2017高考物理重要考点整理：法拉第电磁感应定律 自感 涡流

精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 1 / 202017 高考物理重要考点整理：法拉第电磁感应定律 自感 涡流2017 高考物理重要考点整理：法拉第电磁感应定律自感涡流考点 36法拉第电磁感应定律自感涡流考点名片考点细研究：(1)法拉第电磁感应定律；(2)自感、涡流等。其中考查到的如：2016 年全国卷第 20 题、2016 年全国卷第 25 题、2016 年北京高考第 16 题、2016 年浙江高考第 16题、2016 年江苏高考第 6 题、2015 年全国卷第 15 题、2015 年海南高考第 2 题、2015 年山东高考第 19 题、2015年重庆高考第 4 题、2014 年四川高考第 6 题、2014 年江苏高考第 1 题、2014 年浙江高考第 24 题、2014 年安徽高考第 20 题、2014 年全国卷第 18 题等。备考正能量：法拉第电磁感应定律在高考试题中以选择题和计算题形式考查，命题考点为法拉第电磁感应定律的理解、动生电动势、感生电动势的计算、电磁感应中电荷量的计算。自感、涡流考点以选择题形式考查，有自感现象、自感电流图象、涡流现象及其应用和防止。预计今后高考重点仍然是法拉第电磁感应定律，考查基本知识和基本方法并兼顾灵活应用。精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 2 / 20一、基础与经典1将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是()A感应电动势的大小与线圈的匝数无关B穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大c穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同答案c解析根据法拉第电磁感应定律 En，感应电动势的大小与线圈的匝数、磁通量的变化率(磁通量变化的快慢)成正比，所以 A、B 选项错误，c 正确；因不知原磁场变化趋势(增强或减弱)，故无法用楞次定律确定感应电流产生的磁场的方向，D 错误。2.如图所示，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()精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 3 / 20A.B.c.D.答案c解析设圆的半径为 r，当其绕过圆心 o 的轴匀速转动时，圆弧部分不切割磁感线，不产生感应电动势，而在转过半周的过程中仅有一半直径在磁场中，产生的感应电动势EB0rB0rB0r2；当线框不动时，E。由闭合电路欧姆定律得 I，要使 II，必须使 EE，即，c 正确。3如图所示，一正方形线圈的匝数为 n，边长为 a，电阻为 R，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 均匀增大到2B。在此过程中，通过线圈导线某个横截面的电荷量为()A.B.c.D.答案c解析根据法拉第电磁感应定律EnnSna2，qIttt，故选 c。4如图甲所示，电路的左侧是一个电容为 c 的电容器，电路的右侧是一个环形导体，环形导体所围的面积为 S。在环形导体中有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小随时间变化的规律如图乙所示。则在 0t0 时间内电容器()A上极板带正电，所带电荷量为精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 4 / 20B上极板带正电，所带电荷量为c上极板带负电，所带电荷量为D上极板带负电，所带电荷量为答案A解析在 0t0 时间内回路中磁通量增加，由楞次定律知，回路中产生的感应电流方向为逆时针方向，电容器上极板带正电。由法拉第电磁感应定律知，在 0t0 时间内回路中产生的感应电动势 E，电容器两极板之间电压UE，电容器所带电荷量为 qcU，选项 A 正确。5.如图所示电路中，L 是一电阻可忽略不计的电感线圈，a、b 为 L 上的左右两端点，A、B、c 为完全相同的三个灯泡，原来电键 k 是闭合的，三个灯泡均在发光。某时刻将电键 k 打开，则下列说法正确的是()Aa 点电势高于 b 点，A 灯闪亮后缓慢熄灭Bb 点电势高于 a 点，B、c 灯闪亮后缓慢熄灭ca 点电势高于 b 点，B、c 灯闪亮后缓慢熄灭Db 点电势高于 a 点，B、c 灯不会闪亮只是缓慢熄灭答案B解析电键 k 闭合稳定时，电感线圈支路的总电阻较 B、c灯支路电阻小，故流过 A 灯的电流 I1 大于流过 B、c 灯的电流 I2，且电流方向由 a 到 b，a 点电势高于 b 点。当电键k 打开，由于与电源断开，电感线圈会产生自感现象，相当精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 5 / 20于电源，由楞次定律可得 b 点电势高于 a 点，阻碍流过 A灯的电流减小，瞬间流过 B、c 灯支路的电流比原来的大，故 B、c 灯闪亮一下后再缓慢熄灭，故 B 正确。6.(多选)如图所示，三角形金属导轨 EoF 上放有一金属杆AB，在外力作用下，使 AB 保持与 oF 垂直，以速度 v 匀速从 o 点开始右移，设导轨与金属杆均为粗细相同的同种金属制成，则下列判断正确的是()A电路中的感应电流大小不变B电路中的感应电动势大小不变c电路中的感应电动势逐渐增大D电路中的感应电流逐渐减小答案Ac解析设金属杆从 o 开始运动到如题图所示位置所经历的时间为 t，EoF，则金属杆切割磁感线的有效长度LoBtan，故 EBLvBvvttanBv2tant，即电路中电动势与时间成正比，c 选项正确；电路中电流I。而 L 等于电路中三条边的总长度，即Lvtvttanvt，所以 I恒量，所以 A 正确。7.