电磁感应高考复习
电磁感应
电磁感应的应用：电路 力和运动 能量 图像
①源的分析——分离出电路中由电磁感应所产生的电源,求出电源参数E 和r ；
②路的分析——分析电路结构,弄清串并联结构,求出相关部分的电流强度,以求安培力； ③力的分析——分析力学研究对象的受力情况,尤其注意其所受的磁场力； ④运动分析——根据力和运动的关系,抽象出运动模型要素,建立运动模型；
⑤能量分析——寻找电磁感应过程和力学对象的运动过程中其能量转化和守恒的关系
热能求解方法：
(1)若回路中电流恒定，可以利用电路结构及W ＝UIt 或Q ＝I 2
Rt 直接进行计算．
(2)若电流变化，则：①利用安培力做的功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功；②利用能量守恒求解：若只有电能与机械能的转化，则机械能的减少量等于产生的电能．
图像问题： B －t 图象还是Φ－t 图象，或者E －t 图象、I －t 图象等
自感：断电自感
通电自感
F=BIL
临界状态态
v 与a 方向关系
运动状态的分析
a 变化情况
F=ma
合外力
运动导体所受的安培力 感应电流
确定电源（E ，r ）
r
R E
I +=
L +
+ L
1
L 2
S
E
R 1. （2013）. 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E l ;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E 2。则通过电阻R 的电流方向及E 1与 E 2之比E l : E 2分别为 A. C →a ，2：1 B. a →c ，2：1 C. a →c ，1：2 D. c →a ，1：2
【2012】19.物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”。如图，她把一个带铁芯的线圈I 、开关S 和电源用导终连接起来后.将一金属套环置于线圈L 上，且使铁芯穿过套环。闭合开关S 的瞬间，套环立刻跳起。某司学另找来器材再探究此实验。他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均末动。对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是
A.线圈接在了直流电源上.
B.电源电压过高.
C.所选线圈的匝数过多，
D.所用套环的材料与老师的不同
【2011】19某同学为了研究断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L 、小灯泡A 、开关S 和电源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 ，小灯泡仅有不明显的延时发光现象。虽经多次重复仍未见老师演示时灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不到原因。你认为最有可能照成小灯泡未闪亮的原因是：
A 电源内阻偏大
B 小灯泡电阻偏大
C 线圈电阻偏大
D 线圈自感系数偏大
（2010）19．在如图所示的电路中，两个相同的小灯泡1L 和2L 分别串联一个带铁芯的电感线圈L 和一个滑动变阻器R ．闭合开关S 后，调整R ，使1L 和2L 发
光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I ，然后，断开S ，若't 时刻再闭合S ，则在't 前后的一小段时间内，正确反映流过1L 的电流1i ，流过2L 的电流2i ，随时间t 变化的图像是
2：如图所示，甲是闭合铜线框，乙是有缺口的铜线框，丙是闭
合的塑料线框，它们的正下方都放置一薄强磁铁，现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放(各线框下落过程中不翻转)，则以下说法正确的是( )．
A．三者同时落地
B．甲、乙同时落地，丙后落地
C．甲、丙同时落地，乙后落地
D．乙、丙同时落地，甲后落地
3：某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律．当条形磁铁自上而下穿过固定的线
圈时，通过电流计的感应电流方向是( )．
A．a→G→b B．先a→G→b，后b→G→
C．b→G→a D．先b→G→a，后a→G→b
4如图所示，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，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外．一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2(右)．则（）
A．导线框进入磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→a
B．导线框离开磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→a
C．导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右
D．导线框进入磁场时．受到的安培力方向水平向左
6. 如图甲所示，垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为2a，磁感应强度的大
小为B。一边长为a、电阻为4R的正方形均匀导线框CDEF从图示位置开始
沿x轴正以速度v匀速穿过磁场区域，在乙图中给出的线框E、F两端的电压
U EF与线框移动距离x的关系的图象正确的是
7. 如图甲，矩形
导线框abcd固
定在匀强磁场中，磁感线的方向
与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B.若规定顺时针方向为感应电流I的正方向，下列各图中正确的是（）
F
y
B
2a
E
D
C
x
o
B
U EF
3a
a 2a
O x
4
Bav
4
3Bav
A
3a
a 2a
O
Bav
4
Bav
U EF
乙
U EF
C
x
3a
a 2a
O
-
4
3Bav
4
Bav
U EF
3a
a 2a
O x
Bav
D
4
Bav
4
3Bav
8．如图所示，固定于水平面上的金属架abcd 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B 0，此时MN 到达的位置恰好使MbcN 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 随时间t 变化的示意图为
9.如图12-33所示，匀强磁场中有两条水平放置的电阻可忽略的光滑平行金属轨道，轨道左端接一个阻值为R 的电阻，R 两端与电压传感器相连。一根导体棒(电阻为r )垂直轨道放置，从t =0时刻起对其施加一向右的水平恒力F ，使其由静止开始向右运动。用电压传感器瞬时采集电阻R 两端的电压U ，并用计算机绘制出U ---t 图象。若施加在导体棒上的水平恒力持续作用一段时间后撤去，那么计算机绘制的图象可能是 ( )
10.如图12-19
所示，水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，两个边长相
