高中物理電磁感應(yīng)期末復(fù)習(xí)人教版選修3

1、電磁感應(yīng)復(fù)習(xí) 知識方法要點1、掌握磁通量概念及其意義，能夠正確判斷磁通量的變化情況。2、了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象，掌握發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。3、掌握右手定則和楞次定律，并能靈活運用于感應(yīng)電流方向的判斷。4、掌握法拉第電磁感應(yīng)定律，明確和E=LvB兩種表述形式的適用條件和適用范圍，并能運用法拉第電磁感應(yīng)定律熟練地計算電磁感應(yīng)現(xiàn)象中所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。5、對導(dǎo)體棒旋轉(zhuǎn)切割磁感線時所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢能夠靈活地運用法拉第電磁感應(yīng)定律做出正確的計算。6、了解自感現(xiàn)象，掌握自感現(xiàn)象中的基本特征。知識方法難點1、關(guān)于電磁感應(yīng)的幾個基本問題（1）電磁感應(yīng)現(xiàn)象所謂電磁感應(yīng)現(xiàn)象，實際上是指

2、由于磁的某種變化而引起電的產(chǎn)生的現(xiàn)象，磁場變化，將在周圍空間激起電場；如周圍空間中有導(dǎo)體存在，一般導(dǎo)體中將激起感應(yīng)電動勢；如導(dǎo)體構(gòu)成閉合回路，則回路程還將產(chǎn)生感應(yīng)電流。（2）發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩種基本方式及其理論解釋導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線的相對運動而發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象：當(dāng)導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線的相對運動時，就將在導(dǎo)體中激志感應(yīng)電動勢。這種發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的方式可以用運動電荷在磁場中受到洛侖茲力的作用來解釋。如圖-1所示，當(dāng)導(dǎo)體棒ab在磁場B中做切割磁感線運動時，棒中的自由電荷將隨棒一起在磁場中運動而受到洛侖茲力fB的作用于是受到fB作用的自由電荷將向棒端遷移而使棒兩端分別積累起正、負(fù)電荷，形

3、成所謂感應(yīng)電動勢。 圖-1 圖-2圖-3磁場變化使穿過磁場中閉合回路的磁通量改變而發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象：當(dāng)磁場的強(qiáng)弱改變而使穿過磁場中的閉合回路程的磁通量發(fā)生變化時，就將在閉合回路程里激起感應(yīng)電流。這種發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的方式可以用麥克斯韋的電磁場理論來解釋。如圖-2所示，在滑動變陰器滑動頭P向右滑動的過程中，用絕緣線懸掛著的線圈a中的自由電荷沿特定方向移動，形成所謂感應(yīng)電流。（3）發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件通常有如下兩種表述。當(dāng)穿過線圈的磁通量發(fā)生變化時就將發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，線圈里產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。如線圈閉合，則線圈子里就將產(chǎn)生感應(yīng)電流。當(dāng)導(dǎo)體在磁場中

4、做切割磁感線的運動時就將發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，導(dǎo)體里產(chǎn)生感應(yīng)電動勢如做切割感線運動的導(dǎo)體是某閉合電路的一部分，則電路里就將產(chǎn)生感應(yīng)電流。應(yīng)指出的是：閉合電路的一部分做切割磁感線運動時，穿過閉合電路的磁通量也將發(fā)生變化。所以上述兩個條件從根本上還應(yīng)歸結(jié)磁通量的變化。像圖-3所示的矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場B中以速度v平動時，盡管線圈的bc和ad邊都在做切割磁感線運動，但由于穿過線圈的磁通量沒有變，所以線圈回路中沒有感應(yīng)電流。2、幾種定則、定律的適用范圍定則、定律適用的基本物理現(xiàn)象安培定則判斷電流（運動電荷）的磁場方向左手定則判斷磁場對電流、運動電荷的作用力方向右手定則判斷閉合電路的一部分做切割磁感線

5、的運動時產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向楞次定律判斷閉合電路的一部分做切割磁感線運動時，或者是穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向3、關(guān)于楞次定律（1）楞次定律的內(nèi)容感應(yīng)電流的磁場總阻礙引起感應(yīng)電流的原磁場的磁通量的變化。（2）對楞次定律的正確理解 第一，楞次定律的核心內(nèi)容是“阻礙”二字，這恰恰表明楞次定律實質(zhì)上就是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的特殊表達(dá)形式；第二，這里的“阻礙”，并非是阻礙引起感應(yīng)電流的原磁場，而是阻礙原磁場磁通量的變化；第三，正因阻礙是的是“變化”，所以，當(dāng)原磁場的磁通量增加（或減少）而引起感應(yīng)電流時，則感應(yīng)電流的磁場必與原磁場反向（或同向）而阻礙其磁通量的增加（或減

