2019年精选高中物理选修3-2第01节 电磁感应现象粤教版巩固辅导一
粤教版高中物理选修3-2：第1、2节课件1-新版
第一节 电磁感应现象 第二节 产生感应电流的条件
栏 目 链 接
1．了解电磁感应的发现过程．
2．理解电磁感应现象及其产生的条件．
栏
目
链
接
3．运用电磁感应现象产生的条件判断回路是否有感应
电流．
栏 目 链 接
1．电磁感应现象．
由_磁___生_电___的现象，叫做电磁感应现象．由电磁感应
栏
与垂直磁场方向的夹角．
目 链
接
一般有以下两种情况．
(1)磁感应强度 B 和 θ 不变，有效面积 S 改变，则 ΔΦ＝Φt－Φ0＝
BΔScos θ. (2)磁感应强度 B 变化，磁感线穿过的有效面积 S 和 θ 不变，则 ΔΦ
＝Φt－Φ0＝ΔBScos θ.
一个 100 匝的线圈，其横截面积是边长为 L＝
说明：Φ的正负意义是从正、反两面穿入，若从
一面穿入为正，则从另一面穿入为负．
(4)意义：指穿过这个面的
____磁__感__线__条_数_______．磁感线越密的地方，也就是穿
栏
过单位面积的磁感线条数 _____越__多_____的地方，磁感
目 链
应强度B ___越_大______.因此，B越大，穿过这个面的磁
现象产生的电动势称为__感__应__电__动__势____，产生的电流，称为
__感__应__电__流____．
栏
2．磁通量．
目 链
接
(1)定义：___磁__感__应__强__度__B__与__垂__直__于__B_的__面__积__S_ 的乘积，
叫做穿过这个面的磁通量．
(2)公式：_Φ_＝__B__S__；单位：_韦__伯____；符号：_W__b___. (3)矢量性： _标__量___，但有正负．
2019高中物理 第一章 电磁感应章末复习课学案 粤教版选修3-2
第一章 电磁感应章末复习课【知识体系】[答案填写] ①磁通量 ②磁通量的变化率 ③nΔΦΔt ④E ＝BLv ⑤12BL 2ω ⑥电流主题1 楞次定律的理解及其推广1．楞次定律的理解．楞次定律解决的问题是感应电流的方向问题，它涉及两个磁场，感应电流的磁场(新产生的磁场)和引起感应电流的磁场(原来就有的磁场)，前者和后者的关系不是“同向”和“反向”的简单关系，而是前者“阻碍”后者“变化”的关系．2．对“阻碍”意义的理解．(1)阻碍原磁场的变化．“阻碍”不是阻止，而是“延缓”，感应电流的磁场不会阻止原磁场的变化，只能使原磁场的变化被延缓或者说被迟滞了，原磁场的变化趋势不会改变，不会发生逆转．(2)阻碍的是原磁场的变化，而不是原磁场本身，如果原磁场不变化，即使它再强，也不会产生感应电流．(3)阻碍不是相反，当原磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场同向，以阻碍其减小；当磁体远离导体运动时，导体运动将和磁体运动同向，以阻碍其相对运动．(4)由于“阻碍”，为了维持原磁场的变化，必须有外力克服这一“阻碍”而做功，从而导致其他形式的能量转化为电能，因而楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的体现．3．楞次定律的推广．楞次定律可推广为感应电流的效果总是要反抗(或阻碍)产生感应电流的原因．因此也常用以下结论作迅速判断：(1)阻碍原磁通量的变化(增反减同)．(2)阻碍导体的相对运动(来拒去留)．(3)使线圈的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)．[典例❶] 如图所示，通电螺线管置于闭合金属环a的轴线上，当螺线管中电流I减小时( )A．环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的减小B．环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的减小C．环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的增大D．环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的增大解析：当螺线管中通过的电流逐渐变小时，电流产生的磁场逐渐变弱，故穿过金属环a 的磁通量变小，根据楞次定律可知，为阻碍原磁通量变小，金属环a有收缩的趋势，故A 正确，BCD错误．答案：A针对训练1．(2016·上海卷)(多选)如图(a)，螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，图中箭头所示方向为其正方向．螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一小金属圆环L，圆环与导线框在同一平面内．当螺线管内的磁感应强度B随时间按图(b)所示规律变化时( )图(a) 图(b)A．在t1～t2时间内，L有收缩趋势B．在t2～t3时间内，L有扩张趋势C ．在t 2～t 3时间内，L 内有逆时针方向的感应电流D ．在t 3～t 4时间内，L 内有顺时针方向的感应电流解析：在t 1～t 2时间内，穿过圆环的磁通量向上不是均匀增大，由楞次定律可以确定L 必须减小面积以达到阻碍磁通量的增大，故有收缩的趋势，故A 正确；在t 2～t 3时间内，穿过圆环的磁通量向上均匀减小，由法拉第电磁感应定律可知，L 中磁通量不变，则L 中没有感应电流，因此没有变化的趋势，故B 、C 错误；在t 3～t 4时间内，向下的磁通量减小，根据楞次定律，在线圈中的电流方向c 到b ，根据右手螺旋定则，穿过圆环L 的磁通量向内减小，则根据楞次定律，在金属圆环中产生顺时针方向的感应电流，故D 正确．答案：AD主题2 电磁感应中的电路问题在电磁感应现象中，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，所以电磁感应问题常常与电路知识综合考查．1．解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法．(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确定感应电动势的大小，用楞次定律或右手定则确定感应电流的方向．(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、串并联电路的特点、电功、电功率等公式求解．2．问题示例．图甲 图乙(1)图甲中若磁场增强，可判断感应电流方向为逆时针，则ΦB >ΦA ；若线圈内阻为r ，则U BA ＝ΔΦΔt ·R R ＋r. (2)图乙中，据右手定则判定电流流经AB 的方向为B →A ，则可判定ΦA >ΦB ，若导体棒的电阻为r ，则U AB ＝BLv R ＋r·R . 【典例2】 (多选)半径为a 的导体圆环和长为2a 的导体直杆，单位长度电阻均为R 0.圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B ，杆在圆环上以速度v 平行于直径CD 向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心O 开始，杆的位置由θ确定，如图所示．则( )A ．θ＝0时，杆产生的电动势为2BavB ．θ＝π3时，杆产生的电动势为3BavC ．θ＝0时，杆受的安培力大小为8B 2av （π＋4）R 0D ．θ＝π3时，杆受的安培力大小为3B 2av （5π＋3）R 0解析：θ＝0时，杆产生的电动势E ＝BLv ＝2Bav ，故A 正确；当θ＝π3时，根据几何关系得出此时导体棒的有效切割长度是a ，所以杆产生的电动势为Bav ，故B 错误；θ＝0时，由于单位长度电阻均为R 0，所以电路中总电阻⎝⎛⎭⎪⎫2＋π2aR 0.所以杆受的安培力大小是8B 2av （π＋4）R 0，故C 正确；当θ＝π3时，电路中总电阻是⎝ ⎛⎭⎪⎫518π＋1aR 0，所以杆受到的安培力18B 2av （5π＋18）R，故D 错误． 答案：AC针对训练2．(2016·全国Ⅱ卷)(多选)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示．铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P 、Q 分别于圆盘的边缘和铜轴接触，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B 中，圆盘旋转时，关于流过电阻R 的电流，下列说法正确的是( )A ．若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定B ．若从上往下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a 到b 的方向流动C ．若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化D ．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R 上的热功率也变为原来的2倍解析：铜盘转动产生的感应电动势为：E ＝12BL 2ω，B 、L 、ω不变，E 不变，电流I ＝E R＝BL 2ω2R，电流大小恒定不变，由右手定则可知，回路中电流方向不变，若从上往下看，圆盘顺时针转动，由右手定则知，电流沿a 到b 的方向流动，故A 、B 正确；若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向不变，大小变化，故C 错误；若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，回路电流变为原来2倍，根据P ＝I 2R ，电流在R 上的热功率也变为原来的4倍，故D 错误．答案：AB主题3 电磁感应中的动力学问题1．解决电磁感应中的动力学问题的一般思路．(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向．(2)求回路中的电流．(3)分析研究导体的受力情况(包含安培力，用左手定则确定其方向)．(4)根据牛顿第二定律或物体受力平衡列方程求解．2．受力情况、运动情况的动态分析．导体受力运动产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力作用→合外力变化→加速度变化→速度变化→感应电动势变化→……周而复始地循环，最终结果是加速度等于0，导体达到稳定运动状态．此类问题要画好受力图，抓住加速度a ＝0时，速度v 达到最值的特点．[典例❸] (2017·天津卷)如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R .金属棒ab 与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下．现使磁感应强度随时间均匀减小，ab 始终保持静止，下列说法正确的是( )A ．ab 中的感应电流方向由b 到aB ．ab 中的感应电流逐渐减小C ．ab 所受的安培力保持不变D ．ab 所受的静摩擦力逐渐减小解析：导体棒ab 、电阻R 、导轨构成闭合回路，磁感应强度均匀减小(ΔB Δt＝k 为一定值)，则闭合回路中的磁通量减小，根据楞次定律，可知回路中产生顺时针方向的感应电流，ab中的电流方向由a 到b ，故A 错误；根据法拉第电磁感应定律，感应电动势E ＝ΔΦΔt ＝ΔB ·S Δt＝k ·S ，回路面积S 不变，即感应电动势为定值，根据欧姆定律I ＝E R ，所以ab 中的电流大小不变，故B 错误；安培力F ＝BIL ，电流大小不变，磁感应强度减小，则安培力减小，故C 错误；导体棒处于静止状态，所受合力为零，对其受力分析，水平方向静摩擦力f 与安培力F 等大反向，安培力减小，则静摩擦力减小，故D 正确．答案：D针对训练3．(多选)两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L ，底端接阻值为R 的电阻．将质量为m 的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B 的匀强磁场垂直，如图所示．除电阻R 外其余电阻不计．现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则( )A ．金属棒向下运动时，流过电阻R 的电流方向为a →bB ．释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度gC ．金属棒的速度为v 时，所受的安培力大小为F ＝B 2L 2v RD ．