第十章磁场和电磁感应

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1、第十章磁场和电磁感应考试内容和要求知识内容学习水平说明磁场和电磁 感应磁感应强度 磁通量BB磁场对直线电流的作用、左手定则B安培力B安培力的计算只限于I与B垂直 的情况电磁感应现象感应电流产生的条件AB楞次定律C法拉第电磁感应定律D导体切割磁感线时感应电流的方 向、右手定则B探究感应电流产生的条件和验证 楞次定律（学生实验）B导体切割磁感线时感应电动势的 大小C有关导体切割磁感线产生的感 应电动势的计算，只限于I、B、 v三者互相垂直，且导体上各点 速度均相等的简单情况。不要求 讨论运动导体上任意两点间电 势的高低问题一.磁场1 .磁场磁极在自己周围的空间里产生磁场，电流周围空间里也存在着磁场

2、。磁场是物质存在的一种形式。 磁场最基本的特性是对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用。磁极之间、磁极和电流之间、 电流和电流之间的相互作用力都是通过磁场传递的。2磁感应强度(1) 在磁场中某处垂直于磁场方向的通电导线，受到的磁场作用力F跟电流强度I和导线长度的F乘积II的比值，叫做磁场中该处的磁感应强度，即B=F。磁感应强度B是一个矢量，它的大小 Bl表示磁场中某处的磁场的强弱，它的方向即该处的磁场方向。叠加符合平行四边形定律。B的国际单位：，简称：，国际符号：，1特=注意：b=f是磁感应强度的定义式。磁场中某处的磁感应强度的大小和方向是由磁场本身决定 Bl的，它反映了磁场中各不同位置处磁场

3、的强弱和方向，跟放在该处的通电导线无关。(2) 磁感应强度B的大小和方向处处相同的磁场叫匀广一 一、强磁场。通电长螺线管内部的磁场以及距离相当近的两个平行的异 Trs 名磁极间 的磁场都是匀强磁场。侦二二 3.磁感线(1) 磁感线的特征 磁感线上任一点的切线方向表示该点的磁场方向。 磁感线在空间分布的疏密程度可以表示磁场的强弱。 磁感线从磁铁的N极出发，经过空间到达S极；在磁体内部又从S极回到N极；磁感线是封闭 曲线。 磁场中任意两条磁感线不可能相交。(2) 匀强磁场中的磁感线是一系列分布均匀，相互平行的直线。(3) 磁铁的磁感线(4)直线电流，环形电流，通电螺线管的磁力线4 .磁通量磁通量所

4、表示的是穿过磁场中某个面的磁感线条数。O=BS =BSsinOnB：匀强磁场磁感应强度；Sn：与磁场方向垂直的平面面积；0为B与S的夹角。 国际单位：，简称：，国际符号： 。磁感应强度等于单位面积的磁通量，常叫做磁通密度。【典型例题】1. （2007上海）磁场对放入其中的长为/、电流强度为I、方向与磁场垂直的通电直导线有力的作 用，可以用磁感应强度B描述磁场的力的性质，磁感应强度的大小B=，用类似方法描述 物质基本性质的物理量还有。2. （2007上海）取两根完全相同的长导线，用其中一根绕成 如图（a）所示的螺线管，当在该螺线管中通以电流强度为I 的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B

5、，若将 另一根长导线对折后绕成如图（b）所示的螺线管，并通以电 流强度也为I的电流，则在该螺线管内中部的磁感应强度大小为()(A) 0(B) 0.5B(C) B(D) 2B3. 试回答下面各个与磁通量相关的问题：(1) 如图(a)所示，磁感应强度B垂直 于面积SA和SB，那么，通过面积SA和SB 的磁通量的关系是OA (填“ ”、V”或 = )B。(2) 如图(b)所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，面积为S的闭合线圈abcd垂直于磁场放置。现将线圈绕对称轴转过180，在这个过程中通过线圈的磁通量的变化量为。(3) 如图(c)所示，ab是水平面上一个圆形线圈的直径，在过ab的竖直面内有一根通电

