如何进行单元测试

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如何进行单元测试

1.摘要:

单元测试是软件测试的基础,本文详细的论述了单元测试的两个步骤人工静态检查法与动态执行跟踪法,所需执行的工作项目及相关的策略和方法。通过对这两个步骤的描述作者将多年的单元测试经验及测试理论注入于全文。

关键词:单元测试、人工检查、白盒测试、测试用例、跟踪调试

2.概述

单元测试是针对软件设计的最小单位——程序模块,进行正确性检验的测试工作。其目的在于发现每个程序模块内部可能存在的差错。

单元测试也是程序员的一项基本职责,程序员必须对自己所编写的代码保持认真负责的态度,这是也程序员的基本职业素质之一。同时单元测试能力也是程序员的一项基本能力,能力的高低直接影响到程序员的工作效率与软件的质量。

在编码的过程中作单元测试,其花费是最小的,而回报却特别优厚的。在编码的过程中考虑测试问题,得到的将是更优质的代码,因为在这时您对代码应该做些什么了解得最清楚。如果不这样做,而是一直等到某个模块崩溃了,到那时您可能已经忘记了代码是怎样工作的。即使是在强大的工作压力下,您也必须重新把它弄清楚,这又要花费许多时间。进一步说,这样做出的更正往往不会那么彻底,可能更脆弱,因为您唤回的理解可能不那么完全。

通常合格的代码应该具备以下性质:正确性、清晰性、规范性、一致性、高效性等(根据优先级别排序)。

1. 正确性是指代码逻辑必须正确,能够实现预期的功能。

2. 清晰性是指代码必须简明、易懂,注释准确没有歧义。

3. 规范性是指代码必须符合企业或部门所定义的共同规范包括命名规则,代码风格等

4. 一致性指代码必须在命名(如:相同功能采用相同变量标示符)、风格上保持统一

5. 高效性是指代码不但要满足以上性质,而且需要尽可能降低代码的执行时间。

3.单元测试步骤

在代码编写完成后的单元测试工作主要分为两个步骤:人工静态检查和动态执行跟踪。

人工静态检查是测试的第一步,这个阶段工作主要是保证代码算法的逻辑正确性(尽量通过人工检查发现代码的逻辑错误)、清晰性、规范性、一致性、算法高效性。并尽可能的发现程序中没有发现的错误。

第二步是通过设计测试用例,执行待测程序来跟踪比较实际结果与预期结果来发现错误。经验表明,使用人工静态检查法能够有效的发现30%到70%的逻辑设计和编码错误。但是代码中仍会有大量的隐性错误无法通过视觉检查发现,必须通过跟踪调试法细心分析才能够捕捉到。所以,动态跟踪调试方法也成了单元测试的重点与难点。

3.1人工检查

通常在人工检查阶段必须执行以下项目的活动:

1、检查算法的逻辑正确性;确定所编写的代码算法、数据结构定义(如:队列、堆栈

等)是否实现了模块或方法所要求的功能。

2、模块接口的正确性检查;确定形式参数个数、数据类型、顺序是否正确;确定返回

值类型及返回值的正确性。

3、输入参数有没有作正确性检查;如果没有作正确性检查,确定该参数是否的确无需

做参数正确性检查,否则请添加上参数的正确性检查。经验表明,缺少参数正确性

检查的代码是造成软件系统不稳定的主要原因之一。

4、调用其他方法接口的正确性;检查实参类型正确与否、传入的参数值正确与否、个

数正确与否,特别是具有多态的方法。返回值正确与否,有没有误解返回值所表示

的意思。最好对每个被调用的方法的返回值用显湿代码作正确性检查,如果被调用

方法出现异常或错误程序应该给予反馈,并添加适当的出错处理代码。

5、出错处理;模块代码要求能预见出错的条件,并设置适当的出错处理,以便在一旦

程序出错时,能对出错程序重做安排,保证其逻辑的正确性,这种出错处理应当是

模块功能的一部分。若出现下列情况之一,则表明模块的错误处理功能包含有错误

或缺陷:出错的描述难以理解;出错的描述不足以对错误定位,不足以确定出错的

原因;显示的错误信息与实际的错误原因不符;对错误条件的处理不正确;在对错

误进行处理之前,错误条件已经引起系统的干预等。

6、保证表达式、SQL语句的正确性;检查所编写的SQL语句的语法、逻辑的正确性。对

表达式应该保证不含二义性,对于容易产生歧义的表达式或运算符优先级(如:《、=、》、 &&、||、++、 --等)可以采用扩号“()”运算符避免二义性,这样一

方面能够保证代码的正确可靠,同时也能够提高代码的可读性。

7、检查常量或全局变量使用的正确性;确定所使用的常量或全局变量的取值和数值、

数据类型;保证常量每次引用同它的取值、数值和类型的一致性。

8、表示符定义的规范一致性;保证变量命名能够见名知意,并且简洁但不宜过长或过

短、规范、容易记忆、最好能够拼读。并尽量保证用相同的表示符代表相同功能,

不要将不同的功能用相同的表示符表示;更不要用相同的表示符代表不同的功能意

义。

9、程序风格的一致性、规范性;代码必须能保证符合企业规范,保证所有成员的代码

风格一致、规范、工整。例如对数组做循环,不要一会儿采用下标变量从下到上的

方式(如:for(I=0;I++;I<10)),一会儿又采用从上到下的方式

(如:for(I=10;I--;I>0));应该尽量采用统一的方式,或则统一从下到上,或则统

一从上到下。建议采用for循环和While循环,不要采用do{}while循环等。

10、检查程序中使用到的神秘数字是否采用了表示符定义。神秘的数字包括各种常数、

数组的大小、字符位置、变换因子以及程序中出现的其他以文字形式写出的数值。

在程序源代码里,一个具有原本形式的数对其本身的重要性或作用没提供任何指示

性信息,它们也导致程序难以理解和修改。对于这类神秘数字必须采用相应的标量

来表示;如果该数字在整个系统中都可能使用到务必将它定义为全局常量;如果该

神秘数字在一个类中使用可将其定义为类的属性(Attribute),如果该神秘数字只

在一个方法中出现务必将其定义为局部变量或常量。

11、检查代码是否可以优化、算法效率是否最高。如:SQL语句是否可以优化,是否可

以用1条SQL语句代替程序中的多条SQL语句的功能,循环是否必要,循环中的语

句是否可以抽出到循环之外等。

12、检查您的程序是否清晰简洁容易理解。注意:冗长的程序并不一定不是清晰的。

13、检查方法内部注释是否完整;是否清晰简洁;是否正确的反映了代码的功能,错误

的注释比没有注释更糟;是否做了多余的注释;对于简单的一看就懂的代码没有必

要注释。

14、检查注释文档是否完整;对包、类、属性、方法功能、参数、返回值的注释是否正

确且容易理解;是否会落了或多了某个参数的注释,参数类型是否正确,参数的限

定值是否正确。特别是对于形式参数与返回值中关于神秘数值的注释,如:类型参

数应该指出 1.代表什么,2.代表什么,3.代表什么等。对于返回结果集(Result Set)的注释,应该注释结果集中包含那些字段及字段类型、字段顺序等。

3.2动态执行跟踪

动态执行测试通常分为黑盒测试与白盒测试。黑盒测试指已知产品的功能设计规格,可以进行测试证明每个实现了的功能是否符合要求。白盒测试指已知产品的内部工作过程,可以通过测试证明每种内部操作是否符合设计规格的要求,所有内部成分是否已经经过检查。

对于单元测试来说主要应该采用白盒测试法对每个模块的内部作跟踪检查测试。对于单元白盒测试,应该对程序模块进行如下检查:

◆对模块内所有独立的执行路径至少测试一次;

◆对所有的逻辑判定,取“真”与“假”的两种情况都至少执行一次;

◆在循环的边界和运行界限内执行循环体;

