1、高中物理选修32电磁感应教案 2 高中物理选修（32）教案只要穿过闭合电路的磁通量变化，闭合电路中就有感应电流产生。 关于磁通量的计算【例1】如图所示，在磁感应强度为 B的匀强磁场中有一面积为S的矩形线圈abcd，垂直于磁场方向放置，现使线圈以ab边为轴转180，求此过程磁通量的变化？错解：初态，末态，故。错解分析：错解中忽略了磁通量的正、负。正确解法：初态中，末态，故（二）、磁通量的变化率1、磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率三者的联系和区别设时刻t1时穿过闭合电路的磁通量为1，设时刻t2时穿过闭合电路的磁通量为2，则在时间t= t2-t1内磁通量的变化量为=2-1，磁通量的变化率/t（
2、三）、法拉第电磁感应定律：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即E= k/t （k为比例系数）在国际制单位中：E的单位是伏特（V），的单位是韦伯（Wb），t的单位是秒（s）1、公式：E=/t（适合于任何情况） n个线圈时 ，看成串联，则E= n/t注：单位要用国际制单位（四）、导体切割磁感线时的感应电动势：公式：E=BLV(适用于匀强磁场，Bv) (判断：由于感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加,因此感应电流的磁场方向跟原来的磁场方向相反)1、感应电场与感生电动势磁场的变化而激发的电场叫感生电场。感生电场对自由电荷的作用力充当了非静电力。由感生电场产生的感应电动势，叫做感生
3、电动势。2、洛伦兹力与动生电动势一段导体切割磁感线运动时相当于一个电源，这时非静电力与洛伦兹力有关。由于导体运动而产生的电动势叫动生电动势。【例3】如图所示，两根相距为L的竖直平行金属导轨位于磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，导轨电阻不计，另外两根与上述光滑导轨保持良好接触的金属杆ab、cd质量均为m，电阻均为R，若要使cd静止不动，则ab杆应向_运动，速度大小为_，作用于ab杆上的外力大小为_当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为互感。互感现象产生的感应电动势，称为互感电动势。2、自感现象导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。自感现象中产生的
4、电动势叫自感电动势。E =LL叫自感系数呢，自感系数是用来表示线圈的自感特性的物理量。 实验表明，线圈越大，越粗，匝数越多，自感系数越大。另外，带有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。自感系数的单位：亨利，符号H，更小的单位有毫亨（mH）、微亨（H） 1H=103 mH 1H=106H自感现象的分析与判断【例1】如图所示，电路甲、乙中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，接通S，使电路达到稳定，灯泡D发光。则 （ ）A在电路甲中，断开S，D将逐渐变暗B在电路甲中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗C在电路乙中，断开S，D将渐渐变暗D在电路乙中，断开S，D将变得更亮，然后渐渐变暗【例2】如图
5、所示，自感线圈的自感系数很大，电阻为零。电键K原来是合上的，在K断开后，分析：（1）若R1R2，灯泡的亮度怎样变化？（2）若R1R2，灯泡的亮度怎样变化？巩固练习1下列关于自感现象的说法中，正确的是 （ ）A自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象B线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反C线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关D加铁芯后线圈的自感系数比没有铁芯时要大2关于线圈的自感系数，下面说法正确的是 （ ）A线圈的自感系数越大，自感电动势一定越大B线圈中电流等于零时，自感系数也等于零C线圈中电流变化越快，自感系数越大D线圈的自感系数由线圈本身的
