专题八 电磁感应第 1 课时 法拉第电磁感应定律 楞次定律课时综述1产生感应电流的条件与方式：（1）穿过电路的磁通量发生变化；电路闭合。（2）两种方式：即导线切割磁感线或磁场本身发生变化，从本质上讲变化的磁场在周围空间产生电场，当导体处于该电磁场中受到电场力作用而定向移动形成电流。2楞次定律（1）内容：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。（2）理解：从磁场的特点看感应电流的作用是阻碍磁通量的变化；从力学特点看，若是由于相对运动引起感应电流，则感应电流的作用是阻碍相对运动；在自感现象中是阻碍原电流的变化3法拉第电磁感应定律（1）内容：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。（2）公式： ，其中 n 为线圈匝数。导体的部分切割磁感线：t BLv注意：（1） ， ；（2）L 所在处 B 相同。Bv互动探究例 1、如图所示，当电键 S 从位置 1 拨到位置 2 的过程中，电流计中的电流方向为：（ ）AABBBAC先 AB，再 BAD先 BA，再 AB例 2、如图所示，A 、 B 是完全相同的两个小灯泡，L 为自感系数很大、电阻可以忽略的带铁芯的线圈。下列说法中正确的是（ ） A开关 K 闭合的瞬间，A 、 B 同时发光，随后 A 灯变暗至熄灭，B 灯变亮B开关 K 闭合的瞬间，B 灯亮，A 灯不亮C断开开关 K 的瞬间，A 、 B 灯同时熄灭D断开开关 K 的瞬间，B 灯立即熄灭，A 灯突然闪亮一下后熄灭例 3、如图所示，导体棒 ab 在磁感应强度为 B、方向竖直向上的匀强磁场中受水平恒力 F作用，以速度 v 沿光滑导轨匀速向右运动。导轨左端所接电阻为 R，导轨自身电阻不计，导体棒电阻为r，导轨间距为 L。请你从力 F 做功与电路中消耗能量的关系证明：导体棒 ab 中的感应电动势为 ，tE并说明其物理意义。例 4、如图，在光滑水平面上，正方形导线框 abcd，边长为例 第 1题 例 第 2题例 第 4题L，电阻为 R，在水平拉力的作用下，以恒定的速度 V 从匀强磁场的左区完全拉进右区（导线框 ab 边始终与磁场的边界平行） ，左右磁场感应强度均为 B，但方向相反且均与导线框垂直，中间有宽度 d（Ld）的无磁场区域，求水平拉力做的功*例 5、如图所示，一根电阻为 R=0.6 的导线弯成一个圆形线圈，圆半径 r=1m，圆形线圈质量 m=1kg，此线圈放在绝缘光滑的水平面上，在 y 轴右侧有垂直于线圈平面 B=0.5T 的匀强磁场。若线圈以初动能 E0=5J 沿 x 轴方向滑进磁场，当进入磁场 0.5m 时，线圈中产生的电能是 Ee=3J。求：此时线圈的运动速度；此时线圈与磁场左边缘两交接点间的电压；此时线圈加速度大小。*例 6、半径为 r=0.4m 的圆形区域内有均匀磁场，磁感应强度B=0.2T，磁场方向垂直纸面向里。边长为 L=1.2m 的金属正方形框架 ABCD 在垂直磁场的平面内放置，正方形中心与圆心 O 重合。金属框架 AD 与 BC 边上分别接有 L1、L 2 两灯，两灯的电阻均为R=2，一金属棒 MN 平行 AD 边搁在框架上，与框架电接触良好，棒与框架的电阻均忽略不计。（1） 若棒以匀速率向右水平滑动，如图所示。当滑过 AB 与 DC边中点 E、F 时，灯 L1中的电流为 0.4A，求棒运动的速率。(2)撤去金属棒 MN，将右半框架 EBCF 以 EF 为轴向下翻转 900，若翻转后磁场随时间均匀变化，且灯 L1的功率为 1.2810-2W，求磁场的变化率 B/t。