等的单匝闭合正方形线圈I 和Ⅱ，分别用相同材料，不同粗细的导线绕制（I 为细导线）。
两线圈在距磁场上界面h 高处由静止开始自由下落，再进入磁场，最后落到地面。运动过
程中，线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界。设线圈I 、Ⅱ落地时的速度大小分别为v 1、v 2，在磁场中运动时产生的热量分别为Q 1、Q 2，不计空气阻力，则( ) A ．v 1 B ．v 1=v 2，Q 1=Q 2 C ．v 1 D ．v 1=v 2，Q 1 11.法拉第发现了电磁感应现象之后，又发明了世界上第一台发电机──法拉第圆盘发电机，揭开了人类将机械能转化为电能并进行应用的序幕。法拉第圆盘发电机的原理如图所示，将一个圆形金属盘放置在电磁铁的两个磁极之间，并使盘面与磁感线垂直，盘的边缘附近和中心分别装有与金属盘接触良好的电刷A 、 B ，两电刷与灵敏电流计相连。当金属盘绕中心轴按图示方向转动时，则（ ） B A G 图 图12-19 Ⅰ Ⅱ h t U t D t U t B t U t C t U t A F R 接电 脑 电 压 传感 器 图12-33 B O B 0 B O B B O B 0 B t O A B C D B 0 a b c d M v B A ．电刷A 的电势高于电刷 B 的电势 B ．若仅减小电刷A 、B 之间的距离，灵敏电流计的示数将变大 C ．若仅提高金属盘转速，灵敏电流计的示数将变大 D ．若仅将滑动变阻器滑动头向左滑，灵敏电流计的示数将变大 12．如图8所示，固定在水平面上的光滑平行金属导轨，间距为L ，右端接有阻值为R 的电阻，空间存在在方向竖直、磁感应强度为B 的匀强磁场。质量为m 、电阻为r 的导体棒ab 与固定弹簧相连，放在导轨上。初始时刻，弹簧恰处于自然长度。给导体棒水平向右的初速度v 0，导体棒开始沿导轨往复运动，在此过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。已知导体棒的电阻r 与定值电阻R 的阻值相等，不计导轨电阻，则下列说法中正确的是 A ．导体棒开始运动的初始时刻受到的安培力向左 B ．导体棒开始运动的初始时刻导体棒两端的电压U =BLv 0 C ．导体棒开始运动后速度第一次为零时，系统的弹性势能E p = 2 1m 20v D ．金属棒最终会停在初始位置，在金属棒整个运动过程中，电阻R 上产生的焦耳热Q = 4 1m 20v 13. 如图甲所示，一个电阻值为R 的圆形金属线圈与阻值为2R 的电阻R 1连接成闭合回路。线圈的半径为r 。在线//;/圈中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 变化的关系如图乙所示，图中B 0和t 0已知。导线电阻不计。求：0至t 0时间内， （1）通过电阻R 1电流I 的大小和方向； （2）通过电阻R 1的电荷量q ； （3）电阻R 1上产生的热量Q 。 14．如图12-25甲所示， 足够长的光滑平行金属导轨MN 、PQ 固定在同一水平面上，两导轨间距L =0.30m 。导轨电阻忽略不计，其间连接有定值电阻R =0.40Ω。导轨上静置一质量m =0.10kg 、电阻r =0.20Ω的金属杆ab ，整个装置处于磁感应强度B =0.50T 的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。用一外力F 沿水平方向拉金属杆ab ，使它由静止开始运动（金属杆与导轨接触良好并保持与导轨垂直），电流传感器 (传感器的电阻很小，可忽略不计)可随时测出通过R 的电流并输入计算机，获得电流I 随时间t 变化的关系如图乙所示。求金属杆开始运动2.0s 时： （1）金属杆ab 受到安培力的大小和方向； （2）金属杆的速率； 图8 R （3）对图像分析表明，金属杆在外力作用下做的是匀加速直线运动，加速度大小a=0.40m/s2，计算2.0s时外力做功的功率。 15.如图12-7甲所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L.M、P两点间接有阻值为R的电阻．一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下．导轨和金属杆的电阻可忽略．让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦． (1)由b向a方向看到的装置如图乙所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图． (2)在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小． (3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值 16. .如图12-51所示，两根间距为l1的平行导轨PQ和MN处于同一水平面内，左端连接一阻值为R的电阻，导轨平面处于竖直向上的匀强磁场中。一质量为m、横截面为正方形的导体棒CD垂直于导轨放置，棒到导轨左端PM的距离为l2，导体棒与导轨接触良好，不计导轨和导体棒的电阻。 （1）若CD棒固定，已知磁感应强度B的变化率 t B ? ? 随时间t的变化关系式为t k t B ω sin = ? ? ，求回路中感应电流的有效值I； （2）若CD棒不固定，棒与导轨间最大静摩擦力为f m，磁感应强度B随时间t变化的关系式为B=kt。求从t=0图12-7 甲 M F R 电流传 感器 接计 算机 图12-25 I/A 0.2 乙 到CD 棒刚要运动，电阻R 上产生的焦耳热Q ； （3）若CD 棒不固定，不计CD 棒与导轨间的摩擦；磁场不随时间变化，磁感应强度为B 。现对CD 棒施加水平向右的外力F ，使CD 棒由静止开始向右以加速度a 做匀加速直线运动。请在图12-52中定性画出外力F 随时间t 变化的图象，并求经过时间t 0 ，外力F 的冲量大小I 。 17、如图甲所示，空间存在一宽度为2L 的有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．在光滑绝缘水平面内有一边长为L 的正方形金属线框，其质量m ＝1 kg 、电阻R ＝4 Ω，在水平向左的外力F 作用下，以初速度v 0＝4 m/s 匀减速进入磁场，线框平面与磁场垂直，外力F 大小随时间t 变化的图线如图乙所示．以线框右边刚进入磁场时开始计时． (1)求匀强磁场的磁感应强度B ；)0.33 T (2)求线框进入磁场的过程中，通过线框的电荷量q ；0.75 C (3)判断线框能否从右侧离开磁场？说明理由．)不能 18. 在如图所示的电路中，A 1和A 2是两个相同的灯泡，线圈L 的自感系数足够大，电阻可以忽略不计．下列说法中正确的是( )． A ．合上开关S 时，A 2先亮，A 1后亮，最后一样亮 B ．断开开关S 时，A 1和A 2都要过一会儿才熄灭 C ．断开开关S 时，A 2闪亮一下再熄灭 D ．断开开关S 时，流过A 2的电流方向向右 R D C B O t F P Q N M 图12-51 图12-52 19、在如图所示的电路中，两个灵敏电流计G1和G2的零点都在刻度盘中央，当电流从“＋”接线柱流入时，指针向右摆；电流从“－”接线柱流入时，指针向左摆．在电路接通后再断开的瞬间，下面哪个说法符合实际( ) A．G1指针向左摆，G2指针向右摆 B．G1指针向右摆，G2指针向左摆 C．G1、G2的指针都向左摆 D．