第十四章电磁感应教材分析
一.教学目的:
1.理解产生感应电流的条件,
2.掌握楞次定律和右手定则,
3.掌握法拉第电磁感应定律及B、L、v互相垂直时E=BLv的应用。
二重点:楞次定律、法拉第电磁感应定律。
三难点:楞次定律。
四课时安排:
1 产生感应电流的条件
2 切割磁感线时电动势
3 感应电流计算
4 与力学综合问题
5 电磁感应中的能量关系
6 楞次定律
7 楞次定律(二)8 楞次定律(三)
9 实验10 法拉第电磁感应定律
11 法拉第电磁感应定律(二)12 磁场中的转动问题
五指导思想:
1、切割磁感线问题较直观,宜先讨论,
2、楞次定律的另一表述较难理解,但方便,所以仍补充讲,
3、电磁感应与力学和电学综合问题较多,应重点讨论。
§1 电磁感应现象
一.教学目标:
略
二.重点:产生感应电流的条件,
三.难点:归纳分析过程。
四.复习提问:
1.磁场的强弱用什么量描述?可用什么来形象描述?
2.什么叫磁通量?计算式?适用条件?如何改变磁通量的大小?
3.磁现象的本质是什么?
电能产生磁,那么反过来磁能不能产生电呢?(引入新课)
五.教学内容:一电磁感应现象
演示一:直导线在磁场中切割运动。
教学说明:
1.导线和G表回路未接电源,
2.导线不动时无电流,
3.电路的一部分导线在磁场中做切割磁感线运动时,导线中会产生电流,称为感应电流,
4.这一现象称为电磁感应现象。
演示二:原线圈插入副线圈、放在里面不动、拔出副线圈时情况。
教学说明:
1.观察现象并解释,相对运动仍是切割磁感线,
2.引导启发另一表述方法,即闭合电路内的磁场变化(不一定能讲得出)
演示三:原线圈插在副线圈中,当电键接通瞬间、始终接通、断开瞬间情况。
教学说明:
1.引出磁场变化的表述,
2.回过去解释演示二。
演示四:线圈在磁场中转动,
教学说明:
1.归纳出磁通量变化,
2.解释演示一。
演示五:线圈套在万能变压器一臂上,另一臂线圈通电瞬间或断开瞬间。
教学说明:
1.导体本身不一定在磁场内,只要穿过导体回路的磁通量变化,
2.法拉弟原来实验及未及时发现情况。
小结:产生感应电流的条件:当穿过闭合线圈的磁通量发生变化时,闭合线圈中就产生感应电流。
练习:1 判断下列情况下,穿过线圈的磁通量原来如何?如何变化?有无感应电流?
2.下列说法是否正确?
(A )有穿过电路的磁通量,电路中就一定有感应电流,
(B )有穿过闭合电路的磁通量,电路中就一定有感应电流,
(C )要闭合电路中有感应电流,必须电路本身在磁场中,
(D )要闭合电路中有感应电流,必须电路内有磁场发生变化。
六.作业:
(1
2
3
)
(5
N
(6
S
(7
(8) (10) (11)
或
1.表示同一矩形线框在不同磁场中运动的情况如图所示,能产生感应电流的是哪些?
2.左图,闭合圆导
线环置于长直通电导线周围,当切断长直导线中
的电流时,在圆环中能产
生感应电流的是哪些? 3.右图所示,一有
限范围的匀强磁场宽度为d ,若将一边长为L 的正方形导线框以速度v 匀速地通过磁场区域,从前面一边进入磁场到后面一边出磁场期间,求:(1)当d >L 时导线框中无感应电流的时间,(2)当d <L 时导线框中无感应电流的时间。
§2 导体和磁场的相对运动
一.教学目标:
略
二.复习提问:
1.什么是电磁感应现象?谁首先发现了电磁感应现象?
2.产生感应电流的条件是什么?下列说法是否正确?
(A )导体所在处没有磁场,导体内就不可能产生感应电流,
(B )线圈内有磁通量,线圈中必有感应电流,
(C )穿过线圈的磁通量发生变化时,线圈内必有感应电流,
(D )闭合线圈所在处磁场发生变化时,线圈内必有感应电流,
(E )一段导线在磁场内运动时,导线内必有感应电流,
(F )一段导线在磁场内做切割磁感线运动时,导线内必有感应电流。
3.判断下列情况中电路内有无感应电流:
三.教学内容: 二 导体和磁场的相对运动
(一)感应电动势:
电路中有电流,必须要有电源,即有电动势,可见切割磁感线运动的这段导体就相当于一个电源,能产生电动势,称之为感应电动势。
2
(3) (
6
v
4
? d ? ? ? ? ?B (1) (2) (3(4
电源中必须有一种移送电荷的力,这里就是磁场力,在垂直纸面向里的匀强磁场中导体向右运动时,导体中的自由电荷(电子)定向运动,相当于有向左的电流,磁场对它有向下的磁场力,因而导体下端积聚了多余的电子而带负电,上端缺少电子而带正电,上端相当于电源的正极,下端相当于电源的负极,电动势由下端指向上端。其大小为E =BLv 。
说明:
1.开路时只有感应电动势,闭路时有感应电流,且I =E /(R +r ),此时U 端<BLv , 2.E =BLv 即单位时间内导体切割的磁感线数,或导体
单位时间内扫过面积的磁通量,
练习:分析右图中两导体中有无感应电动势,(从扫过面
积的磁通量来理解) 3.B 、L 、v 要互相垂直,(说明公式的记法) 4.v 为瞬时速度,E 为瞬时电动势,
练习:计算右图中各导体中的感应电动势大小(将速度
分解)
(二)右手定则:由上面分析可见:
说明:1 与左手定则相似之处,
2 与左手定则的区别(因果关系,说明记法)
练习:
1.判断下列运动导体中感应电动势的方向。 2.已知下列运动导体中
感应电动势的方向,判断其运动方向(是哪个手?是否唯一) 3.判断下列导体a 、b 、c 中的感应电动势方向,哪端电势较高? 4.判断下列运动导体中感应电动势情况。 四.作业: 1.左图所示,在匀强磁场中有一个
三角形线框abc ,它的平面与磁感线垂直,
在向左作匀加速运动的过程中,线框中有没有感应电动势,abc 三点的电势高低如何? 2.右图所示,金属导轨置于水平面内,磁场方向与导 B
L
B
L (1) N
(2
)
N
(3)
B S
S (1) N ( (3 S
(2 a (
3
)
v c
(45 (6)
a
v
2( a c v
B
b d
轨平面垂直,如果导线ab 在外力作用下向左运动时,回路中的电流方向如何?两导线所受安培力的方向如何?
§3 导体和磁场的相对运动(二)
一.教学目标:
略
二.复习提问:
1.一段导体切割磁感线运动时,导体中感应电动势大小如何计算?式中各量方向关系如何? (1)如果v 和B 不垂直怎么办? 计算左图中各导体中的感应电动势,(速度分解) (2)如果各处v 不相同怎么办? 计算右图中导体中的感应电动势, (3)如果L 和v 不垂直怎么办? 计算图中各导体中的感应电动势,(有效长度) 2.导体中感应电动势方向如何判断?北半球卫星悬绳发电时,悬绳上端是什么极?飞机水平飞行时两机翼端
点,哪端电势较高?
三.教学内容:
(三)感应电流:
当切割磁感线的导体与其它电阻组成闭合电路时,导体中就会有感应电流,该导体相当于电源,I 感=E 感/(R +r )。
例1:如图U 形导体框一端串有一个阻值为R 的电阻,置于磁感应强度为B 的匀强磁场中,导体框平面与磁场方向垂直,导体框宽为L ,电阻为r 的直导体棒ab 垂直于导体框搁在框上,并以速度v 向右匀速运动,求(1)回路中的电流强度,(2)ab 间电压,(3)电阻R 上消耗的功率。
练习:
1.左图电路中L =1 m ,B =2 T ,v =5 m / s ,r =1 Ω,EL 为“6 V 4 W ”的小灯,R =10 Ω,求小灯的实际功率和ab 间电压。 2.右图电路中,R =5 Ω,r =1 Ω,L =0.5 m ,v =2 m / s ,P R =20 W ,求磁感应强度和ab 间电压。
例2:两平行导电导轨相距为L ,两端分别接有电阻R 1和R 2,空间有垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度为B ,跨在导轨上的直导体棒ab 电阻为r ,以速度v 向右匀速运动,求:导体棒及两电阻中的电流和ab 间的电压。
练习:
1.如例2电路中R 1=6 Ω,R 2=12 Ω,r =1 Ω,U ab =5 V ,B =2 T ,v =10 m / s ,求:导体棒ab 中的感应电动势,及导体棒的长。 2.R =8 Ω,L =0.2 m ,B =5 T ,左图中电压表示数为1 V ,右图中电压表示数为1.6 V ,求导体棒的电阻r 及运动速度v 。 3.如例2电路中,若已知的是P 发=
20 W ,P 出=16 W ,U ab =8 V ,R 1=6 Ω,B =5 T ,v =4 m / s ,求导体棒ab 的长、导体棒ab 的电阻r 、导体棒ab 中的感应电动势和R 2的值。
四.作业:
1.导线abc 折成150?角,ab =bc =10 cm ,放在磁感应强度为B =2 T 的匀强磁场中,当导线以5 m / s 的速度垂直bc 向上运动时,导线中产生的感应电动势多大?方向如何?当导线以5 m / s 的速度平行于bc 向右运动时,导线中产生的感应电动势多大?方向如何?