电阻R 上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量解析：导体棒下落过程中切割磁感线，回路中形成电流，根据楞次定律判断电流的方向，流过电阻R 电流方向为b →a ，故A 错误；金属棒释放瞬间，速度为零，感应电流为零，由于弹簧处于原长状态，因此金属棒只受重力作用，故其加速度的大小为g ，故A 正确；当金属棒的速度为v 时，由F 安＝BIL ＝B BLv R L ＝B 2l 2v R，故C 正确；当金属棒下落到最底端时，重力势能转化为弹性势能和焦耳热，所以R 上产生的总热量小于金属棒重力势能的减少量，故D 错误．答案：BC主题4 电磁感应中的能量问题1．能量转化．在电磁感应现象中，通过外力克服安培力做功，把机械能或其他形式的能转化为电能，克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能，即在电路中就产生多少电能．若电路是纯电阻电路，转化过来的电能全部转化为内能；若电路为非纯电阻电路，则电能一部分转化为内能，一部分转化为其他形式的能，比如：用电器有电动机，一部分转化为机械能．2．一般思路．(1)分析回路，分清电源和外电路．(2)分清哪些力做功，明确有哪些形式的能量发生转化．如：3．电能的三种求解思路．(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，相应的其他能量的减少量等于产生的电能．(3)利用电路特征来求解，通过电路中所消耗的电能来计算．【典例4】 如图所示，MN 、PQ 为足够长的平行金属导轨，间距L ＝0.2 m ，导轨平面与水平面间夹角θ＝30°，N 、Q 间连接一个电阻R ＝0.1 Ω，匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度B ＝0.5 T ．一根质量m ＝0.03 kg 的金属棒正在以v ＝1.2 m/s 的速度沿导轨匀速下滑，下滑过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好．金属棒及导轨的电阻不计，g ＝10 m/s 2，sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80.求：(1)电阻R 中电流的大小；(2)金属棒与导轨间的滑动摩擦因数的大小；(3)对金属棒施加一个垂直于金属棒且沿导轨平面向上的恒定拉力F ＝0.2 N ，若金属棒继续下滑x ＝0.14 m 后速度恰好减为0，则在金属棒减速过程中电阻R 中产生的焦耳热为多少？解析：(1)感应电动势E ＝BLv ＝0.5×0.2×1.2 V ＝0.12 V ，感应电流I ＝E R ＝0.120.1A ＝1.2 A. (2)导体棒受到的安培力F 安＝BIL ＝0.5×0.2×1.2 N ＝0.12 N.金属棒匀速下滑，根据平衡条件可知mg sin θ－f －F 安＝0，且F N －mg cos θ＝0，又f ＝μF N ，代入数据，解得μ＝0.25.(3)从施加拉力F 到金属棒停下的过程中，由能量守恒定律，得(F －mg sin θ＋μmg cos θ)x ＋Q ＝12mv 2， 代入数据，解得产生的焦耳热Q ＝1.04×10－2J.答案：(1)1.2 A (2)0.25 (3)1.04×10－2 J针对训练4.(2014·广东卷)如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管P 和塑料管Q 竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块( )A ．在P 和Q 中都做自由落体运动B ．在两个下落过程中的机械能都守恒C ．在P 中的下落时间比在Q 中的长D ．落至底部时在P 中的速度比在Q 中的大解析：由于电磁感应，在铜管P 中还受到向上的磁场力，而在塑料管中只受到重力，即只在Q 中做自由落体运动，故选项A 、B 错误；而在P 中加速度较小，故选项C 正确而选项D 错误．答案：C统揽考情1．感应电流的产生条件、方向判断和电动势的简单计算，磁感应强度、磁通量、电动势、电压、电流随时间变化的图象，以及感应电动势、感应电流随线框位移变化的图象，是高频考点，以选择题为主．2．滑轨类问题、线框穿越有界匀强磁场、电磁感应中的能量转化等综合问题，能很好地考查考生的能力，备受命题专家的青睐．真题例析(2015·课标全国Ⅱ卷)如图，直角三角形金属框abc 放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B ，方向平行于ab 边向上．当金属框绕ab 边以角速度ω逆时针转动时，a 、b 、c 三点的电势分别为U a 、U b 、U c .已知bc 边的长度为l .下列判断正确的是( )A ．U a >U c 金属框中无电流B ．U b >U c 金属框中电流方向沿a →b →c →aC ．U bc ＝－12Bl 2ω金属框中无电流 D ．U bc ＝12Bl 2ω金属框中电流方向沿a →c →b →a 解析：当金属框绕ab 边以角速度ω逆时针转动时，穿过直角三角形金属框abc 的磁通量恒为0，所以没有感应电流，由右手定则可知，c 点电势高，U bc ＝－12Bl 2ω，故C 正确，A 、B 、D 错误．答案：C针对训练(2017·全国卷Ⅰ)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌．为了有效隔离外界振动对STM 的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示．无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是( )A BC D解析：感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发生变化．在A 图中系统振动时在磁场中的部分有时多有时少，磁通量发生变化，产生感应电流，受到安培力，阻碍系统的振动，故A正确；而BCD三个图均无此现象，故错误．答案：A1．(2016·江苏卷)(多选)电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发生声音，下列说法正确的有( )A．选用铜质弦，电吉他仍能正常工作B．取走磁体，电吉他将不能正常工作C．增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D．磁振动过程中，线圈中的电流方向不断变化解析：铜不可以被磁化，则选用铜质弦，电吉他不能正常工作，故A错误；取走磁体，就没有磁场，振弦不能切割磁感线产生电流，电吉他将不能正常工作，故B正确；根据E＝n ΔΦΔt可知，增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势，故C正确；磁振动过程中，磁场方向不变，但磁通量有时变大，有时变小，则线圈中的电流方向不断变化，故D正确．答案：BCD2.(2017·全国卷Ⅲ)如图，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( )A．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：因为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，穿过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，D 正确，ABC 错误．答案：D3．(2016·浙江卷)如图所示，a 、b 两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10 匝，边长l a ＝3l b ，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则( )A ．两线圈内产生顺时针方向的感应电流B ．a 、b 线圈中感应电动势之比为9∶1C ．a 、b 线圈中感应电流之比为3∶4D ．a 、b 线圈中电功率之比为3∶1解析：根据楞次定律可知，原磁场向里增大，则感应电流的磁场与原磁场方向相反，因此感应电流为逆时针，故A 错误；根据法拉第电磁感应定律可知，E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔBS Δt ， 而S ＝l 2, 因此电动势之比为9∶1，故B 正确；线圈中电阻R ＝ρL g，而导线长度L ＝n ×4l ，故电阻之比为3∶1, 由欧姆定律可知I ＝E R ，则电流之比为3∶1, 故C 错误；电功率P ＝E 2R ，电动势之比为9∶1，电阻之比为3∶1，则电功率之比为27∶1，故D 错误．答案：B4．(2017·全国卷Ⅱ)(多选)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(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( )图(a) 图(b)A ．磁感应强度的大小为0.5 TB ．导线框运动速度的大小为0.5 m/sC ．磁感应强度的方向垂直于纸面向外D ．在t ＝0.4 s 至t ＝0.6 s 这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.1 N解析：由E-t 图象可知，线框经过0.2 s 全部进入磁场，则速度v ＝l t ＝0.10.2m/s ＝0.5 m/s ，选项B 正确；E ＝0.01 V ，根据E ＝BLv 可知，B ＝0.2 T ，选项A 错误；根据楞次定律可知，磁感应强度的方向垂直于纸面向外，选项C 正确；在t ＝0.4 s 至t ＝0.6 s 这段时间内，导线框中的感应电流I ＝E R ＝0.010.005A ＝2 A ，所受的安培力大小为F ＝BIL ＝0.04 N ，选项D 错误；故选BC.答案：BC5.(2015·课标全国Ⅰ卷)如图，一长为10 cm 的金属棒ab 用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1 T ，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘，金属棒通过开关与一电动势为12 V 的电池相连，电路总电阻为2 Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm ；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm ，重力加速度大小取10 m/s 2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量．解析：金属棒通电后，闭合回路电流I ＝U R ＝122A ＝6 A. 导体棒受到安培力F ＝BIL ＝0.06 N.根据安培定则可判断金属棒受到安培力方向竖直向下，开关闭合前：2×k ×0.5×10－2＝mg ，开关闭合后：2×k ×(0.5＋0.3)×10－2＝mg ＋F .则m ＝0.01 kg.答案：安培力方向竖直向下 0.01 kg。
粤教版高中物理选修3-2：电磁感应现象_课件1
一.磁通量
穿过某一ห้องสมุดไป่ตู้积的磁感线条数，叫做穿过这个面积的磁通量。
B与S垂直 BS
B与S成夹角 BS cos
B
B
二.磁通量的变化
1.B变化 2.S发生变化
如图，线圈在磁场中以bc边为轴转动，分别转过90度，180度，360度， 磁通量变化量分别多大？
三.电磁感应
奥斯特：电产生磁
I
I
电磁感应现象
电磁感应现象
电磁感应现象
N G
S
产生感应电流的方法 1.磁铁运动 2.闭合电路一部分运动 3.磁场变化
动生电流 感生电流
思考：上述三种情况有什么共同特点？
闭合电路中磁通量发生变化
感应电流产生的条件
下列三种情况电路里有没有感应电流产生？
向下运动
向左平移
转动
典型例题
【例1】线圈在长直导线电流的磁场中，做如图的运动：A向右 平动；B向下平动；C绕轴转动(边bc向外)；D从纸面向纸外做 平动，E向上平动(边bc上有个缺口)；则线圈中有感应电流的 是( )
【例2】如图所示，线圈abcd垂直于有界匀强磁场，且其有一 半在磁场中，另一半在磁场外，则下列哪种情况可产生感应 电流：( )
A.以ab边为轴转过60° B.以cd边为轴转过60° C.以ab边为轴转过1800的过程中，一直有感应电流 D.以cd边为轴转过1800的过程中，一直有感应电流
高中物理第1章电磁感应本章导学课件粤教版选修3_2
• 五个应用有自感、互感、涡流、电磁阻尼和电磁驱 动．
• 电磁感应与力、电等知识的综合应用是高考命题的 热点，具体表现为以下四点：
• 1．电磁感应与力学的综合问题
• 以电磁感应现象为核心，综合应用力学各种不同的 规律(如牛顿运动定律、动能定理等内容)形成综合类 问题．通常以导体棒和线圈为载体，分析导体棒在 磁场中因切割磁感线对运动情况的影响，解决此类 问题的关键在于运动情况的分析，特别是最终稳定 状态的确定，利用物体的平衡条件求最大速度之类 的问题.
