高中物理电磁感应教案讲义 23页

电磁感应一、基础知识1.电磁感应现象楞次定律（1）磁通量：Φ=BS，单位：Wb；是标量，但有正负，正负仅代表穿向。（2）电磁感应现象：当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中产生感应电流，这种利用磁场产生电流的现象。（3）产生条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化、闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动，ΔΦ=ΔBS=BΔS。（4）楞次定律：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量变化。（5）感应电流方向：右手定则，让磁感线穿过掌心，右手大拇指指向导体运动方向，其余四指指向就是电流方向。2.法拉第电磁感应定律自感和涡流（1）法拉第电磁感应定律：E=n，感应电动势大小与穿过这一电路的磁通量变化率成正比。（2）感生电动势：由于磁场变化而产生的感应电动势，回路中处于变化磁场中的线圈相当于电源，方向由楞次定律判断，计算用E=n。（3）动生电动势：由于导体做切割磁感线运动而产生的电动势，做切割运动的导体相当于电源，方向由楞次定律或右手定则判断，计算用，E=n或E=BLVsinθ。（4）互感：两个相互靠近的线圈，其中一个电流发生变化，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电流。（5）自感：由于导体自身的电流变化产生的电磁感应现象。自感电动势总是阻碍自身的电流变化，表示为E=L，L是自感系数，与线圈长度、横截面积、单位长度匝数成正比，线圈有铁芯比无铁芯自感系数大得多。通电自感：在线圈通电的一瞬间，会产生反方向的感应电动势阻碍电流增大，导致线圈中的电流是逐渐增大的。断电自感：断电时的一瞬间，会产生与刚才电流同方向的感应电动势阻碍电流减小，如果此时线圈仍处在回路中，会导致线圈中的电流是逐渐减小的。（6）涡流：由于线圈电流变化，会在附近导体内部产生感应电流，形成闭合回路，这种现象叫涡流。\n3.电磁感应的综合问题一般解决方法（1）确定电源：做切割磁感线运动的那部分导体相当于电源、处在变化磁场中的线圈相当于电源（2）计算感应电动势：E=n或E=BLVsinθ（3）判断感应电流方向：右手定则、楞次定律（4）计算感应电流：I=（5）判断安培力方向：左手定则（6）计算安培力大小：F=BIL（7）计算导体合外力大小（8）计算导体的加速度：F=ma（9）分析导体的运动状态：v与a方向的关系（10）确定导体的临界状态\n二、常规题型例1.两圆环A、B同心放置且半径RA＞RB，将一条形磁铁置于两环圆心处，且与圆环平面垂直，如图所示，则穿过A、B两圆环的磁通量的大小关系为(　C　)A．ΦA＞ΦBB．ΦA＝ΦBC．ΦA＜ΦBD．无法确定内部相等，外部A多于B，总的数量=内部-外部，所以B多于A练习1.如图所示，一有限范围的匀强磁场，宽度为d，将一边长为l的正方形导线框以速度为v匀速地通过磁场区域，若d>l，则线圈中不产生感应电流的时间应等于(　C　)A.B.C.D.线圈刚刚完全进入磁场时至线圈刚刚出磁场前，通过线圈的磁通量不发生变化，线圈中不会产生感应电流练习2.一个单匝矩形线圈abcd，边长ab＝30cm，bc＝20cm，如图所示放在O－xyz直角坐标系内，线圈平面垂直于Oxy平面，与Ox轴和Oy轴的夹角分别为α＝30°和β＝60°，匀强磁场的磁感应强度B＝10－2T．试计算：当磁场方向分别沿Ox，Oy，Oz方向时，穿过线圈的磁通量各为多少？Φx＝BScosβ=3×10－4WbΦy＝BScosα=3×10－4WbΦz＝0练习3.如图所示，用导线做成的圆形回路与一直导线构成几种位置组合，哪些组合中，切断直导线中的电流时，闭合回路中会有感应电流产生(图A、B、C中直导线都与圆形线圈在同一平面内，O点为线圈的圆心，图D中直导线与圆形线圈垂直，并与中心轴重合)(　BC　)AD圆环磁通量始终为0，无变化，所以不会有电流产生\n例2.如图所示，导线ab和cd互相平行，则下列四种情况下导线cd中无电流的是(　D　)A．开关S闭合或断开的瞬间B．开关S是闭合的，但滑动触头向左滑C．开关S是闭合的，但滑动触头向右滑D．开关S始终闭合，不滑动触头练习1.如图所示，在匀强磁场中的导轨上，有两根等长的平行导线ab和cd，以相同的速度v匀速向右滑动．为使ab中有感应电流产生，对开关S来说(　D　)A．断开和闭合都可以B．应断开C．断开和闭合都不行D．应闭合开关闭合abNM才会有电流，abcd速度一样，不会有电流练习2.如图所示，一个矩形铁芯上绕制两个线圈A和B.在下列关于B线圈中是否有感应电流的判断中，正确的是(　BC　)A．S闭合后，B线圈中一直有感应电流B．S闭合一段时间后，B中感应电流消失，但移动变阻器滑片时，B中又有感应电流出现C．