电磁感应定律练习题
电磁感应定律练习题
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1、导体棒在金属框架上向右加速运动，在此过程中（ AD ）
A、电容器上的电荷量越来越多
B、电容器上的电荷量越来越少
C、电容器上的电荷量保持不变
D、电阻R上有电流通过
2、如图所示，水平导轨的电阻忽略不计，金属棒ab和cd的电阻多别为R ab和R cd，且R ab＞R cd，处于匀强磁场中。金属棒cd在力F的作用下向右匀速运动。ab在外力作用下处于静止状态，下面说法正确的是 ( B )
A．U ab＞U cd
B．U ab=U cd
C．U ab＜U cd
D．无法判断
3、在图中，EF、GH为平行的金属导轨，其电阻可不计，R为电阻器，C为电容器，AB为可在EF和GH上滑动的导体横杆，有均匀磁场垂直于导轨平面。若用I1和I2分别表示图中该处导线中的电流，则当横杆AB ( D )
A、匀速滑动时，I1=0，I2=0
B、匀速滑动时，I1≠0，I2≠0
C、加速滑动时，I1=0，I2=0
D、加速滑动时，I1≠0，I2≠0
4、如图所示，由导体棒ab和矩形线框cdef组成的“10”图案在匀强磁场中一起向右匀速平动，匀强磁场的方向垂直线框平面向里，磁感应强度B随时间均匀增大，则下列说法正确的是（ A ）
A．导体棒的a端电势比b端电势高，电势差U ab在逐渐增大
B．导体棒的a端电势比b端电势低，电势差U ab在逐渐增大
C．线框中cdef有顺时针方向的电流，电流大小在逐渐增大
D．线框中cdef有逆时针方向的电流，电流大小在逐渐增大
5、金属棒ab静止在倾角为α的平行导轨上，导轨上端有导线相连，垂直于导轨平面的匀强磁场、磁感应强度为B 0，方向如图所示。从某一时刻t=0开始,B0均匀增加，到t=t1时，金属棒开始运动，那么在0~t1这段时间内，金属棒受到的摩擦力将（ D ）
A、不断增大
B、不断减小
C、先增大后减小
D、先减小后增大
6、如图所示，金属杆ab以恒定的速率v在光滑平行导轨上向右滑行，设整个电路中总电阻为R（恒定不变），整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中，下列叙述正确的是（ ABCD ）
A．ab杆中的电流与速率v成正比
B．磁场作用于ab杆的安培力与速率v成正比
C．电阻R上产生的热功率与速率v的平方成正比
D．外力对ab杆做功的功率与速率v的平方成正比
7、如图所示，水平方向的匀强磁场宽为b，矩形线框宽度为a，当这一闭合的导体框从磁场上方由静止开始下落，进入磁场时刚好做匀速运动，如果b>a，那么当线框的下边离开磁场时，线框的运动情况是（ C ）
A.匀速直线运动
B.加速直线运动
C.减速直线运动
D.都有可能
7、光滑无电阻水平导轨上有两相同金属棒a、b垂直于导轨放置，匀强磁场方向如图所示，
现给a一向右初速度v,则之后a、b的运动情况是（ BD ）
A、a做匀速运动，b做匀减速运动，最终两者速度相等
B、a做加速度变小的变减速运动，b做加速度变小的变加速运动，最终两者速度相等
C、a做加速度变小的变减速运动，b做加速度变小的变加速运动，最终两者加速度相等（不为零）
D、开始一段时间两者的距离逐渐减小，最终两者距离不变
8、图中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸面向里.abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为l.t=0时刻，bc边与磁场区域边界重合(如图).现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域.取沿a→b→c→d→a的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是（ C ）
9、如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有半径为r的光滑半圆形导体框，OC为一能绕O在框架上滑动的导体棒，Ob之间连一个电阻R，导体框架与导体电阻均不计，若要使OC能以角速度匀速转动，则外力做功的功率是（）
A、 B、
C、 D、
10、如图所示，固定于水平面上的金属框cdef，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动.此时abed构成一个边长l的正方形，棒电阻r，其余电阻不计，开始时磁感应强度为B0。
（1）若保持磁感应强度B0不变，欲使ab在水平外力作用下以v匀速运动，则回路中电流大小、方向如何？（2）若t=0时刻起，磁感应强度均匀增加，每秒增加量为k，同时保持棒静止，求棒中的感应电流大小、方向（3）在上述（2）情况下，始终保持棒静止，当t=t1时需加的垂直于棒的水平拉力是多大？
（4）若从t=0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定的速度v向右匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度怎样随时间变化（写出B与t的关系式）？
11、如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为r 0=0.10Ω，导轨的端点P 、Q 用电阻可忽略的导线相连，两导轨间的距离l=0.20 m ，有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感应强度B 与时间t 的关系为B=kt ，比例系数k=0.02T/s 。一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直在t=0时刻，金属杆紧靠在P 、Q 端，在外力作用下，杆以恒定的加速度从静止开始向导轨另一端滑动。求在t=6.0 s 时金属杆所受的安培力（注意：感生和动生）
12、如下图所示，一个很长的竖直放置的圆柱形磁铁，在其外部产生一个中心辐射的磁场(磁场水平向外)，其大小为r
k B (其中r 为辐射半径——考察点到圆柱形磁铁中心轴线的距离，k 为常数)，设一个与磁铁同轴的圆形铝环，半径为R(大于圆柱形磁铁的半径)，而弯成铝环的铝丝其横截面积为S ，圆环通过磁场由静止开始下落，下落过程中圆环平面始终水平，已知铝丝电阻率为ρ，密度为ρ0，当地的重力加速度为g ，试求：
(1)圆环下落的速度为v 时的电功率多大?
(2)圆环下落的最终速度是多大?
(3)如果从开始到下落高度为h 时，速度最大，经历的时间为t ，这一过程中圆环中消耗的电能是多少？电流的有效值I 0是多大?