2.一个具有一根辐条的金属圆环,辐条长为L ,电阻为r ,可绕圆心转动,整个装置处于磁感应强度为B 、方向垂直于圆环平面的匀强磁场中,用两个电刷分别与环心和环边缘作滑动接触,并且用导线与外电阻R 串联成一个闭合电路,如果圆环圈电阻不计,当辐条以角
速度ω匀速转动,求电阻R 中的电流及辐条两端的电压。
3.如图所示,在一磁感应强度B =0.5 T 的匀强磁场中,垂直于磁场方向水平放置着两根相距为L =0.1 m 的平行金属导轨MN 和PQ ,导轨电阻不计,在两导轨的端点N 、Q 间连接一阻值R =0.3 Ω的电阻,导轨上垂直于导轨跨放一根长为2L 、每米长电阻为r =2 Ω的金属棒ab ,与导轨的交点为c 、d ,当金属棒以速度v =4 m / s 向左匀速运动时,求:(1)电阻R 中的电流强度,(2)金属棒ab 两端的电压。 4.如图所示三角形金属导轨EOF 上放一金属棒ab ,∠EOF =α,处于磁感应强度为B 、方向与导轨平面垂直的匀强磁场中,在外力作用下使ab 保持与OF 垂直,以速度v 从O 点起向右移动,设导轨和金属棒单位长的电阻均为r ,求:(1)回路中感应电动势随时间变化的关系式,(2)感应电流随时间变化的关系式。
§4 导体和磁场相对运动(三)
一.教学目标:
略
二.复习提问: 例1:一导线框以速度v =2 m / s 匀速通过磁感应强度为B =0.6 T 、宽为40 cm 的匀强磁场,线框平面始终与磁场方向垂直,试作出线框中电流和ab 边两端电压随移动距离变化的图线。(1)线框每边长为10 cm 、每边电阻为1 Ω,(2)线框为长方形,ab 边长为10 cm ,电阻为1 Ω,bc 边长为50 cm ,电阻为5 Ω, 练习: 1.一边长为a 、电阻为R 的正方形导线框以速度v 匀速由磁感应强度为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场出发,穿过宽为b 的空隙,进入磁感应强度为B 、方向垂直纸面向外的匀强磁场,
线框平面始终与磁场方向垂直,b <a ,试作出线框中电流随移动距离变化的图线。 2.如图电路中,求电阻R 上消耗的功率和两端的电压。 三.教学内容: (四)电磁感应和安培力
例1:通电长直导线旁有两平行固定金属导轨M 、N ,上面搁有两金属棒ab 、cd ,现使cd 向右运动,试分析ab 和cd 的受力情况。 练习:
(1)E ,(2)I
,(3)F 安,(4)为维持匀速运动所需拉力
F 。
教学说明:1 不管已知什么,均按物理过程先列出各方程,再考虑怎样解,
2 说明各步式子中应注意的地方,
3 分析在恒力作用下导体棒运动过程中加速度和速度的变化情况。
练习:
1.中图电路中,导体棒恰匀速运动,求其运动速度。 2.右图中导轨竖直放置,导体棒恰匀速下落,求磁感应强度 四.作业: 1.如左图所示,水平光滑导电导轨宽1 m ,电阻不计,上面垂直于导轨搁有质量为0.2 kg 、电阻为0.1 Ω的导体棒,导轨左端连有一阻值为0.4 Ω的
电阻R ,整个装置处于竖直向下的磁感应强度为0.2 T 的匀强磁场中,导体棒在外力F =2 N 作用下,从静止开始运动,求:(1)导体棒运动的最大加速度,(2)导体棒匀速运动时的速度。 2.如图所示,导线框abcd 固定在竖直平面内,bc 段电阻为R ,长为L ,其它电阻不计,ef 是一电阻为R /2的水平放置的导体杆,质量为m ,杆两端分别与ab 和cd 保持良好 B
40 cm
B B b
(2) 5(
v F
a
接触,又能无摩擦滑动,整个装置放在磁感应强度为B 、方向与框面垂直的匀强磁场中,现用一恒力F 竖直向上拉ef ,当ef 匀速上升时,其速度多大?
3.用4 N 的外力拉一根直导线在匀强磁场中以2.5 m / s 的速度沿垂直于磁场方向作匀速直线运动,此时与导线组成的闭合电路中产生的感应电流为2 A ,求导线上产生的感应电动势。
4.在水平线ab 上方有磁感应强度为B 、水平方向的匀强磁场垂直纸面向里,在竖直平面上,边长为L 、电阻为R 的单匝导线框下落到下边离开磁场时恰以速度v 匀速运动,求导线框的质量。
§5 磁场与导体相对运动(四)
一 教学目标:
略 二 教学内容: 复习:如右图所示,一矩形导线框,保持框面竖直而下落,穿过水平匀强磁场过程中,经过I 、II 、III 位置时都在作加速运动,试比较此三个位置时加速度的大小。 (五)感应电量计算:q =I t ,是电流对时间的积累作用,若电流不恒
定,则q =-I t , 练习:将一边长分别为a 和2a 的矩形导线框以图示两种方式以相同速度从匀强磁场中匀速拉出,求:感应电动势之比、感应电流之比、拉力之比、感应电量之比、拉力做功之比、拉力的功率之比。
(六)电磁感应中的能量转化:机械能(部分)→电能→内能。
例1 如图电路中拉力F 为恒力,(1)分析导体ab 的运动情况,
(2)刚开始时的加速度,及任一速度时的加速度,最大加速度,(3)
最大速度,任一电流时的速度,(4)能量转化:证明:P 安=P 电,无f
时,匀速运动时P 外力=P 电,若又是纯电阻电路则P 电=P 热;加速运动
时W 外-W 电(Q )=?Ek 。
练习:
1 如左图导电导轨竖直放置,求:(1)最大加速度和最大速度,
(2)匀速下落时重力的功率和电阻R 上消耗的电功率。 2 如图所示,导电导轨水平放置,匀强磁场方向竖直向上,电动机功率恒为P ,拉动导体棒,求导体棒运动的最大速度。 例2 如图所示,一边长为a 、质量为m 的正方形导线框以初速v 0滑入磁感应强度为B 的匀强磁场,框面始终与磁场方向垂直,后边刚要进入磁场时线框停止运动,求在此过程中线框中产生的热量。 练习:
1 上例中,若进入一半时速度减为v 0/2,则产生的热量又为多少?
2 上例中,若以恒力F 由静止起拉入磁场,拉进一半时速度为v ,则产生的热量又为多少?
3 如左图,竖直放置的导电导轨上有一导体棒静止起释放,下落h 时速度达到v ,在此过程中电路中产生的热量为多大?若下落h 时速度达到最大,产生的热量又为多大?
4 如右图所示,一矩形导线框质量为m 、高为h ,从高处自由下落,进入高也为h 的水平匀强磁场区域时,恰能匀速通过,在通过磁场过程中线框内产生的热量为多少?
三 作业:
1 如图所示,导体框间有一匀强磁场,磁感应强度为B =0.4 T ,R 1=6 Ω,R 2=3 Ω,导体框和可动导体ab 电阻均不计,ab 长与导体框宽相等,均为L =0.5 m ,不计摩擦,当导体ab 以v =10 m / s 的速度向右匀速运动时,在ab 上施加的外力多大?外力的功率多大?电阻R 1消耗的功率多大?
2 如图所示,一边长为L =0.5 m 、电阻为R =0.4 Ω的正方形导线框,在外力作用下,以v =2 m / s 的速度向右匀速进入B =0.04 T 的匀强磁场,线框平面与磁场始终垂直,试求线框在图示位置时外力的功率。
3 如图所示,一足够长U 形金属框架,宽为L =1 m 、其所在平面与水平面成α=30?角,其电阻不计,B =0.2 T
的匀强磁场垂直框架斜向上,一金属棒ab ,质量为m =0.2 kg ,电阻为0.1 Ω,能在框架上无摩擦滑动,求:(1)导体棒下滑的最大速度,(2)当速度达到最大时,在ab 上释放出的电功率。
4 如图所示,矩形导线框边长分别为a 和b ,置于磁感应强度为B
的匀强磁场中,线框平面与磁场垂直,现将线框从磁场中匀速拉出,第一
次用时间t ,第二次用时间2 t ,求第一次与第二次导线框某截面的感应电量之比、两次拉力做功之比和两次拉力的功率之比。
§6 楞次定律
一 教学目标:
略
二 重点、难点:楞次定律的引出和应用。
三 教学内容: 三 楞次定律
前面讨论了从切割磁感线角度研究电磁感应现象,今天开始讨论从磁通量变化角度来研究电磁感应现象。 演示:如图所示,
说明:1 线圈绕法如何看?如何画?
2、先弄清指针偏向与电流方向的关系。
h
分析讨论:1 确定好研究对象,看其内部的磁通量,
2、看引起感应电流的磁通量的变化(因此才有感应电流),
3、有二个磁场(引起感应电流的磁场、感应电流自己的磁场),
4、二个磁通量的关系:
当φ引增大时,φ感和φ引反向,φ感阻碍φ引的变化。
当φ引减小时,φ感和φ引同向,φ感阻碍φ引的变化。
结论: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――楞次定律。
4 3 1 2
练习:
1、如图所示情况, 教学说明(1)用两种观点分析,结论一致,(2)强调四个步骤,(3)若导线不动B 增大或减小。
2、如图条形磁铁插入、穿过、拔出时,感应电流情况。 教学说明:(1)不闭合时只有感应电动势而无感应电流,(2)按四步分析,不要随便得出进和出相反的结论。
3、如图电路中,将滑动变阻器滑臂P 向右滑动时,线圈A 、B 中感应电流情况如何? 教学说明:(1)确定研究对象,搞清磁通量是什么产生的,(2)位置不同时原磁通量是不同的,所以要确定穿过研究对象内的磁通量,
(3)各回路中线圈的作用(用电器还是电源)确定ab 、cd 电势的高低,(4)若P 不动在C 线圈中插入软铁芯又如何?
4、如图电路中,SA 闭合瞬间、接通后,断开瞬间,A 中感应电流
情况。
教学说明:(1)线圈B 内部的磁通量要考虑,且内密外疏,(2)若接通时将线圈A 面积扩大又如何? 四 作业:
1 将矩形导线框垂直于磁场方向放在匀强磁场中,如图,将线框作下述运动时,线框中感应电流方向如何?(1)向上平移,(2)以AF 为轴转过一个小角度过程中,(3)以AC 为轴转过一个小角度过程中,(4)向下移出磁场区域。
2 如图两个圆形闭合线圈,当内线圈中图示方向的电流强度逐渐减
小时,外线圈中感就电流方向如何? 3 如图两个互相绝缘的金属环,迭放在一起,小圆
环有一半面积在大圆环内,当大圆环通以顺时针方向电流的瞬间,小圆环中的感应电流方向如何? 4 如图电路中,要使B 线圈产生图示方向的感应电流,可以采用哪些方法?
