课件39张PPT。第一章
电磁感应1 电磁感应的发现
2 感应电流产生的条件学习目标
1.理解什么是电磁感应现象及产生感应电流的条件.
2.会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验.
3.了解磁通量的定义及变化.内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究1一、电磁感应的发现(1)在一次讲演中，奥斯特在南北方向的导线下面放置了一枚小磁针，当接通电源时小磁针为什么转动？电流的周围产生磁场，小磁针受到磁场力的作用而转动. 答案(2)法拉第把两个线圈绕在同一个铁环上，一个线圈接到电源上，另一个线圈接入“电流表”，在给一个线圈通电或断电的瞬间，观察电流表，会看到什么现象？说明了什么？电流表的指针发生摆动，说明另一个线圈中产生了电流. 答案电流的磁效应及电磁感应现象的发现
(1)丹麦物理学家 发现载流导体能使小磁针转动，这种作用称为电流的磁效应，揭示了 现象与 现象之间存在密切联系.
(2)英国物理学家 发现了电磁感应现象，即“磁生电”现象，他把这种现象命名为 .产生的电流叫做 .奥斯特磁法拉第电磁感应感应电流电判断下列说法的正误.
(1)若把导线东西放置，当接通电源时，导线下面的小磁针一定会发生转动.
( )
(2)奥斯特发现了电流的磁效应；法拉第发现了电磁感应现象.( )
(3)小磁针在通电导线附近发生偏转的现象是电磁感应现象.( )
(4)通电线圈在磁场中转动的现象是电流的磁效应.( )×√××二、磁通量及其变化如图1所示，闭合导线框架的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B. 答案BS 0(1)分别求出B⊥S(图示位置)和B∥S(线框绕OO′转90°)时，穿过闭合导线框架平面的磁通量.图1(2)由图示位置绕OO′转过60°时，穿过框架平面的磁通量为多少？这个过程中磁通量变化了多少？ 答案图1磁通量的定义及公式
(1)定义：闭合回路的面积与 穿过它的磁感应强度的乘积叫做磁通量.
(2)公式：Φ＝ ，其中的S应为平面在 上的投影面积.大小与线圈的匝数 关(填“有”或“无”).ΔΦ＝ .BS垂直于磁场方向无Φ2－Φ1垂直判断下列说法的正误.
(1)磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量越大.( )
(2)穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零.( )
(3)磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的.( )
(4)利用公式Φ＝BS，可计算任何磁场中某个面的磁通量.( )×√××三、探究感应电流产生的条件如图2所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中 电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中 电流产生.(填“有”或“无”)图2无有如图3所示，当条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中 电流产生，当条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中 电流产生.(填“有”或“无”)图3如图4所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S闭合或断开时，电流表中 电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中 电流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器的滑动触头不动时，电流表中 电流通过.(填“有”或“无”)图4无无有有有产生感应电流的条件是：穿过 电路的 ，闭合电路中就有感应电流产生.闭合磁通量发生变化时判断下列说法的正误.
(1)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生.( )
(2)穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生.
( )
(3)穿过闭合线圈的磁通量变化时，线圈中有感应电流.( )
(4)闭合正方形线框在匀强磁场中垂直磁感线运动，必然产生感应电流.( )××√×
2题型探究一、磁通量Φ 的理解与计算1.匀强磁场中磁通量的计算
(1)B与S垂直时，Φ＝BS.
(2)B与S不垂直时，Φ＝B⊥S，B⊥为B垂直于线圈平面的分量.如图5甲所示，Φ＝B⊥S＝(Bsin θ)·S.也可以Φ＝BS⊥，S⊥为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，如图乙所示，Φ＝BS⊥＝BScos θ.图52.磁通量的变化
大致可分为以下几种情况：
(1)磁感应强度B不变，有效面积S发生变化.如图6(a)所示.
(2)有效面积S不变，磁感应强度B发生变化.如图(b)所示.
(3)磁感应强度B和有效面积S都不变，它们之间的夹角发生变化.如图(c)所示.图6例1 如图7所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场，B＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1 cm.现于纸面内先后放上圆线圈A、B、C，圆心均处于O处，线圈A的半径为1 cm,10匝；线圈B的半径为2 cm,1匝；线圈C的半径为0.5 cm,1匝.问：
(1)在B减为0.4 T的过程中，线圈A和线圈B中的磁通量变化了多少？ 图7答案解析A、B线圈的磁通量均减少了1.256×10－4 WbA、B线圈中的磁通量始终一样，故它们的变化量也一样.
ΔΦ＝(B2－B)· πr2＝－1.256×10－4 Wb
即A、B线圈中的磁通量都减少1.256×10－4 Wb(2)在磁场转过90°角的过程中，线圈C中的磁通量变化了多少？转过180°角呢？图7答案解析减少了6.28×10－5 Wb 减少了1.256×10－4 Wb对线圈C，Φ1＝Bπr′2＝6.28×10－5 Wb
当转过90°时，Φ2＝0，
故ΔΦ1＝Φ2－Φ1＝0－6.28×10－5 Wb＝－6.28×10－5 Wb
即线圈C的磁通量减少了6.28×10－5 Wb当转过180°时，磁感线从另一侧穿过线圈，若取Φ1为正，则Φ3为负，
有Φ3＝－Bπr′2，故ΔΦ2＝Φ3－Φ1＝－2Bπr′2＝－1.256×10－4 Wb，即线圈C的磁通量减少了1.256×10－4 Wb.1.磁通量与线圈匝数无关.
2.磁通量是标量，但有正、负，其正、负分别表示与规定 的穿入方向相
同、相反.针对训练1 磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图8所示，通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框绕cd边翻转到位置2，设先后两次通过线框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则
A.ΔΦ1>ΔΦ2 B.ΔΦ1＝ΔΦ2
C.ΔΦ1<ΔΦ2 D.无法确定图8答案√二、感应电流产生条件的理解及应用1.感应电流产生条件的理解
不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生感应电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发生了变化.
2.注意区别ΔΦ与Φ：感应电流的产生与Φ无关，只取决于Φ的变化，即与ΔΦ有关.ΔΦ与Φ的大小没有必然的联系.例2 如图所示，用导线做成圆形或正方形回路，这些回路与一直导线构成几种位置组合(彼此绝缘)，下列组合中，切断直导线中的电流时，闭合回路中会有感应电流产生的是答案解析√利用安培定则判断直线电流产生的磁场，其磁感线是一些以直导线为轴的无数组同心圆，即磁感线所在平面均垂直于导线，且直线电流产生的磁场分布情况是靠近直导线处磁场强，远离直导线处磁场弱.所以，A中穿过圆
形线圈的磁场如图甲所示，其有效磁通量为ΦA＝Φ出－Φ进＝0，且始终为0，即使切断导线中的电流，ΦA也始终为0，A中不可能产生感应电流.B中线圈平面与导线的磁场平行，穿过B中线圈的磁通量也始终为0，B中也不能产生感应电流.
C中穿过线圈的磁通量如图乙所示，Φ进>Φ出，即ΦC≠0，当切断导线中电流后，经过一定时间，穿过线圈的磁通量减小为0，所以C中有感应电流产生.D中线圈的磁通量如图丙所示，其有效磁通量为ΦD＝Φ出－Φ进＝0，且始终为0，即使切断导线中的电流，ΦD也始终为0，D中不可能产生感应电流.
针对训练2 (多选)如图9所示装置，在下列各种情况中，能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈A中产生感应电流的是
A.开关S闭合的瞬间
B.开关S闭合后，电路中电流稳定时
C.开关S闭合后，滑动变阻器触头滑动的瞬间
D.开关S断开的瞬间图9√答案√√例3 金属矩形线圈abcd在匀强磁场中做如图所示的运动，线圈中有感应电流的是√答案解析在选项B、C中，线圈中的磁通量始终为零，不产生感应电流；
选项D中磁通量始终最大，保持不变，也没有感应电流；
选项A中，在线圈转动过程中，磁通量做周期性变化，产生感应电流，故A正确.判断部分导体做切割磁感线运动产生感应电流时应注意：
(1)导体是否将磁感线“割断”，如果没有“割断”就不能说切割.如例3中，A图是真“切割”，B、C图中没有切断，是假“切割”.
(2)是否仅是闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动，如例3 D图中ad、bc边都切割磁感线，由切割不容易判断，则要回归到磁通量是否变化上去.
达标检测31.在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是
A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化
B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化
C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接.往线圈中插入条形磁
铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化
D.绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断
电的瞬间，观察电流表的变化√1234答案解析1234电路闭合和穿过电路的磁通量发生变化，同时满足这两个条件，电路中才会产生感应电流，本题中的A、B选项都不会使得电路中的磁通量发生变化，并不满足产生感应电流的条件，故都不正确.C选项中磁铁插入线圈时，虽有短暂电流产生，但未能及时观察，C项错误.在给线圈通电、断电瞬间，会引起闭合电路磁通量发生变化，产生感应电流，因此D项正确.2.如图10所示，a、b是两个同平面、同心放置的金属圆环，条形磁铁穿过圆环且与两环平面垂直，则穿过两圆环的磁通量Φa、Φb的大小关系为
A.Φa>Φb B.Φa<Φb
C.Φa＝Φb D.不能比较1234√答案解析图101234条形磁铁磁场的磁感线的分布特点是：①磁铁内外磁感线的条数相同；②磁铁内外磁感线的方向相反；③磁铁外部磁感线的分布是两端密、中间疏.两个同心放置的同平面的金属圆环与磁铁垂直且磁铁在中央时，通过其中一个圆环的磁感线的俯视图如图所示，穿过该圆环的磁通量Φ＝Φ进－Φ出，由于两圆环面积Sa＜Sb，两圆环的Φ进相同，而Φ出a＜Φ出b，所以穿过两圆环的有效磁通量Φa＞Φb，故A正确.3.(多选)下图中能产生感应电流的是答案解析1234√√根据产生感应电流的条件：A选项中，电路没有闭合，无感应电流；
B选项中，面积增大，闭合电路的磁通量增大，有感应电流；
C选项中，穿过线圈的磁感线相互抵消，Φ恒为零，无感应电流；
D选项中，磁通量发生变化，有感应电流.4.(多选)如图11所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电流，下列办法中可行的是
A.将线框向左拉出磁场
B.以ab边为轴转动
C.以ad边为轴转动(小于60°)
D.以bc边为轴转动(小于60°)√答案解析图111234√√
将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部分切割磁感线，或者说穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流.