等规律分析解答；(3)图象转换，如根据Φt图象画出 It图象、Et图象等.
• 第一节 电磁感应现象
• 第二节 产生感应电流的条件
• (本栏目对应学生用书P1)Fra bibliotek编后语
老师上课都有一定的思路，抓住老师的思路就能取得良好的学习效果。在上一小节中已经提及听课中要跟随老师的思路，这里再进一步论述听课时如何 抓住老师的思路。
• 2．电磁感应与电路的综合问题
• 此类问题关键在于电路结构的分析，能正确画出等 效电路图，并根据电学知识进行分析、求解．求解 过程首先注意电源的确定，通常将切割磁感线的导 体或磁通量发生变化的回路作为等效电源；其次是 能正确区分内、外电路，应用闭合电路欧姆定律及 串、并联电路的规律求解．
• 3．电磁感应中的图象问题
• 电磁感应的图象主要包括Bt图象、Φt图象、Et图象 和It图象，还可能涉及感应电动势E和感应电流I随位 移x变化的图象，即Ex图象和Ix图象，一般可把图象
问题分为三类：(1)由给定的电磁感应过程选出或画 出正确的图象；
• (2)由给定的有关图象，分析电磁感应过程，求解相 关物理量，解答电磁感应中的图象问题的基本方法 是利用右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律
粤教版高中物理选修3-2课件1电磁感应复习
4.电磁感应中的图象问题
例7.如图所示，一个由导体做成的矩形线圈，以恒定速 率v运动，从无场区进入匀强磁场区，然后出来，若取逆 时针方向为电流的正方向，那么图中的哪一个图线正确地
表示回路中电流对时间的函数关系？（）C
I
I
I
I
0
t0
t0
t0
t
A
B
C
D
方法点拨：
1、受力分析：必要时画出相应的平面图。 受力平衡时，速度最大。
2、电路问题：画出等效电路图，产生感应电动势的 导体相当于电源，其电阻为内电阻。
3、能量问题：安培力做负功，其它能转化为电能。 安培力做正功，电能转化为其它能。 P安（=F安V）=P电（=EI）
4、解题方法：动能定理、能量守恒定律 或其他功能关系
当F安=mg时，物体达到最大速度Vm=1m/s
3.电磁感应中的能量问题
例6.如图所示，矩形线圈abcd质量为m，宽为d，在竖直 平面内由静止自由下落。其下方有如图方向的匀强磁场， 磁场上、下边界水平，宽度也为d，线圈ab边刚进入磁场 就开始做匀速运动，那么在线圈穿越磁场的全过程，产 生了多少电热？
三.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 这一电路的磁通量的变化率成正比
E 对于n匝线圈有 E n
t
t
注意：E与Φ、ΔΦ无直接联系；
E与成正比。
2.电动势的对比
感生 电动势
导体棒 平动切割
导体棒 转动切割
线值
E=Blv
高中物理课件
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电磁感应复习
电磁感应现象
产生感应电流的条件
感应电动 势的大小
应用 感应电流（电 动势）的方向
粤教版物理选修3-2《第一章电磁感应》知识点总结
粤教版物理选修3-2《第一章电磁感应》知识点总结选修3-2第一章电磁感应知识点总结一、电磁感应现象1、电磁感应现象与感应电流.（1）利用磁场产生电流的现象，叫做电磁感应现象。
（2）由电磁感应现象产生的电流，叫做感应电流。
二、产生感应电流的条件1、产生感应电流的条件：闭合电路．．．．．．．．．中磁通量发生变化．．。
2、产生感应电流的方法.（1）磁铁运动。
（2）闭合电路一部分运动。
（3）磁场强度B变化或有效面积S变化。
注：第（1）（2）种方法产生的电流叫“动生电流”，第（3）种方法产生的电流叫“感生电流”。
不管是动生电流还是感生电流，我们都统称为“感应电流”。
- 2 -3、对“磁通量变化”需注意的两点.（1）磁通量有正负之分，求磁通量时要按代数和（标量计算法则）的方法求总的磁通量（穿过平面的磁感线的净条数）。
（2）“运动不一定切割，切割不一定生电”。
导体切割磁感线，不是在导体中产生感应电流的充要条件，归根结底还要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化。
4、分析是否产生感应电流的思路方法.（1）判断是否产生感应电流，关键是抓住两个条件：①回路是闭合导体回路。
②穿过闭合回路的磁通量发生变化。
注意：第②点强调的是磁通量“变化”，如果穿过闭合导体回路的磁通量很大但不变化，那么不论低通量有多大，也不会产生感应电流。
（2）分析磁通量是否变化时，既要弄清楚磁场- 3 -的磁感线分布，又要注意引起磁通量变化的三种情况：①穿过闭合回路的磁场的磁感应强度B发生变化。
②闭合回路的面积S发生变化。
③磁感应强度B和面积S的夹角发生变化。
三、感应电流的方向1、楞次定律.（1）内容：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
①凡是由磁通量的增加引起的感应电流，它所激发的磁场阻碍原来磁通量的增加。
②凡是由磁通量的减少引起的感应电流，它所激发的磁场阻碍原来磁通量的减少。
（2）楞次定律的因果关系：- 4 -- 5 -- 6 -闭合导体电路中磁通量的变化是产生感应电流的原因，而感应电流的磁场的出现是（2）就电流而言，感应电流的磁场阻碍原电流的变化，即原电流增大时，感应电流磁场方向与原电流磁场方向相反；原电流减小时，感应电流磁场方向与原电流磁场方向相同。
2019年物理新同步粤教版选修3-2讲义：第一章 电磁感应 第四节 法拉第电磁感应定律 Word版
姓名，年级：时间：第四节法拉第电磁感应定律1．电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比，即E＝n ΔΦΔt，这就是法拉第电磁感应定律。
2．直导线切割磁感线运动时产生的感应电动势E＝BLv sin θ.3．产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
一、影响感应电动势大小的因素1．感应电动势在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。
产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
在发生电磁感应现象的电路中,即使电路不闭合,没有感应电流,感应电动势依然存在。
2．磁通量的变化率磁通量的变化率表示磁通量变化的快慢，用错误!表示，其中ΔΦ表示磁通量的变化量，Δt 表示变化ΔΦ所用的时间.二、法拉第电磁感应定律1．内容电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比。
2．公式E＝n错误!。
其中n为线圈匝数，ΔΦΔt是磁通量的变化率。
3．单位ΔΦ的单位是Wb,Δt的单位是s，E的单位是V。
三、感应电动势的另一种表述1．表述直导线做切割磁感线运动时产生的感应电动势的大小，跟磁感应强度B、导体长度L、运动速度v以及运动方向和磁感线方向的夹角θ的正弦sin θ成正比。
2．公式E＝BLv sin_θ，若B、L、v三者互相垂直,则E＝BLv。
3．公式适用范围闭合电路的一部分导体在匀强磁场中做切割磁感线运动时产生的感应电动势。
1．自主思考-—判一判（1)产生感应电动势,不一定产生感应电流。
(√）（2）感应电动势的大小与磁通量大小有关。
（×）(3）感应电动势E和磁通量Φ均与线圈匝数有关。
（×）（4）如图141所示，线圈以恒定速度v从图示位置向上离开磁场过程中感应电流逐渐变大。
（×)图1。
4 1 图14。
2(5)如图1.4。
2所示，导体棒平动切割磁感线产生的电动势为Blv。
(√）2．合作探究——议一议（1）产生感应电动势的电路一定是闭合的吗？提示：当闭合电路中磁通量发生变化时，会产生感应电动势和感应电流；如果电路不闭合，仍会产生感应电动势，但不会产生感应电流。
粤教版3-2教案 第1章 电磁感应 第6节 自感现象及其应用
方向与原电流方向相反，阻碍增加，电流逐渐增大．电流减小
时(如断电)，由于自感电动势方向与原电流方向相同，阻碍减 小，线圈中电流方向不变，电流逐渐减小．
【特别提醒】 自感电动势阻碍原电流的变化，而不是阻
止，电流仍在变化，只是使原电流的变化时间变长．
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例1
物理
选修3-2
如下图所示两个电阻均为 R，L 的电阻及电池
3 ．单位：亨利，简称亨，符号是 H. 常用的较小单位有 mH 和______ μH ． ____ 如何增大线圈的自感电动势？
一是增大自感系数，可增大线圈的匝数，线圈的面积，插
入铁芯；二是使电流变化加快．
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三、日光灯
物理
选修3-2
灯管 、________ 镇流器 和________ 启动器 ． 1．主要组成：______ 2．灯管 (1)工作原理：管中气体导电时发出 ________ 紫外线 ，_______ 荧光粉 受
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物理
选修3-2
C．在电路(b)中，断开S，A将渐渐变暗
D ．在电路 (b) 中，断开 S ， A 将先变得更亮，然后渐渐变
暗 【答案】AD
【解析】在电路(a)中，断开S，由于线圈阻碍电流变小，
导致 A将逐渐变暗，故 A正确， B错误；在电路 (b) 中，由于电 阻 R和自感线圈 L的电阻值都很小，所以通过灯泡的电流比线 圈的电流小，断开 S 时，由于线圈阻碍电流变小，导致 A将变 得更亮，然后逐渐变暗，故C错误，D正确．
E 内阻均可忽略，S 原来断开，电路中电流 I0＝ ，现将 S 闭合， 2R 于是电路中产生自感电动势，此自感电动势的作用是( )
A．使电路的电流减小，最后由I0减到零 B．有阻碍电流增大的作用，最后电流小于I0
2019年精选粤教版高中物理选修3-2[第01节 电磁感应现象]复习巩固[含答案解析]第九十八篇