1、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
2、如图所示，开关S闭合且达到稳定时，小灯泡能正常发光．则当闭合S和断开S的瞬间能观察到的现象分别是( )
A.小灯泡慢慢亮；小灯泡立即熄灭
B．小灯泡立即亮；小灯泡立即熄灭
C．小灯泡慢慢亮；小灯泡比原来更亮一下再慢慢熄灭
D．小灯泡立即亮；小灯泡比原来更亮一下再慢慢熄灭
3、某线圈通有如图所示的电流，则线圈中自感电动势改变方向的时刻有( )
A．第1 s末 B．第2 s末 C．第3 s末 D．第4 s末
4、在图所示电路中，L为电阻不计的线圈，A1和A2为零点在表盘中央的相同的电流表，A、B两点接在直流电源两极上．当开关S由闭合变为断开时，A1指针先立即偏向右方，然后缓慢地回到零点，下列说法正确的是( )
A．S由闭合变为断开时，A2指针偏向右方，缓慢地回到零点
B．S由闭合变为断开时，A2指针偏向左方，缓慢地回到零点
C．S由断开变为闭合时，A1指针立即偏向左方，而A2指针缓慢向左偏
D．S由断开变为闭合时，A1指针立即偏向右方，而A2指针缓慢向右偏
5、下图所示的是日光灯的结构示意图，若按图示的电路连接，关于日光灯发光的情况，下列叙述中正确的是( )
A．S1接通，S2、S3断开，日光灯就能正常发光
B．S1、S2接通，S3断开，日光灯就能正常发光
C．S3断开，接通S1、S2后，再断开S2，日光灯就能正常发光
D．当日光灯正常发光后，再接通S3，日光灯仍能正常发光
6、如下图所示的电路中，S是闭合的，此时流过L的电流为I1，流过灯A的电流为I2，且I1 7、如图所示的电路，L 是自感系数较大的线圈，在滑动变阻器的滑动片P 从A 端迅速滑向B 端的过程中，经过AB 中点C 时通过线圈的电流为I 1；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I 2；P 固定在C 点不动，达到稳定时通过线圈的电流为I 0，则( ) A ．I 1＝I 2＝I 0 B ．I 1>I 0>I 2 C ．I 1>I 2>I 0 D ．I 1 8、如下图所示，电阻R 1＝3 Ω，R 2＝6 Ω，线圈的直流电阻不计．电源电动势E ＝5 V ，内阻r ＝1 Ω，开始时开关S 闭合．则( ) A ．断开S 前，电容器带电荷量为零 B ．断开S 前，电容器电压为103 V C ．断开S 的瞬间，电容器a 板上带正电 D ．断开S 的瞬间，电容器b 板上带正电 9、在如图所示的电路中，电流表的内阻不计，电阻R 1＝2.5 Ω，R 2＝7.5 Ω，线圈的直流电阻可以忽略．闭合开关S 的瞬间，电流表读数I 1＝0.2 A ，当线圈中的电流稳定后，电流表的读数I 2＝0.4 A ．试求电池的电动势和内阻． 解析：闭合开关S 的瞬间，R 1和R 2串联接入电路， 由闭合电路欧姆定律I 1＝E R 1＋R 2＋r ，即0.2＝E 2.5＋7.5＋r .① 电路稳定后，R 2被短路，I 2＝ E R 1＋r ，即0.4＝E 2.5＋r .② 由①②解得：????? E ＝3 V ，r ＝5 Ω. 10、磁悬浮列车的原理如图所示，在水平面上，两根平行直导轨上有一正方形金属框abcd ，导轨间有竖直方向且等距离（跟ab 边的长度相等）的匀强磁场B 1和B 2。当匀强磁场B 1和B 2同时以速度V 沿直导轨向右运动时，金属框也会沿直导轨运动。设直导轨间距为L=0.4m ，B 1=B 2=1T ，磁场运动的速度为V=5m/s 。金属框每边的电阻均为r=0.5?,试求： (1)若金属框没有受阻力时,金属框向何方向运动? (2)金属框始终受到1N 的阻力时，金属框最大速度是多少？ (3)当金属框始终受到1N 阻力时，要使金属框维持最大速度运动，每秒钟需消耗多少能量？ 11、如图所示，匀强磁场的磁感应强度为0.4T ，R=100Ω，C=100μF ，ab 长20cm ，当ab 以v=10m/s 的速度向右匀速运动时，电容器哪个极板带正电？电荷量为多少？ 电磁感应现象楞次定律练习题 1.发现电流磁效应现象的科学家是___________，发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是__________，发现电磁感应现象的科学家是___________，发现电荷间相互作用力规律的的科学家是___________。 2．位于载流长直导线近旁的两根平行铁轨A和B，与长直导线平行且在同一水平面上，在铁轨A、B上套有两段可以自由滑动的导体CD和EF，如图所示， 若用力使导体EF向右运动，则导体CD将（） A．保持不动 B．向右运动 C．向左运动 D．先向右运动，后向左运动 3．如图所示，要使Q线圈产生图示方向的电流，可采用的方法有 ( ) A．闭合电键K B．闭合电键K后，把R的滑片右移 C．闭合电键K后，把P中的铁心从左边抽出 D．闭合电键K后，把Q靠近P 4．如图所示是家庭用的“漏电保护器”的关键部分的原理图，其中P是一个变压器铁芯，入户的两根电线(火线和零线)采用双线绕法，绕在铁芯的一侧作为原线圈，然后再接入户内的用电器．Q是一个脱扣开关的控制部分(脱扣开关本身没有画出，它是串联在本图左边的火线和零线上，开关断开时，用户的供电被切断)，Q接在铁芯 另一侧副线圈的两端a、b之间，当a、b间没有电压时，Q使得脱 扣开关闭合，当a、b间有电压时，脱扣开关即断开，使用户断电． (1)用户正常用电时，a、b之间有没有电压？ (2)如果某人站在地面上，手误触火线而触电，脱扣开关是否会断开？为什么？ 5．如图所示为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，其中能产生由a到b的感应电流的是( ) 6.如图所示，通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环，铜环平面与 螺线管截面平行。当电键S接通瞬间，两铜环的运动情况是( ) A．同时向两侧推开 B．同时向螺线管靠拢 C．一个被推开，一个被吸引，但因电源正负极未知，无法具体 判断 3. 如图所示，两根光滑的金属导 计。斜面处在一匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上。质量为m,电阻可不计的金属棒 直的恒力作用下沿导轨匀速上滑，并上升h高度，如图所示。在这过程中 A. 作用于金属捧上的各个力的合力所作的功等于零 B. 作用于金属捧上的各个力的合力所作的功等 于mgh与电阻R上发出的焦耳热之和 C. 恒力F与安培力的合力所作的功等于零 ab,在沿着斜面与棒垂 4. 两根光滑金属导轨平行放置在倾角为0=30。的斜面上，导轨左端接 有电阻R=10 / Q,导轨自身电阻忽略不计。