当线框以ab边为轴转动时，线框的cd边的右半段在做切割磁感线运动，或者说穿过线框的磁通量在发生变化，所以线框中将产生感应电流.
当线框以ad边为轴转动(小于60°)时，穿过线框的磁通量在减小，所以在这个过程中线框内会产生感应电流.如果转过的角度超过60°(60°～300°)，bc边将进入无磁场区，那么线框中将不产生感应电流.
当线框以bc边为轴转动时，如果转动的角度小于60°，则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积).1234课件33张PPT。第一章
电磁感应3 法拉第电磁感应定律学习目标
1.理解和掌握法拉第电磁感应定律，能够运用法拉第电磁感
应定律定量计算感应电动势的大小.
2.能够运用E＝BLv或E＝BLvsin θ计算导体切割磁感线时的感
应电动势．内容索引
知识探究
题型探究
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知识探究1一、电磁感应定律回顾“探究感应电流的产生条件”中的三个实验，并回答下列问题：
(1)如图1所示，将条形磁铁从同一高度插入线圈的实验中，快速插入和缓慢插入有什么相同和不同？指针偏转程度相同吗？磁通量变化相同，但磁通量变化的快慢不同，快速插入比缓慢插入时指针偏转程度大． 答案图1(2)三个实验中哪些情况下指针偏转角度会大一些？指针偏转大小取决于什么？导体棒切割磁感线运动实验中，导体棒运动越快， 越大，I越大，E越大，指针偏转程度越大．
将条形磁铁插入线圈的实验中，条形磁铁快速插入(或拔出)比缓慢插入(或拔出)时的 大，I大，E大，指针偏转程度大．
模仿法拉第的实验中，开关断开(或闭合)瞬间比开关闭合状态下移动滑动变阻器的滑片时 大，I大，E大，指针偏转程度大．
指针偏转大小取决于 的大小． 答案1.法拉第电磁感应定律
(1)内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这个电路的________________
成正比.
(2)表达式：E＝n ，其中n是 .磁通量的变化率线圈的匝数2.对Φ、ΔΦ与 的理解
(1)Φ：可形象地用某时刻穿过某个面的磁感线的条数表示.Φ＝BS，S是与B垂直的投影面的面积.
(2)ΔΦ：某段时间内穿过某个面的磁通量的变化量，ΔΦ＝Φ2－Φ1，若只是S变化则ΔΦ＝B·ΔS，若只是B变化，则ΔΦ＝ΔB·S.判断下列说法的正误.
(1)线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大.( )
(2)线圈中磁通量的变化量ΔΦ越大，线圈中产生的感应电动势一定越大.( )
(3)线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大.( )
(4)线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大.( )×××√二、导线切割磁感线时的感应电动势如图2所示，闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的长度为L，ab以速度v匀速切割磁感线，利用法拉第电磁感应定律求回路中产生的感应电动势. 答案图2设在Δt时间内导体ab由原来的位置运动到a1b1，如图所示，
这时闭合电路面积的变化量为ΔS＝LvΔt
穿过闭合电路磁通量的变化量为ΔΦ＝BΔS＝BLvΔt
根据法拉第电磁感应定律得E＝ ＝BLv.导线切割磁感线时产生的感应电动势的大小
(1)导线垂直于磁场运动，B、L、v两两垂直时，如图3所示，E＝ .BLv图3(2)导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向夹角为θ时，如图4所示，E＝ .图4BLvsin θ如图5所示的情况中，金属导体中产生的感应电动势为BLv的是_____________．甲、乙、丁图5
2题型探究一、法拉第电磁感应定律的理解三种起电方式的比较1.感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的变化率 和线圈的匝数n共同决定，而与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ的大小没有必然联系，和电路的电阻R无关.
2.在Φ－t图像中，磁通量的变化率 是图像上某点切线的斜率.例1 关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是
A.穿过线圈的磁通量Φ最大时，所产生的感应电动势就一定最大
B.穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ增大时，所产生的感应电动势也增大
C.穿过线圈的磁通量Φ等于0，所产生的感应电动势就一定为0
D.穿过线圈的磁通量的变化率 越大，所产生的感应电动势就越大答案解析√根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小与磁通量的变化率
成正比，与磁通量Φ及磁通量的变化量ΔΦ没有必然联系.当磁通量Φ很大时，感应电动势可能很小，甚至为0.当磁通量Φ等于0时，其变化率可能很大，产生的感应电动势也会很大，而ΔΦ增大时， 可能减小.如图所示，t1时刻，Φ最大，但E＝0；0～t1时间内ΔΦ增大，但 减小，E减小；t2时刻，Φ＝0，但 最大，E最大.故D正确.
二、E＝n 的应用1.E＝n 一般用来求Δt时间内感应电动势的平均值，其中n为线圈匝数，ΔΦ取绝对值.
2.常见感应电动势的计算式有：
(1)线圈面积S不变，磁感应强度B均匀变化：E＝n ·S.( 为B－t图像上某点切线的斜率)
(2)磁感应强度B不变，线圈面积S均匀变化：E＝nB· .
(3)磁感应强度B、垂直于磁场的回路面积S均发生变化：E＝n .例2 如图6甲所示的螺线管，匝数n＝1 500 匝，横截面积S＝20 cm2，方向向右穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化.
(1)2 s内穿过线圈的磁通量的变化量是多少？图6 答案解析8×10－3 Wb
磁通量的变化量是由磁感应强度的变化引起的，则Φ1＝B1S，
Φ2＝B2S，ΔΦ＝Φ2－Φ1，
所以ΔΦ＝ΔBS＝(6－2)×20×10－4 Wb
＝8×10－3 Wb(2)磁通量的变化率多大？ 答案解析4×10－3 Wb/s
磁通量的变化率为图6(3)线圈中感应电动势的大小为多少？ 答案解析6 V
根据法拉第电磁感应定律得感应电动势的大小图6针对训练 (多选)单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量Φ随时间t的关系图像如图7所示，则答案解析图7A.在t＝0时刻，线圈中磁通量最大，感应电动势
也最大
B.在t＝1×10－2 s时刻，感应电动势最大
C.在t＝2×10－2 s时刻，感应电动势为零
D.在0～2×10－2 s时间内，线圈中感应电动势的平均值为零√√
故t＝0及t＝2×10－2 s 时刻，E＝0，A错，C对；
t＝1×10－2 s时E最大，B对；
0～2×10－2 s时间内，ΔΦ≠0，E≠0，D错.三、E＝BLv的应用例3 如图8所示，PQRS为一正方形导线框，它以恒定速度向右进入以MN为边界的匀强磁场中，磁场方向垂直线框平面，MN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
A.当E点经过边界MN时，感应电流最大
B.当P点经过边界MN时，感应电流最大
C.当F点经过边界MN时，感应电流最大
D.当Q点经过边界MN时，感应电流最大图8当P点经过边界MN时，有效切割长度最长，感应电动势最大，所以感应电流最大.答案解析√导线切割磁感线产生的感应电动势E＝BLv，公式中L指有效切割长度，即导线在与v垂直的方向上的投影长度.
(1)图9甲中的有效切割长度为：沿v1方向运动时，
L＝c sin θ；沿v2方向运动时，L＝c .
(2)图乙中的有效切割长度为：沿v1方向运动时，
L＝2R；沿v2方向运动时，L＝0.图9(3)图丙中的有效切割长度为：沿v1方向运动时，L＝ R；沿v2方向运动时，L＝R.图9
达标检测31.穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终为每秒均匀增加2 Wb，则
A.线圈中感应电动势每秒增加2 V
B.线圈中感应电动势每秒减少2 V
C.线圈中感应电动势始终为2 V
D.线圈中感应电动势始终为一个确定值，但由于线圈有电阻，电动势小于
2 V√1234答案解析
2.如图10所示，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为E，将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相互垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时，棒两端的感应电动势大小为E′.则 等于1234√图10答案解析1234
设折弯前金属棒切割磁感线的长度为L，E＝BLv；3.如图11所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出，设运动的整个过程中不计空气阻力，则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将
A.越来越大 B.越来越小
C.保持不变 D.无法确定√答案解析1234图11金属棒做平抛运动，水平速度不变，且水平速度即为金属棒垂直切割磁感线的速度，故感应电动势保持不变.4.有一匝数为100 匝的线圈，单匝线圈的面积为100 cm2.线圈的总电阻为0.1 Ω，线圈中磁场均匀变化，其变化规律如图12所示，且磁场方向垂直于线圈平面向里，线圈中产生的感应电动势多大？图1212340.1 V答案解析
取线圈为研究对象，在1～2 s内，其磁通量的变化量为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝(B2－B1)S，1234课件29张PPT。第一章
电磁感应4 楞次定律学习目标
1.正确理解楞次定律的内容及其本质.
2.掌握右手定则，并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具
体表现形式.
