物理選修3-2_第四章電磁感應(yīng)總結(jié)加習(xí)題

1、第一章 電磁感應(yīng) 知識(shí)點(diǎn)總結(jié)一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1、電磁感應(yīng)現(xiàn)象與感應(yīng)電流 .（1）利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象，叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象。 （2）由電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的電流，叫做感應(yīng)電流。二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 1、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：閉合電路中磁通量發(fā)生變化。 2、產(chǎn)生感應(yīng)電流的方法 .（1）磁鐵運(yùn)動(dòng)。 （2）閉合電路一部分運(yùn)動(dòng)。（3）磁場(chǎng)強(qiáng)度B變化或有效面積S變化。3、對(duì)“磁通量變化”需注意的兩點(diǎn) .（1）磁通量有正負(fù)之分，求磁通量時(shí)要按代數(shù)和（標(biāo)量計(jì)算法則）的方法求總的磁通量（穿過(guò)平面的磁感線的凈條數(shù)）。（2）“運(yùn)動(dòng)不一定切割，切割不一定生電”。導(dǎo)體切割磁感線，不是在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流的充要條件，歸根結(jié)底

2、還要看穿過(guò)閉合電路的磁通量是否發(fā)生變化。4、分析是否產(chǎn)生感應(yīng)電流的思路方法 . （1）判斷是否產(chǎn)生感應(yīng)電流，關(guān)鍵是抓住兩個(gè)條件： 回路是閉合導(dǎo)體回路。 穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化。 （2）分析磁通量是否變化時(shí)，既要弄清楚磁場(chǎng)的磁感線分布，又要注意引起磁通量變化的三種情況： 穿過(guò)閉合回路的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化。 閉合回路的面積S發(fā)生變化。 磁感應(yīng)強(qiáng)度B和面積S的夾角發(fā)生變化。三、感應(yīng)電流的方向 1、楞次定律 .（1）內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。 凡是由磁通量的增加引起的感應(yīng)電流，它所激發(fā)的磁場(chǎng)阻礙原來(lái)磁通量的增加。 凡是由磁通量的減

3、少引起的感應(yīng)電流，它所激發(fā)的磁場(chǎng)阻礙原來(lái)磁通量的減少。（2）“阻礙”的形式 .感應(yīng)電流的效果總是要反抗（或阻礙）引起感應(yīng)電流的原因（1）就磁通量而言，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙原磁場(chǎng)磁通量的變化.（“增反減同”）（2）就電流而言，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙原電流的變化，即原電流增大時(shí)，感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向與原電流磁場(chǎng)方向相反；原電流減小時(shí)，感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向與原電流磁場(chǎng)方向相同. （“增反減同”）（3）就相對(duì)運(yùn)動(dòng)而言，由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，感應(yīng)電流的效果阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng).（“來(lái)拒去留”）（4）就閉合電路的面積而言，電磁感應(yīng)應(yīng)致使回路面積有變化趨勢(shì)時(shí)，則面積收縮或擴(kuò)張是為了阻礙回路磁通量的變化.（“增縮減擴(kuò)

4、”）（3）適用范圍：一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象 .（4）研究對(duì)象：整個(gè)回路 .（5）使用楞次定律的步驟： 明確（引起感應(yīng)電流的）原磁場(chǎng)的方向 . 明確穿過(guò)閉合電路的磁通量（指合磁通量）是增加還是減少 . 根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向 . 利用安培定則確定感應(yīng)電流的方向 . 2、右手定則 .（1）內(nèi)容：伸開(kāi)右手，讓拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線垂直（或傾斜）從手心進(jìn)入，拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向，其余四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。（2）作用：判斷感應(yīng)電流的方向與磁感線方向、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向間的關(guān)系。（3）適用范圍：導(dǎo)體切割磁感線。 （4）研究對(duì)象：回路中的一部分導(dǎo)體。 3、“

5、三定則” .比較項(xiàng)目右 手 定 則左 手 定 則安 培 定 則基本現(xiàn)象部分導(dǎo)體切割磁感線磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷、電流的作用力運(yùn)動(dòng)電荷、電流產(chǎn)生磁場(chǎng)作用判斷磁場(chǎng)B、速度v、感應(yīng)電流I方向關(guān)系判斷磁場(chǎng)B、電流I、磁場(chǎng)力F方向電流與其產(chǎn)生的磁場(chǎng)間的方向關(guān)系圖例v（因）（果）BF（果）（因）B （因）（果）四、法拉第電磁感應(yīng)定律 . 1、法拉第電磁感應(yīng)定律 . （1）內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的磁通量變化率成正比。 （2）公式：（單匝線圈） 或 （n匝線圈）. 對(duì)表達(dá)式的理解：1 在中（這里的取絕對(duì)值，所以此公式只計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大小，E的方向根據(jù)楞次定律或右手定則判斷），E的大小是由匝數(shù)

