1电磁感应总复习教师用

粤教版物理选修3-2第一章电磁感应总复习和练习题

第一章 电磁感应单元复习

（一）、电磁感应现象

1、利用磁场产生电流的现象称为电磁感应现象，所产生的电动势称为感应电动势，所 产生的电流称为感应电流。

2、产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化。

3、初中物理中的另一种说法：闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线运动时，导 体中会产生感应电流，也可以概括为上面讲的条件。

4、电磁感应现象的实质是产生感应电动势，电路闭合才有感应电流，若电路不闭合， 虽没有电流，但感应电动势可依然存在。

5．产生感应电动势的那部分导体相当于电源。

（二）、楞次定律

1、感应电流具有这样的方向，感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化， 该规律叫做楞次定律。

2、应用楞次定律判断感应电流的方向，首先要明确原磁场的方向；其次要明确穿过闭 合电路的磁通量是增加的还是减少的；然后根据楞次定律确定感应电流的磁场方向； 最后利用安培定则来确定感应电流的方向。

3、从导体和磁场的相对运动来看，感应电流总要阻碍它们之间的相对运动，因此楞次 定律是能量守恒定律的必然结果。

4、判断导体切割磁感线所产生的感应电流的方向时，右手定则与楞次定律是等效的， 而右手定则比楞次定律更方便，但前者只适宜于导体切割磁感线的情况，而后者是 普遍适用的规律。

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，让磁感线垂直从手心进入，拇指指向导体运动的方向，其余四指指的就是感应电流的方向。 四指指向还可以理解为：感应电动势的方向、该部分导体的高电势处。

5、几种定则、定律的适用范围

（三） 求感应电动势的大小有两种方法：

一、法拉第电磁感应定律E= △Φ /△t ；

二、切割法：E=BLv

1、应用法拉第电磁感应定律E=△Φ /△t ，应注意以下几点：

（1）要严格区分磁通量Φ 磁通量的变化量△Φ ，磁通量的变化率 △Φ/△t ；

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（2）如是由磁场变化引起时，则用S△B来计算；如有回路面积变化引起时，则用 B△S来计算。

（3）由E=△Φ/△t算出的通常是时间△t内的平均感应电动势，一般并不等于初态与 末态电动势的平均值。

（4）当线圈有n匝时，E = n△Φ/△t 。

2、用公式E = BLv求电动势时，应注意以下几点：

（1）此公式一般用于匀强磁场(或导体所在位置的各点的B相同)，导体各部分切割磁

感线速度相同的情况，

（2）若导体各部分切割磁感线的速度不同，可取其平均速度，求电动势。

（3）公式中的L指有效切割长度，即垂直于B、垂直于v 的直线部分长度。

（4）若切割速度v不变，S为恒定值；若切割速度为即时速度，则E为瞬时电动势。

（5）当v与导线虽垂直但与B有夹角θ时E＝BLvsinθ。

（6）E=n△Φ/△t 与E=BLvsinθ是一致的，前者是一般规律，后者是法拉第电磁感应

定律在导体切割磁感线时的具体表达式。

（四）法拉第电磁感应定律的应用

在用法拉第电磁感应定律求得感应电动势后，一般可将产生感应电动势的导体或线 圈看作电源(须特别注意等效电源的电动势方向)，它的电阻即为电源的内阻，问题便 演化为普通的全电路，据此再相应求出通过回路的电流、电量等物理量。

（五）自感现象

1、所谓自感现象，就是指由于导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象。

2、自感电动势的方向：自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化(同样遵循楞次定 律)。当原来电流在增大时，自感电动势与原来电流方向相反，当原来电流在减小 时，自感电动势与原来电流方向相同，另外，“阻碍”不是“阻止”，电流还是在 变化的。

3、自感电动势的大小与线圈中的电流强度的变化率成正比。E自＝L I t

4、线圈的自感系数l与线圈的形状、长短、匝数、截面积及有无铁芯有关，由线圈本身性质所决定，与线圈中电流的大小、方向、有无均无关。

5、自感系数L在国际单位制中的单位是亨，国际符号为H。

（六）电磁感应现象中的力学问题

1、此类问题总可以分解为电磁感应问题和力学问题两部分，前者可以用电磁感应的 规律处理，后者则可以用力学知识予以解决。

2、此类问题中的电磁感应和力学问题两者联系的桥梁通常是磁场对感应电流的作用 力。

3、对此类问题中的动态分析的一般方法是：从导体在磁场中的受力情况和运动状态 着手进行分析，分析物体受的磁场力、合外力的变化，进而导致加速度、速度的 变化，反过来又引起感应电流、磁场力及合外力的变化，最终可使导体达到稳定 状态。

