高考物理备考 艺体生百日突围系列 专题18 电磁感应含文档格式.docx

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闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动．

表述2：

穿过闭合电路的磁通量发生变化．

3．能量转化

发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为电能．

三、感应电流方向的判断

1．楞次定律

（1）内容：

感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．

（2）适用情况：

所有的电磁感应现象．

2．右手定则

伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内，让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导体运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向．

导体棒切割磁感线产生感应电流．

四、法拉第电磁感应定律

1．感应电动势

（1）感应电动势：

在电磁感应现象中产生的电动势．产生感应电动势的那部分导体就相当于电源，导体的电阻相当于电源内阻．

（2）感应电流与感应电动势的关系：

遵循闭合电路欧姆定律，即

.

2．法拉第电磁感应定律

（1）法拉第电磁感应定律

①内容：

电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比．

②公式：

（2）导体切割磁感线的情形

运动速度v和磁感线方向垂直，则

第三部分技能+方法

考点一磁通量

1.公式

的适用条件

（1）匀强磁场.

（2）S为垂直磁场的有效面积.

2.磁通量的物理意义

（1）磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数.

（2）同一平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量最大；

当它跟磁场方向平行时，磁通量为零；

当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时，磁通量为零.

【例1】如图所示，ab是水平面上一个圆的直径，在过ab的竖直面内有一根通电直导线ef，且ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，穿过圆面积的磁通量将（）

A.逐渐变大B.逐渐减小

C.始终为零D.不为零，但始终保持不变

【答案】C

考点二电磁感应现象

1.产生电磁感应现象的实质

穿过电路的磁通量发生变化,电路中就会产生感应电动势.如果电路闭合,则有感应电流;

如果电路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流.

2.磁通量发生变化的三种常见情况

（1）磁场强弱不变，回路面积改变；

（2）回路面积不变，磁场强弱改变；

（3）回路面积和磁场强弱均不变，但二者的相对位置发生改变.

注意：

判断流程：

（1）确定研究的闭合电路．

（2）弄清楚回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量Φ.

（3）

【例2】在如图所示的闭合铁芯上绕有一组线圈，与滑动变阻器、电池构成闭合电路，a、b、c为三个闭合金属圆环，假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，则当滑动变阻器的滑片左、右滑动时，能产生感应电流的金属圆环是（）

A.a、b两个环B.b、c两个环

C.a、c两个环D.a、b、c三个环

【答案】A

考点三楞次定律右手定则

1.楞次定律中“阻碍”的理解

2.楞次定律的推广

推广表述：

感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因.其具体方式为：

（1）阻碍原磁通量的变化——“增反减同”.

（2）阻碍相对运动——“来拒去留”.

（3）使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”.

（4）阻碍原电流的变化（自感现象）——“增反减同”.

3.安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律综合应用的比较

基本现象

应用的定则或定律

运动电荷、电流产生磁场

安培定则

磁场对运动电荷、电流有作用力

左手定则

电磁感应

部分导体做切割磁感线运动

右手定则

闭合回路磁通量变化

楞次定律

【例3】如图是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流.各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中表示正确的是（）

【答案】CD

考点四法拉第电磁感应定律的应用

1.决定感应电动势大小的因素

感应电动势E的大小决定于穿过电路的磁通量的变化率

和线圈的匝数n.而与磁通量的大小、磁通量变化量ΔΦ的大小

无必然联系.

2.磁通量变化通常有两种方式

（1）磁感应强度B不变，垂直于磁场的回路面积发生变化，此时

；

（2）垂直于磁场的回路面积不变，磁感应强度发生变化，此时

，其中

是B-t图象的斜率.

【例4】一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，先保持线框的面积不变，将磁感应强度在1s时间内均匀地增大到原来的两倍，接着保持增大后的磁感应强度不变，在1s时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半，先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为（）

A.1/2B.1C.2D.4

【答案】选B.

考点五导体切割磁感线时的感应电动势

理解

的“四性”

（1）正交性：

本公式是在一定条件下得出的，除磁场为匀强磁场外，还需B、l、v三者互相垂直.

（2）瞬时性：

若v为瞬时速度，则E为相应的瞬时感应电动势.

（3）有效性：

公式中的l为导体切割磁感线的有效长度.

（4）相对性：

中的速度v是导体相对磁场的速度，若磁场也在运动，应注意速度间的相对关系.

