著名机构高三物理秋季班讲义第22讲电磁感应

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1、第22讲 电磁感应复习复习一、法拉第电磁感应定律1电磁感应现象 电磁感应现象中，可以利用磁场产生电流。产生的电动势称为感应电动势，产生的电流称为感应电流。 只要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。不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化都产生感应电动势，产生感应电动势的那部分导体就相当于电源，导体的电阻相当于电源的内阻；要产生感应电流，电路还必须闭合，感应电流的大小不仅与感应电动势的大小有关，还与闭合电路的电阻有关。2法拉第电磁感应定律 内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。用法拉第电磁感应定律可以计算感应电动势的大小。 公式：，若闭合

2、电路为匝线圈，则若磁感应强度不变，线圈在垂直于磁场方向上的面积变化，则若不变，变，则3导体棒切割磁感线时的感应电动势在匀强磁场中，与垂直、与垂直的情况下，若导体垂直磁感线切割，即时产生的感应电动势；若导体不垂直切割，设与的夹角为，则4法拉第电磁感应定律一般用于计算平均感应电动势，不论何种情况引起的磁通量的变化，都可用此公式进行计算。是由法拉第电磁感应定律推导出来的，一般用于导体在匀强磁场中切割磁感线时产生的感应电动势的计算，且，用它可以计算瞬时感应电动势，也可以计算平均感应电动势，多数情况下我们用它计算瞬时感应电动势。【例1】 如图所示，矩形线圈共有匝，总电阻为，部分置于有理想边界的匀强磁场中

3、，线圈平面与磁场垂直，磁感应强度大小为。让线圈从图示位置开始以边为轴匀速转动，角速度为。若线圈边长为，边长为，在磁场外部分为,则线圈从图示位置转过时的感应电动势的大小为 。线圈从图示位置转过的过程中，线圈中的平均感应电流为 。若磁场没有边界，线圈从图示位置转过时的感应电动势的大小为 ，磁通量的变化率为 。【答案】 零= 【例2】 如图所示，形导线框固定在水平面上，右端放有质量为的金属棒，与导轨间的动摩擦因数为，它们围成的矩形边长分别为、，回路的总电阻为。从时刻起，在竖直向上方向加一个随时间均匀变化的匀强磁场，（）那么在为多大时，金属棒开始移动？【答案】【例3】 插有铁芯的线圈（电阻不能忽略）直

4、立在水平桌面上，铁芯上套一铝环，线圈与电源、开关相连。以下说法中正确的是A闭合开关的瞬间铝环跳起，开关闭合后再断开的瞬间铝环又跳起B闭合开关的瞬间铝环不跳起，开关闭合后再断开的瞬间铝环也不跳起C闭合开关的瞬间铝环不跳起，开关闭合后再断开的瞬间铝环跳起D闭合开关的瞬间铝环跳起，开关闭合后再断开的瞬间铝环不跳起【答案】 D二、楞次定律1楞次定律 内容：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变化。用楞次定律可以判断感应电流（感应电动势）的方向。 阻碍磁通量的变化；阻碍相对运动，即“来拒去留”；使线圈面积有扩大或缩小的趋势；阻碍原电流的变化（自感现象）。 “阻碍”：感应电

5、流的磁通量阻碍引起感应电流的磁场（原磁场）的磁通量的变化，阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身。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。阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化快慢，结果是增加的还是增加，减少的继续减少。 使用楞次定律的一般过程：明确闭合电路范围内原磁场的方向；分析穿过闭合电路的磁通量变化情况；根据楞次定律判定感应电流磁场的方向；利用安培定则判定感应电流的方向。2右手定则 右手定则：伸开右手，让拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线从掌心穿入，拇指指向导体运动的方向，其余四指所指的方向就是感

6、应电流的方向。 判断导体切割磁感线时的感应电流的方向可用右手定则直接判断。3导体切割磁感线产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流的特例，所以判定感应电流方向的右手定则也是楞次定律的特例。用右手定则能判定的，一定也能用楞次定律判定，只是不少情况下，不如用右手定则判定方便简单。反过来，用楞次定律能判定的，用右手定则却不一定能判断出来。【例4】 如图所示，在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟固定的大导体环相连接，导轨上放一根金属导体棒并与导轨紧密接触，磁感应线垂直于导轨所在平面。若导体棒匀速地向右做切割磁感线的运动，则在此过程中所包围的固定闭合导体环内A产生顺时针方向的感应电流B产生交变

7、电流C产生逆时针方向的感应电流 D没有感应电流【答案】 D【例5】 矩形导线框固定在匀强磁场中，如图甲所示，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，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，则A从到时间内，导线框中电流的方向为B从到时间内，导线框中电流越来越小C从到时间内，导线框中电流越来越大D从到时间内，导线框边受到安培力大小保持不变【答案】 A【例6】 如图，粗糙水平桌面上有一质量为的铜质矩形线圈。当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力及在水平方向运动趋势的正确判断是A先小于后大于，运动趋势向左B先大于后小于，运动趋

