《同步教育信息电磁感应复习专题》由会员分享,可在线阅读,更多相关《同步教育信息电磁感应复习专题(18页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、【同步教育信息】本周教学内容:电磁感应复习专题知识结构重点知识回顾一.法拉第电磁感应定律1. 引起某一回路磁通量变化的原因(1) 磁感强度的变化(2) 线圈面积的变化(3) 线圈平面的法线方向与磁场方向夹角的变化2. 电磁感应现象中能的转化感应电流做功,消耗了电能。消耗的电能是从其它形式的能转化而来的。 在转化和转移中能的总量是保持不变的。3. 法拉第电磁感应定律:(1) 决定感应电动势大小因素:穿过这个闭合电路中的磁通量的变化快慢(2) 注意区分磁通量中,磁通量的变化量,磁通量的变化率的不同磁通量,一磁通量的变化量,21tt(3) 定律内容:感应电动势大小决定于磁通量的变化率的大小,与穿过这
2、一电路磁通 量的变化率成正比。Wbts(4) 感应电动势大小的计算式:E nt Evn线圈匝数注:(1)若闭合电路是一个 n匝的线圈,线圈中的总电动势可看作是一个线圈感应电 动势的n倍。(2) E是t时间内的平均感应电动势(5)几种题型 线圈面积S不变,磁感应强度均匀变化:nBt 磁感强度不变,线圈面积均匀变化:E B、S均不变,线圈绕过线圈平面内的某一轴转动时,计算式为:nBSosl BScos 2 BScos 1 E n t.导体切割磁感线时产生感应电动势大小的计算式:1.公式:B Tl mE Blvv m /sE V2. 题型:(1 )若导体变速切割磁感线,公式中的电动势是该时刻的瞬时感
3、应电动势。(2)若导体不是垂直切割磁感线运动,v与B有一夹角,如图:Blv1 Blv sin若导体在磁场中绕着导体上的某一点转动时,导体上各点的线速度不同,不能用 E Blv计算,而应根据法拉第电磁感应定律变成“感应电动势大小等于直线导体在单位 时间内切割磁感线的条数”来计算,如图:(3)XX-X-XXXX-0 XXXX-XX经过时间t,导体位置由 3oa转到oai,转过的角度从图示位置开始计时,1 21 2则导体扫过的面积S-l2-I222切割的磁感线条数(即磁通量的变化量)1 2B S -Bl t2-Bl22 t 感线条数(即为磁通量的变化率)等于感应电动势的大小:单位时间内切割的磁感线条
4、数为:丄Bl2 ,单位时间内切割的磁21即:E Bl计算时各量单位:l mrad / s三.楞次定律应用题型1. 阻碍变化2. 阻碍变化3. 阻碍变化变形为拓展为推广为阻碍原磁通的变化阻碍(导体间的)相对运动,即“来时拒,去时留” 阻碍原电流的变化,应用在解释自感现象的有关问题。四综合应用题型1. 电磁感应现象中的动态过程分析2. 用功能观点分析电磁感应现象中的有关问题【典型例题】例1.金属棒a在离地h高处从静止开始沿光滑弧形金属轨道下滑,导轨的水平部分有竖直向上的匀强磁场 B,水平部分原来放有一金属杆 bo如图1所示,已知ma: mb 3: 4, 导轨足够长,不计摩擦,求:(1)a和b的最大
5、速度分别为多大?(2)整个过程释放出来的最大热能是多少?(设 ma已知)解析:金属棒自弧形轨道由静止下滑到水平轨道的过程中,机械能守恒。它刚进轨道 时的速度可由机械能守恒定律求出,a棒进入磁场后,由于切割磁感线产生感应电动势从而使回路中有感应电流,由右手定则可以判定出a棒中的感应电流方向,a棒、b棒中的感应电流又要受到磁场对它们的安培力作用,由左手定则可知,a棒受到的安培力方向与运动方向相反而减速向前运动(非匀减),b棒受安培力作用而从静止开始沿着a棒运动的方向加速运动(非匀加),b棒的运动又要产生与 a棒中感应电动势方向相反的反电动势,使整个 回路中的总感应电动势减小,感应电流减小,当两棒速
6、度相等时,回路中的感应电流为零, 此后两棒以共同速度向前匀速运动,且两棒向前运动过程中的总动量守恒。(1)由机械能守恒定律知:a棒刚进入水平轨道时的速度最大,且为:magh 1 maV12V1. 2gh2当两棒相互作用时,由动量守恒定律知:maV1ma mb V2A. I2顺时针方向,B. I2顺时针方向,C. I2逆时针方向,D. I2逆时针方向,rOa3 V2 Vi2gh (即为b棒的最大速度)Oa mb7(2)系统在整个过程中产生的最大热能等于系统机械能的最大减小量,至两棒速度相 同以后,系统的机械能不再减少。由能的转化和守恒定律知:1 24Q E magh - ma mib V? -m
7、agh2 7说明:用“功能观点”分析时,要注意分清整个过程中有多少种形式的能在相互转化。例2.如图2所示为两个同心闭合线圈的俯视图,若内线圈通有图示方向的电流li,则当I1增大时,外线圈中的感应电流I2的方向及I2受到的安培力F方向分别是:()F沿半径指向圆心F沿半径背离圆心向外;F沿半径指向圆心;F沿半径背离圆心向外解析:当小线圈中通有如图所示的电流Ii时,大线圈内含有小线圈中的内磁场和外磁场,且合磁场方向如图 3所示,当小线圈中电流增强时,大线圈内的合磁通会增大,由推 广1可知,大线圈中的磁通要阻碍它的增加。当大线圈面积变大时,它包含的小线圈的外 磁通会变大,从而可以抵消小线圈内部的磁通,