【例5】如图所示，半径为R的半圆形硬导体AB，在拉力F的作用下、以速度v在水平U形框架上匀速滑动，且彼此接触良好.匀强磁场的磁感应强度为B，U形框架中接有电阻R0，AB的电阻为r，其余电阻不计.则AB进入磁场的过程中（）

A.R0中电流的方向由上到下

B.感应电动势的平均值为BπRv

C.感应电动势的最大值为2BRv

D.感应电动势的最大值为BπRv

【答案】AC

第四部分基础练+测

1．【浙江省嘉兴市第一中学2016届高三上学期期中考试物理试题】如图所示，一导体圆环位于纸面内，O为圆心。

环内两个圆心角为90º

的扇形区域内分别有匀强磁场，两磁场磁感应强度的大小相等，方向相反且均与纸面垂直。

导体杆OM可绕O转动，M端通过滑动触点与圆环良好接触。

在圆心和圆环间连有电阻R。

杆OM以匀角速度ω逆时针转动，t=0时恰好在图示位置。

规定从a到b流经电阻R的电流方向为正，圆环和导体杆的电阻忽略不计，则杆从t=0开始转动一周的过程中，电流随ωt变化的图象是

A．B．C．D．

【解析】

试题分析：

杆OM以匀角速度ω逆时针转动，t=0时恰好进入磁场，故前

内有电流流过，则知B错误；

根据右手定则可以判定，感应电流的方向从M指向圆心O，流过电阻时的方向是从b流向a，与给规定的正方向相反，为负值，则A错误；

在

−

时间内杆OM处于磁场之外，没有感应电流产生，故D错误，C正确。

考点：

导体切割磁感线时的感应电动势；

2.【西藏日喀则地区第一高级中学2016届高三10月月考理科综合物理试题】如图，平行金属导轨宽度为d，一部分轨道水平，左端接电阻R，倾斜部分与水平面成

角，且置于垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，现将一质量为m长度也为d的导体棒从导轨顶端由静止释放，直至滑到水平部分（导体棒下滑到水平部分之前已经匀速，滑动过程中与导轨保持良好接触，重力加速度为g，）不计一切摩擦力，导体棒接入回路电阻为r，则整个下滑过程中（）

A、导体棒匀速运动时速度大小为

B、匀速运动时导体棒两端电压为

C、导体棒下滑距离为s时，通过R的总电荷量为

D、重力和安培力对导体棒所做的功大于导体棒获得的动能

考查了电磁感应切割类问题

3．【吉林省实验中学2016届高三上学期第一次模拟理科综合试题】转笔（PenSpinning）是一项用不同的方法与技巧、以手指来转动笔的休闲活动，如图所示。

转笔深受广大中学生的喜爱，其中也包含了许多的物理知识，假设某转笔高手能让笔绕其上的某一点O做匀速圆周运动，下列有关该同学转笔中涉及到的物理知识的叙述正确的是（）

A．笔杆上的点离O点越近的，做圆周运动的向心加速度越小

B．笔杆上的各点做圆周运动的向心力是由万有引力提供的

C．若该同学使用中性笔，笔尖上的小钢珠有可能因快速的转动做离心运动被甩走

D．若该同学使用的是金属笔杆，且考虑地磁场的影响，由于笔杆中不会产生感应电流，因此金属笔杆两端一定不会形成电势差。

本题考查了圆周运动及电磁感应现象。

4.【贵州省遵义市航天高级中学2016届高三上学期第三次模拟考试理科综合试题】如图甲所示，光滑的平行水平金属导轨MN、PQ相距L，在M、P之间接一个阻值为R的电阻，在两导轨间cdfe矩形区域内有垂直导轨平面竖直向上、宽为d的匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为m、电阻为r、长度也刚好为L的导体棒ab垂直搁在导轨上，与磁场左边界相距d0.现用一个水平向右的力F拉棒ab，使它由静止开始运动，棒ab离开磁场前已做匀速直线运动，棒ab与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计，F随ab与初始位置的距离x变化的情况如图乙所示，F0已知．下列判断正确的是（　　）

A．棒ab在ac之间的运动是匀加速直线运动

B．棒ab在ce之间不可能一直做匀速运动

C．棒ab在ce之间可能先做加速度减小的运动，再做匀速运动

D．棒ab经过磁场的过程中，通过电阻R的电荷量为

棒ab在ac之间运动时，由于穿过线圈的磁通量为零，所以没有感应电流，故只受拉力F作用，并且在

区间内F恒定，故在ac之间做匀加速直线运动，A正确；

当导体棒进入磁场后，若开始拉力大于安培力，在做加速运动，由于速度在增大，所以安培力在增大，所以加速度在减小，当安培力等于拉力时做匀速直线运动，若开始拉力等于安培力，则一直做匀速直线运动，若开始进入磁场时，拉力小于安培力，则做减速运动，速度减小，安培力减小，加速度减小，直到安培力等于拉力后，做匀速直线运动，B错误C正确；

根据公式

，

，联立可得

，故D错误；

考查了导体切割磁感线运动

5.【吉林省长春外国语学校2016届高三上学期第一次质量检测物理试题】如图甲所示，在圆形线框的区域内存在匀强磁场，开始时磁场方向垂直于纸面向里．若磁场的磁感应强度B按照图乙所示规律变化，则线框中的感应电流I（取逆时针方向为正方向）随时间t的变化图线是（）

A.

