江西省横峰中学高考物理第一轮复习 第九章 电磁感应（备考指南）.doc

第九章 电磁感应备考指南考 点内 容要求题型把 握 考 情一、电磁感应现象楞次定律电磁感应现象选择找规律从近几年高考试题来看，高考对本章内容的考查，重点有感应电流的产生、感应电动势方向的判断、感应电动势大小的计算等知识。常以选择题形式考查对基础知识、基本规律的理解与应用，以计算题的形式考查综合性知识，如运动学、力学、能量、电路、图像等知识与电磁感应结合的问题，一般难度较大，分值较高。磁通量楞次定律二、法拉第电磁感应定律自感和涡流法拉第电磁感应定律选择、计算自感、涡流三、电磁感应中的电路和图像问题选择、计算明热点预计在2016年高考中仍将以法拉第电磁感应定律为核心，考查与之相关的力、电综合问题。将重点考查学生的分析综合能力及运用数学知识解决物理问题的能力，在复习过程中还要多关注电磁感应现象与现代科技、生活相结合的新情景题目。四、电磁感应的动力学和能量综合问题选择、计算第1节电磁感应现象_楞次定律(1)闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生。()(2)穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中不一定有感应电流产生。()(3)线框不闭合时，即使穿过线框的磁通量发生变化，线框中也没有感应电流产生。()(4)当导体切割磁感线时，一定产生感应电动势。()(5)由楞次定律知，感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反。 ()(6)回路不闭合，穿过回路的磁通量变化时，也会产生“阻碍”作用。()(7)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化。()(1)1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象。(2)1834年，俄国物理学家楞次总结了确定感应电流方向的定律楞次定律。要点一对电磁感应现象的理解与判断1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。2判断感应电流的流程(1)确定研究的回路。(2)弄清楚回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量。(3)多角练通1图911中能产生感应电流的是()图911解析：选b根据产生感应电流的条件：a中，电路没闭合，无感应电流；b中，磁感应强度不变，面积增大，闭合电路的磁通量增大，有感应电流；c中，穿过线圈的磁感线相互抵消，恒为零，无感应电流；d中，磁通量不发生变化，无感应电流。2.(2014连云港摸底)矩形闭合线圈abcd竖直放置，oo是它的对称轴，通电直导线ab与oo平行，且ab、oo所在平面与线圈平面垂直。若要在线圈中产生abcda方向的感应电流，可行的做法是()图912aab中电流i逐渐增大bab中电流i先增大后减小cab正对oo，逐渐靠近线圈d线圈绕oo轴逆时针转动90(俯视)解析：选d若要在线圈中产生abcda方向的感应电流，可行的做法是线圈绕oo轴逆时针转动90，选项d正确。3(2014全国卷)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，观察电流表的变化解析：选d只形成闭合回路，回路中的磁通量不变化，不会产生感应电流，a、b、c错误；给线圈通电或断电瞬间，通过闭合回路的磁通量变化，会产生感应电流，能观察到电流表的变化，d正确。要点二应用楞次定律判断感应电流的方向1楞次定律中“阻碍”的含义2判断感应电流方向的两种方法方法一用楞次定律判断方法二用右手定则判断该方法适用于切割磁感线产生的感应电流。判断时注意掌心、拇指、四指的方向：(1)掌心磁感线垂直穿入；(2)拇指指向导体运动的方向；(3)四指指向感应电流的方向。多角练通1.(2015四川自贡一诊)长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图913所示。在0时间内，直导线中电流向上。则在t时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力情况是()图913a感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向左b感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向右c感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向右d感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向左解析：选b在t时间内，由楞次定律可知，线框中感应电流的方向为顺时针，由左手定则可判断线框受安培力的合力方向向右，选项b正确。2.北半球地磁场的竖直分量向下。如图914所示，在北京某中学实验室的水平桌面上，放置着边长为l的正方形闭合导体线圈abcd，线圈的ab边沿南北方向，ad边沿东西方向。