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2019年精选粤教版高中物理选修3-2[第01节电磁感应现象]复习巩固[含答案解析]第九十八篇第1题【单选题】如图所示，将一线圈放在匀强磁场中，线圈平面平行于磁感线，则线圈中有感应电流产生的是( )A、线圈绕N边转动B、线圈绕M边转动C、线圈垂直于磁感线向上运动D、线圈平行于磁感线的向右运动【答案】：【解析】：第2题【单选题】法拉第发现了磁生电的现象，不仅推动了电磁理论的发展，而且推动了电磁技术的发展，引领人类进入了电气时代．下列器件工作时用到了磁生电原理的是( )A、电饭煲B、指南针C、风力发电机D、电动机【答案】：【解析】：第3题【单选题】如图所示，在竖直平面内有一金属环，环半径为0.5m，金属环总电阻为2Ω，在整个竖直平面内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B=1T，在环的最高点上方A点用铰链连接一长度为1.5m，电阻为3Ω的导体棒AB，当导体棒AB摆到竖直位置时，导体棒B端的速度为3m/s．已知导体棒下摆过程中紧贴环面且与金属环有良好接触，则导体棒AB摆到竖直位置时AB两端的电压大小为( )A、0.4VB、0.65VC、2.25VD、4.5V【答案】：【解析】：第4题【单选题】如图，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内，环的圆心与两导线距离相等，环的直径小于两导线间距．两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流．若( )A、金属环向上运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向B、金属环向下运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向C、金属环向左侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向D、金属环向右侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向【答案】：【解析】：第5题【多选题】正三角形ABC的三个顶点处分别固定有水平放置的长直导线，并通以如图所示方向的恒定电流，导线中的电流大小相等，三角形中心O点的磁感应强度大小为B0 ，已知通电直导线在某点产生的磁场与通电直导线的电流大小成正比，则下列说法正确的是( )A、O点处的磁感应强度方向竖直向下B、B、C处两导线电流在O点产生的合磁场方向水平向左C、B处电流在O点处产生的磁场磁感应强度大小为B0D、将A处电流大小减半，则O点处的磁场磁感应强度大小为B0【答案】：【解析】：第6题【多选题】如图所示，是研究自感通电实验的电路图，L1、L2是两个规格相同的小灯泡，闭合电键调节电阻R，使两个灯泡的亮度相同，调节可变电阻R1 ，使它们都正常发光，然后断开电键S．重新闭合电键S，则( )A、闭合瞬间，L1立刻变亮，L2逐渐变亮B、闭合瞬间，L2立刻变亮，L1逐渐变亮C、稳定后，L1 ，L2亮度相同D、稳定后，L1比L2暗些【答案】：【解析】：第7题【多选题】如图所示，用恒力F将闭合线圈自静止开始（不计摩擦）从图示位置向左加速拉出有界匀强磁场，则在此过程中( )A、线圈向左做匀加速直线运动B、线圈向左运动且速度逐渐增大C、线圈向左运动且加速度逐渐减小D、线圈中感应电流逐渐减小【答案】：【解析】：第8题【填空题】如图所示，线圈ABCO面积为0.4m^2 ，匀强磁场的磁感应强度B=0.1T ，方向为x轴正方向．在线圈由图示位置绕z轴向下转过60°的过程中，通过线圈的磁通量改变______Wb ．【答案】：【解析】：第9题【实验探究题】如图为“研究电磁感应现象”的实验装置．将图中所缺导线补接完整．如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上电键后：A．将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将______．（填“向左偏转一下”或“向右偏转一下”或“不偏转”）B．原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针______．（填“向左偏转一下”或“向右偏转一下”或“不偏转”）【答案】：【解析】：第10题【综合题】如图所示，正方形闭合线圈边长为0.2m，质量为0.1kg，电阻为0.1Ω，在倾角为30°的斜面上的砝码质量为0.4kg，匀强磁场磁感应强度为0.5T，不计一切摩擦，砝码沿斜面下滑线圈开始进入磁场时，它恰好做匀速运动．（g取10m/s^2）求线圈匀速上升的速度；在线圈匀速进入磁场的过程中，砝码对线圈做了多少功？线圈进入磁场的过程中产生多少焦耳热？【答案】：【解析】：。
2019年精选物理选修3-2第一章 电磁感应第03节 探究感应电流的方向粤教版巩固辅导【含答案解析】第二十三篇
2019年精选物理选修3-2第一章电磁感应第03节探究感应电流的方向粤教版巩固辅导【含答案解析】第二十三篇第1题【单选题】如图所示，螺线管与灵敏电流计相连，磁铁从螺线管的正上方由静止释放，向下穿过螺线管．下列说法正确的是( )A、电流计中的电流先由a到b，后由b到aB、a点的电势始终低于b点的电势C、磁铁减少的重力势能等于回路中产生的热量D、磁铁刚离开螺线管时的加速度小于重力加速度【答案】：【解析】：第2题【单选题】一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动．已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置B和位置C的过程中，下列对磁通量变化判断正确的是( )A、一直变大B、一直变小C、先变小后变大D、先变大后变小【答案】：【解析】：第3题【单选题】如图两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为L ，磁场方向垂直纸面向里。
abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离为L ，t＝0时刻，bc边与磁场区域边界重合。
现令线圈以恒定速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域，取a→b→c→d→a的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是下图中的( )ABCD【答案】：【解析】：第4题【单选题】如图所示，当磁场的磁感应强度B在逐渐增强的过程中，内外金属环上的感应电流的方向应为( )A、内环顺时针方向，外环逆时针方向B、内环逆时针方向，外环顺时针方向C、内外环均顺时针方向D、内外环均逆时针方向【答案】：【解析】：第5题【单选题】如图所示，光滑固定导体轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时( )A、P，Q将互相靠拢B、P，Q相互相远离C、磁铁的加速度仍为gD、磁铁的加速度一定大于g【答案】：【解析】：第6题【单选题】如图所示，长直导线旁边同一平面内有一矩形线圈abcd，导线中通有竖直向上的电流．下列操作瞬间，能在线圈中产生沿adcba方向电流的是( )A、线圈向右平动B、线圈竖直向下平动C、线圈以ab边为轴转动D、线圈向左平动【答案】：【解析】：第7题【多选题】在一根软铁棒上绕有一组线圈，a、c是线圈的两端，b为中心抽头．把a端和b抽头分别接到两条平行金属导轨上，导轨间有匀强磁场，方向垂直于导轨所在平面并指向纸内，如图所示．金属棒PQ在外力作用下左右运动，运动过程中保持与导轨垂直，且两端与导轨始终接触良好．下面说法正确的是( )A、PQ向左边减速运动的过程中a、c的电势都比b点的电势高B、PQ向右边减速运动的过程中a、c的电势都比b点的电势高C、PQ向左边减速运动的过程中a、c的电势都比b点的电势低D、PQ向左边加速运动的过程中a、c的电势都比b点的电势低【答案】：【解析】：第8题【多选题】如图所示，某人在自行车道上从东往西沿直线以速度v骑行，该处地磁场的水平分量大小为B1 ，方向由南向北，竖直分量大小为B2 ，方向竖直向下．自行车把为直把、金属材质，且带有绝缘把套，两把手间距为L．只考虑自行车在地磁场中的电磁感应，下列结论正确的是( )A、图示位置中辐条A点电势比B点电势低B、图示位置中辐条A点电势比B点电势高C、自行车左车把的电势比右车把的电势高B2LvD、自行车在十字路口左拐改为南北骑向，则自行车车把两端电势差要降低【答案】：【解析】：第9题【多选题】粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框，原先整个置于有界匀强磁场内，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行．现使线框沿四个不同方向匀速平移出磁场，如图所示，线框移出磁场的整个过程( )A、四种情况下流过ab边的电流的方向都相同B、①图中流过线框的电量与v的大小无关C、②图中线框的电功率与v的大小成正比D、③图中磁场力对线框做的功与v^2成正比【答案】：【解析】：第10题【多选题】如图所示，两个有界匀强磁场，磁感应强度大小分别为B和2B ，方向分别垂直纸面向里和向外，其宽度均为L ，距磁场区域的左侧L处，有一边长为L的正方形导体线框，总电阻为R ，且线框平面与磁场方向垂直，线框一边平行于磁场边界，现用外力F使线框以图示方向的速度v匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定：线框中电流沿逆时针方向时的电动势E为正，磁感线垂直纸面向里时磁通量Φ为正，外力F向右为正．则以下关于线框中的磁通量Φ、感应电动势E、外力F和电功率P随时间变化的图象中正确的是( )A、B、C、D、【答案】：【解析】：第11题【综合题】如图所示，水平放置的平行金属导轨相距l=0.50m，左端接一电阻R=0.20欧，磁感应强度B=0.40T的匀强磁场，方向垂直于导轨平面，导体棒ab垂直放在导轨上，并能无摩擦的沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，当ab以=4.0m/s的速度水平向右匀速滑动时，求：ab棒中感应点动势的大小；最新教育资料精选回路中感应电流的大小；ab棒中哪端电势高；维持ab棒做匀速运动的水平外力F．【答案】：【解析】：11 / 11。
粤教版高中物理选修3-2第一章1.1电磁感应现象1.2产生感应电流产生的条件
运动时，有感应电流产生
实验2：探究磁铁在线圈中运动是否产生感应电流
G
+
－
＋
NS
N极插入
NS N极抽出
S极插入
S极抽出
实验操作 N极插入线圈 N极停在线圈中
N极从线圈中抽出
S极插入线圈 S极停在线圈中
S极从线圈中抽出
实验现象(有无电流）
有 无 有 有 无 有
分析论证
线圈中的磁场 变化 线圈中有感应电流； 线圈中的磁场 不变 线圈中无感应电流
形磁铁穿过圆心且与环面垂直，则穿过两环的磁通量Φa
和Φb大小关系为（ A）
A．Φa>Φb
B．Φa<Φb
C．Φa=Φb
D．无法比较
穿过同一平面但方向相反的两条磁感线计算磁通 量时可以互相抵消。
1、电与磁有联系吗？19世纪20年代之前的“偏执”
二者显然肯 定是独立的，
