新人教版高中物理选修3-2（全册知识点考点梳理、重点题型分类巩固练习）（基础版）（家教、补习、复习用）

1、人教版高中物理选修3-2知识点梳理重点题型（常考知识点）巩固练习电磁感应基础知识 【学习目标】1能够熟练地进行一些简单的磁通量、磁通量的变化的计算。2经历探究过程，理解电磁感应现象的产生条件。3重视了解电磁感应相关知识对社会、人类产生的巨大作用。【要点梳理】要点一、电流的磁效应 1820年，丹麦物理学家奥斯特发现载流导线能使小磁针偏转，这种作用称为电流的磁效应。 要点诠释：（1）为了避免地磁场影响实验结果，实验时通电直导线应南北放置。 （2）电流磁效应的发现证实了电和磁存在必然的联系，受其影响，法国物理学家安培提出了著名的右手螺旋定则和“分子电流”假说，英国物理学家法拉第在“磁生电”思想的指导

2、下，经过十年坚持不懈的努力终于找到了“磁生电”的条件。要点二、 电磁感应现象 1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，即“磁生电”的条件，产生的电流叫感应电流。 要点诠释：（1）法拉第将引起感应电流的原因概括为五类：变化的电流；变化的磁场；运动的恒定电流；运动的磁场；在磁场中运动的导体。 （2）电流的磁效应是由电生磁，是通过电流获得磁场的现象；电磁感应现象是磁生电现象，两个过程是相反的。要点三、 产生感应电流的条件 感应电流的产生条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化。也就是：一是电路必须闭合，二是穿过闭合电路的磁通量发生变化。即一闭合二变磁。 要点诠释：判断有无感应电流产生，关键是抓住

3、两个条件：（1）电路是闭合电路；（2）穿过电路本身的磁通量发生变化。其主要内涵体现在“变化”二字上，电路中有没有磁通量不是产生感应电流的条件，如果穿过电路的磁通量很大但不变化，那么无论有多大，也不会产生感应电流。只有“变磁”才会产生感应电动势，如果电路再闭合，就会产生感应电流。要点四、电流的磁效应与电磁感应现象的区别与联系 1区别：“动电生磁”和“动磁生电”是两个不同的过程，要抓住过程的本质，动电生磁是指运动电荷周围产生磁场；动磁生电是指线圈内的磁通量发生变化而在闭合线圈内产生了感应电流。要从本质上来区分它们。 2联系：二者都是反映了电流与磁场之间的关系。要点五、磁通量的计算公式中的是匀强磁场

4、的磁感应强度，是与磁场方向垂直的面积，可以理解为。如果磁感线和平面不垂直，应取平面在垂直磁感线方向上的投影面积。 如图所示，线圈平面与水平方向成角，磁感线竖直向下，磁感应强度为，线圈面积为。使用时很容易出错，多数同学分不清是谁和谁的夹角，盲目代入公式导致错误。我们可以取垂直磁感线的有效面积，这样就不易出错了。 2公式中的是指包含磁场的那部分有效面积。如图所示，闭合回路在纸面内，匀强磁场在圆区域内且垂直纸面，回路的面积大于圆区域面积，但穿过和的磁通量是相同的，因为有磁感线穿过的和的有效面积相同。 3磁通量是标量，但磁通量有正负之分，其正负是这样规定的：任何一个面都有正、反两个面，若规定磁感线从正

5、面穿入为正磁通量，则磁感线从反面穿人时磁通量为负值。 若磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁感线条数为，反向磁感线条数为，则磁通量为穿过该平面的磁感线的净条数（磁通量的代数和），即。 要点诠释：磁通量的正负既不表示大小，也不表示方向，仅是为了计算方便而引入的。 4磁通量与线圈匝数无关，也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响。同理，磁通量的变化量中。也不受线圈匝数的影响。所以，直接用公式求、时，不必去考虑线圈匝数。要点六、磁通量变化的几种情形 根据公式（其中为闭合回路所围面积和磁感线间的夹角）可知，有四种情形： （1）不变，变，则； （2）变化，不变，则； （3）变，也变，则（但!）； （4）不变

6、，不变，变化，则。 如图甲所示，闭合回路的一部分导体切割磁感线，闭合回路面积变化，引起磁通量变化；如图乙所示，由于磁铁插入或拔出线圈，线圈所处的磁场变化，引起磁通量变化；如图丙所示，若回路面积从变到，磁感应强度同时从变到，则回路中磁通量的变化为，若按就错了；如图丁所示，闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴转动，不变，线圈面积不变，但和的夹角变化，引起了穿过线圈的磁通量变化。 要点六、对“导体棒切割磁感线”的理解 闭合电路的一段导体做切割磁感线运动时，闭合电路中产生感应电流。如图甲所示，当导体向右运动时，穿过的磁通量发生变化，回路中产生感应电流。所以，“切割磁感线”产生感应电流和“磁通量变