6、少），概括起來就是，增加則反向，減少則同向。（3）楞次定律的應(yīng)用步驟明確引起感應(yīng)電流的原磁場在被感應(yīng)的回路上的方向；搞清原磁場穿過被感應(yīng)的回路中的磁通量增減情況；根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場的方向；運用安培定則判斷出感生電流的方向。（4）楞次定律的靈活運用在一些由于某種相對運動而引起感應(yīng)電流的電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，如運用楞次定律從“感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的原磁場的磁通量變化”出發(fā)來判斷感應(yīng)電流方向，往往會比較困難，對于這樣的順題，在運用楞次定律時，一般可以靈活處理，考慮到原磁場的磁通量變化又是由相對運動而引起的，于是可以從“感應(yīng)電流的磁場阻礙相對運動”出發(fā)來判斷。4、對公式E = BL

7、V的研究（1）公式的推導(dǎo)如圖所示，取長度為L的導(dǎo)體棒ab ,強(qiáng)度垂直于磁場方向放在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)棒以速度v做垂直切割磁感線運動時，棒中自由電子就將受到洛侖茲力fb=evB的作用，這將使的a、b兩端分別積累起正、負(fù)電荷而在棒中形成電場，于是自由電子除受fb作用外又將受到電場力fc=eE，開始a、b兩端積累的電荷少，電場弱，fc小，棒兩端積累的電荷繼續(xù)增加，直至電場力與洛侖茲力平衡：fc=fB。由于fB移動電荷，使得做切割磁感線運動的ab棒形成一個感應(yīng)電源，在其外電路開路的狀態(tài)下，電動勢（感應(yīng)電動勢）與路端電壓相等，即E=Uab=El，于是由，便可得E = lvB（2）與公式E =的

8、比較。當(dāng)把法拉第電磁感應(yīng)定律E =中的理解為切割導(dǎo)體在時間內(nèi)“掃過的磁通量”時，就可用E =直接推導(dǎo)出。因此公式E = lvB實際上可以理解為法拉第電磁感應(yīng)定律在導(dǎo)體切割磁感線而發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象這種特殊情況下的推論。一般地說，公式E = lvB只能用于計算導(dǎo)體切割磁感線時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。公式E =則可以用來計算所有電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢；但公式E =只能用于計算在時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢，而公式E = lvB則既可以用來計算某段時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢，又可以用來計算某個時刻的瞬時感應(yīng)電動勢，只要把公式中的v分別以某段時間內(nèi)的平均速度或某個時刻的瞬時速度代入即可。（3）適用條件除了磁場必

9、須是勻強(qiáng)的外，磁感強(qiáng)度B、切割速度v、導(dǎo)體棒長度l三者中任意兩個都應(yīng)垂直的，即這三個關(guān)系必須是同時成立的。如有不垂直的情況，應(yīng)通過正交分解取其垂直分量代入。（4）公式中l(wèi)的意義公式E = lvB中l(wèi)的意義應(yīng)理解為導(dǎo)體的有效切割長度。所謂導(dǎo)體的有效切割長度，指的是切割導(dǎo)體兩端點的連線在同時垂直于v和B的方向上的投影的長度。（5）公式中v的意義對于公式E = lvB中的v，首先應(yīng)理解為導(dǎo)體與磁場間的相對速度，所以即使導(dǎo)體不動因則磁場運動，也能使導(dǎo)體切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢；其次，還應(yīng)注意到v應(yīng)該是垂直切割速度；另外，還應(yīng)注意到在“旋轉(zhuǎn)切割”這類問題中，導(dǎo)體棒上各部分的切割速度不同，此時的v則應(yīng)理

10、解為導(dǎo)體棒上各部分切割速度的平均值，在數(shù)值上一般等于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)體棒中點的切割速度。5、自感現(xiàn)象中的一個重要特征自感現(xiàn)象作為一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，是由于流過導(dǎo)體自身的電流的變化而引起的，由楞次定律知，產(chǎn)生的感應(yīng)電動熱（自感電動勢）又必將阻礙著電流的這一變化，正是由于主種阻礙，使得自感現(xiàn)象具備一個重要的特征：自感現(xiàn)象中引起自感電動勢產(chǎn)生的電流變化，一般只能是逐漸變化而不可能發(fā)生突變。電磁感應(yīng)復(fù)習(xí)考點1 感應(yīng)電流的產(chǎn)生和方向1、如圖，金屬棒ab置于水平放置的U形光滑導(dǎo)軌上，在ef右側(cè)存在有界勻強(qiáng)磁場B，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向下，在ef左側(cè)的無磁場區(qū)域cdef內(nèi)有一半徑很小的金屬圓環(huán)L，圓環(huán)與導(dǎo)軌在同一