3.能够熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向．内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究1一、右手定则如图1所示的电路中，G为电流计(已知电流由左接线柱流入，指针向左偏，由右接线柱流入，指针向右偏)，当ab在磁场中切割磁感线运动时，指针的偏转情况如下表，根据指针的偏转情况，判断电流方向．图1顺时针逆时针右手定则的内容：将右手手掌伸平，使大拇指与其余并拢的四指垂直，并与手掌在同一平面内，让________从手心穿入， 指向导体运动方向，这时 的指向就是感应电流的方向，也就是感应电动势的方向．如图2所示．图2磁感线大拇指四指判断下列说法的正误．
(1)右手定则只能用来判断导体垂直切割磁感线时的感应电流方向．( )
(2)所有的电磁感应现象，都可以用右手定则判断感应电流方向．( )
(3)当导体不动，而磁场运动时，也可以用右手定则判断感应电流方向．( )××√二、楞次定律根据如图3甲、乙、丙、丁所示进行电路图连接与实验操作，并填好实验现象．图3向下向上向下向上图3增加减少减少向上向下向下向上相反相反相同相同请根据上表所填内容理解：甲、乙两种情况下，磁通量都 ，感应电流的磁场方向与原磁场方向 ；丙、丁两种情况下，磁通量都______，感应电流的磁场方向与原磁场方向 ．增加相反减少相同楞次定律
(1)内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是要阻碍_____________________________．
(2)理解：当磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向 ，当磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向 ，即增 减 ．引起感应电流的磁通量的变化相反相同反同判断下列说法的正误．
(1)感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反．( )
(2)感应电流的磁场可能与引起感应电流的磁场方向相同．( )
(3)感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化．( )
(4)当部分导体切割磁感线运动产生感应电流时，只能用右手定则判断感应电流的方向．( )××√√
2题型探究一、楞次定律的理解1.因果关系：楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系，磁通量发生变化是原因，产生感应电流是结果.
2.“阻碍”的含义
(1)谁阻碍——感应电流产生的磁场.
(2)阻碍谁——阻碍引起感应电流的磁通量的变化.
(3)如何阻碍——当原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同.
(4)阻碍效果——阻碍并不是阻止，结果增加的还是增加，减少的还是减少.
注意：从相对运动的角度看，感应电流的效果是阻碍相对运动.例1 关于楞次定律，下列说法正确的是
A.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
B.闭合电路的一部分导体在磁场中运动时，必受磁场阻碍作用
C.原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场同向
D.感应电流的磁场总是跟原磁场反向，阻碍原磁场的变化答案解析√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，选项A正确；
闭合电路的一部分导体在磁场中平行磁感线运动时，不受磁场阻碍作用，选项B错误；
原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场反向，选项C错误；
当原磁场增强时感应电流的磁场跟原磁场反向，当原磁场减弱时感应电流的磁场跟原磁场同向，选项D错误.二、楞次定律的应用例2 (多选)如图4所示，闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在有界匀强磁场中，将它从匀强磁场中匀速拉出，以下各种说法中正确的是
A.向左拉出和向右拉出时，环中的感应电流方向相反
B.向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿顺时针方向的
C.向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿逆时针方向的
D.将圆环左右拉动，当环全部处在磁场中运动时，圆环中无
感应电流图4答案解析√√将金属圆环不管从哪边拉出磁场，穿过闭合圆环的磁通量都要减少，根据楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍原磁通量的减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，应用安培定则可以判断出感应电流的方向是顺时针方向的，选项B正确，A、C错误；
另外在圆环离开磁场前，穿过圆环的磁通量没有改变，该种情况无感应电流，D正确.楞次定律应用四步曲：
(1)确定原磁场方向；
(2)判定产生感应电流的磁通量如何变化(增加还是减少)；
(3)根据楞次定律确定感应电流的磁场方向(增反减同)；
(4)判定感应电流的方向.
该步骤也可以简单地描述为“一原二变三感四螺旋”，一原——确定原磁场的方向；二变——确定磁通量是增加还是减少，三感——判断感应电流的磁场方向；四螺旋——用右手螺旋定则判断感应电流的方向.针对训练 如图5所示，金属环所在区域存在着匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里.当磁感应强度逐渐增大时，内、外金属环中感应电流的方向为
A.外环顺时针、内环逆时针
B.外环逆时针、内环顺时针
C.内、外环均为逆时针
D.内、外环均为顺时针答案解析图5√首先明确研究的回路由外环和内环共同组成，回路中包围的磁场方向垂直纸面向里且内、外环之间的磁通量增加.由楞次定律可知两环之间的感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，垂直于纸面向外，再由安培定则判断出感应电流的方向是：在外环沿逆时针方向，在内环沿顺时针方向，故选项B正确.三、右手定则的应用1.适用范围：闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流方向的判断.
2.右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和电流方向三者之间的相互垂直关系.
(1)大拇指的方向是导体相对磁场切割磁感线的运动方向，既可以是导体运动而磁场未动，也可以是导体未动而磁场运动，还可以是两者以不同速度同时运动.
(2)四指指向电流方向，切割磁感线的导体相当于电源.例3 下列图中表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景，导体ab上的感应电流方向为a→b的是答案解析
题中四图都属于闭合电路的一部分导体切割磁感线，应用右手定则判断可得：A中电流方向为a→b，B中电流方向为b→a，C中电流方向沿a→d→c→b→a，D中电流方向为b→a.故选A.√
达标检测31.某磁场磁感线如图6所示，有一铜线圈自图中A处落至B处，在下落过程中，自上向下看，线圈中的感应电流方向是
A.始终顺时针 B.始终逆时针
C.先顺时针再逆时针 D.先逆时针再顺时针√1234图6答案解析
自A处落至图示位置时，穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律知线圈中感应电流方向为顺时针，从图示位置落至B处时，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律知，线圈中感应电流方向为逆时针，C项正确.2.磁铁在线圈中心上方开始运动时，线圈中产生如图7方向的感应电流，则磁铁
A.向上运动
B.向下运动
C.向左运动
D.向右运动 答案√1234图73.如图8所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体ef与环接触良好，当ef向右匀速运动时
A.圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生
B.整个环中有顺时针方向的电流
C.整个环中有逆时针方向的电流
D.环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针
方向的电流答案解析图8√
由右手定则知ef上的电流由e→f，故右侧的电流方向为逆时针，左侧的电流方向为顺时针，选D.12344.1931年，英国物理学家狄拉克曾经从理论上预言：存在只有一个磁极的粒子，即“磁单极子”.1982年，美国物理学家卡布莱拉设计了一个寻找磁单极子的实验.他设想，如果一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图9所示的超导线圈，那么，从上向下看，超导线圈上将出现
A.先顺时针方向，后逆时针方向的感应电流
B.先逆时针方向，后顺时针方向的感应电流
C.顺时针方向持续流动的感应电流
D.逆时针方向持续流动的感应电流答案解析图91234√
N极磁单极子从上向下通过时，穿过线圈的磁通量先向下增加，接着突变为向上减少.故由楞次定律知，感应电流的磁场一直向上，故电流始终为逆时针.1234课件34张PPT。第一章
电磁感应5 电磁感应中的能量转化与守恒学习目标
1.掌握电磁感应中动力学问题的分析方法.
2.理解电磁感应过程中能量的转化情况，能用能量的观点分析和解决
电磁感应问题．内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究1电磁感应的发现(1)如图1所示，处在匀强磁场中的水平导轨上有一根与导轨接触良好的可自由滑动的直导线ab，现导线ab具有向右的初速度v，则：
①导线中的感应电流方向如何？由右手定则可确定，在ab内产生由a向b的感应电流． 答案图1②ab受到的安培力的方向如何？由左手定则可知，磁场对导线ab的安培力是向左的． 答案③ab的速度如何变化？安培力与速度方向相反，则安培力阻碍导线的运动，导线的速度逐渐减小到零． 答案图1④电路中的电能来源于什么能？电路中的电能来源于导线的机械能． 答案(2)如(1)题图所示，设ab长为L，匀强磁场的磁感应强度为B，闭合电路的总电阻为R，导线在外力的作用下以速度v做匀速直线运动，求在t时间内，外力所做的功W外和感应电流的电功W电． 答案图1
导线产生的电动势E＝BLv，1.在导线切割磁感线运动产生感应电流时，电路中的电能来源于_______. ________借助于电磁感应实现了向电能的转化.
2.在电磁感应中，产生的电能是通过外力克服 做功转化而来的，外力克服安培力做了多少功，就有多少电能产生；而这些电能又通过__________做功，转化为其他形式的能量.机械能安培力感应电流机械能
2题型探究一、电磁感应中的动力学问题1.电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力作用，所以电磁感应问题往往与力学问题联系在一起，处理此类问题的基本方法是：
(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向.
(2)求回路中的感应电流的大小和方向.
(3)分析研究导体受力情况(包括安培力).
(4)列动力学方程或平衡方程求解.2.两种状态处理
(1)导体处于平衡状态——静止或匀速直线运动状态.
处理方法：根据平衡条件——合力等于零列式分析.
(2)导体处于非平衡状态——加速度不为零.
处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析.例1 如图2甲所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻，一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两图2导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略，让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦.
(1)由b向a方向看到的装置如图乙所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；答案解析见解析图
如图所示，ab杆受重力mg，竖直向下；支持力N，垂直于斜面向上；安培力F安，沿斜面向上.(2)在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小；图2答案解析
当ab杆的速度大小为v时，感应电动势E＝BLv，此时电路中的电流根据牛顿第二定律，有mgsin θ－F安＝ma(3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值.图2答案解析
电磁感应现象中涉及到具有收尾速度的力学问题时，关键是做好受力情况和运动情况的动态分析：周而复始地循环，达到最终状态时，加速度等于零，导体达到稳定运动状态，即平衡状态，根据平衡条件建立方程，所求解的收尾速度也是导体运动的最大速度.针对训练1 (多选)如图3所示，MN和PQ是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计.ab是一根与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆.开始时，将开关S断开，让杆ab由静止开始自由下落，一段时间后，再将S闭合，若从S闭合开始计时，则金属杆ab的速度v随时间t变化的图像可能是图3√答案解析√√
设ab杆的有效长度为l，S闭合时，若 >mg，杆先减速再匀速，D项有可能；二、电磁感应中的能量问题1.电磁感应中能量的转化
电磁感应过程实质是不同形式的能量相互转化的过程，其能量转化方式为：2.求解电磁感应现象中能量问题的一般思路
(1)确定回路，分清电源和外电路.
