高中物理 1.1 电磁感应现象、1.2 产生感应电流的条件学案 粤教版选修3-2.doc

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1、1.1 电磁感应现象、1.2 产生感应电流的条件 粤教版选修3-2【根底知识】1法拉第把可以产生电磁感应的情况概括为五类，它们都与变化和运动相联系，即：变化着的电流、变化着的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体2感应电流的产生条件：只要使穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生【概念规律练】知识点一磁通量的理解及其计算1如图1所示，有一个100匝的线圈，其横截面是边长为L0.20 m的正方形，放在磁感应强度为B0.50 T的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直假设将这个线圈横截面的形状由正方形改变成圆形(横截面的周长不变)，在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少？图1

2、答案5.5103 Wb解析线圈横截面为正方形时的面积S1L2(0.20)2 m24.0102 m2.穿过线圈的磁通量1BS10.504.0102 Wb2.0102 Wb横截面形状为圆形时，其半径r4L/22L/.截面积大小S2(2L/)2 m2穿过线圈的磁通量2BS20.504/(25) Wb2.55102 Wb.所以，磁通量的变化21(2.552.0)102 Wb5.5103 Wb点评磁通量BS的计算有几点要注意：(1)S是指闭合回路中包含磁场的那局部有效面积；B是匀强磁场中的磁感应强度(2)磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响同理，磁通量的变化量21也不受线圈匝数的影

3、响所以，直接用公式求、时，不必去考虑线圈匝数n.2如图2所示，线圈平面与水平方向成角，磁感线竖直向下，设磁感应强度为B，线圈面积为S，那么穿过线圈的磁通量_.图2答案BScos 解析线圈平面abcd与磁场不垂直，不能直接用公式BS计算，可以用不同的分解方法进行可以将平面abcd向垂直于磁感应强度的方向投影，使用投影面积；也可以将磁感应强度沿垂直于平面和平行于平面正交分解，使用磁感应强度的垂直分量解法一：把面积S投影到与磁场B垂直的方向，即水平方向abcd，那么SScos ，故BSBScos .解法二：把磁场B分解为平行于线圈平面的分量B和垂直于线圈平面的分量B，显然B不穿过线圈，且BBcos

4、，故BSBScos .点评在应用公式BS计算磁通量时，要特别注意BS的条件，应根据实际情况选择不同的方法，千万不要乱套公式知识点二感应电流的产生条件3(双选)图3所示的情况中能产生感应电流的是()A如图甲所示，导体AB顺着磁感线运动B如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时C如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通时D如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时图3答案BD解析A中导体棒顺着磁感线运动，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化无感应电流，故A错；B中条形磁铁插入线圈时线圈中的磁通量增加，拔出时线圈中的磁通量减少，都有感应电流，故B正

5、确；C中开关S一直接通，回路中为恒定电流，螺线管A产生的磁场稳定，螺线管B中的磁通量无变化，线圈中不产生感应电流，故C错；D中开关S接通滑动变阻器的阻值变化使闭合回路中的电流变化，螺线管A的磁场变化，螺线管B中磁通量变化，线圈中产生感应电流，故D正确点评电路闭合，磁通量变化，是产生感应电流的两个必要条件，缺一不可电路中有没有磁通量不是产生感应电流的条件，如果穿过电路的磁通量尽管很大但不变化，那么无论有多大，都不会产生感应电流4如图4所示，线圈与电源、开关、滑动变阻器相连，线圈与电流计G相连，线圈与线圈绕在同一个铁芯上，在以下情况下，电流计G中无示数的是()图4A开关闭合瞬间B开关闭合一段时间后