G1、G2的指针都向右摆 高考物理电磁感应现象的两类情况(大题培优 易错 难题)及详细答案 一、电磁感应现象的两类情况 1．某科研机构在研究磁悬浮列车的原理时，把它的驱动系统简化为如下模型；固定在列车下端的线圈可视为一个单匝矩形纯电阻金属框，如图甲所示，MN 边长为L ，平行于y 轴，MP 边宽度为b ，边平行于x 轴，金属框位于xoy 平面内，其电阻为1R ；列车轨道沿 Ox 方向，轨道区域内固定有匝数为n 、电阻为2R 的“ ”字型（如图乙）通电后使 其产生图甲所示的磁场，磁感应强度大小均为B ，相邻区域磁场方向相反（使金属框的 MN 和PQ 两边总处于方向相反的磁场中）．已知列车在以速度v 运动时所受的空气阻力 f F 满足2f F kv =（k 为已知常数）．驱动列车时，使固定的“ ”字型线圈依次通 电，等效于金属框所在区域的磁场匀速向x 轴正方向移动，这样就能驱动列车前进． （1）当磁场以速度0v 沿x 轴正方向匀速移动，列车同方向运动的速度为v （0v <）时，金属框MNQP 产生的磁感应电流多大？（提示：当线框与磁场存在相对速度v 相时，动生电动势E BLv =相） （2）求列车能达到的最大速度m v ； （3）列车以最大速度运行一段时间后，断开接在“ ” 字型线圈上的电源，使线圈 与连有整流器（其作用是确保电流总能从整流器同一端流出，从而不断地给电容器充电）的电容器相接，并接通列车上的电磁铁电源，使电磁铁产生面积为L b ?、磁感应强度为 B '、方向竖直向下的匀强磁场，使列车制动，求列车通过任意一个“ ”字型线圈 时，电容器中贮存的电量Q ． 【答案】(1) 012() BL v v R -2222 101 22BL B L kR v B L +-2 4nB Lb R ' 【解析】 【详解】 解：(1)金属框相对于磁场的速度为：0v v - 每边产生的电动势：0()E BL v v =- 电磁感应的四种类型 选择题中等难度题，计算题难度较大．电磁感应知识点较少，一般与电路知识、安培力进行简单的结合，或定性分析、或定量计算，通常涉及4～5个知识点． 电磁感应中的计算题综合了力学，电学、安培力等知识，难度较大，尤其是导体棒模型和线框模型．, 高考热点 1．如图所示，平行金属导轨与水平面成α角，导轨与固定电阻R 1和R 2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面。有一质量为m 的导体棒ab ，其电阻与R 1和R 2的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数均为μ，导体棒ab 沿导轨向上运动，当其速度为v 时，受到的安培力大小为F 。此时 A ．电阻R 1消耗的热功率为Fv/6 B ．电阻R 2消耗的热功率为Fv/3 C ．整个装置因摩擦而消耗的热功率为（F+μmgcos α D ．整个装置消耗机械能的功率为（F+μmgcos α）v 1． AD 2．如图所示，一沿水平方向的匀强磁场分布在宽度为2L 的某矩形区域内（长度足够大），该区域的上下边界MN 、PS 是水平的。有一边长为L 的正方形导线框abcd 从距离磁场上边界MN 的某高处由静止释放下落而穿过该磁场区域，已知当线框的ab 边到达 MN 时线框刚好做匀速直线运动，（以此时开始计时）以MN 处为坐标原点，取如图坐标轴x ，并规定逆时针方向为感应电流的正方向，则关于线框中的感应电流与ab 边的位置坐标x 间的以下图线中，可能正确的是 -I I I -I -I I -I x I a b c d S 2.D 3.如图所示，质量为m 的U 型金属框N MN M '' ，静放在倾角为θ的粗糙绝缘斜面上，与斜面间的动摩擦因数为μ，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力；MM′、NN′边相互平行，相距L ，电阻不计且足够长；底边MN 垂直于MM′，电阻为r ；光滑导体棒ab 电阻为R ，横放在框架上；整个装置处于垂直斜面向上、磁感应强度为B 的匀强磁场中。在沿斜面向上与ab 垂直的拉力作用下，ab 沿斜面向上运动。若导体棒ab 与MM′、NN′始终保持良好接触，且重力不计。则： （1）当导体棒ab 速度为v 0时，框架保持静止，求此时底边MN 中所通过的电流I 0，以及MN 边所受安培力的大小和方向。 （2）当框架恰好将要沿斜面向上运动时，通过底边MN 的电流I 多大？此时导体棒ab 的速 度v 是多少？ 3.（1）（共9分） ab 中的感应电动势00BLv E = ①（2分） 回路中电流r R E I +=0 0 ②（2分） 联立得r R BLv I += 0 ③（1分） 此时底边MN 所受的安培力 BIL F =安 ④（2分） r R v L B L BI F +==0 220安 ⑤（1分） 安培力方向沿斜面向上 ⑥（1分） （2）（共9分） 当框架恰好将要沿斜面向上运动时，MN 受到的安培力 θμθcos sin mg mg F +=安 ⑦（2分） 第五节电磁感应现象的两类情况 教学目标： （一）知识与技能 1．知道感生电场。 2．知道感生电动势和动生电动势及其区别与联系。 （二）过程与方法 通过同学们之间的讨论、研究增强对两种电动势的认知深度，同时提高学习物理的兴趣。 （三）情感、态度与价值观 通过对相应物理学史的了解，培养热爱科学、尊重知识的良好品德。 教学重点：感生电动势与动生电动势的概念。 教学难点：对感生电动势与动生电动势实质的理解。 教学方法：讨论法，讲练结合法 教学用具：多媒体课件 教学过程： （一）引入新课 什么是电源？什么是电动势？ 电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。 如果电源移送电荷q时非静电力所做的功为W，那么W与q的比值W/q，叫做电源的电动势。用E表示电动势，则：E=w/q 在电磁感应现象中，要产生电流，必须有感应电动势。这种情况下，哪一种作用扮演了非静电力的角色呢？下面我们就来学习相关的知识。 （二）进行新课 1、感生电场与感生电动势 投影教材图4.5-1，穿过闭会回路的磁场增强，在 回路中产生感应电流。是什么力充当非静电力使得自 由电荷发生定向运动呢？英国物理学家麦克斯韦认 为，磁场变化时在空间激发出一种电场，这种电场对 自由电荷产生了力的作用，使自由电荷运动起来，形成了电流，或者说产生了电 动势。这种由于磁场的变化而激发的电场叫感生电场。感生电场对自由电荷的作 用力充当了非静电力。由感生电场产生的感应电动势，叫做感生电动势。 例题：教材P22，例题分析 2、洛伦兹力与动生电动势 （投影）教材P23的〈思考与讨论〉 1．导体中自由电荷（正电荷）具有水平方向的速度，由左手定则可判断受 到沿棒向上的洛伦兹力作用，其合运动是斜向上的。 2．自由电荷不会一直运动下去。因为C、D两端聚集电荷越来越多，在CD 棒间产生的电场越来越强，当电场力等于洛伦兹力时，自由电荷不再定向运动。 3．C端电势高。 4．导体棒中电流是由D指向C的。 一段导体切割磁感线运动时相当于一个电源，这时非静电 力与洛伦兹力有关。由于导体运动而产生的电动势叫动生电动 势。 如图所示，导体棒运动过程中产生感应电流，试分析电路 中的能量转化情况。 导体棒中的电流受到安培力作用，安培力的方向与运动方向相反，阻碍导体 棒的运动，导体棒要克服安培力做功，将机械能转化为电能。 （三）实例探究 磁场变强【例1】如图所示，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱 的变化，而使电路中产生了感应电动势，下列说法中正确的是（AC） A．磁场变化时，会在在空间中激发一种电场 B．使电荷定向移动形成电流的力是磁场力 C．使电荷定向移动形成电流的力是电场力 D．以上说法都不对 【例2】如图所示，导体AB在做切割磁感线运动时， 将产生一个电动势，因而在电路中有电流通过，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 高考电磁感应中的三类常见问题的解题思路 一、 与力学问题相关的电磁感应问题 近年来，与安培力相关的平衡问题多次在高考中出现，需要做好“源”、“路”、“力”的分 析，解决这类问题的一般思路如下： 例题1、不计电阻的平行金属导轨与水平面成某角度固定放置，两完全相同的金属导体棒a 、b 垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好，匀强磁场垂直穿过导轨平面，如图所示，现用一平行于导轨的恒力F 拉导体棒a ，使其沿导轨向上运动，在a 运动过程中，b 始终保持静止，则以下说法正确的是（ ） A ．导体棒a 做匀变速直线运动 B ．导体棒b 所受摩擦力可能变为0 C ．导体棒b 所受摩擦力可能先增大后减小 D ．导体棒b 所受摩擦力方向可能沿导轨向下 【题型点津】题目较为容易，仔细体会一般步骤 例题2、如图所示，DEF 、XYZ 为处于竖直向上匀强磁场中的两个平行直角导轨，DE 、XY 水平，EF 、YZ 竖直．MN 和PQ 是两个质量均为m 、电阻均为R 的相同金属棒，分别与水平和竖直导轨良好接触，并垂直导轨，且与导轨间的动摩擦因数均为μ．当MN 棒在水平恒力的作用下向 右匀速运动时，PQ棒恰好匀速下滑．已知导轨间距为L，磁场的磁感应强度为B，导轨电阻不计，重力加速度为g，试求： （1）作用在MN棒上的水平恒力的大小； （2）金属棒MN的运动速度大小． 【题型点津】解决此类问题的关键是：根据右手定则或楞次定律判断感 应电流方向，再根据左手定则判断安培力的方向，进行受力分析，确定 物体的运动情况，由动力学方程结合物体的运动状态进行求解。 二、与能量问题相关的电磁感应问题 能量转化和守恒定律在电磁感应现象中的体现非常明显，是高考题命题关注的热点之一。主要包括以下两个方面： ①由有效面积变化引起的电磁感应现象中，由于磁场本身不发生变化，一般认为磁场并不输出能量，而是其他形式的能量借助安培力做功来实现能量的转化。 ②由磁场变化引起的电磁感应现象中，无论磁场增强还是减弱，在回路闭合的情况下，磁场通过感应导体对外输出能量。 解题思路如下： 电磁感应易错题 1．如图所示，边长L=0.20m的正方形导线框ABCD由粗细均匀的同种材料制成，正方形导 线框每边的电阻R0=1.0Ω，金属棒MN与正方形导线框的对角线长度恰好相等，金属棒MN 的电阻r=0.20Ω。导线框放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.50T，方向垂直导线框 所在平面向里。金属棒MN与导线框接触良好，且与导线框对角 线BD垂直放置在导线框上，金属棒的中点始终在BD连线上。若 金属棒以v=4.0m/s的速度向右匀速运动，当金属棒运动至AC的 位置时，求：(计算结果保留两位有效数字) （1）金属棒产生的电动势大小； （2）金属棒MN上通过的电流大小和方向； （3）导线框消耗的电功率。 2.如图所示，正方形导线框abcd的质量为m、边长为l，导线框的总电阻为R。导线框从垂直纸面向里的水平有界匀强磁场的上方某处由静止自由下落，下落过程中，导线框始终在与磁场垂直的竖直平面，cd边保持水平。磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，磁场上、下两个界面水平距离为l。已知cd边刚进入磁场时线框恰好做匀速运动。重力加速度为g。 （1）求cd边刚进入磁场时导线框的速度大小。 （2）请证明：导线框的cd边在磁场中运动的任意瞬间，导线框克服安培力做功的功率等于导线框消耗的电功率。 （3）求从线框cd边刚进入磁场到ab边刚离开磁场的过程中，线框克服安培力所做的功。 3．如图所示，在高度差h＝0.50m的平行虚线围，有磁感强度B＝0.50T、方向水平向里的匀强磁场，正方形线框abcd的质量m＝0.10kg、边长L ＝0.50m、电阻R＝0.50Ω，线框平面与竖直平面平行，静止在位置“I”时，cd边跟磁场下边缘有一段距离。现用一竖直向上的恒力F＝4.0N向上提线框，该框由位置“Ⅰ”无初速度开始向上运动，穿过磁场区，最后到达位置“Ⅱ”（ab边恰好出磁场），线框平面在运动中保持在竖直平面，且cd边保持水平。设cd边刚进入磁场时，线框恰好开始做匀速运动。（ g a b d c l l 电磁感应现象的两类情况 [随堂基础巩固] 1.某空间出现了如图4－5－9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() A．沿AB方向磁场在迅速减弱 B．沿AB方向磁场在迅速增强图4－5－9 C．沿BA方向磁场在迅速增强 D．沿BA方向磁场在迅速减弱 解析：感生电场的方向从上向下看是顺时针的，假设在平行感生电场的方向上有闭合回路，则回路中的感应电流方向从上向下看也应该是顺时针的，由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律可知，原磁场有两种可能：原磁场方向向下且沿AB方向减弱，或原磁场方向向上，且沿BA方向增强，所以A、C有可能。 答案：AC 2．如图4－5－10所示，矩形闭合金属框abcd的平面与匀强磁场垂 直，若ab边受竖直向上的磁场力的作用，则可知线框的运动情况是() A．向左平动进入磁场图4－5－10 B．向右平动退出磁场 C．沿竖直方向向上平动 D．沿竖直方向向下平动 解析：由于ab边受竖直向上的磁场力的作用，根据左手定则可判断金属框中电流方向为abcd，根据楞次定律可判断穿过金属框的磁通量在增加，所以选项A正确。 答案：A 3．研究表明，地球磁场对鸽子识别方向起着重要作用。鸽子体内的电阻大约为103Ω，当它在地球磁场中展翅飞行时，会切割磁感线，在两翅之间产生动生电动势。这样，鸽子体内灵敏的感受器即可根据动生电动势的大小来判别其飞行方向。若某处地磁场磁感应强度的竖直分量约为0.5×10－4 T。鸽子以20 m/s的速度水平滑翔，则可估算出两翅之间产生的动生电动势大约为() A．30 mV B．3 mV C．0.3 mV D．0.03 mV 解析：鸽子展翅飞行时两翅端间距约为0.3 m。由 E＝Bl v得E＝0.3 mV。C项正确。 2017一模二模物理试题分类--电磁感应 1.（2017昌平二20题）图6（甲）为手机及无线充电板。图（乙）为充电原理示意图。充电板接交流电源，对充电板供电，充电板的送电线圈可产生交变磁场，从而使手机的受电线圈产生交变电流，再经整流电路转变成直流电后对手机电池充电。为方便研究，现将问题做如下简化：设受电线圈的匝数为n ，面积为S ，若在t 1到t 2时间，磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，其磁感应强度由B 1均匀增加到B 2。下列说确的是 A ．c 点的电势高于d 点的电势 B ．受电线圈中感应电流方向由d 到c C ．c 、d 之间的电势差为 1212t t S B B n --）（ D ．c 、d 之间的电势差为 1 212t t B B n --） （ 2.