◆测试内部数据的有效性等等。

单元白盒跟踪测试,通常需要做如下三项工作:

◆设计测试用例;

◆设计测试类模块;

◆跟踪调试。

3.2.1测试用例设计

通常动态执行跟踪调试是在编码阶段进行的。在对源程序作静态人工检查之后就可以开始进行单元测试的测试用例设计。利用设计文档,设计可以验证程序功能、找出程序错误的多个测试用例。

测试用例的设计基本原则:

◆一个好的测试用例在于能够发现至今没有发现的错误;

◆测试用例应由测试输入数据和与之对应的预期输出结果这两部分组成;

◆在测试用例设计时,应当包含合理的输入条件和不合理的输入条件。

A.白盒测试的测试用例设计:一般采用逻辑覆盖法和基本路径法进行设计

1.逻辑覆盖法

逻辑覆盖是以程序内部的逻辑结构为基础的测试用例设计技术,这一方法要求测

试人员对程序的逻辑结构有清楚的了解。逻辑覆盖可分为:语句覆盖、判定覆盖、

条件覆盖、判定-条件覆盖、条件组合覆盖与路径覆盖

◆语句覆盖就是设计若干个测试用例,运行所测程序,使得每一可执行语句至

少执行一次。

◆判定覆盖就是设计若干个测试用例,运行所测程序,使得程序中每个判断的

取真分支和取假分支至少经历一次。

◆条件覆盖就是设计若干个测试用例,运行所测程序,使得程序中每个判断的

每个条件的可能取值至少执行一次。

◆判定--条件覆盖就是设计足够的测试用例,使得判断中每个条件的所有可能

取值至少执行一次,同时每个判断的所有可能判断结果也至少执行一次。

◆条件组合覆盖就是设计足够的测试用例,运行所测程序,使得每个判断的所

有可能的条件取值组合至少执行一次

◆路径测试就是设计足够的测试用例,覆盖程序中所有可能的路径。

每一种覆盖方法都有其优缺点

通常在设计测试用例时应该根据代码模块的复杂度,选择覆盖方法。一般的代码的复杂度与测试用例设计的复杂度成正比。因此,设计人员必须做到模块或

方法功能的单一性、高内聚性,使得方法或函数代码尽可能的简单;这样将可大

大提高测试用例设计的容易度,提高测试用例的覆盖程度。

2. 基本路径法

基本路径测试法是在程序控制流图的基础上,通过分析控制构造的环路复杂性,导出基本可执行路径集合,从而设计测试用例的方法。设计出的测试用例要

保证在测试中程序的每个可执行语句至少执行一次。基本路径测试法包括以下5

个方面:

◆程序的控制流图:描述程序控制流的一种图示方法。

◆程序环境复杂性:McCabe复杂性度量;从程序的环路复杂性可导出程序基本

路径集合中的独立路径条数,这是确定程序中每个可执行语句至少执行依次

所必须的测试用例数目的上界。

◆导出测试用例

◆准备测试用例,确保基本路径集中的每一条路径的执行。

◆图形矩阵:是在基本路径测试中起辅助作用的软件工具,利用它可以实现自

动地确定一个基本路径集。

另外,对于测试用例的选择除了满足所选择的覆盖程度(或覆盖标准)外还需要尽可能的采用边界值分析法、错误推测法等常用地设计方法。采用边界值分析法设计合理的输入条件与不合理的输入条件;条件边界测试用例应该包括输入参数的边界与条件边界(if,while,for,switch ,SQL Where子句等)。错误推测法,列举出程序中所有可能的错误和容易发生错误的特殊情况,根据它们选择测试用例;在编码、单元测试阶段可以发现很多常见的错误和疑似错误,对于这些错误应该作重点测试,并设计相应的测试用例。

3. 测试类设计

一个模块或一个方法(Method)并不是一个独立的程序,在考虑测试它时要同时考虑它和外界的联系,用些辅助模块去模拟与所测模块相联系的其他模块。

这些辅助模块分为两种:

◆驱动模块(driver):相当于所测模块的主程序。它接收测试数据,把这些数

据传送给所测模块,最后再输出实际测试结果

◆桩模块(stub):用于代替所测模块调用的子模块。桩模块可以做少量的数据

操作,不需要把子模块所有功能都带进来,但不容许什么事情也不做。

所测模块与它相关的驱动模块及桩模块共同构成了一个“测试环境”。

驱动模块和桩模块的编写会给测试带来额外的开销。因为它们在软件交付时并不作为产品的一部分一同交付,而且它们的编写需要一定的工作量。特别是桩模块,不能只简单地给出“曾经进入”的信息。为了能够正确的测试软件,桩模块可能需要模拟实际子模块的功能,这样桩模块的建立就不是很轻松了。

编写桩模块是困难费时的,其实也是完全可以避免编写桩模块的;只需在项目进度管理时将实际桩模块的代码编写工作安排在被测模块前编写即可。而且这样可以提高测试工作的效率,提高实际桩模块的测试频率从而更有效的保证产品的质量。但是,为了保证能够向上一层级提供稳定可靠的实际桩模块,为后续模块测试打下良好的基础,驱动模块还是必不可少的。

对于每一个包或子系统我们可以根据所编写的测试用例来编写一个测试模块类来做驱动模块,用于测试包中所有的待测试模块。而最好不要在每个类中用一个测试函数的方法,来测试跟踪类中所有的方法。这样的好处在于:

◆能够同时测试包中所有的方法或模块,也可以方便的测试跟踪指定的模

块或方法

◆能够联合使用所有测试用例对同一段代码执行测试,发现问题。

◆便以回归测试,当某个模块作了修改之后,只要执行测试类就可以执行

所有被测的模块或方法。这样不但能够方便得检查、跟踪所修改的代码,

而且能够检查出修改对包内相关模块或方法所造成的影响,使修改引进

的错误得以及时发现

◆复用测试方法,使测试单元保持持久性,并可以用既有的测试来编写相

关测试。

◆将测试代码与产品代码分开,使代码更清晰、简洁;提高测试代码与被

测代码的可维护性

3.2.2跟踪调试

跟踪调试不但是深入测试代码的最佳方法,而且也是程序调试发现错误根源的有利工具。测试类设计完成后,最好能借助代码排错工具来跟踪调试待测代码段以深入的检查代码的逻辑错误。现有的代码开发工具(如:JBuilder)一般都集成了这类排错工具。排错工具一般由执行控制程序、执行状态查询程序、跟踪程序组成。执行控制程序包括断点定义、断点撤销、单步执行、断点执行、条件执行等功能。执行状态查询程序包括寄存器、堆栈状态、变量、代码等与程序相关的各种状态信息的查询。跟踪程序用以跟踪程序执行过程中所经历的事件序列(如:分支、子程序调用等)。程序员可通过对程序执行过程中各种状态的判别进行程序错误的识别、定位及改正。

对于模块的单元跟踪调试最好能够做到:每次修改被测模块后,都将所有测试用例跟踪执行一遍以排除所有可能出现或引进的错误。在时间有限的情况下也必须调用驱动模块对所有的测试用例执行一次,并对出现错误或异常的测试用例跟踪执行一次,以发现问题的根源。

排错过程往往是一个艰苦的过程,特别是那种算法复杂、调用子模块较多的模块,对于错误的定位来说并不是件容易的事情。尽管排错不是一门好学的技术(有时人们更愿意称之为艺术),但还是有若干行之有效的方法和策略,下面介绍几种排错时应该采用的方法策略。