6、C开关闭合一段时间后，来回移动变阻器滑动端D开关断开瞬间答案B解析A中开关闭合前，线圈、中均无磁场，开关闭合瞬间，线圈中电流从无到有形成磁场，穿过线圈的磁通量从无到有，线圈中产生感应电流，电流计G有示数B中开关闭合一段时间后，线圈中电流稳定不变，电流的磁场不变，此时线圈虽有磁通量但磁通量稳定不变，线圈中无感应电流产生，电流计G中无示数C中开关闭合一段时间后，来回移动滑动变阻器滑动端，电阻变化，线圈中的电流变化，电流形成的磁场也发生变化，穿过线圈的磁通量也发生变化，线圈中有感应电流产生，电流计G中有示数D中开关断开瞬间，线圈中电流从有到无，电流的磁场也从有到无，穿过线圈的磁通量也从有到无发生变化

7、，线圈中有感应电流产生，电流计G中有示数应选B.点评变化的电流引起闭合线圈中磁通量的变化，是产生感应电流的一种情况【方法技巧练】一、磁通量变化量的求解方法5面积为S的矩形线框abcd，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线框平面成角(如图5所示)，当线框以ab为轴顺时针转90时，穿过abcd面的磁通量变化量_.图5答案BS(cos sin )解析磁通量由磁感应强度矢量在垂直于线框面上的分量决定开始时B与线框面成角，磁通量为BSsin ；线框面按题意方向转动时，磁通量减少，当转动90时，磁通量变为“负值，2BScos .可见，磁通量的变化量为21BScos BSsin BS(cos sin

8、 )实际上，在线框转过90的过程中，穿过线框的磁通量是由正向BSsin 减小到零，再由零增大到负向BScos .方法总结磁通量虽是标量，但有正、负，正、负号仅表示磁感线从不同的方向穿过平面，不表示大小6如图6所示，通电直导线下边有一个矩形线框，线框平面与直导线共面假设使线框逐渐远离(平动)通电导线，那么穿过线框的磁通量将()图6A逐渐增大 B逐渐减小C保持不变 D不能确定答案B解析当矩形线框在线框与直导线决定的平面内逐渐远离通电导线平动时，由于离开导线越远，磁场越弱，而线框的面积不变，那么穿过线框的磁通量将减小，所以B正确方法总结引起磁通量变化一般有四种情况：(1)磁感应强度B不变，有效面积S

9、变化，那么t0BS(如知识点一中的1题)(2)磁感应强度B变化，磁感线穿过的有效面积S不变，那么t0BS(如此题)(3)线圈平面与磁场方向的夹角发生变化时，即线圈在垂直于磁场方向的投影面积SSsin 发生变化，从而引起穿过线圈的磁通量发生变化，即B、S不变，变化(如此栏目中的5题)(4)磁感应强度B和回路面积S同时发生变化的情况，那么t0BS二、感应电流有无的判断方法图77如图7所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框，在以下四种情况下，线框中会产生感应电流的是()A线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动B线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动C线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的

10、轴线AB转动D线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动答案C解析四种情况中初始位置线框均与磁感线平行，磁通量为零，按A、B、D三种情况线圈移动后，线框仍与磁感线平行，磁通量保持为零不变，线框中不产生感应电流C中线圈转动后，穿过线框的磁通量不断发生变化，所以产生感应电流，C项正确方法总结(1)判断有无感应电流产生的关键是抓住两个条件：电路是否为闭合电路；穿过电路本身的磁通量是否发生变化，其主要内涵表达在“变化二字上电路中有没有磁通量不是产生感应电流的条件，如果穿过电路的磁通量很大但不变化，那么不管有多大，也不会产生感应电流(2)分析磁通量是否变化时，既要弄清楚磁场的磁感线分布，又要注意引

