专题十 电磁感应.docx
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专题十 电磁感应.docx
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专题十电磁感应
专题十电磁感应
一.磁通量与磁通量的变化
1.磁通量可以形象的认为是穿过某一面积的磁感线的条数。
在匀强磁场中,垂直于磁场方向的面积S上的磁通量Φ为
Φ=BS
若平面S不跟磁场方向垂直,则应把S平面投影到垂直磁场方向的面上,若这两个面间夹角为θ,则:
Φ=BS⊥=BScosθ,当平面S与磁场方向平行时,θ=90°,Φ=0。
在国际单位中,磁通量的单位是韦伯(Wb),简称韦。
1韦(Wb)=1特(T)×1米2(m2)
由Φ=BS,可得B=Φ/S,所以磁感应强度B等于垂直于磁场单位面积上的磁通量,也叫做磁通密度,用韦(Wb)/米2(m2)作单位.
磁通量是标量,只有大小,无方向.但是磁通量有正负,其符号与磁感线从线圈正面还是反面穿过有关。
穿过某平面的磁通量等于正、负磁通量的代数和。
2.磁通量的变化量:
根据磁通量的定义Φ=BSn,(Sn为有效面积),引起磁通量变化的原因,一般存在以下几种情况:
(1).Sn不变,磁感应强度发生变化,即ΔΦ=ΔB·Sn
(2).磁感应强度不变,Sn发生变化,ΔΦ=ΔSn·B.其中Sn发生变化的情况又分为两种形式:
①处在磁场中的闭合回路面积发生变化,引起磁通量发生变化;②闭合回路面积不变,但与磁场的夹角发生变化,从而引起投影面积发生变化.
例:
二.楞次定律
1.楞次定律的得出(实验):
作下列表格,并将实验及记录情况填入。
2.楞次定律的内容:
只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就会产生感应电流。
感应电流具有这样的方向,就是感应电流的磁场,总是阻碍引起这个感应电流的磁通量的变化。
注意:
“阻碍”不是阻止,也不是“相反”,“阻碍”指的是原磁场该怎么变化还怎么变化,只是变化的过程被“拉长”了。
3.应用楞次定律判断感应电流方向的步骤:
(1)确定原磁场方向;
(2)判定原磁场如何变化(增大还是减小);
(3)确定感应电流的磁场方向(增反减同);
(4)根据安培定则判定感应电流的方向.
例1.如右图所示,在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中,有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点,并可绕O点摆动.金属线框从右侧某一位置静止开始释放,在摆动到左侧最高点的过程中,细杆和金属线框平面始终处于同一平面,且垂直纸面.则线框中感应电流的方向是( )
A.a→b→c→d→a
B.d→c→b→a→d
C.先是d→c→b→a→d,后是a→b→c→d→a
D.先是a→b→c→d→a,后是d→c→b→a→d
【解析】 线框一开始磁通量减小,后来磁通量增大,由“增反”“减同”可知感应电流方向始终是d→c→b→a→d.
【答案】 B
楞次定律练习题1
1.根据楞次定律知感应电流的磁场一定是( )
A.阻碍引起感应电流的磁通量
B.与引起感应电流的磁场反向
C.阻碍引起感应电流的磁通量的变化
D.与引起感应电流的磁场方向相同
2.如下图所示,要使Q线圈产生图示方向的电流,可采用的方法有( )
A.闭合电键K
B.闭合电键K后,把R的滑片向右移
C.闭合电键K后,把P中的铁芯从左边抽出
D.闭合电键K后,把Q靠近P
3.如下图所示,当开关S由1搬至2,通过电阻R的感应电流的方向( )
A.由a→bB.由b→a
C.先由a→b,后由b→aD.先由b→a,后由a→b
4.如下图所示,平行导体滑轨MM′、NN′水平放置,固定在匀强磁场中,磁场的方向与水平面垂直,方向向下,滑线AB、CD横放其上并静止,形成一个闭合电路,当AB向右滑动的瞬间,电路中感应电流的方向及滑线CD受到的磁场力的方向分别为( )
A.电流方向沿ABCD;受力方向向右
B.电流方向沿ABCD;受力方向向左
C.电流方向沿ADCB;受力方向向右
D.电流方向沿ADCB;受力方向向左
答案:
1.C 2.AD 3.B 4.C
4.楞次定律的推广形式
如右图,水平光滑金属导轨上放置着
、
两根金属棒,一根条形磁铁从正上方落下,试判断两金属棒中感应电流的方向及金属棒的受力情况。
分析:
由楞次定律,产生的感应电流方向如图,由于感应电流处在磁铁的磁场当中,根据左手定则可判断出两金属棒受安培力如图所示,安培力的作用效果,一方面使闭合电路面积缩小,另一方面使导体棒压紧导轨,有远离磁铁的趋势。
这些,都是线圈为了阻碍磁通量减小而做的“努力”。
另外,磁铁受到向上的作用力,下落时加速度小于重力加速度。
结论:
只要有某种可能的过程能使磁通量的变化受到阻碍闭合电路就会努力实现这种过程(来拒去留,敌退我进)。
例1.如图所示,有一弹性金属环,将条形磁铁插入环中或从环中拔出时,环所围面积变化情况是( )
A.插入环面积增大,拔出环面积减小
B.插入环面积减小,拔出环面积增大
C.插入或拔出,环面积都增大
D.插入或拔出,环面积都减小
