高二物理法拉弟电磁感应定律_图文

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1、法 拉 第 电磁感应定律 VabNAR问题1：在闭合电路中，在电源内部电流从_极流 向极_ 极；在电源外部电流从_极流向 _极问题2：在下列两种情况中，那一部分相当于电源？你 能判断出它们的正负吗？画出等效电路图。一、电源正负极的判断R负 正正负二、法拉第电磁感应定律 (1)电路中感应电动势的大小，跟穿过 这一回路的磁通量的变化率成正比，即 是磁通量的平均变化率，表示磁通量变化的快慢 E是t时间内的平均感应电动势 具体表达式: 可推出电量计算式线圈面积S不变，磁感应强度均匀变化：磁感强度B不变，线圈面积均匀变化：例1、 单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量随

2、时间变化的规律如图所示,则线圈中 A0时刻感应电动势最小BD时刻感应电动势为零CD时刻感应电动势最大D0至D时间内平均感生电动势为0.4VB D1t/s/10-3 WbA0B D20.01（1）穿过电路的磁通量发生变化引起的电动势的计算求的是t时间内感应电动势的平均值（2）导体切割磁感线产生的感应电动势三、计算感应电动势的三种方法：若线圈平面与B垂直，且B一定，则若线圈平面与B垂直，且S一定，则（1）部分导线垂直切割时，E=BLV （2）L是导线的“有效长度” （3）只适用于匀强磁场 （4）求的是某一时刻E的瞬时值例1：如图1021所示，导线全部为裸导线，半径为r的圆内有垂直于圆平面的匀强磁场

3、，磁感应强度为B，一根长度大于2r的导线MN以速度v在圆环上无摩擦地自左端匀速滑到右端，电路的固定电阻为R，其余电阻不计，求MN从圆环的左端滑到右端的过程中电阻R上的电流的平均值和通过电阻R的电荷量求电荷量要从电流的平均值来考虑解：从左端到右端磁通量的变化量：BSBr2从左端到右端的时间：t根据法拉第电磁感应定律，平均感应电动势所以，电路中平均感应电流为通过R的电荷量 名师归纳 (1)计算通过导体某一截面的电荷量必须用电流的平均值 (2)产生感应电动势的那部分导体相当于电源.变式题：如图18（a）所示，一个电阻值为R，匝 数为的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成 闭合回路。线圈的半径为r

4、1。在线圈中半径为r2 的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁 场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图18 （b）所示。 图线与横、纵轴的截距分别为t0和 B0。导线的电阻不计。求0至t1时间内图18（a）（b）Bt t0t10B0abR1r2BO r1(1)通过电阻R1上的电流大小和方向； (2)）通过电阻R1上的电量 q及电阻R1上产生的热量。（1）由法拉第电磁感应定律得感应电动势为解：由闭合电路的欧姆定律，得通过R1的电流大小为由楞次定律知通过R1的电流方向为由b向a （2）由I=q/t 得在0至t1时间内通过R1的电量为由焦耳定律得在0至t1时间内电阻R1产生的热量为1. 20

5、05年辽宁综合卷34. 3.如图所示,两根相距为l的平行直导轨ab、cd, b 、d间连有一固定电阻R,导轨电阻可忽略不计 。MN为放在ab和cd上的一导体杆,与ab垂直,其 电阻也为R。整个装置处于匀强磁场中，磁感 应强度的大小为B,磁场方向垂直于导轨所在平 面（指向图中纸面内）。现对MN施力使它沿 导轨方向以速度v（如图）做匀速运动。令U表 示MN两端电压的大小，则 （ ） A. U=Blv /2 ,流过固定电阻R的感应电流由b到d B. U=Bl v/2 ,流过固定电阻R的感应电流由d到b C. U=Blv ,流过固定电阻R的感应电流由b到d D. U=Blv ,流过固定电阻R的感应电流

6、由d到bAMNRvdabcB4、如下图所示，铜杆Oa长为L, 在垂直于匀强磁场的平面上绕O点以角速度匀速转动，磁场的磁感应强度为B，铜杆中产生感应电动势大小,并分析O、a两点电势的高低。AOAR解法2：棒上各处速率不等，不 能直接用E=BLv来求，但棒上各 点的速度v= r与半径成正比， 因此可用棒的中点速度作为平 均切割速度代入公式计算：（3）导体转动切割磁感线产生的感应电动势变式题如图所示，在磁感强度为B的匀强磁场中 ，有半径为r的光滑半圆形导体框架，OC为一能绕 O在框架上滑动的导体棒，OC之间连一个电阻R， 导体框架与导体棒的电阻均不计，若要使OC能以 角速度匀速转动，则外力做功的功率

7、是 ( ) A. B2 2 r4 R B. B2 2 r4 2R C. B2 2 r4 4R D. B2 2 r4 8R解 ：E=1/2 B r2P=E 2R=B2 2 r4 4RCacOR4(2009安徽高考)如图4甲所示，一个电阻为R、面积 为S的矩形导线框abcd，水平放置在匀强磁场中，磁场 的磁感应强度为B，方向与ad边垂直并与线框平面成 45角，O、O分别是ab边和cd边的中点现将线框 右半边ObcO绕OO逆时针旋转90到图4乙所示位置 在这一过程中，导线中通过的电荷量是 ( )A. B. C. D0解析：甲图中，磁通量1 ，乙图中穿过线圈的磁通量等于零，根据公式 A正确A6(200