11、起磁通量变化的三种情况：由于线框所在处的磁场变化引起磁通量变化；由于线框所在垂直于磁场方向的投影面积变化引起磁通量变化；有可能是磁场及其垂直于磁场的面积都发生变化8(双选)以下情况中都是线框在磁场中切割磁感线运动，其中线框中有感应电流的是()答案BC解析A中虽然导体“切割了磁感线，但穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化，没有感应电流B中导体框的一局部导体“切割了磁感线，穿过线框的磁感线条数越来越少，线框中有感应电流C中虽然与A近似，但由于是非匀强磁场运动过程中，穿过线框的磁感线条数增加，线框中有感应电流D中线框尽管是局部切割，但磁感线条数不变，无感应电流，应选B、C.方法总结在利用“切割来讨论和

12、判断有无感应电流时，应该注意：(1)导体是否将磁感线“割断，如果没有“割断就不能说切割如以下图所示，甲、乙两图中，导线是真“切割，而图丙中，导体没有切割磁感线(2)即使导体真“切割了磁感线，也不能保证就能产生感应电流例如上题中A、D选项情况，如果由切割不容易判断，还是要回归到磁通量是否变化上去1.3 感应电流的方向 【根底知识】1楞次定律：感应电流具有这样的方向，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右手定那么：伸开右手，使拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线垂直从手心进入，拇指指向导线运动的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向【概念规律】知识点一楞

13、次定律的根本理解1如图3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运动(O是线圈中心)，那么()图3A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，先增大再减小答案D解析S，方向向上当磁极由X到O时，穿过线圈的磁通量增加根据楞次定律，感应电流的磁场应向下，再根据安培定那么可知电流由F经G流向E，当磁极在圆形线圈正上方时，磁通量的变化率最小，故电流先

14、增大后减小当磁极从O到Y时，穿过线圈的磁通量减少，可判断电流方向由E经G流向F.再根据磁通量最大时，磁通量的变化率最小，那么感应电流最小，故电流先增大后减小应选项D正确S，方向向上当磁极由X到O时，穿过线圈的磁通量增加根据楞次定律，感应电流的磁场应向下，再根据安培定那么可知电流由F经G流向E，当磁极在圆形线圈正上方时，磁通量的变化率最小，故电流先增大后减小当磁极从O到Y时，穿过线圈的磁通量减少，可判断电流方向由E经G流向F.再根据磁通量最大时，磁通量的变化率最小，那么感应电流最小，故电流先增大后减小应选项D正确点评应用楞次定律判断感应电流的一般步骤：2如图4所示，一均匀的扁平条形磁铁的轴线与圆

15、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4AN极向纸内，S极向纸外，使磁铁绕O点转动BN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答案A解析当N极向纸内，S极向纸外转动时，穿过线圈的磁场由无到有并向里，感应电流的磁场应向外，电流方向为逆时针，A选项正确；当N极向纸外，S极向纸内转动时，穿过线圈的磁场向外并增加，感应电流方向为顺时针，B选项错误；当磁铁在线圈平面内绕O点转动时，穿过线圈的磁通量始终为零，因而不产生感应电流，C、D选项错误点评此题是“逆方向应用楞次定律，

16、只需把一般步骤“逆向即可知识点二右手定那么3.如图表示闭合电路中的一局部导体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ab的是()答案Ab，B中电流由bb，B中电流由ba，C中电流沿acba方向，D中电流由ba.应选A.点评判别导体切割磁感线产生的感应电流方向时，采用右手定那么更有针对性，当然用楞次定律也可以判别4如图5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，那么()图5A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

17、框中没有感应电流答案B解析此题可用两种方法求解，借此感受右手定那么和楞次定律分别在哪种情况下更便捷方法一：首先由安培定那么判断通电直导线周围的磁场方向如以下图所示，因ab导线向右做切割磁感线运动，由右手定那么判断感应电流由ab,同理可判断cd导线中的感应电流方向由cd，ad、bc两边不做切割磁感线运动，所以整个线框中的感应电流是逆时针方向的方法二首先由安培定那么判断通电直导线周围的磁场方向(如右图所示)，由对称性可知合磁通量0；其次当导线框向右运动时，穿过线框的磁通量增大(方向垂直向里)，由楞次定律可知感应电流的磁场方向垂直纸面向外，最后由安培定那么判断感应电流按逆时针方向，故B选项正确点评右