6、及磁通量的變化率（即磁通量變化的快慢）決定的，與或之間無(wú)大小上的必然聯(lián)系（類(lèi)比學(xué)習(xí)：關(guān)系類(lèi)似于a、v和v的關(guān)系）。2 當(dāng)t較長(zhǎng)時(shí)，求出的是平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；當(dāng)t趨于零時(shí)，求出的是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 2、E=BLv的推導(dǎo)過(guò)程 . 若導(dǎo)體斜切磁感線（即導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向與導(dǎo)線本身垂直， 但跟磁感強(qiáng)度方向有夾角），如圖所示，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=BLvsin 3、E=BLv的四個(gè)特性 . （1）相互垂直性 . 公式E=BLv是在一定得條件下得出的，除了磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)外，還需要B、L、v三者相互垂直，實(shí)際問(wèn)題中當(dāng)它們不相互垂直時(shí)，應(yīng)取垂直的分量進(jìn)行計(jì)算。 （2）L的有效性 . 有效長(zhǎng)度直導(dǎo)線（或彎曲導(dǎo)線）在垂直速度

7、方向上的投影長(zhǎng)度. E=BL(vsin)或E=Bv(Lsin) E = B2R （3）瞬時(shí)對(duì)應(yīng)性 . 對(duì)于E=BLv，若v為瞬時(shí)速度，則E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；若v是平均速度，則E為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。（4）v的相對(duì)性 . 公式E=BLv中的v指導(dǎo)體相對(duì)磁場(chǎng)的速度，并不是對(duì)地的速度。 4、公式和E=BLvsin的區(qū)別和聯(lián)系 . E=BLvsin區(qū)別研究對(duì)象整個(gè)閉合電路回路中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的那部分導(dǎo)體適用范圍各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象只適用于導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況計(jì)算結(jié)果一般情況下，求得的是t內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一般情況下，求得的是某一時(shí)刻的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)適用情形常用于磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象（磁場(chǎng)

8、變化型）常用于導(dǎo)體切割磁感線所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象（切割型）聯(lián)系E=Blvsin是由在一定條件下推導(dǎo)出來(lái)的，該公式可看作法拉第電磁感應(yīng)定律的一個(gè)推論或者特殊應(yīng)用。 求解導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的問(wèn)題時(shí)，兩個(gè)公式都可以用。 求解某一過(guò)程（或某一段時(shí)間）內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、平均電流、通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量（q=It）等問(wèn)題，應(yīng)選用 . 求解某一位置（或某一時(shí)刻）的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，計(jì)算瞬時(shí)電流、電功率及某段時(shí)間內(nèi)的電功、電熱等問(wèn)題，應(yīng)選用E=BLvsin 。 六、自感現(xiàn)象及其應(yīng)用 . 1、自感現(xiàn)象 . （1）自感現(xiàn)象與自感電動(dòng)勢(shì)的定義：當(dāng)導(dǎo)體中的電流發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)體本身就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)總

9、是阻礙導(dǎo)體中原來(lái)電流的變化。這種由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫做自感現(xiàn)象。這種現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，叫做自感電動(dòng)勢(shì)。 , 自感系數(shù)L的單位是亨特（H），自感系數(shù)L的大小是由線圈本身的特性決定的：線圈越粗、越長(zhǎng)、匝數(shù)越密，它的自感系數(shù)就越大,有鐵芯的線圈的自感系數(shù)比沒(méi)有鐵芯的大得多。 （2）通電自感和斷電自感的比較電路現(xiàn)象自感電動(dòng)勢(shì)的作用通電自感接通電源的瞬間，燈泡L2馬上變亮，而燈泡L1是逐漸變亮 .阻礙電流的增加斷電自感斷開(kāi)開(kāi)關(guān)的瞬間，燈泡L1逐漸變暗，有時(shí)燈泡會(huì)閃亮一下，然后逐漸變暗 .阻礙電流的減小 （7）斷電自感中的“閃”與“不閃”問(wèn)題辨析 .LLKI1I2 關(guān)于