例2.如右图所示,粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈.当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB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F及在水平方向运动趋势的正确判断是( )
A.F始终大于重力
B.F先大于重力后小于重力。
C.线框受到的静摩擦力始终向左
D.线框收到的静摩擦力先向左后向右
例3.一金属圆环水平固定放置。
现将
一竖直的条形磁铁,在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放,在条形磁铁穿过圆环的过程中,条形磁铁与圆环
A.始终相互吸引
B.始终相互排斥
C.先相互吸引,后相互排斥
D.先相互排
斥,后相互吸引
楞次定律练习题2
1.如下图所示,要使电阻R1上有a→b的感应电流通过,则应发生在( )
A.合上K时
B.断开K时
C.K合上后,将变阻器R滑动头c向左移动
D.K合上后,将变阻器R滑动头c向右移动
2.如下图所示,矩形闭合金属框abcd的平面与匀强磁场垂直,若ab边受竖直向上的磁场力的作用,则可知线框的运动情况是…( )
A.向左平动进入磁场B.向右平动退出磁场
C.沿竖直方向向上平动D.沿竖直方向向下平动
3.如下图所示,线框ABCD和abcd可分别绕竖直轴转动,当线框abcd绕轴逆时针转动(俯视,下同),则(开始时两线圈同平面)( )
A.绕框ABCD有感应电流,方向ABCDA,线框顺时针转动
B.感应电流方向为ABCDA,线框逆时针转动
C.感应电流方向为ADCBA,线框顺时针转动
D.感应电流方向为ADCBA,线框逆时针转动
4.如下图所示,通电直导线旁放有一闭合线圈abcd,当直导线中的电流I增大或减小时( )
A.电流I增大,线圈向左平动
B.电流I增大,线圈向右平动
C.电流I减小,线圈向左平动
D.电流I减小,线圈向右平动
5.位于载流长直导线近旁的两根平行光滑铁轨A和B,与长直导线平行且在同一水平面上,在铁轨A、B上套有两段可以自由滑动的导体CD和EF,如下图所示,若用力使导体EF向右运动,则导体CD将…( )
A.保持不动B.向右运动
C.向左运动D.先向右运动,后向左运动
6.M和N是绕在一个环形铁芯上的两个线圈,绕法和线路如下图,现将开关S从a处断开,然后合向b处,在此过程中,通过电阻R2的电流方向是( )
A.先由c流向d,后又由c流向d
B.先由c流向d,后由d流向c
C.先由d流向c,后又由d流向c
D.先由d流向c,后由c流向d
7.在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨,导轨跟大线圈M相接,如下图所示,导轨上放一根导线ab,磁感线垂直于导轨所在平面,欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流,则导线的运动可能是( )
A.匀速向右运动B.加速向右运动
C.匀速向左运动D.加速向左运动
8.如下图所示,导线框abcd与导线在同一平面内,直导线通有恒定电流I,当线框由左向右匀速通过直导线时,线框中感应电流的方向是( )
A.先abcd,后dcba,再abcdB.先abcd,后dcba
C.始终dcbaD.先dcba,后abcd,再dcba
E.先dcba,后abcd
9.如下图所示,在一蹄形磁铁两极之间放一个矩形线框abcd。
磁铁和线框都可以绕竖直轴OO′自由转动。
若使蹄形磁铁以某角速度转动时,线框的情况将是( )
A.静止
B.随磁铁同方向转动
C.沿与磁铁相反方向转动
D.要由磁铁具体转动方向来决定
10.如图所示,固定的水平长直导线中通有电流I,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.线框所受安掊力的合力为零
D.线框的机械能不断增大
答案:
1.AC 2.A 3.B 4.BC 5.B 6.C 7.D 8.D 9.B10.B
楞次定律练习3:
1.下列图中能产生感应电流的是( )
2.如图所示,矩形闭合线圈与匀强磁场垂直,一定能产生感应电流的是()
A.沿磁场方向平动
B.以一条边为轴转动
C.线圈形状逐渐变为圆形
D.沿纸平面加速平动
3.如图所示,开始时矩形线圈平面与匀强磁场的方向垂直,且一半在磁场内,一半在磁场外,若要使线框中产生感应电流,下列做法中可行的是()
A.以ab为轴转动
B.以bd边为轴转动(转动的角度小于60°)
C.以bd边为轴转动90°后,增大磁感强度
D.以ac为轴转动(转动的角度小于60°)
4.关于感应电流的产生条件,下列说法正确的是()
A.只要导体相对磁场运动,导体内一定有感应电流
B.只要导体做切割磁感线的运动,导体内一定有感应电流
C.只要闭合电路在磁场中做切割磁感线的运动,电路中一定会有感应电流
D.只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中一定会有感应电流
5.如图所示,试根据已知条件画出导线中的感应电流方向(图中的导线是闭合电路中的一部分):
6.关于对楞次定律的理解,下面说法中正确的是()
A.感应电流的磁场方向,总是跟原磁场方向相同
B.感应电流的磁场方向,总是跟原磁砀方向相反
C.感应电流的方向总是使它的磁场阻碍原来磁通量的变化
