2022年高中物理电磁感应专题复习.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载电磁感应 专题复习一. 学问框架：电磁感应现象产生感应电流的条件感应电动势的大小磁通量感应电流（电动势）的方向EntEBlv sinBScos楞次定律,右手定就用牛顿定律,动量观点,自感现象全电路欧姆定律解力、自感系数电综合（滑轨）问题和电学综合题,用能量观点解电磁感应问题二. 学问点考试要求：学问点 要求1. 右手定就 B 2. 楞次定律 B 3. 法拉第电磁感应定律 B 4. 导体切割磁感线时的感应电动势 B 5. 自感现象 A 6. 自感系数 A 7. 自感现象的应用 A 三. 重点学问复习：1. 产生感应电流的条件（

2、1）电路为闭合回路（ 2）回路中磁通量发生变化 02. 自感电动势（ 1） E自LIt（ 2）L 自感系数,由线圈本身物理条件（线圈的外形、长短、匝数,有无铁芯等）打算；（ 2）自感电动势的作用：阻碍自感线圈所在电路中的电流变化；（ 4）应用： 日光灯的启动是应用E自 产生瞬时高压双线并绕制成定值电阻器,排除E 自 影响；3. 法拉第电磁感应定律名师归纳总结 （ 1）表达式： ENtN线圈匝数；线圈磁通量的变化量,t 磁通量变化时间；第 1 页,共 17 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载（ 2）法拉第电磁感应定律的几个特别情形：i

3、）回路的一部分导体在磁场中运动,其运动方向与导体垂直,又跟磁感线方向垂直时,导体中的感应电动势为 EBlv时,导体中的感应电动势为：EBlvsin如运动方向与导体垂直,又与磁感线有一个夹角ii ）当线圈垂直磁场方向放置,线圈的面积势为 EBStS 保持不变,只是磁场的磁感强度匀称变化时线圈中的感应电动iii ）如磁感应强度不变,而线圈的面积匀称变化时,线圈中的感应电动势为：EBSE1Bl2tiv）当直导线在垂直匀强磁场的平面内,绕其一端作匀速圆周运动时,导体中的感应电动势为：2留意：（ 1） EBlv sin用于导线在磁场中切割磁感线情形下,感应电动势的运算,运算的是切割磁感线的导体上产生的感

4、应电动势的瞬时值；（ 2） ENt,用于回路磁通量发生变化时,在回路中产生的感应电动势的平均值；t,运算 E 的瞬时值；（ 3）如导体切割磁感线时产生的感应电动势不随时间变化时,也可应用EN4. 引起回路磁通量变化的两种情形：（ 1）磁场的空间分布不变,而闭合回路的面积发生变化或导线在磁场中转动,转变了垂直磁场方向投影面 积,引起闭合回路中磁通量的变化；（ 2）闭合回路所围的面积不变,而空间分布的磁场发生变化,引起闭合回路中磁通量的变化；5. 楞次定律的实质：能量的转化和守恒；楞次定律也可懂得为：感应电流的成效总是要抵抗（或阻碍）产生感应电流的缘由；（ 1）阻碍原磁通量的变化或原磁场的变化（

5、2）阻碍相对运动,可懂得为“ 来拒去留” ；（ 3）使线圈面积有扩大或缩小的趋势；（ 4）阻碍原电流的变化（自感现象）；6. 综合题型归纳（ 1）右手定就和左手定就的综合问题（ 2）应用楞次定律的综合问题（ 3）回路的一部分导体作切割磁感线运动（ 4）应用动能定理的电磁感应问题（ 5）磁场匀称变化的电磁感应问题（ 6）导体在磁场中绕某点转动（ 7）线圈在磁场中转动的综合问题（ 8）涉及以上题型的综合题【典型例题】例 1. 如图 12-9 所示,平行导轨倾斜放置, 倾角为 37 ,匀强磁场的方向垂直于导轨平面,磁感强度 B 4 T,质量为 m 1 0 kg 的金属棒 ab 直跨接在导轨上,ab