下列说法中正确的是()图914a若使线圈向东平动，则a点的电势比b点的电势高b若使线圈向北平动，则a点的电势比b点的电势低c若以ab边为轴将线圈向上翻转，则线圈中的感应电流方向为abcdad若以ab边为轴将线圈向上翻转，则线圈中的感应电流方向为adcba解析：选c线圈向东平动时，ab和cd两边切割磁感线，且两边切割磁感线产生的感应电动势大小相等，a点电势比b点电势低，a错；同理，线圈向北平动，则a、b两点的电势相等，高于c、d两点的电势，b错；以ab边为轴将线圈向上翻转，向下的磁通量减小，感应电流的磁场方向应该向下，再由安培定则知，感应电流的方向为abcda，则c对，d错。3(多选)如图915所示，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布。一铜制圆环用丝线悬挂于o点，将圆环拉至位置a后无初速释放，在圆环从a摆向b的过程中()图915a感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针b感应电流的方向一直是逆时针c安培力方向始终与速度方向相反d安培力方向始终沿水平方向解析：选ad圆环从位置a无初速释放，在到达磁场分界线之前，穿过圆环向里的磁感线条数增加，根据楞次定律可知，圆环内感应电流的方向为逆时针，圆环经过磁场分界线之时，穿过圆环向里的磁感线条数减少，根据楞次定律可知，圆环内感应电流的方向为顺时针；圆环通过磁场分界线之后，穿过圆环向外的磁感线条数减少，根据楞次定律可知，圆环内感应电流的方向为逆时针；因磁场在竖直方向分布均匀，圆环所受竖直方向的安培力平衡，故总的安培力沿水平方向。综上所述，正确选项为a、d。要点三一定律、三定则的综合应用1规律比较基本现象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、电流的作用力左手定则电磁感应部分导体切割磁感线运动右手定则闭合回路磁通量发生变化楞次定律2相互联系(1)应用楞次定律，一般要用到安培定则。(2)研究感应电流受到的安培力，一般先用右手定则确定电流方向，再用左手定则确定安培力的方向，有时也可以直接应用楞次定律的推论确定。典例(多选)如图916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，mn的左边有一闭合电路，当pq在外力的作用下运动时，mn向右运动，则pq所做的运动可能是()图916a向右加速运动b向左加速运动c向右减速运动d向左减速运动思路点拨(1)如何判断mn所在处的磁场方向？由mn的运动方向，如何进一步判断mn中的电流方向？提示：根据安培定则判断ab中电流产生的磁场方向，进而确定mn处的磁场方向为垂直纸面向里，再由左手定则判断mn中电流的方向，应为由m到n。(2)如何判断线圈l1中的磁场方向和l2中磁场的方向及变化情况？提示：根据安培定则判断l1中的磁场方向，再由楞次定律判断l2中磁场的方向及变化。(3)如何判断pq的运动情况？提示：已知l2中的磁场方向及变化情况，可根据安培定则和右手定则判断pq的运动情况。解析mn向右运动，说明mn受到向右的安培力，因为ab在mn处的磁场垂直纸面向里mn中的感应电流由mnl1中感应电流的磁场方向向上；若l2中磁场方向向上减弱pq中电流为qp且减小向右减速运动；若l2中磁场方向向下增强pq中电流为pq且增大向左加速运动。答案bc方法规律左、右手定则巧区分(1)右手定则与左手定则的区别：抓住“因果关系”才能无误，“因动而电”用右手；“因电而动”用左手。(2)使用中左手定则和右手定则很容易混淆，为了便于区分，可把两个定则简单地总结为“通电受力用左手，运动生电用右手”。“力”的最后一笔“丿”方向向左，用左手；“电”的最后一笔“乚”方向向右，用右手。针对训练1.(多选)两根相互平行的金属导轨水平放置于图917所示的匀强磁场中，在导轨上接触良好的导体棒ab和cd可以自由滑动。当ab在外力f作用下向右运动时，下列说法中正确的是()图917a导体棒cd内有电流通过，方向是dcb导体棒cd内有电流通过，方向是cdc磁场对导体棒cd的作用力向左d磁场对导体棒ab的作用力向左解析：选bd两个导体棒与两根金属导轨构成闭合回路，分析出磁通量增加，结合安培定则判断回路中感应电流的方向是bacdb。以此为基础，再根据左手定则进一步判断cd、ab的受力方向，经过比较可得正确答案。2.(多选)如图918所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向在图中已经标出。左线圈连着平行导轨m和n，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab，金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁场中。下列说法中正确的是()图918a当金属棒ab向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点b当金属棒ab向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点与d点等电势c当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点d当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点解析：选bd当金属棒向右匀速运动而切割磁感线时，金属棒产生恒定感应电动势，由右手定则判断电流方向由ab。