匀强磁场垂直于斜面向上，磁感强度B=0.5T。质量Y 为m=0.1kg ，电阻可不计的金属棒ab静止释放，沿导轨下滑。如图所示，设导轨足够长，导轨宽度L=2m，金属棒ab下滑过程中始终与导轨接触良好，当金属棒下滑h=3m时，速度恰好达到最大速度，求此(1)最大速度(2)从开始到速度达到T h 』 第12讲法拉第电磁感应定律4----能量问题1 能的转化与守恒，是贯穿物理学的基本规律之一。从能量的观点来分析、解决问题，既是学习物理的基本功，也是一 种能力。自然界存在着各种不同形式的能，如； ■-动能 机械能:重力势能 I弹性势能(弹簧) ?热能 1. 如图16-7-6所示，在竖直向上B=0.2T的匀强磁场内固定一水平无电阻的光滑U形金属导轨，轨距50cm。 金属导线ab的质量m=0.1kg，电阻r=0.02 Q且ab垂直横跨导轨。导轨中接入电阻 F=0.1N拉着ab向右匀速平移，贝U (1) ab的运动速度为多大？ (2 )电路中消耗的电功率是多大？ (3)撤去外力后R上还能产生多少热量？ 图16-7-6 2. 相距为d的足够长的两平行金属导轨(电阻不计)固定在绝缘水平面上，导轨间有垂直轨道平面的匀强磁 场，磁感强度为B，导轨左端接有电容为C的电容器，在导轨上放置一金属棒并与导轨接触良好，如图所 示。现用水平拉力使金属棒开始向右运动，拉力的功率恒为P,在棒达到最大速度之前，下列叙述正确的是 R=0.08 Q,今用水平恒力 A.金属棒做匀加速运动 B.电容器所带电量不断增加 C.作用于金属棒的摩擦力的功率恒为P D.电容器a极板带负电 1．利用电磁感应定律计算感应电动势 电磁感应定律适用于一切电磁感应现象，作为电磁感应定律的应用之一，是依据这一定律计算感应电动势。 由于穿过闭合电路的磁通量发生变化（或某段导线做切割磁感线运动），在闭合电路中（或在导线中）就产生感应电动势，基于电动势的存在，可视为一电源，做切割磁感线运动的导线，或磁通量发生变化的闭合电路内部，即为电源内部——内电路，和该内电路相连接的那部分电路为外电路。不难看出，在这种情况下，问题便归结为闭合电路的计算问题， 2．运用ε=Blvsinθ应注意的问题 （1）表达成ε=BLvsinθ中的L不是导体的实际长度，而是导线做切割磁感线运动的有效长度，可以理解为产生感应电动势的导体两端点连接线，在切割速度v的垂直方向上投影的长度。 如图所示，导线皆在纸面内运动，磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直纸面向里，各图中导线的有效长度L分别为： 有效长度L=0。 在图1（c）中，按v1方向运动，有效长度L=a/2；a（a为等边三角 方向运动，有效长度 形之边长）按v2方向运动，有效长度L=a/2；按v3 （2）表达式ε=BLvsinθ中，θ为运动速度v与磁感强度B之间的夹角。若θ=kπ（k=c，±1，±2…）时，即运动速度方向与磁感强度B的方向平行时，ε=BLvsinθ=0，尽管导体运动，但没有感应电动势产生。 （3）在运用表达式ε=BLvsinθ解题时，往往遇到磁场方向、导体运动方向、感应电流方向、安培力方向、外力方向比较复杂的空间立体图。此时，应将复杂的空间图形简化为单向视图。 例如，在图2中，导线AB中通以电流，电流方向由B→A，边长为d的正方形闭合线框abcd绕着OO’轴以角速度ω匀速转动，轴OO’与导线AB平行，二者相距为l，线框的电阻值为R，当线框转到与 AB、00’所在平面垂直时，ab、cd边所在处磁场的磁感应强度的大小均为B O ，求此时，线框中感应电流的大小和方向。 分析可知，导线AB中的电流I O在空间所产生的磁场的方向与线框abcd运动的方向成一定的夹角，画出这样一个涉及电流磁场的方向、做切割磁感线运动的导线运动方向、感应电流方向的立体图形比较困难。但是，可将空间图形简化成一单向视图，如图3所示。 2020高考物理 电磁感应定律 楞次定律（含答案） 1.如图所示，一水平放置的N 匝矩形线框面积为S ，匀强磁场的磁感应强度为B ，方向斜向上，与水平面成30°角，现若使矩形框以左边的一条边为轴转到竖直的虚线位置，则此过程中磁通量的改变量的大小是( ) A.3－1 2BS B.3＋1 2NBS C. 3＋1 2 BS D. 3－1 2 NBS 答案 C 2.(多选)涡流检测是工业上无损检测的方法之一，如图所示，线圈中通以一定频率的正弦交流电，靠近待测工件时，工件内会产生涡流，同时线圈中的电流受涡流影响也会发生变化。下列说法中正确的是( ) A ．涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化 B ．涡流的频率等于通入线圈的交流电频率 C ．通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力 D ．待测工件可以是塑料或橡胶制品 答案 ABC 3.如图所示，ab 为一金属杆，它处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，可绕a 点在纸面内转动；S 为以a 为圆心位于纸面内的金属环；在杆转动过程中，杆的b 端与金属环保持良好接触；A 为电流表，其一端与金属环相连，一端与a 点良好接触。当杆沿顺时针方向转动时，某时刻ab 杆的位置如图所示，则此时刻( ) A．有电流通过电流表，方向由c向d，作用于ab的安培力向右 B．有电流通过电流表，方向由c向d，作用于ab的安培力向左 C．有电流通过电流表，方向由d向c，作用于ab的安培力向右 D．无电流通过电流表，作用于ab的安培力为零 答案A 4．(多选)航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的。电磁驱动原理如图所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈端点的金属环被弹射出去。现在固定线圈左侧同一位置，先后放有分别用横截面积相等的铜和铝导线制成形状、大小相同的两个闭合环，且电阻率ρ铜<ρ铝。闭合开关S的瞬间() A．从左侧看环中感应电流沿顺时针方向 B．铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力 C．若将环放置在线圈右方，环将向左运动 D．电池正负极调换后，金属环不能向左弹射 答案AB 5．如图所示，矩形金属线框abcd放在水平桌面上，ab边和条形磁铁的竖直轴线在同一竖直平面内，现让条形磁铁沿ab边的竖直中垂线向下运动，线框始终静止。则下列说法正确的是() 电磁感应计算题专题 计算题 （共15小题） 1. 如图13-17所示，两根足够长的固定平行金属导轨位于同一水平面内，导轨间的中距离为L ，导轨上横放着两根导体棒ab 和cd.