6、因素及有无铁芯决定3磁通量的单位是_，磁感强度的单位是_，自感系数的单位是_。4如图所示，L为一个自感系数大的自感线圈，开关闭合后，小灯能正常发光，那么闭合开关和断开开关的瞬间，能观察到的现象分别是 （ ）A小灯逐渐变亮，小灯立即熄灭B小灯立即亮，小灯立即熄灭C小灯逐渐变亮，小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭D小灯立即亮，小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭5如图所示是一演示实验的电路图。图中L是一带铁芯的线圈，A是一灯泡。起初，开关处于闭合状态，电路是接通的。现将开关断开，则在开关断开的瞬间，通过灯泡A的电流方向是从_端经灯泡到_端.这个实验是用来演示_现象的。6如图所示的电路中，灯泡A1、A2的规格完全
7、相同，自感线圈L的电阻可以忽略，下列说法中正确的是 （ ）A当接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后A2比A1亮B当接通电路时，A1和A2始终一样亮C当断开电路时，A1和A2都过一会儿熄灭D当断开电路时，A2立即熄灭，A1过一会儿熄灭7如图所示电路中，A1、A2是两只相同的电流表，电感线圈L的直流电阻与电阻R阻值相等.下面判断正确的是 （ ）A开关S接通的瞬间，电流表A1的读数大于A2的读数B开关S接通的瞬间，电流表A1的读数小于A2的读数C开关S接通电路稳定后再断开的瞬间，电流表A1的读数大于A2的读数D开关S接通电路稳定后再断开的瞬间，电流表A1数等于A2的读数 8如图所示，L是电感足够大的
8、线圈，其直流电阻可忽略不计，D1和D2是两个相同的灯泡，若将电键S闭合，等灯泡亮度稳定后，再断开电键S，则 （ ）A电键S闭合时，灯泡D1、2同时亮，然后D1会变暗直到不亮，D2更亮B电键S闭合时，灯泡D1很亮，D2逐渐变亮，最后一样亮C电键S断开时，灯泡D2随之熄灭，而D1会亮一下后才熄灭D电键S断开时，灯泡D1随之熄灭，而D2会更亮后一下才熄灭1如图所示，一块长方形光滑铝板水平放在桌面上，铝板右端拼接一根与铝板等厚的条形磁铁，一质量分布均匀的闭合铝环以初速度v从板的左端沿中线向右端滚动，则（ ）A铝环的滚动速度将越来越小 B铝环将保持匀速滚动C铝环的运动将逐渐偏向条形磁铁的N极或S极D铝环
9、的运动速率会改变，但运动方向将不会发生改变2如图所示，闭合金属环从曲面上 h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则（ ）A若是匀强磁场，环滚上的高度小于 hB若是匀强磁场，环滚上的高度等于hC若是非匀强磁场，环滚上的高度等于hD若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h3如图所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动，如果发现小球做减速运动，则小球的材料可能是（ ）A铁 B木C铜 D铝4如图所示，圆形金属环竖直固定穿套在光滑水平导轨上，条形磁铁沿导轨以初速度v0向圆环运动，其轴线在圆环圆心，与环面垂直，则磁铁在穿过环过程中，做_运
10、动（选填“加速”、“匀速”或“减速”）5如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（ ）AA、B两点在同一水平线BA点高于B点CA点低于B点D铜环将做等幅摆动例1、图1中PQRS为一正方形导线框，它以恒定速度向右进入以MN为边的匀强磁场，磁场方向垂直线框平面，MN线与线框的边成45角。E、F分别为PS和PQ的中点。关于线框中的感应电流，正确的说法是（ ） A、当E点经过边界MN时，线框中感应电流最大。 B、当P点经过边界MN时，线框中感应电流最大。 C、当F点经过边界MN时，线框中感应电流最大 D、当Q点经过边界MN时
11、，线框中感应电流最大例2、如图2所示，两水平平行金属导轨间接有电阻R，置于匀强磁场中，导轨上垂直搁置两根金属棒ab、cd。当用外力F拉动ab棒向右运动的过程中，cd棒将会（ ） A、向右运动B、向左运动C、保持静止D、向上跳起例3、如图3所示，小灯泡的规格为“2V、4W”，接在光滑水平导轨上，轨距0.1m，电阻不计，金属棒ab垂直搁置在导轨上，电阻1，整个装置处于磁感强度B=1T的匀强磁场中，求：（1）为使小灯正常发光，ab的滑行速度多大？（2）拉动金属棒ab的外力功率多大？ 作业 一、选择题：1、如图1所示，当变阻器滑片向右移动时，用细线吊着的金属环将（ ） A、向左运动 B、向右运动 C、