根据电流从电源(ab相当于电源)正极流出沿外电路回到电源负极的特点，可以判断b点电势高于a点。又左线圈中的感应电动势恒定，则感应电流也恒定，所以穿过右线圈的磁通量保持不变，不产生感应电流，a错误，b正确。当ab向右做加速运动时，由右手定则可推断ba，电流沿逆时针方向。又由eblv可知ab导体两端的e不断增大，那么左边电路中的感应电流也不断增大，由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的，并且场强不断增强，所以右边电路的线圈中的向上的磁通量不断增加。由楞次定律可判断右边电路的感应电流方向应沿逆时针，而在右线圈组成的电路中，感应电动势仅产生在绕在铁芯上的那部分线圈上。把这个线圈看作电源，由于电流是从c沿内电路(即右线圈)流向d，所以d点电势高于c点，c错误，d正确。要点四利用楞次定律的推论速解电磁感应问题电磁感应现象中因果相对的关系恰好反映了自然界的这种对立统一规律，对楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的“效果”总是阻碍产生感应电流的原因，可由以下四种方式呈现：(1)阻碍原磁通量的变化，即“增反减同”。(2)阻碍相对运动，即“来拒去留”。(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势，即“增缩减扩”。(4)阻碍原电流的变化(自感现象)，即“增反减同”。多角练通1(多选) 如图919所示，光滑固定的金属导轨m、n水平放置，两根导体棒p、q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落接近回路时()图919ap、q将相互靠拢bp、q将相互远离c磁铁的加速度仍为gd磁铁的加速度小于g解析：选ad方法一：设磁铁下端为n极，如图所示，根据楞次定律可判断出p、q中的感应电流方向，根据左手定则可判断p、q所受安培力的方向。可见，p、q将互相靠拢。由于回路所受安培力的合力向下，由牛顿第三定律，磁铁将受到向上的反作用力，从而加速度小于g。当磁铁下端为s极时，根据类似的分析可得到相同的结果，所以，本题应选a、d。方法二：根据楞次定律的另一种表述感应电流的效果，总要反抗产生感应电流的原因。本题中“原因”是回路中磁通量的增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近。所以，p、q将互相靠近且磁铁的加速度小于g，应选a、d。2.如图9110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()图9110a有感应电流，且b被a吸引b无感应电流c可能有，也可能没有感应电流d有感应电流，且b被a排斥解析：选dmn向右加速滑动，根据右手定则，mn中的电流方向从nm，且大小在逐渐变大，根据安培定则知，电磁铁a的左端为n极，且磁场强度逐渐增强，根据楞次定律知，b环中的感应电流产生的内部磁场方向向右，b被a排斥。故d正确。3.如图9111所示，圆环形导体线圈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()图9111a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fn将增大解析：选d通过螺线管b的电流如图所示，根据右手螺旋定则判断出螺线管b所产生的磁场方向竖直向下，滑片p向下滑动，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路电流增大，所产生的磁场的磁感应强度增强，根据楞次定律可知，线圈a中所产生的感应电流的磁场方向竖直向上，再由右手螺旋定则可得线圈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强，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将阻碍磁通量的增大，因此，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。对点训练：对电磁感应现象的理解与判断1(2015上海浦东新区质检)如图1所示，矩形线框在磁场内做的各种运动中，能够产生感应电流的是()图1解析：选ba中线框的磁通量没有变化，因此没有感应电流，但有感应电动势，也可以理解为左右两边切割磁感线产生的感应电动势相反，b中线框转动，线框中磁通量变化，这就是发电机模型，有感应电流，b正确。c、d中线圈平面和b平行，没有磁通量，更没有磁通量的变化，c、d错误。2一种早期发电机原理示意图如图2所示，该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成，两磁极相对于线圈平面对称，线圈圆心为o点。在磁极绕转轴匀速转动的过程中，当磁极与o点在同一条直线上时，穿过线圈的()图2a磁通量最大，磁通量变化率最大b磁通量最大，磁通量变化率最小c磁通量最小，磁通量变化率最大d磁通量最小，磁通量变化率最小解析：选b当磁极与o点在同一条直线上时，磁场方向竖直向上，根据磁通量的定义可判断此时穿过线圈的磁通量最大，此时线圈最前面的点与最后面的点磁感应强度相同，可知磁通量的变化率是最小的。