设两根导体棒的质量皆m ，电阻皆为R ，导轨光滑且电阻不计，在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感强度为B 。开始时ab 和cd 两导体棒有方向相反的水平初速，初速大小分别为v 0和2v 0，求： （1）从开始到最终稳定回路中产生的焦耳热。 （2）当ab 棒的速度大小变为 4 v 时，回路中消耗的电功率。 2. 如图13-18所示，在空中有一水平方向的匀强磁场区域， 区域的上下边缘间距为h ，磁感强度为B 。有一宽度为b(b ＜h ＝、长度为L ，电阻为R 。质量为m 的矩形导体线圈紧贴磁场区域的上边缘从静止起竖直下落，当线圈的PQ 边到达磁场 下边缘时，恰好开始做匀速运动。求： （1）线圈的MN 边刚好进入磁场时，线圈的速度大小。 （2）线圈从开始下落到刚好完全进入磁场，经历的时间。 3. 水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，问距为L ，一端通过导线与阻值为R 的电阻连接；导轨上放一质量为m 的金属杆（见右上图），金属杆与导轨的电阻忽略不计；均匀磁场竖直向下.用与导轨平行的恒定拉力F 作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动.当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动速度v 也会变化，v 与F 的关系如右下图.（取重力加速度g=10m/s 2） （1）金属杆在匀速运动之前做什么运动？ （2）若m=0.5kg,L=0.5m,R=0.5Ω；磁感应强度B 为多大？ （3）由v —F 图线的截距可求得什么物理量？其值为多少？ 4. 如图1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 0、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 图13-17 图13-18 xxxXXXXX学校XXXX年学年度第二学期第二次月考XXX年级xx班级 姓名：_______________班级：_______________考号：_______________ 题号 一、选 择 题二、填空 题 三、计算 题 四、多项 选择 总分 得分 一、选择题 （每空？分，共？分） 1、彼此绝缘、相互垂直的两根通电直导线与闭合线圈共面，下图中穿过线圈的磁通量可能为零的是 2、伟大的物理学家法拉第是电磁学的奠基人，在化学、电化学、电磁学等领域都做出过杰出贡献，下列陈述中不符合历史事实的是（） A．法拉第首先引入“场”的概念来研究电和磁的现象 B．法拉第首先引入电场线和磁感线来描述电场和磁场 C．法拉第首先发现了电流的磁效应现象 D．法拉第首先发现电磁感应现象并给出了电磁感应定律 3、如图所示，两个同心放置的共面金属圆环a和b，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直，则穿过两环的磁通量Φa和Φb大小关系为： A.Φa＞Φb B.Φa＜Φb C.Φa＝Φb D.无法比较 4、关于感应电动势大小的下列说法中，正确的是（） 评卷人得分 A．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 B．线圈中磁通量越大，产生的感应电动势一定越大 C．线圈放在磁感强度越强的地方，产生的感应电动势一定越大 D．线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大 5、对于法拉第电磁感应定律，下面理解正确的是 A．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大 B．穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零 C．穿过线圈的磁通量变化越大，感应电动势越大 D．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大 6、如图所示，均匀的金属长方形线框从匀强磁场中以匀速V拉出，它的两边固定有带金属滑轮的导电机构，金属框向右运动时能总是与两边良好接触，一理想电压表跨接在PQ两导电机构上，当金属框向右匀速拉出的过程中，电压表的读数：（金属框的长为a，宽为b，磁感应强度为B） A．恒定不变，读数为BbV B．恒定不变，读数为BaV C．读数变大 D．读数变小 7、如图所示，平行于y轴的导体棒以速度v向右匀速直线运动，经过半径为R、磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域，导体棒中的感应电动势ε与导体棒位置x关系的图像是 8、如图所示，一个高度为L的矩形线框无初速地从高处落下，设线框下落过程中，下边保持水平向下平动。在线框的下方，有一个上、下界面都是水平的匀强磁场区，磁场区高度为2L，磁场方向与线框平面垂直。闭合线圈下落后，刚好匀速进入磁场区，进入过程中，线圈中的感应电流I0随位移变化的图象可能是 第九章电磁感应 课时作业27电磁感应现象楞次定律 时间：45分钟满分：100分 一、选择题(8×8′＝64′) 图1 1．如图1所示，一个矩形线圈与通有相同大小的电流的平行直导线处于同一平面，而且处在两导线的中央，则() A．两电流同向时，穿过线圈的磁通量为零 B．两电流反向时，穿过线圈的磁通量为零 C．两电流同向或反向，穿过线圈的磁通量都相等 D．因两电流产生的磁场是不均匀的，因此不能判定穿过线圈的磁通量是否为零 解析：两电流同向时，在线圈范围内，产生的磁场方向相反，大小对称，穿过线圈的磁通量为零，A正确，BCD不正确． 答案：A 图2 2．位于载流长直导线近旁的两根平行铁轨A和B，与长直导线平行且在同一水平面上，在铁轨A、B上套有两段可以自由滑动的导体CD和EF，如图2所示，若用力使导体EF向右运动，则导体CD将() A．保持不动 B．向右运动 C．向左运动 D．先向右运动，后向左运动 解析：当EF向右运动时，由右手定则，有沿FECD逆时针方向的电流，再由左手定则， 得CD受力向右，选B.本题也可以直接由楞次定律判断，由于EF向右，线框CDFE面积变大，感应电流产生的效果是阻碍面积变大，即CD向右运动． 答案：B 图3 3．如图3所示，要使Q线圈产生图示方向的电流，可采用的方法有() A．闭合电键K B．闭合电键K后，把R的滑片右移 C．闭合电键K后，把P中的铁心从左边抽出 D．闭合电键K后，把Q靠近P 解析：当闭合电键K时，Q中的磁场由无变有，方向向右，由楞次定律，Q产生的感应电流方向如题图，A正确．