（七）电磁感应现象中的能量转换

1、从磁通量变化的角度来看，电磁感应所产生的效果总要阻碍磁通量的变化，从导 体和磁场的相对运动来看，电磁感应所产生的效果总要阻碍它们之间的相对运动。

2、从能量转化的角度来看，电磁感应现象的本质是通过克服磁场力作功，把机械能 或其他形式的能转化为电能的过程。

3、把握好能量守恒的观点，是解决此类问题的基本方法。

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电磁感应

一、选择题（1~5题为单选题，6~10题可能有一个或多个答案）

1、 对于给定电路中感应电动势的大小： [ ]

A、跟穿过这一电路的磁通量成正比；

B、跟穿过这一电路的磁通量变化量成正比；

C、跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比；

D、跟单位时间内穿过这一电路的磁通量的变化量成反比。

2、如图1所示，在长直通电导线同一平面内放一个矩形线圈abcd，

ab边紧挨直导线但互相绝缘，今以ab边为轴，如线圈转过900， [ ] 则在这一过程中

A、线圈中无感应电流；

B、线圈中有感应电流，方向是a一b一c一d—a ；

图1 C、线圈中有感应电流，方向是a一d一c－b一a ；

D、线圈向里转和向外转感应电流方向相反。

3、如图2，匀强磁场区域宽度为L，使一边长为d ( d > L )的

矩形线框以恒定速度v向右通过磁场区域，该过程中没有 [ ] 感应电流的时间为

A、 d / v ； B、2d / v ；

C、（d – L）/ v ； D、（d – 2L）/ v 。 图2 4、矩形线框向右匀速运动经过一匀强磁场，设线框中

产生的逆时针的电流为正值，则线框中感应电流随

时间变化的情况是图3-2中的： [ ]

图3-1

图3-2

5、如图4所示，闭合线圈的ab边较长，bc边较短，那么分别用甲和乙两种方式将同一线圈从匀强磁场中以相同速度匀速拉出时： [ ]

A、F1较大，做功较多；

B、F2较大，做功较多；

C、F1与F2不同，但做功相同；

图4 D、F1较大，做功较少。

6、矩形线框在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速运动： [ ]

A、当线框平面与磁感线垂直时，磁通量最大，感应电动势也最大；

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B、当线框平面与磁感线垂直时，磁通量最大，但感应电动势为零；

C、当线框平面与磁感线平行时，磁通量为零，感应电动势也为零；

D．当线框平面与磁感线平行时，磁通量为零，但感应电动势最大。

7、一矩形线圈全部置于匀强磁场中，线圈平面跟磁场方向垂直，现将线圈沿垂直磁场 方向匀速拉出磁场，若第一、二两次拉出的速度之比V1：V2 = 2：1，则两次

A、通过线圈导线截面的电量之比q1：q2 ＝1：l ； [ ]

B、外力做功之比W1：W2= 2：1 ；

C、感应电流功率之比P1：P2=2：1；

D、外力的总冲量之比为I1：I2 = 2：1。

8、示教板上的电路如图5所示，L为自感 [ ] 线圈，线圈直流电阻等于零，Dl、D2是

规格相同的两只灯泡，当开关S合上后，

关于两灯明暗情况正确的是：

A、Dl灯比D2灯先亮；

B、D2灯比D1灯先亮；

C、两灯同时一样亮，随后Dl灯熄灭、D2灯更亮； 图5 D、再将S断开时，D2立即熄灭，D1灯过一会才熄灭。

9、有一竖直“”形金属框架置于水平匀强磁场中，滑杆

MN可沿框架无摩擦滑动(如图6)

，回路中除R外其它电

阻不计，空气阻力不计．当MN由静止释放后：

A、它受到的磁场力不可能大于它的重力；

B、它的加速度不可能大于重力加速度； 图6 C、它的动能等于它减少的重力势能；

D、当框架竖直双杆足够长时，它最后将作匀速运动。 [ ]

10、如图7所示，两只线圈L1、L2套在闭合铁芯上，铁芯的C部分可以取下，裸导线 PQ与L1保持良好接触，且能左右切割磁感线移动，在下列措施中，哪些能使流过 灯泡的电流从B到A ? [ ]