无关的。
法物理学家库仑
法物理学家安培
26
2.判断磁通量如何变化并确定是否产生感应电流
φ减__小_
φ增__大__
φ增_大__
φ减__小_
φ_增_大___
φ减__小_
（1）（2）（3）（4）（5）（6）有感应电流产生
磁场 不变时，线圈
B中无感应电流
模型归类
①切割类
②变化类
条件分析
B不变，S变 Φ=BS
S不变，B变 Φ=BS
相对运动 Φ=BS 变！ 磁场变化
结论
只要穿过闭合电路的磁通量发生 变化，闭合电路中就有感应电流。
感应电流产生的条件： 1.电路要闭合 2.穿过电路的磁通量发生变化
1．关于感应电流产生的条件，下列说法中正确的是 ( CD) A．只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生 B．穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应 电流产生 C．线圈不闭合时，即使穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中也 没有感应电流 D．只要穿过闭合电路的磁感线条数发生变化，闭合电路中就有 感应电流
2019高中物理 第二章 电磁感应与电磁场 第一节 电磁感应现象的发现课时巩固 粤教版选修1-1
第一节电磁感应现象的发现1．在闭合电路中不能产生感应电流的是( )A．磁通量不变B．磁通量增加C．磁通量减小D．磁通量先增大，后减小解析：根据产生感应电流的条件可知，要闭合电路，同时穿过闭合电路的磁通量要发生变化，二者缺一不可．答案：A2．下列物理量是标量的是( )A．电场强度B．电动势C．磁感应强度D．安培力分析：标量是只有大小、没有方向的物理量．矢量是既有大小又有方向的物理量．电动势是标量，而电场强度、磁感应强度和安培力都是矢量．解析：电场强度是矢量，其方向与正电荷所受的电场力方向相同，故A错误；电动势有方向，但运算按代数法则，不是矢量，是标量，故B正确；磁感应强度是矢量，其方向就是该点的磁场方向，故C错误；安培力是矢量，不是标量，故D错误．答案：B点评：电动势与电流相似，它的方向表示电流的流向，要注意它的运算法则是代数法则．3．下列现象属于电磁感应现象的是( )A．带电物体吸引小纸屑B．同名磁极相互排斥C．通电导线能使小磁针发生偏转D．闭合电路中一部分导体切割磁感线，产生电流分析：电磁感应是指闭合回路中磁通量发生变化时，回路中产生感应电流的现象．解析：带电物体吸引小纸屑是静电的作用，故A错误；同名磁极相互排斥是磁场原理，故B错误；通电导线使小磁针发生偏转是导体在磁场中受力，故C错误；闭合回路中的一部分导体切割磁感线产生电流，属于电磁感应现象，故D正确．答案：D点评：本题考查电磁感应的现象及原理，要明确各种物理规律的意义．4．如图所示，与磁场方向垂直的线圈以OO′为轴旋转90°的过程中，穿过线圈的磁通量( )A．变大B．变小C．先变大后变小D．先变小后变大解析：初始位置B⊥S，穿过线圈的磁通量最大Φ＝BS.当以OO′为轴转过90°的过程中线圈平面投影到与磁场垂直方向的面积减小．故磁通量减小．答案：B5.如图所示，矩形线圈与磁场垂直，且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外，下述过程中可以使线圈产生感应电流的是( )A．以ad为轴转动45°B．以bc为轴转动45°C．将线圈向下平移D．将线圈向上平移解析：线圈在匀强磁场内以ad边为轴转动45°，穿过线圈的，磁通量改变，所以可以产生感应电流，故A项正确；在匀强磁场内以bc边为轴转动45°，穿过线圈的，磁通量不改变，所以不能产生感应电流，故B项错误；匀强磁场内线圈向上向下移动，穿过线圈的，磁通量不变，所以不能产生感应电流，故C、D项错误．答案：A6.如图所示，条形磁铁以速度v远离螺线管，螺线管中的感应电流的情况是( )A．穿过螺线管中的磁通量增加，产生感应电流B．穿过螺线管中的磁通量减少，产生感应电流C．穿过螺线管中的磁通量增加，不产生感应电流D．穿过螺线管中的磁通量减少，不产生感应电流解析：条形磁铁从左向右远离螺线管的过程中，穿过线圈的原磁场方向向下，且磁通量在减小，所以能产生感应电流．所以B选项是正确的．答案：B7．如下图所示，将条形磁铁从相同的高度分别以速度v和2v插入线圈，电流表指针偏转角度较大的是( )A．以速度v插入B．以速度2v插入C．一样大D．不能确定答案：B8．关于感应电动势和感应电流，下列说法中正确的是( )A．只有当电路闭合，且穿过电路的磁通量发生变化时，电路中才有感应电动势B．只有当电路闭合，且穿过电路的磁通量发生变化时，电路中才有感应电流C．不管电路是否闭合，只要有磁通量穿过电路，电路中就会有感应电动势D．不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就会有感应电流解析：只要通过线圈的磁通量发生了变化，线圈中就一定会产生感应电动势；但要产生感应电流，线圈必须是闭合的．答案：B9．下列图示中，正方形闭合线圈始终在匀强磁场中运动，线圈中能产生感应电流的是( )解析：A中穿过线圈的磁通量Φ＝0；B、C中穿过线圈的磁通量不为零，但不变；D中穿过线圈的磁通量Φ发生了变化．答案：D10．在探究电磁感应现象的实验中，用导线将螺线管与灵敏电流计相连，构成闭合电路，如下图所示．在下列情况中，灵敏电流计指针不发生偏转的是( )A．线圈不动，将磁体向线圈中插入B．线圈不动，将磁体从线圈中抽出C．磁体放在线圈里不动D．磁体不动，将线圈上下移动解析：产生感应电动势的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，A、B、D中穿过螺线管的磁通量都发生了变化，有感应电流．答案：C11．(多选)关于磁通量的下列说法中，正确的是( )A．穿过线圈的磁通量为零，表明此处的磁感应强度为零B．穿过线圈的磁通量为零，此处的磁感应强度可以不为零C．磁通量的变化可以不是磁场的变化引起的D．对于一个面积不变的线圈，穿过线圈的磁通量越大，表明此处的磁感应强度越强分析：磁通量Φ＝BS cos θ，若线圈与磁场平行，磁通量为零，若垂直磁通量最大为BS.解析：穿过线圈的磁通量为零，可能是线圈与磁场平行，磁感应强度不一定为零，故A 错误，B正确；磁通量的变化可以由夹角或线圈面积的变化而引起，不一定是由磁场的变化引起的，故C正确；线圈面积不变，但线圈与磁场的夹角可以变化，当相互垂直时，磁通量最大，故D错误．答案：BC点评：本题考查磁通量的定义，要注意明确磁通量取决于磁感应强度、线圈面积及夹角三个因素．12．下图是观察电磁感应现象的实验装置．闭合开关，要使灵敏电流计指针发生偏转，可采取的措施有( )A．将线圈M快速插入线圈N中B．将线圈M快速从线圈N中抽出C．快速移动滑动变阻器的滑片D．将线圈M静置于线圈N中答案：ABC。
2018-2019版物理新设计同步粤教版选修3-2讲义：第一章
[目标定位] 1.进一步理解公式E ＝n ΔΦΔt 与E ＝BL v 的区别和联系，能够应用两个公式求解感应电动势.2.综合应用楞次定律和法拉第电磁感应定律解决电磁感应中的图象问题.3.综合运用楞次定律和法拉第电磁感应定律解决电磁感应中的动力学问题.一、电磁感应中的图象问题1.对于图象问题，搞清物理量之间的函数关系、变化范围、初始条件、斜率的物理意义等，往往是解题的关键.2.解决图象问题的一般步骤(1)明确图象的种类，即是B －t 图象还是Φ－t 图象，或者E －t 图象、I －t 图象、F －t 图象等.(2)分析电磁感应的具体过程.(3)确定感应电动势(或感应电流)的大小和方向，有下列两种情况：①若回路面积不变，磁感应强度变化时，用楞次定律确定感应电流的方向，用E ＝n ΔΦΔt 确定感应电动势大小的变化.②若磁场不变，导体杆切割磁感线，用右手定则判断感应电流的方向，用E ＝BL v 确定电动势大小的变化.(4)涉及受力问题，可由安培力公式F ＝BIL 和牛顿运动定律等规律写出有关函数关系式.(5)画图象或判断图象.特别注意分析斜率的变化、截距等.【例1】 如图1甲所示，矩形导线框abcd 固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B 随时间变化的规律如图1乙所示，若规定顺时针方向为感应电流的正方向，下列各图中正确的是( )图1解析 0～1 s 内，磁感应强度B 均匀增大，由法拉第电磁感应定律可知，产生的感应电动势E ＝ΔΦΔt 恒定，电流I 0＝E R 恒定；由楞次定律可知，电流方向为逆时针方向，即负方向，在i －t 图象上，是一段平行于t 轴的直线，且方向为负，故A 、C 错误；同理知，在1～2 s 内线框中电流方向为正.在2～3 s 内，负向的磁感应强度均匀增大，由法拉第电磁感应定律知，产生的感应电动势E ＝ΔΦΔt 恒定，电流I 0＝E R 恒定，由楞次定律知，电流方向为顺时针方向，即正方向，在i －t 图象上，是一段平行于t 轴的直线，且方向为正，只有选项D 符合.答案 D【例2】 如图2所示，一底边为L ，底边上的高也为L 的等腰三角形导体线框以恒定的速度v 沿垂直于磁场区域边界的方向穿过长为2L ，宽为L 的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里.t ＝0时刻，三角形导体线框的底边刚进入磁场，取沿逆时针方向的感应电流为正，则在三角形导体线框穿过磁场区域的过程中，感应电流i 随时间t 变化的图线可能是( )图2解析 根据E ＝BL v ，I ＝E R ＝BL v R ，三角形导体线框进、出磁场时，有效长度L都变小.再根据右手定则，进、出磁场时感应电流方向相反，进磁场时感应电流方向为正，出磁场时感应电流方向为负，故选项A 正确.答案 A线框进、出匀强磁场，可根据E ＝BL v 判断E 大小变化，再根据右手定则判断方向.特别注意L 为切割的有效长度.二、电磁感应中的动力学问题1.具有感应电流的导体在磁场中将受到安培力作用，所以电磁感应问题往往与力学问题联系在一起，处理此类问题的基本方法是：(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向.(2)求回路中的感应电流的大小和方向.(3)分析导体的受力情况(包括安培力).(4)列动力学方程或平衡方程求解.2.电磁感应现象中涉及的具有收尾速度的力学问题，关键要抓好受力情况和运动情况的动态分析：加速度等于零时，导体达到稳定运动状态.3.两种状态处理(1)导体处于平衡状态——静止或匀速直线运动状态.处理方法：根据平衡条件——合力等于零列式分析.(2)导体处于非平衡状态——加速度不为零.处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析.