在S断开和闭合的瞬间，B中都有感应电流D．因为A、B两线圈是两个不同的回路，所以B中始终没有感应电流磁通量发生变化就会有感应电流练习3.如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动．t＝0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置恰好使MDEN构成一个边长为l的正方形．为使MN棒中不产生感应电流，从t＝0开始，磁感应强度B应随时间t怎样变化？请推导这种情况下B与t的关系式．让磁通量保持不变，即Φ＝B0l2＝B·(l2＋lvt)，解得：B＝\n例3.根据楞次定律知:感应电流的磁场一定(　C　)A.阻碍引起感应电流的磁通量B.与引起感应电流的磁场方向相反C.阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化D.与引起感应电流的磁场方向相同练习1.(多选题)如图当磁铁运动时,通过电阻的电流由A经R流向B。则磁铁的运动情况可能是(　BCD　)A.向下运动　　　　　B.向上运动C.向左平移D.向右平移根据电流判断感应电流在螺线管内产生的磁场方向向下，说明磁通量变化是向下的减少，磁铁BCD运动都可以使向下的减少练习2.如图所示,一水平放置的圆形通电线圈1固定,另一较小的圆形线圈2从1的正上方下落,在下落过程中两线圈平面始终保持平行共轴,则线圈2从正上方下落至1的正下方过程中,从上往下看,线圈2中的感应电流为(　C　)A.无感应电流B.有顺时针方向的感应电流C.先是顺时针方向,后是逆时针方向的感应电流D.先是逆时针方向,后是顺时针方向的感应电流根据楞次定律，2在1上方下降时，向上的磁通量增加，感应电流产生的磁场应该向下，即顺时针2在1下方下降时，向上的磁通量减少，感应电流产生的磁场应该向上，即逆时针例4.(多选题)闭合电路的一部分导体在匀强磁场中做切割磁感线运动,如图所示,能正确表示感应电流I的方向、磁感应强度B的方向跟导体运动速度的方向关系的是(　BC　)\n右手定则练习1.如图所示,导线框abcd和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,方向为顺时针B.线框中有感应电流,方向为逆时针C.线框中有感应电流,但方向难以判断D.由于穿过线框的磁通量为零,所以线框中没有感应电流根据楞次定律，线框向右移动，向里的磁通量增加，感应电流产生的磁场应该向外，即逆时针根据右手定则直接判断ab、cd切割磁感线也可以练习2.(多选题)如图所示,导体AB、CD可在水平轨道上自由滑动,且两水平轨道在中央交叉处互不相通。当导体棒AB向左移动时(　AD　)A.AB中感应电流的方向为A到BB.AB中感应电流的方向为B到AC.CD向左移动D.CD向右移动右手定则判断AB电流方向A到B，那么CD就是C到D，左手定则判断CD受力向右例5.(多选题)如图,匀强磁场垂直于软导线回路平面,由于磁场发生变化,回路变为圆形。则该磁场(　CD　)A.逐渐增强,方向向外B.逐渐增强,方向向里C.逐渐减弱,方向向外D.逐渐减弱,方向向里根据楞次定律，线圈面积增大，说明磁场强度减弱，方向可向里可向外\n也可先分析受力，再用左手定则分析电流方向，再根据磁场方向不同分析感应电流的磁场方向练习1.(多选题)如图,在水平光滑桌面上,两相同的矩形刚性小线圈分别叠放在固定的绝缘矩形金属框的左右两边上,且每个小线圈都各有一半面积在金属框内。在金属框通入逆时针方向电流的瞬间(　BC　)A.两小线圈会有相互靠拢的趋势B.两小线圈会有相互远离的趋势C.两小线圈中感应电流都沿顺时针方向D.左边小线圈中感应电流沿顺时针方向,右边小线圈中感应电流沿逆时针方向金属框通入电流的瞬间,两个小线圈向外的磁通量均增大,根据楞次定律,为了阻碍磁通量的增大,左边小线圈向左运动,右边小线圈向右运动,选项A错误,B正确;由环形电流的磁场分布规律知两小线圈感应磁场的方向垂直纸面向里,由安培定则可知感应电流沿顺时针方向,C正确,D错误。练习2.老师做了一个物理小实验让学生观察:一轻质横杆两侧各固定一金属环,横杆可绕中心点自由转动,老师拿一条形磁铁插向其中一个小环,后又取出插向另一个小环,同学们看到的现象是(　B　)A.磁铁插向左环,横杆发生转动B.磁铁插向右环,横杆发生转动C.无论磁铁插向左环还是右环,横杆都不发生转动D.无论磁铁插向左环还是右环,横杆都发生转动左环没有闭合，只有插向右环才会转动练习3.如图所示,粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈。当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时,若线圈始终不动,则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是(　D　)A.FN先小于mg后大于mg,运动趋势向左B.