(2)分析清楚有哪些力做功，明确有哪些形式的能量发生了转化.如：
①有滑动摩擦力做功，必有内能产生；
②有重力做功，重力势能必然发生变化；③克服安培力做功，必然有其他形式的能转化为电能，并且克服安培力做多少功，就产生多少电能；如果安培力做正功，就是电能转化为其他形式的能.
(3)列有关能量的关系式.例2 如图4所示，足够长的平行光滑U形导轨倾斜放置，所在平面的倾角θ＝37°，导轨间的距离L＝1.0 m，下端连接R＝1.6 Ω的电阻，导轨电阻不计，所在空间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B＝1.0 T.质量m＝0.5 kg、电阻r＝0.4 Ω的金属棒ab垂直置于导轨上，现用沿导轨平面且垂直于金属棒、大小为F＝5.0 N的恒力使金属棒ab从静止开始沿导轨向上滑行，当金属棒滑行s＝2.8 m后速度保持不变.求：(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2)图4(1)金属棒匀速运动时的速度大小v； 答案解析4 m/s
由平衡条件有F＝mgsin θ＋BIL代入数据解得v＝4 m/s.图4(2)金属棒从静止到刚开始匀速运动的过程中，电阻R上产生的热量QR. 答案解析1.28 J
设整个电路中产生的热量为Q，由能量守恒定律有图4针对训练2 水平放置的光滑平行导轨上放置一根长为L、质量为m的导体棒ab，ab处在磁感应强度大小为B、方向如图5所示的匀强磁场中，导轨的一端接一阻值为R的电阻，导轨及导体棒电阻不计.现使ab在水平恒力F作用下由静止沿垂直于磁场的方向运动，当通过的位移为x时，ab达到最大速度vm.此时撤去外力，最后ab静止在导轨上.在ab运动的整个过程中，下列说法正确的是
A.撤去外力后，ab做匀减速运动
B.合力对ab做的功为Fx
C.R上释放的热量为
D.R上释放的热量为Fx图5答案解析√
撤去外力后，导体棒水平方向只受安培力作用，而F安＝ ，F安随v的变化而变化，故导体棒做加速度变化的变速运动，A错；
对整个过程由动能定理得W合＝ΔEk＝0，B错；
由能量守恒定律知，恒力F做的功等于整个回路产生的电能，电能又转化为R上释放的热量，即Q＝Fx，C错，D正确.
达标检测31.如图6所示，匀强磁场存在于虚线框内，矩形线圈竖直下落，不计空气阻力.如果线圈中受到的磁场力总小于其重力，则它在1、2、3、4位置时的加速度关系为
A.a1＞a2＞a3＞a4 B.a1＝a2＝a3＝a4
C.a1＝a3＞a2＞a4 D.a1＝a3＞a2＝a4123√答案解析图6线圈自由下落时，加速度为a1＝g.线圈完全在磁场中时，磁通量不变，不
产生感应电流，线圈不受安培力作用，只受重力，加速度为a3＝g.线圈进入和穿出磁场过程中，切割磁感线产生感应电流，将受到向上的安培力，
根据牛顿第二定律得知，a2＜g，a4＜g.线圈完全在磁场中时做匀加速运动，到达4处的速度大于2处的速度，则线圈在4处所受的安培力大于在
2处所受的安培力，又知，磁场力总小于重力，则a2＞a4，故a1＝a3＞a2
＞a4.所以选C.1232.(多选)如图7所示，两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨的左端接有电阻R，导轨自身的电阻可忽略不计.斜面处在一匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上.质量为m、电阻可以忽略不计的金属棒ab，在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，且上升的高度为h，在这一过程中
A.作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零
B.作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh
与电阻R上产生的焦耳热之和
C.恒力F与安培力的合力所做的功等于零
D.恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热 答案√图7√解析123金属棒匀速上滑的过程中，对金属棒受力分析可知，有三个力对金属棒做功，恒力F做正功，重力做负功，安培力阻碍相对运动，沿斜面向下，做负功.匀速运动时，所受合力为零，故合力做功为零，A正确；
克服安培力做多少功就有多少其他形式的能转化为电路中的电能，电能又等于R上产生的焦耳热，故外力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热，D正确.1233.如图8所示，两平行金属导轨位于同一水平面上，相距l，左端与一电阻R相连；整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向竖直向下.一质量为m的导体棒置于导轨上，在水平外力作用下沿导轨以速率v匀速向右滑动，滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好.已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g，导轨和导体棒的电阻均可忽略.求：
(1)电阻R消耗的功率；答案解析图8
123
导体棒切割磁感线产生的感应电动势为E＝Blv，根据欧姆定律，闭合回路中的感应电流为I＝123(2)水平外力的大小.图8答案解析
对导体棒受力分析，水平方向上受到向左的安培力和向左的摩擦力及向右的外力，三力平衡，故有F安＋μmg＝F，123课件36张PPT。第一章
电磁感应6 自感学习目标
1.能够通过电磁感应的有关规律分析通电自感和断电自感现象.
2.了解自感电动势的表达式EL＝L ，知道自感系数的决定因素.
3.了解日光灯结构及工作原理．内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究1一、通电自感现象通电自感：如图1所示，开关S闭合的时候两个灯泡的发光情况有什么不同？根据楞次定律结合电路图分析现象产生的原因．现象：灯泡A2立即发光，灯泡A1逐渐亮起来．
原因：电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈L的磁通量逐渐增加，
为了阻碍磁通量的增加，感应电流产生的磁通量与原来电流产生的磁通量方向相反，则线圈中感应电动势方向与原来的电流方向相反，阻碍了L中电流的增加，即推迟了电流达到实际值的时间． 答案图1自感及自感电动势的特点
(1)自感：当一个线圈中的电流 时，它产生的 的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同样也在 激发出感应电动势．
这种现象称为自感．由于自感而产生的感应电动势叫做 ．
(2)当线圈中的电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向 ，阻碍电流的 ，但不能阻止电流的变化．变化变化它本身自感电动势相反增大判断下列说法的正误．
(1)在实际电路中，自感现象有害而无益．( )
(2)只要电路中有线圈，自感现象就会存在．( )
(3)线圈中的电流越大，自感现象越明显．( )
(4)线圈中的电流变化越快，自感现象越明显．( )√×××二、断电自感现象断电自感：如图2所示，先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关．S闭合时，灯泡A中电流方向向左，S断开瞬间，灯泡A中电流方向向右，所以开关S断开前后，流过灯泡的电流方向相反．(1)分别求出B⊥S(图示位置)和B∥S(线框绕OO′转90°)时，穿过闭合导线框架平面的磁通量.图2 答案(2)在断开过程中，有时灯泡闪亮一下再熄灭，有时灯泡只会缓慢变暗直至熄灭，请分析上述两种现象的原因是什么？ 答案在电源断开后灯泡又闪亮一下的原因是灯泡断电后自感线圈中产生的感应电流比原灯泡中的电流大．要想使灯泡闪亮一下再熄灭，就必须使自感线圈的电阻小于与之并联的灯泡电阻．而当线圈电阻大于等于灯泡电阻时，灯泡就会缓慢变暗直至熄灭．图2对断电自感现象的认识
(1)当线圈中的电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向 ；
(2)断电自感中，若断开开关瞬间通过灯泡的电流 断开开关前的电流，灯泡会闪亮一下；若断开开关瞬间通过灯泡的电流 断开开关前的电流，灯泡不会闪亮一下，而是逐渐变暗．
(3)自感电动势总是 线圈中电流的变化，但不能 线圈中电流的变化．阻止相同大于小于等于阻碍判断下列说法的正误．
(1)自感现象中，感应电流一定与原电流方向相反．( )
(2)发生断电自感时，因为断开电源之后电路中还有电流，所以不符合能量守恒定律．( )
(3)线圈的电阻很小，对恒定电流的阻碍作用很小．( )×√×三、自感系数如图3所示，李辉在断开正在工作的电动机开关时，会产生电火花，这是为什么？ 答案电动机中的线圈匝数很多，当电路开关断开时会产生很大的自感电动势，使得开关中的金属片之间产生电火花．图3自感电动势及自感系数
(1)自感电动势：EL＝ ，其中L是自感系数，简称自感或电感．单位： ，符号： .
(2)自感系数与线圈的 、 、 ，以及是否有铁芯等因素有关．H享利大小形状圈数
判断下列说法的正误．
(1)线圈中电流变化越快，自感系数越大．( )
(2)线圈的自感系数越大，自感电动势就一定越大．( )
(3)一个线圈中的电流均匀增大，自感电动势也均匀增大．( )
(4)线圈自感系数由线圈本身性质及有无铁芯决定．( )×××√四、日光灯如图4所示为日光灯的构造，请说明启动器和镇流器的作用． 答案图4
启动器的作用：当开关闭合时，电源电压全部加在启动器的两极之间，使启动器玻璃泡中的氖气放电发出辉光，辉光的热量使动触片变形与静触片接触，把电路接通，氖气放电停止，很快动触片降温形变恢复与静触片分离，电路断开，即启动器可以自动完成通电、断电的动作．
镇流器：当动、静触片脱离时，电路突然断开，镇流器中的电流急剧减小，产生很高的自感电动势，这个自感电动势与电源电压加在一起，形成一个瞬时高电压，加在灯管两端，使灯管中的气体放电，日光灯被点亮，日光灯点亮后的工作电压需低于220 V，此时镇流器又起到降压限流的作用．1.灯管：在高压激发下，两灯丝间的气体 ，发出紫外线，涂在管壁上的荧光粉在 照射下发出可见光.
