電磁感應經(jīng)典習題

電磁感應電磁感應現(xiàn)象磁生電的現(xiàn)象條件磁通量發(fā)生變化電路閉合感應電流的方向楞次定律右手定則感應電動勢的大小法拉第電磁感應定律E＝BLV互感、自感和渦流第九章電磁感應一、電磁感應1、當穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時，閉合電路中就有電流產(chǎn)生的現(xiàn)象叫做電磁感應現(xiàn)象電磁感應中產(chǎn)生的電流叫感應電流

電磁感應中產(chǎn)生的電動勢的電動勢叫感應電動勢

2、產(chǎn)生感應電流的條件：閉合電路的磁通量發(fā)生了變化××××××××××××××××CFEDBV二、感應電流方向1、內(nèi)容：2、注意：感應電流的磁場對原磁場的磁通量變化是“阻礙”，絕不是“阻止”；（一）、楞次定律感應電流具有這樣的方向，感應電流產(chǎn)生的磁場總是要阻礙引起感應電流的磁場的磁通量的變化3、楞次定律的進一步表述感應電流的所有效果都要阻礙磁通量的變化感應電流產(chǎn)生的磁場阻礙原磁場的磁通量變化受到的安培力阻礙磁通量的變化部分電路的運動阻礙磁通量的變化1、如圖1所示，當變阻器滑片向右移動時，用細線吊著的金屬環(huán)的電流方向？金屬環(huán)如何運動？金屬環(huán)有收縮還是擴大的趨勢？B0Φ0變化感應電流的磁場方向應用楞次定律感應電流的方向應用右手螺旋定則2、如圖所示，一閉合的銅環(huán)從靜止開始由高處下落通過條形磁鐵后繼續(xù)下落，空氣阻力不計，則圓環(huán)的運動過程中，下列說法正確的是()A.圓環(huán)在磁鐵的上方時，加速度小于g，在下方時大于gB.圓環(huán)在磁鐵的上方時，加速度小于g，在下方時小于gC.圓環(huán)在磁鐵的上方時，加速度小于g，在下方時等于gD.圓環(huán)在磁鐵的上方時，加速度大于g，在下方時小于g