N
§7 楞次定律(二)
一教学目标:
略
二复习提问:
1、楞次定律内容是什么?讨论总是时的步骤是哪几步,
2、用楞次定律讨论下列问题。
三教学内容:
1 讨论下述各问题:
2
分析下列各线圈产生感应电流后受安培力的情况。
由
2可知:(1)电磁感应现象符合能量守恒定律,外力做功转化不应电流的能量,(2)楞次定律的又一表述:感应电流总是阻碍引起感应电流的变化。而阻碍是双重的,既阻碍引起感应电流的磁场的变化,又阻碍产生感应电流的线圈。
四
作业:
1 如图所示,虚线所围区域内有一匀强磁场,闭合线圈abcd由
静止起运动时,磁场对ab边的磁场力方向向上,那么整个线圈应向何
方向运动?
2 一条形磁铁自由下落,途中加速通过一固定闭合线圈,一端刚
进入线圈时条形磁铁下落加速度为a1,正中间通过线圈时加速度为a2,从下面离开线圈时加速度为a3,重力加速度为g,试比较这些加速度值的大小。
3 如图所示,在螺线管右端附近吊着一个轻质闭
合线圈,螺线管轴线穿过线圈中心,且垂直于线圈平面,
要使闭合线圈向右摆动,可采取哪些措施?
4 如图,A环为用毛皮摩擦过的硬橡胶环,B为
闭合导线环,当A环绕过圆心并且垂直于纸面的轴顺时
针匀速转动时,B环中感应电流如何?B环受力如何?当A环绕过圆心并且垂直于纸面的轴逆时针加速转动时,B环中感应电流如何?B环受力如何?
(2I增大(增大(
(7)
(1)(2)(3)S N(4(5
S N
(2)36)
S N
N
c
b
§8 楞次定律(三)
一 教学目标:
略
二 复习提问:楞次定律的另一表述是什么?
三 教学内容:
例1 如图所示,当磁体旋转时,线圈中的感应电流方向如何?线
圈如何运动?对磁铁作用又如何?
教学说明:1 先用一般方向分析,再用楞次定律的另一表述分析,
强调其简便,但只适用于不需分析感应电流方向时。
2 感应电动机原理。
练习:分析下列各题中导线框受力方向。
例2
练习:分析各题中的导线框受力如何?
例
3 如图,当条形磁铁向下插时,分析导体棒ab 的受力情况。 教学说明:分析受力时主要看原磁场对它的作用力,感应电流通过的导
体间的力较小,
一般不用考虑,但原磁场无力作用或原磁场的力相平衡时,感应电流间的作用就要考虑了。
练习:分析下列各题中导体a 、b 的受力情况。
例4 如图装置中当ab 棒作(1)匀速运动,(2)匀加速运动时,L 1、L 2中感应电流
方向如何?分别比较图中L 1和L 2两端电势的高低。 教学说明:1 二次电磁感应问题的分析, 2
分清线圈在电路中起用电器作用还是电源作用。
S
N
a b
a
a b
练习:如图装置中,为使电流计内的电流是从M 流到N 的,则导体棒ab 的运动情况应是(A )向右作加速运动,(B )向右作减速运动,(C )向左作加速运动,(D )向左作减速运动。 四 作业: 1 如左图所示,互相平行的两条金属导轨固定在同一水
平面上,上面搁着两根互相平行的金属棒ab 、cd ,磁场
方向竖直向上,如不改变磁场方向而仅改变其大小,为使两导线相向运动,磁感应强度应如何变化?
2 如中图所示,一通电直导线和矩形导线框平行放置在同一平面上,当线框向哪个方向移动时才会受到
向右的安培力?
3 在纸平面上有一的U 形金属框架,框架上置一金属杆ab ,如右图,在垂直纸面方向有一匀强磁场,下列情况下,金属杆ab 将向什么方向移动?(1)磁场方向向纸外并逐渐增强,(2)磁场方向向纸外并逐渐减弱,(3)磁场方向向纸内且逐渐增强。
4 如图,一通电螺线管正下方水平桌面上有一导线环,试分析下列情况下导线环受力方向,(1)将滑动变阻器滑臂向右滑动,(2)将电源极性反
转后,再将滑动变阻器滑臂向右滑动,(3)将通电螺线管向上提。
§9 法拉弟电磁感应定律
一 教学目标:
略
二 教学内容: 四 法拉弟电磁感应定律
(一)定律:要使闭合电路中产生电流,这个电路中必须有电源,电流就是由电源的电动势引起的,由于穿过闭合电路中的磁通量发生变化时闭合电路中就有感应电流,可见在这闭合电路中一定有感应电动势。
精确实验表明:E =N ?φ/?t , 以导线框为例证明:?φ=BLv ?t =E ?t ,所以E =?φ/?t ,可见两种观点的一致性。 教学说明:1 E ∝ N ,E ∝?φ/?t ,
2 对任意闭合电路的电磁感应都适用,
3 闭合时有感应电流,不闭合时感应电动势仍存在,方向由楞次定律确
定,
4 单位:E 是V ,?φ是Wb ,?t 是s ,1 Wb /s =1 Tm 2/s =1 Nm 2/mAs
=1 J /C =1 V 。
5 φ、?φ、?φ/?t 的区别,有?φ就有E ,?φ/?t 大的E 也大,
6 若φ不均匀变化时,用式E =N ?φ/?t 算得的是?t 内的平均电动势,而
E =BLv 一式可求即时电动势,(-E
≠(E 1+E 2)/2)
例1 左图中B =3t ,求导线框内的E 练习:1 中图中B =10-2t ,求导线框内的感应电动势, 2 右图中B =5+10t ,求导线框内的感应电动势。
例2 磁通量随时间变化如图,求第1、3、5 s 末的电动势和前5 s 内的平均电动势。
练习:磁通量随时间变化如图,1、2、3的感应电动势随时间如何变化? 例3 已知φ=5?10-5 sin 50πt Wb ,N =100匝,求:(1)0-T /4内的平均电动势,(2)
0-5?10-3 s 内的平均电动势,(3)5?10-3 s -10-2 s 内的平均电动势,(4)0-T /2内的平均电动势,(5)0-T 内的平均电动势。
思考:1 ?B /?t =k >0,(1)圆环线圈内感应电
动势多大?方向如何?(2)左半圆环内感应电动势多大?方向如何?(3)acb 内感应电动势多大?方向如何? 2 如图电路中,磁感应强度逐渐增大时,(1)
Eacb 多大?方向如何?a 、b 哪点电势较高?(2)Eadb 又如何?
三 作业:
1 如左图所示,匀强磁场垂直纸面向内,磁感应强度B =0.0
2 T ,一个直径为20 cm 、电阻为0.1 Ω、1000匝的线圈放在磁场中,线圈平面与磁场垂直,在线圈某一直径两端用力拉线圈,在0.5 s 内将线圈拉扁使面积为零,求在此过程中线圈内的平均感应电流大小和方向。
2 穿过单匝线圈的磁通量与时间的关系如右图,求下列几段时间内线圈中的感应电动势(1)第2 s 内,(2)第4 s 内,(2)第5 s 内。
3 甲、乙两圆形线圈为同种导线绕成,且匝数相同,甲的半径是乙的2倍,乙线圈内有匀强磁场,若磁场均匀减弱,求甲、乙两线圈中产生的感应电动势之比和感应电流之比。
4 甲、乙两线圈为同种导线绕成,且匝数相同,甲为圆
形,乙为其内接正方形,但互相绝缘,空间有匀强磁场,若磁场均匀减弱,求甲、乙两线圈中产生的感应电动势之比和感应电流之比。
§10 法拉弟电磁感应定律(二)
一 教学目标:
略
二 复习提问:
a B a φ
甲 乙
1 法拉弟电磁感应定律内容是什么?
2 “穿过线圈的磁通量不为零,线圈中就一定有感应电流 ”对吗?如果线圈闭合
呢?
3 “穿过线圈的磁通量越大,线圈中的感应电流也越大 ”对吗?
4 “穿过线圈的磁通量变化越大,线圈中的感应电流也越大 ”对吗?
5 “穿过线圈的磁通量均匀增大,线圈中的感应电流也均匀增大 ”对吗?
6 “导体不在磁场内就不可能有感应电动势 ”对吗?
三 教学内容:
(二)感应电流:法拉弟电磁感应定律给出了感应电动势,若电路闭合就会有感应电流。
(1)I 感=E 感/(R +r ),可见I 感不仅决定于N 、?φ/?t ,还和R 有关。
例1 r 1=2r 2=2 r ,相同导线制成,ρ、S 均已知,连接导线电阻不计,匀强磁场的?B /?t =k >0,求:(1)感应电流,(2)U ab 。
练习:若B 只存在于小环内,又如何?
例2 B 均匀增加,下列情况下,感应电流有什么
变化?(1)N 变为2N ,(2)R 变为2R ,(3)S 环变为原来的2倍,(4)S 导线截面变为原来的2倍,(5)以OO ’为轴转过60?
例3 相同导线制成,当?B /?t =k >0时,求大、小导线框中的感应电动势之比和感应电流之比。
练习:若B 只存在于小线框内又如何? (2)感应电量q 感=I 感?t =E 感?t /R =N =N ?φ/R , 练习:1 求例3中两情况下感应电量之比,
2 求导线棒以下端为轴向右倒下过程中通过导线截面的电量,
3 如图直导线棒静止起下落,求直到到地过程中通过同的电量,
例4 两正方形导线框,边长分别为a 和2a ,截面积分别为S 和
2S ,以相同速度匀速拉入过程中,求两框内感应电动势之比,感应电流之比,安培力大小之比,感应电量之比,感应电流的功率之比,线框内
产生的热量之比。 四 作业:
1 一个圆形线圈,直径30 cm ,电阻0.1 Ω,在磁感应强度为2?10-4 T 的匀强磁场中,
求线圈平面由垂直于磁场方向转过120?的过程中通过线圈导线横截面的电量。
2 将一条形磁铁插入螺线管内,第一次插入用0.2 s 时间,第二次插入用1 s ,求两次线圈中电流强度之比和通过线圈的电量之比。
B
3 如图所示,两个互相连接的金属环用同样材料的导线制成,大环半径是小环半径的4倍,大环导线的横截面积是小环导线横截面积的一半,空间有垂直于环平面的匀强磁场,若小环内的磁场不变,大环内的磁场均匀增大,大环两端电压为U ,若大环内的磁场不变,小环内的磁场以相同变化率均匀增大,求小环两端的电压。
4 如图所示,相互平行的水平光滑导轨MN 与PQ 相距为L 1,金属杆ab 、cd 放置在导轨上且与导轨垂直,长为L 2的绝缘细线ef 系于ab 、cd 的中点上,匀强磁场竖直向下穿过导轨平面,已知ab 、cd 的电阻分别为R 1和R 2,导轨电阻不计,磁感应强度以k 的变化率均匀减小,当磁感应强度变化到B 时,求:(1)细线ef 所受杆ab 的拉力大小,(2)这时在回路产生的感应电流的功率多大?