6、导线 矿且ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，穿过圆面积的磁通量将()(A) 逐渐变大(B)逐渐变小(C)始终为零(D)不为零，但始终不变4. 如图所示，两圆形线圈套在条形磁铁中部，线圈平面与磁铁垂直，a线圈面积大于b 线圈面积，则比较a与b线圈中穿过的磁通量的大小Oa与Ob的关系有()(A) Oa=Ob(B) OaOb(C) OaOb(D)无法比较二.磁场对电流的作用磁场对放入其中的电流有力的作用，这是磁场的基本特性。磁场对电流的作用力叫做安培力。1. 安培力的大小：F=BILsinO，0是B，I之间的夹角2. 安培力的方向：左手定则 【典型例题】5. (2005上海)通电直导线A与圆形通

7、电导线环B固定放置在同一水平面上，B A通有如图所示的电流时，通电直导线A受到水平向的安培力作用.当A、尸B中电流大小保持不变，但同时改变方向时，通电直导线A所受到的安培力方(I ) 向水平向。6. (2005静安)如图所示的一段直导线长为1m，其中通有1A的恒定电流，由于它处于匀强磁场中，因而受到垂直于纸面向外的大小为1N的磁场力作用，据此()“(A) 磁感应强度的大小及方向均不能确定I=1A(B) 磁感应强度的大小及方向都可以确定(C) 若再给出磁感应强度的大小，就能确定磁场的方向(D) 若再给出磁场的方向，就能确定磁感应强度的大小7. （1998全国）通电矩形导线框abcd与无限长通电直

8、导线MN在同一平面内， 电流方向如图所示，ab边与MN平行。关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述 正确的是（）（A）线框有两条边所受的安培力方向相同（B）线框有两条边所受的安培力大小相同（C）线框所受安培力的合力朝左（D）cd所受安培力对ab边的力矩不为零8. （2006上海）如图所示，同一平面内有两根互相平行的长直导线1和2,通有大小| i 相等、方向相反的恒定电流，a、b两点与两导线共面，a点在两导线的中间与两导线11 V2 的距离均为r，b点在导线2右侧，与导线2的距离也为r。现测得a点磁感应强度的大小.为B，则去掉导线1后，b点的磁感应强度大小为，方向。9. （1999上海）在倾角为3

9、0的光滑斜面上垂直纸面放置一根长为L，质量为m 的直导体棒，一匀强磁场垂直于斜面向下，如图所示。当导体棒内通有垂直纸面 向里的电流I时，导体棒恰好静止在斜面上，则磁感强度的大小为B10. （2007海南）据报道，最近已研制出一种可以投入使用的电磁轨道炮， 其原理如图所示。炮弹（可视为长方形导体）置于两固定的平行导轨之间， 并与轨道壁密接。开始时炮弹在轨道的一端，通以电流后炮弹会被磁力加 速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出。设两导轨之间的距离w=0.10m，导轨长L=5.0 m，炮弹质量m=0.30 kg。导轨上的电流的方向如图中箭头所示。可认为，炮弹 在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强

10、度始终为B = 2.0T，方向垂直于纸面向里。若炮弹出口 速度为v=2.0X103 m/s，求通过导轨的电流I。忽略摩擦力与重力的影响。三.电路中产生感应电流的条件只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流。这就是说产生感应电流的 条件有两个：和。若电路不闭合，则电路中就只产 。1 .引起闭合电路中磁通量变化的原因磁感应强度发生变化；线圈面积发生变化；磁场方向与线圈平面之间夹角发生变化。【典型例题】11. （1998上海）如图所示，在一固定圆柱形磁铁的N极附近置一平面线 圈abcd，磁铁轴线与线圈水平中心线xx轴重合。下列说法正确的是 （）（A）当线圈刚沿xx轴向右平移时，线