12、不动 图2图1 D、无法判断2、如图2所示，Q是用毛皮摩擦过的橡校圆棒，由于它的转动，使得金属环P中产生了如图所示的电流，那么Q棒的转动情况是（ ） A、顺时针加速运动 B、逆时针加速转动 C、顺时针匀速转动 D、逆时针减速转动3、一个线圈中电流强度均匀增大，则这个线圈的（ ） A、自感系数也将均匀增大 B、磁通量也将均匀增大 C、自感系数、自感电动势都均匀增大 D、自感系数、自感电动势、磁通量都不变4、如图3所示，匀强磁场中有一线框abcdef匀速拉出磁场，其ab、cd、ef的电阻均为r，其它电阻不计，ab拉出磁场后，流过ab的电流强度为I，则（ ） A、流过ab棒的电流强度大小始终不变 B
13、、 ef棒中感应电流所受安培力大小始终不变图3 C、作用在金属框上外力的功率始终不变 D、穿过金属框磁通量的变化由大变小5、如图4所示，将一个正方形多匝线圈从磁场中匀速拉出的过程中，关于拉力的功率说法中错误的是（ ） A、与线圈匝数成正比图4 B、与线圈边长成正比 C、与导线的截面积成正比 D、与导线的电阻率成正比6、如图5所示，光滑导轨水平放置，匀强磁场竖直向上，金属棒ab、cd质量相等，开始给ab一个冲量，使它具有向右初速v，经过较长一段时间后，金属棒cd的速度（ ） A、向右，等于v B、向左，等于v C、向右，等于v/2 D、静止不动7、如图6所示，半径不同的两金属圈环ab、AB都不封
14、口，用导线分别连接Aa、Bb组成闭合回路，当图中磁场逐渐增加时，回路中感应电流的方向是（ ）图6 A、abBAa B、ABbaA C、内环ba，外环BA D、无感应生电流8、如图7所示，闭合铜框两侧均有电阻R，铜环与框相切并可沿框架无摩擦活动，匀强磁场垂直框架向里，当圆环在水平恒力作用下右移时，则（ ） A、铜环内无感应电流 B、铜环内有顺时针方向电流 C、铜环内有逆时针方向电流图7 D、以上说法均不正确图89、如图8所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它和小线圈C相连接，要使大线圈A获得顺时针方向感应电流，则放在导轨上金属棒MN的运动情况可能是（ ） A、向右匀速 B、向左加速 C、向左减速
15、D、向右加速 E、向右减速10、如图9所示，闭合金属环从高h的曲面左侧自由滚下，又滚上曲面的右侧，环平面与运动方向均垂直于非匀强磁场，摩擦不计，则（ ） A、环滚上的高度小于h B、环滚上的高度等于h图9 C、运动过程中环内无感应电流 D、运动过程中安培力对环一定做负功11、如图10所示，圆形线圈的一半位于匀强磁场中，当线圈由图示位置开始运动时，弧acb受到向右的磁场力，则线圈的运动可能是（ ） A、向左平动 B、向右平动（线圈未全部进入磁场） C、以直径ab为轴转动（不超过90）图11图10 D、以直径cd为轴转动（不超过90）12、如图11所示，ab、cd金属棒均处于匀强磁场中，当导体棒a
16、b向右运动时，则cd棒（ ） A、必向右运动 B、可能向左运动 C、可能不动 D、其运动方向与ab棒运动方向和运动性质有关三、计算题：21、如图18所示，水平平行放置的两根长直光滑导电轨道MN与PQ上放有一根直导线ab，ab和导轨垂直，轨宽20cm，ab电阻为0.02，导轨处于竖直向下的磁场中，B=0.2T，电阻R=0.03，其它线路电阻不计，ab质量为0.1kg。（1）打开电键S，ab从静止开始在水平恒力F=0.1N作用下沿轨道滑动，求出ab中电动势随时间变化的表达式，并说明哪端电势高？（2）当ab速度为10m/s时闭合S，为了维持ab仍以10m/s速度匀速滑动，水平拉力应变为多大？此时ab
17、间电压为多少？（3）在ab以10m/s速度匀速滑动的某时刻撤去外力，S仍闭合，那么此时开始直至最终，R上产生多少热量？图1822、如图19所示，MN为相距L1的光滑平行金属导轨，ab为电阻等于R1的金属棒，且可紧贴平行导轨运动，相距为L2的水平放置的金属板A、C与导轨相连，两导轨左端接一阻值为R2的电阻，导轨电阻忽略不计，整个装置处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，当ab以速率v向右匀速运动时，一带电微粒也能以速率v在A、C两平行板间做半径为R的匀速圆周运动。求（1）微粒带何种荷？沿什么方向运动？（2）金属棒ab运动的速度v多大？图1923、如图20所示，AB、CD是两根足够长的固定金属导轨，两