1
§11 在匀强磁场中转动的线圈
一 教学目标:
略
二 复习提问:
1 学过哪两种计算感应电动势的方法?有何区别?
2 穿过线圈的磁通量最大时,感应电动势是否一定最大?为什么?
三 教学内容: (三)线圈在匀强磁场中匀速转动
1 先从切割磁感线角度讨论:
(1)原图中ab 、cd 切割,ad 、bc 不切割,
(2)由右图可见,各处切割磁感线快慢不同,
(3)由II 位置起(称之为中性面)转过时间t ,ab 边有:E 1=BL 1v sin ω t =BS ω sin ω t /2(即时值)
cd 边同向,所以E =BS ω sin ω t ,有N 匝时E =NBS ω sin ω t ,
(4)可见:E m =NBS ω,E 周期性变化,当ω t =(2k +1)π/2
时感应电动势最大,当ω t =k π 时感应电动势为零,
2 再从磁通量变化角度讨论: (1)磁通量以中性面转起算:φ=BS cos ω t ,位置I 时φ=0,位
置II 时φm =BS ,
(2)?φ/?t 在位置I 时转过1?,则时间很短时的平均值代替即时值,
?φ1=BS (1-sin 89?)=BS (1-0.9998)=0.0002 BS ,
在位置II 时转过1?,则?φ2=BS (sin 1?-0)=0.0175 BS >>?φ1。
可见:1不同位置上转过相同角度时平均电动势不同,因此必须说明何位置转到何位置过程中的平均感应电动势,
2 在φ=0时,E 最大,φ 最大时,E =0,与切割磁感线讨论一致,
还可以从φ-t 图线上看磁通量的变化率,再次区分φ、?φ、?φ/?t ,
a c
B
e f
b d 主 视
图
(3)平均电动势计算:从位置II转过90?,从位置II转过180?,从位置II转过360?,教学说明:1 转过90?时和转过90?过程中的区别,
2 ?t的计算,总是看几分之几周期,而T=2π/ω。
四作业:
1 在一个磁感应强度为10-3 T的匀强磁场里放一个面积是100 cm2、电阻是10 Ω、500匝的线圈,若在0.
2 s内把它从平行于磁场的方向转过90?,变成垂直于磁场方向,求线圈内的平均感应电动势和平均感应电流,若从平行于磁场的方向转过180?,求线圈内的平均感应电动势和平均感应电流。
2 有一个500匝的环形线圈,面积为2?103cm2、电阻是103Ω,在匀强磁场中绕一个垂直于磁场方向的轴匀速转动,在线圈平面从平行于磁感线位置开始转动60?的过程中所产生的感应电量为3?10-6 C,求该磁场的磁感应强度。
3 正方形导线框abcd,匝数为10匝,边长为20 cm,在磁感应强度为0.2 T的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的转轴匀速转动,转速为120转/分,当线框从平行于磁场的方向转过90?时,求线框中磁通量的变化量,线框中磁通量的变化率和平均感应电动势。
第十四章 电磁场 一、基本要求 1.理解麦克斯韦电磁理论的两个基本概念; 2.熟悉麦克斯韦方程组的积分形式,理解麦克斯韦方程组的物理意义。 二、基本概念和规律 1.麦克斯韦电磁理论的两个基本概念 1)涡旋电场的假设 麦克斯韦在研究和总结法拉弟电磁感应的基础上,注意到电磁现象的特殊性,并将法拉弟电磁感应定律推广,提出涡旋电场的科学假设,即变化的磁场在其周围空间激发涡旋电场,不论其周围空间中有无导体,也不论有无介质或是真空,变化的磁场所激发的涡旋电场总是客观存在的,而且涡旋电场满足: ∮l d t B d s ???-=???旋 上式表明,涡旋电场旋总是和随时间变化的磁场 t B ??联系在一起的,涡旋电场是非保守场,有旋场,而且E 旋和 t B ??的方向成左手定则关系。 于是空间中任意一点的电场旋静E E E +=,而电场的环路定理的普遍形式为 ∮l d t d s ???-=??? 2)位移电流的假设 麦克斯韦在研究和总结稳恒磁场之安培环路定理的基础上,注意到在非稳恒条件下,电流的不连续性,提出了位移电流的科学假设,其实质是变化的电场在其周围空间激发涡旋电场。 a .位移电流 通过电场中某截面的位移电流等于通过该截面的电位移通量的时间变化率。即
d t dt d I s D D ???=Φ=?? 位移电流密度 t D j p ??= 即电场中某点的位移电流密度等于该点电位移的时间变化率。 于是安培环路定理的普遍形式为 ∮l s d t D I l d H S ???+=??? 式中I 0为传导电流,I 0+I D 称为全电流。 b.位移电流和传导电流之比较 相同点:位移电流和传导电流均按照同一规律激发磁场。亦即两者在产生磁效应上是完全等效的。 相异点:a )从引起的原因来看。 传电电流是由电荷的宏观定向运动引起的; 位移电流是由电场随时间变化引起的,而与电荷的宏观定向运动无直接关系。 b )从电流可以通过的物质来看。 传导电流只有在导体中才能通过; 位移电流只要哪里有随时间变化的电场,在哪里就有相应的位移电流出现。因此,位移电流在导体中、介质中和真空中都可以通过,不过,在低频时,导体中的位移电流很小,可以忽略。 c)从产生焦耳热来看。 传导电流要产生焦耳热。 位移电流不产生焦耳热。位移电流没有电荷的宏观运动,一般不引起发热。但是,在电介质中的位移电流,由于伴有极化电荷的微观运动,特别是在高频交变电场的作用下,使电介质中的分子电矩反复来回颠倒,从而产生热效应,但它不遵从焦耳定律。 2.麦克斯韦方程组 麦克斯韦将电磁场的基本规律系统地总结为麦克斯韦方程组,它的积分形式为
电磁感应试题 一.选择题 1.关于磁通量的概念,下面说法正确的是 () A .磁感应强度越大的地方,穿过线圈的磁通量也越大 B.磁感应强度大的地方,线圈面积越大,则穿过线圈的磁通量也越大 C.穿过线圈的磁通量为零时,磁通量的变化率不一定为零 D.磁通量的变化,不一定由于磁场的变化产生的 2.下列关于电磁感应的说法中正确的是() A.只要闭合导体与磁场发生相对运动,闭合导体内就一定产生感应电流 B.只要导体在磁场中作用相对运动,导体两端就一定会产生电势差 C.感应电动势的大小跟穿过回路的磁通量变化成正比 D.闭合回路中感应电动势的大小只与磁通量的变化情况有关而与回路的导体材料无关 3.关于对楞次定律的理解,下面说法中正确的是() A.感应电流的方向总是要使它的磁场阻碍原来的磁通量的变化 B.感应电流的磁场方向,总是跟原磁场方向相同C.感应电流 的磁场方向,总是跟原磁砀方向相反 D.感应电流的磁场方向可以跟原磁场方向相同,也可以相反 4.物理学的基本原理在生产生活中有着广泛应用.下面列举的四种器件中,在工作时利用了电磁感应现 象的是() A. 回旋加速器 B.日光灯 C.质谱仪 D.速度选择器 5.如图 1 所示,一闭合金属圆环用绝缘细绳挂于O 点,将圆环拉离平衡位置并释放,圆环摆动过 程中经过匀强磁场区域,则(空气阻力不计)() A .圆环向右穿过磁场后,还能摆至原高度 B.在进入和离开磁场时,圆环中均有感应电流 C.圆环进入磁场后离平衡位置越近速度越大,感应电流也越大 D.圆环最终将静止在平衡位置 6.如图( 2),电灯的灯丝电阻为 2Ω,电池电动势为 2V ,内阻不计,线圈图( 1)匝数足够多,其直流电阻为 3Ω.先合上电键 K ,稳定后突然断开 K ,则下列说法正确的是() A .电灯立即变暗再熄灭,且电灯中电流方向与K 断开前方向相同 B.电灯立即变暗再熄灭,且电灯中电流方向与K 断开前方向相反 C.电灯会突然比原来亮一下再熄灭,且电灯中电流方向与K 断开前方向相同 D.电灯会突然比原来亮一下再熄灭,且电灯中电流方向与K 断开前方向相反 7.如果第 6 题中,线圈电阻为零,当 K 突然断开时,下列说法正确的是()A .电灯立即变暗再熄灭,且电灯中电流方向与K 断开前方向相同 B.电灯立即变暗再熄灭,且电灯中电流方向与K 断开前方向相反 C.电灯会突然比原来亮一下再熄灭,且电灯中电流方向与K 断开前相同 D.电灯会突然比原来亮一下再熄灭,且电灯中电流方向与K 断开前相反 8.如图( 3),一光滑的平面上,右方有一条形磁铁,一金属环以初速度V沿磁铁的中线向右滚动,则以下说法正确的是() A 环的速度越来越小 B 环保持匀速运动
第1章电磁学教学大纲 (包括讲座共60学时) 第2章静电场参考学时 10 §1 库仑定律 ?扭称实验及其它实验,电力平方反比律?库仑定律的物理内涵 ?库仑定律的成立条件? 电荷守恒定律,电荷的量子性§2 电场电场强度 ?电场,电场强度矢量?场强叠加原理 §3 静电场的高斯定理 ?源与旋,通量与环流?静电场的高斯定理 §4 静电场的环路定理电势 ?静电场的环路定理?关于静电场高斯定理和环路定理的几点说明?电势?场强与电势的微分关系 §5静电场的基本微分方程* 讲座:“电力平方反比律的理论与示零实验”; 第3章静电场中的导体和电介质参考学时 8 §1导体和电介质 §2 静电场中的导体 ?导体的静电平衡条件?导体空腔与静电屏蔽 ?导体的静电平衡的基本性质?静电场边值问题的唯一性定理 ?尖端放电及其应用 §3电容和电容器 ?孤立导体的电容?电容器及其电容 ?平行板电容器球形电容器同轴柱形电容器 ?分布电容?电容器的串并联 §4 电介质极化 ?极化的微观机制?极化的描绘 ?极化强度矢量P和极化电荷q’的关系