1.断点设置,设置断点对源程序实行断点跟踪将能够大大提高排错的效率。通常断点的设置除了根据经验与错误信息来设置外,还应重点考虑以下几种类行的语句。

◆函数调用语句。子函数的调用语句是测试的重点,一方面由于在调用子函数时

可能引起接口引用错误,另一方面可能是子函数本身的错误

◆判定转移/循环语句。判定语句常常会由于边界值与比较优先级等问题引起错

误或失效而作出错误的转移。因此,对于判定转移/循环语句也是一个重要的

测试点

◆SQL语句。对于数据库的应用程序来说,SQL语句常常会在模块中占比较重要

的业务逻辑,而且比较复杂。因此,它也属于比较容易出现错误的语句

◆复杂算法段。出错的概率常与算法的复杂度成正比。所以越复杂的算法越需要

作重点跟踪,如递归、回朔等算法。

2. 可疑变量查看,在跟踪执行状态下当程序停止在某条语句时可查看变量的当前值和

对象的当前属性。通过对比这些变量当前值与预期值可以轻松的定位程序问题根源。

3. SQL语句执行检查,在跟踪执行或运行状态下将疑似错误的SQL语句打印出来,重

新在数据库SQL查询分析器(如:Oracle SQL Plus)中跟踪执行可以较高效的检查纠正SQL语句错误。

4. 注意群集现象,经验表明测试后程序中残存的错误数目与该程序中已发现的错误数

目或检错率成正比。根据这个规律,应当对错误群集的程序段进行重点测试,以提高测试投资的效益。如果发现某一代码段似乎比其他程序模块更多的错误倾向时,则应当花费较多的时间和代价测试这个程序模块

电磁感应单元测试题(含详解答案)

第十二章电磁感应章末自测 时间:90分钟满分:100分 第Ⅰ卷选择题 一、选择题(本题包括10小题,共40分,每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,错选或不选的得0分) 图1 1.如图1所示,金属杆ab、cd可以在光滑导轨PQ和RS上滑动,匀强磁场方向垂直纸面向里,当ab、cd分别以速度v1、v2滑动时,发现回路感生电流方向为逆时针方向,则v1和v2的大小、方向可能是() A.v1>v2,v1向右,v2向左B.v1>v2,v1和v2都向左 C.v1=v2,v1和v2都向右D.v1=v2,v1和v2都向左 解析:因回路abdc中产生逆时针方向的感生电流,由题意可知回路abdc的面积应增大,选项A、C、D错误,B正确. 答案:B 图2 2.(2009年河北唐山高三摸底)如图2所示,把一个闭合线圈放在蹄形磁铁两磁极之间(两磁极间磁场可视为匀强磁场),蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕OO′轴转动.当蹄形磁铁匀速转动时,线圈也开始转动,当线圈的转动稳定后,有() A.线圈与蹄形磁铁的转动方向相同 B.线圈与蹄形磁铁的转动方向相反 C.线圈中产生交流电 D.线圈中产生为大小改变、方向不变的电流 解析:本题考查法拉第电磁感应定律、楞次定律等考点.根据楞次定律的推广含义可知A正确、B错误;最终达到稳定状态时磁铁比线圈的转速大,则磁铁相对

图3 线圈中心轴做匀速圆周运动,所以产生的电流为交流电. 答案:AC 3.如图3所示,线圈M和线圈P绕在同一铁芯上.设两个线圈中的电流方向与图中所标的电流方向相同时为正.当M中通入下列哪种电流时,在线圈P中能产生正方向的恒定感应电流() 解析:据楞次定律,P中产生正方向的恒定感应电流说明M中通入的电流是均匀变化的,且方向为正方向时应均匀减弱,故D正确. 答案:D 图4 4.(2008年重庆卷)如图4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N及在水平方向运动趋势的正确判断是() A.N先小于mg后大于mg,运动趋势向左 B.N先大于mg后小于mg,运动趋势向左 C.N先小于mg后大于mg,运动趋势向右 D.N先大于mg后小于mg,运动趋势向右 解析:由题意可判断出在条形磁铁等高快速经过线圈时,穿过线圈的磁通量是先增加后减小,根据楞次定律可判断:在线圈中磁通量增大的过程中,线圈受指向右下方的安培力,在线圈中磁通量减小的过程中,线圈受指向右上方的安培力,故线圈受到的支持力先大于mg 后小于mg,而运动趋势总向右,D正确. 答案:D 5.如图5(a)所示,圆形线圈P静止在水平桌面上,其正上方悬挂一相同线圈Q,P和Q 共轴,Q中通有变化电流,电流随时间变化的规律如图(b)所示,P所受的重力为G,桌面对P的支持力为F N,则() 图5 A.t1时刻F N>G B.t2时刻F N>G C.t3时刻F N

电磁感应典型例题和练习

电磁感应 课标导航 课程容标准: 1.收集资料,了解电磁感应现象的发现过程,体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神。 2.通过实验,理解感应电流的产生条件,举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。 3.通过探究,理解楞次定律。理解法拉第电磁感应定律。 4.通过实验,了解自感现象和涡流现象。举例说明自感现象和涡流现象在生活和生产中的应用。 复习导航 本章容是两年来高考的重点和热点,所占分值比重较大,复习时注意把握: 1.磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率的区别与联系。 2.楞次定律的应用和右手定则的应用,理解楞次定律中“阻碍”的具体含义。 3.感应电动势的定量计算,以及与电磁感应现象相联系的电路计算题(如电流、电压、功 率等问题)。 4.滑轨类问题是电磁感应的综合问题,涉及力与运动、静电场、电路结构、磁场及能量、 动量等知识、要花大力气重点复习。 5.电磁感应中图像分析、要理解E-t、I-t等图像的物理意义和应用。 第1课时电磁感应现象、楞次定律 1、高考解读 真题品析 知识:安培力的大小与方向 例1. (09年物理)13.如图,金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上,在ef右侧存在有界匀强磁场B,磁场方向垂直导轨平面向下,在ef左侧的无磁场区域cdef有一半径很小的金属圆环L,圆环与导轨在同一平面当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后,圆环L有__________(填收缩、扩)趋势,圆环产生的感应电流_______________(填变大、变小、不变)。 解析:由于金属棒ab在恒力F的作用下向右运动,则abcd回路中产生逆时针方向的感应电

电磁感应典型例题和练习进步

电磁感应 课标导航 课程内容标准: 1.收集资料,了解电磁感应现象的发现过程,体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神。 2.通过实验,理解感应电流的产生条件,举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。 3.通过探究,理解楞次定律。理解法拉第电磁感应定律。 4.通过实验,了解自感现象和涡流现象。举例说明自感现象和涡流现象在生活和生产中的应用。 复习导航 本章内容是两年来高考的重点和热点,所占分值比重较大,复习时注意把握: 1.磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率的区别与联系。 2.楞次定律的应用和右手定则的应用,理解楞次定律中“阻碍”的具体含义。 3.感应电动势的定量计算,以及与电磁感应现象相联系的电路计算题(如电流、电压、功 率等问题)。 4.滑轨类问题是电磁感应的综合问题,涉及力与运动、静电场、电路结构、磁场及能量、 动量等知识、要花大力气重点复习。 5.电磁感应中图像分析、要理解E-t、I-t等图像的物理意义和应用。 第1课时电磁感应现象、楞次定律 1、高考解读 真题品析

知识:安培力的大小与方向 例1. (09年上海物理)13.如图,金属棒ab置于水平 放置的U形光滑导轨上,在ef右侧存在有界匀强磁场B, 磁场方向垂直导轨平面向下,在ef左侧的无磁场区域cdef 内有一半径很小的金属圆环L,圆环与导轨在同一平面内当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后,圆环L有__________(填收缩、扩张)趋势,圆环内产生的感应电流_______________(填变大、变小、不变)。 解析:由于金属棒ab在恒力F的作用下向右运动,则abcd回路中产生逆时针方向的感应电流,则在圆环处产生垂直于只面向外的磁场,随着金属棒向右加速运动,圆环的磁通量将增大,依据楞次定律可知,圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环的磁通量将增大;又由于金属棒向右运动的加速度减小,单位时间内磁通量的变化率减小,所以在圆环中产生的感应电流不断减小。 答案:收缩,变小 点评:深刻领会楞次定律的内涵 热点关注 知识:电磁感应中的感应再感应问题 例8、如图所示水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒 PQ、MN,当PQ在外力作用下运动时,MN在磁场力作用下向右运动. 则PQ所做的运动可能是 A.向右匀速运动 B.向右加速运动 C.向左加速运动 D.向左减速运动