18、手定那么在判断由于局部导体切割磁感线的感应电流方向时针对性强，假设电路中非一局部导体做切割磁感线运动时，应用楞次定律更轻松一些【方法技巧练】一、增反减同法5某磁场磁感线如图6所示，有一铜线圈自图示A处落至B处，在下落过程中，自上向下看，线圈中的感应电流方向是()图6A始终顺时针B始终逆时针C先顺时针再逆时针D先逆时针再顺时针答案C解析自A落至图示位置时，穿过线圈的磁通量增加，磁场方向向上，那么感应电流的磁场方向与之相反，即向下，故可由安培定那么判断线圈中的感应电流为顺时针；自图示位置落至B点时，穿过线圈的磁通量减少，磁场方向向上，那么感应电流的磁场方向与之相同即向上，故可由安培定那么判断线圈中

19、的感应电流为逆时针，选C.方法总结此题中的“增反减同为：当回路中的磁通量增加(减少)时感应电流的磁场方向与原磁场方向相反(相同)6电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图7所示，现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是()图7A从a到b，上极板带正电B从a到b，下极板带正电C从b到a，上极板带正电D从b到a，下极板带正电答案D解析在N极接近线圈上端的过程，穿过线圈的磁通量向下增加，那么感应电流的磁场方向向上由安培定那么可判定电路中的电流为顺时针方向，故通过R的电流由b到a，电容器下极板带正电方法总结应用增反

20、减同法时，特别要注意原磁场的方向，才能根据增反减同判断出感应电流的磁场方向二、来拒去留法7如图8所示，当磁铁突然向铜环运动时，铜环的运动情况是()图8A向右摆动B向左摆动C静止D无法判定答案A解析此题可由两种方法来解决：方法一画出磁铁磁感线分布，如图甲所示，当磁铁向环运动时，穿过环的磁通量增加，由楞次定律判断出铜环中的感应电流方向如图甲所示铜环中有感应电流时铜环又要受到安培力的作用，分析铜环受安培力作用而运动时，可把铜环中的电流等效为多段直线电流元取上、下两小段电流研究，由左手定那么确定两段电流受力，由此可联想到整个铜环所受合力向右，那么A选项正确甲乙方法二(等效法)磁铁向右运动，使铜环产生的

21、感应电流可等效为图乙所示的条形磁铁，那么两磁铁有排斥作用，故A正确方法总结此题中假设磁铁远离铜环运动时，同样可分析出铜环的运动情况为向左摆动，故可归纳出：感应电流在磁场中受力时有“来拒去留的特点8如图9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()图9A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线圈静止不动答案C解析此题“原因是磁铁有相对线圈的运动，“效果便是线圈要阻碍两者的相对运动，线圈阻止不了磁铁的运动，由“来拒去留线圈只好跟着磁铁同向转动；

22、如果二者转速相同，就没有相对运动，线圈就不会转动，故答案为C.方法总结感应电流在磁场中受力，用“来拒去留来直接判断既快又准，此法也可理解为感应电流在磁场中受力总是“阻碍相对运动三、增缩减扩法9(双选)如图10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()图10AP、Q将相互靠拢BP、Q将相互远离C磁铁的加速度仍为gD磁铁的加速度小于g答案AD解析根据楞次定律，感应电流的效果是总要阻碍产生感应电流的原因，此题中“原因是回路中磁通量的增加，P、Q可通过缩小面积的方式进行阻碍，故可得A正确由“来拒去留得回路电流受到向下的力的作

