面上的金属框架cdef
处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒ab搁在框
架上,可无摩擦滑动,此时abed构成一个边长为
l的正方形,棒的电阻为RB,其变余而部导分体电不阻不计
,t=0时磁感应强度为B0. 运动模型 (1)若从t=0时刻起,磁感应强度均匀增加,每秒
增量为k, 同时保持静止,求棒中感应电流大小
和(I2)方在k向上l 2.述情况中,始终保持棒 d
静止,R当t=t1末时需加的垂直
于棒的水平拉力kl为3 多大?
感强度垂直纸面向里为正
B
方向，环中感生电流沿顺
t
时针方向为正方向。则环
0
T/2
T
中电流随时间变化的图象
甲
乙
可能是下图中的 （C）
i
i
i
i
0
0 T/2 T t
A
T/2 T
B
t0
T/2
T t0
C
T/2 T t D
练习.(06上海)如图所示，将边长为a、质量为m、电
L B0
∴ t 秒时磁感强度
e b
f
B B0 L L vt
例题.如图所示,
有一边长为L的正方形线框,质量为m,由高h处
自由下落, 当ab边进入磁场时和ab边刚穿出磁
场时速度大小相同。此匀强磁场的宽度为H
（H＞L）。则从开始进入到ab边刚穿d c
出磁场的整个过程中：
L
⑴线框产生的热量；
a
b
h
f
F
又解：匀速运动时，拉力 所做的功使机械能转化为
b
电阻R上的内能。
B
F vm=I2 R= B2 L2 v2 m /R vm=FR / B2 L2
练习2：如图光滑的金属框架与水平面成α=30o角，匀
强磁场的B=0.5T，方向与框架平面垂直向上，金属导
体ab长为l=0.1m，质量m=0.01kg，具有的电阻为
振幅左右平动 C.将线圈按图示放置在位置3，并以恒定的
角速度绕轴OO’转动 D.将线圈按图示由位置3平移到位置4的
过程中
3 f.y.
领会产生条件、 熟悉典型磁场磁感线分布、 弄清线圈位置及变化。
矩形线圈按图示放置在3位置，并以恒定 角速度绕轴OO’转动，试分析当它由图示 位置转过90º和180º的瞬间，线圈中是否有 感应电流？
B．ε＝2πfl2B，且a点电势低于b点电势
C．ε＝πfl2B，且a点电势高于b点电势
D．ε＝2πfl2B，且a点电势高于b点电势
6 f.y.
n
t
(平均值)
BL sivn
(瞬时值)
用于求电量Q
7 f.y.
[例3]
将一条形磁铁插入一个线圈,第一次插入历时 0.2s，第二次插入历时1.0s，则（ BD） A.第一次插入与第二次插入通过线圈的电量
一直升飞机停在南半球
的地磁极上空。该处地磁
场的方向竖直向上，磁感
应强度为B。直升飞机螺旋
桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为f，顺
着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方
向转动。螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为
b，如图所示。如果忽略a到转轴中心线的距离
，用ε表示每个叶片中的感应电动势，则( )A
A．ε＝πfl2B，且a点电势低于b点电势
A
电磁感应
产生感应电流的条件
E n
感应电动势的大小
t
EB L s ivn
楞次定律
感应电流的方向
右手定则 自感
现象 日光灯
涡流
用牛顿第二定律解决导体切割磁感线的运动问题
综合应用 应用能的转化合守恒定律解决电磁感应问题
知识体系
法拉第电磁感应定律综合运用习题
(1)与闭合电路欧姆定律相结合 (2)与牛顿运动定律、运动学相结合 (3)与做功、能量转化相结合 (4)与图像问题相结合
A.当金属棒向右匀速运动时，a点电势高于b点，
c点电势高于d点
B.当金属棒向右匀速运动时，b点电势高于a点，
c点与d点等电势
C.当金属棒向右加速运动时，b点电势高于a点，
c点电势高于d点
D.当金属棒向右加速运动时，b点电势高于a点，
d点电势高于c点
14 f.y.
例1.如图，电阻R和线圈自感系数L的值都较大， 电感线圈的电阻不计，A、B是两只完全相同的灯 泡，当开关S闭合时，电路可能出现的情况是 C A．A、B一起亮，然后B熄灭 B．A比B先亮，然后A熄灭 C．A、B一起亮，然后A熄灭 D．B比A先亮，然后B熄灭
10 f.y.
[例5]
如图(a)所示,在直导线MN上通有如图(b)所示 的交流电。设由M到N为电流的正方向，从t=0开 始的一个周期的时间内，线圈中感应电流的方 向变化情况是（ A） A.先顺时针，后逆时针 B.先逆时针，后顺时针 C.顺时针→逆时针→顺时针→逆时针 D.逆时针→顺时针→逆时针→顺时针
使其开始上匀升速,分时析Fe外f的=运F安动过V程达并到求最ef大的值最b大速度。 c
F mg BIL
模型1：单杆受恒 力作用的模型
F
I E BLV m RR
vm