11、圈中有感应电流（B）当线圈刚绕xx轴转动时（ad向外，bc向里），线圈中有感应电流(C) 当线圈刚沿垂直纸面方向向外平移时，线圈中有感应电流(D) 当线圈刚绕yy轴转动时(ab向里，cd向外)，线圈中有感应电流2. 切割磁感线(本质属于线圈面积发生变化)闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动的过程，从效果来说，也就是闭合电路中磁通量发生变 化的过程，这两种产生电磁感应现象的效果是一致的。【典型例题】12.如图所示，一个边长为L的正方形导线框以速度v匀速通过宽为d -(dL)的匀强磁场，在此过程中线框中有感应电流的时间是():x x j(A) 2d/v(B) 2L/v:(C) (L-d) /v(D

12、) (L-2d) /v.楞次定律及其应用楞次定律的内容：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律不仅给出 了感应电流的方向，而且指明了电磁感应现象是完全符合能的转化和守恒定律的。1 .理解楞次定律时要注意(1) “阻碍”的含义是：增大时：B原与B感反向；减小时：B原与B感同向2.应用楞次定律判断感生电流方向的步骤是(1) 确定原磁场的方向(2) 确定原磁场磁通量的变化情况(3) 电流磁场总是阻碍原磁场磁通量的变化(4) 右手螺旋定则确定感应电流的方向 【典型例题】13. (2004上海)两圆环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘 环，B为导体环，当A以如图所示的方向

13、绕中心转动的角速度发生变化时， B中产生如图所示方向的感应电流，则()(A) A可能带正电且转速减小(B) A可能带正电且转速增大(C) A可能带负电且转速减小(D) A可能带负电且转速增大3. 要判断导体切割磁感线而产生的感生电流方向，用右手定则比较简便。右手定则是楞次定律的特殊情况。14. 如图所示，闭合铁芯的左边线圈L，连接一电阻R，右边 线圈l2连接两根平行导电导轨，导轨平面与匀强磁场的磁感 线垂直。当导体棒MN向右匀速运动时，L2中磁通量方向高三物理复习提纲 磁场和电磁感应 是，电阻R中的感应电流方向是。当导体棒MN向右加速运动时，L1中磁通量方向是，电阻R中的感应电流方向。4. 楞

14、次定律推广形式：“结果”总是阻碍“原因”【典型例题】15. (1996上海)如图所示，MN是一根固定的通电长直导线，电流方向向 上。今将一矩形金属线框abcd放在导线上，让线框的位置偏向导线的左边， 两者彼此绝缘。当导线中的电流突然增大时，线框整体受力情况为( )(A)受力向右(B)受力向左(C)受力向上(D)受力为零AB=At SsinaAS=& Bsinasina sina,=BS 21BSAt五.法拉第电磁感应定律及其应用1.感应电动势的大小公式AC，=必=NBk对象闭合电路一段在磁场中运动的导体内容是At时间内闭合电路的平均感 应电动势。是一段导体在某一时刻的瞬 时感应电动势。感应电动

15、势为 这段导体所有。适用范围普遍适用只适用于导体切割磁力线运 动。导线、磁场B、速度v都垂 直。2.关于磁通量的变化率在匀强磁场中，O=BSsina (a是B与S的夹角)，磁通量的变化率主要有以下几种情况。(1) S，a不变，B改变，云AC(2) B，a不变，S改变，石AC(3) S，B不变，a改变，方【典型例题】16. 如图所示，边长为20cm的正方形单匝线圈abcd靠墙根斜放，线圈平 面与地面间夹角为30，该区域有B = 0.2T，方向水平向右的匀强磁场。现 将cd边向右拉，ab边经0.1s着地，那么该过程中线框里产生的平均感应 电动势的大小为V。17.如图所示，金属棒ab长为0.5m，电阻为r=0.05Q,以v=4m/s 的速度向右匀速运动，金属框架左端连有