23、用，由牛顿第三定律知磁铁受向上的作用力，所以磁铁的加速度小于g，选A、D.方法总结增缩减扩法，就闭合电路的面积而言，致使电路的面积有收缩或扩张的趋势10如图11(a)所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在同一水平面内，线圈A中通以如图(b)所示的交变电流，t0时电流方向为顺时针(如图箭头所示)，在t1t2时间段内，对于线圈B，以下说法中正确的选项是()图11A线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有扩张的趋势B线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有收缩的趋势C线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有扩张的趋势D线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有收缩的趋势答案A解析在t1t2时间段内，A线圈的电流为逆时针

24、方向，产生的磁场垂直纸面向外且是增加的，由此可判定B线圈中的电流为顺时针方向，线圈的扩张与收缩可用阻碍变化的观点去判定在t1t2时间段内B线圈内的增强，根据楞次定律，只有B线圈增大面积，才能阻碍的增加，应选A.方法总结注意B线圈内的磁通量是穿进穿出两局部抵消后的磁通量1.4 法拉第电磁感应定律 【根底知识】1在电磁感应现象中产生的电动势，叫做感应电动势产生感应电动势的那局部导体就相当于电源，导体的电阻相当于电源的内阻2电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比，表达式E(单匝线圈)，En(多匝线圈)当导体切割磁感线产生感应电动势时EBLv(B、L、v两两垂直)，EBLvsin_

25、(vL但v与B夹角为)【概念规律练】知识点一公式En的理解1一个200匝、面积为20 cm2的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成30角，假设磁感应强度在0.05 s内由0.1 T增加到0.5 T，在此过程中穿过线圈的磁通量的变化量是_Wb；磁通量的平均变化率是_Wb/s；线圈中感应电动势的大小是_V.答案41048103解析磁通量的变化量是由磁场的变化引起的，应该用公式BSsin 来计算，所以BSsin (0.50.1)201040.5 Wb4104 Wb磁通量的变化率为 Wb/s8103 Wb/s，感应电动势的大小可根据法拉第电磁感应定律得En2008103 V1.6 V点评要理解好公

26、式En，首先要区分好磁通量，磁通量的变化量，磁通量的变化率，现列表如下：物理量单位物理意义计算公式磁通量Wb表示某时刻或某位置时穿过某一面积的磁感线条数的多少BS磁通量的变化量Wb表示在某一过程中穿过某一面积的磁通量变化的多少21磁通量的变化率Wb/s表示穿过某一面积的磁通量变化的快慢特别提醒(1)对、而言，穿过一匝线圈和穿过n匝是一样的，而感应电动势那么不一样，感应电动势与匝数成正比(2)磁通量和磁通量的变化率的大小没有直接关系，很大时，可能很小，也可能很大；0时，可能不为零2以下说法正确的选项是()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，线圈中产生的感应电

27、动势一定越大C线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大D线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势越大答案D解析线圈中产生的感应电动势En，即E与成正比，与或的大小无直接关系磁通量变化得越快，即越大，产生的感应电动势越大，故只有D正确点评正确理解决定感应电动势大小的因素是磁通量的变化率，这是分析此题的关键知识点二公式EBLvsin 的理解3如图2所示，在磁感应强度为1 T的匀强磁场中，一根跟磁场垂直长20 cm的导线以2 m/s的速度运动，运动方向垂直导线与磁感线成30 角，那么导线中的感应电动势为_图2答案0.2 V解析EBLvsin 30(10.22sin 30) V0.

28、2 V点评(1)当导体平动垂直切割磁感线时，即B、L、v两两垂直时(如下图)EBLv.(2)当导体平动但不垂直切割磁感线时即v与B有一夹角，如右图所示，此时可将导体的速度v向垂直于磁感线和平行于磁感线两个方向分解，那么分速度v2vcos 不使导体切割磁感线，使导体切割磁感线的是分速度v1vsin ，从而使导体产生的感应电动势为：EBLv1BLvsin .特别提醒不要死记公式，要理解含意vsin 是导体切割磁感线的速度图34如图3所示，MN、PQ为两条平行放置的金属导轨，左端接有定值电阻R，金属棒ab斜放在两导轨之间，与导轨接触良好，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面，设金属棒与两导轨接触点