11、平面內(nèi)。當(dāng)金屬棒ab在水平恒力F作用下從磁場左邊界ef處由靜止開始向右運動后，圓環(huán)L有_（填收縮、擴(kuò)張）趨勢，圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流_（填變大、變小、不變）。2、老師做了一個物理小實驗讓學(xué)生觀察：一輕質(zhì)橫桿兩側(cè)各固定一金屬環(huán)，橫桿克繞中心點自由轉(zhuǎn)動，老師拿一條形磁鐵插向其中一個小環(huán)，后又取出插向另一個小環(huán)，同學(xué)們看到的現(xiàn)象是（ ）A.磁鐵插向左環(huán)，橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動B.磁鐵插向右環(huán)，橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動C.無論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán)，橫桿都不發(fā)生轉(zhuǎn)動D. 無論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán)，橫桿都發(fā)生轉(zhuǎn)動3、圖中兩條平行虛線之間存在勻強(qiáng)磁場，虛線間的距離為l，磁場方向垂直紙面向里。abcd是位于紙面內(nèi)的梯形線圈， ad與

12、bc間的距離也為l。t=0時刻，bc邊與磁場區(qū)域邊界重合（如圖）?，F(xiàn)令線圈以恒定的速度v沿垂直于磁場區(qū)域邊界的方向穿過磁場區(qū)域。取沿abcda的感應(yīng)電流為正，則在線圈穿越磁場區(qū)域的過程中，感應(yīng)電流I隨時間t變化的圖線可能是（ ） 4、如圖，線圈M和線圈N繞在同一鐵芯上。M與電源、開關(guān)、滑動變阻器相連，P為滑動變阻器的滑動端，開關(guān)S處于閉合狀態(tài)。N與電阻R相連。下列說法正確的是 ( ) NMSPabRA當(dāng)P向右移動，通過R的電流為b到aB當(dāng)P向右移動，通過R的電流為a到bC斷開S的瞬間，通過R的電流為b到aD斷開S的瞬間，通過R的電流為a到b5如圖所示，矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強(qiáng)磁場中，磁感線

13、的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，規(guī)定磁場的正方向垂直低面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間變化的規(guī)律如圖所示.若規(guī)定順時針方向為感應(yīng)電流I的正方向，圖各圖中正確的是（ ） A B C D考點2 感應(yīng)電動勢、自感6、如圖所示，一導(dǎo)線彎成半徑為a的半圓形閉合回路。虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場。方向垂直于回路所在的平面?；芈芬运俣葀向右勻速進(jìn)入磁場，直徑CD始絡(luò)與MN垂直。從D點到達(dá)邊界開始到C點進(jìn)入磁場為止，下列結(jié)論正確的是 （ ）A感應(yīng)電流方向不變 BCD段直線始終不受安培力C感應(yīng)電動勢最大值EBav D感應(yīng)電動勢平均值7、用相同導(dǎo)線繞制的邊長為L或2L的四個閉合導(dǎo)體線框，以相同的速度勻速進(jìn)入右側(cè)勻

14、強(qiáng)磁場，如圖所示。在每個線框進(jìn)入磁場的過程中，M、N兩點間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Ud。下列判斷正確的是 ( )AUaUbUcUd BUaUbUdUc CUaUbUcUd DUbUaUdUc8、如圖所示，兩根相距為的平行直導(dǎo)軌ab、cd、b、d間連有一固定電阻R，導(dǎo)軌電阻可忽略不計。MN為放在ab和cd上的一導(dǎo)體桿，與ab垂直，其電阻也為R。整個裝置處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，磁場方向垂直于導(dǎo)軌所在平面（指向圖中紙面內(nèi)）。現(xiàn)對MN施力使它沿導(dǎo)軌方向以速度v（如圖）做勻速運動。令U表示MN兩端電壓的大小，則（ ）A流過固定電阻R的感應(yīng)電流由b到dB流過固定電阻R的感應(yīng)電流由d到b