8、9山东高考)如图6所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合 回路虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路 所在的平面回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN 垂直从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的 是( ) A感应电流方向不变 BCD段直导线始终不受安培力 C感应电动势最大值EmBavD感应电动势平均值 Bav解析：由楞次定律知，感应电流方向不变A正确 感应电动势的最大值即切割磁感线等效长度最大时的电动势 ，故EmBav，C正确 AC7如图7所示，长为L的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电 容为C的平行板电容器上，P、Q为电容器的两个极板，磁场垂直 于环面

9、向里，磁感应强度以BB0Kt(K0)随时间变化，t0时 ，P、Q两板电势相等两板间的距离远小于环的半径，经时间t， 电容器P板 ( ) A带负电 B所带电荷量与t成正比C带正电，电荷量是D带负电，电荷量是由楞次定律知电容器P板带负电 磁感应强度以BB0Kt(K0)随时间变化，由法拉第电磁感应定律 ADI（变式题例2）、在范围足够大，方向竖直向下的匀强磁场中，B 0.2 T，有一水平放置的光滑框架，宽度为L0.4 m，如图102 2所示，框架上放置一质量为0.05 kg、电阻为1 的金属杆cd，框 架电阻不计若杆cd以恒定加速度a2 m/s2，由静止开始做匀变速 运动，求：(1)在5 s内平均感

10、应电动势是多少？(2)第5 s末回路中 的电流多大？(3)第5 s末作用在杆cd上的水平外力多大？解答本题时应把握以下两点： (1)分清求解感应电动势时用速度的平均值还是瞬时值 (2)求解第(3)问时合理应用牛顿第二定律解：(1)5 s内的位移x at225 m5 s内的平均速度 5 m/s (2分)(也可用 求解)故平均感应电动势 0.4V(2)第5 s末：vat10 m/s 此时感应电动势：EBLv则回路中的电流为： (3)杆cd匀加速运动，由牛顿第二定律得：FF安ma 即FBILma0.164 N5如图1029所示，在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场 中，有两根水平放置、相距L且足够长

11、的平行金属导轨AB、CD，在 导轨的A、C端连接一阻值为R的电阻，一根垂直于导轨放置的金属棒ab，质量为m，导轨和金属棒的电阻及它们间的摩擦不计，若用 恒力F水平向右拉棒ab使之运动，求金属棒ab的最大速度图1029解析：ab棒受恒力F作用向右加速运动产生感应电流，ab棒在磁场中受安培力F安，如右图所示随着vEIF安F合a，当ab棒所受合力为零时，加速度为零，速度最大此时FF安0 F安BIL I EBLvm 由得：FF安F 0解得：vm（2009年）12.(15分)如图，匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小随时间的变化率 ，k为负的常量。用电阻率为、横截面积为S的硬导线做成一边长为l的

12、方框。将方框固定于纸面内，其右半部位于磁场区域中。求（1）导线中感应电流的大小；（2）磁场对方框作用力的大小随时间的变化。返回l(1)线框中产生的感应电动势 在线框产生的感应电流 联立得 (2)导线框所受磁场力的大小为,它随时间的变化率为 由以上式联立可得 l5、 图中MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属 导 轨，间距l为0.40m,电阻不计。导轨所在平面与磁 感应强度B为0.50 T的匀强磁场垂直。质量m为 6.010-3kg、电阻为1.0的金属杆ab始终垂直于 导轨，并与其保持光滑接触。导轨两端分别接有滑 动变阻器和阻值为3.0的电阻R1。当杆ab 达到稳定状态时以速率v匀速 下滑，整个电

13、路消耗的电功率 P为0.27W，重力加速度取10 m/s2，试求速率v和滑动变阻器 接入电路部分的阻值R2。R1R2labMNPQBv由能量守恒，有 mgv = P代入数据解得 v=4.5m/s又 E=Blv=0.5 0.44.50.9V设电阻R1与R2的并联电阻为R并， ab棒的电阻为r，有1/R1+ 1/R2 = 1/R并P=IE=E2/(R并+r) R并+r =E2/P =3 R2=6.0解：R1R2labMNPQBv8.2007年理综综四川卷2323(16分)如图所示，P、Q为水平面内平行放 置的光滑金属长直导轨，间距为L1，处在竖直向 下、磁感应强度大小为B1的匀强磁场中。一导体 杆

14、ef垂直于P、Q放在导轨上，在外力作用下向左 做匀速直线运动。质量为m、每边电阻均为r、 边长为L2的正方形金属框abcd置于竖直平面内， 两顶点a、b通过细导线与导轨相连，磁感应强度 大小为B2的匀强磁场 垂直金属框向里，金属框恰好 处于静止状态。不计其余电阻 和细导线对a、b点的作用力。(1)通过ab边的电流Iab是多大?(2)导体杆ef的运动速度v是多大?Qeabdcfv PB1B2解： 设通过正方形金属框的总电流为I，ab 边的电流为Iab，dc边的电流为Idc，有 abdcE金属框受重力和安培力,处于静止状态,有由解得：（1）画出等效电路如图示:Qeabdcfv PB1B2（2）由（1）可得 设导体杆切割磁感线产生的电动势为E，有EB1L1v 设ad、dc、cb三边电阻串联后与ab边电阻并联 的总电阻为R，则 根据闭合电路欧姆定律，有 IE/R 由