【例3】如图3所示，空间存在B＝0.5 T、方向竖直向下的匀强磁场，MN、PQ是水平放置的平行长直导轨，其间距L＝0.2 m，电阻R＝0.3 Ω接在导轨一端，ab是跨接在导轨上质量m＝0.1 kg，电阻r＝0.1 Ω的导体棒，已知导体棒和导轨间的动摩擦因数为0.2.从零时刻开始，对ab棒施加一个大小为F＝0.45 N、方向水平向左的恒定拉力，使其从静止开始沿导轨滑动，过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好，求：图3(1)导体棒所能达到的最大速度.(2)试定性画出导体棒运动的速度－时间图象.解析ab棒在拉力F作用下运动，随着ab棒切割磁感线运动的速度增大，棒中的感应电动势增大，棒中感应电流受到的安培力也增大，最终达到匀速运动时棒的速度达到最大值.导体棒ab在克服安培力做功的过程中，消耗了其他形式的能，转化成了电能，最终转化成了焦耳热.(1)导体棒切割磁感线运动，产生的感应电动势：E＝BL v①I＝ER＋r，②导体棒受到的安培力F安＝BIL，③导体棒运动过程中受到拉力F、安培力F安和摩擦力f的作用，根据牛顿第二定律：F－μmg－F安＝ma④由①②③④得：F－μmg－B2L2vR＋r＝ma⑤由上式可以看出，随着速度的增大，安培力增大，加速度a减小，当加速度a 减小到0时，速度达到最大.此时有F－μmg－B2L2v mR＋r＝0⑥可得：v m＝（F－μmg）（R＋r）B2L2＝10 m/s⑦(2)导体棒的速度－时间图象如图所示.答案见解析【例4】如图4甲所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻，一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略，让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦.图4(1)由b向a方向看到的装置如图乙所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；(2)在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小；(3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度的最大值.解析(1)如图所示，ab杆受重力mg，竖直向下；支持力F N，垂直于斜面向上；安培力F安，沿斜面向上.(2)当ab杆的速度大小为v时，感应电动势E＝BL v，此时电路中电流I＝ER＝BL vRab杆受到安培力F安＝BIL＝B2L2v R根据牛顿第二定律，有mg sin θ－F安＝mg sin θ－B2L2vR＝maa＝g sin θ－B2L2v mR.(3)当a＝0时，ab杆有最大速度为v m＝mgR sin θB2L2.答案(1)见解析图(2)BL vR g sin θ－B2L2vmR(3)mgR sin θB2L2电磁感应中力学问题的解题技巧(1)受力分析时，要把立体图转换为平面图，同时标明电流方向及磁场B的方向，以便准确地画出安培力的方向.(2)要特别注意安培力的大小和方向都有可能变化，不像重力或其他力一样是恒力.(3)根据牛顿第二定律分析a 的变化情况，以求出稳定状态的速度.(4)列出稳定状态下的受力平衡方程往往是解题的突破口.针对训练 如图5所示，竖直平面内有足够长的金属导轨，导轨间距为0.2 m ，金属导体ab 可在导轨上无摩擦地上下滑动，ab 的电阻为0.4 Ω，导轨电阻不计，导体ab 的质量为0.2 g ，垂直纸面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.2 T ，且磁场区域足够大，当导体ab 自由下落0.4 s 时，突然接通开关S ，(g 取10 m/s 2)则：图5(1)试说出S 接通后，导体ab 的运动情况；(2)导体ab 匀速下落的速度是多少？解析 (1)闭合S 之前导体自由下落的末速度为v 0＝gt ＝4 m/s.S 闭合瞬间，导体产生感应电动势，回路中产生感应电流，ab 立即受到一个竖直向上的安培力.F 安＝BIL ＝B 2L 2v 0R ＝0.016 N ＞mg ＝0.002 N.此时刻导体所受到合力的方向竖直向上，与初速度方向相反，加速度的表达式为a ＝F 安－mg m ＝B 2L 2v mR －g ，所以，ab 做竖直向下的加速度逐渐减小的减速运动.当速度减小至a ＝0时，ab 做竖直向下的匀速运动.(2)设匀速竖直向下的速度为v m ，此时F 安＝mg ，即B 2L 2v m R ＝mg ，v m ＝mgR B 2L 2＝0.5 m/s.答案 (1)先做竖直向下的加速度逐渐减小的减速运动，后做匀速运动 (2)0.5 m/s1.(电磁感应中的图象问题)一矩形线圈位于一随时间t变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面(纸面)向里，如图6甲所示，磁感应强度B随t的变化规律如图6乙所示.以i表示线圈中的感应电流，以图甲中线圈上箭头所示方向的电流为正方向(即顺时针方向为正方向)，则以下的i－t图中正确的是()图6答案 C2.(电磁感应中的动力学问题)如图7所示，矩形闭合导体线框在匀强磁场上方，从不同高度由静止释放，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，不计空气阻力，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()图7答案 A解析 线框在0～t 1这段时间内做自由落体运动，v －t 图象为过原点的倾斜直线，t 2之后线框完全进入磁场区域中，无感应电流，线框不受安培力，只受重力，线框做匀加速直线运动，v －t 图象为倾斜直线.t 1～t 2这段时间线框受到安培力作用，线框的运动类型只有三种，即可能为匀速直线运动、也可能为加速度逐渐减小的加速直线运动，还可能为加速度逐渐减小的减速直线运动，而A 选项中，线框做加速度逐渐增大的减速直线运动是不可能的，故不可能的v －t 图象为A 选项中的图象.3.(电磁感应中的动力学问题)如图8所示，光滑金属直导轨MN 和PQ 固定在同一水平面内，MN 、PQ 平行且足够长，两导轨间的宽度L ＝0.5 m.导轨左端接一阻值R ＝0.5 Ω的电阻.导轨处于磁感应强度大小为B ＝0.4 T ，方向竖直向下的匀强磁场中，质量m ＝0.5 kg 的导体棒ab 垂直于导轨放置.在沿着导轨方向向右的力F 作用下，导体棒由静止开始运动，导体棒与导轨始终接触良好并且相互垂直，不计导轨和导体棒的电阻，不计空气阻力，若力F 的大小保持不变，且F ＝1.0 N ，求：图8(1)导体棒能达到的最大速度大小v m ；(2)导体棒的速度v ＝5.0 m/s 时，导体棒的加速度大小.答案 (1)12.5 m/s (2)1.2 m/s 2解析 (1)导体棒达到最大速度v m 时受力平衡，有F ＝F 安m ，此时F 安m ＝B 2L 2v m R ，解得v m ＝12.5 m/s.(2)导体棒的速度v ＝5.0 m/s 时，感应电动势E ＝BL v ＝1.0 V ，导体棒上通过的感应电流大小I ＝E R ＝2.0 A ，导体棒受到的安培力F 安＝BIL ＝0.40 N ，根据牛顿第二定律，有F －F 安＝ma ，解得a ＝1.2 m/s 2.4.(电磁感应中的动力学问题)如图9所示，有一磁感应强度B ＝0.1 T 的水平匀强磁场，垂直于匀强磁场放置一很长的U 型金属框架，框架上有一导体ab 保持与框架垂直接触，且由静止开始下滑.已知ab 长1 m ，质量为0.1 kg ，电阻为0.1 Ω，框架光滑且电阻不计，取g ＝10 m/s 2，求：图9(1)导体ab 下落的最大加速度大小；(2)导体ab 下落的最大速度大小；(3)导体ab 达到最大速度时产生的电功率.答案 (1)10 m/s 2 (2)10 m/s (3)10 W解析 (1)对导体ab 受力分析可知，其开始运动时所受的合力最大，即为重力.由牛顿第二定律可知，最大加速度为a ＝g ＝10 m/s 2.(2)导体ab 下落的速度最大时，加速度为零，此时有mg ＝F 安F 安＝BILI ＝E RE ＝BL v max联立以上各式得：v max ＝mgR B 2L 2＝0.1×10×0.10.12×12m/s ＝10 m/s. (3)导体ab 达到最大速度时其电功率为P ＝IE由以上各式得P ＝（BL v max ）2R ＝（0.1×1×10）20.1W ＝10 W.题组一 电磁感应中的图象分析1.如图1甲所示，闭合的圆线圈放在匀强磁场中，t ＝0时磁感线垂直线圈平面向里穿过线圈，磁感应强度随时间变化的关系图线如图乙所示，则在0～2 s内线圈中感应电流的大小和方向为()图1A.逐渐增大，逆时针方向B.逐渐减小，顺时针方向C.大小不变，顺时针方向D.大小不变，先顺时针方向后逆时针方向答案 C解析因为B－t图象的斜率不变，所以感应电流恒定.根据愣次定律判断电流方向为顺时针方向.故选项C正确.2.如图2所示，水平虚线MN的上方有一匀强磁场，矩形导线框abcd从某处以v0的速度竖直上抛，向上运动高度H后进入与线圈平面垂直的匀强磁场，此过程中导线框的ab边始终与边界MN平行，在导线框从抛出到速度减为零的过程中，以下四个图中能正确反映导线框的速度与时间的关系的是()图2答案 C解析线框进入磁场前做竖直上抛运动，是匀减速直线运动，其v—t图象是向下倾斜的直线；进入磁场后，产生感应电流，除重力外，还要受到向下的安培力，根据牛顿第二定律，有mg＋F A＝ma，其中：F A＝BIL，I＝ER，E＝BL v，解得a＝g＋B2L2vmR，故进入磁场后做加速度减小的减速运动，但最后加速度为g，故选项C正确.3.(多选)有一个垂直于纸面的匀强磁场，它的边界MN左侧为无场区，右侧是匀强磁场区域，如图3甲所示，现让一个金属线框在纸平面内以垂直于MN的恒定速度从MN左侧进入匀强磁场区域，线框中的电流随时间变化的i－t图象如图乙所示，则进入磁场区域的金属线框可能是下列选项中的()图3答案BC解析在B、C选项中，两线圈进入磁场的过程中，线圈切割磁感线的有效长度先逐渐线性增大，然后不变，再逐渐线性减小，所以电流呈现图乙的形状.4.在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图4甲所示，当磁场的磁感应强度B随时间t如图乙变化时，图中正确表示线圈中感应电动势E变化的是()图4答案 A解析 在第1 s 内，由楞次定律可判定感应电流方向为正，其产生的感应电动势E 1＝ΔΦ1Δt 1＝ΔB 1Δt 1S ；在第2 s 和第3 s 内，磁感应强度B 不变化，线圈中无感应电流；在第4 s 和第5 s 内，B 减小，由楞次定律可判定，其感应电流方向为负，产生的感应电动势E 1＝ΔΦ2Δt 2＝ΔB 2Δt 2S ，由于ΔB 1＝ΔB 2，Δt 2＝2Δt 1，故E 1＝2E 2，由此可知，选项A 正确.5.