课堂反馈1、如图所示，电路中 L 是自感系数较大的电感器当滑动变阻器的滑动触头 P 从 A 端迅速滑向 B 端过程中通过 AB 的中点 C 时刻，回路中的电流为 I1；当滑动触头 P 从 B 端迅速滑向 A 端过程中通过 C 点时刻，回路中的电流为 I2；当滑动触头固定在 C 点时刻，回路中的电流为 I3，则下列关系正确的是 A.I1= I2=I3 B.I1 I3I2 C.I1I32、一电阻为 R 的金属圆环，放在匀强磁场中，磁场与圆环所在vyxOB例 第 5题例 第 6题ABC PR1L馈 第 题2馈 第 题平面垂直，如图 1 所示。磁场对圆环的磁通随时间 t 的变化关系如图 2 所示，图中的最大磁通量 0 和变化周期 T 都是已知量。求在 t = 2T 时间内，金属环中消耗的电能。3、在图甲中，直角坐标系 0xy 的 1、3 象限内有匀强磁场，第 1 象限内的磁感应强度大小为 2B，第 3 象限内的磁感应强度大小为 B，磁感应强度的方向均垂直于纸面向里.现将半径为 l，圆心角为 900 的扇形导线框 OPQ 以角速度 绕 O 点在纸面内沿逆时针匀速转动，导线框回路电阻为 R.(1)求导线框中感应电流最大值.(2)在图乙中画出导线框匀速转动一周的时间内感应电流 I 随时间 t 变化的图象.(规定与图甲中线框的位置相对应的时刻为 t=0)(3)求线框匀速转动一周产生的热量.IO t2图乙O2BxBy图甲PlQ 3馈 第 题达标训练1、用均匀电阻丝做成的正方形导线框abcd放在如图有理想边界的正方形匀强磁场中导线框的各边和磁场的边界保持互相平行现沿四种不同的方向把导线框以某一相同的速度从磁场中完全拉出来，在导线框穿出磁场过程中，ab边上的电压最大的是 A.向上拉出 B.向下拉出 C.向左拉出 D.向右拉出2、在图所示的实验电路中，带铁芯的、电阻较小的线圈 L 与灯 A 并联，当合上电键 K，灯 A 正常发光。试判断下列说法中哪些是正确的？A当断开 K 时，灯 A 立即熄灭。 B当断开 K 时，灯 A 突然闪亮后熄灭。C若用电阻值与线圈 L 相同的电阻取代 L 接入电路，当断开 K 时，灯 A 立即熄灭。D若用电阻值与线圈 L 相同的电阻取代 L 接入电路，当断开 K 时，灯 A 突然闪亮后熄灭。3、右图线圈 ab 中的电流如 iab-t 图象所示(ab 为正方向)。那么在 t=0t0 这段时间内，用丝线悬挂的铝环 M 中的感应电流 i 的方向和线圈 M 所受的磁场力 F 的方向的变化情况是 Ai 方向改变，F 方向不改变 Bi 方向不改变，F 方向改变Ci、F 方向都不变 D i、F 方向都有改变 4、如图，a、b 都是很轻的铝环，环 a 是闭合的，环 b 是不闭合的，a、b 环都固定在一根可以绕 O 点自由转动的水平细杆上，此时整个装置静止，下列说法中正确的是 A使条形磁铁 N 极垂直 a 环靠近 a，a 靠近磁铁B使条形磁铁 N 极垂直 a 环远离 a，a 靠近磁铁C使条形磁铁 N 极垂直 b 环靠近 b，b 靠近磁铁D使条形磁铁 N 极垂直 b 环靠近 b，b 将不动 5、如图所示，一个边长为 a、电阻为 R 的等边三角形线框，在外力作用下，以速度 v 匀速穿过宽均为 a 的两个匀强磁场.这两个磁场的磁感应强度大小均为 B 方向相反.线框运动方向与底边平行且与磁场边缘垂直.取逆时针方向的电流为正。若从图示位置开始，线框中产生的感应电流 I 与沿运动方向的位移 x 之间的函数图象，下面四个图中正确的是（ ）A B C D6、磁悬浮列车已进入试运行阶段，磁悬浮列车是在车辆底部安装电磁铁，在轨道两旁埋设一系列闭合的铝环，当列车运行时，电磁铁产生的磁场相对铝环运动，列车凌空浮起，使车与轨道之间的摩擦减少到零，从而提高列车的速度，以下说法正确的是（）A当列车通过铝环对，铝环中有感应电流，感应电流产生的磁场的方向与电磁铁产生磁itOitOitOitOa bd c1第 题 2第 题a b iabtt0oM3第 题 4第 题a a avB B5第 题场的方向相同B当列车通过铝环时，铝环中有感应电流，感应电流产生的磁场的方向与电磁铁产生磁场的方向相反C当列车通过铝环时，铝环中通有电流，铝环中电流产生的磁场的方向与电磁铁产生磁场的方向相反D当列车通过铝环时，铝环中通有电流，铝环中电流产生的磁场的方向与电磁铁产生磁场的方向相反7、如图所示，由 10 根长度都是 L 的金属杆连接成的一个“目”字型的矩形金属框abcdefgh，放在纸面所在的平面内。