如图所示，半径为 r 的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场 B 中，绕过 o 点的轴以角速度 沿逆时针方向匀速转动，则通过电阻 R 的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计)()精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 6 / 20A由 c 到 d，IB由 d 到 c，Ic由 c 到 d，ID由 d 到 c，I答案D解析由右手定则可知通过电阻 R 的电流的方向是由 d 到c；而金属圆盘产生的感应电动势EBrBrBr2，所以通过电阻 R 的电流大小是I。选项 D 正确。8.(多选)一个面积 S4102m2、匝数 n100 的线圈放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度 B随时间 t 变化的规律如图所示，则下列判断正确的是()A在开始的 2s 内穿过线圈的磁通量的变化率等于0.08Wb/sB在开始的 2s 内穿过线圈的磁通量的变化量等于零c在开始的 2s 内线圈中产生的感应电动势等于 8VD在第 3s 末线圈中的感应电动势等于零答案Ac解析由图知，前 2s 内2T/s，所以S24102Wb/s0.08Wb/s,A 选项正确；在开始的 2s 内磁感应强度 B 由 2T 减到 0，又从 0 向相反方向增加到 2T，所以这 2s 内的磁通量的变化量Bs441020.16Wb，B 选项错误；在开始的 2s 内 En1000.08V8V，c 选项正确；第 3s 末精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 7 / 20的感应电动势等于 24s 内的平均感应电动势，EnS10024102V8V，D 选项错误。9(多选)半径为 a 右端开小口的导体圆环和长为 2a 的导体直杆，单位长度电阻均为 R0。圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为 B。杆在圆环上以速度 v 平行于直径 cD 向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心 o 开始，杆的位置由 确定，如图所示。则()A0 时，杆产生的电动势为 2BavB时，杆产生的电动势为 Bavc时，杆受的安培力大小为D0 时，杆受的安培力大小为答案Ac解析0 时，杆产生的电动势 EBLv2Bav，故 A 正确；时，根据几何关系得出此时导体棒的有效切割长度是 a，所以杆产生的电动势为 Bav，故 B 错误；时，电路中的总电阻是 aR0，所以杆受的安培力大小为FBIL，故 c 正确；0 时，由于单位长度的电阻均为 R0，所以电路中的总电阻为(2)aR0，所以杆受到的安培力大小为 FBILB2a，故 D 错误。二、真题与模拟102016全国卷(多选)法拉第圆盘发电机的示意图如图精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 8 / 20所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片 P、Q 分别与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B 中。圆盘旋转时，关于流过电阻 R 的电流，下列说法正确的是()A若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定B若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿 a 到 b 的方向流动c若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化D若圆盘转动的角速度变为原来的 2 倍，则电流在 R 上的热功率也变为原来的 2 倍答案AB解析设圆盘的半径为 r，圆盘转动的角速度为 ，则圆盘转动产生的电动势为 EBr2，可知转动的角速度恒定，电动势恒定，电流恒定，A 项正确；根据右手定则可知，从上向下看，圆盘顺时针转动，圆盘中电流由边缘指向圆心，即电流沿 a 到 b 的方向流动，B 项正确；圆盘转动方向不变，产生的电流方向不变，c 项错误；若圆盘转动的角速度变为原来的 2 倍，则电动势变为原来的 2 倍，电流变为原来的2 倍，由 PI2R 可知，电阻 R 上的热功率变为原来的 4 倍，D 项错误。112016江苏高考(多选)电吉他中电拾音器的基本结构精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 9 / 20如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音。下列说法正确的有()A选用铜质弦，电吉他仍能正常工作B取走磁体，电吉他将不能正常工作c增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化答案BcD解析由于铜质弦不能被磁化，振动时不能产生变化的磁场，线圈中不能产生感应电流，因此电吉他不能正常工作，A 错误。取走磁体，没有磁场，金属弦不能被磁化，弦振动时不能产生变化的磁场，线圈不能产生感应电流，电吉他就不能正常工作，B 正确。增加线圈的匝数，由法拉第电磁感应定律可知，线圈中的感应电动势会增大，c 正确。弦振动过程中，线圈中的磁场方向不变，但磁通量一会儿增大，一会儿减小，产生的感应电流方向不断变化，D 正确。122016北京高考如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环 a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度 B 随时间均匀增大。两圆环半径之比为 21，圆环中产生的感应电动势分别为 Ea 和 Eb。