所以只有b正确。3(2015唐山高三月考)经过不懈的努力，法拉第终于在1831年8月29日发现了“磁生电”的现象，他把两个线圈绕在同一个软铁环上(如图3所示)，一个线圈a连接电池与开关，另一线圈b闭合并在其中一段直导线附近平行放置小磁针。法拉第可观察到的现象有()图3a当合上开关，a线圈接通电流瞬间，小磁针偏转一下，随即复原b只要a线圈中有电流，小磁针就会发生偏转ca线圈接通后其电流越大，小磁针偏转角度也越大d当开关打开，a线圈电流中断瞬间，小磁针会出现与a线圈接通电流瞬间完全相同的偏转解析：选a当合上开关，a线圈接通电流瞬间，穿过a的磁通量发生变化，使得穿过b的磁通量也变化，所以在b中产生感生电流，电流稳定后穿过ab的磁通量不再变化，所以b中不再有感应电流，即小磁针偏转一下，随即复原，选项a正确；a线圈中有电流，但是如果电流大小不变，则在b中不会产生感应电流，即小磁针就不会发生偏转，选项b错误；b线圈中的感应电流大小与a中电流的变化率有关，与a中电流大小无关，故c错误；当开关打开，a线圈电流中断瞬间，由于穿过b的磁通量减小，则在b中产生的电流方向与a线圈接通电流瞬间产生的电流方向相反，所以小磁针会出现与a线圈接通电流瞬间完全相反的偏转，选项d错误。4.(2015佛山一模)如图4所示，一个金属圆环水平放置在竖直向上的匀强磁场中，若要使圆环中产生如箭头所示方向的瞬时感应电流，下列方法可行的是()图4a使匀强磁场均匀增大b使圆环绕水平轴ab如图转动30c使圆环绕水平轴cd如图转动30d保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动解析：选a根据右手定则，圆环中感应电流产生的磁场竖直向下与原磁场方向相反，根据楞次定律，说明圆环磁通量在增大。磁场增强则磁通量增大，a正确。使圆环绕水平轴ab或cd转动30，圆环在中性面上的投影面积减小，磁通量减小，只会产生与图示方向反向的感应电流，b、c错误。保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动，圆环仍与磁场垂直，磁通量不变，不会产生感应电流，d错误。对点训练：应用楞次定律判断感应电流的方向5.(2015青岛测试)多年来物理学家一直设想用实验证实自然界中存在“磁单极子”。磁单极子是指只有s极或只有n极的磁性物质，其磁感线分布类似于点电荷的电场线分布。如图5所示的实验就是用于检测磁单极子的实验之一，abcd为用超导材料围成的闭合回路。设想有一个n极磁单极子沿abcd轴线从左向右穿过超导回路，那么在回路中可能发生的现象是()图5a回路中无感应电流b回路中形成持续的abcda流向的感应电流c回路中形成持续的adcba流向的感应电流d回路中形成先abcda流向后adcba流向的感应电流解析：选cn极磁单极子的磁感线分布类似于正点电荷的电场线分布，由楞次定律知，回路中形成方向沿adcba流向的感应电流，由于回路为超导材料做成的，电阻为零，故感应电流不会消失，c项正确。6.(多选)(2015景德镇模拟)如图6所示，一根长导线弯曲成“”形，通以直流电i，正中间用绝缘线悬挂一金属环c，环与导线处于同一竖直平面内。在电流i增大的过程中，下列判断正确的是()图6a金属环中无感应电流产生b金属环中有逆时针方向的感应电流c悬挂金属环c的竖直线的拉力大于环的重力d悬挂金属环c的竖直线的拉力小于环的重力解析：选bcbs，s不变，i增大，b增大，所以有感应电流产生，a错误。由楞次定律得，感应电流方向沿逆时针，b正确。由圆的上半部分b大于下半部分，所以安培力以上半圆为主，i方向向左，b垂直纸面向里，f安方向向下，所以f拉mgf安，拉力大于重力，c正确，d错误。7(多选)(2015德州模拟)线圈在长直导线电流的磁场中，做如图7所示的运动：a向右平动，b向下平动，c绕轴转动(ad边向外转动角度90)，d向上平动(d线圈有个缺口)，判断线圈中有感应电流的是()图7解析：选bca中线圈向右平动，穿过线圈的磁通量没有变化，故a线圈中没有感应电流；b中线圈向下平动，穿过线圈的磁通量减少，必产生感应电动势和感应电流；c中线圈绕轴转动，穿过线圈的磁通量变化(开始时减小)，必产生感应电动势和感应电流；d中线圈由于有个缺口不会产生感应电流。故b、c正确。8.(2015怀化模拟)如图8所示，几位同学在做“摇绳发电”实验：把一条长导线的两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上，形成闭合回路。两个同学迅速摇动ab这段“绳”。假设图中情景发生在赤道，地磁场方向与地面平行，由南指向北。图中摇“绳”同学是沿东西站立的，甲同学站在西边，手握导线的a点，乙同学站在东边，手握导线的b点。下列说法正确的是()图8a当“绳”摇到最高点时，“绳”中电流最大b当“绳”摇到最低点时，“绳”受到的安培力最大c当“绳”向下运动时，“绳”中电流从a流向bd在摇“绳”过程中，a点电势总是比b点电势高解析：选c当“绳”摇到最高点和最低点时，绳转动的速度与地磁场方向平行，不切割磁感线，感应电流最小，绳受到的安培力也最小，a、b错误。