?极化强度矢量P和总电场E的关系——极化规律 ?各向异性电介质铁电体?例题 §4有介质时的静电场 ?有介质时的高斯定理电位移矢量?应用例举 §5静电场的边界条件 ?D的法向分量连续?E的切向分量连续 §5带电体系的静电能 ?带电体系的静电势能?电容器储存的静电能 ?静电场的能量 第4章直流电参考学时 4 §1电流的连续性方程恒定条件 ·电流和电流密度矢量·电流的连续性方程恒定条件§2欧姆定律 · 欧姆定律(积分形式)·电阻率和电导率 ·欧姆定律(微分形式)·焦耳定律 ?金属导电的经典微观解释 §3 电源和电动势 ?电源的电动势?电源的路端电压 ?电源的功率?直流电路中的静电场的作用?温差电动势 §4 直流电路 ?简单电路·复杂电路基尔霍夫定律 第5章恒定磁场参考学时 10 §1奥斯特实验 ?磁的基本现象?奥斯特实验?相关实验?研究课题§2毕奥-萨伐尔定律 ?毕奥-萨伐尔定律的建立?磁感应强度?载流回路的磁场§3磁场的“高斯定理”和“安培环路定律”
《法拉第电磁感应定律》教学设计 陕西省西安市田家炳中学简波 一、设计思想 法拉第电磁感应定律是电磁学的核心内容。从知识发展来看,它既与电场、磁场和稳恒电流有紧密联系,又是后面学习交流电、电磁振荡和电磁波的基础。它既是本章的教学重点,也是教学难点。 在学习本节内容之前,学生已经掌握了恒定电流、电磁感应现象和磁通量的相关知识,并且也知道了变化量和变化率的概念。学生已经具备了很强的实验操作能力,而且本节课的实验也是上节课所演示过的,只不过研究的侧重点不同。因此,有条件的学校可将本节课的演示实验改为学生分组实验。另外,学生对物理学的研究方法已有较为深刻的认识,在自主学习、合作探究等方面的能力有了较高的水平。 本节课的重点法拉第电磁感应定律的建立过程,设计中采用了让学生自己设计方案,自己动手做实验,思考讨论,教师引导找出规律的方法,使学生能够深刻理解法拉第电磁感应定律的建立过程。对于公式,让学生自己根据法拉第电磁感应定律,动手推导,使学生深刻理解。 本节课的难点是对、、物理意义的理解,在难点的突破上,采用 了类比的方法。把、、、E和υ、Δυ、、a类比起来,使学生更 容易理解、、和E之间的联系。 二、教学目标 (一)知识和能力目标 1.知道感应电动势的概念,会区分Φ、ΔΦ、的物理意义。 2.理解法拉第电磁感应定律的内容和数学表达式,并能应用解答有关问题。 3.知道公式的推导过程及适用条件,并能应用解答有关问题。
4.通过学生对实验的操作、观察、分析,找出规律,培养学生的动手操作能力,观察、分析、总结规律的能力。 (二)过程与方法目标 1.教师通过类比法引入感应电动势,通过演示实验,指导学生观察分析,总结规律。 2.学生积极思考认真比较,理解感应电动势的存在,通过观察实验现象的分析讨论,总结影响感应电动势大小的因素。 (三)情感、态度、价值观目标 1.通过学生之间的讨论、交流与协作探究,培养学生之间的团队合作精神。 2.让学生在探究过程中体验解决问题的成功喜悦,增进学生学习物理的情感。 三、教学重点 法拉第电磁感应定律的建立过程以及对公式E=、的理解。 四、教学难点 对Φ、ΔΦ、物理意义的理解。 五、教学准备 准备实验仪器:电流计、蹄形磁铁、螺线管、铁芯、学生电源、变阻器、开关、导线若干。(若为分组实验,应准备若干组器材) 六、教学过程 (一)引入新课 教师和学生一起回顾第一节中的三个实验。在这三个实验中,闭合电路中都产生了感应电流,则电路中必须要有电源,电源提供了电动势,从而产生电流。在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。那么感应电动势的大小跟哪些因素有关呢?本节课我们就来共同研究这个问题。 (二)讲授新课 *感应电动势
复习提纲 第一章 §1运用库仑定律 §2理解电场强度电场线能用叠加原理求电场分布(包括离散的电荷分布和电荷的连续分布)求带电体在电场中所受的力及其运动 §3高斯定理熟练运用高斯定理求解电场 §4 理解电势和电势差理解静电场力作功与路径无关及静电场的环路定理能运用叠加原理和电势定义式求电势分布理解等势面理解电势梯度及与电场的关系 §5 熟悉导体静电平衡条件理解静电平衡导体的性质、导体上的电荷分布、静电屏蔽熟练掌握有静电平衡导体问题的一般求法 §6 了解静电能的概念 §7 了解孤立导体的电容熟知典型电容器的电容能熟练求解简单电容器的电容、电容器的能量 §9 理解电流密度矢量熟悉并且能运用欧姆定律的微分形式,理解电流的连续性方程、稳恒电流条件理解电动势并且能在电路中运用 熟悉例题1—15,22—27。 参考习题 3、13、18、25、36、37、46、52、66 第二章 §1 理解电流的磁效应了解安培定律、电流单位的定义 §2 理解B的定义熟悉毕萨定律并且能求解简单情况下的问题(包括2.3, 2.4, 2.5的情形) §3 熟悉安培环路定理且能熟练应用求解问题 §4 了解磁场的高斯定理 §5 熟悉安培力熟练求解导体棒和线圈在磁场中所受的力和力矩 §6 熟悉洛仑兹力及特点,能求解简单磁场分布下带电粒子在磁场中的运动问题理解霍尔效应并且能求解 熟悉例题5—8,12--13 参考习题 1、2、3、4、7、14、16、17、23、28、32、43、50 第三章 §1 熟悉电磁感应现象能熟练应用电磁感应定律和楞次定律了解涡电流和电磁阻尼 §2 熟练应用动生电动势公式了解交流发电机原理理解感生电场能求轴对称磁场情况下感生电动势了解感应加速器 §5 理解互感和自感现象能求简单情况的自感和互感、两线圈顺接和反接的自感、互感系数和自感系数的关系熟悉自感磁能的公式,了解互感磁能 熟悉例题1—3,7—9, 参考习题 3、4、5、11、12、14、26、32、35 第四章 §1 理解极化概念了解极化的微观机制理解极化强度P的定义、退极化场的概念能求解极化电荷面密度熟悉D的定义,理解D、E、P三者的关系能熟练
篇一:电磁感应教学反思 《电磁感应》教学反思 —— 一名年轻教师的课后感想 临沧 市一中物理教研组李芳 时光 飞逝,转眼间,我步入教学岗位已经接近三年了,在我从一个学生变成一名教师的巨大角色转 换中,在学校领导和老教师的帮助和指导下,我努力做好每一件事情,注重自己教学业务水平 的提高、注重反思教学中的缺漏、注意做好对学生和引导和与学生之间的沟通,但毕竟经验 不足、能力有限、应变能力还很欠缺,教学中还是经常快乐并失落着。 对于 一名教师来说,每上完一节课,都会有很多感受,有源于 传授 知识的喜悦、有对重点突出和难点突破的成就感、当然也有对课中遗漏每个细节的遗憾、有对 部队学生有厌学情绪的不解、有对没有处理好教学中出现的一些突发事件的沮丧、有对课堂效 率不高的忧虑 本节 课我试图改变这种弊端,在教学过程的总体设计上以学生为探索者,教师做引路人。按照教师 为主导,学生为主体,多媒体演示作手段,问题为线索的构想,采用引导探索式教法来进行教 学。试图教学过程的各个环节不断地为学生创设问题情境,设置悬念,适时点拨。例如在引 入新课时启发学生用逆向思维去提出问题,激发他们探求新知识的兴趣。当探索多次失败时, 启迪学生要持之以恒;当探索成功时,则简明扼要地概括研究问题的思路。把学生从纯知识的 学习导向知识、能力、思想的全面发展。 首 先,开始时没有培养好学生的学习兴趣,让学生由“老师要我学”变为“我要学”这个问题上 我做的还很不够。有学生上课注意力不集中,甚至打瞌睡。 其 次,课堂中还是没做到敢于“放”,善于“引” 。这堂课在学生探究方法上和时间可能不够 的问题上会比较突出,三个探究实验能否收到良好的教学效果,与教师的科学引导密切相关。 如果“放而不引”,流于形式,不仅教学时间不够,学生也可能“玩无所获”,如探究“电磁 感应现象”实验、“感应电流的大小与哪些因素有关”的实验,实验次数较多,操作中易出现 如电路故障、方法不合理等这样那样的问题,没有教师的合理引导,学生不可能在有限时间内 完成学习任务。 最 后,我对初中物理教材和高中物理教材的研究还不够透彻。 篇二:电磁感应教学反思 高二物理《电磁感应现象》教学反思
第十三章电磁感应 一选择题 3.如图所示,一匀强磁场B 垂直纸面向内,长为L 的导线ab 可以无摩擦地在导轨上滑动,除电阻R 外,其它部分电阻不计,当ab 以匀速v 向右运动时,则外力的大小是: R L B R L B R L B R BL L B2 222 2 22 2 2 E. D. 2 C. B. A. v v v v v 解:导线ab 的感应电动势v BL =ε,当ab 以匀速v 向右运动时,导线ab 受到的外力与安培力是一对平衡力,所以R L B L R B F F v 2
2 = ==ε安外。所以选(D ) 4.一根长度L 的铜棒在均匀磁场B 中以匀角速度ω旋转着,B 的方向垂直铜棒转动的平面,如图,设t = 0时,铜棒与Ob 成θ角,则在任一时刻t 这根铜棒两端之间的感应电动势是:() A. cos(2θωω+t B L B. t B L ωωcos 2 12 C. cos(22θωω+t B L D. B L 2ω E. B L 2 2 1ω 解:???= ==??=L L BL l l B l B 002 2 1d d d ω ωεv l B v (所
以选(E ) 6.半径为R 的圆线圈处于均匀磁场B 中,B 垂直于线圈平面向上。如果磁感应强度为B =3 t 2+2 t +1,则线圈中的感应电场为:() A .2π(3 t + 1R 2 ,顺时针方向;B.2π(3 t + 1R 2 ,逆时针方向; C . (3 t + 1R ,顺时针方向; D . (3 t + 1R ,逆时针方向;解:由?? ???-=?S B l E d d i t ,则感应电场的大小满足 选择题4图 选择题3图 v 2 i π 26(π2R t R E +=? 解出 E i = (3 t + 1R 所以选(C )。 7.在圆柱形空间内有感应强度B 的均匀磁场,如图所示,B 的大小以速率d B/d t 变化,在磁场中有C ,D 两点,其间可放置直导线和弯曲导线,则( A .电动势只在直导线中产生 B .电动势只在弯曲导线中产生 C .电动势在直导线和弯曲导线中产生,且两者大小相等 D .直导线中的电动势小于弯曲导线中的电动势解:在圆柱形空间内的感生电场是涡选场,电场线是与圆柱同轴的同心圆,因为??=l E d i ε,所以弯曲导线中的电动势