2.启动器：在开关闭合后，氖气放电发出辉光，辉光热量使动触片___________，与静触片 ，之后，辉光放电消失，动触片降温恢复原状与静触片 ，电路 .
3.镇流器：启动时产生 使灯管发光，正常发光时，起着
的作用.降压限流导电紫外线膨胀变形接触分离断开瞬时高电压判断下列说法的正误.
(1)没有启动器，在安启动器的位置可以用一根导线，通过瞬时接通、断开的分工，使日光灯点亮.( )
(2)日光灯点亮后，启动器就没有作用了.( )
(3)在日光灯正常工作中，镇流器只会消耗电能，没有作用.( )
(4)日光灯正常工作的电压高于220 V.( )××√√
2题型探究一、自感现象的分析例1 如图5所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，且在下列实验中不会烧毁，电阻R2阻值约等于R1的两倍，则
A.闭合开关S时，LA、LB同时达到最亮，且LB更亮一些
B.闭合开关S时，LA、LB均慢慢亮起来，且LA更亮一些
C.断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB马上熄灭
D.断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭图5答案解析√由于灯泡LA与线圈L串联，灯泡LB与电阻R2串联，当S闭合的瞬间，通过线圈的电流突然增大，线圈产生自感电动势，阻碍电流的增加，所以LB先亮，A、B错误.由于LA所在的支路电阻阻值偏小，故稳定时电流大，即LA更亮一些，当S断开的瞬间，线圈产生自感电动势，两灯组成的串联电路中，电流从IA开始减小，故LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭，C错误，D正确.自感线圈对电流的变化有阻碍作用，具体表现为：
(1)通电瞬间自感线圈处相当于断路.
(2)断电时，自感线圈相当于电源，其电流由原值逐渐减小，不会发生突变(必须有闭合回路).
(3)电流稳定时自感线圈相当于导体，若其直流电阻忽略不计，则相当于导线.针对训练 (多选)如图6所示，L为一纯电感线圈(即电阻为零)，LA是一灯泡，下列说法正确的是
A.开关S闭合瞬间，无电流通过灯泡
B.开关S闭合后，电路稳定时，无电流通过灯泡
C.开关S断开瞬间，无电流通过灯泡
D.开关S闭合瞬间，灯泡中有从a到b的电流，而在
开关S断开瞬间，灯泡中有从b到a的电流答案解析图6√√开关S闭合瞬间，灯泡中的电流从a到b，A错误；
线圈由于自感作用，通过它的电流逐渐增加，开关S接通后，电路稳定时，纯电感线圈对电流无阻碍作用，将灯泡短路，灯泡中无电流通过，B正确；
开关S断开的瞬间，由于线圈的自感作用，线圈中原有向右的电流将逐渐减小，线圈与灯泡形成回路，故灯泡中有从b到a的瞬间电流，C错误，
D正确.二、自感现象的图像问题例2 如图7所示的电路中，S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2 A，流过灯泡的电流是1 A，现将S突然断开，S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流i随时间t变化关系的图像是答案解析图7√开关S断开前，通过灯泡D的电流是稳定的，其值为1 A.开关S断开瞬间，
自感线圈的支路由于自感现象会产生与线圈中原电流方向相同的感应电动势，使线圈中的电流从原来的2 A逐渐减小，方向不变，且同灯泡D构成回路，通过灯泡D的电流和线圈L中的电流相同，也应该是从2 A逐渐减小到零，但是方向与原来通过灯泡D的电流方向相反，D对.1.断电时，自感线圈处电流由原值逐渐减小，不能发生突变，而且电流方向也不变.
2.断电前后，无线圈的支路要注意电流方向是否变化.三、对日光灯工作原理的理解例3 家用日光灯电路如图8所示，S为启动器，A为灯管，C为镇流器，关于日光灯的工作原理，下列说法正确的是
A.镇流器的作用是交流电变为直流电
B.在日光灯正常发光时，启动器中的两个触片是分开的
C.日光灯发出的光是电流加热灯丝发出的
D.日光灯发出的光是汞原子受到激发后直接辐射的图8答案解析√镇流器在启动时产生瞬时高压，在正常工作时起降压限流作用，故A错误；
电路接通后，启动器中的氖气停止放电(启动器分压少、辉光放电无法进行，不工作)，U型动触片冷却收缩，两个触片分离，B正确.
灯丝受热时发射出来的大量电子，在灯管两端高电压作用下，以极大的速度由低电势端向高电势端运动.在加速运动的过程中，碰撞管内氖气分子，使之迅速电离.在紫外线的激发下，管壁上的荧光粉发出近乎白色的可见光.故C、D错误.故选B.
达标检测31.关于自感现象，下列说法正确的是
A.感应电流一定和原来的电流方向相反
B.对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈产生的自感电动势也越大
C.对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈的自感系数也越大
D.对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势也越大√答案解析1234
当电流增大时，感应电流的方向与原来的电流方向相反，当电流减小时，感应电流的方向与原来的电流方向相同，故选项A错误；
自感电动势的大小，与电流变化快慢有关，与电流变化大小无关，故选项B错误，D正确；
自感系数只取决于线圈本身的因素及有无铁芯，与电流变化情况无关，故选项C错误.12342.在如图9所示的电路中，L为电阻很小的线圈，G1和G2为零刻度在表盘中央的两相同的电流表.当开关S闭合时，电流表G1、G2的指针都偏向右方，那么当断开开关S时，将出现的现象是
A.G1和G2指针都立即回到零点
B.G1指针立即回到零点，而G2指针缓慢地回到零点
C.G1指针缓慢地回到零点，而G2指针先立即偏向左方，
然后缓慢地回到零点
D.G2指针缓慢地回到零点，而G1指针先立即偏向左方，
然后缓慢地回到零点图9√答案解析1234
根据题意，电流方向自右向左时，电流表指针向右偏，那么，电流方向自左向右时，电流表指针应向左偏.当开关S断开的瞬间，G1中原电流立即消失，而对于G2所在支路，由于线圈L的自感作用，阻碍电流不能立即消失，自感电流沿L、G2、G1的方向，在由它们组成的闭合回路中继续维持一段时间，即G2中的电流按原方向自右向左逐渐减为零，此时G1中的电流和原电流方向相反，变为自左向右，且与G2中的电流同时缓慢减为零，故选项D正确.12343.在如图10所示的电路中，两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R.闭合开关S后，调节R，使L1和L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I.然后，断开S.若t′时刻再闭合S，则在t′前后的一小段时间内，能正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t变化的图像是答案图10√1234B4.如图11所示是日光灯的结构示意图，若按图示的电路连接，关于日光灯发光的情况，下列叙述中正确的是
A.S1接通，S2、S3断开，日光灯就能正常发光
B.S1、S2接通，S3断开，日光灯就能正常发光
C.S3断开，接通S1、S2后，再断开S2，日光灯就能
正常发光
D.当日光灯正常发光后，再接通S3，日光灯仍能
正常发光答案1234图11√课件25张PPT。第一章
电磁感应7 涡流(选学)学习目标
1.了解涡流是怎样产生的，了解涡流现象在日常生活和生产中的应用
和危害.
2.了解高频感应炉与电磁灶的工作原理.
3.了解什么是电磁阻尼，了解电磁阻尼在日常生活和生产中的应用．内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究1一、涡流如图1所示，线圈中的电流随时间变化时，导体中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？有.变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场产生感生电场，使导体中的自由电子发生定向移动，产生感应电流，它的形状像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流． 答案图11.涡流：当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产生 ，电流在导体中组成闭合回路，很像 ，所以把它叫做涡电流，简称涡流.
2.涡流大小的决定因素：磁场变化越 ( 越 )，导体的横截面积S越 ，导体材料的电阻率越 ，形成的涡流就越大.
3.应用： 、 、安检门等.
4.防止：为了减小电动机、变压器铁芯上的涡流，常用电阻率较大的硅钢做材料，而且用 叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯.感应电流水中的旋涡快大大小高频感应炉电磁灶相互绝缘的薄硅钢片判断下列说法的正误.
(1)涡流也是一种感应电流.( )
(2)导体中有涡流时，导体没有和其他元件组成闭合回路，故导体不会发热.( )
(3)利用涡流制成的探测器也可探测毒品.( )
(4)涡流是一种有害的电磁感应现象.( )×√××二、高频感应炉与电磁灶高频感应炉冶炼金属是利用涡流熔化金属.冶炼锅内装入被冶炼的金属，让高频交流电通过线圈，被冶炼的金属内部就产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化.
优点：速度快，温度容易控制，能避免有害杂质混入被冶炼的金属中.高频感应炉结构如图2所示，电磁灶的结构如图3所示.
结合电磁感应的条件回答下列问题：图2 图3(1)高频感应炉冶炼金属的原理是什么？有什么优点？ 答案涡流产生在铁磁材料制成的锅底部，引起涡流的部分是灶内的励磁线圈，它与锅底不接触.电磁灶工作时表面摸上去温度也挺高，是因为其表面与铁锅发生了热传递.(2)电磁灶中的涡流是怎样产生的？产生涡流的部分和引起涡流的部分是否接触？电磁灶的表面在电磁灶工作时的热量是怎么产生的？ 答案图2 图31.高频感应炉是利用 熔化金属，这种方法速度快，温度 ，能 被冶炼的金属中.
2.电磁灶：在励磁线圈中通入 时，形成 ，作用于铁磁材料制成的烹饪锅，在锅底产生 ，锅底有适当的电阻，产生________，使锅底发热.焦耳热涡流容易控制避免有害杂质混入交变电流交变磁场涡流判断下列说法的正误.