当“绳”向下运动时，地磁场向北，根据右手定则判断可知，“绳”中电流从a流向b，故c正确。在摇“绳”过程中，当“绳”向下运动时，“绳”中电流从a流向b，a点相当于电源的负极，b点相当于电源的正极，则a点电势比b点电势低；当“绳”向上运动时，“绳”中电流从b流向a，b点相当于电源的负极，a点相当于电源的正极，则b点电势比a点电势低，故d错误。对点训练：一定律、三定则的综合应用9(2014大纲卷)很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放，形成一很长的竖直圆筒。一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置，其下端与圆筒上端开口平齐。让条形磁铁从静止开始下落。条形磁铁在圆筒中的运动速率()a均匀增大b先增大，后减小c逐渐增大，趋于不变d先增大，再减小，最后不变解析：选c条形磁铁在下落过程中受到向上的排斥力，绝缘铜环内产生感应电流，导致条形磁铁做加速度逐渐减小的加速运动，故其速率逐渐增大，最后趋于不变，选项c正确，选项a、b、d错误。10.如图9所示，在两个沿竖直方向的匀强磁场中，分别放入两个完全一样的水平金属圆盘a和b。它们可以绕竖直轴自由转动，用导线通过电刷把它们相连。当圆盘a转动时()图9a圆盘b总是与a沿相同方向转动b圆盘b总是与a沿相反方向转动c若b1、b2同向，则a、b转向相同d若b1、b2反向，则a、b转向相同解析：选d当圆盘a转动时，由于切割磁感线而产生感应电流，该电流流入b盘中，在磁场中由于受安培力b盘会转动。但若不知b1、b2的方向关系，则b盘与a盘的转向关系将无法确定。故a、b错。设b1、b2同向且向上，a盘逆时针转动，则由右手定则可知a盘中的感应电流由aa，b盘受力将顺时针转动，故c错，同理可判定d项正确。对点训练：楞次定律的推论11.如图10所示，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a绕o点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a()图10a顺时针加速旋转b顺时针减速旋转c逆时针加速旋转d逆时针减速旋转解析：选b据楞次定律的推论“增反减同”，b环中产生顺时针方向的感应电流，说明a中原电流可能顺时针减少，也可能逆时针增加，但b环有收缩的趋势，说明a环中的电流应与b环中的电流同向，同向电流相互吸引，才能使b环收缩，故a环中的电流只能是顺时针减少，因此带正电的a环只能顺时针减速旋转，b正确。12.(2015荆门调研)老师让学生观察一个物理小实验：一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象是()图11a磁铁插向左环，横杆发生转动b磁铁插向右环，横杆发生转动c把磁铁从左环中拔出，左环会跟着磁铁运动d把磁铁从右环中拔出，右环不会跟着磁铁运动解析：选b磁铁插向右环，横杆发生转动；磁铁插向左环，由于左环不闭合，没有感应电流产生，横杆不发生转动，选项a错误b正确；把磁铁从左环中拔出，左环不会跟着磁铁运动，把磁铁从右环中拔出，右环会跟着磁铁运动，选项c、d错误。13.如图12所示，a为水平放置的胶木圆盘，在其侧面均匀分布着负电荷，在a的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环b，使b的环面水平且与圆盘面平行，其轴线与胶木盘a的轴线oo重合。现使胶木盘a由静止开始绕其轴线oo按箭头所示方向加速转动，则()图12a金属环b的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力增大b金属环b的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力减小c金属环b的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力减小d金属环b的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力增大解析：选b使胶木盘a由静止开始绕其轴线oo按箭头所示方向加速转动，金属环b内磁通量增大，根据楞次定律，金属环b的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力减小，选项b正确。14(多选)(2015泰州期末)如图13甲所示，螺线管内有一平行于轴线的磁场，规定图中箭头所示方向为磁感应强度b的正方向，螺线管与u型导线框cdef相连，导线框cdef内有一半径很小的金属圆环l，圆环与导线框cdef在同一平面内，当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时，下列选项中正确的是()图13a在t1时刻，金属圆环l内的磁通量最大b在t2时刻，金属圆环l内的磁通量最大c在t1t2时间内， 金属圆环l内有逆时针方向的感应电流d在t1t2时间内，金属圆环l有收缩的趋势解析：选bd当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时，在导线框cdef内产生感应电动势和感应电流，在t1时刻，感应电流为零，金属圆环l内的磁通量为零，选项a错误；在t2时刻，感应电流最大，金属圆环l内的磁通量最大，选项b正确；由楞次定律，在t1t2时间内，导线框cdef内产生逆时针方向感应电流，感应电流逐渐增大，金属圆环l内磁通量增大，根据楞次定律，金属圆环l内有顺时针方向的感应电流，选项c错误；在t1t2时间内，金属圆环l有收缩的趋势，选项d正确。