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谢 秀 锋

专题培训 电磁感应. 谢 秀 锋. 第 1 节 电磁感应现象 楞次定律. 1 ．楞次定律 中 “ 阻碍 ” 的 含义. 2 ． 楞次定律的推广 对楞次定律中 “ 阻碍 ” 的含义可以推广为感应电流的效 果总是阻碍产生感应电流的原因： (1) 阻碍原磁通量的变化 —— “ 增反减同 ” ； (2) 阻碍相对运动 —— “ 来拒去留 ” ； (3) 使线圈平面有扩大或缩小的趋势 —— “ 增缩减扩 ” ； (4) 阻碍原电流的变化 ( 自感现象 ) —— “ 增反减同 ” ．. 题型一、楞次定律的应用.

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Presentation Transcript

  1. 专题培训 电磁感应 谢 秀 锋

  2. 第1节 电磁感应现象 楞次定律

  3. 1．楞次定律中“阻碍”的含义

  4. 2．楞次定律的推广 对楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的效 果总是阻碍产生感应电流的原因： (1)阻碍原磁通量的变化 ——“增反减同”； (2)阻碍相对运动 —— “来拒去留”； (3)使线圈平面有扩大或缩小的趋势 —— “增缩减扩”； (4)阻碍原电流的变化(自感现象) ——“增反减同”．

  5. 题型一、楞次定律的应用 例 1 （2010浙江理综，19，6分） 半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为d，如图（上）所示。有一变化的磁场垂直于纸面，规定向内为正，变化规律如图（下）所示。在t=0时刻平板之间中心有一重力不计，电荷量为q的静止微粒，则以下说法正确的是 A. 第2秒内上极板为正极 B. 第3秒内上极板为负极 C. 第2秒末微粒回到了原来位置 D. 第3秒末两极板之间的电场强度 大小为

  6. 原磁场方向与磁通量增减 → 感应电流的磁场方向 【点拨】 【答案】A → 感应电流的方向

  7. 1.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( ) A.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

  8. 【解析】感应电流的磁场要阻碍线圈磁通量的增加.由图可知N极靠近，穿过线圈的向下的磁感线条数要增加，则感应电流的磁感线方向要向上以阻碍其增加，再根据安培定则可判断感应电流方向从b到a，则电容器C下极板带正电.故D选项正确.【解析】感应电流的磁场要阻碍线圈磁通量的增加.由图可知N极靠近，穿过线圈的向下的磁感线条数要增加，则感应电流的磁感线方向要向上以阻碍其增加，再根据安培定则可判断感应电流方向从b到a，则电容器C下极板带正电.故D选项正确. 【答案】D

  9. 题型二、楞次定律的推广 例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.不能判定

  10. 【解析】(来拒去留法)：磁铁向右运动时，由楞次定律的另一种表述得知铜环产生的感应电流总是阻碍导体间的相对运动，则磁铁和铜环间有排斥作用，故A正确. 【答案】A

  11. 2. （2008·上海）老师做了一个物理小实验让学生观察：一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象是（ ） A.磁铁插向左环，横杆发生转动 B.磁铁插向右环，横杆发生转动 C.无论磁铁插向左环还是右环， 横杆都不发生转动 D.无论磁铁插向左环还是右环， 横杆都发生转动

  12. 【解析】由题图可知，左环没有闭合，在磁铁插入过程中，不产生感应电流，故横杆不发生转动.右环闭合，在磁铁插入过程中，产生感应电流，横杆将发生转动.选项B正确.【解析】由题图可知，左环没有闭合，在磁铁插入过程中，不产生感应电流，故横杆不发生转动.右环闭合，在磁铁插入过程中，产生感应电流，横杆将发生转动.选项B正确. 【答案】B

  13. 题型三、楞次定律的综合应用 例3如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动属棒PQ、MN.当PQ在外力作用下运动时，MN在磁场作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是（ ） A.向右匀加速运动 B.向左匀加速运动 C.向右匀减速运动 D.向左匀减速运动

  14. 【点拨】综合应用楞次定律和法拉第电磁感应定律进行分析.【点拨】综合应用楞次定律和法拉第电磁感应定律进行分析. 【解析】设PQ向右运动，用右手定则和安培定则判定可知穿过L1的磁感线方向向上，若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律判定可知通过MN的感应电流方向是N→M，对MN用左手定则判定可知MN向左运动，可见A错误.若PQ向右减速运动，则穿过L1的磁通量减少，用楞次定律判定可知通过MN的感应电流方向是M→N，用左手定则判定可知MN是向右运动，可见C正确.同理设PQ向左运动，用上述方法可判定B正确，D错误.. 【答案】BC

  15. 3.如图所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引 ( ) • 向右做匀速运动 • B. 向左做匀速运动 • C. 向右做减速运动 • D. 向右做加速运动 • 【解析】根据楞次定律的推广含义，只有螺线管中电流减小时（无论方向如何）铜环才能被吸引，故ab棒应减速运动（无论方向如何），选项C正确. • 【答案】C