6、与导轨间的动摩擦因数 025；ab 的电阻 r 1,平行导轨间的距离 L 05. m, R 1 R 2 18,导轨电阻不计,求 ab 在导轨上匀速下滑的速度多大？此时 ab 所受名师归纳总结 第 2 页,共 17 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 重力的机械功率和ab 输出的电功率各为多少？（学习必备37欢迎下载cos 3708,g 取 10 m/s 2）sin0 6,分析： 金属棒下滑过程中,除受重力、支持力外,仍受到磁场力和滑动摩擦力作用；匀速下滑时,合外力为零；金属棒沿斜面下滑,重力方向竖直向下,重力做功的功率Pmgv sin37 ；OO 以角

7、速度匀速解： （1） mgsin37mgcos37BILI2AIBLvvIRBLr其中 R189Rr2v21010 ms405（ 2） Pmgvsin371010100 660 W（ 3） P 出2 I R4936 W由上,金属棒ab 最大速度为10 m/s,重力的功率为60W,输出电功率为36W；例 2. 如图 12-23 所示,一矩形线圈面积为400 cm2,匝数为 100 匝,绕线圈的中心轴线转动,匀强磁场的磁感强度B2 T,转动轴与磁感线垂直, 线圈电阻为 1,R 13,R 26,R312,其余电阻不计,电键K 断开,当线圈转到线圈平面与磁感线平行时,线圈所受磁场力矩为16Nm；求：（

8、 1）线圈转动的角速度；（ 2）感应电动势的最大值；（ 3）电键 K 闭合后,线圈的输出功率；分析： 当线圈平面与磁感线平行时,感应电动势最大,线圈所受磁场力矩也最大；解： （1）线圈平面平行磁感线时mnBS名师归纳总结 IrmR 2rnB SR 2540010420 228 2 V第 3 页,共 17 页R 1R 1MnBISr2 2n B S2R 216R 15 rad/s2（ 2）mnB S100- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载RR 3（ 3）当 K 闭合后,外电路总电阻为 R R 1 7R 2 R 3电流有效值 I m25

9、A 输出功率 P 出 I R 24375 W2 R r 例 3. 如图 3（b）所示,一个圆形线圈的匝数 n 1000 ,线圈面积 S 200 cm 2 线圈电阻为 r 1,在线圈外接一阻值 R 4 的电阻,电阻一端 b 跟地相接,把线圈放入一个方向垂直线圈平面对里的匀强磁场中,磁感应强度随时间变化规律如图 16（a） B t所示；求：（ 1）从计时起, 在 t 3 s,t 5 s 时穿过线圈的磁通量是多少？（2）a 点最高电势和最低电势各多少？4 2 1 1解析： （1）由题知 04s 内,Bt / 10 05 10 T / s446s内,Bt /461011101T/s（B2为t0时的磁场

10、强度, B 1为 t4 时的磁场强度）4V2t3 时, BB2B321 100. 531 103. 5101TtBS351012001047103Wbt5 时, BB 1B1411 1013101T/st2BS31012001046106Wb（ 2）线圈与电阻构成闭合回路UabUaUUaUabRr由法拉第电磁感应定律ntnBS,取顺时针电流为正；11伏2tUab08. V或 Uab32. V最小值Ua08Uab32 V电磁感应 -基础学问练习一. 挑选题：1. 如图 1 所示, 矩形线框 abcd 位于通电直导线邻近,且开头时与导线在同一平面,线框的两个边与导线平行；欲使线框中产生感应电流,下

11、面做法可行的是（）A. 线框向上平动 B. ad 边与导线重合,绕导线转过一个小角度C. 以 bc 边为轴转过一个小角度D. 以 ab 边为轴转过一个小角度名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - a b 学习必备欢迎下载d c 图 1 2. 如图 2 所示,两光滑水平导轨平行放置在匀强磁场中,磁场垂直导轨所在平面；金属棒 ab 可沿导轨自由滑动,导轨一端跨接一个定值电阻 R,导轨电阻不计；现将金属棒沿导轨由静止向右拉,如保持拉力恒定,经时间t1后速度为 v,加速度为 a1,最终以速度 2v 作速运动, 保持拉力的功率恒定