3、如圖所示，圓形線圈的一半位于勻強磁場中，當線圈由圖示位置開始運動時，弧acb受到向右的磁場力，則線圈的運動可能是（）A、向左平動B、向右平動（線圈未全部進入磁場）C、以直徑ab為軸轉(zhuǎn)動（不超過90°）D、以直徑cd為軸轉(zhuǎn)動（不超過90°）×××××××××adcbB4、如圖，通電直導線旁邊有一個與導線在同一平面內(nèi)的線框，在線框運動過程中產(chǎn)生了順時針方向的感應電流，問:直導線的電流的大小如何變？線框在向哪個方向運動？5.固定在水平面上的U形金屬架處于豎直方向的勻強磁場中，框架上置一根金屬桿ab，不計阻力，則A.若磁場方向豎直向上并增大，則桿ab將向左移動B.若磁場方向豎直向上并減小，則桿ab將向左移動C.若磁場方向豎直向下并增大，則桿ab將向右移動D.若磁場方向豎直向下并減小，則桿ab將向右移動abAD4、電磁感應中的能量轉(zhuǎn)化問題GGGGNSNSNSNS有電能產(chǎn)生，同時就要消耗其他能在電磁感應過程中能量守恒二、右手定則××××××××××××GvI1、伸開右手，使拇指與其余四指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿入掌心，并使拇指指向?qū)Ь€運動方向，這時四指所指的方向就是感應電流的方向。左手定則與右手定則的區(qū)別及聯(lián)系F××××××××××××GvI左手定則右手定則定則因結(jié)果內(nèi)因外因磁場電流受安培力磁場運動產(chǎn)生電流2、說明：注意應用右手定則時的因果關(guān)系，區(qū)分左手定則與右手定則在勻強磁場中，放一電阻不計的平行金屬導軌，導軌跟大線圈M相連，如圖所示，導軌上放一根直線ab，磁感線垂直導軌所在的平面，欲使M所包圍的小閉合線圈N所產(chǎn)生順時針方向的感應電流，則導線ab的運動可能是（）A.勻速向右運動B.加速向右運動C.減速向右運動D.加速向左運動MNabB總結(jié)一、楞次定律１.內(nèi)容：感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化增反減同２.表述二：感應電流的效果總是阻礙導體和引起感應電流的磁體間的相對運動來拒去留二、右手定則１.內(nèi)容：伸開右手，讓大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線從手心垂直進入，大拇指指向?qū)w運動的方向，其余四指所指的方向就是感應電流的方向。２.目的：判斷感應電流的方向三、安培定則、左手定則、右手定則的綜合應用基本現(xiàn)象應用的定則因果關(guān)系安培定則左手定則右手定則部分導體切割磁感線運動運動電荷、電流產(chǎn)生的磁場磁場對運動電荷、電流的作用因電而生磁（Ｉ→Ｂ）因電而受力（Ｉ、Ｂ→Ｆ安）因動而生電（Ｖ、Ｂ→Ｉ安）第2課時法拉第電磁感應定律自感一．法拉第電磁感應定律：(1)感應電動勢：在電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫做感應電動勢．感生電動勢：由磁場改變產(chǎn)生的感應電動勢．動生電動勢：由于導體運動而產(chǎn)生的感應電動勢．(2)內(nèi)容：電路中感應電動勢大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比．(3)公式：(4)注意：①有感應電動勢不一定有感應電流，有感應電流必定有感應電動勢。②E的決定僅與nΔΦ／Δt（變化率）有關(guān)．③公式只表示感應電動勢的大小，不涉及方向．④若B變化：；若S在變化：⑤公式僅適合用平均感應電動勢。(5)部分導體切割磁感線感應電動勢的大?。篍=BLV．①方向：右手定則或楞次定律②適用條件：B、L、V三垂直BlvBlvθBvBvBBvvBBvv1.如圖所示,閉合金屬導線框放置在豎直向上的勻強磁場中,勻強磁場的磁感應強度的大小隨時間變化.下列說法正確的是A.當磁感應強度增加時,線框中的感應電流可能減小B.當磁感應強度增加時,線框中的感應電流一定增大C.當磁感應強度減小時,線框中的感應電流一定增大D.當磁感應強度減小時,線框中的感應電流可能不變AD問題一：感應電動勢由什么因素決定？例1：轉(zhuǎn)動軸與磁感線平行,如圖所示,磁感應強度為B的勻強磁場方向垂直于紙面向外,長L的金屬棒Oa以O(shè)為軸在該平面內(nèi)以角速度ω逆時針勻速轉(zhuǎn)動,求金屬棒中的感應電動勢.注意：其中的速度v應該是平均速度。問題二：轉(zhuǎn)動切割產(chǎn)生的感應電動勢2.如圖中半徑為r的金屬圓盤在垂直于盤面的勻強磁場B中,繞O軸以角速度ω沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動,則通過電阻R的電流的大小和方向是(金屬圓盤的電阻不計)A.由c到d,I=Br2ω/RB.由d到c,I=Br2ω/RC.由c到d,I=Br2ω/(2R)D.由d到c,I=Br2ω/(2R)D3.在圖所示的四個情景中，虛線上方空間都存在方向垂直紙面向里的勻強磁場。A、B中的導線框為正方形，C、D中的導線框為直角扇形。各導線框均繞軸O在紙面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動方向如箭頭所示，轉(zhuǎn)動周期均為T。從線框處于圖示位置時開始計時，以在OP邊上從P點指向O點的方向為感應電流i的正方向。則在圖2所示的四個情景中，產(chǎn)生的感應電流i隨時間t的變化規(guī)律如圖所示的是C問題三：感應電荷量BF例：如圖所示,導線全部為裸導線半徑為r的圓內(nèi)有垂直于圓平面的勻強磁場,磁感應強度為B,一根長度大于2r的導線MN以速率v在圓環(huán)上無摩擦地自左端勻速滑到右端.電路的固定電阻為R,其余電阻不計,求MN從圓環(huán)的左端滑到右端的過程中電阻R上的電流的平均值和通過電阻R的電荷量.二.自感：（一）通電時的自感現(xiàn)象現(xiàn)象：S接通瞬間A1總比A2滯后一段時間亮。穩(wěn)定后兩燈一樣亮。（二）斷電時的自感現(xiàn)象現(xiàn)象：①電路閉合燈A發(fā)光微弱。②斷開S瞬間，燈A閃亮一下熄滅5.處理方法：接通時：L看成斷路穩(wěn)定時：L看成純電阻斷開時：L看成電源(產(chǎn)生的電流總略小于原電流)1.自感電動勢：由于導體本身的電流發(fā)生變化，而產(chǎn)生電動勢。3.方向：總是阻礙導體中原來電流的變化。（增反減同）2.實質(zhì)：電磁感應現(xiàn)象。方法：楞次定律4.大?。篍=NΔφ/ΔtE=LΔI/ΔtL——自感系數(shù)，大小由線圈本身性質(zhì)決定，亨利（H）如圖所示的電路中，A1、A2是完全相同的燈泡，線圈L的自感系數(shù)較大，它的電阻與定值電阻R相等。下列說法正確的是（）A．閉合開關(guān)S，A1先亮、A2后亮，最后它們一樣亮B．閉合開關(guān)S，A1、A2始終一樣亮C．斷開開關(guān)S，A1、A2都要過一會才熄滅D．斷開開關(guān)S，A2立刻熄滅，A1過一會才熄滅CLL2L1s例2、如圖所示，L是自感系數(shù)足夠大的電感，其直流電阻為零，L1、L2是兩個相同的小燈泡，分析將開關(guān)S合上和斷開瞬間產(chǎn)生的現(xiàn)象？如圖是用電流傳感器(相當于電流表，其電阻可以忽略不計)研究自感現(xiàn)象的實驗電路，圖中兩個電阻的阻值均為R，L是一個自感系數(shù)足夠大的自感線圈，其直流電阻值也為R.圖是某同學畫出的在t0時刻開關(guān)S切換前后，通過傳感器的電流隨時間變化的圖象．關(guān)于這些圖象，下列說法中正確的是()A．圖甲是開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合，通過傳感器1的電流隨時間變化的情況B．圖乙是開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合，通過傳感器1的電流隨時間變化的情況C．圖丙是開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_，通過傳感器2的電流隨時間變化的情況D．圖丁是開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_，通過傳感器2的電流隨時間變化的情況BC答案ABD如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導軌間距L=0.3m。導軌電阻忽略不計，其間連接有固定電阻R=0.4Ω。導軌上停放一質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=0.2Ω的金屬桿ab，整個裝置處于磁感應強度B=0.5T的勻強磁場中，磁場方向豎直向下。利用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab，使之由靜止開始運動，電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時采集并輸入電腦，獲得電壓U隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示。(1）試證明金屬桿做勻加速直線運動，并計算加速度的大??；(2）求第2s末外力F的瞬時功率；(3）如果水平外力從靜止開始拉動桿2s所做的功為0.3J，求回路中定值電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱是多少。a=1m/s2