有一个宽度也为 L的匀强磁场，磁场边界跟 de 杆平行，磁感应强度的大小是 B，方向垂直于纸面向里，金属杆 ah、bg、cf、de的电阻都为 r，其他各杆的电阻不计，各杆端点间接触良好。现以速度 v 匀速地把金属框从磁场的左边界水平向右拉，从 de 杆刚进入磁场瞬间开始计时，求：(1)从开始计时到 ah 杆刚进入磁场的过程中，通过 ah 杆某一横截面总的电荷量 q；(2)从开始计时到金属框全部通过磁场的过程中，金属框中电流所产生的总热量 Q。8、如图所示，在光滑水平桌面上有一个长为 a、宽为 b 的矩形金属框 ，金属框的质量为 m、电阻为 R在距离MN金属框 边的 L 处有竖直方向的匀强磁场，磁场的宽度为b，其边界平行于 ，现用垂直于 的水平恒力 F 向右N拉动线框，使之从静止开始向右运动，恰能匀速通过磁场区域求：（1）线框在磁场中运动的速率 v 为多少?（2）匀强磁场的磁感应强度 B 为多大?（3）金属框由静止开始直到匀速通过磁场区域的整个过程中拉力 F 做的功 W 为多少?（4）金属框匀速通过磁场区域的过程中产生的热量 Q 为多少?9、如图所示，一个边长为 a 的正方形线圈，总电阻为 R，以速度 v 匀速通过匀强磁场区域，磁感强度为 B，磁场宽度为 b，问：（1）若 ，线圈通过磁场后释放多少焦耳能量？ba（2）若 ，线圈通过磁场后释放多少焦耳能量？*10、半径为 a 的圆形区域内有均匀磁场，磁感强度为 B0.2T，磁场方向垂直纸面向里，半径为 b 的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中 a0.4m，b0.6m，金属环上分别接有灯 L1、L 2，两灯的电阻均为 R02，一金属棒 MN 与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计（1）若棒以 v05m/s 的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆8第 题 9第 题10第 题环直径 OO 的瞬时（如图 9 所示）MN 中的电动势和流过灯 L1 的电流。（2）撤去中间的金属棒 MN，将右面的半圆环 OL2O 以 OO 为轴向上翻转 90，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为 B/ t4T/s ，求 L1 的功率。*11一有界匀强磁场区域如图甲所示，质量为 m、电阻为 R 的长方形矩形线圈 abcd 边长分别为 L 和 2L，线圈一半在磁场内，一半在磁场外，磁感强度为 B0。t 0=0 时刻磁场开始均匀减小，线圈中产生感应电流，在磁场力作用下运动, V-t 图象如图乙，图中斜向虚线为过 0 点速度图线的切线，数据由图中给出，不考虑重力影响。求：磁场磁感强度的变化率。 t 2 时刻回路电功率。第 2 课时 电磁感应中的动力学问题a bc dL2 LBtvv0o t1 t2（甲） （乙）1第 题课时综述电磁感应现象中的力学问题。主要以力学思路为主线，突出场的性质和电磁感应现象中的规律，具体采用的方法有1 力学观点（牛顿运动定律和运动学公式） 。安培力与运动状态有关，因此应注意受力、运动与电流的动态分析，搞清它们之间的相互制约关系，思考方法是；导体受力运动速度变化感应电动势变化感应电流变化安培力变化