  16. 如图所示，MN、GH为平行导轨，AB、CD为跨在导轨上的两根横杆，导轨和横杆均为导体.有匀强磁场垂直于导轨所在平面.用I表示回路中的电流（ ） A.当AB不动而CD向右滑动时，I≠0且沿顺时针方向 B.当AB向左、CD向右滑动且速度大小相等时，I=0 C.当AB、CD都向右滑动且速度大小相等时，I≠0 D.当AB、CD都向右滑动，且AB速度大于CD时，I≠0且沿顺时针方向

  17. 【错解】CD 【答案】D

  18. 第2节 法拉第电磁感应定律 自感和涡流 E＝n 往往用来求Δt时间内的平均感应电动 势，而E＝ Blvsinθ常用来求瞬时电动势，但两公式又是 统一的．

  19. 题型四、电磁感应定律的应用 例1（2010全国卷，21，6分）如图所示，两个端面半径同为R的圆柱形铁芯同轴水平放置，相对的端面之间有一缝隙，铁芯上绕导线并与电源连接，在缝隙中形成一匀强磁场.一铜质细直棒ab水平置于缝隙中，且与圆柱轴线等高、垂直.让铜棒从静止开始自由下落，铜棒下落距离为0.2R时铜棒中电动势大小为，下落距离为0.8R时电动势大小为，忽略涡流损耗和边缘效应.关于、的大小和铜棒离开磁场前两端的极性，下列判断正确的是( ) A、E1>E2，a端为正 B、E1>E2，b端为正 C、E1<E2，a端为正 D、E1<E2，b端为正

  20. 【答案】D

  21. （2010江苏单科，2，3分）一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，先保持线框的面积不变，将磁感应强度在1 s 时间内均匀地增大到原来的两倍，接着保持增大后的磁感应强度不变，在1 s 时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半，先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为（ ） （A）1/2 （B）1 （C）2 （D）4

  22. 【答案】B

  23. 题型五、电磁感应与图象 例2（2010上海单科，19，6分）如右图，一有界区域内，存在着磁感应强度大小均为B，方向分别垂直于光滑水平桌面向下和向上的匀强磁场，磁场宽度均为L，边长为L的正方形框abcd的bc边紧靠磁场边缘置于桌面上，使线框从静止开始沿轴x正方向匀加速通过磁场区域，若以逆时针方向为电流的正方向，能反映线框中感应电流变化规律的是图

  24. 【答案】AC

  25. 2.（2010广东理综，16，4分）如图所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域，细金属棒PQ沿导轨从MN处匀速运动到M‘N’的过程中，棒上感应电动势E随时间t变化的图示，可能正确的是（ ）

  26. 【答案】B

  27. 题型六、自感现象 例3 （2010江苏单科，4，3分）如图所示的电路中，电源的电动势为E,内阻为r,电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值，在t=0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t=t1时刻断开S,下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图像中，正确的是

  28. 【答案】B

  29. 3. 如图所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略.下列说法中正确的是（ ） A.合上开关S接通电路时，A2先亮，A1后亮，然后一样亮 B.合上开关S接通电路时，A1和A2始终一样亮 C.断开开关S切断电路时，A2立刻熄灭，A1过一会儿才熄灭 D.断开开关S切断电路时，A1和A2都要过一会儿才熄灭

  30. 【答案】AD

  31. 第3节 电磁感应的综合应用 一、电磁感应中的几类问题 1．电路问题：电磁感应现象中产生感应电动势的部分相当 于 ，对外供电，在供电过程中遵从电路中的一切 规律． 电源 2．力学问题：发生电磁感应的电路，由于导体中有感应电 流通过，会使导体受到作用．这类问题除遵从电 磁感应规律、电路规律外，还遵从力学规律． 安培力 3．能量守恒问题：发生电磁感应的电路中，由于部分导体所 受做功，从而使能量形式发生转化，此类问题遵 从能量守恒规律． 安培力

  32. 二、电磁感应图象问题 时间 位移 电磁感应 电磁感应

  33. 楞次定律 法拉第电磁感应定 律

  34. 题型七、电磁感应与电路 例1（2010重庆理综，23，16分）法拉第曾提出一种利用河流发电的设想，并进行了实验研究。实验装置的示意图可用图表示，两块面积均为S的矩形金属板，平行、正对、竖直地全部浸在河水中，间距为d。水流速度处处相同，大小为v，方向水平。金属板与水流方向平行，地磁场磁感应强度的竖直分量为B，水的电阻为p，水面上方有一阻值为R的电阻通过绝缘导线和电建K连接到两金属板上。忽略边缘效应，求： （1）该发电装置的电动势； （2）通过电阻R的电流强度； （3）电阻R消耗的电功率。

  35. 1.如图所示，两个互连的金属环，左环电阻为右环电阻的一半，磁场垂直穿过左环所在区域，当磁感应强度随时间均匀增加时，左环内产生感应电动势为E，则右环中感应电流方向为,a、b两点间的电势差为.1.如图所示，两个互连的金属环，左环电阻为右环电阻的一半，磁场垂直穿过左环所在区域，当磁感应强度随时间均匀增加时，左环内产生感应电动势为E，则右环中感应电流方向为,a、b两点间的电势差为.