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向左C.FN先小于mg后大于mg,运动趋势向右D.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向右\n当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时,线圈中向下的磁通量先增加后减小,由楞次定律可知,线圈中先产生逆时针方向的感应电流,后产生顺时针方向的感应电流,线圈的感应电流磁场阻碍磁铁的运动,故靠近时磁铁与线圈相互排斥,线圈受排斥力向右下方,FN大于mg,线圈有水平向右运动的趋势;离开时磁铁与线圈相互吸引,线圈受到吸引力向右上方,FN小于mg,线圈有水平向右运动的趋势,故选项D正确。例6.(多选题)下列关于电磁感应产生感应电动势大小的表述正确的是(　AD　)A.穿过导体框的磁通量为零的瞬间,线框中的感应电动势有可能很大B.穿过导体框的磁通量越大,线框中感应电动势一定越大C.穿过导体框的磁通量变化量越大,线框中感应电动势一定越大D.穿过导体框的磁通量变化率越大,线框中感应电动势一定越大感应电动势的大小与磁通量的大小无关,而是与磁通量的变化率成正比练习1.(多选题)单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,转动轴垂直于磁场。若线圈所围面积的磁通量随时间变化的规律如图所示,则(　BD　)A.线圈中0时刻的感应电动势最小B.线圈中C时刻的感应电动势为零C.线圈中C时刻的感应电动势最大D.线圈中0到C时刻内平均感应电动势为0.4V解析:感应电动势E=,而磁通量的变化率是Φ-t图象中的切线斜率,当t=0时Φ=0,但≠0。若求平均感应电动势,则用ΔΦ与Δt的比值求,V=0.4V。可知选项B、D正确。练习2.(2014·江苏单科)如图所示,一正方形线圈的匝数为n,边长为a,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中,在Δt时间内,磁感应强度的方向不变,大小由B均匀地增大到2B。在此过程中,线圈中产生的感应电动势为(　B　)\nA.　　　　　　B.C.D.由法拉第电磁感应定律,E=n=n例7.(多选题)一根直导线长0.1m,在磁感应强度为0.1T的匀强磁场中以10m/s的速度匀速运动,则导线中产生的感应电动势(　BCD　)A.一定为0.1V　　　　　　B.可能为零C.可能为0.01VD.最大值为0.1V当公式E=Blv中B、l、v互相垂直而导体切割磁感线运动时感应电动势最大,Em=Blv=0.1×0.1×10V=0.1V;当v∥B时,E=0,所以0≤E≤0.1V练习1.磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区,刷卡器中有检测线圈。当以速度v0刷卡时,在线圈中产生感应电动势,其E-t关系如图所示。如果只将刷卡速度改为,线圈中的E-t关系图可能是(　D　)根据E=Blv，v变为一半，E也变为原来的一半练习2.纸面内两个半径均为R的圆相切于O点,两圆形区域内分别存在垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度大小相等、方向相反,且不随时间变化。一长为2R的导体杆OA绕过O\n点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转,角速度为ω,t=0时,OA恰好位于两圆的公切线上,如图所示。若选取从O指向A的电动势为正,下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图象可能正确的是(　C　)产生感应电动势E=BL2ω，B、ω不变，前半个周期电动势为正，且成二次函数先增大后减小，C正确例8.如图所示,通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面,位置靠近ab且相互绝缘。当MN中电流突然减小时,线圈所受安培力的合力方向(　B　)A.向左B.向右C.垂直纸面向外D.垂直纸面向里线圈的合磁通量是向里的，电流减小，线圈的向里的磁通量减小，根据楞次定律，受力方向就是增大向里的磁通量的方向练习1.如图所示,当导线ab在电阻不计的金属导轨上滑动时,线圈c向右摆动,则ab的运动情况是(　B　)A.向左或向右匀速运动B.向左或向右减速运动C.向左或向右加速运动D.只能向右匀加速运动线圈c向右运动,说明穿过线圈的磁通量正在减少,即右侧回路中的感应电流减小,即感应电动势减小根据E=BLv，说明v减小，方向无所谓\n练习2.(多选题)在条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质圆环如图所示,以下判断中正确的是(　AC　)A.释放圆环,环下落时环的机械能守恒B.释放圆环,环下落时磁铁对桌面的压力比磁铁的重力大C.