闭合电键K后，把Q靠近P时，Q中的磁场变强，方向向右，由楞次定律，Q产生的感应电流方向如题图，D正确，B、C不正确． 答案：AD 图4 4．如图4所示，在光滑水平桌面上有两个金属圆环，在它们圆心连线中点正上方有一个条形磁铁，当条形磁铁自由下落时，将会出现的情况是() A．两金属环将相互靠拢 B．两金属环将相互分开 C．磁铁的加速度会大于g D．磁铁的加速度会小于g 解析：当条形磁铁自由下落时，金属圆环中的感应电流产生的效果总是阻碍磁通量增大，阻碍磁铁发生相对运动，磁铁加速度小于g，同时，金属圆环向远处运动，有使磁通量变小的趋势，B、D正确． 答案：BD 第1课时 电磁感应现象 楞次定律 一、对磁通量的理解 1．如图1所示，正方形线圈abcd 位于纸面内，边长为L ，匝数为N ，过ab 中点和cd 中点的连线OO ′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁感应强度为B ，则穿过线圈的磁通量为 ( ) A.BL 22 B.NBL 22 C ．BL 2 D ．NBL 2 答案 A 2.如图所示，一水平放置的N 匝矩形线框面积为S ，匀强磁场的磁感应强度为B ，方向斜向上，与水平面成30 °角，现若使矩形线框以左边的一条边为轴转到竖直的虚线位置，则此过程中磁通量的改变量的大小是( ) A.3－12BS B.3＋1 2 NBS C. 3＋12BS D.3－1 2NBS [答案] C 二、磁感应现象 1.法拉第圆盘发电机中，似乎穿过闭合电路的磁通量没有变化，怎么能产生感应电流？ 提示：随着圆盘的转动，定向运动电子受到洛伦兹力作用，造成正、负电荷分别向圆盘中心和边缘累积，产生电动势，进而产生感应电流。也可把圆盘看成由许多根“辐条”并联，圆盘转动，每根“辐条”做切割磁感线运动产生电动势，进而产生感应电流。 2.如图所示，能产生感应电流的是 ( ) 答案 B 3．(2014·宁波期末)如图9－1－17所示，矩形线框在磁场内做的各种运动中，能够产生感应电流的是( ) 图9－1－17 解析：选B 4. 如图9－1－8所示，一个U 形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab ，有一个磁感应强度为B 的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为θ。在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是( ) 图9－1－8 A ．ab 向右运动，同时使θ减小 B ．使磁感应强度B 减小，θ角同时也减小 C ．ab 向左运动，同时增大磁感应强度B D ．ab 向右运动，同时增大磁感应强度B 和θ角(0°<θ<90°) 变，D 错误。 5.（2012山西四校第二次联考）．如图所示，竖直放置的长直导线通以恒定电流，有一矩形线框与导线在同一平面，在下列情况中线圈产生感应电流的是（ ） A ．导线中电流强度变大 B ．线框向右平动 C ．线框向下平动 D ．线框以ab 边为轴转动 答案：ABD 6．带电圆环绕圆心在圆环所在平面内旋转，在环的中心处有一闭合小线圈，小线圈和圆环在同一平面内，则( ) A ．只要圆环在转动，小线圈内就一定有感应电流 B ．不管圆环怎样转动，小线圈内都没有感应电流 C ．圆环做变速转动时，小线圈内一定有感应电流 D ．圆环做匀速转动时，小线圈内没有感应电流 解析：选CD 7．某部小说中描述一种窃听电话：窃贼将并排在一起的两根电话线分开，在其中一根电话线旁边铺设一条两端分别与耳机连接的导线，这条导线与电话线之间是绝缘的，如图2所示．下列说法正确的是 ( ) 图2 A ．不能窃听到电话，因为电话线中电流太小 B ．不能窃听到电话，因为电话线与耳机没有接通 C ．可以窃听到电话，因为电话线中的电流是恒定电流，在耳机电路中引起感应电流 D ．可以窃听到电话，因为电话线中的电流是交变电流，在耳机电路中引起感应电流 答案 D 8．在图3所示的闭合铁芯上绕有一组线圈，线圈与滑动变阻器、电池构成电路，a 、b 、c 为三个闭合金属圆环，假定线圈产生的磁场的磁感线全部集中在铁芯内，则当滑动变阻器滑动触头左右滑动时，能产生感应电流的圆环是 ( ) 图3 电磁感应楞次定律 一、电磁感应现象 感应电流产生的条件是：穿过闭合电路的磁通量发生变化。 感应电动势产生的条件是：穿过电路的磁通量发生变化。 二、楞次定律 感应电流总具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 2．对“阻碍”意义的理解： （1）阻碍原磁场的变化。“阻碍”不是阻止，而是“延缓”，感应电流的磁场不会阻止原磁场的变化，只能使原磁场的变化被延缓或者说被迟滞了，原磁场的变化趋势不会改变，不会发生逆转． （2）阻碍的是原磁场的变化，而不是原磁场本身，如果原磁场不变化，即使它再强，也不会产生感应电流． （3）阻碍不是相反．当原磁通减小时，感应电流的磁场与原磁场同向，以阻碍其减小；当磁体远离导体运动时，导体运动将和磁体运动同向，以阻碍其相对运动． （4）由于“阻碍”，为了维持原磁场的变化，必须有外力克服这一“阻碍”而做功，从而导致其它形式的能转化为电能．因此楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的体现． 5．楞次定律的应用步骤 楞次定律的应用应该严格按以下四步进行：①确定原磁场方向；②判定原磁场如何变化（增大还是减小）；③确定感应电流的磁场方向（增反减同）；④根据安培定则判定感应电流的方向。 6．解法指导： （1）楞次定律中的因果关联 楞次定律所揭示的电磁感应过程中有两个最基本的因果联系，一是感应磁场与原磁场磁通量变化之间的阻碍与被阻碍的关系，二是感应电流与感应磁场间的产生和被产生的关系.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. （2）运用楞次定律处理问题的思路 （a）判断感应电流方向类问题的思路 ①明确原磁场：弄清原磁场的方向及磁通量的变化情况. 电磁感应计算题 1、如图所示,两根相距Ｌ平行放置的光滑导电轨道,与水平面的夹角为θ,轨道间有电阻R,处于磁感应强度为Ｂ、方向垂直轨道向上的匀强磁场中,一根质量为m 、电阻为r 的金属杆ab,由静止开始沿导电轨道下滑,设下滑过程中杆ab 始终与轨道保持垂直,且接触良好,导电轨道有足够的长度且电阻不计,求: (1)金属杆的最大速度就是多少; (2)当金属杆的速度刚达到最大时,金属杆下滑的距离为S,求金属杆在此过程中克服安培力做的功; (3)若开始时就给杆ab 沿轨道向下的拉力Ｆ使其由静止开始向下做加速度为a 的匀加速运动(a>gsinθ),求拉力Ｆ与时间t 的关系式？ 