最新沪科版高中物理选修3-2单元测试题及答案全套

最新沪科版高中物理选修3-2单元测试题及答案全套 章末综合测评(一) 电磁感应与现代生活 (时间:90分钟分值:100分) 一、选择题(本大题共12个小题,共48分,在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,第8~12题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分) 1.高频感应炉是用来熔化金属并对其进行冶炼的,如图1为冶炼金属的高频感应炉的示意图,炉内放入被冶炼的金属,线圈通入高频交变电流,这时被冶炼的金属就能被熔化,这种冶炼方法速度快,温度易控制,并能避免有害杂质混入被冶炼金属中,因此适于冶炼特种金属,该炉的加热原理是() 图1 A.利用线圈中电流产生的焦耳热 B.利用线圈中电流产生的磁场 C.利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流 D.给线圈通电的同时,给炉内金属也通了电 C[高频感应炉的原理是给线圈通以高频交变电流后,线圈产生高频变化的磁场,磁场穿过金属,在金属内产生强涡流,利用涡流的热效应,可使金属熔化.] 2.如图2,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E1;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∶E2分别为()

图2 A.c→a,2∶1B.a→c,2∶1 C.a→c,1∶2 D.c→a,1∶2 C[根据右手定则可知金属杆中感应电流的方向由N→M,所以电阻R中的电流方向是a→c;由E=BL v,其他条件不变,磁感应强度变为原来的2倍,则感应电动势也变为原来的2倍.故C正确,A、B、D错误.] 3.磁铁在线圈中心上方开始运动时,线圈中产生如图3方向的感应电流,则磁铁() 图3 A.向上运动 B.向下运动 C.向左运动 D.向右运动 B[当磁铁向上(下)运动时,穿过线圈的磁通量变小(大),原磁场方向向下,所以感应电流磁场方向向下(上),根据右手螺旋定则判断感应电流的方向从上向下看为顺(逆)时针;同理判断出磁铁向右运动或向左运动的情况.故选B.] 4.如图4,一质量为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() 图4 A.T1>mg,T2>mg B.T1<mg,T2<mg

楞次定律的应用典型例题解析

楞次定律的应用·典型例题解析 【例1】如图17-50所示,通电直导线L和平行导轨在同一平面内,金属棒ab静止在导轨上并与导轨组成闭合回路,ab可沿导轨自由滑动.当通电导线L向左运动时 [ ] A.ab棒将向左滑动 B.ab棒将向右滑动 C.ab棒仍保持静止 D.ab棒的运动方向与通电导线上电流方向有关 解析:当L向左运动时,闭合回路中磁通量变小,ab的运动必将阻碍回路中磁通量变小,可知ab棒将向右运动,故应选B. 点拨:ab棒的运动效果应阻碍回路磁通量的减少. 【例2】如图17-51所示,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t1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.t1时刻两线圈间作用力为零 D.t2时刻两线圈间作用力最大 解析:从t1到t2时间内,电流方向不变,强度变小,磁场变弱,ΦA↓,B线圈中感应电流磁场与A线圈电流磁场同向,A、B相吸.从t2到t3时间内,

I A反向增强,B中感应电流磁场与A中电流磁场反向,互相排斥.t1时刻,I A 达到最大,变化率为零,ΦB最大,变化率为零,I B=0,A、B之间无相互作用力.t2时刻,I A=0,通过B的磁通量变化率最大,在B中的感应电流最大, 但A在B处无磁场,A线圈对线圈无作用力.选:A、B、C. 点拨:A线圈中的电流产生的磁场通过B线圈,A中电流变化要在B线圈中感应出电流,判定出B中的电流是关键. 【例3】如图17-52所示,MN是一根固定的通电长导线,电流方向向上,今将一金属线框abcd放在导线上,让线圈的位置偏向导线左边,两者彼此绝缘,当导线中电流突然增大时,线框整体受力情况 [ ] A.受力向右 B.受力向左 C.受力向上 D.受力为零 点拨:用楞次定律分析求解,要注意线圈内“净”磁通量变化. 参考答案:A 【例4】如图17-53所示,导体圆环面积10cm2,电容器的电容C=2μ F(电容器体积很小),垂直穿过圆环的匀强磁场的磁感强度B随时间变化的图线如图,则1s末电容器带电量为________,4s末电容器带电量为________,带正电的是极板________. 点拨:当回路不闭合时,要判断感应电动势的方向,可假想回路闭合,由楞次定律判断出感应电流的方向,感应电动势的方向与感应电流方向一致. 参考答案:0、2×10-11C;a;

楞次定律实验设计(新)

“楞次定律”实验教学设计 学习目标 1、通过实验探究归纳总结出楞次定律。 2、理解楞次定律,并会运用楞次定律判断感应电流的方向 3、通过实验探究,提高学生的分析、归纳、概括、及表述的能力 实验的中心问题:闭合回路中Φ变化产生的感应电流的方向如何判别。 实验器材:(1) 判别电流表指针偏转与电流流向间的关系:干电池一节、灵敏电流计、导线。 (2) 判别感应电流的方向:条形磁铁、灵敏电流表、螺线管、导线两根。 教学方法:实验探究式教学法。 教学过程设计: (一)设置情景、提出问题: [演示实验]: 如下图所示,当磁铁向上或向下运动时, 电流表的指针发生了偏转. [提出问题] 1、电流表指针偏转有规律吗? 2、怎样判断出感应电流的方向? (二)解决实验中心问题、形成新知识。 (1)解决中心问题的方法 [教师指导]:回想以前学过的方法,有实验探究、理论分析等 [提出方案]:实验探究法。 (2)选择易行方案解决中心问题: [教师点拔引导]:电流方向通过电流表指针偏转方向来显示,故应先判别电流方向与电流表指 针偏转方向之间的关系, 如何判别? [提出方案]:连接电路(灵敏电流计、干电池、导线)判别指针偏转与电流方向间关系。 1、弄清电流方向、电流表指针偏转方向与电流表红、黑接线柱的关系:{ 将电流表的左右接 线柱分别与干电池的正负极相连(试触法),观察电流流向与指针偏向的关系} 结论:当电流由流入时,表针向偏转。 2、根据灵敏电流计的偏转方向结合线圈导线绕向把电流流向。用标签贴出来,由此判断感应 电流的方向

[实验]:探究感应电流的方向 [教师示范演示]:教师按上图第一种情况演示实验, 1·磁铁的运动方向,磁铁产生的磁场方向; 2·引导学生实验中须注意电流表指针偏转方向, 用标签在螺线管上标出感应电流的方向, 3·用右手判断感应电流产生的磁场方向; 4·螺线管内的磁通量的变化, 5·关注螺线管内磁铁产生的磁场方向与感应电流产生的磁场方向的关系。 [设计表格]:表格中的内容由学生填写。 项目操作原磁场 方向 电流表指 针偏转方 向 螺线管中 电流方向 感应电流 磁场方向 穿过线圈 的磁通量 变化 感应磁场与 原磁场的关 系 N极插入N极拔出S极插入S极拔出