（2017东城二18题）如图所示，在光滑水平桌面上有一边长为L 、总电阻为R 的正方形导线框abcd ，在导线框右侧有一边长为2L 、磁感应强度为B 、方向竖直向下的正方形匀强磁场区域。磁场的左边界与导线框的ab 边平行。在导线框以速度v 匀速向右穿过磁场区域的全过程中 A ．感应电动势的大小为 B ．感应电流的方向始终沿abcda 方向 C ．导线框受到的安培力先向左后向右 D ．导线框克服安培力做功 3.（2017顺义一19题）与一般吉他以箱体的振动发声不同，电吉他靠拾音器发声。如图所示，拾音器由磁体 及绕在其上的线圈组成。磁体产生的磁场使钢质琴弦磁化而产生磁性，即琴弦也 产生自己的磁场。当某根琴弦被拨动而相对线圈振动时，线圈中就会产生相应的电流，并最终还原为声音信号。 下列说法中正确的是 A．若磁体失去磁性，电吉他仍能正常工作 B．换用尼龙材质的琴弦，电吉他仍能正常工作 C．琴弦振动的过程中，线圈中电流的方向不会发生变化 D．拾音器的作用是利用电磁感应把琴弦的振动转化成电信号 4.（2017东城一19题）用如图所示器材“研究电磁感应现象”。闭合开关时灵敏电流计指针向左偏转。在保持开关闭合的状态下 A．将线圈1全部放入线圈2中，然后向左较快或较慢推动滑片时，灵敏电流计指针均向左偏转，且偏转角度不同 B．将线圈1全部放入线圈2中，然后向右较快或较慢推动滑片时，灵敏电流计指针均向左偏转，且偏转角度不同 C．将滑片位于中间位置不动，将线圈1从线圈2中的同一位置较快或较慢抽出，灵敏电流计的指针偏转方向不同，偏转角度也不同 D．将滑片位于中间位置不动，将线圈1从图示位置较快或较慢放入线圈2中，灵敏电流计的指针偏转方向不同，偏转角度也相同 5.（2017海淀一19题）课堂上，老师演示了一个有趣的电磁现象：将一铝管竖立，把一块直径比铝管径小一些的圆柱形的强磁铁从铝管上端由静止释放，强磁铁在铝管中始终与管壁不接触。可以观察到，相比强磁铁自由下落，强磁铁在铝管中的下落会延缓许多。下课后，好奇的小明将一块较厚的泡沫塑料垫在电子秤上，再将这个铝管竖直固定在泡沫塑料上（用以消除电子秤部铁磁性材料与磁铁相互作用的影响），如图4所示，重复上述实验操作。在强磁铁由静止释放至落到泡沫塑料上之前，关于电子秤示数的变化，下列情况可能发生的是A．始终不变 B．先变小后变大 C．不断变大 D．先变大后变小 电磁感应现象的两类情况 【教学目标】 1、知识与技能： (1)、了解感生电动势和动生电动势的概念及不同。 (2)、了解感生电动势和动生电动势产生的原因。 (3)、能用动生电动势和感生电动势的公式进行分析和计算。 2、过程与方法 通过探究感生电动势和动生电动势产生的原因，培养学生对知识的理解和逻辑推理能力。 3、情感态度与价值观 从电磁感应现象中我们找到产生感生电动势和动生电动势的个性与共性问题，培养学生对不同事物进行分析，找出共性与个性的辩证唯物主义思想。 【教学重点】感生电动势和动生电动势。 【教学难点】感生电动势和动生电动势产生的原因。 【教学方法】类比法、练习法 【教具准备】 多媒体课件 【教学过程】 一、复习提问： 1、法拉第电磁感应定律的内容是什么？数学表达式是什么？ 答：感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，即E= ?Φ。 t? 2、导体在磁场中切割磁感线产生的电动势与什么因素有关，表达式是什么，它成立的条件又 是什么？ 答：导体在磁场中切割磁感线产生的电动势的大小与导体棒的有效长度、磁场强弱、导体棒的运动速度有关，表达式是E=BLv sinθ，该表达式只能适用于匀强磁场中。 二、引入新课 在电磁感应现象中，由于引起磁通量的变化的原因不同感应电动势产生的机理也不同，本节课我们就一起来学习感应电动势产生的机理。 三、进行新课 (一)、感生电动势和动生电动势 由于引起磁通量的变化的原因不同感应电动势产生的机理也不同，一般分为两种：一种是磁场不变，导体运动引起的磁通量的变化而产生的感应电动势，这种电动势称作动生电动势，另外一种是导体不动，由于磁场变化引起磁通量的变化而产生的电动势称作感生电动势。 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。 (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。 4.5 电磁感应现象的两类情况 课型：新授编号：5 日期：2018-12-28 学习目标: 1．了解感生电场，知道感生电动势产生的原因。会判断感生电动势的方向，并会计算它的大小。 2．了解动生电动势的产生以及与洛伦兹力的关系。会判断动生电动势的方向，并计算它的大小。 3. 了解电磁感应规律的一般应用，会联系科技实例进行分析。 活动方案: 活动一：电磁感应现象中的感生电场 如图：一个200匝、面积为20cm2在圆形线圈，放在匀强磁场中，磁场的方向与线圈平面垂直，磁感应强度在0.05s内由0.1T增加到0.5T。在此过程中: 问题1：磁场变强会使线圈中产生什么方向的感应电流？ 问题2：电流是电荷的定向移动产生的，为什么自由电荷会发生移动的？ 总结： 1.变化的磁场在空间产生一种电场------ 2. 使电荷受到作用力做定向 移动 3.感生电动势的非静电力 扩展： 感生电场方向的判断： 例题1：如图所示，一个闭合电路静止于 磁场中，由于磁场强弱的变化，而使电路中 产生了感应电动势，下列说法中正确的是 （） A．磁场变化时，会在在空间中激发一种感生 电场 B．使电荷定向移动形成电流的力是磁场力 C．使电荷定向移动形成电流的力是电场力 D．以上说法都不对 活动二：电磁感应现象中的洛伦兹力。 如图所示：有导线CD长0.15m，在 磁感应强度为0.8T的匀强磁场中，以 3m/S的速度做切割磁感线运动，导线垂 直磁感线，运动方向跟磁感线及直导线 均垂直. 思考下列问题： 磁场变强 1、自由电荷会随着导体棒运动,并因此受到洛伦兹力。导体中自由电荷的合运动在空间大致沿什么方向？为了方便，可以认为导体中的自由电荷是正电荷。 2、导体棒一直运动下去，自由电荷是否也会沿着导体棒一直运动下去?为什么? 3、导体棒的哪端电势比较高? 4、如果用导线把C、D两端连到磁场外的一个用电器上，导体棒中电流是沿什么方向的? 总结： 导线两端存在感应电动势，在这种情况下，非静电力与有关。 例题2：如图所示，导体AB在做切割磁感线运动时，将产生一个电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的是（） 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仑兹力有关 C．动生电动势的产生与电场力有关 D．动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的 同步练习： 1．如图所示，一个有孔带正电小球套在 光滑的圆环上（重力不计），在垂直于匀强磁 场的平面内做圆周运动，当磁感应强度均匀 增大时，此小球的动能将（） A．不变 B．增加 C．减少 D．以上情况都可能 2．穿过一个电阻为l Ω的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒钟均匀地减少2 Wb，则（） A．线圈中的感应电动势一定是每秒减少2 V B．线圈中的感应电动势一定是2 V C．线圈中的感应电流一定是每秒减少2 A D．线圈中的感应电流一定是2 A 3．