12、,经时间 t 2 后速度为 v,加速度为 a2,最终速度为 2v 作匀速运动,就（）A. t 1=t2 B. t2aR2,线圈的圆心与磁场的中心重合,如磁场的磁感应强度随时间匀称减小,BK ,就任一时刻线圈中的感应电动势之比为 _；t14. 面积为 0.1m 2 的 120 匝的矩形线圈放在与线圈平面垂直的匀强磁场中,线圈总电阻为 1.2 欧,磁场变化如图 14 所示,在 0.3 秒内穿过线圈磁通量的变化量为 _,0.3 秒内电流做的功为 _；BT0.20.10.10.20.3ts图 14三. 运算题：15. 如图 15 所示,在磁感应强度 B 05. T 的匀强磁场中,垂直于磁场水平放置着两

13、根相距为 h 01. m 的平行金属导轨 MN 和 PQ 的电阻不计； 在两根导轨端点 N 和 Q 之间连接一阻值为 R 0 3. 的电阻, 导轨上跨放着一根长为 L 02. m,每米长电阻 r 2 0 m 的金属棒 ab,金属棒与导轨正交放置,交点为 c、d,当金属棒以速度 v 4 0. m / s 向左匀速运动时,试求：（ 1）电阻 R 中的电流强度大小和方向；（ 2）使金属棒作匀速运动的外力；（ 3）金属棒 ab 两端点的电势差；电磁感应 -基础学问练习参考答案一. 挑选题：1. CD 2. BD 3. B 4. D 5. B 6. D 7. B 8. C 9. D 二. 填空题：名师归

14、纳总结 10. 解析：ntnBS1500422201043 V第 7 页,共 17 页t- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载b 点电势较低；PI2R 2RRr22R 2322 50 4 W22 7 5UR2IR 2R 1R 2rR 21 V, R2 左端接地,电势为零,Ub2 V11. 答案： 1：1； v 1：v 2解析： q1/q2I1t1Rt1t Rt11：1I2t2Rt2t Rt2匀速运动,t恒量,电流恒定Q 12 IRt112t1tR2t1t2lv 1v 2RQ 22 IRt22t2tR2t2t1lv22Rv 112. 答案：

15、2m/s Fmg 重力势能全部转化为电能解析： 稳固下落时,2Q2 IR tmghIRBlvQ2 2B l v2tmghvQRPR2 m sR2 2B l t2 B l22 13. 答案： R 1/a2解析：11BS 12 B R 1kR2t 1t 1t12t2BS 2B a22 k a2t2t1：22 R 1：a214. 答案： 0.02 Wb 18J 解析：21BS002010 02 Wb2名师归纳总结 电流做的功 W1IttRt,应代入有效值6 V第 8 页,共 17 页00.2 s n1120010. 110 2- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - -

16、 0.20.3 S 2t2nt2120 0 20. 学习必备欢迎下载0112 V012222 60 21220118JQ1t12RR1212三. 运算题：名师归纳总结 15. 答案： （1） I04.A,方向从 N0（ 2）0.02N,向左（3）0.32V ,与 R 构成回路；解析： （1）ab 棒切割磁感线的有效长度为L01. m,感应电动势cdBhv02. VI/ RrCcdh0 4A方向 NQ ；第 9 页,共 17 页Rr（ 2） F ABIh0 02NFF002N,方向向右；（ 3）ab 间电势差应为cd 间的外电压与ac、 bd 产生的感应电动势之和；abBlv0 4. VUaba

17、bIr内abIrh0 3. V- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载电磁感应 -才能提高练习1. （1996 全国3）一平面线圈用细杆悬P 点,开头时细杆处于水平位置,释放后让它在如图13-1 所示的匀强磁场中运动,已知线圈平面始终与纸面垂直,当线圈第一次通过位置线圈中感应电流的方向分别为（）位置 I 位置 II A. 逆时针方向 逆时针方向B. 逆时针方向 顺时针方向C. 顺时针方向 顺时针方向D. 顺时针方向 逆时针方向I 和位置 II 时,顺着磁场的方向看去,2. （1998 上海9）如图 13-2 所示,在一固定圆柱形磁铁的 N