给磁铁水平向右的初速度,磁铁运动后做减速运动D.给磁铁水平向右的初速度,圆环产生向左的运动趋势圆环的合磁通量为0，只受重力，所以机械能守恒磁铁向右运动，圆环开始有磁通量，由楞次定律可知，圆环的运动阻碍磁通量变化，所以圆环也有向右的运动趋势，根据牛顿第三定律，圆环会给向左的磁铁反作用力，所以磁铁会减速练习3.(多选题)(2014·四川理综)如图所示,不计电阻的光滑U形金属框水平放置,光滑、竖直玻璃挡板H、P固定在框上,H、P的间距很小。质量为0.2kg的细金属杆CD恰好无挤压地放在两挡板之间,与金属框接触良好并围成边长为1m的正方形,其有效电阻为0.1Ω。此时在整个空间加方向与水平面成30°角且与金属杆垂直的匀强磁场,磁感应强度随时间变化规律是B=(0.4-0.2t)T,图示磁场方向为正方向。框、挡板和杆不计形变。则(　AC　)A.t=1s时,金属杆中感应电流方向从C到DB.t=3s时,金属杆中感应电流方向从D到CC.t=1s时,金属杆对挡板P的压力大小为0.1ND.t=3s时,金属杆对挡板H的压力大小为0.2Nt=1s时磁通量向下正在减少、t=3s时磁通量向上正在增加，所以这两个时刻感应电流产生的磁场都向下，根据安培定则电流从C到D，A正确。由法拉第电磁感应定律,得感应电动势E=S·sin30°=0.1V,感应电流I==1A,t=1s时,金属杆受力方向右上，FP=FAsin30°=BILsin30°=(0.4-0.2t)T×ILsin30°=0.1N,选项C正确;t=3s时,金属杆受力方向左下，FH=FAsin30°=B3ILsin30°,而B3=0.4T-0.2×3T=-0.2T,方向向左上方,代入解得FH=0.1N,选项D错误。例9.(多选题)下列说法中正确的是(　AC　)A.感生电场由变化的磁场产生B.恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场\nC.感生电场的方向也同样可以用楞次定律和右手定则来判定D.感生电场的电场线是闭合曲线,其方向一定是沿逆时针方向磁场变化时在空间激发感生电场,其方向与所在闭合电路中产生的感应电流方向相同,可由楞次定律和右手定则判定练习1.(多选题)某空间出现了如图所示的一组闭合电场线,方向从上向下看是顺时针的,这可能是(　AC　)A.沿AB方向磁场在迅速减弱B.沿AB方向磁场在迅速增强C.沿BA方向磁场在迅速增强D.沿BA方向磁场在迅速减弱练习2.在如图所示的A、B、C、D四种磁场情况中能产生恒定的感应电场的是(　C　)练习3.如图所示,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adeb构成一个边长为l的正方形。金属棒的电阻为r,其余部分电阻不计。开始时磁感应强度为B0。(1)若从t=0时刻起,磁感应强度均匀增加,每秒增加k,同时保持棒静止,求金属棒中的感应电流大小和方向。(2)在上述(1)情况中,始终保持金属棒静止,当t=t1末时需加的垂直于棒的水平拉力为多大?(1)根据法拉第电磁感应定律E=S=kl2,再根据欧姆定律得I=,根据楞次定律判断,回路中的电流方向为逆时针方向,即棒上电流从b到a。(2)要保持棒静止,使作用到棒上的力平衡,即水平拉力等于棒受到的安培力,F=F安=BIL=(B0+kt1)l=(B0+kt1)。\n例10.下列说法中正确的是(　AB　)A.因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势B.动生电动势的产生与洛伦兹力有关C.动生电动势的产生与电场力有关D.动生电动势和感应电动势产生的原因是一样的根据动生电动势的定义,选项A正确。动生电动势中的非静电力与洛伦兹力有关,感应电动势中的非静电力与感生电场有关,选项B正确练习1.如图甲所示,固定在水平桌面上的光滑金属框架cdeg处于方向竖直向下的匀强磁场中,金属杆ab与金属框架接触良好。在两根导轨的端点d、e之间连接一电阻,其他部分电阻忽略不计。现用一水平向右的外力F作用在金属杆ab上,使金属杆由静止开始向右在框架上滑动,运动中杆ab始终垂直于框架。图乙为一段时间内金属杆受到的安培力F安随时间t的变化关系,则图中可以表示外力F随时间t变化关系的图象是(　D　)ab切割磁感线产生感应电动势E=Blv,感应电流为I=,安培力F安=,所以v∝F安,v∝t,金属杆的加速度为定值,又由牛顿第二定律F-F安=ma,即F=F安+ma,故选项D正确。练习2.在匀强磁场中,ab、cd两根导体棒沿两根导轨分别以速度v1、v2滑动,如图所示,下列情况中,能使电容器获得最多电荷量且左边极板带正电的是(　C　)A.v1=v2,方向都向右B.v1=v2,方向都向左C.v1＞v2,v1向右,v2向左D.v1＜v2,v1向左,v2向右当ab棒和cd棒分别向右和向左运动时,两棒均相当于电源,且串联,电路中有最大电动势,对应最大的顺时针方向电流,电阻上有最高电压,所以电容器上有最多电荷量,左极板带正电,选项C正确。