不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是()AEaEb41，感应电流均沿逆时针方向精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 10 / 20BEaEb41，感应电流均沿顺时针方向cEaEb21，感应电流均沿逆时针方向DEaEb21，感应电流均沿顺时针方向答案B解析原磁场方向向外，当磁场均匀增大时，在圆环中产生与原磁场方向相反的感应磁场，由安培定则可知感应电流的方向为顺时针，由法拉第电磁感应定律得EnSr2，故 EaEb41，B 正确。132016浙江高考如图所示，a、b 两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为 10 匝，边长 la3lb，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则()A两线圈内产生顺时针方向的感应电流Ba、b 线圈中感应电动势之比为 91ca、b 线圈中感应电流之比为 34Da、b 线圈中电功率之比为 31答案B解析根据楞次定律可判断，感应电流为逆时针方向，A 错误。根据 EnS 可知 EaEbSaSb91，B 正确。根据R 知 RaRb31，又 I，所以 IaIb31，c 错误。根据PEI 可知 PaPb271，D 错误。14.2015全国卷如图，直角三角形金属框 abc 放置在匀精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 11 / 20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 逆时针转动时，a、b、c 三点的电势分别为 Ua、Ub、Uc。已知 bc 边的长度为 l。下列判断正确的是()AUaUc，金属框中无电流BUbUc，金属框中电流方向沿 abcacUbcBl2，金属框中无电流DUacBl2，金属框中电流方向沿 acba答案c解析在三角形金属框内，有两边切割磁感线，其一为 bc边，根据 EBlv 可得：电动势大小为 Bl2；其二为 ac 边，ac 边有效的切割长度为 l，根据 EBlv，可得电动势大小也为 Bl2；由右手定则可知金属框内无电流，且UcUbUa，选项 A、B 错误；UbcUacBl2，选项 c 正确，选项 D 错误。152015重庆高考如图所示为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为 n，面积为 S。若在 t1 到 t2 时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由 B1 均匀增加到 B2，则该段时间线圈两端 a 和 b之间的电势差 ab()A恒为B从 0 均匀变化到精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 12 / 20c恒为D从 0 均匀变化到答案c解析根据 E，(B2B1)S，知 E，根据楞次定律可判断电流由 a 流向 b，电源内部由低电势流向高电势，所以 ba，A、B 错误。磁感应强度均匀增加，产生恒定电动势，c 正确，D 错误。162014江苏高考(多选)如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有()A增加线圈的匝数B提高交流电源的频率c将金属杯换为瓷杯D取走线圈中的铁芯答案AB解析交变电流在铁芯中产生交变磁场，金属杯会产生感应电流而发热，根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律，产生的感应电流的大小取决于交流电源的频率、线圈的匝数、线圈中是否存在铁芯等。增加线圈的匝数和提高交流电源的频率都可以增大金属杯中产生的电流，可缩短加热时间，选项 A、B 正确；将金属杯换成瓷杯，变化精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 13 / 20的磁场不能使它产生电流，也就不能使水加热，选项 c 错误；取走线圈中的铁芯，会减小通过金属杯的磁场，金属杯产生的电流会减小，从而增加水沸腾的时间，选项 D 错误。172014四川高考(多选)如图所示，不计电阻的光滑 U形金属框水平放置，光滑、竖直玻璃挡板 H、P 固定在框上，H、P 的间距很小。质量为 0.2kg 的细金属杆 cD 恰好无挤压地放在两挡板之间，与金属框接触良好并围成边长为 1m 的正方形，其有效电阻为 0.1。此时在整个空间加方向与水平面成 30角且与金属杆垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化规律是 B(0.40.2t)T，图示磁场方向为正方向。框、挡板和杆不计形变。则()At1s 时，金属杆中感应电流方向从 c 到 DBt3s 时，金属杆中感应电流方向从 D 到 cct1s 时，金属杆对挡板 P 的压力大小为 0.1NDt3s 时，金属杆对挡板 H 的压力大小为 0.2N答案Ac解析由楞次定律可知，t1s、t3s 时，金属杆中感应电流方向均从 c 到 D，选项 A 正确、B 错误；由法拉第电磁感应定律，得感应电动势 ESsin300.1V，感应电流I1A。t1s 时，金属杆受力如图甲所示，由平衡条件，得 FPFAsin30BILsin30(0.40.2t)精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 14 / 20TILsin300.1N，选项 c 正确；t3s 时，金属杆受力如图乙所示，由平衡条件，得 FHFAsin30B3ILsin30，而 B30.4T0.23T0.2T，方向向左上方，代入解得 FH0.1N，选项 D 错误。一、基础与经典18如图甲所示，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：(1)通过电阻 R1 上的电流大小和方向；(2)通过电阻 R1 上的电量 q 及电阻 R1 上产生的热量。