高二物理同步测试(5)—电磁感应 本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分.满分100分,考试用时60分钟. 第Ⅰ卷(选择题,共40分) 一、选择题(每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,至少有一个选项是正确 的,全部选对得4分,对而不全得2分。) 1.在电磁感应现象中,下列说法正确的是 () A.感应电流的磁场总是跟原来的磁场方向相反 B.闭合线框放在变化的磁场中一定能产生感应电流 C.闭合线框放在匀强磁场中做切割磁感线运动,一定产生感应电流 D.感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化 2. 为了利用海洋资源,海洋工作者有时根据水流切割地磁场所产生的感应电动势来测量 海水的流速.假设海洋某处的地磁场竖直分量为B=×10-4T,水流是南北流向,如图将两个电极竖直插入此处海水中,且保持两电极的连线垂直水流方向.若 两极相距L=10m,与两电极相连的灵敏电压表的读数为U=2mV,则海水 的流速大小为() A.40 m/s B.4 m/s C. m/s D.4×10-3m/s 3.日光灯电路主要由镇流器、起动器和灯管组成,在日光灯正常工作的情况下,下列说法正确的是() A.灯管点燃后,起动器中两个触片是分离的 B.灯管点燃后,镇流器起降压和限流作用 C.镇流器在日光灯开始点燃时,为灯管提供瞬间高压 D.镇流器的作用是将交变电流变成直流电使用 4.如图所示,磁带录音机既可用作录音,也可用作放音,其主要部件为
可匀速行进的磁带a 和绕有线圈的磁头b ,不论是录音或放音过程,磁带或磁隙软铁会存在磁化现象,下面对于它们在录音、放音过程中主要工作原理的说法,正确的是 ( ) A .放音的主要原理是电磁感应,录音的主要原理是电流的磁效应 B .录音的主要原理是电磁感应,放音的主要原理是电流的磁效应 C .放音和录音的主要原理都是磁场对电流的作用 D .放音和录音的主要原理都是电磁感应 5.两圆环A 、B 置于同一水平面上,其中A 为均匀带电绝缘环,B 为导 体环,当A 以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时,B 中产生如图所示方向的感应电流。则( ) A .A 可能带正电且转速减小 B .A 可能带正电且转速增大 C .A 可能带负电且转速减小 D .A 可能带负电且转速增大 6.为了测出自感线圈的直流电阻,可采用如图所示的电路。在测量完毕后将电路解体时应该( ) A .首先断开开关S 1 B .首先断开开关S 2 C .首先拆除电源 D .首先拆除安培表 7.如图所示,圆形线圈垂直放在匀强磁场里,第1秒内磁场方向指向纸里,如图(b ).若磁感应强度大小随时间变化的关系如图(a ),那么,下面关于线圈中感应电流的说法正确的是 ( ) A .在第1秒内感应电流增大,电流方向为逆时针 B .在第2秒内感应电流大小不变,电流方向为顺时针 C .在第3秒内感应电流减小,电流方向为顺时针 D .在第4秒内感应电流大小不变,电流方向为顺时针 8.如图所示,xoy 坐标系第一象限有垂直纸面向外的匀强磁 场,第 x y o a b
第一章 静 电 场 §1.1 静电的基本现象和基本规律 计 算 题 : 1、 真空中两个点电荷q 1=1.0×10-10C ,q 2=1.0×10-11C ,相距100mm ,求q 1受的力。 解:)(100.941 10 2 210排斥力N r q q F -?== πε 2、 真空中两个点电荷q 与Q ,相距5.0mm,吸引力为40达因。已知q=1.2×10-6C,求Q 。 解:1达因=克·厘米/秒=10-5牛顿 C q F r Q r qQ F 13202 01093441 -?-==?=πεπε 3、 为了得到一库仑电量大小的概念,试计算两个都是一库仑的点电荷在真空中相距一米时 的相互作用力和相距一千米时的相互作用力。 解:? ??=?=?==物体的重量相当于当万吨物体的重量 相当于当kg m r N m r N r q q F 900)1000(100.990)1(100.941 3 92210πε 4、 氢原子由一个质子(即氢原子核)和一个电子组成。根据经典模型,在正常状态下,电 子绕核作圆周运动,轨道半径是r=5.29×10-11m 。已知质子质量M=1.67×10-27kg ,电子质量m=9.11×10-31kg 。电荷分别为e=±1.6×10-19 C,万有引力常数G=6.67×10-11N ·m 2/kg 2。(1)求电子所受的库仑力;(2)库仑力是万有引力的多少倍?(3)求电子的速度。 解: 不计 万有引力完全可以略去与库仑力相比在原子范围内由此可知吸引力吸引力,,,/1019.241 41)3(1026.2/)(1063.3)2() (1022.841 )1(62 02 2 02394722 18 2 20s m mr e v r e r v m F F N r m m G F N r e F g e g e ?==?=?=??==?==--πεπεπε 5、 卢瑟福实验证明:当两个原子核之间的距离小到10-15米时,它们之间的排斥力仍遵守 库仑定律。金的原子核中有79个质子,氦的原子核(即α粒子)中有2个质子。已知每个质子带电e=1.6×10-19 C ,α粒子的质量为6.68×10-27 kg.。当α粒子与金核相距为6.9×10-15m 时(设这时它们仍都可当作点电荷)。求(1)α粒子所受的力;(2)α粒子的加速度。
第十四章电磁感应教材分析 一.教学目的: 1.理解产生感应电流的条件, 2.掌握楞次定律和右手定则, 3.掌握法拉第电磁感应定律及B、L、v互相垂直时E=BLv的应用。 二重点:楞次定律、法拉第电磁感应定律。 三难点:楞次定律。 四课时安排: 1 产生感应电流的条件 2 切割磁感线时电动势 3 感应电流计算 4 与力学综合问题 5 电磁感应中的能量关系 6 楞次定律 7 楞次定律(二)8 楞次定律(三) 9 实验10 法拉第电磁感应定律 11 法拉第电磁感应定律(二)12 磁场中的转动问题 五指导思想: 1、切割磁感线问题较直观,宜先讨论, 2、楞次定律的另一表述较难理解,但方便,所以仍补充讲, 3、电磁感应与力学和电学综合问题较多,应重点讨论。 §1 电磁感应现象 一.教学目标: 略 二.重点:产生感应电流的条件, 三.难点:归纳分析过程。 四.复习提问: 1.磁场的强弱用什么量描述?可用什么来形象描述? 2.什么叫磁通量?计算式?适用条件?如何改变磁通量的大小? 3.磁现象的本质是什么? 电能产生磁,那么反过来磁能不能产生电呢?(引入新课) 五.教学内容:一电磁感应现象 演示一:直导线在磁场中切割运动。 教学说明: 1.导线和G表回路未接电源, 2.导线不动时无电流, 3.电路的一部分导线在磁场中做切割磁感线运动时,导线中会产生电流,称为感应电流,
4.这一现象称为电磁感应现象。 演示二:原线圈插入副线圈、放在里面不动、拔出副线圈时情况。 教学说明: 1.观察现象并解释,相对运动仍是切割磁感线, 2.引导启发另一表述方法,即闭合电路内的磁场变化(不一定能讲得出) 演示三:原线圈插在副线圈中,当电键接通瞬间、始终接通、断开瞬间情况。 教学说明: 1.引出磁场变化的表述, 2.回过去解释演示二。 演示四:线圈在磁场中转动, 教学说明: 1.归纳出磁通量变化, 2.解释演示一。 演示五:线圈套在万能变压器一臂上,另一臂线圈通电瞬间或断开瞬间。 教学说明: 1.导体本身不一定在磁场内,只要穿过导体回路的磁通量变化, 2.法拉弟原来实验及未及时发现情况。 小结:产生感应电流的条件:当穿过闭合线圈的磁通量发生变化时,闭合线圈中就产生感应电流。 练习:1 判断下列情况下,穿过线圈的磁通量原来如何?如何变化?有无感应电流? 2.下列说法是否正确? (A )有穿过电路的磁通量,电路中就一定有感应电流, (B )有穿过闭合电路的磁通量,电路中就一定有感应电流, (C )要闭合电路中有感应电流,必须电路本身在磁场中, (D )要闭合电路中有感应电流,必须电路内有磁场发生变化。 六.作业: (1 2 3 ) (5 N (6 S (7 (8) (10) (11) 或
高中物理第十三章 电磁感应与电磁波精选测试卷复习练习(Word 版 含答案) 一、第十三章 电磁感应与电磁波初步选择题易错题培优(难) 1.如图所示,三根相互平行的固定长直导线1L 、2L 和3L 垂直纸面如图放置,与坐标原点 分别位于边长为a 的正方形的四个点上, 1L 与2L 中的电流均为I ,方向均垂直于纸面向外, 3L 中的电流为2I ,方向垂直纸面向里(已知电流为I 的长直导线产生的磁场中,距导 线r 处的磁感应强度kI B r (其中k 为常数).某时刻有一质子(电量为e )正好沿与x 轴正方向成45°斜向上经过原点O ,速度大小为v ,则质子此时所受磁场力为( ) A .方向垂直纸面向里,大小为23kIve B .方向垂直纸面向外,大小为322kIve a C .方向垂直纸面向里,大小为32kIve a D .方向垂直纸面向外,大小为23kIve 【答案】B 【解析】 【详解】 根据安培定则,作出三根导线分别在O 点的磁场方向,如图: 由题意知,L 1在O 点产生的磁感应强度大小为B 1= kI a ,L 2在O 点产生的磁感应强度大小