考点综合训练15.(多选)(2015江苏南京二模)如图14所示，线圈与电源、开关相连，直立在水平桌面上。铁芯插在线圈中，质量较小的铝环套在铁芯上。闭合开关的瞬间，铝环向上跳起来。下列说法中正确的是()图14a若保持开关闭合，则铝环不断升高b开关闭合后，铝环上升到某一高度后回落c若保持开关闭合，则铝环跳起到某一高度停留d如果将电源的正、负极对调，还会观察到同样的现象解析：选bd闭合开关的瞬间，线圈中电流增大，产生的磁场增强，则通过铝环的磁通量增大，根据楞次定律可知，铝环跳起以阻碍磁通量的增大，电流稳定后，铝环中磁通量恒定不变，铝环中不再产生感应电流，在重力作用下，铝环回落，a、c错误；b正确。闭合开关的瞬间，铝环向上跳起的目的是阻碍磁通量的增大，与磁场的方向、线圈中电流的方向无关，d正确。16(2015苏北联考)如图15所示，一条形磁铁从左向右匀速穿过线圈，当磁铁经过a、b两位置时，线圈中()图15a感应电流方向相同，感应电流所受作用力的方向相同b感应电流方向相反，感应电流所受作用力的方向相反c感应电流方向相反，感应电流所受作用力的方向相同d感应电流方向相同，感应电流所受作用力的方向相反解析：选c当磁铁经过a位置时，线圈中磁通量增大，由楞次定律可知，线圈中感应电流从左向右看为顺时针方向；当磁铁经过b位置时，线圈中磁通量减小，由楞次定律可知，线圈中感应电流从左向右看为逆时针方向，感应电流所受作用力的方向相同，选项a、b、d错误，c正确。17(2014广东高考)如图16所示，上下开口、内壁光滑的铜管p和塑料管q竖直放置。小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部。则小磁块()图16a在p和q中都做自由落体运动b在两个下落过程中的机械能都守恒c在p中的下落时间比在q中的长d落至底部时在p中的速度比在q中的大解析：选c小磁块从铜管p中下落时，p中的磁通量发生变化，p中产生感应电流，给小磁块一个向上的磁场力，阻碍小磁块向下运动，因此小磁块在p中不是做自由落体运动，而塑料管q中不会产生电磁感应现象，因此q中小磁块做自由落体运动，a项错误；p中的小磁块受到的磁场力对小磁块做负功，机械能不守恒，b项错误；由于在p中小磁块下落的加速度小于g，而q中小磁块做自由落体运动，因此从静止开始下落相同高度，在p中下落的时间比在q中下落的时间长，c项正确；根据动能定理可知，落到底部时在p中的速度比在q中的速度小，d项错误。第2节法拉第电磁感应定律_自感和涡流(1)线圈中磁通量越大，产生的感应电动势越大。()(2)线圈中磁通量变化越大，产生的感应电动势越大。()(3)线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大。()(4)线圈匝数n越多，磁通量越大，产生的感应电动势也越大。()(5)线圈中的电流越大，自感系数也越大。()(6)对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势越大。()(7)自感电动势阻碍电流的变化，但不能阻止电流的变化。()纽曼、韦伯于1845年和1846年先后提出法拉第电磁感应定律。要点一法拉第电磁感应定律的理解与应用1怎么理解法拉第电磁感应定律(1)感应电动势的大小由线圈的匝数和穿过线圈的磁通量的变化率共同决定，而与磁通量的大小、变化量的大小没有必然联系。(2)磁通量的变化率对应t图线上某点切线的斜率。2应用法拉第电磁感应定律的三种情况(1)磁通量的变化是由面积变化引起时，bs，则en；(2)磁通量的变化是由磁场变化引起时，bs，则en；(3)磁通量的变化是由于面积和磁场变化共同引起的，则根据定义求，末初，enn。3应用法拉第电磁感应定律应注意的三个问题(1)公式en求解的是一个回路中某段时间内的平均电动势，在磁通量均匀变化时，瞬时值才等于平均值。(2)利用公式ens求感应电动势时，s为线圈在磁场范围内的有效面积。(3)通过回路截面的电荷量q仅与n、和回路电阻r有关，与时间长短无关。推导如下：qtt。典例如图921甲所示，一个电阻值为r，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2r的电阻r1连接成闭合回路。线圈的半径为r1。在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度b随时间t变化的关系图线如图乙所示。图线与横、纵轴的截距分别为t0和b0，导线的电阻不计。求0至t1时间内图921(1)通过电阻r1上的电流大小和方向；(2)通过电阻r1上的电荷量q及电阻r1上产生的热量。思路点拨(1)要判断感应电流的方向和感应电动势的大小应用什么规律？提示：楞次定律和法拉第电磁感应定律。(2)要求解通过r1的电荷量及r1上产生的热量应用哪些公式？提示：qit和qi2rt。解析(1)根据楞次定律可知，通过r1的电流方向为由b到a。根据法拉第电磁感应定律得线圈中的电动势为en根据闭合电路欧姆定律得通过r1的电流为i。