如图所示，面积为0.2 m2的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方问垂直于线 圈平面，已知磁感应强度随时间变 化的规律为B=（2+0.2t）T， 定值电 十年高考分类解析电磁感应 总题数：72 题 第1题(2006年普通高等学校夏季招生考试理综全国卷Ⅰ（新课程）) 题目 21.如图，在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻R的直角形金属导轨aob（在纸面内），磁场方向垂直纸面朝里，另有两根金属导轨c、d分别平行于oa、ob放置。保持导轨之间接触良好，金属导轨的电阻不计。现经历以下四个过程：①以速率v移动d，使它与ob的距离增大一倍；②再以速率v移动c，使它与oa的距离减小一半；③然后，再以速率2v移动c，使它回到原处；④最后以速率2v移动d，使它也回到原处。设上述四个过程中通过电阻R的电量的大小依次为Q1、Q2、Q3和Q4，则 A. Q1＝Q2＝Q3＝Q4 B. Q1＝Q2＝2Q3＝2Q4 C. 2Q1＝2Q2＝Q3＝Q4 D. Q1≠Q2＝Q3≠Q4 答案 A 解析：由，可知，在四种移动情况下变化的面积是相同的，则磁通量的变化相同，跟移动的速度无关，跟移动的时间也无关，所以A选项正确。 第2题(2006年普通高等学校夏季招生考试理综全国卷Ⅱ（新课程）) 题目 20.如图所示，位于一水平面内的、两根平行的光滑金属导轨，处在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在的平面，导轨的一端与一电阻相连；具有一定质量的金属杆ab放在导轨上并与导轨垂直。现用一平行于导轨的恒力F拉杆ab，使它由静止开始向右运动。杆和导轨的电阻、感应电流产生的磁场均可不计。用E表示回路中的感应电动势，i表示回路中的感应电流，在i随时间增大的过程中，电阻消耗的功率等于 A F的功率 B 安培力的功率的绝对值 C F与安培力的合力的功率 D iE 答案 BD 解析：ab棒在匀强磁场中运动，切割磁感线，产生感应电动势，产生感应电流，从而使ab 棒在磁场中受到安培力作用，电路中所产生的电能是通过克服安培力做功实现的，电流通过电阻产生热量，电能转化为热量，遵循能量守恒，所以电阻消耗的功率就是ab棒上的电功率，，也就是安培力的功率，由于安培力做负功，所以为安培力的功率的绝 2015届高考复习云课堂第2讲 电磁感应中的图象问题 1．图象类型 电磁感应中主要涉及的图象有B－t图象、Φ－t图象、E－t图象和I－t图象。还常涉及感应电动势E和感应电流I随线圈位移x变化的图象，即E－x图象和I－x图象。 2．常见题型 图象的选择、图象的描绘、图象的转换、图象的应用。 3．所用规律 一般包括：左手定则、安培定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等。 4．分析步骤 (1)明确图象的种类； (2)分析电磁感应的具体过程； (3)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数方程； (4)根据函数方程进行数学分析，例如分析斜率的变化、截距等； (5)画图象或判断图象 问题类型由给定的电磁感应过程选出正确的图象 解题关键根据题意分析相关物理量的函数关系、分析物理过程中的转折点、明确“＋、－”号的含义，结合数学知识做正确的判断 匀金属棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a点接触，构成“V”字型导轨．空间存在垂直于纸面的均匀磁场．用力使MN向右匀速运动，从图示位置开始计时，运动中MN始终与∠bac的平分线垂直且和导轨保持良好 接触．下列关于回路中电流i与时间t的关系图线，可 能正确的是() 解析设∠bac＝2θ，MN以速度v匀速运动，导体棒单位长度的电阻为R0.经过时间t，导体棒的有效切割长度L＝2v t tan θ，感应电动势E＝BL v＝2B v2t tan θ，回路 的总电阻R＝(2v t tan θ＋2v t )R，回路中电流i＝ E ＝ B v 故i与t无 【例2】边长为a的闭合金属正三角形框架，左边竖直且与磁场右边界平行，完全处于垂直于框架平面的匀强磁场中，现把框架匀速拉出磁场，如图所示，则选项图中电动势、外力、外力功率与位移图象规律与这一过程相符合的是() 解析：感应电动势E=BLv=B×2xtan30°v=，则E与x成正比．故A错误，B正 确．线框匀速运动F外=F安=BIL，I=，E=BLv，得到F外=,L=则F外=， B、R、v一定，则F外∝x2．外力的功率P外=F外v=，P外∝x2，故选B 4.5电磁感应规律的应用学习目标 1．知道感生电场。 2．知道感生电动势和动生电动势及其区别与联系。 教学重点 感生电动势与动生电动势的概念。 教学难点 对感生电动势与动生电动势实质的理解。 自主学习 1、电磁感应现象中的感生电场与感生电动势 教材图4.5-1，穿过闭合回路的磁场增强，在回路中产生感应电流。是什么力充当非静电力使得自由电荷发生定向运动呢？ 什么是感生电动势？ 感生电场的方向应如何判断？ 提示：回想一下，感应电流的方向如何判断？电流的方向与电荷移动的方向有何关系？ 若导体中的自由电荷是负电荷，能否用楞次定律判定？下面通过例题看一下这方面的应用。 例题：现代科学研究中常要用到高速粒子，电子 感应加速器就是利用感生电场是电子加速的设备， 它的基本原理如图 4.5---2所示，上下为电磁铁的两个磁 极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室 中做圆周运动。电磁线圈电流的大小，方向可以变化， 产生的感应电场是电子加速。上图为侧视图， 下图为真空室的俯视图。如果从上向下看，电子 沿逆时针方向运动，那么当电磁铁线圈电流的方向 与图示方向一致时，电流的大小应该怎样变化才能使 电子加速？如果电流的方向与图示方向相反，为使电子加速，电流又该怎样变化？ a被加速的电子带什么电？ b电子逆时针运动，等效电流方向如何？ c加速电场的方向如何？ d使电子加速的电场是什么电场？ e电磁铁的磁场怎样变化才能产生顺时针方向的感生电场？为什么？ 2、电磁感应现象中的洛伦兹力与动生电动势 什么是动生电动势？ 如图所示，导体棒运动过程中产生感应电流，试分析电路中的能量转化情况。 实例探究 感生电场与感生电动势 【例1】 如图所示，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，而使电路中产生了感应电动势，下列说法中正确的是（ ） A ．磁场变化时，会在在空间中激发一种电场 B ．使电荷定向移动形成电流的力是磁场力 C ．使电荷定向移动形成电流的力是电场力 D ．以上说法都不对 洛仑兹力与动生电动势 【例2】如图所示，导体AB 在做切割磁感线运动时，将产生一个电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的是（ ） 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仑兹力有关 C ．动生电动势的产生与电场力有关 D ．