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1、Xupeisen110 高二物理基礎(chǔ)知識(shí)
高二物理 電磁感應(yīng)現(xiàn)象、楞次定律
【知識(shí)梳理】
1.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件:只要穿過 回路的 發(fā)生變化。引起磁通量變化的原因如面積的變化、正對(duì)面積的變化、磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化等。電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生 ,電路不閉合,則只有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)而無感應(yīng)電流。產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于一個(gè) 。
磁通量的國際單位: ,計(jì)算公式: 。
2.楞次定律:判斷感應(yīng)電流方向。感應(yīng)
2、電流的磁場(chǎng)總是 引起感應(yīng)電流磁場(chǎng)磁通量的變化。應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向的具體步驟為:(1)明確原磁通量的方向(2)判斷磁通量的增減情況(3)確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的方向(4)利用安培定則確定感應(yīng)電流的方向.
3.右手定則:
【方法提示】
1.導(dǎo)體切割磁感線時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向用右手定則判斷較為簡(jiǎn)便.
2.楞次定律中的“阻礙”作用正是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的反映.
注意:“阻礙”不等于“反向”;“阻礙”不是“阻止”。
【典型例題】
a d
b c
O1
O2
例題1.如圖所示,O1O2是矩形導(dǎo)線框abcd的對(duì)稱軸,其左方有垂直于紙面向外
3、的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。以下哪些情況下abcd中有感應(yīng)電流產(chǎn)生?
A.將abcd 向紙外平移
B.將abcd向右平移
C.將abcd以ab為軸轉(zhuǎn)動(dòng)60°
D.將abcd以cd為軸轉(zhuǎn)動(dòng)60°
例2.線圈在長(zhǎng)直導(dǎo)線電流的磁場(chǎng)中,作如圖所示的運(yùn)動(dòng):A向右平動(dòng);B向下平動(dòng),C、繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)(ad邊向外),D、從紙面向紙外作平動(dòng),E、向上平動(dòng)(E線圈有個(gè)缺口),判斷線圈中有沒有感應(yīng)電流?
例3.現(xiàn)將電池組、滑線變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流計(jì)及開關(guān)如下圖連接,在開關(guān)閉合、線圈A放在線圈B中的情況下,某同學(xué)發(fā)現(xiàn)當(dāng)他將滑線變阻器的滑動(dòng)端P向左加速滑動(dòng)時(shí),電流計(jì)指針
4、向右偏轉(zhuǎn)。由此可以判斷( )
A.線圈A向上移動(dòng)或滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)端P向右加速滑動(dòng),都能引起電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)
B.線圈A中鐵芯向上拔出或斷開開關(guān),都能引起電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)
C.滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P勻速向左或勻速向右滑動(dòng),都能使電流計(jì)指針靜止在中央
D.因?yàn)榫€圈A、線圈B的繞線方向未知,故無法判斷電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的方向
例4.如圖,閉合線圈上方有一豎直放置的條形磁鐵,磁鐵的N 極朝下。當(dāng)磁鐵向下運(yùn)動(dòng)時(shí)(但未插入線圈內(nèi)部), ( )
A.線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相同,磁鐵與線圈相互吸引
B.線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相同,磁鐵與線圈相互排斥
C
5、. 線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相反,磁鐵與線圈相互吸引
D.線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相反,磁鐵與線圈相互排斥
例5.如圖所示,ab是一個(gè)可繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動(dòng)的閉合矩形導(dǎo)線框,當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片P自左向右滑動(dòng)時(shí),線框ab將( )
A.保持靜止不動(dòng)
B.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)
C.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)
D.因電源極性不明,故無法確定轉(zhuǎn)動(dòng)方向
例6.
如圖所示,a、b、c、d為四根相同的光滑銅棒,c、d固定在同一水平桌面上,a、b對(duì)稱地放在c、d棒上,它們接觸良好,O點(diǎn)為四根棒圍成的矩形的幾何中心,一條形磁鐵沿豎直方向向O點(diǎn)落下,則ab可能發(fā)生的情
6、況是: ( )
A.保持靜止 B.分別遠(yuǎn)離O點(diǎn)
C.分別向O點(diǎn)靠近 D.無法判斷
B
A
S
N
課堂鞏固.如圖,粗糙水平桌面上有一質(zhì)量為m的銅質(zhì)矩形線圈.當(dāng)一豎直放置的條形磁鐵從線圈中線AB正上方等高快速經(jīng)過時(shí),若線圈始終不動(dòng),則關(guān)于線圈受到的支持力FN及在水平方向運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的正確判斷是 ( )
A.FN先小于mg后大于mg,運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向左
B.FN先大于mg后小于mg,運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向左
C.FN先大于mg后大于mg,運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向右
D.FN先大于mg后小于mg,運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向右
【同步練習(xí)】
1.在水平面上
7、有一固定的U形金屬框架,框架上置一金屬桿ab,如圖示(紙面即水平面),在垂直紙面方向有一勻強(qiáng)磁場(chǎng),則以下說法中正確的是( )
A.若磁場(chǎng)方向垂直紙面向外并增加時(shí),桿ab將向右移動(dòng)
B.若磁場(chǎng)方向垂直紙面向外并減少時(shí),桿ab將向右移動(dòng)
C.若磁場(chǎng)方向垂直紙面向里并增加時(shí),桿ab將向右移動(dòng)
D.若磁場(chǎng)方向垂直紙面向里并減少時(shí),桿ab將向右移動(dòng)
2.如圖所示,用一根長(zhǎng)為L(zhǎng)質(zhì)量不計(jì)的細(xì)桿與一個(gè)上弧長(zhǎng)為、下弧長(zhǎng)為的金屬線框的中點(diǎn)聯(lián)結(jié)并懸掛于O點(diǎn),懸點(diǎn)正下方存在一個(gè)上弧長(zhǎng)為2、下弧長(zhǎng)為2的方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),且<
8、摩擦。下列說法正確的是( )
A.金屬線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流的方向?yàn)閍→b→c→d→a
B.金屬線框離開磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流的方向?yàn)閍→d→c→b→a
C.金屬線框dc邊進(jìn)入磁場(chǎng)與ab邊離開磁場(chǎng)的速度大小總是
相等
D.金屬線框最終將在磁場(chǎng)內(nèi)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)
3. 如圖所示,繞空心塑料管的線圈與電流表組成閉合電路. 當(dāng)條形磁鐵插入線圈或從線圈中拔出時(shí),電路中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流. 磁鐵從位置1到位置2(N極一直在前)的過程中,有關(guān)電流方向判斷正確的是. ( )