如图5所示，在水平面(纸面)内有三根相同的均匀金属棒ab 、ac 和MN ，其中ab 、ac 在a 点接触，构成“V”字型导轨.空间存在垂直于纸面的均匀磁场(未画出).用力使MN 向右匀速运动，从图示位置开始计时，运动中MN 始终与∠bac 的平分线垂直且和导轨保持良好接触.下列关于回路中电流I 与时间t 的关系图线，可能正确的是()图5答案 A解析 设经过时间t 切割磁感线的有效长度为l ，则l ＝2(l 0＋v t )·tan α，感应电动势为E ＝2B (l 0＋v t )v ·tan α，由欧姆定律得I ＝E R ＝2B （l 0＋v t ）v ·tan α ρ2（l 0＋v t ）/cos α＋2（l 0＋v t ）tan αS＝B v S tan αρ⎝ ⎛⎭⎪⎫1cos α＋tan α，故选项A 正确.题组二 电磁感应中的动力学问题6.(多选)如图6所示，MN 和PQ 是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计，ab 是一根不但与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆，开始时，将开关S 断开，让杆ab 由静止开始自由下落，过段时间后，再将S 闭合，若从S 闭合开始计时，则金属杆ab 的速度v 随时间t 变化的图象可能是下列选项中的( )图6答案 ACD解析 S 闭合时，若B 2L 2v R ＞mg ，先减速再匀速，D 项有可能；若B 2L 2v R＝mg ，则ab 杆匀速运动，A 项有可能；若B 2L 2v R ＜mg ，先加速再匀速，C 项有可能；由于v 变化，B 2L 2v R －mg ＝ma 中a 不恒定，故B 项不可能.7.如图7所示，在一匀强磁场中有一U 形导线框abcd ，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R 为一电阻，ef 为垂直于ab 的一根导体杆，它可在ab 、cd 上无摩擦地滑动.杆ef 及线框中导线的电阻都可不计.开始时，给ef 一个向右的初速度，则( )图7A.ef 将减速向右运动，但不是匀减速B.ef 将匀减速向右运动，最后停止C.ef将匀速向右运动D.ef将往返运动答案 A解析ef向右运动，切割磁感线，产生感应电动势和感应电流，会受到向左的安培力而做减速运动，直到停止，但不是匀减速，由F＝BIL＝B2L2vR＝ma知，ef做的是加速度逐渐减小的减速运动，故A正确.8.如图8所示，有两根和水平方向成α角的光滑平行的金属轨道，间距为L，上端接有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B.一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度v m，则()图8A.如果B变大，v m将变大B.如果α变大，v m将变大C.如果R变大，v m将变小D.如果m变小，v m将变大答案 B解析金属杆从轨道上滑下切割磁感线产生感应电动势E＝BL v，在闭合电路中形成电流I＝BL vR，因此金属杆从轨道上滑下的过程中除受重力、轨道的弹力外还受安培力F安作用，F安＝BIL＝B2L2vR，先用右手定则判定感应电流方向，再用左手定则判定出安培力方向，如图所示，根据牛顿第二定律，得mg sin α－B2L2v R＝ma，当a→0时，v→v m，解得v m＝mgR sin αB2L2，故选项B正确.9.如图9，两固定的绝缘斜面倾角均为θ，上沿相连.两细金属棒ab(仅标出a端)和cd (仅标出c 端)长度均为L ，质量分别为2m 和m ；用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca ，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平.右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向垂直于斜面向上，已知两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为R ，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度大小为g ，已知金属棒ab 匀速下滑.求图9(1)作用在金属棒ab 上的安培力的大小；(2)金属棒运动速度的大小.答案 (1)mg (sin θ－3μcos θ)(2)mgR （sin θ－3μcos θ）B 2L 2解析 (1)设导线的张力的大小为T ，右斜面对ab 棒的支持力的大小为N 1，作用在ab 棒上的安培力的大小为F ，左斜面对cd 棒的支持力大小为N 2.对于ab 棒，由力的平衡条件得2mg sin θ＝μN 1＋2T ＋F ①N 1＝2mg cos θ②对于cd 棒，同理有mg sin θ＋μN 2＝2T ③N 2＝mg cos θ④联立①②③④式得F ＝mg (sin θ－3μcos θ)⑤(2)由安培力公式得F ＝BIL ⑥这里I 是回路abdca 中的感应电流.ab 棒上的感应电动势为E ＝BL v ⑦式中v 是ab 棒下滑速度的大小.由欧姆定律得I ＝E R ⑧联立⑤⑥⑦⑧式得 v ＝mgR （sin θ－3μcos θ）B 2L 2题组三 电磁感应中的动力学问题和能量问题的综合应用10.如图10所示，间距为L 、电阻不计的足够长平行光滑金属导轨水平放置，导轨左端用一阻值为R 的电阻连接，导轨上横跨一根质量为m 、电阻也为R 的金属棒，金属棒与导轨接触良好.整个装置处于竖直向上、磁感应强度为B 的匀强磁场中.现使金属棒以初速度v 沿导轨向右运动，若金属棒在整个运动过程中通过的电荷量为q .下列说法正确的是( )图10A.金属棒在导轨上做匀减速运动B.整个过程中金属棒在导轨上发生的位移为qR BLC.整个过程中金属棒克服安培力做功为12m v 2D.整个过程中电阻R 上产生的焦耳热为12m v 2答案 C解析 因为金属棒向右运动时受到向左的安培力作用，且安培力随速度的减小而减小，所以金属棒向左做加速度逐渐减小的减速运动；根据E ＝ΔΦΔt ＝BLx Δt ，q ＝I Δt＝E 2R Δt ＝BLx 2R ，解得x ＝2Rq BL ；整个过程中金属棒克服安培力做功等于金属棒动能的减少量12m v 2；整个过程中电路中产生的热量等于动能的减少量12m v 2，电阻R上产生的焦耳热为14m v 2.11.如图11所示，足够长的两根相距为0.5 m 的平行光滑导轨竖直放置，导轨电阻不计，磁感应强度B 为0.8 T 的匀强磁场的方向垂直于导轨平面.两根质量均为0.18 kg 、电阻均为0.5 Ω 的可动金属棒ab 和cd 都与导轨始终接触良好，导轨下端连接阻值为1 Ω的电阻R ，金属棒ab 用一根细绳拉住，细绳允许承受的最大拉力为0.64 N.现让cd 棒从静止开始落下，直至细绳刚被拉断时，此过程中电阻R 上产生的热量为0.2 J ，(g 取10 m/s 2)求：图11(1)此过程中ab 棒和cd 棒产生的热量Q ab 和Q cd ；(2)细绳被拉断瞬时，cd 棒的速度v ；(3)细绳刚要被拉断时，cd 棒下落的高度h .答案 (1)0.4 J 0.9 J (2)1.875 m/s (3)3.926 m解析 (1)根据Q ＝I 2Rt ，由电路串并联规律得I ab ∶I cd ∶I R ＝2∶3∶1，R ab ∶R cd ∶R ＝1∶1∶2，则Q ab ＝2Q R ＝0.4 J ，Q cd ＝9Q R 2＝0.9 J.(2)ab 棒被拉断瞬间有F ＋mg －T m ＝0.F ＝BI ab L ，I ab ＝E R 总×23，R 总＝r ＋rR r ＋R ＝56Ω，E ＝BL v 得 v ＝1.875 m/s.(3)cd 棒下落过程由能量守恒得mhg ＝12m v 2＋Q ab ＋Q cd ＋Q R ，则h ≈3.926 m.12.如图12甲所示，两根足够长的平行金属导轨MN 、PQ 相距为L ，导轨平面与水平面夹角为α，金属棒ab 垂直于MN 、PQ 放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m ，导轨处于匀强磁场中，磁场的方向垂直于导轨平面斜向上，磁感应强度大小为B .金属导轨的上端与开关S 、阻值为R 1的定值电阻和电阻箱R 2相连，不计一切摩擦，不计导轨、金属棒的电阻，重力加速度为g .现在闭合开关S ，将金属棒由静止释放.图12(1)判断金属棒ab 中电流的方向；(2)若电阻箱R 2接入电路的阻值为0，当金属棒下降高度为h 时，速度为v ，求此过程中定值电阻上产生的焦耳热Q ；(3)当B ＝0.40 T 、L ＝0.50 m 、α＝37°时，金属棒能达到的最大速度v m 随电阻箱R 2阻值的变化关系如图乙所示，取g ＝10 m/s 2，sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80.求R 1的大小和金属棒的质量m .答案 (1)电流方向由b 到a (2)mgh －12m v 2(3)2.0 Ω 0.1 kg解析 (1)由右手定则可知，金属棒ab 中的电流方向由b 到a .(2)由能量守恒定律可知，金属棒减小的重力势能等于增加的动能和电路中产生的焦耳热mgh ＝12m v 2＋Q解得Q ＝mgh －12m v 2(3)设最大速度为v m 时，切割磁感线产生的感应电动势E ＝BL v m由闭合电路欧姆定律，得I ＝E R 1＋R 2从b 端向a 端看，金属棒受力如图所示.金属棒达到最大速度时满足mg sin α－BIL ＝0由以上三式得最大速度：v m＝mg sin αB2L2R2＋mg sin αB2L2R1图象斜率k＝60－302.0m/(s·Ω)＝15 m/(s·Ω)，纵截距b＝30 m/s，则mg sin αB2L2R1＝b，mg sin αB2L2＝k解得R1＝2.0 Ωm＝0.1 kg。
粤教版高中物理选修3-2课件：第一章电磁感应现象第一节电磁感应现象的发现
D．将线框在磁场中沿着磁感线方向向右平移
下列三种情况电路里有没有感应电流产生？
zxxkw
向下运动
向左平移
转动
小结
1、法拉第发现了电磁感应现象
2、只要穿过闭合电路的磁通量发生变化， 闭合电路中就有电流产生，这种由于磁 通量的变化而产生电流的现象叫做电磁 感应现象，所产生的电流叫做感应变化而引起
1.B变化 A
增加2韦伯
B
减少2韦伯
增加4韦伯
C
D
减少4韦伯
二.磁通量的变化
1.B变化 2.S发生变化
如图，线圈在匀强磁场中，分析以ad边为轴转动过程中 磁通量是zx否xkw 发生变化？
a b
d
c
思考:哪些情况可以引起磁通量变化?