(1)高频感应炉是利用高频电流的热效应冶炼金属的.( )
(2)高频感应炉中，对电流的频率高低要求不是很高，只要电流足够大就可以.( )
(3)电磁灶烹饪食物时，锅上的电流容易造成触电事故，故使用时要小心操作.( )
(4)陶瓷、玻璃器皿也可以在电磁灶上使用.( )××××三、电磁阻尼弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁.将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来.如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈，使磁铁上下振动时穿过它(如图4所示)，磁铁就会很快停下来，解释这个现象. 答案当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中会产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍磁铁靠近或离开线圈，也就使磁铁振动时除了受空气阻力外，还有线圈的磁场力作为阻力，克服阻力需要做的功较多，机械能损失较快，因而会很快停下来.图41.电磁阻尼：当导体在 中运动时，导体中产生的感应电流会使导体受到安培力，安培力总是 导体的运动，这种现象称为电磁阻尼.
2.特点：电磁阻尼中克服 做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能.安培力磁场阻碍判断下列说法的正误.
(1)电磁阻尼遵循楞次定律.( )
(2)电磁阻尼发生的过程，存在机械能向内能的转化.( )
(3)电磁阻尼现象发生时，安培力对导体产生阻碍作用.( )√√√
2题型探究一、涡流的理解、利用和防止1.情况
(1)块状金属放在变化的磁场中.
(2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动.
2.产生涡流时的能量转化
(1)金属块在变化的磁场中，磁场能转化为电能，最终转化为内能.
(2)金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能.例1 (多选)如图5所示是高频焊接原理示意图.线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就会产生感应电流，感应电流通过焊缝产生很多热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是图5A.电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快
B.电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快
C.工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小
D.工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大答案解析√√交流电频率越高，则产生的感应电流越大，升温越快，故A项对，B项错；
工件上各处电流相同，电阻大处产生的热量多，故C项错，D项对.例2 (多选) 如图6所示，闭合金属环从光滑曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速度为零，摩擦不计，曲面处在图中磁场中，则
A.若是匀强磁场，环上升的高度小于h
B.若是匀强磁场，环上升的高度等于h
C.若是非匀强磁场，环上升的高度等于h
D.若是非匀强磁场，环上升的高度小于h图6答案解析√√若磁场为匀强磁场，穿过环的磁通量不变，不产生感应电流，即无机械能向电能转化，机械能守恒，故A错，B正确；
若磁场为非匀强磁场，环内要产生电能，机械能减少，故D正确.二、电磁阻尼的理解1.闭合回路的部分导体在做切割磁感线运动产生感应电流时，导体在磁场中就要受到磁场力的作用，根据楞次定律，磁场力总是阻碍导体的运动，于是产生电磁阻尼.
2.电磁阻尼是一种十分普遍的物理现象，任何在磁场中运动的导体，只要给感应电流提供回路，就会存在电磁阻尼作用.例3 在水平放置的光滑绝缘导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图7所示.现有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们分别从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去.各滑块在向磁铁运动的过程中
A.都做匀速运动
B.甲、乙做加速运动
C.甲、乙做减速运动
D.乙、丙做匀速运动图7答案解析√甲、乙向磁铁靠近时要产生涡流，受电磁阻尼作用，做减速运动，丙则不会产生涡流，只能匀速运动.
达标检测31.下列做法中可能产生涡流的是
A.把金属块放在匀强磁场中
B.让金属块在匀强磁场中做匀速运动
C.让金属块在匀强磁场中做变速运动
D.把金属块放在变化的磁场中 答案√1232.(多选)如图8所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑、但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度.两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端距管口等高处无初速度释放，穿过A管比穿过B管的小球先落到地面.下面对于两管的描述中可能正确的是
A.A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的
B.A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的
C.A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的
D.A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的 答案√图8√1233.(多选) 如图9所示是用涡流金属探测器探测地下金属物的示意图，下列说法中正确的是
A.探测器内的探测线圈会产生交变磁场
B.只有有磁性的金属物才会被探测器探测到
C.探测到地下的金属物是因为探头中产生了涡流
D.探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡流√答案√123图9课件25张PPT。第一章
电磁感应习题课 楞次定律的应用学习目标
1.应用楞次定律判断感应电流的方向.
2.理解安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律的区别．内容索引
题型探究
达标检测
1题型探究一、利用“结论法”判断感应电流的方向1.“增反减同”法
感应电流的磁场，总要阻碍引起感应电流的磁通量(原磁场磁通量)的变化.
(1)当原磁场磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反.
(2)当原磁场磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同.
口诀记为“增反减同”.例1 如图1所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和位置Ⅲ都很接近位置Ⅱ，这个过程中线圈的感应电流
A.沿abcd流动
B.沿dcba流动
C.先沿abcd流动，后沿dcba流动
D.先沿dcba流动，后沿abcd流动图1答案解析√由条形磁铁的磁场分布可知，线圈在位置Ⅱ时穿过闭合线圈的磁通量最小为零，线圈从位置Ⅰ到位置Ⅱ，从下向上穿过线圈的磁通量在减少，线圈从位置Ⅱ到位置Ⅲ，从上向下穿过线圈的磁通量在增加，根据楞次定律可知感应电流的方向是abcd.2.“来拒去留”法
由于磁场与导体的相对运动产生电磁感应现象时，产生的感应电流与磁场间有力的作用，这种力的作用会“阻碍”相对运动.口诀记为“来拒去留”.例2 如图2所示，当磁铁突然向铜环运动时，铜环的运动情况是
A.向右摆动 B.向左摆动
C.静止 D.无法判定图2√答案解析当磁铁突然向铜环运动时，穿过铜环的磁通量增加，为阻碍磁通量的增加，铜环远离磁铁向右运动.3.“增缩减扩”法
就闭合电路的面积而言，致使电路的面积有收缩或扩张的趋势.收缩或扩张是为了阻碍电路原磁通量的变化.若穿过闭合电路的磁通量增加时，面积有收缩趋势；若穿过闭合电路的磁通量减少时，面积有扩张趋势.口诀为“增缩减扩”.
说明：此法只适用于回路中只有一个方向的磁感线的情况.例3 如图3所示，在载流直导线旁固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两个可自由滑动的导体ab和cd.当载流直导线中的电流逐渐增大时，导体ab和cd的运动情况是
A.一起向左运动
B.一起向右运动
C.ab和cd相向运动，相互靠近
D.ab和cd相背运动，相互远离图3√答案解析由于在闭合回路abdc中，ab和cd电流方向相反，所以两导体运动方向一定相反，排除A、B；
当载流直导线中的电流逐渐增大时，穿过闭合回路的磁通量增大，根据楞
次定律，感应电流总是阻碍穿过回路磁通量的变化，所以两导体相互靠近，减小面积，达到阻碍磁通量增大的目的.故选C.4.“增离减靠”法
当磁场变化且线圈回路可移动时，由于磁场增强使得穿过回路的磁通量增加，线圈将通过远离磁体来阻碍磁通量增加；反之，由于磁场减弱使线圈中的磁通量减少时，线圈将靠近磁体来阻碍磁通量减少，口诀记为“增离减靠”.例4 如图4所示，通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环，铜环平面与螺线管截面平行，当开关S接通瞬间，两铜环的运动情况是
A.同时向两侧推开
B.同时向螺线管靠拢
C.一个被推开，一个被吸引，但因电源正负
极未知，无法具体判断
D.同时被推开或同时向螺线管靠拢，但因电
源正负极未知，无法具体判断图4√答案解析开关S接通瞬间，小铜环中磁通量从无到有增加，根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加，则两环将同时向两侧运动.故A正确.二、“三定则一定律”的综合应用
安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的适用场合如下表.综合运用这几个规律的关键是分清各个规律的适用场合，不能混淆.例5 (多选)如图5所示，导轨间的磁场方向垂直于纸面向里，当导线MN在导轨上向右加速滑动时，正对电磁铁A的圆形金属环B中
A.有感应电流，且B被A吸引
B.MN受到的安培力方向水平向左
C.MN受到的安培力方向水平向右
D.有感应电流，且B被A排斥图5√答案解析√MN向右加速滑动，根据右手定则，MN中的电流方向从N→M，且大小在逐渐变大，根据左手定则知MN受到的安培力方向水平向左，故B正确，C错误.
根据安培定则知，电磁铁A的磁场方向向左，且大小逐渐增强，根据楞次定律知，B环中的感应电流产生的磁场方向向右，B被A排斥，D正确，A错误.几个规律的使用中，要抓住各个对应的因果关系：
(1)因电而生磁(I→B)―→ 安培定则
(2)因动而生电(v、B→I)→右手定则
(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则
达标检测21.如图6所示，水平放置的光滑杆上套有A、B、C三个金属环，其中B接电源.在接通电源的瞬间，A、C两环
A.都被B吸引 B.都被B排斥
C.A被吸引，C被排斥 D.A被排斥，C被吸引1234图6答案解析√在接通电源的瞬间，通过B环的电流从无到有，电流产生的磁场从无到有，穿过A、C两环的磁通量从无到有，A、C两环产生感应电流，由楞次定律可知，感应电流总是阻碍原磁通量的变化，为了阻碍原磁通量的增加，A、C两环都被B环排斥而远离B环，故A、C、D错误，B正确.2.如图7所示，水平桌面上放有一个闭合铝环，在铝环轴线上方有一个条形磁铁.当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，下列判断正确的是
A.铝环有收缩趋势，对桌面压力减小
B.铝环有收缩趋势，对桌面压力增大
C.铝环有扩张趋势，对桌面压力减小
D.铝环有扩张趋势，对桌面压力增大√1234答案解析图71234根据楞次定律可知：当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，闭合铝环内的磁通量增大，因此铝环面积应有收缩的趋势，同时有远离磁铁的趋势，故增大了和桌面的挤压程度，从而使铝环对桌面压力增大，故B项正确.3.(多选)如图8所示，闭合圆形金属环竖直固定，光滑水平导轨穿过圆环，条形磁铁沿导轨以初速度v0向圆环运动，其轴线穿过圆环圆心，与环面垂直，则磁铁在穿过圆环的整个过程中，下列说法正确的是
A.磁铁靠近圆环的过程中，做加速运动
B.磁铁靠近圆环的过程中，做减速运动
C.磁铁远离圆环的过程中，做加速运动
D.磁铁远离圆环的过程中，做减速运动√√1234图8答案4.(多选)如图9所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力的作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是
A.向右加速运动
B.向左加速运动
C.向右减速运动
D.向左减速运动答案解析图91234√√
当PQ向右运动时，用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由Q→P，由安培定则可知穿过L1的磁场方向是自下而上的；若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律可以判断流过MN的感应电流是从N→M的，用左手定则可判定MN受到向左的安培力，将向左运动，选项A错误；若PQ向右减速运动，流过MN的感应电流方向、MN所受的安培力的方向均将反向，MN向右运动，所以选项C正确；同理可判断选项B正确，选项D错误.1234课件27张PPT。第一章
电磁感应习题课 法拉第电磁感应定律的应用学习目标
1.理解公式E＝n 与E＝BLv的区别和联系，能够应用这两个公
式求解感应电动势.