动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的 综合应用 【例3】如图所示，两根相距为L 的竖直平行金属导轨位于磁感应强度为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，导轨电阻不计，另外两根与上述光滑导轨保持良好接触的金属杆ab 、cd 质量均为m ，电阻均为R ，若要使cd 静止不动，则ab 杆应向_________运动，速度大小为_______，作用于ab 杆上的外力大小为____________ 巩固练习 1．如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将（ ） 磁场变强 “电磁感应”考查的几种类型 江苏省徐州市睢宁县双沟镇第二中学宋晓楼 一、“实验装置”的考查 1．如图是电学中很重要的两个实验，其中甲图装置是研究__________________的规律；乙图装置是研究__________________的规律。 解析：此类试题经常将“磁场对电流的作用”和“电磁感应”放在一起考查，最有效的判别方法是观察装置图中是否有“电源”，有电源的是研究“磁场对电流的作用”，反之则是研究“电磁感应”，因为从能量的转化角度分析，“电磁感应”中是机械能转化为电能，而“磁场对电流的作用”是电能转化为机械能。 参考答案：磁场对电流的作用；电磁感应 二、“感应电流产生条件”的考查 2．在图中，a表示垂直于纸面的一根导体的横截面，导体是闭合电路中的一部分，它在磁场中按如图所示的方向运动，其中不能产生感应电流的是（） 解析：产生感应电流的条件是：①闭合电路的一部分导体；②在磁场中做切割磁感线运动。只有这两个条件同时满足时才能在电路中产生感应电流。在选项C中，导体运动的方向与磁感线的方向一致，并不切割磁感线，所以不能产生感应电流，故选C。 三、“感应电流方向”的考查 3．如图所示，蹄形磁铁位于水平木板上。当导体棒向右运动时，电流表的指针向左偏转，则能使电流表的指针向右偏转的是（） A．导体棒竖直向上运动 B．磁铁和导体棒以相同的速度同时向右运动 C．导体棒不动，使磁铁向左运动 D．对调磁铁的磁极，并使导体棒向右运动 解析：在电磁感应中产生的感应电流的方向与“磁感线（磁场）的方向和切割磁感线运动的方向”有关，当其中的任何一个方向发生改变时，感应电流的方向随之发生变化，当两个方向同时该变时，感应电流的方向不变。此题要想使电流表的指针向右偏转可以有两种方法：一是改变磁场的方向，即将此题的两极对换；二是改变切割磁感线的方向，即将导体向左运动，故选D。 四、“影响感应电流强弱因素”的考查 4．如图所示，是小明同学探究“怎样产生感应电流”的实验装置。ab是一根铜棒，通过导线连接在灵敏电流计的两接线柱上。实验时发现，无论怎样水平移动金属棒，指针都没有明显偏转（仪器、接触都完好）。请从两个方面写出改进措施： ① ② 解析：实验中“灵敏电流计”的指针没有明显的发生偏转，是实验中经常会出现的一个问题，在电路完好的情况下，最根本的原因是“产生的感应电流太小”。影响感应电流强弱的因素有“磁场的强弱、切割磁感线的快慢程度、线圈匝数的多少”等，因此可以从影响因素入手进行改进。比如：换用磁场更强的磁体、加快切割磁感线的速度、换用匝数更多的线圈来切割磁感线等。 参考答案：①换用磁场更强的磁体；②加快切割磁感线的速度；③换用匝数更多的线圈 电磁感应与力学综合类型题 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 电磁感应与力学综合类型题 1．如图所示，两根相距l 的平行直导轨ab 、cd ，b 、d 间连有一固定电阻R ，导轨电阻忽略不计．MN 为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 施加一力使它沿导轨方向以速度υ做匀速运动．用U 表示MN 两端电压大小，则（ A ） A ．U =Bl υ/2，流过固定电阻R 的感应电流由b 到d B ．U =Bl υ/2，流过固定电阻R 的感应电流由d 到b C ．U =Bl υ，流过固定电阻R 的感应电流由b 到d D ．U =Bl υ，流过固定电阻R 的感应电流由d 到b 2、．如图l ，ab 和cd 是位于水平面内的平行金属轨道，其电阻可忽略不计．af 之间连接一阻值为R 的电阻．ef 为一垂直于ab 和cd 的金属杆，它与ab 和cd 接触良好并可沿轨道方向无摩擦地滑动．ef 长为l ，电阻可忽略．整 个装置处在匀强磁场中，磁场方向垂直于图中纸面向里，磁感应强 度为B ，当施外力使杆ef 以速度v 向右匀速运动时，杆ef 所受的安 培力为( A )． R l vB A 2. R vBl B R l vB C 2 R vBl D 2 3.如图所示，ABCD 是固定的水平放置的足够长的U 形导轨，整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中，在导轨上架着一根金属棒ab ，在极短时间内给棒ab 一个水平向右的速度，ab 棒开始运动，最后又静止在导轨上，则ab 在运动过程中，就导轨是光滑和粗糙两种情况相比较(A ) A. 整个回路产生的总热量相等 B. 安培力对ab 棒做的功相等 C. 安培力对ab 棒的冲量相等 D ．电流通过整个回路所做的功相等 4．如图，AB 、CD 是固定的水平放置的足够长U 形金属导轨， 整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中，在导轨上放一金属棒ab ，给ab 一个水平向右的冲量，使它以初速度v 0运动起来，最后静止在导轨上，在导轨是光滑和 粗糙两种情况下C A ．安培力对ab 所做的功相等 B ．电流通过整个回路做功相等 C ．整个回路产生的热量相等 D ．到停止运动时，两种情况棒运动距离相等 5.如图所示，匀强磁场和竖直导轨所在面垂直，金属棒ab 可在导轨上无 摩擦滑动，在金属棒、导轨和电阻组成的闭合回路中，除电阻R 外，其 余电阻均不计，在ab 下滑过程中： [ ] A.由于ab 下落时只有重力做功，所以机械能守恒． B.ab 达到稳定速度前，其减少的重力势能全部转化为电阻R 的内能． C.ab 达到稳定速度后，其减少的重力势能全部转化为电阻R 的内能． D.ab 达到稳定速度后，安培力不再对ab 做功． 动生感应电动势和感生感应电动势 【例1】在下图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感生电场的是( ) 答案 C 解析 均匀变化的磁场产生恒定的电场，故C 对。 【练习1】如图所示，导体AB 在做切割磁感线运动时，将产生一个感应电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的是( ) 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无关 C ．动生电动势的产生与电场力有关 D ．动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的 答案 A 解析 根据动生电动势的定义，A 项正确；动生电动势中的非静电力与洛伦兹力有关，感生电动势中的非静电力与感生电场有关，B 、C 、D 项错误。 【例2】某空间出现了如图所示的磁场，当磁感应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生电场，有关磁感应强度的变化与感生电场的方向关系描述正确的是( ) A．当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向 B．