10、“斷電自感中小燈泡在熄滅之前是否要閃亮一下”問(wèn)題解析R 如圖所示，電路閉合處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，線圈L和燈L并聯(lián)，其電流分別為I1和I2，方向都是從右到左。 在斷開(kāi)開(kāi)關(guān)K瞬間，燈L中原來(lái)的從右到左的電流I1立即消失，R而由于線圈電流I2由于自感不能突變，故在開(kāi)關(guān)K斷開(kāi)的瞬間通過(guò)線圈L的電流應(yīng)與斷開(kāi)前那瞬間的數(shù)值相同，都是為I2，方向還是從右到左，由于線圈的自感只是“阻礙” I2的變小，不是阻止I2變小，所以I2維持了一瞬間后開(kāi)始逐漸減小，由于線圈和燈構(gòu)成閉合回路，所以在這段時(shí)間內(nèi)燈L中有自左向右的電流通過(guò)。 如果原來(lái)I2I1 ，則在燈L熄滅之前要閃亮一下；如果原來(lái)I2I1 ，則在燈L熄滅之前不會(huì)閃亮

11、一下。 原來(lái)的I1和I2哪一個(gè)大，要由線圈L的直流電阻R 和燈L的電阻R的大小來(lái)決定（分流原理）。如果RR ，則I2I1 ；如果RR ，則I2I1 . 結(jié)論：在斷電自感現(xiàn)象中，燈泡L要閃亮一下再熄滅必須滿足線圈L的直流電阻R小于燈L的電阻R 。七、渦流現(xiàn)象及其應(yīng)用 .渦流現(xiàn)象：定義在整塊導(dǎo)體內(nèi)部發(fā)生電磁感應(yīng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象.特點(diǎn)電流在金屬塊內(nèi)自成閉合回路，整塊金屬的電阻很小，渦流往往很強(qiáng).應(yīng)用（1）渦流熱效應(yīng)的應(yīng)用：如電磁灶（即電磁爐）、高頻感應(yīng)爐等.（2）渦流磁效應(yīng)的應(yīng)用：如渦流制動(dòng)、渦流金屬探測(cè)器、安檢門(mén)等.防止電動(dòng)機(jī)、變壓器等設(shè)備中應(yīng)防止鐵芯中渦流過(guò)大而導(dǎo)致浪費(fèi)能量，損壞電器。（1）

12、途徑一：增大鐵芯材料的電阻率.（2）途徑二：用相互絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯代替整個(gè)硅鋼鐵芯，增大回路電阻，削弱渦流.渦流現(xiàn)象的規(guī)律：導(dǎo)體的外周長(zhǎng)越長(zhǎng)，交變磁場(chǎng)的頻率越高，渦流就越大。專(zhuān)題一 電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題 【例1】 用電阻為18的均勻?qū)Ь€彎成圖中直徑D=0.80m的封閉金屬圓環(huán)，環(huán)上AB弧所對(duì)圓心角為60。將圓環(huán)垂直于磁感線方向固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里。一根每米電阻為1.25的直導(dǎo)線PQ，沿圓環(huán)平面向左以3.0m/s的速度勻速滑行（速度方向與PQ垂直），滑行中直導(dǎo)線與圓環(huán)緊密接觸（忽略接觸處電阻），當(dāng)它通過(guò)環(huán)上AB位置時(shí)，求：（1）直導(dǎo)線AB段產(chǎn)生

13、的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并指明該段直導(dǎo)線中電流的方向（2）此時(shí)圓環(huán)上發(fā)熱損耗的電功率專(zhuān)題二：電磁感應(yīng)圖像問(wèn)題ab【例2】如圖，一個(gè)邊長(zhǎng)為l的正方形虛線框內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)； 一個(gè)邊長(zhǎng)也為l的正方形導(dǎo)線框所在平面與磁場(chǎng)方向垂直；虛線框?qū)蔷€ab與導(dǎo)線框的一條邊垂直，ba的延長(zhǎng)線平分導(dǎo)線框。在t=0時(shí)，使導(dǎo)線框從圖示位置開(kāi)始以恒定速度沿ab方向移動(dòng)，直到整個(gè)導(dǎo)線框離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域。以i表示導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的強(qiáng)度，取逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?。下列表示i-t關(guān)系的選項(xiàng)中，可能正確的是（ ）【例3】矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，規(guī)定磁場(chǎng)的正方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變

14、化的規(guī)律如圖所示。若規(guī)定順時(shí)針?lè)较驗(yàn)楦袘?yīng)電流I的正方向，下列選項(xiàng)中正確的是（ ）三、警惕F-t圖象. 電磁感應(yīng)圖象中，當(dāng)屬F-t圖象最為復(fù)雜，因?yàn)榉治霭才嗔Υ笮r(shí)，利用的公式比較多（F=BIL，,）；分析安培力方向時(shí)利用的判定規(guī)則也較多（右手定則、楞次定律和左手定則）。 【例4】矩形導(dǎo)線框abcd放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在外力控制下處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖甲所示，磁感線方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示。t=0時(shí)刻，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直導(dǎo)線框平面向里，在04s時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框ad邊所受安培力隨時(shí)間變化的圖象（規(guī)定向左為安培力的正方向）可能是（ ）專(zhuān)題三：電磁感應(yīng)中的力學(xué)問(wèn)題 一、