2.掌握电磁感应电路中感应电荷量求解的基本思路和方法.
3.会求解导体棒转动切割磁感线产生的感应电动势．内容索引
题型探究
达标检测
1题型探究一、E＝n 和E＝BLv的比较应用例1 如图1所示，导轨 OM 和 ON 都在纸面内，导体 AB 可在导轨上无摩擦滑动，若 AB 以 5 m/s的速度从O点开始沿导轨匀速右滑，导体与导轨都足够长，磁场的磁感应强度为0.2 T．问：(1)3 s末夹在导轨间的导体长度是多少？此时导体切割磁感线产生的感应电动势多大？图1 答案解析
夹在导轨间的部分导体切割磁感线产生的电动势才是电路中的感应电动势．3s末，夹在导轨间导体的长度为：(2)3 s内回路中的磁通量变化了多少？此过程中的平均感应电动势为多少？图1 答案解析
3 s内回路中磁通量的变化量3 s内电路产生的平均感应电动势为：例2 如图2甲所示，固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨，间距d＝0.5 m．右端接一阻值为4 Ω的小灯泡L，在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B按如图乙规律变化．CF长为2 m．在 t＝0 时，金属棒ab从图示位置由静止在恒力F作用下向右运动到EF位置，整个过程中小灯泡亮度始终不变．已知ab金属棒电阻为1 Ω，求：
(1)通过小灯泡的电流；图2答案解析0.1 A
金属棒未进入磁场时，电路总电阻R总＝RL＋Rab＝5 Ω(2)恒力F的大小；图2答案解析0.1 N 因灯泡亮度不变，故在t＝4 s末金属棒刚好进入磁场，且做匀速运动，此时金属棒中的电流I＝IL＝0.1 A
恒力大小：F＝F安＝BId＝0.1 N.(3)金属棒的质量．图2答案解析0.8 kg
因灯泡亮度不变，金属棒在磁场中运动时，产生的感应电动势为E2＝E1＝0.5 V二、电磁感应中的电荷量问题例3 如图3甲所示，一个圆形线圈的匝数n＝1 000，线圈面积S＝300 cm2，线圈的电阻r＝1 Ω，线圈外接一个阻值R＝4 Ω的电阻，线圈处在一方向垂直线圈平面向里的圆形磁场中，圆形磁场的面积 S0＝200 cm2，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示．求：图3(1)第4 s时线圈的磁通量及前4 s内磁通量的变化量．答案解析8×10－3 Wb 4×10－3 Wb
磁通量Φ＝BS0＝0.4×200×10－4 Wb＝8×10－3 Wb
磁通量的变化量为：
ΔΦ＝0.2×200×10－4 Wb＝4×10－3 Wb(2)前4 s内的感应电动势． 答案解析
由图像可知前4 s内磁感应强度B的变化率1 V(3)前4 s内通过R的电荷量． 答案解析
0.8 C求电磁感应中电荷量的一个有用的结论：注意：求解电路中通过的电荷量时，一定要用平均电动势和平均电流计算．针对训练 如图4所示，空间存在垂直于纸面的匀强磁场，在半径为a的圆形区域内部及外部，磁场方向相反，磁感应强度的大小均为B.一半径为b(b＞a)、电阻为R的圆形导线环放置在纸面内，其圆心与圆形区域的中心重合．当内、外磁场同时由B均匀地减小到零的过程中，通过导线环截面的电荷量为答案解析√图4
开始时穿过导线环向里的磁通量设为正值，Φ1＝Bπa2，向外的磁通量则为负值，Φ2＝－B·π(b2－a2)，总的磁通量为它们的代数和(取绝对值)
Φ＝B·π|b2－2a2|，末态总的磁通量为Φ′＝0，三、导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的计算例4 长为l的金属棒ab以a点为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω做匀速转动，如图5所示，磁感应强度为B.求：
(1)ab棒的平均速率；图5 答案解析
(2)ab两端的电势差；图5 答案解析
ab两端的电势差：(3)经时间Δt金属棒ab所扫过面积中磁通量为多少？此过程中平均感应电动势多大？图5 答案解析
经时间Δt金属棒ab所扫过的扇形面积为ΔS，则：由法拉第电磁感应定律得：导体转动切割磁感线：
当导体棒在垂直于磁场的平面内，其一端固定，以角速度ω匀速转动时，产生的感应电动势为E＝Bl ＝ Bl2ω，如图6所示．若圆盘在磁场中以ω绕圆心匀速转动时，如图7所示，相当于无数根“辐条”转动切割，它们之间相当于电源的并联结构，圆盘上的感应电动势仍为E＝Br ＝ Br2ω.图6图7
达标检测21.如图8，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增大为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2，则E1与E2之比为
A.1∶1 B.2∶1
C. 1∶2 D.1∶412√图8根据E＝BLv，磁感应强度增大为2B，其他条件不变，所以感应电动势变为2倍.答案解析2.物理实验中，常用一种叫做“冲击电流计”的仪器测定通过电路的电荷量.如图9所示，探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度.已知线圈的匝数为n，面积为S，线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R.若将线圈放在被测匀强磁场中，开始时线圈平面与磁场垂直，现把探测线圈翻转180°，冲击电流计测出通过线圈的电荷量为q，由上述数据可测出被测磁场的磁感应强度为12答案解析图9√
12课件22张PPT。第一章
电磁感应习题课 电磁感应中的电路及图像问题学习目标
1.掌握电磁感应现象中电路问题的分析方法和解题基本思路.
2.综合应用楞次定律和法拉第电磁感应定律解决电磁感应中的图像问题．内容索引
题型探究
达标检测
1题型探究一、电磁感应中的电路问题电磁感应问题常与电路知识综合考查，解决此类问题的基本方法是：
(1)明确哪部分电路或导体产生感应电动势，该部分电路或导体就相当于电源，其他部分是外电路．
(2)画等效电路图，分清内、外电路．
(3)用法拉第电磁感应定律E＝n 或E＝BLv确定感应电动势的大小，用楞次定律或右手定则确定感应电流的方向．在等效电源内部，电流方向从负极指向正极．
(4)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率、电热等公式联立求解．例1 固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd边长为L，其中ab是一段电阻为R的均匀电阻丝，其余三边均为电阻可以忽略的铜线．磁感应强度为B，方向垂直纸面向里．现有一段与ab段的材料、粗细、长度均相同的电阻丝PQ架在导线框上(如图1所示)．若PQ以恒定的速度v从ad滑向bc，当其滑过 的距离时，通过aP段的电流是多大？方向如何？答案解析图1
PQ在磁场中做切割磁感线运动产生感应电动势，由于是闭合回路，故电路中有感应电流，可将电阻丝PQ视为有内阻的电源，电阻丝aP与bP并联，方向由P到a.1.“电源”的确定方法：“切割”磁感线的导体(或磁通量发生变化的线圈)相当于“电源”，该部分导体(或线圈)的电阻相当于“内电阻”.
2.电流的流向：在“电源”内部电流从负极流向正极，在“电源”外部电流从正极流向负极.针对训练 用均匀导线做成的正方形线框边长为0.2 m，正方形的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中，如图2所示.当磁场以10 T/s的变化率增强时，线框上a、b两点间的电势差是
A.Uab＝0.1 V
B.Uab＝－0.1 V
C.Uab＝0.2 V
D.Uab＝－0.2 V图2答案解析√
穿过正方形线框左半部分的磁通量变化而产生感应电动势，从而在线框中产生感应电流，把左半部分线框看成电源，设其电动势为E，正方形线框的总电阻为r，则内电阻为 ，画出等效电路如图所示.则a、b两点间的电势差即为电源的路端电压，由于a点电势低于b点电势，故Uab＝－0.1 V，
即B选项正确.二、电磁感应中的图像问题1.问题类型
(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像.
(2)由给定的图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量.
2.图像类型
(1)各物理量随时间t变化的图像，即B－t图像、Φ－t图像、E－t图像和I－t图像.
(2)导体切割磁感线运动时，还涉及感应电动势E和感应电流I随导体位移变化的图像，即E－x图像和I－x图像.