A. 經(jīng)過位置1時(shí),流過電流表的電流方向?yàn)橛蒩到b.
B. 經(jīng)過位置1時(shí),流過電流表的電流方向?yàn)橛蒪到a.
C.
9、 經(jīng)過位置2時(shí),流過電流表的電流方向?yàn)橛蒩到b.
D. 經(jīng)過位置2時(shí),流過電流表的電流方向?yàn)橛蒪到a.
4.如圖所示,一閉合鋁環(huán)套在一根光滑水平桿上,當(dāng)條形磁鐵靠近它時(shí),下列結(jié)論中正確的是( )
A.N極靠近鋁環(huán)時(shí),鋁環(huán)將向左運(yùn)動(dòng)
B.S極靠近鋁環(huán)時(shí),鋁環(huán)將向左運(yùn)動(dòng)
C.N極靠近鋁環(huán)時(shí),鋁環(huán)將向右運(yùn)動(dòng)
D.S極靠近鋁環(huán)時(shí),鋁環(huán)將向右運(yùn)動(dòng)
5.如圖所示,通有穩(wěn)恒電流的螺線管豎直放置,閉合銅環(huán)R沿螺線管的軸線加速下落穿過螺線管,在下落過程中,環(huán)面始終保持水平,銅環(huán)先后經(jīng)過軸線1、2、3位置時(shí)的加速度分別為a1、a2、a3,位置2處于螺線管中心,位置1、3與位
10、置2等距,則( )
A. B. C. D.
6.如圖所示,一條形磁鐵從靜止開始穿過采用雙線繞成的閉合線圈,條形磁鐵在此過程中做( )
A.減速運(yùn)動(dòng) B.勻速運(yùn)動(dòng) C.自由落體運(yùn)動(dòng) D.非勻變速運(yùn)動(dòng)
7.甲、乙兩個(gè)完全相同的銅環(huán)可繞固定軸OO/旋轉(zhuǎn),當(dāng)它們以相同的初角速度開始轉(zhuǎn)動(dòng)后,由于阻力,經(jīng)相同的時(shí)間后便停止,若將兩環(huán)置于磁感強(qiáng)度為B的大小相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,乙環(huán)的轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)方向平行,甲環(huán)的轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)方向垂直,如圖所示,當(dāng)甲、乙兩環(huán)同時(shí)以相同的角速度開始轉(zhuǎn)動(dòng)后,則下列判斷中正確的是( )
A.甲環(huán)先停 B.乙環(huán)先停
C
11、.兩環(huán)同時(shí)停下 D.無法判斷兩環(huán)停止的先后
8.如圖所示,矩形線圈abcd共有10匝,有一半放在有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.1T,線圈由圖示位置開始繞ad軸轉(zhuǎn)動(dòng),角速度ω = 100rad/s不變,線圈的ab邊長(zhǎng)為20cm,bc邊長(zhǎng)為10cm,則線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)過60o的過程中平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為 __________V;轉(zhuǎn)過90o的位置時(shí)有瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 ________ V。
9.如圖所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一長(zhǎng)為0.5m,電阻R=2.5 Ω的導(dǎo)體AB在金屬框架上以10m/s的速度向右滑動(dòng),R1=R2=20Ω,其它電阻不計(jì),則AB的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為____
12、___,流過AB的電流是 ,UAB= ________。
10.如圖所示,長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線圈電阻為 R,處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)邊緣,線圈與磁感線垂直.求:將線圈以向右的速度 v 勻速拉出磁場(chǎng)的過程中:
(1)拉力 F大小;
(2)拉力做的功 W;
(3)線圈中產(chǎn)生的電熱 Q;
(4)通過線圈某一截面的電荷量 q;
(5)最左邊和最右邊的兩端的電勢(shì)差;
(6)若以2v的速度勻速拉出磁場(chǎng)的過程中,上述各量是否發(fā)生變化?
11.如圖所示,U形導(dǎo)體框架的寬度為L(zhǎng)=1m,其所在平面與水平面夾角θ=300,其電阻可以忽略不計(jì)。設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)U形框架的平面垂直,磁感強(qiáng)度B=0.2Wb/m2。今有一直導(dǎo)體棒MN,其質(zhì)量m=0.2kg,其電阻R=0.2Ω,跨放在U形框架(足夠長(zhǎng))上,并能無摩擦地滑動(dòng),求:
(1)導(dǎo)體棒MN下滑過程的最大速度vm
(2)在最大速度vm時(shí),在導(dǎo)體棒MN上釋放出來的電功率P
(3)若導(dǎo)體棒從開始下滑至最大速度這一過程中通過導(dǎo)體棒橫截面積的電量Q=4C,則導(dǎo)體棒消耗的電能是多少?
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