8、故可以阻碍大线圈内磁通量的增加,故大 线圈面积要变大,要想大线圈面积增大,受到的安培力F应背离圆心向外,而大线圈处在小线圈的外磁场中,其方向垂直纸面向外,如图 的感应电流方向沿逆时针方向。故答案选D。4所示,于是由左手定律可知,大线圈中合磁场方向图4例3.如图5所示,水平放置的平行金属导轨处于方向与水平面成53角的匀强磁场中,质量M O5kg的金属杆ab在重物A的牵引下,沿轨道以速度 4m/s匀速水平滑动,已 知轨道间距为d 05m,其电阻r 01 ,电阻R 03 ,匀强磁场磁感强度 B 0.1T, 导轨与金属杆之间的摩擦因数0.2,导轨电阻忽略。求:(1)重物A的质量;(2)电阻R上10S内
9、产生的热量是多少?解析:杆右移切割磁感线产生感应电动势,闭合电路中会有感应电流。产生的感应电 流流经ab时,会使导体棒受到向左偏下的安培力F,如图6所示,同时,棒还受绳的拉力T,重力mg,摩擦力f和支持力N。由于棒匀速右移,故上述各力的合力为零。(1) 金属棒匀速水平滑动产生的感应电动势:BdV sin5310 05 4 08V1.6V16A 4AR r棒受的安培力:0.3 01F BId 10 4 05N 2NN mg F cos53由于棒匀速运动,故:mg Fsin53 NmgF sin53疋:kg2 0.80.25 20.6100.284 kg(2)电阻Q I 2RtR上10 s产生的热
10、量420.3图6【模拟试题】一.选择题:1.如图1所示,两个相同导线制成的开口圆环,大环半径为小环半径的2倍,现用电阻不计的导线将两环连接在一起,若将大环放入一均匀变化的磁场中,小环处在磁场外,a、b两点间电压为 U1,若将小环放入这个磁场中, 大环在磁场外,a、b两点间电压为 U2,则:( )U1U1U1U11A. 1 B. 1 2 C. 1 4 D. 1 -U2U2U2U2 4图12.用均匀导线做成的正方形线框每边长为 匀强磁场中,如图 2所示,当磁场以每秒0.2m,正方形的一半放在和纸面垂直且向里的10T的变化率增强时,线框中点a、b两点的电势差是:()A. Uab0.1VB. Uab0
11、.2VD. Uab 0.2V图23. 将一磁铁缓慢地或迅速地插到闭合线圈中同样位置处,不发生变化的物理量是:()A. 磁通量的变化率B. 感应电流强度C. 磁通量的变化量D. 消耗的机械功E. 流过导体横截面的电量4. 在水平放置的光滑绝缘杆ab上,挂有两个金属环 M和N,两环套在一个通电密绕长螺线管的中部,如图3所示,螺线管中部区域的管外磁场可以忽略,当变阻器的滑动接头向左移动时,两环将怎样运动?()图3A. 两环一起向左移动B. 两环一起向右移动C. 两环互相靠近D. 两环互相离开5. 图4中A、B为两个相同的环形线圈,共轴并靠近放置,A线圈中通有如图(a)所示的交流电i,则()A. 在t
12、i到t2时间内A、B两线圈相吸B. 在t2到t3时间内A、B两线圈相斥C. ti时刻两线圈间作用力为零D. t2时刻两线圈间吸力最大(a)(b)5如图5所示,闭合导线框的质量可以忽略不计,将它从图示位置匀速拉出匀强磁场。若第一次用0.3s时间拉出,外力所做的功为Wi,通过导线截面的电量为qi ;第二次用0.9s时间拉出,外力所做的功为W2,通过导线截面的电量为q2,则( )A. wW2,q1 q2C. WW2, q1q2B. wD. WW,q1W,q1q2q2XXX XBXX XXkX 057. 一磁棒自远处匀速沿一圆形线圈的轴线运动,并穿过线圈向远处而去,如图6所示,则下列图7四图中,较正确
13、反映线圈中电流i与时间t关系的是(线圈中电流以图 6示箭头图丁8.用同样的材料,不同粗细导线绕成两个质量、面积均相同的正方形线圈I和II,使它们从离有理想界面的匀强磁场高度为h的地方同时自由下落,如图 8所示,线圈平面与磁感线垂直,空气阻力不计,则()线圈发热量相同 细线圈发热量大 粗线圈发热量大 细线圈发热量大A.B.C.D.两线圈同时落地, 细线圈先落到地, 粗线圈先落到地, 两线圈同时落地,为正方向):()9如图9所示,多匝电感线圈L的电阻和电池内阻都忽略不计,两个电阻的阻值都是 R,电键S原来打开,电流I。/2R,今合上电键将一电阻短路,于是线圈有自感电动势产生,这电动势()A.有阻碍
14、电流的作用,最后电流由I。减少到零B. 有阻碍电流的作用,最后电流总小于IoC. 有阻碍电流增大的作用,因而电流Io保持不变D.有阻碍电流增大的作用,2Io但电流最后还是增大到P从A端迅10如图10所示的电路,L是自感系数较大的线圈,在滑动变阻器的滑动片 速滑向B端的过程中,经过 AB中点C时通过线圈的电流为 li; P从B端迅速滑向A端的过程中,经过 C点时通过线圈的电流为丨2; P固定在C点不动,达到稳定时通过线圈的电流为Io,则( )A. I 1 I 2 I 0B. 11I 0 I 2C. 1 1I 2rrrcvLArTCJ PR1I 0D. I 1 I 0 I 211. 下列是一些说法:(1)在闭合金属线圈上方有一个下端为N极的条形磁铁自由下落,直至穿过线圈的过程中,磁铁减少的机械能等于线圈