为B2= 2 kI a ,L3在O点产生的磁感应强度大小为B3=2kI a ,先将B2正交分解,则沿x轴 负方向的分量为B2x= 2 kI a sin45°= 2 kI a ,同理沿y轴负方向的分量为 B2y= 2 kI a sin45°= 2 kI a ,故x轴方向的合磁感应强度为B x=B1+B2x= 3 2 kI a ,y轴方向的合磁感应强度为B y=B3?B2y= 3 2 kI a ,故最终的合磁感应强度的大小为22 32 2 x y kI B B B a ==, 方向为tanα=y x B B =1,则α=45°,如图: 故某时刻有一质子(电量为e)正好沿与x轴正方向成45°斜向上经过原点O,由左手定则 可知,洛伦兹力的方向为垂直纸面向外,大小为f=eBv= 32 2 kIve a ,故B正确; 故选B. 【点睛】 磁感应强度为矢量,合成时要用平行四边形定则,因此要正确根据安培定则判断导线周围磁场方向是解题的前提. 2.如图所示,匀强磁场中有一圆形闭合线圈,线圈平面与磁感线平行,能使线圈中产生感应电流的应是下述运动中的哪一种() A.线圈平面沿着与磁感线垂直的方向运动 B.线圈平面沿着与磁感线平行的方向运动 C.线圈绕着与磁场平行的直径ab旋转 D.线圈绕着与磁场垂直的直径cd旋转 【答案】D 【解析】
十四、电磁感应 水平预测 (60分钟) 双基型 ★1.在匀强磁场中有一圆形的闭合导体线圈,线圈平面垂直于磁场方向,欲使线圈中能产生感应电流,则线圈应在( ). (A)沿自身所在的平面作匀速运动(B)沿自身所在的平面作加速运动 (C)绕任意一条直径作转动(D)沿着磁场方向移动 答案:C ★2.在右图所示的电路中,两个灵敏电流表○G1和○G2的零点都在刻度盘 中央,当电流从“+”接线柱流入时,指针向右摆;电流从“-”接线柱流 入时,指针向左摆.在电路接通后再断开的瞬间,下列说法中符合实际的 情况是( ). (A)○G1表指针向左摆,○G2表指针向右摆 (B)○G1表指针向右摆,○G2表指针向左摆 (C)○G1、○G2表的指针都向左摆 (D)○G1、○G2表的指针都向右摆 答案:B ★★3.如图所示,在水平面上有一固定的u形金属框架,框架上置一金属杆 ab.在垂直纸面方向有一匀强磁场,下列情况中可能的是( ) (A)若磁场方向垂直纸面向外,并且磁感应强度增大时,杆ab将向右移动 (B)若磁场方向垂直纸面向外,并且磁感应强度减小时,杆ab将向右移动 (C)若磁场方向垂直纸面向里,并且磁感应强度增大时,杆ab将向右移动 (D)若磁场方向垂直纸面向里,并且磁感应强度减小时,杆ab将向右移动 答案:BD 纵向型 ★★★4.如图所示,在一个水平放置闭合的线圈上方放一条形磁铁,希望线圈中产 生顺时针方向的电流(从上向下看),那么下列选项中可以做到的是( ). (A)磁铁下端为N极,磁铁向上运动 (B)磁铁上端为N极,磁铁向上运动 (C)磁铁下端为N极,磁铁向下运动 (D)磁铁上端为N极,磁铁向下运动 答案:AD ★★★5.如图所示,矩形线框abcd通过导体杆搭接在金属导轨EF和MN 上,整个装置放在匀强磁场中.当线框向右运动时,下列说法中正确的是( ).(1999年全国高考试题)
第二章电磁感应与电磁场章末综合检测 (时间:90分钟;满分100分) 一、单项选择题(本题共8小题,每小题4分,共32分.在每小题给出的四个选项中,只有一个选项正确) 1.下列过程中一定能产生感应电流的是( ) A.导体和磁场做相对运动 B.导体一部分在磁场中做切割磁感线运动 C.闭合导体静止不动,磁场相对导体运动 D.闭合导体内磁通量发生变化 2.关于磁通量的概念,下列说法中正确的是( ) A.磁感应强度越大,穿过闭合回路的磁通量也越大 B.磁感应强度越大,线圈面积越大,穿过闭合回路的磁通量也越大 C.穿过线圈的磁通量为零时,磁感应强度不一定为零 D.磁通量发生变化时,磁感应强度一定发生变化 3.如图2-3,半径为R的圆形线圈和矩形线圈abcd在同一平面内,且在矩形线圈内有变化的磁场,则( ) 图2-3 A.圆形线圈有感应电流,矩形线圈无感应电流 B.圆形线圈无感应电流,矩形线圈有感应电流 C.圆形线圈和矩形线圈都有感应电流 D.圆形线圈和矩形线圈都无感应电流 4.以下叙述不正确的是( ) A.任何电磁波在真空中的传播速度都等于光速 B.电磁波是横波 C.电磁波可以脱离“波源”而独自存在 D.任何变化的磁场都可以产生电磁波 5.德国《世界报》曾报道过个别西方发达国家正在研制电磁脉冲波武器——电磁炸弹.若一枚原始脉冲波功率10 kW、频率5千兆赫的电磁炸弹在不到100 m的高空爆炸,它将使方圆400 m2~500 m2地面范围内电场达到每米数千伏,使得电网设备、通信设施和计算机中的硬盘与软盘均遭到破坏.电磁炸弹有如此破坏力的主要原因是( ) A.电磁脉冲引起的电磁感应现象 B.电磁脉冲产生的动能 C.电磁脉冲产生的高温 D.电磁脉冲产生的强光 6.在图2-4中,理想变压器的原副线圈的匝数比为n1∶n2=2∶1,A、B为完全相同的灯泡,电源电压为U,则B灯两端的电压有( ) 图2-4 A.U/2 B.2U
第十三章电磁感应 选择题 以选(E ) 6 .半径为R 的圆线圈处于均匀磁场 B 中,B 垂直于线圈平面向上。如果磁 感应强度为B=3 t 2+2 t+1 ,则线圈中的感应电场为: ( ) 2 2 A. 2π (3 t + 1)R ,顺时针方向; B. 2π (3 t + 1)R ,逆时针方向; C . (3 t + 1)R ,顺时针方向; D . (3 t + 1)R ,逆时针方向; 解:由:E idI = - — d S ,则感应电场的大小满足 Ll ?. 3 ?如图所示, 地在导轨上滑动, 则外力的大 一匀强磁场 除电阻R 外, B 垂直纸面向内,长为 L 的导线 其它部分电阻不计,当ab 以匀速 ab 可以无摩擦 V 向右运动时, 2 2 A. B L V 2、2 BLV C.- 2R 解:导线ab BL V B.- R BLV D. R 的感应电动势 2,2 2 BLV E. R .;:=BL V ,当 XX Jy X - Γζ ~X ~X - X 共 V * X X -÷?_??_X 选择题3图 ab 以匀速V 向右运动时,导线 ab 受到的外力 与安培力是一对平衡力,所以 F 外=F 安=B -L R 所以选(D ) 4 .一根长度L 的铜棒在均匀磁场 B 中以匀角速度ω旋转着,B 的方向垂直 铜棒转动的平面,如图,设 t = 0 时, 铜棒与 棒两端之间的感应电动势是: ( ) 2 A. L B cos(,t ■') B. 1 ?L 2B COS 7 2 C. 2 , L 2 Bcos( ? ?t …R D. L 2 B E. 1 ■ .L 2 B 2 解: ;=(V B ) d I =(L BVdl = O L B * '∣dl Ob 成θ角,则在任一时刻t 这根铜 =1 BL 2 , 所 2 选择题4图
高中物理选修3-2期中测试 一、选择题 1.如图所示,闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度的大小随时间变化。下列说法 ①当磁感应强度增加时,线框中的感应电流可能减小 ②当磁感应强度增加时,线框中的感应电流一定增大 ③当磁感应强度减小时,线框中的感应电流一定增大 ④当磁感应强度减小时,线框中的感应电流可能不变 其中正确的是() A .只有②④正确 B .只有①③正确 C .只有②③正确 D .只有①④正确 2.一飞机在北半球的上空以速度v 水平飞行,飞机机身长为a ,翼展为b ;该空间地磁场磁感应强度的水平分量为B 1,竖直分量为B 2;驾驶员左侧机翼的端点用A 表示,右侧机翼的端点用B 表示,用E 表示飞机产生的感应电动势,则() A .E = B 1vb ,且A 点电势低于B 点电势 B .E =B 1vb ,且A 点电势高于B 点电势 C .E =B 2vb ,且A 点电势低于B 点电势 D . E =B 2vb ,且A 点电势高于B 点电势 3.如图,闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的N 极朝下。当磁铁向下运动时(但未插入线圈部)() A .线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同,磁铁与线圈相互吸引 B .线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同,磁铁与线圈相互排斥 C .线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互吸引 D .线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互排斥 4.如图甲所示,长直导线与闭合金属线框位于同一平面,长直导线中的电流i 随时间t 的变化关系如图乙所示.在0-T /2时间,直导线中电流向上,则在T /2-T 时间,线框中感应电流的方向与所受安培力情况是() A .感应电流方向为顺时针,线框受安培力的合力方向向左 i i