R(Fmg) B2l2
e a
f
mg
F安 d
练习1.水平放置于匀强磁场中的光滑导轨上，有一根导体棒ab
，用恒力F作用在ab上，由静止开始运动，回路总电阻为R，分 析ab 的运动情况，并求ab的最大速度。
D
B
da
c bo
x
i
D
B da c bo
t
i E B L 0 .1 V 0 .2 0 .2 2 1 3 0 A
RR
2
F
F B 0 .1 I 2 l1 3 0 .2 0 2 1 5 N 0
t
x
练习1:如图(甲)所示，一闭合金属圆环处在垂直圆环平 面的匀强磁场中。若磁感强度B随时间t按如图(乙)所示 的规律变化，设图中磁
之比是1∶5 B.第一次插入与第二次插入线圈中产生的平均
电动势之比是5∶1 C.第一次插入与第二次插入产生的热量之比
是1∶1 D.第一次插入与第二次插入线圈中时的平均
感应电流之比为5∶1
8 f.y.
三、正确理解并灵活应用楞次定律 判断感应电流方向的方法：
•右手定则 •楞次定律
“阻碍原磁场的变化”
9 f.y.
⑵最小速度v； ⑶最小加速度；
B
H
（1） Q mgH
（2）线框cd边刚进入磁场时，速度最小 m(gh＋L)1m2v＋Q 2
（3）线框cd边刚进入磁场时，加速度最小
F安－mg＝ma
F安

B2 L2v R
第四类问题：与图像问题相结合
例题1.匀强磁场磁感应强度B=0.1T, 宽度 D=0.6m,由粗细均匀的电阻丝制成的正方形线 框abcd边长L=0.20m, 电阻R=2,以速度 v=0.2m/s匀速通过该区域,以线框ab边刚好与 磁场左边界重合时为t=0 . (1)以逆时针电流为正,作I-t图象. (2)以x轴正向为正,作安培力F-t图象.
分析：ab 在F作用下向右加速运动，切割磁感应线，产生感应 电流，感应电流又受到磁场的作用力f，画出受力图：
a=(F-f)/m
v
E=BLv
I= E/R
f=BIL
最后，当f=F 时，a=0，速度达到最大，
F=f=BIL=B2 L2 vm /R
a
vm=FR / B2 L2
vm称为收尾速度.
R f1
F
F
f2
F ( B 0 kt 1 ) R
e
a
c
b
f
（3）若从t=0 时刻起，磁感应强度逐渐减小， 当棒以恒定速度v向右匀速运动时，可使棒中不 产生感应电流，则感应强度应怎样随
时间t 变化？（写出B与t 的关系式）
（3）要使棒不产生感应电流
，即要回路中abed中磁通量
不变 即
dL a
c
BLvtB 0L2
（1）按图乙所示的规律，电压表的读数应该 等于多少？
（2）请在线圈位置上标出感应电场的方向。
（3） AB两端，哪端应该与电压表标+号的接 线柱连接？A端
E n n B 1 s 0 0 .10 5 0 .1 5V 0
t t
0 .1
[练习2]如图，棒ab长为2L，轨道间距为L，匀
例2.弹簧上端固定，下端挂一只条形磁铁，使磁 铁上下振动，磁铁的振动幅度不变。若在振动过 程中把线圈靠近磁铁，观察磁铁的振幅将会发现 ： （A）S闭合时振幅逐渐减小，S断开时振幅不变 (B)S闭合时振幅逐渐增大，S断开时振幅不变 (C)S闭合或断开，振幅变化相同 (D)S闭合或断开，振幅都不发生变化
第一类问题：与闭合电路欧姆定律相结合
例题1：如图,边长为L均匀的正方形金属框架 abcd总电阻为R，框架以速度v向右匀速平动，经 过磁感强度为B的匀强磁场。求下列三种情况ab 之间的电势差。(1) 只有ab进入磁场。(2) 线框全 部进入磁场。(3) 只有ab边离开磁场。
(1)Uab=3BLv/4 (2)Uab=BLv (3)Uab=BLv/4
强磁场为B，电阻为R。求ab棒转过90º时通过
R的电量。
3BL2 q=
2R
注：平均电流I与相 应时间Δt 的乘积为 通过R的电量。
q I tE tt B S B 1 2 L 2 L c3 o 0 0 s3 B 2 L
R tRR R
R
2 R
第二类问题：与牛顿运动定律相结合
例题:如图所示导线框abcd固定在竖直平面内,bc段的电
阻为R,其他电阻不计,ef是一个不计电阻的水平放置的导
体能中无杆,磁摩,场杆擦方长地向为总的滑与l,变结质动框加量：.面整为速F垂个外m运直装恒,杆动置,现定的放到在，两在匀用端F磁安一速与感变个为导强大恒线止度力，框。为Fa良竖B变好的直小接匀向触强上,磁又拉场ef
[例4]
如图所示,导线框abcd与通电 直导线在同一平面内，直导线 通有恒定电流并通过ad和bc的 中点，当线框向右运动的瞬间， 则（ B）
A.线框中有感应电流，且按顺时针方向 B.线框中有感应电流，且按逆时针方向 C.线框中有感应电流，但方向难以判断 D.穿过线框的磁通量为零，线框中没有感应
电流
转过90º时，没有感应电流； 转过180º时，有感应电流。
4 f.y.
二、正确理解法拉第电磁感应定律及推论
•法拉第电磁感应定律：
n
t
(区分 ：、）、
t
与ε无关
决定ε有无
决定ε大小
•推论（适用于简单切割）：
BL sivn


1 2
BL2
(转动 切割)
ຫໍສະໝຸດ Baidu
5 f.y.
[例2]