29、之间的距离为L，金属棒与导轨间夹角为60，以速度v水平向右匀速运动，不计导轨和棒的电阻，那么流过金属棒中的电流为()AI BICI DI答案B解析此题考查公式EBLvsin .公式EBLv适用于B、L、v三者互相垂直的情况，此题B与L，B与v是相互垂直的，但L与v不垂直，故取L垂直于v的长度Lsin 即有效切割长度，所以EBLvsin 60BLv，由欧姆定律I得I.故正确答案为B.点评当L与v不垂直时，要找出有效切割长度【方法技巧练】电动势公式En和EBLvsin 的选用技巧5如图4所示，两根相距为l的平行直导轨abdc，bd间连有一固定电阻R，导轨电阻可忽略不计MN为放在ab和dc上的一导体

30、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施力使它沿导轨方向以速度v做匀速运动令U表示MN两端电压的大小，那么()图4AUvBl，流过固定电阻R的感应电流由b到dBUvBl，流过固定电阻R的感应电流由d到bCUvBl，流过固定电阻R的感应电流由b到dDUvBl，流过固定电阻R的感应电流由d到b答案A解析此回路的感应电动势有两种求法：(1)因B、l、v两两垂直可直接选用EBlv得EvBl(2)可由法拉第电磁感应定律E求解因在t时间内，杆扫过的面积Slvt所以回路磁通量的变化BSBlvt由E得EBlv题目中的导体

31、棒相当于电源，其电动势EBlv，其内阻等于R，那么U，电流方向可以用右手定那么判断，A正确方法总结求解导体做切割磁感线运动产生大小不变的感应电动势的问题时，两个公式都可使用6如图5所示，A、B两个闭合线圈用同样的导线制成，匝数都为10匝，半径rA2rB，图示区域内有磁感应强度均匀减小的匀强磁场，那么A、B线圈中产生的感应电动势之比为EAEB_，线圈中的感应电流之比为IAIB_.图5答案1112解析A、B两环中磁通量的变化率相同，线圈匝数相同，由En可得EAEB11；又因为R，故RARB21，所以IAIB12.方法总结当导体和磁场间无相对运动时，磁通量的变化完全是由磁场的变化引起的，感应电动势的

32、计算只能采用公式En.7如图6所示，圆形金属线框半径r0.5 m，圆形线框平面垂直于磁场方向放置，匀强磁场的磁感应强度B1.0 T，现把圆形线框翻转180，所用时间t0.2 s，那么这段时间内线圈中产生的感应电动势为多大？如果金属导线的电阻率1.0107 m，导线的横截面积S01.0107 m2，那么圆形线框内产生的平均感应电流为多大？图6答案7.85 V2.5 A解析此题考查磁通量、感应电动势在时间t内磁通量的变化量为21Br2(Br2)2r2B.在t时间内产生的平均感应电动势E V7.85 V线圈的电阻R 3.14 所以线圈中的平均电流I A2.5 A方法总结假设产生感应电流的原因是线圈面

33、积变化，那么可直接应用公式En.8如图7所示，匀强磁场的磁感应强度为B，方向竖直向下，在磁场中有一边长为l的正方形导线框，ab边质量为m，其余边质量不计，cd边有固定的水平轴，导线框可以绕其转动；现将导线框拉至水平位置由静止释放，不计摩擦和空气阻力，金属框经过时间t运动到竖直位置，此时ab边的速度为v，求：图7(1)此过程中线框产生的平均感应电动势的大小；(2)线框运动到竖直位置时线框感应电动势的大小答案(1)(2)Blv解析(1)1BSBl2，转到竖直位置2021Bl2根据法拉第电磁感应定律，有E平均感应电动势的大小为E(2)转到竖直位置时，bc、ad两边不切割磁感线，ab边垂直切割磁感线，