2、如图所示,水平面上有两电阻不计的光滑金属导轨平行固定放置,间距d 为0、5 m,左端通过导线与阻值为2 Ω的电阻R 连接,右端通过导线与阻值为4 Ω的小灯泡L 连接,在CDEF 矩形区域内有竖直向上的匀强磁场,CE 长为2 m,CDEF 区域内磁场的磁感应强度B 随时间变化如图所示,在t ＝0时,一阻值为2 Ω的金属棒在恒力F 作用下由静止开始从AB 位置沿导轨向右运动,当金属棒从AB 位置运动到EF 位置过程中,小灯泡的亮度没有发生变化,求: (1)通过小灯泡的电流强度; (2)恒力F 的大小; (3)金属棒的质量。 R B a b θ θ 3.如图甲所示,电阻不计的光滑平行金属导轨相距L=0.5m,上端连接R=0、5Ω的电阻,下端连接着电阻不计的金 属卡环,导轨与水平面的夹角θ=30°.导轨间虚线区域存在方向垂直导轨平面向上的磁场,其上、下边界之间的距离S =10m,磁感应强度的B -t 图如图乙所示。长为L 且质量为m=0.5kg 的金属棒ab 的电阻不计,垂直导轨放置于距离磁场上边界d =2.5m 处,与导轨始终接触良好.在t =0时刻棒由静止释放,滑至导轨底端被环卡住不动,g 取10m/s 2,求: (1)棒运动到磁场上边界的时间; (2)棒进入磁场时受到的安培力; (3)在0—5s 时间内电路中产生的焦耳热。 4如图所示,质量为M 的导体棒ab 的电阻为r ,水平放在相距为l 的竖直光滑金属导轨上.导轨平面处于磁感应强度大小为B 、方向垂直于导轨平面向外的匀强磁场中.左侧就是水平放置、间距为d 的平行金属板.导轨上方与一可变电阻R 连接,导轨电阻不计,导体棒与导轨始终接触良好.重力加速度为g. (1)调节可变电阻的阻值为R 1=3r ,释放导体棒,当棒沿导轨匀速下滑时,将带电量为+q 的微粒沿金属板间的中 心线水平射入金属板间,恰好能匀速通过.求棒下滑的速率v 与带电微粒的质量m . (2)改变可变电阻的阻值为R 2=4r ,同样在导体棒沿导轨匀速下滑时,将该微粒沿原来的中心线水平射入金属板 间,若微粒最后碰到金属板并被吸收.求微粒在金属板间运动的时间t . 乙 t/s 1 2016楞次定律和法拉第电磁感应定律(一) 班级姓名 【知识反馈】 1.产生感应电流的条件： 2.楞次定律的内容： 从不同角度理解楞次定律： （1）从磁通量变化的角度： （2）从相对运动的角度： （3）从面积变化的角度： 3.法拉第电磁感应定律的内容： 表达式：，适用 表达式：，适用 【巩固提升】 1、如图所示，蹄形磁铁的两极间，放置一个线圈abcd，磁铁和线圈 都可以绕OO′轴转动，磁铁如图示方向转动时，线圈的运动情况是 ( ) A．俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同 B．俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同 C．线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁转速 D．线圈静止不动 2、如图所示，两轻质闭合金属圆环，穿挂在一根光滑水平绝缘直杆上，原来处于静止状态。当条形磁铁的N极自右向左插入圆环时，两环的运动情况是( ) A．同时向左运动，两环间距变大； B．同时向左运动，两环间距变小； C．同时向右运动，两环间距变大； D．同时向右运动，两环间距变小。 3.如图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q 平行放置于导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下 落接近回路时( ) A．P、Q将相互靠拢 B．P、Q将相互远离 C．磁铁的加速度仍为g D．磁铁的加速度小于g 4.如图是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流，各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中表示正确的是( ) 5.如图所示，一金属弯杆处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，已知ab＝bc＝L，当它以速度v向右平动时，a、c两点间的电势差为( ) A．BLv B．BLv sinθ C．BLv cosθ D．BLv(l＋sinθ) 6.如图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线与一 个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B 中，两板间有一个质量为m、电量为+q的油滴处于静止状态，则线圈中的磁场B 的变化情况和磁通量变化率分别是( ) A、正在增加， B、正在减弱， C、正在增加， D、正在减弱， 7．在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环。规定导体环中电流的正方向如图11（甲）所示，磁场方向竖直向上为正。当磁感应强度B 随时间t按图（乙）变化时，下列能正确表示导体环中感应电流随时间变化情况的是( ) 8．如图所示，平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M和P之间接有阻值为R＝3.0 Ω的定值电阻，导体棒ab长L＝0.5 m，其电阻不计，且与导轨接触良好，整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.4 T，现使ab以v＝10 m/s的速度向右做匀速运动，则以下判断正确的是( ) A．导体棒ab中的感应电动势E＝2.0 V B．电路中的电流I＝0.5 A C．导体棒ab所受安培力方向向右 D．导体棒ab所受合力做功为零 9. 在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大 线圈M相接，如图所示，导轨上放一根导线ab，磁感线垂 直导轨所在的平面，欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺 时针方向的感应电流，则导线的运动可能是（） 电磁感应计算题专题 命题人：蓝杏芳 学号________. 姓名________. 四.计算题 （共15小题） 1. 如图13-17所示，两根足够长的固定平行金属导轨位于同一水平面内，导轨间的中距离为L ，导轨上横放着两根导体棒ab 和cd.设两根导体棒的质量皆m ，电阻皆为R ，导轨光滑且电阻不计，在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感强度为B 。