18、导轨间的距离为L，导轨平面与水平面的夹角是。在整个导轨平面内都有垂直导轨平面的斜向上方的匀强磁场，磁感强度为B。在导轨的AC端连接一个阻值为R的电阻，一根垂直于导轨放置的金属棒ab，质量为m，从静止开始沿导轨下滑，求ab的最大速度。要求画出ab棒的受力图。已知ab与导轨间的动摩擦因数，导轨和金属棒的电阻都不计。图2024、如图21所示，不计电阻的水平平行金属导轨间距L=1.0m，电阻R=0.9，电池（内阻不计）=1.5V，匀强磁场方向垂直导轨平面，一根质量m=100g，电阻R=0.1的金属棒ab正交地跨接于两导轨上并可沿导轨无摩擦地滑动。在F=1.25N的外力向右拉动ab棒的过程中，当开关S倒
19、向A接触点时，金属棒达到某最大速度vmax，若接着将开关S倒向C触点，则此刻金属棒的加速度为7.5m/s2。（1）求磁感强度B和S接A后棒的最大速度vmax的值。（2）通过计算，讨论金属棒以最大速度运动过程中能量转化与守恒的问题。图21 能力提升1如图，水平桌面上固定有一半径为R的金属细圆环，环面水平，圆环每单位长度的电阻为r，空间有一匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向下；一长度为2R、电阻可忽略的导体棒置于圆环左侧并与环相切，切点为棒的中点。棒在拉力的作用下以恒定加速度a从静止开始向右运动，运动过程中棒与圆环接触良好。下列说法正确的是A拉力的大小在运动过程中保持不变B棒通过整个圆环所用
20、的时间为C棒经过环心时流过棒的电流为D棒经过环心时所受安培力的大小为2.如图所示，质量为m的铜棒搭在U形导线框右端，棒长和框宽均为L，磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向下。电键闭合后，在磁场力作用下铜棒被平抛出去，下落h后落在水平面上，水平位移为s。求闭合电键后通过铜棒的电荷量Q。 5、斜角为=30的光滑导体滑轨A和B，上端接入一电动势E=3V、内阻不计的电源，滑轨间距为L=10厘米，将一个质量为m=30g，电阻R=0.5的金属棒水平放置在滑轨上，若滑轨周围存在着垂直于滑轨平面的匀强磁场，当闭合开关S后，金属棒刚好静止在滑轨上，如图6，求滑轨周围空间的磁场方向和磁感应强度的大小是多少？3（20
21、分）一个质量m=0.1 kg的正方形金属框总电阻R=0.5 ，金属框放在表面绝缘的斜面AABB的顶端（金属框上边与AA重合），自静止开始沿斜面下滑，下滑过程中穿过一段边界与斜面底边BB平行、宽度为d的匀强磁场后滑至斜面底端（金属框下边与BB重合），设金属框在下滑过程中的速度为，与此对应的位移为s，那么v2s图象如图所示，已知匀强磁场方向垂直斜面向上，斜面倾斜角=53，取g=10m/s2,sin53=0.8; cos53=0.6。 （1）根据v2一s图象所提供的信息求出金属框与斜面间的动摩擦因数 （2）计算出金属框从斜面顶端滑至底端所需的时间（3）求匀强磁场的磁感强度B的大小 （4）现用平行斜面
22、沿斜面向上的恒力F作用在金属框上，使金属框从斜面底端BB(金属框下边与BB重合)由静止开始沿斜面向上运动，匀速通过磁场区域后到达斜面顶端(金属框上边与AA重合)。试计算恒力F做功的最小值。答案：向上 2mg正确选项为AD（1）因R1R2，即I1I2，所以小灯泡在K断开后先突然变到某一较暗状态，再逐渐变暗到最后熄灭。（2）因R1R2，即I1I2，小灯泡在K断开后电流从原来的I2突变到I1（方向相反），然后再渐渐变小，最后为零，所以灯泡在K断开后先变得比原来更亮，再逐渐变暗到熄灭。参考答案：1ACD 2D 3Wb T H 4A 5b、a、自感（或断电自感）6C 7BD 8ACB BD CD 减速
23、B B A【参考答案】一、1、B 2、B 3、B 4、C 5、D 6、C 7、A 8、D 9、CD 10、AD 11、ACD 12、BCD三、计算题21、（1）E=0.04t(v) a端电势高 （2）F=0.32N u=0.24v （3）Q=5J22、（1）负电荷，沿顺时针方向运动 （2）23、24、（1）2m/s （2）PF+P电源= 3. （20分）解：（1）由 做匀加速运动； （1分） （1分）所以 （1分）线框加速下滑时，由牛顿第二定律得 （1分）得=0.5 （1分）（2）由图像可知 做匀速运动； （1分） 初速 末速 做匀加速运动。 （1分） 线框做匀加速，匀速，再匀加速对应时间分别为 （1分） （1分） （1分） （1分） （3）线框通过磁场时，线框作匀速运动，线框受力平衡 （2分）线框的宽度得 （1分） （4）设恒力作用时金属框上边进入磁场速度为 （2分） （2分）解得 （1分）由于所以力F做功的最小值为 （1分）