第2章 楞次定律和自感现象 单元测试-2020-2021学年高二下学期物理鲁科版选修3-2

第2章楞次定律和自感现象单元测试 一、选择题(本题包括12小题,每小题4分,共48分。1-8为单选,9-12为多选。) 1.了解物理规律的发现过程,学会像科学家那样观察和思考,往往比掌握知识本身更重要。以下符合事实的是() A.焦耳发现了电流的磁效应的规律 B.库仑总结出了点电荷间相互作用的规律 C.楞次发现了电磁感应现象,拉开了研究电与磁相互关系的序幕 D.牛顿将斜面实验的结论合理外推,间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动 2.关于楞次定律,可以理解为() A.感应电流的磁场总是阻碍原磁场 B.感应电流产生的效果总是阻碍导体与磁体间的相对运动 C.若原磁通量增加,感应电流的磁场与原磁场同向;若原磁通量减少,感应电流的磁场跟原磁场反向 D.感应电流的磁场总是与原磁场反向 3. 如图所示,质量为m的铜质小闭合线圈静置于粗糙水平桌面上。当一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈,沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、匀速经过时,线圈始终保持不动。则关于线圈在此过程中受到的支持力F N和摩擦力F f 的情况,以下判断正确的是() A.F N先大于mg,后小于mg B.F N一直大于mg C.F f先向左,后向右 D.线圈中的电流方向始终不变 4.如图,一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内,线框在长直导线右侧,且其长边与长直导线平行。已知在t=0到t=t1的时间间隔内,直导线中电流i发生某种变化,而线框中的感应电流总是沿顺时针方向;线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右。设电流i正方向与图中箭头 所示方向相同,则i随时间t变化的图线可能是() 5. 如图所示为日光灯电路,关于该电路,以下说法中正确的是()

《习题课:楞次定律的应用》

《4.3:习题课:楞次定律的应用》导学案 编制:郭智鹏审核:彭彩萍学生: 〖课前预习案〗 1.学习目标定位 ①学习应用楞次定律的推论判断感应电流的方向.②理解安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律的区别. 2.核心知识梳理 一.应用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤是: (1)明确所研究的,判断的方向;(2)判断闭合电路内原磁场的的变化情况; (3)由判断感应电流的磁场方向; (4)由根据感应电流的磁场方向,判断出感应电流的方向. 二.安培定则(右手螺旋定则)、右手定则、左手定则 (1)判断电流产生的磁场方向用定则. (2)判断磁场对通电导体及运动电荷的作用力方向用定则. (3)判断导体切割磁感线运动产生的感应电流方向定则.〖预习检测题〗 1.如图所示,一水平放置的矩形闭合线圈abcd在细长磁铁的N极附近竖直下落,保持bc 边在纸外,ad边在纸内,如图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ,位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ,在这个过程中,线圈中感应电流() A.沿abcd流动 B.沿dcba流动 C.由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流动,由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流动 D.由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动,由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流动 规律总结:感应电流的磁场,总是阻碍引起感应电流的磁通量(原磁场磁通量)的变化. (1)当原磁场磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反. (2)当原磁场磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同. 口诀记为“增反减同”. 2.如图所示,当磁铁突然向铜环运动时,铜环的运动情况是() A.向右摆动B.向左摆动 C.静止D.无法判定

规律总结:由于磁场与导体的相对运动产生电磁感应现象时,产生的 感应电流与磁场间有力的作用,这种力的作用会“阻碍”相对运动, 简称口诀“来拒去留”. 3.如图所示,在载流直导线旁固定有两平行光滑导轨A、B,导轨与直导线 平行且在同一水平面内,在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd.当载流 直导线中的电流逐渐增强时,导体ab和cd的运动情况是() A.一起向左运动B.一起向右运动 C.ab和cd相向运动,相互靠近 D.ab和cd相背运动,相互远离 规律总结:当闭合电路有感应电流产生时,电路的各部分导线就会受到安培力作用,会使电路的面积有变化(或有变化趋势). (1)若原磁通量增加,则通过减小有效面积起到阻碍的作用. (2) 若原磁通量减小,则通过增加有效面积起到阻碍的作用. 4.一长直铁芯上绕有一固定线圈M,铁芯右端与一木质圆柱密接,木质圆柱上套有一闭合 金属环N,N可在木质圆柱上无摩擦移动.M连接在如图所示的电路中,其中R为滑动变阻器,E1和E2为直流电源,S为单刀双掷开关.下列情况中,可观测到N向左运动的是() A.在S断开的情况下,S向a闭合的瞬间 B.在S断开的情况下,S向b闭合的瞬间 C.在S已向a闭合的情况下,将R的滑动头向c端移动时 D.在S已向a闭合的情况下,将R的滑动头向d端移动时 规律总结:发生电磁感应现象时,通过什么方式来“阻碍”原磁通量的变化要根据具体情 况而定,可能是阻碍导体的相对运动,也可能是改变线圈的有效面积,还可能是通过远离或靠近变化的磁场源来阻碍原磁通量的变化.即:(1)若原磁通量增加,则通过远离磁场源起到阻碍的作用.(2)若原磁通量减小,则通过靠近磁场源起到阻碍的作用.

高中物理楞次定律实验教案

高中物理楞次定律实验教案 第三节:楞次定律教案 【教学目标】 1、知识与技能: (1)、理解楞次定律的内容。 (2)、能初步应用楞次定律判定感应电流方向。 (3)、理解楞次定律与能量守恒定律是相符的。 (4)、理解楞次定律中“防碍”二字的含义。 2、过程与方法 (1)、通过观察演示实验,探索和总结出感应电流方向的一般规律 (2)、通过实验教学,感受楞次定律的实验推导过程,培养学生观察 实验,分析、归纳、总结物理规律的水平。 3、情感态度与价值观 (1)、使学生学会由个别事物的个性来理解一般事物的共性的理解事 物的一种重要的科学方法。 (2)、培养学生的空间想象水平。 (3)、让学生参与问题的解决,培养学生科学的探究水平和合作精神。【教学重点】应用楞次定律(判感应电流的方向) 【教学难点】理解楞次定律(“防碍”的含义) 【教学方法】实验法、探究法、讨论法、归纳法 【教具准备】

灵敏电流计,线圈(外面有明显的绕线标志),导线若干,条形磁铁, 线圈 【教学过程】 一、复习提问: 1、要产生感应电流必须具备什么样的条件? 答:穿过闭合回路的磁通量发生变化,就会在回路中产生感应电流。 2、磁通量的变化包括哪情况? 答:根据公式Φ=BS sinθ(θ是B与S之间的夹角)可知,磁通量Φ 的变化包括B的变化,S的变化,B与S之间的夹角的变化。这些变化 都能够引起感应电流的产生。 二、引入新课 提出问题:如图,在磁场中放入一线圈,若磁场B变大或变小,问 ①有没有感应电流?(有,因磁通量有变化); ②感应电流方向如何? 本节课我们就来一起探究感应电流与磁通量的关系。 三、实行新课 1、介绍研究感应电流方向的主要器材并让学生思考: (1)、灵敏电流计的作用是什么?为什么用灵敏电流计而不用安培表? 答:灵敏电流计——(把灵敏电流计与干电池试触,演示指针偏转方 向与电流流入方向间的关系)电流从那侧接线柱流入,指针就向那侧 偏转,因为灵敏电流计的量程较小,灵敏度较高,能测出螺线管中产 生的微弱感应电流。

(完整版)电磁感应单元测试题(含详解答案)

第十二章 电磁感应章末自测 时间:90分钟 满分:100分 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题(本题包括10小题,共40分,每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,错选或不选的得0分 ) 图1 1.如图1所示,金属杆ab 、cd 可以在光滑导轨PQ 和RS 上滑动,匀强磁场方向垂直纸面向里,当ab 、cd 分别以速度v 1、v 2滑动时,发现回路感生电流方向为逆时针方向,则v 1和v 2的大小、方向可能是( ) A .v 1>v 2,v 1向右,v 2向左 B .v 1>v 2,v 1和v 2都向左 C .v 1=v 2,v 1和v 2都向右 D .v 1=v 2,v 1和v 2都向左 解析:因回路abdc 中产生逆时针方向的感生电流,由题意可知回路abdc 的面积应增大,选项A 、C 、D 错误,B 正确. 答案: B 图2 2.(2009年河北唐山高三摸底)如图2所示,把一个闭合线圈放在蹄形磁铁两磁极之间(两磁极间磁场可视为匀强磁场),蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕OO ′轴转动.当蹄形磁铁匀速转动时,线圈也开始转动,当线圈的转动稳定后,有( ) A .线圈与蹄形磁铁的转动方向相同 B .线圈与蹄形磁铁的转动方向相反 C .线圈中产生交流电 D .线圈中产生为大小改变、方向不变的电流 解析:本题考查法拉第电磁感应定律、楞次定律等考点.根据楞次定律的推广含义可知A 正确、B 错误;最终达到稳定状态时磁铁比线圈的转速大,则磁铁相对