开始时ab 和cd 两导体棒有方向相反的水平初速，初速大小分别为v 0和2v 0，求： （1）从开始到最终稳定回路中产生的焦耳热。 （2）当ab 棒的速度大小变为4 0v 时，回路中消耗的电功率。 2. 如图13-18所示，在空中有一水平方向的匀强磁场区域，区域的上下边缘间距为h ，磁感强度为B 。有一宽度为b(b ＜h ＝、长度为L ，电阻为R 。质量为m 的矩形导体线圈紧贴磁场区域的上边缘从静止起竖直下落，当线圈的PQ 边到达磁场 下边缘时，恰好开始做匀速运动。求： （1）线圈的MN 边刚好进入磁场时，线圈的速度大小。 （2）线圈从开始下落到刚好完全进入磁场，经历的时间。 3. 水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，问距为L ， 一端通过导线与阻值为R 的电阻连接；导轨上放一质量为m 的金属杆（见右上图），金属杆与导轨的电阻忽略不计；均匀磁场竖直向下.用与导轨平行的恒定拉力F 作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动.当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动速度v 也会变化，v 与F 的关系如右下图.（取重力加速度g=10m/s 2） （1）金属杆在匀速运动之前做什么运动？ （2）若m=0.5kg,L=0.5m,R=0.5Ω；磁感应强度B 为多大？ （3）由v —F 图线的截距可求得什么物理量？其值为多少？ 4. 如图1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 0、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 图13-17 图13-18 第4、5节楞次定律__电磁感应中的能量转化与守恒 1.闭合电路的一部分导体做切割磁感线的运动时， 可用右手定则判断感应电流的方向。 2．楞次定律的内容是：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．感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原 因。 4．在由于回路与磁场间发生相对运动引起的电磁 感应中产生的电能是通过克服安培力做功转化而 来的，克服安培力做的功等于产生的电能，这些电 能又通过电流做功转化为其他形式的能量，如使电 阻发热产生内能；在由于磁场变化引起的电磁感应 中产生的电能是由磁场能转化来的。 一、右手定则 1．内容 将右手手掌伸平，使大拇指与其余并拢的四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线从手心进入，大拇指指向导体运动方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向，也就是感应电动势的方向。 2．适用情景 闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流的方向判断。 二、楞次定律 1．实验探究 (1)实验目的 探究决定感应电流方向的因素以及所遵循的规律。 (2)实验过程 实验前先查明电流的方向与电流表指针偏转方向的关系，然后将螺线管与电流表组成闭合回路，分别将条形磁铁的N极、S极插入、抽出线圈，如图1-4-2所示，记录感应电流方向如下。 图1-4- 1 图1-4-2 (3)实验记录及分析 ①线圈内磁通量增加时的情况。 图号磁场方向感应电流方向 (俯视) 感应电流的磁场 方向 归纳总结甲向下逆时针向上感应电流的磁场阻碍 磁通量的增加乙向上顺时针向下 ②线圈内磁通量减少时的情况。 图号磁场方向 感应电流方向 (俯视) 感应电流的磁场 方向 归纳总结丙向下顺时针向下感应电流的磁场阻碍 磁通量的减少丁向上逆时针向上 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。 三、电磁感应中的能量转化与守恒 1．在导线做切割磁感线运动而产生感应电流时，电路中的电能来源于机械能。 2．克服安培力做了多少功，就产生多少电能。 3．电流做功时又将电能转化为其他形式的能量。 4．电磁感应现象中，能量在转化过程中是守恒的。 1．自主思考——判一判 法拉第电磁感应定律与楞次定律练习题 1、下列图中能产生感应电流的是( ) 2、关于电磁感应现象，下列说法中正确的是( ) A．闭合线圈放在变化的磁场中，必然有感应电流产生 B．穿过闭合线圈的磁通量变化时，线圈中有感应电流 C．闭合线圈在匀强磁场中垂直磁感线运动，必然产生感应电流 D．穿过闭合电路的磁感线条数发生变化时，电路中有感应电流 3、一飞机在北半球的上空以速度v水平飞行，飞机机身长为a，机翼两端的距离为b。该空间地磁场的磁 感应强度的水平分量为B1，竖直分量为B2；设驾驶员左侧机翼的端点为C，右侧机翼的端点为D，则CD 两点间的电势差U为 A．U=B1vb，且C点电势低于D点电势 B．U=B1vb，且C点电势高于D点电势 C．U=B2vb，且C点电势低于D点电势 D．U=B2vb，且C点电势高于D点电势 4、某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律。在线圈由图示位置自上而下 穿过固定的条形磁铁的过程中，从上向下看，线圈中感应电流方向是 A．先顺时针方向，后逆时针方向 B．先逆时针方向，后顺时针方向 c．一直是顺时针方向 D．一直是逆时针方向 5、如图所示，一金属弯杆处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，已知ab＝bc＝L， 当它以速度v向右平动时，a、c两点间的电势差为() A．BLv B．BLv sinθ C．BLv cosθD．BLv(l＋sinθ) 6、穿过某线圈的磁通量随时间变化的Φ-t图象，如图所示，下面几段时间 内，产生感应电动势最大的是 ①0-5s ②5-10s ③10-12s ④12-15s A．①② B．②③ C．③④ D．④ 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 第3讲 法拉第电磁感应定律及其应用 一、感应电流的产生条件 1、回路中产生感应电动势和感应电流的条件是回路所围面积中的磁通量变化，因此研究磁通量的变化是关键，由磁通量的广义公式中φθ=B S ·sin （θ是B 与S 的夹角）看，磁通量的变化?φ可由面积的变化?S 引起；可由磁感应强度B 的变化?B 引起；可由B 与S 的夹角θ的变化?