\n练习3.磁浮列车的运行原理可简化为如图所示的模型,在水平面上,两根平行直导轨间有竖直方向且等距离分布的匀强磁场B1和B2,导轨上有金属框abcd,金属框宽度ab与磁场B1、B2宽度相同。当匀强磁场B1和B2同时以速度v0沿直导轨向右做匀速运动时,金属框也会沿直导轨运动,设直导轨间距为L,B1=B2=B,金属框的电阻为R,金属框运动时受到的阻力恒为F,则金属框运动的最大速度为多少?当磁场B1、B2同时以速度v0向右匀速运动时,线框必然同时有两条边切割磁感线而产生感应电动势。线框以最大速度运动时切割磁感线的速度为v=v0-vm，当线框以最大速度vm匀速行驶时,线框产生的感应电动势为E=2BLv，线框中产生的感应电流为I=，线框所受的安培力为F安=2BIL，线框匀速运动时,据平衡条件可得F安=F，解得vm=例11.关于线圈的自感系数、自感电动势下列说法中正确的是(　C　)A．线圈中电流变化越大，线圈自感系数越大B．对于某一线圈，自感电动势正比于电流的变化量C．一个线圈的电流均匀增大，这个线圈自感系数、自感电动势都不变D．自感电动势总与原电流方向相反线圈的自感系数由线圈本身的因素决定．E自∝，而不是E自∝ΔI，C对，A、B错．线圈中电流减小时，自感电动势方向与原电流方向相同，电流增大时，自感电动势方向与原电流方向相反，D错练习1.如图所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开开关S的瞬间会有(　A　)A．灯A立即熄灭B．灯A慢慢熄灭C．灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭D．灯A突然闪亮一下再突然熄灭在S断开后，不能形成闭合回路，虽然有感应电动势，但电流为零，所以灯会立即熄灭练习2.（多选）如图所示，L为一纯电感线圈(即电阻为零)，LA是一灯泡，下列说法正确的是(　BD　)A．开关S接通瞬间，无电流通过灯泡B．开关S接通后，电路稳定时，无电流通过灯泡\nC．开关S断开瞬间，无电流通过灯泡D．开关S接通瞬间，灯泡中有从a到b的电流，而在开关S断开瞬间，灯泡中有从b到a的电流练习3.如图所示的电路中，S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2A，流过灯泡的电流是1A，现将S突然断开，S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流i随时间t变化关系的图象是(　D　)开关断开瞬间，线圈支路会产生感应电动势，使电流从2A逐渐减小，与灯泡构成回路，流经灯泡的电流方向与之前相反例12.（多选）如图所示，是一种延时装置的原理图，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通；当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放．则(　BC　)A．由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用B．由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用C．如果断开B线圈的开关S2，无延时作用D．如果断开B线圈的开关S2，延时将变化S1断开，A线圈构不成回路，有感应电动势但无电流，不能产生磁场，如果S2断开，B线圈构不成回路，有感应电动势但无电流，不能产生磁场，所以S2必须闭合才有延时作用。练习1.在无线电仪器中，常需要在距离较近处安装两个线圈，并要求当一个线圈中有电流变化时，对另一个线圈中的电流的影响尽量小．则图中两个线圈的相对安装位置最符合该要求的是(　D　)磁场互相垂直，对磁通量影响最小练习2.如图所示是套在同一铁芯上的两个线圈，左线圈与电源、变阻器及开关相连，右线圈与电流表连成一闭合电路．在下列情况下，电流表指针不偏转的是(　B　)A．开关S合上或断开的瞬间\nB．开关S合上后，左线圈中通过恒定的电流时C．开关S合上后，移动滑动变阻器滑片增大其阻值时D．开关S合上后，移动滑动变阻器滑片减小其阻值时磁场变化才会产生感应电动势练习3.无线电力传输目前取得重大突破，在日本展出了一种非接触式电源供应系统．这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力．两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置，原理示意图如图所示．下列说法正确的是(　BD　)A．若A线圈中有电流，B线圈中就会产生感应电动势B．只有A线圈中输入变化的电流，B线圈中才会产生感应电动势C．A中电流越大，B中感应电动势越大D．A中电流变化越快，B中感应电动势越大例13.如图所示,在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水。