3.解决此类问题需要熟练掌握的规律：安培定则、左手定则、楞次定律、右手定则、法拉第电磁感应定律、欧姆定律等.例2 将一段导线绕成图3甲所示的闭合回路，并固定在纸面内，回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中.回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示.用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图像是 答案解析图3√
则回路中的感应电流大小不变，ab边受到的安培力大小不变，从而可排除选项C、D；
0～ 时间内，由楞次定律可判断出流过ab边的电流方向为由b至a，结合左手定则可判断出ab边受到的安培力的方向向左，为负值，故选项A错误，B正确.例3 如图4所示，在x≤0的区域内存在匀强磁场，磁场的方向垂直于xOy平面(纸面)向里.具有一定电阻的矩形线框abcd位于xOy平面内，线框的ab边与y轴重合.令线框从t＝0时刻起由静止开始沿x轴正方向做匀加速运动，则线框中的感应电流i(取逆时针方向的电流为正)随时间t的变化图像正确的是图4答案解析√因为线框做匀加速直线运动，所以感应电动势为E＝BLv＝BLat，因此感应电流大小与时间成正比，由楞次定律可知电流方向为顺时针.
达标检测21.如图5所示，由均匀导线制成的半径为R的圆环，以速度v匀速进入一磁感应强度大小为B的匀强磁场.当圆环运动到图示位置(∠aOb＝90°)时，a、b两点的电势差为答案解析√图5123
1232.如图6，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上.当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为φa、φb、φc.已知bc边的长度为l.下列判断正确的是
A.φa＞φc，金属框中无电流
B.φb＞φc，金属框中电流方向沿a-b-c-a
C.φbc＝－ Bl2ω，金属框中无电流
D.φbc＝ Bl2ω，金属框中电流方向沿a-c-b-a√答案解析图6123金属框abc平面与磁场平行，转动过程中磁通量始终为零，所以无感应电流产生，选项B、D错误.转动过程中bc边和ac边均切割磁感线，产生感应电动势，由右手定则判断φa<φc，φb<φc，选项A错误.由转动切割产生感应电动势的公式得Ubc＝－ Bl2ω，选项C正确.1233.如图7所示，一底边为L，底边上的高也为L
的等腰三角形导体线框以恒定的速度v沿垂
直于磁场区域边界的方向穿过长为2L、宽为
L的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里.t＝0
时刻，三角形导体线框的底边刚进入磁场，取沿逆时针方向的感应电流为正，则在三角形导体线框穿过磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图像可能是答案123√图7课件27张PPT。章末总结第一章
电磁感应内容索引
知识网络
题型探究
知识网络1电磁
感应电磁感
应现象现象闭合电路中部分导体做 运动
闭合电路的 发生变化产生感应电流的条件：电路 且 变化能量转化：其他形式的能转化为电能或电能的转移切割磁感线法拉第电磁
感应定律
(感应电动
势的大小)感应电动势定义：在电磁感应现象中产生的电动势产生的条件： 发生变化磁通量的变化率： 内磁通量的变化法拉第
电磁感
应定律E＝适合求E的 值切割
公式E＝BLv，适合求E的 值条件：B、L、v三者___________磁通量闭合磁通量磁通量单位时间平均瞬时互相垂直电磁
感应楞次定律
(感应电流
的方向)内容：感应电流的磁场总是要 引起
感应电流的磁通量的变化理解感应电流总是要阻碍 的变化感应电流总是要阻碍 的相对运动应用步骤首先明确原磁场的 和磁通量的 ，确定感应电流的磁场方向再用 确定感应电流的方向右手定则适合判定 产生的感应电流的方向
右手定则、左手定则、安培定则的区别阻碍磁通量导体和磁场方向增减安培定则导体切割磁感线电磁
感应自感现象
及其应用
(特殊的电
磁感应现象)互感现象自感
现象定义： 发生变化而产生的电磁感应现象自感电动势：总是阻碍 的变化自感系数L：与线圈的大小、形状、 ，以及
是否有 等因素有关应用和防止涡流定义：块状金属在 的磁场中产生的环形感
应电流应用电磁阻尼
电磁驱动变化自身电流自身电流匝数铁芯
2题型探究一、楞次定律的理解与应用1.感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.感应电流的磁场方向不一定与原磁场方向相反，只有在磁通量增加时两者才相反，而在磁通量减少时两者是同向的.
2.“阻碍”并不是“阻止”，而是“延缓”，回路中的磁通量变化的趋势不变，只不过变化得慢了.
3.“阻碍”的表现：增反减同、来拒去留等.例1 圆形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图1所示的电路.若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是
A.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流
B.穿过线圈a的磁通量变小
C.线圈a有扩张的趋势
D.线圈a对水平桌面的压力N将增大图1√答案解析
通过螺线管b的电流如图所示，根据安培定则判断出螺线管b所产生的磁场方向在线圈a中竖直向下，滑片P向下滑动，接入电路的电阻减小，电流增大，所产生的磁场的磁感应强度增大，根据楞次定律可知，a线圈中所产生的感应电流的磁场方向竖直向上，再由安培定则可得线圈a中的电流方向为俯视逆时针方向，A错误；
由于螺线管b中的电流增大，所产生的磁感应强度增大，线圈a中的磁通量应变大，B错误；
根据楞次定律可知，线圈a有缩小的趋势，线圈a对水平桌面的压力将增大，C错误，D正确.二、电磁感应中的图像问题对图像的分析，应做到：
(1)明确图像所描述的物理意义；
(2)明确各种物理量正、负号的含义；
(3)明确斜率的含义；
(4)明确图像和电磁感应过程之间的对应关系.例2 如图2所示，三条平行虚线位于纸面内，中间虚线两侧有方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度等大反向.菱形闭合导线框ABCD位于纸面内且对角线AC与虚线垂直，磁场宽度与对角线AC长均为d，现使线框沿AC方向匀速穿过磁场，以逆时针方向为感应电流
的正方向，则从C点进入磁场到A点离开磁场的过
程中，线框中电流i随时间t的变化关系可能是图2√答案解析
导线框ABCD在进入左边磁场时，由楞次定律和安培定则可以判断出感应电流的方向应为正方向，选项B、C不可能；
当导线框ABCD一部分在左磁场区，另一部分在右磁场区时，回路中的最大电流要加倍，方向与刚进入时的方向相反，选项D可能，选项A不可能.电磁感应中图像类选择题的两个常见解法：
(1)排除法：定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化)，特别是物理量的正负，排除错误的选项.
(2)函数法：根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系对图像作出分析和判断，这未必是最简捷的方法，但却是最有效的方法.三、电磁感应中的电路问题求解电磁感应中电路问题的关键是分清楚内电路和外电路.
“切割”磁感线的导体和磁通量变化的线圈都相当于“电源”，该部分导体的电阻相当于内电阻，而其余部分的电阻则是外电阻.例3 如图3所示，面积为0.2 m2的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为B＝(2＋0.2t)T，定值电阻R1＝6 Ω，线圈电阻R2＝4 Ω，求：
(1)磁通量的变化率和回路中的感应电动势；答案解析图30.04 Wb/s 4 V
由法拉第电磁感应定律可知回路中的感应电动势为(2)a、b两点间电压Uab；图3答案解析2.4 V(3)2 s内通过R1的电荷量q.图3答案解析0.8 C
2 s内的磁感应强度变化量为通过R1的电荷量为路端电压、电动势和某导体两端的电压三者的关系：
(1)某段导体作为外电路时，它两端的电压就是电流与其电阻的乘积.
(2)某段导体作为电源时，它两端的电压就是路端电压，等于电流与外电阻的乘积，或等于电动势减去内电压，当其内阻不计时路端电压等于电源电动势.
(3)某段导体作为电源且电路断路时，导体两端的电压等于电源电动势.四、电磁感应中的力电综合问题此类问题涉及电路知识、动力学知识和能量观点，综合性很强，解决此类问题要注重以下三点：
(1)电路分析
①找“电源”：确定出由电磁感应所产生的电源，求出电源的电动势E和内阻r.
②电路结构分析
弄清串、并联关系，求出相关部分的电流大小，为求安培力做好铺垫.(2)力和运动分析
①受力分析：分析研究对象(常为金属杆、导体线圈等)的受力情况，尤其注意安培力的方向.
②运动分析：根据力与运动的关系，确定出运动模型，根据模型特点，找到解决途径.
(3)功和能量分析
①做功分析，找全力所做的功，弄清功的正、负.
②能量转化分析，弄清哪些能量增加，哪些能量减少，根据功能关系、能量守恒定律列方程求解.例4 如图4所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ＝30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L＝0.4 m，导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN.Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B＝0.5 T.在区域Ⅰ中，将质量m1＝0.1 kg、电阻R1＝0.1 Ω的金属
条ab放在导轨上，ab刚好不下滑.然后，在区域Ⅱ
中将质量m2＝0.4 kg，电阻R2＝0.1 Ω的光滑导体
棒cd置于导轨上，由静止开始下滑.cd在滑动过程
中始终处于区域Ⅱ的磁场中，ab、cd始终与导轨
垂直且两端与导轨保持良好接触，取g＝10 m/s2，问：图4(1)cd下滑的过程中，ab中的电流方向；答案解析由a流向b
由右手定则可判断出cd中的电流方向为由d到c，则ab中电流方向为由a流向b.(2)ab刚要向上滑动时，cd的速度v多大；答案解析5 m/s
开始放置时ab刚好不下滑，ab所受摩擦力为最大静摩擦力，设其为Fmax，有Fmax＝m1gsin θ①
设ab刚要上滑时，cd棒的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律有E＝BLv②
设电路中的感应电流为I，由闭合电路欧姆定律有设ab所受安培力为F安，有F安＝BIL④
此时ab受到的最大静摩擦力方向沿导轨向下，由平衡条件有
F安＝m1gsin θ＋Fmax⑤
联立①②③④⑤式，代入数据解得v＝5 m/s.(3)从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x＝3.8 m，此过程中ab上产生的热量Q是多少.答案解析1.3 J
设cd棒运动过程中在电路中产生的总热量为Q总，由能量守恒定律有m2gxsin θ＝Q总＋ m2v2