34、EBlv，此时求的是瞬时感应电动势方法总结求解某一过程(或某一段时间)中的感应电动势而平均速度又不能求得时，应选用公式En.如问题(1)，要求某一瞬时感应电动势时应采用EBLvsin .1.5 电磁感应规律的应用 【根底知识】1情景分析：如图1所示，铜棒Oa长为L，磁场的磁感应强度为B，铜棒在垂直于匀强磁场的平面上绕O点以角速度匀速转动，那么棒切割磁感线的等效速度v，产生的感应电动势EBL2，由右手定那么可判定铜棒的O端电势较高图12如图2所示，导体棒ef沿着导轨面向右匀速运动，导轨电阻不计导体棒ef相当于电源，e是正极，f是负极，电源内部电流由负极流向正极；R和Rg构成外电路，外电路中电流由

35、电源正极流向负极图23电磁感应中的能量：在由导体切割磁感线产生的电磁感应现象中，导体克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能，即电能是通过克服安培力做功转变来的【概念规律练】知识点一法拉第电机模型的分析1如图5所示，长为L的金属棒ab，绕b端在垂直于匀强磁场的平面内以角速度匀速转动，磁感应强度为B，求ab两端的电势差图5答案BL2解析方法一棒上各处速率不等，故不能直接用公式EBLv求解，由vr可知，棒上各点线速度跟半径成正比，故可用棒的中点的速度作为平均切割速度代入公式计算由L/2，有BLBL2，由右手定那么判断ab，即Uab0，故UabBL2方法二用En来求解设经过t时间ab棒扫过

36、的扇形面积为SLtLL2t变化的磁通量为BSBL2t，所以EnnBBL2(n1)由右手定那么判断ab所以a、b两端的电势差为BL2.点评当导体棒转动切割磁感线时，假设棒上各处磁感应强度B相同，那么可直接应用公式EBL2.2如图6所示，长为L的导线下悬一小球，在竖直向上的匀强磁场中做圆锥摆运动，圆锥的偏角为，摆球的角速度为，磁感应强度为B，那么金属导线中产生的感应电动势大小为_图6答案BL2sin2 解析导线的有效长度为LLsin 电动势EBL2BL2sin2 点评导体在磁场中转动，导线本身与磁场并不垂直，应考虑切割磁感线的有效长度知识点二电磁感应中的电路问题3如图7所示，长为L0.2 m、电阻

37、为r0.3 、质量为m0.1 kg的金属棒CD垂直放在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上，两导轨间距也为L，棒与导轨接触良好，导轨电阻不计，导轨左端接有R0.5 的电阻，量程为03.0 A的电流表串联在一条导轨上，量程为01.0 V的电压表接在电阻R的两端，垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面现以向右恒定的外力F使金属棒右移，当金属棒以v2 m/s的速度在导轨平面上匀速滑动时，观察到电路中的一个电表正好满偏，而另一电表未满偏问：图7 (1)此时满偏的电表是什么表？说明理由(2)拉动金属棒的外力F有多大？(3)导轨处的磁感应强度多大？答案(1)见解析(2)1.6 N(3)4 T解析(1)假设电流

38、表满偏，那么I3 A，R两端电压UIR30.5 V1.5 V，将大于电压表的量程，不符合题意，故满偏电表应该是电压表(2)由能量关系，电路中的电能应是外力做功转化来的，所以有FvI2(Rr)，I，两式联立得，F1.6 N.(3)磁场是恒定的，且不发生变化，由于CD运动而产生感应电动势，因此是动生电动势根据法拉第电磁感应定律有EBLv，根据闭合电路欧姆定律得EUIr以及I，联立三式得B4 T.点评注意区分电源和外电路，熟练运用闭合电路的有关规律4匀强磁场的磁感应强度B0.2 T，磁场宽度l3 m，一正方形金属框边长adl1 m，每边的电阻r0.2 ，金属框以v10 m/s的速度匀速穿过磁场区，其