给线圈通入电流,一段时间后,一个容器中水温升高,则通入的电流与水温升高的是(　C　)A.恒定直流、小铁锅B.恒定直流、玻璃杯C.变化的电流、小铁锅D.变化的电流、玻璃杯变化电流才产生磁场，铁锅会产生涡流，导致温度升高练习1.如图所示是高频电磁炉的工作示意图,它是采用电磁感应原理产生涡流加热的,它利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场,当变化的磁场通过含铁质锅的底部时,即会产生无数小涡流,使锅体本身自行高速升温,然后再加热锅内食物。电磁炉工作时产生的电磁波,完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收,不会泄漏,对人体健康无危害。关于电磁炉,以下说法中正确的是(　B　)A.电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的B.电磁炉是利用变化的磁场产生涡流,使含铁质锅底迅速升温,进而对锅内食物加热的C.电磁炉是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对食物加热的D.电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的\n练习2.(多选题)机场的安检门可以利用涡流探测人身上携带的金属物品,安检门中接有线圈,线圈中通以交变电流,关于其工作原理,以下说法正确的是(　CD　)A.人身上携带的金属物品会被地磁场磁化,在线圈中产生感应电流B.人体在线圈交变电流产生的磁场中运动,产生感应电动势并在金属物品中产生感应电流C.线圈产生的交变磁场会在金属物品中产生涡流D.金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流例14.(多选题)磁电式仪表的线圈通常用铝框做骨架,把线圈绕在铝框上,这样做的目的是(　BC　)A.防止涡流B.利用涡流C.起电磁阻尼的作用产生感应电流即涡流、总是阻碍运动D.起电磁驱动的作用练习1.如图所示,一个闭合的矩形金属框abcd与一根绝缘轻杆B相连,轻杆上端O点是一个固定转轴,转轴与线框平面垂直,线框静止时恰位于蹄形磁铁的正中央,线框平面与磁感线垂直。现将线框从静止释放,在左右摆动过程中,线框受到磁场力的方向是(　B　)A.向左摆动的过程中,受力方向向左;向右摆动的过程中,受力方向向右B.向左摆动的过程中,受力方向向右;向右摆动的过程中,受力方向向左C.向左摆动的过程中,受力方向先向左后向右;向右摆动的过程中,受力方向先向右后向左D.摆动过程中始终不受力感应电流的磁场总是阻碍线框相对磁场的运动练习2.一个半径为r、质量为m、电阻为R的金属圆环,用一根长为L的绝缘细绳悬挂于O点,离O点下方处有一宽度为、垂直纸面向里的匀强磁场区域,如图所示。现使圆环从与悬点O等高位置A处由静止释放(细绳伸直,忽略空气阻力),摆动过程中金属环所在平面始终垂直磁场,则在达到稳定摆动的整个过程中金属环产生的热量是(　C　)A.mgLB.mg(+r)C.mg(L+r)D.mg(L+2r)\n圆环切割磁感线时会产生感应电流，感应电流产生的磁场会阻碍圆环运动，导致圆环机械能减少，最终摆动稳定后，圆环摆动的最高点就是磁场的下边缘，机械能减少了mg(L+r)练习3.如图所示,四根等长的铝管和铁块(其中C中铝管不闭合,其他两根铝管和铁管均闭合)竖直放置在同一竖直平面内,分别将磁铁和铁块沿管的中心轴线从管的上端由静止释放,忽略空气阻力,则下列关于磁铁和铁块穿过管的运动时间的说法正确的是(　A　)A.tA>tB=tC=tDB.tC=tA=tB=tDC.tC>tA=tB=tDD.tC=tA>tB=tD只有A能产生感应电流、感应磁场阻碍运动例15.如图所示是著名物理学家费曼设计的一个实验,在一块绝缘板中部安装一个线圈,并接有电源,板的四周有许多带负电的小球,将整个装置悬挂起来,当接通开关瞬间,整个圆盘将(　A　)A.顺时针转动一下B.逆时针转动一下C.顺时针不断转动D.逆时针不断转动开关接通瞬间，线圈会产生向下的磁通量，由于楞次定律底部会产生向上的磁通量，电流方向逆时针，所以负电小球顺时针转动练习1.(多选题)绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上,铁芯上套着一个铝环,线圈与电源、开关相连,如图所示。线圈上端与电源正极相连,闭合开关的瞬间,铝环向上跳起。若保持开关闭合,则(　CD　)A.铝环不断升高B.铝环停留在某一高度C.铝环跳起到某一高度后将回落D.如果电源的正、负极对调,观察到的现象不变\n线圈电流增强，铝环的磁通量增加，就会向磁通量减少的方向运动，电流稳定后，没有磁通量变化，就会下落，与电流方向无关练习2.