7、化”产生感应电流在本质上是一致的。 导体切割磁感线时，回路中一定产生感应电流吗？如图乙所示，导体框的一部分导体切割磁感线，回路磁通量减小，线框中有感应电流；如图丙所示，虽然有两边切割了磁感线，但回路磁通量不变化，无感应电流产生。因此回路中是否产生感应电流，不是看有没有导体切割磁感线，关键是看闭合回路的磁通量是否发生了变化。 要点七、电磁感应现象中的能量转化 当在闭合电路中产生感应电流时，电流做功，消耗了电能，根据能量守恒定律，能量不会被创造，也不会被消灭。那么，是什么能量转化为电能呢？一般有两种情况： 1导体做切割磁感线运动，在电路中产生感应电流，是该导体的机械能转化为电能。 2如图所示，当图

8、中变化时，线圈中变化的电流产生变化的磁场，从而使中的磁通量发生变化而在中产生感应电流。此处电能是螺线管转移给的。但此处的转移并不像导线导电一样直接转移，而是一个间接的转移：电能磁场能电能，实质上还是能量的转化。【典型例题】类型一、磁通量的大小比较和计算 例1如图所示，线圈平面与水平方向成角，磁感线竖直向下，设磁感应强度为，线圈面积为，则穿过线圈的磁通量。 【答案】【解析】本题考查如何求磁通量，关键要分清已知条件中的面积是否为公式中的面积。 方法一：将面积投影到与磁场垂直的方向，即水平方向，则，故。 方法二：把磁场B分解为平行于线圈平面的分量和垂直于线圈平面的分量，显然不穿过线圈，且，故。【总结

9、升华】直接应用公式计算时，应注意其适用条件是线圈平面与磁感线垂直。如果线圈平面和磁感线不垂直，应把投影到与垂直的方向上，求出投影面积，然后由计算。或者将分解为与，由计算。举一反三【恒定电流复习与巩固例1 】【变式】下列说法正确的有（ ）A某线圈放置在磁感应强度大的地方，穿过它的磁通量越大B若线圈面积越大，则磁场穿过它的磁通量越大C放在磁场中某处的一个平面，若穿过它的磁通量为零，则该处的磁感应强度一定为零D比较磁场中两处磁感线的疏密程度，能定性比较磁感应强度大小【答案】D例2两个圆环、如图所示放置，且圆环半径，一条形磁铁的轴线过两个圆环的圆心处，且与圆环平面垂直，则穿过、环的磁通量和的关系是 （

10、 ） A B C D无法确定 【答案】C【解析】本题考查合磁通量的求解。解题时要注意有两个方向的磁感线穿过线圈，磁通量应是抵消之后剩余的磁感线的净条数。从上向下看，穿过圆环、的磁感线如图所示，磁感线有进有出，、环向外的磁感线条数一样多，但环向里的磁感线条数较多，抵消得多，净剩条数少，所以，选C。 【总结升华】磁通量是标量，但有正负，正负号并不表示磁通量的方向，它的符号仅表示磁感线的贯穿方向。当有两个方向的磁感线穿过某一回路时，求磁通量时要按代数和的方法求合磁通量（即穿过回路面积的磁感线的净条数）。举一反三【恒定电流复习与巩固例 】【变式】如图所示为两个同心金属圆环，当一有限匀强磁场垂直穿过环面

11、时，环面磁通量为，此时环磁通量为，若将其间匀强磁场改为一条形磁铁，垂直穿过环面，此时环面磁通量为，环面磁通量为，有关磁通量的大小说法，正确的是（ ） ABCD 【答案】BC 例3如图所示，有一个匝的线圈，其横截面是边长为的正方形，放在磁感应强度为的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直。若将这个线圈横截面的形状由正方形改变成圆形（横截面的周长不变），在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少？ 【答案】 【解析】线圈横截面为正方形时的面积： 。 穿过线圈的磁通量： 截面形状为圆形时，其半径r=4L2=2L 截面积大小S2=(2L)2=4(25) m2 穿过线圈的磁通量： 所以，磁通量的变化： 【总结升华】