18、极邻近置一平面线圈 abcd,磁铁轴线与线圈水平中心线 xx 轴重合,以下说法正确选项（）A. 当线圈刚沿 xx 轴向右平移时,线圈中有感应电流,方向是 abcda 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,方向为 abcda 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,方向为 adcba 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,方向为 abcda 3. （1999 全国6）如图 13-3 所示,为地磁场磁感线的示意图,在北半球地磁场的竖直重量向下,飞机在我国上空匀速巡航,机翼保持水平,飞机高度不变

19、,由于地磁场的作用,金属机翼上有电势差；设飞行员左方机翼末端处的电势为 U1,右方机翼末端处的电势为 U 2（）A. 如飞机从西往东飞,U1比 U2高B. 如飞机从东往西飞,U2比 U1高C. 如飞机从南往北飞,U1比 U2高D. 如飞机从北往南飞,U2比 U1高4. （1999 上海6）如图 13-4（a）所示,竖直放置的螺线管与导线 abcd 构成回路,导线所围区域内有一垂直纸面对里变化的匀强磁场,螺线管下方水平桌面上有一导体圆环,导线 abcd 所围区域内磁场的磁感强度按图13-4第 10 页,共 17 页（b）中哪一图线所表示的方式随时间变化时,导体圆环将受到向上的磁场作用力（）名师归

20、纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 5. （2000 上海学习必备欢迎下载Q, P 和 Q10）如图 13-5（a）,圆形线圈P 静止在水平桌面上,其正上方悬挂一相同线圈共轴, Q 中通有变化电流,电流随时间变化的规律如图13-5（b）所示, P 所受的重力为G,桌面对P 的支持力为 N,就（）A. t 1时刻 NG B. t 2时刻 NG C. t 3 时刻 NE2,I1沿逆时针方向,I2 沿顺时针方向B. E 1E2,I1沿逆时针方向,I2 沿顺时针方向C. E1E2,I2沿顺时针方向,I3 沿逆时针方向D. E 2=E3,I2沿顺时针方向,

21、I3 沿顺时针方向10. （1999 上海24）如图 13-14 所示,长为 L ,电阻 r 0 3、质量 m 01. kg 的金属棒 CD 垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上,两条轨间距也是L,棒与导轨间接触良好,导轨电阻不计,导轨左端接有 R0 5的电阻,量程为03.0A 的电流表串接在一条导轨上,量程为01.0V 的电压表接在电阻sR 的两端,垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面,现以向右恒定外力F 使金属棒右移,当金属棒以v2m/的速度在导轨平面上匀速滑动时,观看到电路中的一个电表正好满偏,而另一个电表未满偏,问：（ 1）此满偏的电表是什么表？说明理由；（ 2）拉动金属棒的外

22、力 F 多大？（ 3）此时撤去外力 F,金属棒将逐步慢下来,最终停止在导轨上,求从撤去外力到金属棒停止运动的过程中通过电阻 R 的电量；11. （2000 全国12）空间存在以 ab、cd 为边界的匀强磁场区域,磁感强度大小为 B,方向垂直纸面对外,区域宽为 l1 ,现有一矩形线框处在图中纸面内,它的短边与 ab 重合,长度为 l 2 ,长边的长度为 2 1l ,如图 13-15所示,某时刻线框以初速度 v 沿与 ab 垂直的方向进入磁场区域,同时某人对线框施以作用力,使它的速度大小和方向保持不变,设该线框的电阻为 R,从线框开头进入磁场到完全离开磁场的过程中,人对线框作用力所做的功等于 _；

23、名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载L 的电阻都很小,接通K,使电路达12. （1996 上海 二、 2）如图 13-16 所示（ a）（b）中, R 和自感线圈到稳固,灯泡S 发光,以下说法正确选项（）R LS A. 在电路（ a）中,断开K,S 将慢慢变暗B. 在电路（ a）中,断开K,S 将先变得更亮,然后慢慢变暗C. 在电路（ b）中,断开K,S 将慢慢变暗D. 在电路（ b）中,断开K,S 将先变得更亮,然后慢慢变暗S LR E KE K（a）（b）图 13-16 13. （1997 全国