D.感应电流的磁场方向可以跟原来的磁场方向相同,也可以相反
7.如图所示为某磁场磁感线,有铜线圈自图示A位置落至B位置,在下落过程中,自上向下看,线圈中的感应电流方向是()
A.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
8.一平面线圈用细杆悬于P点,开始时细杆处于水平位置,释放后让它在如图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Ⅰ和位置Ⅱ时,顺着磁场的方向看去,线圈中的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
9.一个环形线圈放在磁场中,设第1秒内磁感线垂直于线圈平面向里,如图(甲)所示,若磁感强度B随时间t的变化的关系如(乙),那么在第2秒内线圈中的感应电流方向()
A.顺时针方向
B.逆时针方向
C.没有感应电流
D.先顺时针方向,后逆时针方向
10.如图所示,在两根平行长直导线中,通以同方向、同强度的电流,导线框ABCD和两导线在同一平面内,导线框沿着与两导线垂直的方向自右向左在两导线间匀速运动。
在运动过程中,导线框中感应电流的方向()
A.沿ABCD方向不变。
B.沿ADCB方向不变。
C.由ABCD方向变成ADCB方向。
D.由ADCB方向变成ABCD方向。
11.如图所示,在条形磁铁从线圈的上方进入线圈的过程中,若从线圈上方俯视,关于感应电流和作用力的方向,以下判断正确的是()
A.若N极向下插入,线圈产生顺时方向的感应电流
B.若S极向下插入,线圈产生顺时方向的感应电流
C.无论哪极向下插入,磁铁都受到向下的引力
D.无论哪极向下插入,磁铁都受到向上的斥力
12.如图所示,一个闭合铝环套在一根无限长的光滑杆上,将一条形磁铁向左插入铝环(未穿出)的过程中,铝环的运动情况和感应电流的方向是()
A.向左运动;从右向左看,有顺时针方向的感应电流
B.向右运动,从右向左看,有逆时针方向的感应电流
C.向左运动;从右向左看,有逆时针方向的感应电流
D.向右运动,从右向左看,有顺时针方向的感应电流
13.两个闭合的金属环,穿在一根无限长光滑的绝缘杆上,如图所示,
当条形磁铁的S极自右向左插向圆环时,环的运动情况是()
A.两环同时向左移动,间距增大
B.两环同时向左移动,间距变小
C.两环同时向右移动,间距变小
D.两环同时向左移动,间距不变
14.如图,粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈.当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB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FN及在水平方向运动趋势的正确判断是:
( )
A.FN先小于mg后大于mg,运动趋势向左
B.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向左
C.FN先小于mg后大于mg,运动趋势向右
D.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向右
15.如图所示,固定在水平面内的两光滑平行金属导轨M、N,两根导体棒中P、Q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.P、Q将互相靠拢
B.P、Q将互相远离
C.磁铁的加速度仍为g
D.磁铁的加速度小于g
16.如图所示,ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导线框,当滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时,从纸外向纸内看,线框ab将()
A.保持静止不动
B.逆时针转动
C.顺时针转动
D.发生转动,但电源极性不明,无法确定转动方向
17.如图示,一个长直导线穿过圆环导线的中心,并与圆环导线平面垂直,当长直导线中的电流逐渐减小时,环形导线中将:
()
A.没有感应电流
B.有逆时针方向的感应电流(从上往下看)
C.有顺时针方向的感应电流(从上往下看)
D.有感应电流,但方向不好确定
18.如图示,一闭合的铜环从静止开始由高处下落通过条形磁铁后继续下落,空气阻力不计,则在圆环的运动过程中,下列说法正确的是:
()
A.圆环在磁铁的上方时,加速度小于g,在下方时大于g,
B.圆环在磁铁的上方时,加速度小于g,在下方时也小于g,
C.圆环在磁铁的上方时,加速度小于g,在下方时等于g,
D.圆环在磁铁的上方时,加速度大于g,在下方时小于g.
19.如图所示,在匀强磁场中放有平行铜导轨,它与大线圈M相连接,要使小导线图N获得顺时针方向的感应电流,则放在导轨上的裸金属棒ab的运动情况是(两线线圈共面放置)()
A.向右匀速运动
B.向左加速运动
C.向右减速运动
D.向右加速运动
二.法拉第电磁感应定律
基本理解与应用
1.两中表达式
2.讨论
3.电荷量
4.导体切割磁感线产生感应电动势的大小
电磁感应中的典型问题
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