A、PQ向右匀速运动；

B、PQ向右匀减速运动；

C、PQ向左匀减速运动； 图7 D、PQ向左匀速运动时取走C的瞬间。

二、填空题

11、如图8所示，a、b、c三金属线圈（都不闭合）放在同一平面内，磁场所在区域即 为b线圈所包围的区域，磁场方向和线圈所在平面垂直，当磁感强度均匀增加时，三 线圈中产生的感应电动势分别为Ea、Eb、Ec ，它们的大小关系是Ea_______Eb、 Eb_____Ec ；若在磁感强度均匀增加时突然将b线圈闭合，在闭合瞬间，a线圈的感应 电动势______（填“变大”、“变小”或“不变”），c线圈上的感应电动势将_________(填 “变大”)。

图8 图9

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12、相距为L的光滑平行导轨两边分别接有阻值为R的电阻R1和R2 ，匀强磁场B方 向垂直轨道平面(图9)，现将电阻也为R的直导体棒MN以速度v匀速拉过宽度为d 的磁场区域，则此过程中外力所做的功为________，通过电阻R1的电量___________。

13、如图10所示，A1、A2是两只相同的电流表，电感线圈L的直流电阻小于电阻R， 电键S原来闭合，当S断开的瞬间，Al、A2示数的大小关系是______，这时流过电阻 R的电流方向是________（填“向左”或“向右”）；若S原来断开，则在闭合的一瞬 间，Al、A2示数的大小关系是______，这时流过电阻R的电流方向是________（填“向 左”或“向右”）。

图10 图11 图

12

14、如果一根长度1 m的直导线在磁感强度为B=0．6T的匀强磁场中匀速运动时，能够 使一个标有“6V、8W”的小灯泡正常发光，那么导线在磁场中运动速度最小必须是 ___________m／s (直导线电阻不计)。

15、如图11所示，将粗细均匀的导线制成的单匝正方形线框(电阻R=1．0Ω )，从磁感 强度为B=0．5 T的匀强磁场中匀速拉出，设线框面积S=0．5m2，则此过程中通过导 线横截面的电量Q = _________C。

16、如图12所示，质量为m，电阻为R，边长为L的正方形线框从距匀强磁场B上方 高度A处由静止开始自由下落，下落过程中线框平面始终与磁场方向垂直，若线框进 入磁场时恰好做匀速运动，则线框开始下落的高度h = _______________。

三、计算题

17、如图13，匀强磁场磁感强度B=0．8T，方向垂直轨道平面，导轨间距L=0．5m， 拉力F=0．2N，电阻R= 4Ω ，一切摩擦不计，

求：（1）ab杆可能达到的最大速度。

（2）电阻R上消耗的最大功率。

图13

18、如图14所示，用同样导线制成的圆环a和b所包围的面积之比为4：1，直导 线的电阻可忽略，将a环放在垂直于环面且均匀变化的匀强磁场内，b环放在磁 场外，A、B两点间的电势差为U1；若将a环与b环的位置互换，A、B两点间 的电势差为U2，则：U1与U2的比值为多大？

b a

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1、C ； 2、B ； 3、C ； 4、C ； 5、A ；

6、B、D ； 7、A、B ； 8、C、D ； 9、 A、B、D ； 10、B 。

11、小于，等于，变小，变小 ； 12、2B2L2vd / 3R ， BLd / 3R ；

13、相等，向左，A1大于A2 ，向右 ； 14、10 m / s ； 15、 0.25 C ；

16、h = m2 g R2 /2 B4L4 ；

17、 分析与解答：

（1）当F拉=F安时，ab杆可能达到的最大速度vmax

即 F拉=F安=BLI = B2L2Vmax / R

所以Vmax=F拉R / B2L2 = 5 m / s 。

（2）当速度有最大值时，电阻R上消耗的功率最大。

即：PR= E2 / R = B2L2V2 / R =0.2 W 。

18、分析与解答：

a、b环的面积之比为4：1 ，

所以周长之比为2：1，即电阻之比为2：1 ，

当a环置于均匀变化的磁场中时，

U1=UAB=E感a Rb /（Ra+Rb）= △B Sa Rb / △t（Ra+Rb）

U‘

2=UAB=E感b Ra /（Ra+Rb）= △B Sb Ra / △t（Ra+Rb）

（1）/（2） 得：

U1 / U2 = SaRb/SbRa = 2/1 。

即：

U1：U2 = 2：1 。

1） （2） （

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