24、33）如图 13-17 所示的电路, A 1和 A2是完全相同的灯泡,线圈L 的电阻可以忽视,以下说法正确选项（）A. 合上开关 K 接通电路时, A 2先亮, A1后亮,最终一样亮 B. 合上开关 K 接通电路时, A 1和 A2始终一样亮 C. 断开开关 K 切断电路时, A 2马上熄灭, A1过一会儿才熄灭 D. 断开开关 K 切断电路时, A 1和 A2都要过一会儿才熄灭L A 1A 2K图 13-1714. （1994 全国12）如图 13-18 所示, A 是一边长为 l 的正方形线框,电阻为 R,今维护线框以恒定速度 v 沿 x 轴运动,并穿过图中所示的匀强磁场 B 区域,如以

25、x 轴正方向作为力的正方向,线框在图示位置的时刻作为时间的零点,就磁场对线框的作用力 F 随时间 t 的变化图线为图 13-19 中的（）名师归纳总结 第 13 页,共 17 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - A l 学习必备欢迎下载x B l 3l 图 13-18 O F 2 3 4 5 tL/v O F 2 3 4 5 tL/v 1 1 O F 2 A 4 5 tL/v O F 2 B 5 tL/v 3 3 4 1 1 C D 图 13-19 15. （1994 上海 二、 5）两根光滑的金属导轨,平行放置在倾角为 的斜面上,导轨的左端接有电阻

26、R,导轨的电阻可忽视不计,斜面处在一匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面对上,质量为 m,电阻可不计的金属棒ab,在沿着斜面, 与棒垂直的恒力 F 作用下沿导轨匀速上滑,并上升 h 高度,如图 13-20 所示,在这过程中 （）A. 作用在金属棒上的各个力的合力所做的功等于零B. 作用在金属棒上的各个力的合力所做的功等于 C. 恒力 F 与安培力的合力所做的功等于零mgh 与电阻 R 上发出的焦耳热之和D. 恒力 F 与重力的合力所做的功等于电阻 R 上发出的焦耳热16. （1997 上海 三、 B、5）如图 13-23 所示,空间存在垂直于纸面的匀称磁场,在半径为 a 的圆形区域内、外,磁场方向相

27、反,磁感强度的大小均为 区域的中心重合,在内外磁场同时由B,一半径为 b,电阻为 R 的圆形导线环放置在纸面内,其圆心与圆形B 匀称地减小到零的过程中,通过导线截面的电量 q _；17. （1995 上海 二、 5）如图 13-21 所示,通有恒定电流的螺线管竖直放置,铜环 R 沿螺线管的轴线加速下落,在下落过程中,环面始终保持水平,铜环先后经过轴线上 1、2、3 位置时的加速度分别为 a 1、a 2、a 3,位置 2 处于螺线管中心,位置 1、3 与位置 2 等距离,就（）A. a 1 a 2 g B. a 3 a 1 g名师归纳总结 第 14 页,共 17 页- - - - - - -精选

28、学习资料 - - - - - - - - - C. a 1a3a2D. a3a 1a2学习必备欢迎下载Ma dIb cN图 13-2218. （1996 上海 一、 6）如图 13-22 所示, MN 是一根固定的通电长直导线,电流方向向上,今将一金属线框 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,线框整体受力情形为（）A. 受力向右 B. 受力向左 C. 受力向上 D. 受力为零19. （2001 全国理科综合24）电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间通过管内横截面的流体的体积）,为了简化,假设流量计是如图13-

29、34 所示的横截面为长方形的一段管道,其中空部分的长、宽、高分别为图中的 a、b、c,流量计的两端与输送流体的管道相连接（图中虚线）,图中流量计的上下两面是金属材料,前后两面是绝缘材料,现于流量计所在处加磁感强度为 B 的匀强磁场,磁场方向垂直于前后两面,当导电流体稳固地流经流量计时,在管外将流量计上、下表面分别与一串接了电阻 R 的电流表的两端连接, I 表示测得的电流值,已知液体的电阻率为,不计电流表的内阻,就可求得流量为（）A. I bR c B. I aR b B a B cC. I cR a D. I R bcB b B a20. （2001 上海理科综合14）某试验小组用如图 13-38 所示的试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,通过电流计的感生电流方向是（）A. a G b B. 先 a G b ,后 b G a