12、（1）一定长度的导线所围成的封闭图形中，圆的面积最大。 （2）是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积。 （3）磁通量、磁通量的变化量与线圈匝数均无关。举一反三【恒定电流复习与巩固例 】【变式】在某一区域的磁感强度是，其方向沿轴正方向，如图所示其中；，；，求： （1）穿过表面上的磁通量多大?（2）穿过表面上的磁通量多大?（3）穿过表面上的磁通量多大?【答案】（1）；（2）；（3）类型二、磁通量变化情况分析 例4如图所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场，磁场有明显的圆形边界，圆心为，半径为。现于纸面内先后放上圆线圈，圆心均在处，线圈半径为，匝；线圈半径为，匝；线圈半径为，匝。问： （1）在减为的过程

13、中，和中磁通量改变了多少？ （2）当磁场转过30角的过程中，中磁通量改变了多少？ 【答案】见解析【解析】本题主要考查磁通量改变量的求解，可由求出。注意中的取对磁通量有贡献的有效面积。 （1）对线圈：， 磁通量改变量对线圈：（2）对线圈：，磁场转过时，磁通量改变量【总结升华】磁通量和线圈匝数无关，磁通量的改变量和线圈匝数也无关；当线圈所围面积大于磁场区域时，以磁场区域面积为准。举一反三【恒定电流复习与巩固例】【变式】一矩形线框，共有匝，有一半放在具有理想边界的的匀强磁场中，线框可绕边或绕边转动如图所示已知，求： （1）在图示位置处的磁通量；（2）由图示位置绕边转过角位置处的磁通量；（3）由图示位

14、置绕边转过角位置处的磁通量【答案】（1）；（2）；（3）例5（2014 娄底期末）如图所示，通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第一次将金属框由平移到，第二次将金属框绕cd边翻转到，设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为1和2，则()A12B12C12 D不能判断【答案】【解析】选C导体MN周围的磁场并非匀强磁场，靠近MN处的磁场强些，磁感线密一些，远离MN处的磁感线疏一些，当线框在位置时，穿过平面的磁通量为I，当线框平移到位置时，磁通量为，则磁通量的变化量为1|。当线框翻转至位置时，磁感线相当于从“反面”穿过平面，则磁通量为，则磁通量的变化量是2|，所以10)随时间变化，t0时，P、Q两

15、极板电势相等。两极板间的距离远小于环的半径，经时间t电容器P板()A不带电 B所带电荷量与t成正比C带正电，电荷量是eq f(KL2C,4) D带负电，电荷量是eq f(KL2C,4)7粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行。现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框的一边a、b两点间电势差绝对值最大的是（ ） 8环形线圈放在匀强磁场中，设在第1 s内磁场方向垂直于线圈平面向里，如图甲所示。若磁感应强度随时间t的变化关系如图乙所示，那么在第2 s内，线圈中感应电流的大小和方向是（ ） A大小恒定

16、，逆时针方向 B大小恒定，顺时针方向 C大小逐渐增加，顺时针方向 D大小逐渐减小，逆时针方向二、填空题9一个200匝、面积为20 cm2的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成30角，若磁感应强度在0.05 s内由0.1 T增加到0.5 T，在此过程中穿过线圈的磁通量的变化量是_Wb；磁通量的平均变化率是_Wb / s；线圈中的感应电动势的大小是_V。10（2015 海南会考）如图所示，直导线ab与固定的电阻器R连成闭合电路，ab长0.40m，在磁感应强度是0.6T的匀强磁场中以5.0m/s的速度向右做切割磁感线的运动，运动方向跟ab导线垂直。这时直导线ab产生的感应电动势的大小是 _，直导

17、线ab中的感应电流的方向是由 _向_。三、解答题11如图所示，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，它们每米长度的电阻都是0.2，磁场的磁感应强度为0.2 T。问： （1）3 s末电路中的电流为多少？ （2）3 s内电路中产生的平均感应电动势为多少？12（2015 天津卷）如图所示，“凸”字形硬质金属线框质量为m，相邻各边互相垂直，且处于同一竖直平面内，ab边长为l，cd边长为2l，ab与cd平行，间距为2l匀强磁场区域的上下边界均水平，磁场方向垂直于线框所在平面。开始时，cd边到磁场上边界的距离为2l

18、，线框由静止释放，从cd边进入磁场直到ef、pq边进入磁场前，线框做匀速运动，在ef、pq边离开磁场后，ab边离开磁场之前，线框又做匀速运动。线框完全穿过磁场过程中产生的热量为Q线框在下落过程中始终处于原竖直平面内，且ab、cd边保持水平，重力加速度为g；求（1）线框ab边将离开磁场时做匀速运动的速度大小是cd边刚进入磁场时的几倍；abcdefpq2l磁场区（2）磁场上下边界间的距离H【答案与解析】一、选择题1【答案】BC 【解析】根据法拉第磁感应定律可知1 V=1 Wbs，选项B正确。T是磁感应强度B的单位，1 T显然不等于1 Wb，故A错误。根据磁通量的定义，1 Wb=1 Tm2，可知C正