φ=BScosθ
c
d 磁通量变zxxkw化包括：
1831年，法拉第利用左图 所示装置，第一次成功发现了 电磁感应现象。
迈克尔·法拉第（MichaelFaraday， 公元1791～公元1867）英国物理
学家、化学家，也是著名的自学成
才的科学家。生于萨里郡纽因顿一
个贫苦铁匠家庭。仅上过小学。 1831年，他作出了关于力场的关
zxxkw
键性突破，永远改变了人类文明。 1815年5月回到皇家研究所在戴维 指导下进行化学研究。1824年1月 当选皇家学会会员，1825年2月任 皇家研究所实验室主任，1833---1862任皇家研究所化学教授。 1846年荣获伦福德奖章和皇家勋 章。
感应电动势
电源开路时的电压各不相同，它反映了 电源将其他形式的能量转换成电能的本领。 我们把描zxxkw 述这种本领干的电物池理—量—称1为.5电V 源的电 动势
符号：E 单位：伏（V） 在前面的实验中，如手果机将锂大电螺池线—管—看3.成6V 电源的话，这个电源的电动势就叫感应电动 势
物理粤教版高二年级选修3-2第一章第1节电磁感应现象教学课件
新课拓展
• • • • • • 法拉第概括产生感应电流的五类情形： （1）变化着的电流； （2）变化着的磁场； （3）运动的稳恒电流； （4）运动的磁体； （5）在磁场中运动的导体。
谢
谢！
电能生磁，磁能生电吗？
英国 科学家法拉第敏锐地觉察到，磁与电流之 间应该有联系。他在1822年的日记中写下了“由磁 产生电”的设想。他做了多次尝试，经历了一次次 失败，但他坚信电与磁有联系，经十年努力，终于 发现磁能生电。
这是一个划时代的发现
奥斯特实验 【实验现象 】 ？【实验结论 】 ？
猜想：
1、既然电能生磁，那么，磁是否能生电呢？
2、如果磁能生电，那么，怎样才能实现呢？
讨论与交流
• 1、有人说：“如果电荷静止不动，它周围 不会有磁场。只有当电荷运动时，周围才 会有磁场。”这句话对吗？ • 2、可不可以将上述结述推广为：“如果磁 铁静止不动，它周围不会有电场。或者说 磁铁在螺线管中静止不动，与螺线管串联 成回路的电流计上不会有电流。”“只有 在螺线管中的磁铁开始运动，电流计上才 会有电流。”这些话对吗？为什么？
二、电磁感应现象 1、电磁感应：回想初中研究的结论： 闭合电路的一部分导体在磁场中 做切割磁感线运动 时，导体中就产生 电流。
物理学中把这种现象叫 做电磁感应 由电磁感应产生 的电流叫做感应电流
2、重大贡献的科学家： 法拉第
大家谈
大家谈
法拉第是英国物理学家。 1820年奥斯特发现电流的磁 效应之后，法拉第于1821年 提出“由磁产生电”的大胆 设想，并开始了十年艰苦的 探索。 在这十年中，他失 败了，再探索，再失败，再 探索．．． ．．．终于于 1831年8月29日发现了电磁 感应现象，开辟了人类的电 气化时代。----勇于探索， 不畏艰难。
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2019年精选高中物理选修3-2第01节电磁感应现象粤教版巩固辅导一
第1题【单选题】
如图所示，一对大磁极，中间处可视为匀强磁场，上、下边缘处为非匀强磁场，一矩形导线框abcd
保持水平，从两磁极间中心上方某处开始下落，并穿过磁场( )
A、线框中有感应电流，方向是先a→b→c→d→a后d→c→b→a→d
B、线框中有感应电流，方向是先d→c→b→a→d后a→b→c→d→a
C、受磁场的作用，线框要发生转动
D、线框中始终没有感应电流
【答案】：
【解析】：
第2题【单选题】
关于产生感应电流的条件，以下说法中正确的是( )
A、闭合电路在磁场中运动，闭合电路中就一定有感应电流产生
B、闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，闭合电路中一定有感应电流产生
C、穿过闭合电路的磁通量为零的瞬间，闭合电路中一定没有感应电流产生
D、只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流产生
【答案】：
【解析】：
第3题【单选题】
如图所示为“研究感应电流产生的条件”的实验装置，下列操作中，电流计的指针不会发生偏转的是
( )
A、将条形磁铁插入线圈的过程中
B、将条形磁铁从线圈中拔出的过程中
C、将条形磁铁放在线圈中不动
D、将条形磁铁从图示位置向左移动的过程中
【答案】：
【解析】：
第4题【单选题】
如图所示，两个线圈绕在同一个铁环上，线圈A接直流电源，线圈B接灵敏电流表，下列哪种情况不可能使线圈B中产生感应电流( )
?
A、将开关S接通或断开的瞬间
B、开关S接通一段时间之后
C、开关S接通后，改变变阻器滑片的位置时
D、拿走铁环，再做这个实验，开关S接通或断开的瞬间
【答案】：
【解析】：
第5题【单选题】
下列现象中，属于电磁感应现象的是( )
A、小磁针在通电导线附近发生偏转
B、通电线圈在磁场中转动
C、闭合线圈在磁场中运动而产生电流
D、磁铁吸引小磁针
【答案】：
【解析】：
第6题【单选题】
如图所示，光滑杆ab上套有一闭合金属环，环中有一个通电螺线管。
现让滑动变阻器的滑片P迅速
滑动，则( )
A、当P向左滑时，环会向左运动，且有扩张的趋势
B、当P向左滑时，环会向左运动，且有收缩的趋势
C、当P向右滑时，环会向左运动，且有扩张的趋势
D、当P向右滑时，环会向左运动，且有收缩的趋势
【答案】：
【解析】：
第7题【单选题】
关于下列物理现象的分析，说法正确的是( )
A、鸟儿能欢快地停在高压电线上是因为鸟儿的脚底上有一层绝缘皮
B、电动机电路开关断开时会出现电火花是因为电路中的线圈产生很大的自感电动势
C、话筒能把声音变成相应的电流是因为电流的磁效应
D、静电喷涂时，被喷工件表面所带的电荷应与涂料微粒带同种电荷
【答案】：
【解析】：
第8题【单选题】
下列现象中，能表明电和磁有联系的是( )
A、摩擦起电
B、两块磁铁相互吸引或排斥
C、带电体静止不动
D、磁铁插入闭合线圈过程中，线圈中产生感应电流
【答案】：
【解析】：
第9题【单选题】
如图甲所示，导体棒MN置于水平导轨上，PQ之间有阻值为R的电阻，PQNM所为的面积为S，不计导轨和导体棒的电阻。
导轨所在区域内存在沿竖直方向的磁场，规定磁场方向竖直向上为正，在0~2t0时间内磁感应强度的变化情况如图乙所示，导体棒MN始终处于静止状态。
下列说法正确的是( )
A、在0~t0和t0~2t0内，导体棒受到导轨的摩擦力方向相同
B、在t0~2t0内，通过电阻R的电流方向为P到Q
C、在0~t0内，通过电阻R的电流大小为有误
D、在0~2t0内，通过电阻R的电荷量为有误
【答案】：
【解析】：
第10题【多选题】
如图所示的实验中，在一个足够大的磁铁的磁场中，如果AB沿水平方向运动速度的大小为v1 ，两磁极沿水平方向运动速度的大小为v2 ，则( )
A、当v1=v2 ，且方向相同时，可以产生感应电流
B、当v1=v2 ，且方向相反时，可以产生感应电流
C、当v1≠v2时，方向相同或相反都可以产生感应电流
D、若v2=0，v1的速度方向改为与磁感线的夹角为θ，且θ＜90°，可以产生感应电流
【答案】：
【解析】：
第11题【实验探究题】
为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈L连接，如图所示，已知线圈由a端开始绕至b端，当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转．
将磁铁N极向下从线圈L中向上抽出时，发现指针向左偏转，俯视线圈，其绕向为______（填：“顺时针”或“逆时针”）．
当条形磁铁从图示中的虚线位置向右远离L时，指针向右偏转，俯视线圈，其绕向为______（填：“顺时针”或“逆时针”）．
【答案】：
【解析】：
第12题【实验探究题】
如图所示，电流表与螺线管组成闭合电路，将磁铁插入螺线管的过程中，电流表指针______（选填“偏转”或“不偏转”），磁铁放在螺线管中不动时，电流表指针______（选填“偏转”或“不偏转”）
【解析】：
第13题【综合题】
如图所示，平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距L=0.5m，右端接有阻值R=0.9Ω的电阻，一导体棒ab质量m=0.1kg，电阻r=0.1Ω，把它垂直放在导轨上，导体棒与金属导轨间的动摩擦因数μ=0.2，导体棒在水平恒力F的作用下以v=4m/s的速度向左匀速运动，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，整个装置处在方向竖直向上磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中．导轨电阻不计，求
?
通过导体棒的电流大小和方向；
""
恒力F的功率（g取10m/s^2）．
""
【解析】：
第14题【综合题】
如图所示，两根足够长的光滑平行直导轨AB、CD与水平面成θ角放置，两导轨间距为L，A、C两点间接有阻值为R的定值电阻．一根质量为m、长也为L的均匀直金属杆ef放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上，导轨和金属杆接触良好，金属杆ef的电阻为r，其余部分电阻不计．现让ef杆由静止开始沿导轨下滑．
求ef杆下滑的最大速度vm ．
已知ef杆由静止释放至达到最大速度的过程中，ef杆沿导轨下滑的距离为x，求此过程中定值电阻R 产生的焦耳热Q和在该过程中通过定值电阻R的电荷量q．
【答案】：
【解析】：
第15题【综合题】
如图所示，矩形线圈的面积为0.2m^2 ，放在磁感应强度为0.1T的匀强磁场中，线圈的一边ab与磁感线垂直，线圈平面与磁场方向成30°角．求：
最新教育资料精选
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穿过线圈的磁通量是多大？
""
当线圈从图示位置绕ab边转过60°的过程中，穿过线圈的磁通量变化了多少？""
【答案】：
【解析】：
11/ 11。