15、處理電磁感應(yīng)中的力學(xué)問(wèn)題的思路 先電后力。 1、先作“源”的分析 分離出電路中由電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的電源，求出電源參數(shù)E和r ； 2、再進(jìn)行“路”的分析 畫(huà)出必要的電路圖（等效電路圖），分析電路結(jié)構(gòu)，弄清串并聯(lián)關(guān)系，求出相關(guān)部分的電流大小，以便安培力的求解。 3、然后是“力”的分析 畫(huà)出必要的受力分析圖，分析力學(xué)所研究對(duì)象（常見(jiàn)的是金屬桿、導(dǎo)體線圈等）的受力情況，尤其注意其所受的安培力。 4、接著進(jìn)行“運(yùn)動(dòng)”狀態(tài)分析 根據(jù)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，判斷出正確的運(yùn)動(dòng)模型。 5、最后運(yùn)用物理規(guī)律列方程并求解 注意加速度a=0時(shí)，速度v達(dá)到最大值的特點(diǎn)。導(dǎo)體受力運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電流通電導(dǎo)體受安培力合外力變化

16、加速度變化速度變化周而復(fù)始地循環(huán)，循環(huán)結(jié)束時(shí)，加速度等于零，導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，抓住a=0，速度v達(dá)最大值這一特點(diǎn)。 二、分析和運(yùn)算過(guò)程中常用的幾個(gè)公式：1、關(guān)鍵是明確兩大類(lèi)對(duì)象（電學(xué)對(duì)象，力學(xué)對(duì)象）及其互相制約的關(guān)系. 電學(xué)對(duì)象：內(nèi)電路 （電源 E = n或E= ，E =） E = Bl 、 E = Bl2 .全電路 E=I（R+r） 力學(xué)對(duì)象：受力分析：是否要考慮 .運(yùn)動(dòng)分析：研究對(duì)象做什么運(yùn)動(dòng) .2、可推出電量計(jì)算式 .【例5】如圖所示，足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌cd和ef ，水平放置且相距L，在其左端各固定一個(gè)半徑為r的四分之三金屬光滑圓環(huán)，兩圓環(huán)面平行且豎直。在水平導(dǎo)軌和圓環(huán)上各有一

17、根與導(dǎo)軌垂直的金屬桿，兩金屬桿與水平導(dǎo)軌、金屬圓環(huán)形成閉合回路，兩金屬桿質(zhì)量均為m，電阻均為R，其余電阻不計(jì)。整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。當(dāng)用水平向右的恒力F=mg拉細(xì)桿a，達(dá)到勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，桿b恰好靜止在圓環(huán)上某處，試求：（1）桿a做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，回路中的感應(yīng)電流；（2）桿a做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度；（3）桿b靜止的位置距圓環(huán)最低點(diǎn)的高度。 【例6】如圖甲所示，光滑且足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行地固定的同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L=0.20m，兩導(dǎo)軌的左端之間所接受的電阻R=0.40，導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.10kg的金屬桿ab，位于兩導(dǎo)軌之間的金屬桿的電阻r=0.10，

18、導(dǎo)軌的電阻可忽略不計(jì)。整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向豎直向下?，F(xiàn)用一水平外力F水平向右拉金屬桿，使之由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中金屬桿始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，若理想電壓表的示數(shù)U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示。求金屬桿開(kāi)始運(yùn)動(dòng)經(jīng)t=5.0s時(shí)，F(xiàn)BOvaMNQPRFb20U/Vt/s13450.20.40.6V甲乙1 2 3 4 5（1）通過(guò)金屬桿的感應(yīng)電流的大小和方向；（2）金屬桿的速度大小；（3）外力F的瞬時(shí)功率。專(zhuān)題三：電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題1、求解電磁感應(yīng)中能量問(wèn)題的思路和方法 .（1）分析回路，分清電源和外電路. 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該導(dǎo)體或回路就相當(dāng)于電源，其余部分相當(dāng)于外電路。 （2）分析清楚有哪些力做功，明確有哪些形式的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化。如：做功情況能量變化特點(diǎn)滑動(dòng)摩擦力做功有內(nèi)能（熱能）產(chǎn)生重力做功重力勢(shì)能必然發(fā)生變化克服安培力做功必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，并且克服安培力做多少功，就產(chǎn)生多少電能安培力做正功電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。安培力做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形