(2)通过r1的电荷量qit1，r1上产生的热量qi2r1t1。答案见解析方法规律应用法拉第电磁感应定律解题的一般步骤(1)分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况；(2)利用楞次定律确定感应电流的方向；(3)灵活选择法拉第电磁感应定律的不同表达形式列方程求解。针对训练1(2014江苏高考)如图922所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。在t时间内，磁感应强度的方向不变，大小由b均匀地增大到2b。在此过程中，线圈中产生的感应电动势为()图922a.b.c. d.解析：选b磁感应强度的变化率，法拉第电磁感应定律公式可写成enns，其中磁场中的有效面积sa2，代入得en，选项b正确，a、c、d错误。2(2014安徽高考)英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场。如图923所示，一个半径为r的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场b，环上套一带电荷量为q的小球。已知磁感应强度b随时间均匀增加，其变化率为k，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是()图923a0 b.r2qkc2r2qk dr2qk解析：选d变化的磁场产生的感生电动势为er2kr2，小球在环上运动一周感生电场对其所做的功wqeqkr2，d项正确，a、b、c项错误。3(2015湖北重点中学高三联考)如图924甲所示，一个圆形线圈的匝数n100，线圈面积s200 cm2，线圈的电阻r1 ，线圈外接一个阻值r4 的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。下列说法中正确的是()图924a线圈中的感应电流方向为顺时针方向b电阻r两端的电压随时间均匀增大c线圈电阻r消耗的功率为4104 wd前4 s内通过r的电荷量为4104 c解析：选c由楞次定律可知，线圈中的感应电流方向为逆时针方向，选项a错误；由法拉第电磁感应定律可知，产生的感应电动势为e0.1 v，电阻r两端的电压不随时间变化，选项b错误；回路中电流i0.02 a，线圈电阻r消耗的功率为pi2r4104 w，选项c正确；前4 s内通过r的电荷量为qit0.08 c，选项d错误。要点二导体切割磁感线产生感应电动势的计算1eblv的特性(1)正交性：本公式要求磁场为匀强磁场，而且b、l、v三者互相垂直。(2)有效性：公式中的l为导体切割磁感线的有效长度。如图925中，导体棒的有效长度为ab间的距离。图925(3)相对性：eblv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。2.导体转动切割磁感线当导体在垂直于磁场的平面内，绕一端以角速度匀速转动时，产生的感应电动势为eblbl2，如图926所示。图9263公式en与eblv的区别与联系eneblv区别研究对象闭合回路回路中做切割磁感线运动的那部分导体研究内容求的是t时间内的平均感应电动势，e与某段时间或某个过程对应(1)若v为瞬时速度，则求的是瞬时感应电动势(2)若v为平均速度，则求的是平均感应电动势适用范围对任何电路普遍适用只适用于导体切割磁感线运动的情况联系(1)eblv可由en在一定条件下推导出来(2)en也可求瞬时感应电动势，当t0时的e即为瞬时感应电动势(3)当导体切割磁感线运动时用eblv求e方便，当得知穿过回路的磁通量发生变化情况时，用en求e比较方便典例1(2013全国卷)如图927所示，在水平面(纸面)内有3根相同的均匀金属棒ab、ac和mn，其中ab、ac在a点接触，构成“v”字形导轨。空间存在垂直于纸面的均匀磁场。用力使mn向右匀速运动，从图示位置开始计时，运动中mn始终与bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触。下列关于回路中电流i与时间t的关系图线，可能正确的是()图927图928思路点拨(1)金属棒切割磁感线的有效长度是哪一部分？组成闭合回路的总电阻如何变化？提示：ab、ac与mn的交点之间的长度为有效长度；总电阻变大。(2)若表示有效长度和总电阻，可设哪些量来表示？提示：可设金属棒mn匀速运动的速度为v；bac为2；金属棒单位长度的电阻为r0。解析解法1：设金属棒单位长度的电阻为r0，匀速运动的速度为v，bac为2。t时刻导轨内切割磁感线的有效长度l2vttan ，组成闭合回路的总电阻r2r02vtr0，电动势eblv2bv2ttan ，i为恒量，故a正确。解法2：特殊值代入法假设“v”字形导轨的夹角60，设图示位置时mn的有效切割长度为l，单位长度金属棒的电阻为r0，则有eblv，r3lr0。所以i，由此可以看出i为定值，与t无关，a正确。答案a典例2(多选)如图929所示是圆盘发电机的示意图；铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片c、d分别与转动轴和铜盘的边缘接触。若铜盘半径为l，匀强磁场的磁感应强度为b，回路的总电阻为r，从左往右看，铜盘以角速度沿顺时针方向匀速转动。