答案(1)，方向从 b 到 a(2)解析(1)由图乙分析可知，0 至 t1 时间内，由法拉第电磁感应定律有：EnnS，其中 Sr，由闭合电路欧姆定律有：I1，联立以上各式，解得通过电阻 R1 上的电流大小 I1。由楞次定律可判断通过电阻 R1 上的电流方向为从 b 到 a。(2)通过电阻 R1 上的电量 qI1t1，精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 15 / 20电阻 R1 上产生的热量 QIR1t1。19.如图所示，有一个上、下两层连通且均与水平面平行的“U”型的光滑金属平行导轨，在导轨面上各放一根完全相同的质量为 m 的匀质金属杆 A1 和 A2，开始时两根金属杆与轨道垂直，在“U”型导轨的右侧空间存在磁感应强度大小为 B、方向竖直向上的匀强磁场，杆 A1 在磁场中，杆 A2 在磁场之外。设两导轨面相距为 H，平行导轨宽为 L，导轨足够长且电阻不计，金属杆单位长度的电阻为 r。现在有同样的金属杆 A3 从左侧半圆形轨道的中点从静止开始下滑，在下面与金属杆 A2 发生碰撞，设碰撞后两杆立刻粘在一起并向右运动。求：(1)回路内感应电流的最大值；(2)在整个运动过程中，感应电流最多产生的热量；(3)当杆 A2、A3 与杆 A1 的速度之比为 31 时，A1 受到的安培力大小。答案(1)(2)mgH(3)解析(1)设 A3 从半圆形轨道的中点滑到水平轨道的速度为 v0，有：mgHmv，解得：v0。A3、A2 碰撞过程动量守恒：mv02mv1，解得：v1。A3、A2 结合后，刚进入磁场时的感应电动势最大，电流也最大。最大电动势：EmaxBLv1，总电阻为 A3、A2 的电阻精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 16 / 20并联为等效内阻，再与 A1 的电阻串联：RLrLr1.5Lr，最大电流：Imax。(2)分析可得：A3、A2 进入磁场后，A3、A2 向右减速、A1向右加速，最终达到共速(设为 v2)，此后保持匀速。三杆系统(A1A2 和 A3)的总动量经检验知，符合动量守恒条件(必须检验)，则有 2mv13mv2，解得：v2v0，由能量守恒，整个过程感应电流产生的最多热量为：Q2mv3mvmgH。(3)设 A1 的速度为 v，则 A3、A2 的速度为 3v，同理，由于系统符合动量守恒条件：2mv1mv2m3v，解得：vv0，整个电路的总电动势为：EBL3vBLv2BLvBL，电路中的电流：I，A1 所受安培力的大小为：FBIL。二、真题与模拟202016全国卷如图，两固定的绝缘斜面倾角均为 ，上沿相连。两细金属棒 ab(仅标出 a 端)和 cd(仅标出 c 端)长度均为 L，质量分别为 2m 和 m；用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路 abdca，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平。右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为 B，方向垂直于斜面向上。已知两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为 R，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为 ，重力加速度大小精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 17 / 20为 g。已知金属棒 ab 匀速下滑。求：(1)作用在金属棒 ab 上的安培力的大小；(2)金属棒运动速度的大小。答案(1)mg(sin3cos)(2)(sin3cos)解析(1)设两根导线的总的张力大小为 T，右斜面对 ab 棒的支持力的大小为 N1，作用在 ab 棒上的安培力的大小为F，左斜面对 cd 棒的支持力大小为 N2。对于 ab 棒，由力的平衡条件得 2mgsinN1TFN12mgcos对于 cd 棒，同理有 mgsinN2TN2mgcos联立式得：Fmg(sin3cos)(2)由安培力公式得 FBIL这里 I 是回路 abdca 中的感应电流。ab 棒上的感应电动势为 EBLv式中，v 是 ab 棒下滑速度的大小。由欧姆定律得：I联立式得：v(sin3cos)。212016全国卷如图，两条相距 l 的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内，其左端接一阻值为 R 的电阻；一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上；在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为 S 的区域，区域中存在垂直于纸精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 18 / 20面向里的均匀磁场，磁感应强度大小 B1 随时间 t 的变化关系为 B1kt，式中 k 为常量；在金属棒右侧还有一匀强磁场区域，区域左边界 mN(虚线)与导轨垂直，磁场的磁感应强度大小为 B0，方向也垂直于纸面向里。某时刻，金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动，在 t0 时刻恰好以速度 v0 越过 mN，此后向右做匀速运动。金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好，它们的电阻均忽略不计。求：(1)在 t0 到 tt0 时间间隔内，流过电阻的电荷量的绝对值；(2)在时刻 t(tt0)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小。答案(1)(2)B0lv