如图所示,水平放置的光滑导轨MN、PQ上放有长为L、电阻为R、质量为m的金属棒ab,导轨左端接有内阻不计、电动势为E的电源组成回路,整个装置放在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B,导轨电阻不计且足够长,并与开关S串联。求闭合开关后,金属棒可达到的最大速度。闭合开关后,金属棒在安培力的作用下向右运动。当金属棒的速度为v时,产生的感应电动势E=BLv,它与电源电动势为反接,从而导致电路中的电流减小,安培力减小,金属棒的加速度减小,即金属棒做加速度越来越小的变加速运动。当加速度为零时,金属棒的速度达到最大值,金属棒产生的感应电动势与电源电动势大小相等,回路中电流为零,此后导体棒将以这个最大的速度做匀速运动。金属棒速度最大时,有E=BLvm,解得vm=。三、重点难点1.（2012，海南）如图，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过．现将环从位置Ⅰ释放，环经过磁铁到达位置Ⅱ．设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为T1和T2，重力加速度大小为g，则（　A　）A．T1＞mg，T2＞mgB．T1＜mg，T2＜mgC．T1＞mg，T2＜mgD．T1＜mg，T2＞mg根据楞次定律，感应电流要阻碍磁通量变化，所以在磁铁上方时，安培力向上。在磁铁下方时，安培力也向上，所以磁铁的受力方向始终向下，大于重力。2.（2011，北京）某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路．检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象．虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因．你认为最有可能造成小灯泡末闪亮的原因是（　C　）A．电源的内阻较大B．小灯泡电阻偏大C．线圈电阻偏大D．线圈的自感系数较大理论上小灯泡闪亮的原因是，开关断开后，线圈中产生了与原来同向的自感电流，且大于之前通过灯泡的电流。只有C选项会让自感电流小于之前通过灯泡的电流，导致灯泡没有闪亮。\n3.（2012，重庆）如图所示，正方形区域MNPQ内有垂直纸面向里的匀强磁场．在外力作用下，一正方形闭合刚性导线框沿QN方向匀速运动，t=0时刻，其四个顶点M′、N′、P′、Q′恰好在磁场边界中点．下列图象中能反映线框所受安培力f的大小随时间t变化规律的是（　B　）ABCDt=0时M′N′切割磁感线的有效长度越来越小，P′Q′切割磁感线的有效长度不变，所以总的有效长度越来越大，E=BLv，I=，∴f=BIL=，越来越大的开口向上的二次函数。当M′N′完全离开磁场后，总的有效长度不变，f不变。当P′Q′开始离开磁场时，总的有效长度越来越小，f=BIL=，逐渐减小的开口向上二次函数。4.（2013，课标I）如图，两条平行导轨所在平面与水平地面的夹角为θ，间距为L。导轨上端接有一平行板电容器，电容为C。导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨平面。在导轨上放置一质量为m的金属棒，棒可沿导轨下滑，且在下滑过程中保持与导轨垂直并良好接触。已知金属棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g。忽略所有电阻。让金属棒从导轨上端由静止开始下滑，求:（1）电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系；（2）金属棒的速度大小随时间变化的关系。（1）Q=CU=CE=CBLv（2）速度和时间的关系v=at①想求a，就要知道合外力情况，根据牛顿第二定律F=ma②受力分析，在导轨方向，金属棒受到重力沿斜面向下的分力mgsinθ、摩擦力f=μmgcosθ方向沿斜面向上、安培力F安=BIL方向沿斜面向上，所以合外力F=mgsinθ-μmgcosθ-BIL③想求I，不能用I=，因为电阻R=0。根据电容电量，Q=It，I=，根据（1）可知，Q=CBLv、且v=at，所以Q=CBLa④整理①②③④可得，v=t\n5.（2013，北京）如图，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为El；若磁感应强度增为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2．则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比El：E2分别为（　C　）A．c→a，2：1B．a→c，2：1C．a→c，1：2D．c→a，1：2根据右手定则或者楞次定律可知，电流方向逆时针，a到c感应电动势E=BLv，所以El：E2=1：26.（2014，山东）（多选）一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好。