P=0.35W如圖所示，M1N1、M2N2是兩根處于同一水平面內(nèi)的平行導軌，導軌間距離是d=0.5m，導軌左端接有定值電阻R=2Ω，質(zhì)量為m=0.1kg的金屬滑塊垂直于導軌，可在導軌上左右滑動并與導軌有良好的接觸，滑動過程中滑塊與導軌間的摩擦力恒為f=1N，滑塊用絕緣細線與質(zhì)量為M=0.2kg的重物連接，細線跨過光滑的定滑輪，整個裝置放在豎直向上的勻強磁場中，磁場的磁感應強度是B=2T，將滑塊由靜止釋放。設(shè)導軌足夠長，磁場足夠大，M未落地，且不計導軌和滑塊的電阻。g=10m/s2，求：(1）滑塊能獲得的最大動能(2）滑塊的加速度為a=2m/s2時的速度(3）設(shè)滑塊從開始運動到獲得最大速度的過程中，電流在電阻R上所做的電功是w=0.8J，求此過程中滑塊滑動的距離EK=0.2JV=0.8m/sx=1.4m如圖所示，光滑平行的水平金屬導軌MN、PQ相距d,在M點和P點間接一個阻值為R的電阻，在兩導軌間OO1O1′O′矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導軌平面豎直向下、寬為l的勻強磁場，磁感應強度大小為B.一質(zhì)量為m，電阻為r的導體棒ab，垂直擱在導軌上，與磁場左邊界相距l(xiāng)0.現(xiàn)用一大小為F、水平向右的恒力拉ab棒，使它由靜止開始運動，棒ab在離開磁場前已經(jīng)做勻速直線運動(棒ab與導軌始終保持良好的接觸，導軌電阻不計)．求：(1)棒ab在離開磁場右邊界時的速度；(2)棒ab通過磁場區(qū)域的過程中整個回路所消耗的電能；(3)棒ab通過磁場區(qū)域的過程中通過電阻R的電荷量如圖所示，一正方形平面導線框abcd位于豎直平面內(nèi),經(jīng)一條不可伸長的絕緣輕繩與砝碼相連,并使其張緊處于靜止狀態(tài),線框上方的一區(qū)域內(nèi)有方向垂直于線框平面向里的勻強磁場.磁場區(qū)域的上、下邊界與線框的ab、cd邊平行，從某一位置釋放線框和砝碼系統(tǒng)，使線框ab邊剛進入磁場時就開始做勻速運動．已知線框邊長l＝0.20m，磁場區(qū)域的寬度為h＝1.10m，線框質(zhì)量m1＝0.10kg，電阻R＝0.10Ω，砝碼質(zhì)量m2＝0.14kg，磁感應強度B＝1.0T．輕繩繞過兩等高的輕滑輪，不計繩與滑輪間的摩擦和空氣阻力，重力加速度取g＝10m/s2.試求：(1)線框做勻速運動的速度大??；(2)當線框ab邊剛穿出磁場上邊界時輕繩上的彈力大?。鸢?/p>

(1)1m/s

(2)1.63N相距L＝1.5m的足夠長金屬導軌豎直放置，質(zhì)量為m1＝1kg的金屬棒ab和質(zhì)量為m2＝0.27kg的金屬棒cd均通過棒兩端的套環(huán)水平地套在金屬導軌上,如圖(a)所示，虛線上方磁場方向垂直紙面向里，虛線下方磁場方向豎直向下,兩處磁場磁感應強度大小相同.ab棒光滑，cd棒與導軌間動摩擦因數(shù)為μ＝0.75，兩棒總電阻為1.8Ω，導軌電阻不計．a(chǎn)b棒在方向豎直向上、大小按圖(b)所示規(guī)律變化的外力F作用下，從靜止開始沿導軌勻加速運動，同時cd棒也由靜止釋放．(1)指出在運動過程中ab棒中的電流方向和cd棒受到的安培力方向(2)求出磁感應強度B的大小和ab棒加速度大??；(3)已知在2s內(nèi)外力F做功40J，求這一過程中，兩金屬棒產(chǎn)生的總焦耳熱；(4)判斷cd棒將做怎樣