  36. 【解析】由楞次定律可判知右环中感应电流方向为逆时针；设左环电阻为R，则右环电阻为2R，回路中感应电流I=E/3R，由欧姆定律可知a、b两点电势差为U=I·2R=2/3E.【解析】由楞次定律可判知右环中感应电流方向为逆时针；设左环电阻为R，则右环电阻为2R，回路中感应电流I=E/3R，由欧姆定律可知a、b两点电势差为U=I·2R=2/3E. 【答案】逆时针 2/3E

  37. 题型八、电磁感应中的动力学问题 例2 （2010江苏单科，13，15分）如图所示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为L, 一理想电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直。一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放。导体棒进入磁场后，流经电流表的电流逐渐减小，最终稳定为I。整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻。求： （1）磁感应强度的大小B； （2）电流稳定后，导体棒运动速度的大小v； （3）流经电流表电流的最大值Im

  38. 【解析】（1）电流稳定后，道题棒做匀速运动 ① 解得 ② （2）感应电动势 E=BLv 感应电流 ③ 由②③④式解得 （3）由题意知，导体棒刚进入磁场时的速度最大，设为vm 机械能守恒 感应电动势的最大值 感应电流的最大值 解得

  39. 题型九、电磁感应中的能量问题 例3(2010天津理综，11，18分)如图所示，质量m1=0.1kg，电阻R1=0.3Ω，长度l=0.4m的导体棒ab横放在U型金属框架上。框架质量m2=0.2kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数μ=0.2，相距0.4m的MM’、NN’相互平行，电阻不计且足够长。电阻R2=0.1Ω的MN垂直于MM’。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T。垂直于ab施加F=2N的水平恒力，ab从静止开始无摩擦地运动，始终与MM’、NN’保持良好接触，当ab运动到某处时，框架开始运动。设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2. （1）求框架开始运动时ab速度v的大小； （2）从ab开始运动到框架开始运动的 过程中，MN上产生的热量Q=0.1J，求 该过程ab位移x的大小。

  40. 3.（2010上海单科，32，14分）如图，宽度L=0.5m的光滑金属框架MNPQ固定板个与水平面内，并处在磁感应强度大小B=0.4T，方向竖直向下的匀强磁场中，框架的电阻非均匀分布，将质量m=0.1kg，电阻可忽略的金属棒ab放置在框架上，并且框架接触良好，以P为坐标原点，PQ方向为x轴正方向建立坐标，金属棒从处以的初速度，沿x轴负方向做的匀减速直线运动，运动中金属棒仅受安培力作用。求：3.（2010上海单科，32，14分）如图，宽度L=0.5m的光滑金属框架MNPQ固定板个与水平面内，并处在磁感应强度大小B=0.4T，方向竖直向下的匀强磁场中，框架的电阻非均匀分布，将质量m=0.1kg，电阻可忽略的金属棒ab放置在框架上，并且框架接触良好，以P为坐标原点，PQ方向为x轴正方向建立坐标，金属棒从处以的初速度，沿x轴负方向做的匀减速直线运动，运动中金属棒仅受安培力作用。求： （1）金属棒ab运动0.5m，框架 产生的焦耳热Q； （2）框架中aNPb部分的电阻R 随金属棒ab的位置x变化的函数关系； （3）为求金属棒ab沿x轴负方向运动0.4s过程中通过ab的电量q，某同学解法为：先算出金属棒的运动距离s，以及0.4s时回路内的电阻R，然后代入q=求解。指出该同学解法的错误之处，并用正确的方法解出结果。

  41. 例 如图甲所示，水平导轨的电阻忽略不计，金属棒ab和cd的电阻分别为Rab和Rcd，且Rab＞Rcd，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（ ） A.Uab＞Ucd B.Uab=Ucd C.Uab＜Ucd D.无法判断

  42. 【错解】A.因导轨的电阻不计，金属棒ab和cd可以等效为两个电阻串联，而串联电路中，电压的分配跟电阻成正比.因为Rab＞Rcd，所以Uab＞Ucd，故选A.【错解】A.因导轨的电阻不计，金属棒ab和cd可以等效为两个电阻串联，而串联电路中，电压的分配跟电阻成正比.因为Rab＞Rcd，所以Uab＞Ucd，故选A.

  43. 【剖析】cd金属棒在F的作用下，做切割磁感线运动，应视为电源.Ucd为电源的路端电压，而不是内电压.所以Ucd≠IRcd，Ucd=E-IRcd，不能将ab和cd等效为两个外电阻的串联.【剖析】cd金属棒在F的作用下，做切割磁感线运动，应视为电源.Ucd为电源的路端电压，而不是内电压.所以Ucd≠IRcd，Ucd=E-IRcd，不能将ab和cd等效为两个外电阻的串联. 金属棒在力F的作用下向右做切割磁感线的运动应视为电源，而c、d分别等效为这个电源的正、负极，Ucd是电源两极的路端电压，不是内电压.又因为导轨的电阻忽略不计，因此金属棒ab两端的电压Uab也等于路端电压，即Ucd=Uab，所以正确选项为B. 【答案】B

  44. 感谢您的聆听，再见！

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