电磁感应 1、磁通量 设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面,磁场的磁感应强度为B,平面的面积为S,如图所示。 (1)定义:在匀强磁场中,磁感应强B与垂直磁场方向的面积S的乘积,叫做穿过这个面的磁通量,简称磁通。 (2)公式:Φ=BS 当平面与磁场方向不垂直时,如图所示。 Φ=BS⊥=BScosθ (3)物理意义 物理学中规定:穿过垂直于磁感应强度方向的单位面积的磁感线条数等于磁感应强度B。所以,穿过某个面的磁感线条数表示穿过这个面的磁通量。 (4)单位:在国际单位制中,磁通量的单位是韦伯,简称韦,符号是Wb。 1Wb=1T·1m2=1V·s。 (5) 磁通密度:B=Φ S⊥ 磁感应强度B为垂直磁场方向单位面积的磁通量,故又叫磁通密度。 2、电磁感应现象 (1)电磁感应现象:利用磁场产生电流的现象,叫做电磁感应现象。 (2)感应电流:在电磁感应现象中产生的电流,叫做感应电流。 (3)产生电磁感应现象的条件 ①产生感应电流条件的两种不同表述 a.闭合电路中的一部分导体与磁场发生相对运动 b.穿过闭合电路的磁场发生变化 ②两种表述的比较和统一 a.两种情况产生感应电流的根本原因不同 闭合电路中的一部分导体与磁场发生相对运动时,是导体中的自由电子随导体一起运动,受到的洛伦兹力的一个分力使自由电子发生定向移动形成电流,这种情况产生的电流有时称为动生电流。 穿过闭合电路的磁场发生变化时,根据电磁场理论,变化的磁场周围产生电场,电场使导体中的自由电子定向移动形成电流,这种情况产生的电流有时称为感生电流。 b.两种表述的统一 两种表述可统一为穿过闭合电路的磁通量发生变化。 ③产生电磁感应现象的条件 不论用什么方法,只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有电流产生。 条件:a.闭合电路;b.磁通量变化 3、电磁感应现象中能量的转化 能的转化守恒定律是自然界普遍规律,同样也适用于电磁感应现象。
第十四讲磁场和电磁感应 一【知识梳理】 14.1.1 简单磁现象 (1)磁性:物体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性。 (2)磁体:具有磁性的物体叫磁体。磁体分天然磁体和人造磁体。 (3)磁极:磁体上磁性最强的部分叫磁极。任何磁体都有两个磁极,一个是北极(N极),另一个是南极(S极)。 (4)磁极间的作用:同名磁极互相排斥,异名磁极互相吸引。 (5)磁化:使原来没有磁性的物体带上磁性的过程。软铁被磁化后,磁性很容易消失,称为软磁性材料;钢被磁化后,磁性能够长期保持,称为硬磁性材料,即为永磁体。 14.1.2 磁场和磁感线 (1)磁场:磁体和电流周围存在着一种特殊的物质,叫做磁场。 (2)磁场的基本性质:对放入其中的磁体产生磁力的作用。 (3)磁场的方向:在磁场中的某一点,小磁针静止时北极所指的方向就是该点的磁场方向。 (4)磁感线:描述磁场的强弱和方向而假象的曲线。磁体周围的磁感线是从北极出来,回到南极。 (5)地磁场及其分布:地球本身是一个巨大的磁体,地磁的北极在地理位置的南极附近;而地磁的南极则在地理位置的北极附近。地磁的南北极与地理的南北极并不重合,它们的夹角称磁偏角。 14.1.3 电流的磁场 (1)电流的磁效应:丹麦物理学家奥斯特通过实验首先发现,通电导体和磁体一样,周围存在着磁场,即电流具有磁效应。 (2)通电直导线的磁场:通电直导线周围的磁感线,是一些以导线上各点为圆心的不等距的同心圆,这些同心圆均在与导线垂直来的平面上,可用安培定则1(右手螺旋定则1)判定磁场的方向。如图14-1所示。 (3)通电螺线管的磁场:螺线管线圈中环形电流产生的磁场相当于一个条形磁体。在螺线管的外部,
第十四章电磁现象 一、单选题 1.用一根细线吊起能在水平方向自由转动的小磁针,当它静止下来时总是一端指南,一端指北,这是因为( ) A. 小磁针有惯性 B. 地面下有铁矿石 C. 地球是一个大磁体 D. 由磁的本性决定 2.如图所示的四个实验中,不能确定钢棒具有磁性的是() A. 静止时始终南北指向 B. 弹簧测力计示数有变化 C. 能吸引更多铁屑 D. 电流表指针偏转 3.为了使电动机的转动方向发生改变,下列措施可行的是() A. 同时改变电流方向和磁场方向 B. 使磁场增强 C. 使电动机线圈中了电流增大 D. 只改变电流方向或只改变磁场方向 4.如图所示,是关于电磁现象的实验装置图,下列分析正确的是() A. 图甲装置是研究磁场对磁针的作用 B. 图乙装置是研究电磁感应现象 C. 图丙装置是研究磁体具有指南北性 D. 图丁装置现象是制成发电机的原理 5.动圈式话筒的结构如图所示,它的原理和哪个设备相同()
A. 电动机 B. 发电机 C. 电磁铁 D. 电话话筒 6.在探究“通电导体在磁场中受力方向与电流方向的关系”时,控制磁场方向不变的探究方法与下列哪个相同() A. 用磁感线来描述磁场 B. 学习电流时,把它比作水流 C. 通过条形磁铁吸引大头针的数目来确定其磁性的强弱 D. 在电流相同的条件下,探究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系 7.如图所示,在探究“什么情况下磁可以生电”的实验中,保持磁体不动,闭合开关,导体ab水平向右运动,灵敏电流计指针向左偏转.下列说法正确的是() A. 若导体ab水平向左运动,则灵敏电流计指针向右偏转 B. 若导体ab竖直向上运动,则灵敏电流计指针向左偏转 C. 若导体ab竖直向下运动,则灵敏电流计指针向左偏转 D. 若导体ab向斜上方运动,则灵敏电流计指针不会偏转 8.(xx?威海)如图所示的四个装置中与发电机工作原理相同的是() A. B. C. D. 9.下面列举了四位科学家和他们的重要成果,其中描述错误的是() A. 牛顿﹣﹣牛顿第一定律 B. 沈括﹣﹣最早记述了磁偏角 C. 奥斯特﹣﹣电磁感应现象 D. 伽利略﹣﹣研究发现运动不需要力来维持 10.关于磁场,下列说法中正确的是() A. 磁体周围的磁感线从磁体N极发出,回到磁体S极 B. 磁极间的相互作用不都是通过磁场发生的 C. 磁感线是磁场中真实存在的一些曲线 D. 地磁场的N极在地理北极附近,S极在地理南极附近,与地球两极并不完全重合 11.如图所示的实验装置中,哪一个是用来研究磁场对通电导体的作用力() A. B. C. D.
B L P O Q 高中物理-电磁感应测试卷 一、选择题 1.如图所示,接有灯泡L 的平行金属导轨水平放置在匀强磁场中,一导体杆与两导轨良好接触并做往复运动,其运动情况与弹簧振子做简谐运动的情况相同.图中O 位置对应于弹簧振子的平衡位置,P .Q 两位置对应于弹簧振子的最大位移处.若两导轨的电阻不计,则( ) A .杆由0到P 的过程中,电路中电流变大 B .杆由P 到Q 的过程中,电路中电流一直变大 C .杆通过O 处时,电路中电流方向将发生改变 D .杆通过O 处时,电路中电流最大 2.在沿水平方向的匀强磁场中,有一圆形金属线圈可绕沿其直径的竖直轴自由转动,开始时线圈静止,线圈平面与磁场方向既不平行也不垂直,所成的锐角为α,在磁场开始增强后的一个极短时间内,线圈平面 ( ) A .维持不动 B .将向使α减小的方向转动 C .将向使α增大的方向转动 D .将转动,因不知磁场方向,不能确定α会增大还是会减小 3.如图所不,一由均匀电阻丝折成的正方形闭合线框abcd,置于磁感应强度方向垂直纸面向外的有界匀强磁场中,线框平面与磁场垂直,线框bc 边与磁场左.右边界平行。若将该线框以不同的速率从图示位置分别从磁场左.右边界匀速拉出至全部离开磁场,在此过程中( ) A .流过ab 边的电流方向相反 B .ab 边所受安培力的大小相等 C .线框中产生的焦耳热相等 D .通过电阻丝某横截面的电荷量相等 4.(多选)如图某电磁冲击钻的原理图,若 突然发现钻头M 向右运动,则可能是( ) A .开关s 闭合的瞬间 B .开关s 由闭合到断开的瞬间
C .开关s 已经是闭合的,变阻器滑片P 向左迅速滑动 D .开关s 已经是闭合的,变阻器滑片P 向右迅速滑动 5.(多选)如图所示,光滑的“ ”形金属导体框竖直放置,质量为m 的金属棒MN 与 框架接触良好.磁感应强度分别为B 1.B 2的有界匀强磁场方向相反,但均垂直于框架平面,分别处在abcd 和cdef 区域.现从图示位置由静止释放金属棒MN,当金属棒进入磁场B 1区域后,恰好做匀速运动,以下说法中正确的有( ) A .若B 2=B 1,金属棒进入B 2区域后将加速下滑 B .若B 2=B 1,金属棒进入B 2区域后仍将保持匀速下滑 C .若B 2B 1,金属棒进入B 2区域后可能先减速后匀速下滑 6.如图所示,矩形线圈面积为S 匝数为N,线圈电阻为r,在磁感应强度为B 的匀强 磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动,外电路电阻为R,当线圈由图示位置转过60°的过程中,下列判断正确的是 A .电压表的读数为 2 B .通过电阻R 的电荷量为2(+) NBS q R r C .电阻R 所产生的焦耳热为2222 4N B S R Q R r D . 当线圈由图示位置转过60°时的电流为 2(+) NBS R r 7. (多选)电磁轨道炮工作原理如图所示。待发射弹体可在两平行轨道之间自由 移动,并与轨道保持良好接触。电流I 从一条轨道流入,通过导电弹体后从另一条轨道流回。轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场),磁感应强度的大小与I 成正比。通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出。现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍,理论上可采用的方法是( ) A .只将轨道长度L 变为原来的2倍 B .只将电流I 增加至原来的2倍 C .只将弹体质量减至原来的一半 D .将弹体质量减至原来的一半,轨道长度L 变为原来的2倍,其它量不变