在向右匀速通过M、N两区的过程中，导体棒所受安培力分别用FM、FN表示。不计轨道电阻。以下叙述正确的是（BCD）A.FM向右B．FN向左C．FM逐渐增大D．FN逐渐减小由楞次定律可知导体在通过M、N两区时受到的安培力都向左，B对。安培力F=BIL=，越靠近导线，B越大，所以F越大，在M中运动时靠近导线，安培力越来越大，C对。在N中运动时，远离导线，安培力越来越小，D对。7.（2014，江苏）一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中，在Δt时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B，在此过程中，线圈中产生的感应电动势为（B）A．B．C．D．E＝＝，故选项B正确8.（2013，福建）如图，矩形闭合线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，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OO′平行，线框平面与磁场方向垂直．设OO′下方磁场磁场区域足够大，不计空气影响，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（　A　）\nABCD线框在进入磁场(t1)前，做自由落体运动。完全进入磁场(t2)后，做自由落体运动。进入磁场的过程中，线框受到向下的重力和向上的安培力。因为F=BIL=，所以安培力大小与速度有关。如果安培力等于重力，则线框合外力为0，速度不变，D正确。如果安培力小于重力，则物体继续加速下落，由于速度增加导致安培力逐渐增加，线框合外力减小，线框做加速度减小的加速运动，C对。如果安培力大于重力，则线框做减速运动，随着速度减小，安培力减小，线框合外力减小，线框做加速度减小的减速运动，当安培力减小到和重力相等后，做匀速运动，B对。A选项是加速度增大的减速运动，不可能。9.（2012，天津）如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距L=0.5m，左端接有阻值R=0.3Ω的电阻，一质量m=0.1kg，电阻r=0.1Ω的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.4T，棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a=2m/s2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x=9m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来。已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1：Q2=2:1，导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，求：（1）棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q（2）撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2（3）外力做的功WF（1）想求q，利用q=It。想求I，利用I=。想求E，利用E=BLv。整理得q=，根据已知条件可知，vt=9m，代入数据得q=4.5C。（以上I、E、v都是平均值）（2）产生热量=安培力做功，Q2=W2。想求W2根据动能定理，W2=0-mv2。想求动能，根据加速过程列动能定理，合外力F=ma，Fx=mv2。带入数据整理得Q2=1.8J。（3）外力只在加速阶段存在，根据动能定理，在第一阶段，外力做的功-安培力做的功=动能改变量，即WF-W1=mv2。安培力做的功=电阻产生热量，即W1=Q1。根据已知，Q1=2Q2。代入数据得，WF=5.4J。10.（2011，全国卷）\n如图，两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放置，导轨间距离为L，电阻不计。在导轨上端并接两个额定功率均为P、电阻均为R的小灯泡。整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直。现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释放。金属棒下落过程中保持水平，且与导轨接触良好。已知某时刻后两灯泡保持正常发光。重力加速度为g。求：（1）磁感应强度的大小；（2）灯泡正常发光时导体棒的运动速率。灯泡正常发光，说明电流等于额定电流且稳定不变(1)电流不变→电动势不变，E=BLv→说明速度不变→安培力=重力，BIL=mgP=()2R，可求I=2→可求B=(2)求速度根据E=BLv，求E根据E=R，整理得v=