则()图929a由于穿过铜盘的磁通量不变，故回路中无感应电流b回路中感应电流大小不变，为c回路中感应电流方向不变，为cdrcd回路中有周期性变化的感应电流解析把铜盘看作闭合回路的一部分，在穿过铜盘以角速度沿顺时针方向匀速转动时，铜盘切割磁感线产生感应电动势，回路中有感应电流，选项a错误；铜盘切割磁感线产生感应电动势为ebl2，根据闭合电路欧姆定律，回路中感应电流i，由右手定则可判断出感应电流方向为cdrc，选项b、c正确，d错误。答案bc针对训练1(多选)(2014山东高考)如图9210，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好。在向右匀速通过m、n两区的过程中，导体棒所受安培力分别用fm、fn表示。不计轨道电阻。以下叙述正确的是()图9210afm向右bfn向左cfm逐渐增大 dfn逐渐减小解析：选bcd由题意可知，根据安培定则，在轨道内的m区、n区通电长直导线产生的磁场分别垂直轨道平面向外和向里，由此可知，当导体棒运动到m区时，根据右手定则可以判定，在导体棒内产生的感应电流与长直绝缘导线中的电流方向相反，再根据左手定则可知，金属棒在m区时受到的安培力方向向左，因此a选项不正确；同理可以判定b选项正确；再根据导体棒在m区匀速靠近长直绝缘导线时对应的磁场越来越大，因此产生的感应电动势越来越大，根据闭合电路的欧姆定律和安培力的公式可知，导体棒所受的安培力fm也逐渐增大，故c选项正确；同理d选项正确。2.(2015山西高三四校联考)青藏铁路刷新了一系列世界铁路的历史纪录，青藏铁路火车上多种传感器运用了电磁感应原理，有一种电磁装置可以向控制中心传输信号以确定火车位置和运动状态，原理是将能产生匀强磁场的磁铁，安装在火车首节车厢下面，俯视如图甲所示，当它经过安放在两铁轨间的线圈时，便产生一个电信号，被控制中心接收到，当火车通过线圈时，若控制中心接收到的线圈两端的电压信号为图乙所示，则说明火车在做()图9211a匀速直线运动b匀加速直线运动c匀减速直线运动d加速度逐渐增大的变加速直线运动解析：选b根据eblv，当火车匀加速运动时vat，则eblat，此时电动势随时间成线性关系。根据乙图可知，火车做匀加速运动。选项b正确。3(2015武汉检测)竖直面内有两圆形区域内分别存在水平的匀强磁场，其半径均为r且相切于o点，磁感应强度大小相等、方向相反，且不随时间变化。一长为2图9212r的导体杆oa绕o点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转，角速度为，t0时，oa恰好位于两圆的公切线上，如图9212所示，若选取从o指向a的电动势为正，下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图像可能正确的是图9213解析：选a由右手定则可判，开始时感应电动势为正，故b错误；由ebl2可知，b、不变，切割有效长度随时间先增大后减小，且做非线性变化，经半个周期后，电动势的方向反向，故c、d错误，a正确。4(2012全国卷)如图9214所示，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为b0。使该线框从静止开始绕过圆心o、垂直于半圆面的轴以角速度匀速转动半周，在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为()图9214a. b.c. d.解析：选c当导线框匀速转动时，设半径为r，导线框电阻为r，在很小的t时间内，转过圆心角t，由法拉第电磁感应定律及欧姆定律可得感应电动势e1；当导线框不动，而磁感应强度发生变化时，同理可得感应电动势e2，要使i1i2必须使e1e2，可得，c对。要点三通电自感和断电自感1自感现象的四大特点(1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化。(2)通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化。(3)电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体。(4)线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向。2三点注意、三个技巧多角练通1(多选)(2015深圳南山期末)如图9215，a、b是相同的白炽灯，l是自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈。下面说法正确的是()图9215a闭合开关s时，a、b灯同时亮，且达到正常b闭合开关s时，b灯比a灯先亮，最后一样亮c闭合开关s时，a灯比b灯先亮，最后一样亮d断开开关s时，a灯与b灯同时慢慢熄灭解析：选bd由于自感的作用，闭合开关s时，b灯比a灯先亮，最后一样亮，选项a、c错误b正确；断开开关s时，l中产生自感电动势，a灯与b灯同时慢慢熄灭，选项d正确。2.(2015江苏常州检测)如图9216所示，电路中a、b是两个完全相同的灯泡，l是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈，c是电容很大的电