θ引起；也可由B 、S 、θ中的两个量的变化，或三个量的同时变化引起。 2、闭合回路中的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动时，可以产生感应电动势，感应电流，这是初中学过的，其本质也是闭合回路中磁通量发生变化。 3、产生感应电动势、感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化。 二、法拉第电磁感应定律 公式一： t n E ??=/φ 注意: 1)该式普遍适用于求平均感应电动势。 2)E 只与穿过电路的磁通量的变化率??φ/t 有关, 而与磁通的产生、磁通的大小及变化方式、电路是否闭合、电路的结构与材料等因素无关。 公式t n E ??=φ 中涉及到磁通量的变化量?φ的计算, 对?φ的计算, 一般遇到有两种情况: 1)回路与磁场垂直的面积S 不变, 磁感应强度发生变化, 由??φ=BS , 此时S t B n E ??=, 此式中的??B t 叫 磁感应强度的变化率, 若 ??B t 是恒定的, 即磁场变化是均匀的, 那么产生的感应电动势是恒定电动势。 2)磁感应强度B 不变, 回路与磁场垂直的面积发生变化, 则??φ=B S ·, 线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动产生交变电动势就属这种情况。 严格区别磁通量φ, 磁通量的变化量?φB 磁通量的变化率 ??φ t , 磁通量φ=B S ·, 表示穿过研究平面的磁感线的条数, 磁通量的变化量?φφφ=-21, 表示磁通量变化的多少, 磁通量的变化率 ??φ t 表示磁通量变化的快慢, 公式二: θsin Blv E = 要注意: 1)该式通常用于导体切割磁感线时, 且导线与磁感线互相垂直(l ⊥B )。 2)θ为v 与B 的夹角。l 为导体切割磁感线的有效长度(即l 为导体实际长度在垂直于B 方向上的投影)。 公式Blv E =一般用于导体各部分切割磁感线的速度相同, 对有些导体各部分切割磁感线的速度不相同的情况, 如何求感应电动势？ 如图1所示, 一长为l 的导体杆AC 绕A 点在纸面内以角速度ω匀速转动, 转动的区域的有垂直纸面向里的匀强磁场, 磁感应强度为B , 求AC 产生的感应电动势, 显然, AC 各部分切割磁感线的速度不相等, v v l A C ==0,ω, 且AC 上各点的线速度大小与半径成 正比, 所以AC 切割的速度可用其平均切割速v v v v l A C C =+==222ω, 故2 2 1l B E ω=。 ω2 2 1BL E = ——当长为L 的导线，以其一端为轴，在垂直匀强磁场B 的平面内，以角速度ω匀速转动时，其两端感应电动势为E 。 一、磁通量 1．概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S与B的乘积。 2．公式：Φ＝BS。 3．单位：1 Wb＝1T·m2。 4．公式的适用条件 (1)匀强磁场； (2)磁感线的方向与平面垂直，即B⊥S。 二、电磁感应现象 1．电磁感应现象 当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中有感应电流产生的现象。 2．产生感应电流的条件 (1)条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化。 (2)特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动。 3．产生电磁感应现象的实质 电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果回路闭合则产生感应电流；如果回路不闭合，则只有感应电动势，而无感应电流。 三、楞次定律 1．楞次定律 (1)内容：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化． (2)适用情况：所有的电磁感应现象． 2．楞次定律中“阻碍”的含义 谁阻碍谁→感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化 ↓ 阻碍什么→阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身 ↓ 如何阻碍→ 当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同” ↓ 阻碍效果→阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续进行 3．楞次定律的使用步骤 4．右手定则 (1)内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向． (2)适用情况：导体切割磁感线产生感应电流． 高频考点一 电磁感应现象的判断 例1．在一空间有方向相反、磁感应强度大小均为B 的匀强磁场，如图所示，垂直纸面向外的磁场分布在一半径为a 的圆形区域内，垂直纸面向里的磁场分布在除圆形区域外的整个区域，该平面内有一半径为b (b ＞2a )的圆形线圈，线圈平面与磁感应强度方向垂直，线 圈与半径为a 的圆形区域是同心圆．从某时刻起磁感应强度大小开始减小到B 2 ，则此过程中该线圈磁通量的变化量的大小为( ) A.12 πB (b 2－2a 2) B ．πB (b 2－2a 2) C ．πB (b 2－a 2) D.12 πB (b 2－2a 2) 【变式探究】在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是( ) A ．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化 B ．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化 C ．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化 D ．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化 【举一反三】现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A 、 线圈B 、电流计及开关按如图所示连接．下列说法中正确的 是( ) 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电磁感应现象 楞次定律练习题
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