当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向 C．当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向 D．当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向 答案AD 解析感生电场中电场线的方向用楞次定律来判定：原磁场向上且磁感应强度在增大，在周围有闭合导线的情况下，感应电流的磁场方向应与原磁场方向相反，即感应电流的磁场方向向下，再由右手螺旋定则得到感应电流的方向即感生电场的方向是：从上向下看应为顺时针方向；同理可知，原磁场方向向上且磁感应强度减小时，感生电场的方向从上向下看应为逆时针方向。所以A、D正确。 【练习2】著名物理学家费曼曾设计过这样一个实验装置：一块绝缘圆板可绕其中心的光滑轴自由转动，在圆板的中部有一个线圈，圆板的四周固定着一圈带电的金属小球，如图所示。当线圈接通电源后，将产生流过图示逆时针方向的电流，则下列说法正确的是() A．接通电源瞬间，圆板不会发生转动 B．线圈中电流强度的增大或减小会引起圆板向不同方向转动 C．若金属小球带负电，接通电源瞬间圆板转动方向与线圈中电流流向相反 D．若金属小球带正电，接通电源瞬间圆板转动方向与线圈中电流流向相反 答案BD 解析线圈接通电源瞬间，则变化的磁场产生电场，从而导致带电小球受到电场力，使其转动，故A错误；不论线圈中电流强度的增大或减小都会引起磁场的变化，从而产生不同方向的电场，使小球受到电场力的方向不同，所以会向不同方向转动，故B正确；接通电源瞬间，产生顺时针方向的电场，若小球带负电，圆板转动方向与线圈中电流方向相同，故C错误；同理D正确。 【例3】如图甲所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l＝0.20m，电阻R＝1.0Ω；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻均可忽略不计， 电磁感应与力学综合类型题 1如图所示，两根相距 I 的平行直导轨ab 、cd , b 、d 间连有一固定电阻 R ,导轨电阻忽略 不计.MN 为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 施加一力使它沿导轨方向以速度 两端电压大小，则（ A ） u 做匀速运动.用 U 表示MN A . U = BI u /2,流过固定电阻 R 的感应电流由b 到d B. U = BI u /2,流过固定电阻 R 的感应电流由d 到b C. U = BI u ,流过固定电阻R 的感应电流由b 到d D. U = BI u ，流过固定电阻 R 的感应电流由d 到b 2、.如图I , ab 和cd 是位于水平面内的平行金属轨道，其电阻可忽略不计. 阻值为R 的电阻.ef 为一垂直于ab 和cd 的金属杆，它与 ab 和cd 接触良好并可沿轨道方向无摩擦地滑动. ef 长为I ,电阻可忽略.整 个装置处在匀强磁场中，磁场方向垂直于图中纸面向里，磁感应强 度为B ,当施外力使杆ef 以速度v 向右匀速运动时，杆ef 所受的安 培力为（A ）. 3.如图所示，ABC [是固定的水平放置的足够长的 U 形导轨，整个导轨处于竖直向上的匀强磁 场中，在导轨上架着一根金属棒 ab ,在极短时间内给棒ab 一个水平向右的速度，ab 棒开始运 动，最后又静止在导轨上， 则ab 在运动过程中，就导轨是光滑和粗糙两种情况相比较 （A ） A.整个回路产生的总热量相等 A B.安培力对ab 棒做的功相等 / / C.安培力对ab 棒的冲量相等 / D.电流通过整个回路所做的功相等 r" D 4.如图，AB 、CD 是固定的水平放置的足够长 U 形金属导轨， 整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中， 在导轨上放一金属棒 ab ,给ab 一个水平向右的冲量, 使它以初速度V 0运动起来，最后静止在导轨上，在导轨是光滑和 粗糙两种情况下 C A. 安培力对ab 所做的功相等 B .电流通过整个回路做功相等 C .整个回路产生的热量相等 5.如图所示，匀强磁场和竖直导轨所在面垂直，金属棒 ab 可在导轨上无 摩擦滑动，在金属棒、导轨和电阻组成的闭合回路中，除电阻 R 外，其 余电阻均不计，在ab 下滑过程中： [] A. 由于ab 下落时只有重力做功，所以机械能守恒. B. ab 达到稳定速度前，其减少的重力势能全部转化为电阻 R 的内能. C. ab 达到稳定速度后，其减少的重力势能全部转化为电阻 R 的内能. D. ab 达到稳定速度后，安培力不再对 ab 做功. A vB 2I B vBI C V B 2I R R R vBI 2 R af 之间连接 D .到停止运动时，两种情况棒运动距离相等 X X X X 第四章《电磁感应》第5讲《电磁感应现象的两类情况》 【计划课时】 3 课时 【学习目标】 1知道感生电场。 2知道感生电动势和动生电动势及其区别与联系。 【教学重难点】 1.对感生电动势与动生电动势实质的理解 【自主学习】 1、电磁感应现象中的感生电场与感生电动势 教材图4.5-1，穿过闭合回路的磁场增强，在回路中产生感应电流。是什么力充当非静电力使得自由电荷发生定向运动呢？ 什么是感生电动势？ 感生电场的方向应如何判断？ 提示：回想一下，感应电流的方向如何判断？电流的方向与电荷移动的方向有何关系？ 若导体中的自由电荷是负电荷，能否用楞次定律判定？ 下面通过例题看一下这方面的应用。 a被加速的电子带什么电？ b电子逆时针运动，等效电流方向如何？ c加速电场的方向如何？ d使电子加速的电场是什么电场？ e电磁铁的磁场怎样变化才能产生顺时针方向的感生电场？为什么？ 2、电磁感应现象中的洛伦兹力与动生电动势 什么是动生电动势？ 如图所示，导体棒运动过程中产生感应电流，试分析电路中的能量转化情况。 【自我检测】课后练习 1电势差， 2 （1）（3） 3 【要点探究】 要点一感生电场与感生电动势 （1）特点： ①变化的磁场周围产生感生电场，与闭合电路是否存在无关．如果在变化的磁场中放一个闭 合电路，电路中的自由电荷在感生电场作用下，做定向移动，形成电流．在这种情况下所 谓的非静电力就是感生电场的作用． ②感应电场是电场的一种形式，是客观存在的一种特殊物质． ③感生电场可用电场线形象描述，但感生电场的电场线是闭合曲线，所以感生电场又称为 涡旋电场．这一点与静电场不同，静电场的电场线不闭合． ④感生电场可以对带电粒子做功，可使带电粒子加速和偏转． (2)感生电场方向的判定 据楞次定律和右手螺旋定则判定．判定时可先假设有导体存在，推出的感应电流的方向，就是感生电场的方向． 例题 1如图所示，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，而使电路中产生了感应电动势，下列说法中正确的是（） A．磁场变化时，会在在空间中激发一种电场 B．使电荷定向移动形成电流的力是磁场力 C．使电荷定向移动形成电流的力是电场力 D．以上说法都不对 练习下列哪些说法是正确的() A．磁场变化时会在空间激发电场 B．处于变化磁场中的导体中的自由电荷定向移动，是由于受到感生电场的作用 磁场变强高考物理电磁感应现象的两类情况(大题培优 易错 难题)及详细答案
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