图3 线圈中心轴做匀速圆周运动,所以产生的电流为交流电. 答案:AC 3.如图3所示,线圈M和线圈P绕在同一铁芯上.设两个线圈中的电流方向与图中所标的电流方向相同时为正.当M中通入下列哪种电流时,在线圈P中能产生正方向的恒定感应电流( ) 解析:据楞次定律,P中产生正方向的恒定感应电流说明M中通入的电流是均匀变化的,且方向为正方向时应均匀减弱,故D正确. 答案: D 图4 4.(2008年重庆卷)如图4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N及在水平方向运动趋势的正确判断是( ) A.N先小于mg后大于mg,运动趋势向左 B.N先大于mg后小于mg,运动趋势向左 C.N先小于mg后大于mg,运动趋势向右 D.N先大于mg后小于mg,运动趋势向右 解析:由题意可判断出在条形磁铁等高快速经过线圈时,穿过线圈的磁通量是先增加后减小,根据楞次定律可判断:在线圈中磁通量增大的过程中,线圈受指向右下方的安培力,在线圈中磁通量减小的过程中,线圈受指向右上方的安培力,故线圈受到的支持力先大于mg后小于mg,而运动趋势总向右,D正确. 答案:D 5.如图5(a)所示,圆形线圈P静止在水平桌面上,其正上方悬挂一相同线圈Q,P和Q共轴,Q中通有变化电流,电流随时间变化的规律如图(b)所示,P所受的重力为G,桌面对P的支持力为F N,则( ) 图5 A.t1时刻F N>G B.t2时刻F N>G C.t3时刻F N

2019届人教版 电磁感应现象的判断与楞次定律 单元测试

2019届人教版电磁感应现象的判断与楞次定律单元测试 1. 奥斯特发现了电流能在周围产生磁场,法拉第认为磁也一定能生电,并进行了大量的实验。下图中环形物体是法拉第使用过的线圈,A、B两线圈绕在同一个铁环上,A与直流电源连接,B与灵敏电流表连接。实验时未发现电流表指针偏转,即没有“磁生电”,其原因是() A.线圈A中的电流较小,产生的磁场不够强 B.线圈B中产生的电流很小,电流表指针偏转不了 C.线圈A中的电流是恒定电流,不会产生磁场 D.线圈A中的电流是恒定电流,产生稳恒磁场 【答案】 D 2.某实验小组利用如图所示装置,探究感应电流的产生条件。图中A是螺线管,条形磁铁的S极置于螺线管内,磁铁保持静止状态,B为灵敏电流计,开关K处于断开状态,电路连接和各仪器均正常。下列关于实验现象的说法正确的是() A.K闭合前,通过螺线管的磁通量为零 B.K闭合瞬间,通过螺线管的磁通量不变 C.K闭合瞬间,灵敏电流计指针不发生偏转 D.K闭合,抽出磁铁过程中,灵敏电流计指针发生偏转 【答案】BCD 3.法拉第通过近10年的实验终于发现,电磁感应是一种只有在变化和运动的过程中才能发生的现象,下列哪些情况下能产生电磁感应现象()

A.图甲中,条形磁铁匀速穿过不闭合的环形线圈的过程中 B.图乙中,开关闭合的瞬间 C.图丙中,通电瞬间使小磁针转动 D.丁图中,闭合开关的瞬间 【答案】AD 4.1831 年8月,英国物理学家法拉第在经历多次失败后,终于发现了电磁感应现象。法拉第最初发现电磁感应现象的实验装置如图所示,软铁环上绕有A、B两个线圈。关于该实验,下列说法中正确的是() A.先闭合,再闭合后,线圈B中有持续的电流产生 B.先闭合,再闭合后,线圈B中有持续的电流产生 C.,均闭合,断开瞬间,线圈B中的感应电流向右流过电流表 D.,2均闭合,断开瞬间,线圈B中的感应电流向左流过电流表 【答案】C 5.某同学将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如图连接,在开关闭合、线圈A放在线圈中的情况下,他发现当他将滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动时,电流计指针向右偏转,则关于他的下列推断中正确的是()学, A.线圈A向上移动或滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动都能引起电流计指针向左偏转

高中物理 4.3《楞次定律及其应用》说课 新人教版选修3-2

《楞次定律及其应用》说课 一、教材分析 1.《电磁感应》在教材中的地位和作用 高中物理电磁学是由电场、电路、磁场、电磁感应和交流电五部分组成。其中电场、电路、磁场等相关知识是进一步认识电磁感应本质的基础,同时,电磁感应知识又是认识交变电流的起点,因此,《电磁感应》是电磁学中承上启下的一章,是电磁学中的重点。 2.教材的结构和特点 本章教材从感应电动势产生的条件到进一步认识感应电动势大小、方向,最后是感应电动势在实际中的应用,全章以“磁通量的变化及变化率”为核心线索贯穿始终,结构非常严谨有序。另外,本章教材有一个特点,就是以多个实验事实为基础,让学生首先有感性认识,再通过理论分析总结出规律,从而形成理性认识。这恰好为达到“新课标”要求的,学生要通过实验来探究电磁感应产生的条件及感应电动势大小、方向所遵守的规律的目的。楞次定律就是俄国物理学家楞次通过大量的实验研究后总结出来的,它是判断感应电流方向普遍适用的法则,因此,楞次定律是电磁感应一章中的重点和难点。 3.本节教学重点和难点 首先,教学大纲对楞次定律的知识要求是“B”级。其次,楞次定律是一个物理规律的高度概括,学生在理解其语言表述时会有两方面困难:(1)楞次定律本身是判断感应电流方向的,但定律本身并没有直接表述感应电流方向如何,而表述的是感应电流的磁场如何。(2)学生对“阻碍”二字的理解往往会产生误区,把阻碍原磁场的磁通量变化,理解为阻碍原磁场。因此,楞次定律的理解是本节教学的难点。楞次定律的应用是本节教学的重点。 二、教学目标 按照新课标的要求,这节课不单是为了使学生知道实验的结论和规律的内容,更重要的是让学生知道结论和规律是如何得出的,因此教学重心要从结论的学习上转移到概念和规律的形成过程的学习,以及形成这些概念和规律所用的方法的学习中。因此,我从以下三个方面确立本节教学目标: 1.知识与技能: 1)理解楞次定律的内容 2)会用楞次定律解答有关问题 3)通过实验的探索,培养学生的实验操作、收集、处理信息能力 2.过程与方法:

实验楞次定律

三、实验原理 1.楞次定律的本质 楞次定律的本质是在电磁感应现象中的反映。感应电流的磁场是 原磁通量变化的,其结果必须克服这个阻碍,而需要消耗能 量,这个能量就是的源头。 2.楞次定律的深刻意义 楞次定律的深刻意义在于它是——在电磁感应现象中的具体反映。 为了产生和维持,必须有外力克服磁场力的阻碍作用,在这个过程中 机械能转化为,通电导线在磁场中运动时,它又将因磁感线而产生,这个电动势是与原电流方向的电动势,电流要克服反电动势做 功,在这个过程中,电能转化为。 3.实验方法 把条形磁铁迅速(或)线圈,使线圈中产生,找出感应电流的和磁铁的的关系。 (1)因果判断法 楞次定律所揭示的电磁感应过程中有两个最基本的因果关系:一是与变化之间的与的关系;二是与 和。抓住“阻碍”和“产生”这两个因果关联点是应用楞次定律解决物理问题的 关键。 线圈中在什么情况下可以产生某个方向的感应电流,我们可以通过看这个感应电 流产生什么样的,然后结合寻找其原因,即根据产生感应电流这个结 果判断产生感应电流的原因,称之为,例如:线圈中产生了逆时针方向的感 应电流,而这个感应电流产生的是向外的磁场,根据此结果,分析可知其原因有两种可能:一是原来的磁通量向外,正在减小;另一种情况是原来的磁通量向里,且正在增加。(2)等效替代法。 等效替代的思维方法是把复杂的和转化为、、 物理现象和过程来研究和处理。应用等效替代法的关键在于明确两个不同的 物理现象或物理过程在什么条件下,什么意义上可以等效并相互替代,这是等效替代 的实质所在。 实验结论: 通过上述实验,可以得出结论:在原线圈插入或通环保瞬间,感应电流的磁场方向与原磁场方向怎样? 当原线圈排出或断电瞬间,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同;当滑动变阻器插入回路的阻值变大时,感应电流的磁场方向与原磁场方向怎样? 当滑动变阻器接入回路的阻值变小时,感应电流的磁场方向与原磁场方向怎样? 实验拓展: 1.实验前电流表为什么一定要检查电流表指针偏转方向与通过电流方向之间的关系? 2.为什么不直接将原线圈接入电源两端?且为何只能将滑动变阻器由大调小? 3.当手持条形磁铁使它的一个磁极靠近闭合线圈时,线圈中产生了感应电流,获得了电能。 从能量守恒的角度看,这必定有其他形式的能在减小,或者说,有外力对磁铁-线圈这个系统做了功。你能不能用楞次定律做出判断,手持磁铁运动时我们克服什么力做了功? 4.如图所示为一种早期发电机原理示意图,用来研究感应电流的方向。

人教版高中物理选修3-2电磁感应单元测试题答案

高中物理学习材料 (马鸣风萧萧**整理制作) 电磁感应单元测试题 参考答案 时间:45分钟 满分:100分 命题报告 本部分是电磁学的核心内容,重点研究法拉第电磁感应定律和楞次定律的应用,学些解决电磁感应问题的基本思路和方法。高考考点有电磁感应现象、磁通量、法拉第电磁感应定律、楞次定律、自感和涡流。本部分试题以电磁感应为纽带,滚动考察力学、静电学、闭合电路欧姆定律、运动学、能量的转化和守恒定律这些内容,滚动比例为40%。 选择题(本题共10小题,每题4分,共40分) 1.AD 【解析】在赤道上空地磁场的方向水平向北,由右手定则可以判断A 项、D 项正确。 2.D 【解析】感应电动势的大小为t B S n t n E ???=??=?,A 、B 两种情况磁通量变化量相同, C 最小, D 最大。磁铁穿过线圈所用的时间A 、B 、D 相同且小于B 所用时间,D 项正确。 3.D 【解析】感应电动势的大小为t S B E ???=,k t B =??为图线中的斜率。R E I =,到0到1s 时磁场增强,由楞次定律产生的感应电流在线框中为逆时针且大小恒定;1s 到3s 内斜率相同,所以电流大小恒定方向不变,且为顺时针;D 项正确。 4.AB 【解析】t 1时刻原线圈中的电流增强,根据楞次定律两者之间为斥力,且P 有收缩的趋势,A 项正确;t 2时刻电流恒定,P 中无感应电流,两者也就无相互作用,此时电流最大,产生磁场最强,P 中的磁通量有最大值,B 项正确。t 3时刻,电流正在变化中,故P 中有感应电流,但是原线圈电流为零,两者之间无安培力;t 4时刻电流恒等,无感应电流。 5.A 【解析】在北极极点磁感线的方向竖直向下,由左手定则知导线所受安培力的方向向前,A 项正确。 6.C 【解析】在匀速向右拉动线框的过程冲,线框左边切割磁感线,产生的电动势恒为Bbv 。

楞次定律典型例题

楞次定律 1.右手定则:将右手手掌伸平,使大拇指与其余并拢四指垂直,并与手掌在同一个平面内,让磁感线垂直从手心进入,大拇指指向导体运动方向,这时四指所指的就是感应电流的方向. 2.楞次定律:感应电流具有这样的方向,即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. 3.下列说法正确的是( ) A.感应电流的磁场方向总是与引起感应电流的磁场方向相反 B.感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同,也可能相反C.楞次定律只能判定闭合回路中感应电流的方向 D.楞次定律可以判定不闭合的回路中感应电动势的方向 4.如图1所示,一线圈用细杆悬于P点,开始时细杆处于水平位置,释放后让它在匀强磁场中运动,已知线圈平面始终与纸面垂直,当线圈第一次通过位置Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ时(位置Ⅱ正好是细杆竖直位置),线圈内的感应电流方向(顺着磁场方向看去)是( ) 图1 A.Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ位置均是顺时针方向 B.Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ位置均是逆时针方向C.Ⅰ位置是顺时针方向,Ⅱ位置为零,Ⅲ位置是逆时针方向 D.Ⅰ位置是逆时针方向,Ⅱ位置为零,Ⅲ位置是顺时针方向 5.如图2所示,当导体棒MN在外力作用下沿导轨向右运动时,流过R的电流方向是( ) 图2 A. 由A→B B. 由B→A C.无感应电流 D.无法确定 【概念规律练】 知识点一右手定则 1.如图表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景,导体ab上的感应电流方向为a→b的是( )

2.如图3所示,导线框abcd 与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( ) 图3 A .线框中有感应电流,且按顺时针方向 B .线框中有感应电流,且按逆时针方向 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 知识点二 楞次定律的基本理解 图4 3.如图4所示为一种早期发电机原理示意图,该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成,两磁极相对于线圈平面对称,在磁极绕转轴匀速转动过程中,磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧XOY 运动(O 是线圈中心),则( ) A .从X 到O ,电流由E 经G 流向F ,先增大再减小 B .从X 到O ,电流由F 经G 流向E ,先减小再增大 C .从O 到Y ,电流由F 经G 流向E ,先减小再增大 D .从O 到Y ,电流由 E 经G 流向 F ,先增大再减小 应用楞次定律判断感应电流的一般步骤: 原磁场方向及穿过回路的磁通量的增减情况 ――→楞次定律感应电流的磁场方向――→安培定则感应电流的方向 4.如图5所示,一均匀的扁平条形磁铁的轴线与圆形线圈在同一平面内,磁铁中心与圆心重合,为了在磁铁开始运动时线圈中能得到逆时针方向的感应电流,磁铁的运动方式应是( ) 图5 A .N 极向纸内,S 极向纸外,使磁铁绕O 点转动 B .N 极向纸外,S 极向纸内,使磁铁绕O 点转动 C .磁铁在线圈平面内顺时针转动 D .磁铁在线圈平面内逆时针转动

高中物理:《楞次定律》教学设计

高中物理:《楞次定律》教学设计 内容提要:在当前教学导向与课程标准的一再改下,目前高中物理教学的方式也越来越多,每一种教学模式均有其特点,本文从探究式教学的实际着手,探讨高中物理教学中探究式教学模式的实施过程与实施过程中遇到的问题。 现行初中物理课本几经变化后形成了以学生探究活动为主体,学生交流活动为主要内容的新教材。高中物理新课程改革的核心仍是促进学生“自主探究”,但现实生活中的教学仍以教师主宰课堂为主,学生的主体性、主动性、创造性均没有得到充分的发挥,有的时候还严重地抑制了学生学习物理的兴趣,究其原因在于教师在实际的教学工作中,缺乏促进学生“自主探究”的策略,同时现行高考制度也是一个“瓶颈”。但随着改革的进行,这一教学方式必将要实行。以下本人就结合《楞次定律》略谈如何在高中物理课堂中进行探究式教学。 一:探究式教学的主要流程可分为:创设情景、质疑设问→确定主题、制订计划→小组合作、探究学习→交流信息、探讨结论→总结评价、拓展延伸→反馈练习、落实效果。以此为主线组织《楞次定律》的教学案例如下:

创设情景质疑设问创设情景 1、如图所示,当导体棒向左或向右做切割磁感线运动时, 灵敏电流表的指针发生了偏转。 2、如图所示,当磁铁向上或向下运动时, 灵敏电流表的指针发生了偏转。 3、如图所示,当原线圈A向上或向下运动时;电键闭合或断开时;滑线变阻器向左或向右滑动时, 灵敏电流表的指针发生了偏转。 质疑设问 1、灵敏电流表指针为什么会偏转?指针偏转意味着什么呢? 创设情景质疑设问2、导体向左运动与向右运动(磁铁插入与拔 出、滑动变阻器的滑片向左与向右滑)时 指针的偏转相同吗?左偏与右偏意味着什 么呢? 3、为何不动的时候电流计的指针不会偏转 呢? ·············· 1:此处现象可用 多媒体演示,激起 学生的兴趣。 2:多鼓励学生提 出问题,多动脑是 探究的主体。

电磁感应单元测试(答案及解析)

2015—2016学年度第二学期 高二物理第一单元考试卷 电磁感应 一、单项选择题(本题共6小题,每小题4分,共24分。每小题只有一个选项正确) 1.下列现象中属于电磁感应现象的是 ( ) A .磁场对电流产生力的作用 B .变化的磁场使闭合电路中产生电流 C .插在通电螺线管中的软铁棒被磁化 D .电流周围产生磁场 解析:磁场对电流产生力的作用属于通电导线在磁场中的受力情况;插在通电螺线管中的软铁棒被磁化属于电流的磁效应;电流周围产生磁场属于电流的磁效应;而变化的磁场使闭合电路中产生电流属于电磁感应现象。故正确答案为B 。 答案:B 2.如图1所示,开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直,且一半在磁场内,一半在磁场外,若要使线框中产生感应电流,下列办法中不可行的是 ( ) A .将线框向左拉出磁场 B .以ab 边为轴转动(小于90°) C .以ad 边为轴转动(小于60°) D .以bc 边为轴转动(小于60°) 解析:将线框向左拉出磁场的过程中,线框的bc 部分做切割磁感线的运动,或者说穿过线框的磁通量减少,所以线框中将产生感应电流。 当线框以ab 边为轴转动时,线框的cd 边的右半段在做切割磁感线的运动,或者说穿过线框的磁通量在发生变化,所以线框中将产生感应电流。 当线框以ad 边为轴转动(小于60°)时,穿过线框的磁通量在减小,所以在这个过程中线框中会产生感应电流,如果转过的角度超过60°,bc 边将进入无磁场区,那么线框中将不产生感应电流(60°~300°)。 当线框以bc 边为轴转动时,如果转动的角度小于60°,则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形面积的一半的乘积)。 答案:D 3.关于磁通量的概念,以下说法中正确的是 ( ) A .磁感应强度越大,穿过闭合回路的磁通量也越大 B .磁感应强度越大,线圈面积越大,则磁通量也越大 C .穿过线圈的磁通量为零,但磁感应强度不一定为零 D .磁通量发生变化,一定是磁场发生变化引起的 图1

高考复习——《电磁感应》典型例题复习

十五、电磁感应 1、磁通量 设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面,磁场的磁感应强度为B ,平面的面积为S ,如图所示。 一、知识网络 二、画龙点睛 概念

(1)定义:在匀强磁场中,磁感应强B与垂直磁场方向的面积S的乘积,叫做穿过这个面的磁通量,简称磁通。 (2)公式:Φ=BS 当平面与磁场方向不垂直时,如图所示。 Φ=BS⊥=BScosθ (3)物理意义 物理学中规定:穿过垂直于磁感应强度方向的单位面积的磁感线条数等于磁感应强度B。所以,穿过某个面的磁感线条数表示穿过这个面的磁通量。 (4)单位:在国际单位制中,磁通量的单位是韦伯,简称韦,符号是Wb。 1Wb=1T·1m2=1V·s。 (5) 磁通密度:B=Φ S⊥ 磁感应强度B为垂直磁场方向单位面积的磁通量,故又叫磁通密度。 2、电磁感应现象 (1)电磁感应现象:利用磁场产生电流的现象,叫做电磁感应现象。 (2)感应电流:在电磁感应现象中产生的电流,叫做感应电流。 (3)产生电磁感应现象的条件 ①产生感应电流条件的两种不同表述 a.闭合电路中的一部分导体与磁场发生相对运动 b.穿过闭合电路的磁场发生变化 ②两种表述的比较和统一 a.两种情况产生感应电流的根本原因不同 闭合电路中的一部分导体与磁场发生相对运动时,是导体中的自由电子随导体一起运动,受到的洛伦兹力的一个分力使自由电子发生定向移动形成电流,这种情况产生的电流有时称为动生电流。 穿过闭合电路的磁场发生变化时,根据电磁场理论,变化的磁场周围产生电场,电场使导体中的自由电子定向移动形成电流,这种情况产生的电流有时称为感生电流。 b.两种表述的统一 两种表述可统一为穿过闭合电路的磁通量发生变化。 ③产生电磁感应现象的条件 不论用什么方法,只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有电流产生。 条件:a.闭合电路;b.磁通量变化 3、电磁感应现象中能量的转化 能的转化守恒定律是自然界普遍规律,同样也适用于电磁感应现象。

“楞次定律”的探究式教学设计

“楞次定律”的探究式教学设计 “楞次定律”是高中物理电磁学部分的重要内容,传统的--是:教师演示实验→学生观察实验→教师引导学生分析得出楞次定律→讲解例题→课堂训练→课后巩固,按照这样的流程操作,虽然也能让学生学会如何应用楞次定律来判断感应电流的方向,但不难看出这种教学模式仍为“师传生受”,学生还是被动地接收知识,即使学会了,也不能算会学,而且学生的创新精神和实践能力亦难以得到进一步培养。面对新课程改革的要求,为营造一个让学生自主学习的良好环境,笔者结合平时的实践,对本节内容采用“探究式”教学,即:“创设一个问题情景→学生讨论→猜想→设计实验→探索实验→分析实验现象→得出楞次定律→课堂讲练→巩固练习”。这种通过让学生自己动手操作、动眼观察、动脑思考,引导他们自己获取知识,不仅活跃了课堂气氛,还发展了学生的思维能力和创新能力。 1.展示情景,提出问题 这一环节,教师要选用最简单的实验装置,最明显的实验现象,先让学生用已学过的知识解释教师用来作为铺垫的实验现象,然后很自然地将学生带入另一个问题情景,去激发学生思考。 如图1,a和b都是很轻的铝环,a环是闭合的,b环是断开的。

问题1:当条形磁铁的任一端分别靠近a环和b环时,环中有无感应电流?为什么? 问题2:当条形磁铁的任一端靠近a环和远离a环时,分别看到什么现象?这种现象说明条形磁铁在靠近或远离a环时,与a环间是“引力”还是“斥力”? 问题3:能否根据“吸引”和“排斥”来判断当条形磁铁的某一端在远离和靠近a环时,环中感应电流的方向? 2.讨论猜想,设计实验 这一环节,让学生分组讨论。 (1)当图1中条形磁铁n极靠近a环时,与a环“排斥”,能根据什么原理判断此时a环中感应电流的方向? (2)当条形磁铁的n极靠近和远离a环时,穿过a环的磁通量是怎样变化的?而在这两种情况下产生出来的感应电流方向相反,能否说明感应电流的方向与磁通量如何变化有关?

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