39、平面始终保持与磁感线方向垂直，如图8所示求：图8(1)画出金属框穿过磁场区的过程中，金属框内感应电流的It图线；(要求写出作图依据)(2)画出ab两端电压的Ut图线(要求写出作图依据)答案见解析解析线框的运动过程分为三个阶段：第阶段cd相当于电源，ab为等效外电路；第阶段cd和ab相当于开路时两并联的电源；第阶段ab相当于电源，cd相当于外电路，如以下图所示(1)在第一阶段，有I12.5 A感应电流方向沿逆时针方向，持续时间为t1 s0.1 sab两端的电压为U1I1r2.50.2 V0.5 V(2)在第二阶段，有I20，U2EBlv2 Vt20.2 s(3)在第三阶段，有I32.5 A感应电

40、流方向为顺时针方向U3I33r1.5 V，t30.1 s规定逆时针方向为电流正方向，故It图象和ab两端Ut图象分别如以下图所示点评第二阶段cd与ab全部进入磁场后，回路中磁通量不变化，无感应电流，但ab、cd都切割磁感线，有感应电动势，相当于开路时两个并联的电路【方法技巧练】用能量观点巧解电磁感应问题5如图9所示，将匀强磁场中的线圈(正方形，边长为L)以不同的速度v1和v2匀速拉出磁场，线圈电阻为R，那么两次拉出过程中，外力做功之比W1W2P1P2_.图9答案v1v2vv解析线圈匀速拉出磁场，故其动能未变化线圈中由于电磁感应产生电流，即有电能产生，且电能全部转化为内能，故外力做多少功就有多少

41、内能产生WQI2Rt2Rtv故W1W2v1v2同理，由Pv2可得P1P2vv方法总结两次均匀速把线框拉出磁场都有F安F外，但两次的外力不同6光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图10所示，抛物线的方程为yx2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是ya的直线(图中的虚线所示)，一个质量为m的小金属块从抛物线yb(ba)处以速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，那么金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是()图10Amgb B.mv2Cmg(ba) Dmg(ba)mv2答案D解析金属块在进入磁场或离开磁场的过程中，穿过金属块的磁通量发生变化，产生电流，进而产生焦耳热最后，金属块

42、在高为a的曲面上做往复运动减少的机械能为mg(ba)mv2，由能量的转化和守恒可知，减少的机械能全部转化成焦耳热，即选D.方法总结在电磁感应现象中，感应电动势是由于非静电力移动自由电荷做功而产生的，要直接计算非静电力做功一般比拟困难，因此要根据能量的转化及守恒来求解1.6 自感现象及其应用【根底知识】1由于导体线圈本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫自感现象在自感现象中产生的电动势叫做自感电动势2自感电动势的大小跟穿过线圈的磁通量变化快慢(即电流变化快慢)有关，还跟线圈的自感系数有关线圈的横截面积越大，匝数越多，它的自感系数就越大，有铁芯时的自感系数比没有铁芯时要大得多3日光灯主要由灯管

43、、镇流器、启动器、导线和开关组成灯管中气体在导电时主要发出紫外线，荧光粉受到紫外线的照射发出可见光，启动器的作用为自动开关镇流器在启动器动静触片断开后，提供瞬时高压点燃灯管，之后起到降压限流的作用【概念规律练】知识点一对自感现象的理解1关于自感现象，正确的说法是()A感应电流一定和原来的电流方向相反B对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈产生的自感电动势也越大C对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈的自感系数也越大D对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势也越大答案D解析当电流增加时，自感电动势的方向与原来的电流反向，当电流减小时与原来的电流同向，应选项A错误；自感电动势的大小，与电流变化快慢有关，与电流变化大小无关，应选项B错误；自感系数只取决于线圈的本身因素，与电流变化情况无关