15、C流過固定電阻R的感應(yīng)電流由b到dD流過固定電阻R的感應(yīng)電流由d到b9、如圖，平行導(dǎo)軌間距為d，一端跨接一個電阻為R，磁場的磁感強(qiáng)度為B，方向與導(dǎo)軌所在平面垂直。一根足夠長的金屬棒與導(dǎo)軌成角放置，金屬棒與導(dǎo)軌的電阻不計。當(dāng)金屬棒沿垂直于棒的方向以速度v滑行時，通過電阻R的電流強(qiáng)度是 （ ）A BC D考點3 電磁感應(yīng)綜合問題10、如圖所示，水平面上有兩根相距0.5m的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，它們的電阻可忽略不計，在M和P之間接有阻值為R的定值電阻，導(dǎo)體棒ab長0.5m，其電阻為r，與導(dǎo)軌接觸良好，整個裝置處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.4T，現(xiàn)使ab以10ms的速度向右做

16、勻速運動. (1)ab中的感應(yīng)電動勢多大? (2)ab中電流的方向如何? (3)若定值電阻R,導(dǎo)體棒的電阻r 則電路中的電流多大?11、如圖，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面向里，大小隨時間的變化率， 為負(fù)的常量。用電阻率為、橫截面積為的硬導(dǎo)線做成一邊長為的方框。將方框固定于紙面內(nèi)，其右半部位于磁場區(qū)域中。求（1）導(dǎo)線中感應(yīng)電流的大?。唬?）磁場對方框作用力的大小隨時間的變化。12、如圖18（a）所示，一個電阻值為R ，匝數(shù)為n的圓形金屬線與阻值為2R的電阻R1連結(jié)成閉合回路。線圈的半徑為r1 . 在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的關(guān)系圖

17、線如圖18（b）所示。圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0 . 導(dǎo)線的電阻不計。求0至t1時間內(nèi)（1）通過電阻R1上的電流大小和方向；（2）通過電阻R1上的電量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量。13、如圖所示，處于勻強(qiáng)磁場中的兩根足夠長、電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌相距，導(dǎo)軌平面與水平面成=37角，下端連接阻值為的電阻勻強(qiáng)磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直質(zhì)量為0.2kg、電阻不計的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，它們之間的動摩擦因數(shù)為0.25 (1)求金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑時的加速度大??；(2)當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時，電阻消耗的功率為，求該速度的大小；(3)在上問中，若2，金屬棒中的電流方向由

18、a到b，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與方向(g取10rns2，sin370.6， cos370.8)14、如圖所示，電阻忽略不計的、兩根兩平行的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，其上端接一阻值為的定值電阻R。在水平虛線L1、L2間有一與導(dǎo)軌所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場B，磁場區(qū)域的高度為d=0.5m。導(dǎo)體棒a的質(zhì)量ma=0.2kg、電阻Ra=3；導(dǎo)體棒b的質(zhì)量mb=0.1kg、電阻Rb=6，它們分別從圖中M、N處同時由靜止開始在導(dǎo)軌上無摩擦向下滑動，且都能勻速穿過磁場區(qū)域，當(dāng)b 剛穿出磁場時a正好進(jìn)入磁場.設(shè)重力加速度為g=10m/s2。（不計a、b之間的作用）求：（1）在整個過程中，a、b兩棒克服安培力分別做的功；（2

19、）M點和N點距L1的高度。電磁感應(yīng)復(fù)習(xí)參考答案1、答案：收縮，變小解析：由于金屬棒ab在恒力F的作用下向右運動，則abcd回路中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，則在圓環(huán)處產(chǎn)生垂直于只面向外的磁場，隨著金屬棒向右加速運動，圓環(huán)的磁通量將增大，依據(jù)楞次定律可知，圓環(huán)將有收縮的趨勢以阻礙圓環(huán)的磁通量將增大；又由于金屬棒向右運動的加速度減小，單位時間內(nèi)磁通量的變化率減小，所以在圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流不斷減小。2、B解析：左環(huán)沒有閉合，在磁鐵插入過程中，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故橫桿不發(fā)生轉(zhuǎn)動。右環(huán)閉合，在磁鐵插入過程中，產(chǎn)生感應(yīng)電流，橫桿將發(fā)生轉(zhuǎn)動。3、B 4、AD5【答案】D【解析】0-1s內(nèi)B垂直紙面向里均勻增大，則由楞次定律及法拉第電磁感應(yīng)定律可得線圈中產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電流，方向為逆時針方向，排除A、C選項；2s-3s內(nèi)，B垂直紙面向外均勻增大，同理可得線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為順時針方向，排除B選項，D正確。6、ACD解析：在閉合電路進(jìn)入磁場的過程中，通過閉合電路的磁通量逐漸增大，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向為逆時針方向不變，A正確。根據(jù)左手定則可以判斷，受安培力向下，B不正確。當(dāng)半圓閉合回路進(jìn)入磁場一半時，即這時等效長度最大為a，這時感應(yīng)電動