B.

C.

D.

楞次定律;

法拉第电磁感应定律

6【海南省文昌中学2014—2015学年度第二学期物理试题】如图所示，E为电池，L是直流电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，D1、D2是两个完全相同的灯泡，S是控制电路的开关．对于这个电路，下列说法正确的是（　　）

A．刚闭合S的瞬间，灯泡D1、D2的亮度相同

B．刚闭合S的瞬间，灯泡D2比灯泡D1亮

C．闭合S，待电路达到稳定后，D1熄灭，D2比S刚闭合时亮

D．闭合S，待电路达到稳定后，D1、D2都先更亮后逐渐变暗

7.【陕西省西工大附中2015届高三下学期三模考试】空间存在竖直向上的匀强磁场，将一个不会变形的单匝金属圆线圈放入该磁场中，规定图甲所示的线圈中的电流方向为正。

当磁场的磁感应强度B随时间t按图乙所示的规律变化时，能正确表示线圈中感应电流随时间变化的图线是（）

【答案】B

【解析】根据法拉第电磁感应定律可得线圈产生的感应电动势为

，根据欧姆定律产生的感应电流为

，由图乙可得，

时间内，B均匀增大，所以穿过线圈的竖直向上磁通量增大，由楞次定律可得产生的感应电流为顺时针方向，为正．在

内，磁感应强度不变，所以穿过线圈的磁通量不变，故感应电流为零；

内，磁感应强度在均匀减小，穿过线圈垂直向上的磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流为逆时针方向，为负，因为

正比于

，即图像的斜率越大，产生的感应电流越大，所以B正确；

【考点】法拉第电磁感应定律

8.【山东省烟台市2015届高三高考适应性测试】在绝缘的水平桌面上有MN、PQ两根平行的光滑金属导轨，导轨间的距离为l.金属棒ab和cd垂直放在导轨上，两棒正中间用一根长l的绝缘细线相连．棒ab右侧有一直角三角形匀强磁场区域，磁场方向竖直向下，三角形的两条直角边长均为l，整个装置的俯视图如图所示．从图示位置在棒ab上加水平拉力F，使金属棒ab和cd向右匀速穿过磁场区，则金属棒ab中感应电流i和绝缘细线上的张力大小F随时间t变化的图象可能正确的是（金属棒ab中电流方向由a到b为正）

【考点】法拉第电磁感应定律；

安培力

9.【山东省潍坊市2015年高考模拟训练试题理科综合】如图所示，两根间距为l的光滑平行金属导轨与水平面夹角为α，图中虚线下方区域内存在磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于斜面向上。

两金属杆质量均为m，电阻均为R，垂直于导轨放置。

开始时金属杆ab处在距磁场上边界一定距离处，金属杆cd处在导轨的最下端，被与导轨垂直的两根小柱挡住。

现将金属杆ab由静止释放，当金属杆ab刚进入磁场便开始做匀速直线运动。

已知重力加速度为g，则

A．金属杆ab进入磁场时感应电流的方向为由a到b

B．金属杆ab进入磁场时速度大小为

C．金属杆ab进入磁场后产生的感应电动势为

D．金属杆ab进入磁场后金属杆cd对两根小柱的压力大小为零

10.【淮安市2014—2015学年度高三第五次调研测试】如图所示装置由水平轨道、倾角θ=37°

的倾斜轨道连接而成，轨道所在空间存在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场。

质量m、长度L、电阻R的导体棒ab置于倾斜轨道上，刚好不下滑；

质量、长度、电阻与棒ab相同的光滑导体棒cd置于水平轨道上，用恒力F拉棒cd，使之在水平轨道上向右运动。

棒ab、cd与导轨垂直，且两端与导轨保持良好接触，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin37°

=0.6，cos37°

=0.8。

⑴求棒ab与导轨间的动摩擦因数

⑵求当棒ab刚要向上滑动时cd速度v的大小；

⑶若从cd刚开始运动到ab刚要上滑过程中，cd在水平轨道上移动的距离x，求此过程中ab上产生热量Q。

【答案】

（1）0.75

（2）

（3）Q＝

F·

x-

m2v2

【考点】法拉第电磁感应定律；

电功率；

能量守恒定律.