8、势向左C先小于后大于，运动趋势向右D先大于后小于，运动趋势向右【答案】 D【例7】 如图所示，固定在水平面内的两光滑平行金属导轨、，两根导体棒中、平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时A、将互相靠拢B、将互相远离C磁铁的加速度仍为D磁铁的加速度小于【答案】 AD【例8】 如图，通电导线与单匝矩形线圈共面，位置靠近且相互绝缘。当中电流突然减小时，线圈所受安培力的合力方向A向左 B向右 C垂直纸面向外D垂直纸面向里【答案】 B三、自感1自感现象：当线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，也会在本身激发出感应电动势，这种现象叫做自感。2自

9、感电动势：在自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。自感电动势总是阻碍电流的变化。3自感系数 自感电动势正比于电流的变化率，即，为自感系数，简称自感或电感。 自感系数跟线圈的形状、大小、匝数，是否有铁芯等因素有关。自感系数的单位：亨利，简称亨，符号，常用单位还有毫亨（）、微亨（）。 在电流变化相同的情况下，自感系数越大的线圈，产生的自感电动势就越大；对同一线圈而言，通过线圈的电流变化得越快，线圈中的自感电动势越大。 注：分析自感现象时，除了要定性分析通电和断电时的自感现象外，还应半定量地分析电路中的电流变化，分析时主要抓住通过自感线圈的电流不能突变这一特点，其次是注意电路结构在稳定和不稳定时的

10、变化。要明确自感电动势总是阻碍电流的变化。线圈中电流增大时，自感电动势（电流）方向与原电流方向相反，阻碍电流的增大；线圈中电流减小时，自感电动势（电流）方向与原电流方向相同，阻碍电流的减小。正是这种阻碍作用，使线圈中的电流只能从原来的值逐渐变化，不能发生突变。【例9】 如图所示电路中，电源电动势为，线圈的电阻不计。以下判断正确的是A闭合，稳定后，电容器两端电压为B闭合，稳定后，电容器的极带正电C断开的瞬间，电容器的极板将带正电D断开的瞬间，电容器的极板将带负电【答案】 C【例10】 某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈、小灯泡、开关S和电池组，用导线将它们连接成如图所示的电路。检查

11、电路后，闭合开关，小灯泡发光；再断开开关，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡末闪亮的原因是A电源的内阻较大B小灯泡电阻偏大C线圈电阻偏大D线圈的自感系数较大【答案】 C练习练习【练1】 将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列说法中正确的是A感应电动势的大小与线圈的匝数无关B穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同【答案】 C【练2】 在北半球地磁场的竖

12、直分量向下，飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变。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，右方机翼末端处的电势为，则A若飞机从西往东飞，比高 B若飞机从东往西飞，比高C若飞机从南往北飞，比高 D若飞机从北往南飞，比高【答案】 ACD【练3】 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、开关和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈上，且使铁芯穿过套环。闭合开关的瞬间，套环立刻跳起。某同学另找来器材再探究此实验。他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均未动。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

13、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【答案】 D【练4】 如图，金属环用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧，若变阻器滑片向左移动，则金属环将向 （填“左”或“右”）运动，并有 （填“收缩”或“扩张”）趋势。【答案】 左 收缩【练5】 如图所示，固定的水平长直导线中通有电流，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行。线框由静止释放，在下落过程中A穿过线框的磁通量保持不变B线框中感应电流方向保持不变C线框所受安培力的合力为零D线框的机械能不断增大【答案】 B【练6】 如图，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

14、边与长直导线平行。已知在到的时间间隔内，直导线中电流发生某种变化，而线框中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。设电流正方向与图中箭头方向相同，则随时间变化的图线可能是【答案】 A【练7】 如图，均匀带正电的绝缘圆环与金属圆环同心共面放置，当绕点在其所在平面内旋转时，中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩的趋势，由此可知圆环A顺时针加速旋转 B顺时针减速旋转C逆时针加速旋转 D逆时针减速旋转【答案】 C【练8】 如图（a），圆形线圈静止在水平桌面上，其正上方悬挂一相同的线圈，和共轴中通有变化电流，电流随时间变化的规律如图（b）所示所受的重力为，桌面对的支持力为

15、，则A时刻B时刻C时刻D时刻【答案】 AD【练9】 如图，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布。一铜制圆环用丝线悬挂于点，将圆环拉至位置后无初速释放，在圆环从摆向的过程中A感应电流的方向先逆时针后顺时针再逆时针B感应电流的方向一直是逆时针C安培力的方向始终与速度方向相反D安培力的方向始终沿水平方向【答案】 AD【练10】 如图所示的电路可以用来“研究电磁感应现象”。干电池、开关、线圈、滑动变阻器串联成一个电路，电流计、线圈串联成另一个电路。线圈、套在同一个闭合铁芯上，且它们的匝数足够多。从开关闭合时开始计时，流经电流计的电流大小随时间变化的图象是【答案】 B35第五级（下）第22讲教师版