19、确，D错误。2【答案】B 【解析】公式中的应指导体的有效切割长度，甲、乙、丁的有效长度均为1，电动势，而丙有效长度为，故B项正确。3【答案】BCD 【解析】当公式中B、v互相垂直而导体切割磁感线运动时感应电动势最大：，考虑到它们三者的空间位置关系可选B、C、D。4【答案】D 【解析】由题意知：，故，保持不变。5【答案】B 【解析】因，则可据图象斜率判断知图甲中，即电动势E为0；图乙中为恒量，即电动势E为一恒定值；图丙中E前E后；图丁中图象斜率先减后增，即回路中感应电动势先减后增，故只有B选项正确。6【答案】D【解析】磁感应强度以BB0Kt(K0)随时间变化，由法拉第电磁感应定律得Eeq f(,

20、t)Seq f(B,t)KS，而Seq f(L2,4)，经时间t电容器P板所带电荷量QECeq f(KL2C,4)；由楞次定律知电容器P板带负电，故D选项正确。7【答案】B 【解析】在四个图中感应电动势大小相等，线框中感应电流大小也相等。设电流为，线框每边电阻为r，则在A、C、D项中ab边均是电源的负载，故Uab=Ir，而在B项中ab是电源，玑。为路端电压，外电阻为3r，即Uab=3Ir。因此答案应选B。8【答案】A 【解析】由图乙可知，第2 s内为定值，由知，线圈中感应电动势为定值，所以感应电流大小恒定。第2 S内磁场方向向外，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律判断知感应电流为逆时针方向，A项

21、正确。二、填空题9【答案】4104 8103 1.6【解析】磁通量的变化量是由磁场的变化引起的，应该用公式来计算，所以。 磁通量的变化率为， 感应电动势的大小可根据法拉第电磁感应定律求得，。10【答案】1.20V；b；a.【解析】根据法拉第电磁感应定律：由右手定则判断电流方向由b到a。三、解答题11【答案】（1）1.06 A （2）4.33 V 【解析】（1）夹在导轨间的部分导体切割磁感线产生的感应电动势才是电路中的电动势，3 S末时刻，夹在导轨间导体的长度为，所以， ，此时电路电阻为，所以，。（2）3 s内的感应电动势平均值。12【答案】(1) 4倍 (2) 【解析】（1）设磁场的磁感应强度

22、大小为B，cd边刚进磁场时，线框做匀速运动的速度为v1 E1=2Blv1 设线框总电阻为R，此时线框中电流为I1，闭合电路欧姆定律，有 设此时线框所受安培力为F1，有 由于线框做匀速运动，其受力平衡，有 mg=F1 由式得 设ab边离开磁场之前，线框做匀速运动的速度为v2，同理可得 由式得 v2=4v1 （2）线框自释放直到cd边进入磁场前，有机械能守恒定律，有 线框完全穿过磁场的过程中，由能量守恒定律，有 由式得 人教版高中物理选修3-2知识点梳理重点题型（常考知识点）巩固练习电磁感应定律应用 【学习目标】1了解感生电动势和动生电动势的概念及不同。2了解感生电动势和动生电动势产生的原因。3能

23、用动生电动势和感生电动势的公式进行分析和计算。【要点梳理】要点一、感生电动势和动生电动势由于引起磁通量的变化的原因不同感应电动势产生的机理也不同，一般分为两种：一种是磁场不变，导体运动引起的磁通量的变化而产生的感应电动势，这种电动势称作动生电动势，另外一种是导体不动，由于磁场变化引起磁通量的变化而产生的电动势称作感生电动势。1感应电场19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在他的电磁场理论中指出，变化的磁场会在周围空间激发一种电场，我们把这种电场叫做感应电场。 静止的电荷激发的电场叫静电场，静电场的电场线是由正电荷发出，到负电荷终止，电场线不闭合，而感应电场是一种涡旋电场，电场线是封闭的，如图所

24、示，如果空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动，而产生感应电流，或者说导体中产生感应电动势。要点诠释：感应电场是产生感应电流或感应电动势的原因，感应电场的方向也可以由楞次定律来判断。感应电流的方向与感应电场的方向相同。2感生电动势（1）产生：磁场变化时会在空间激发电场，闭合导体中的自由电子在电场力的作用下定向运动，产生感应电流，即产生了感应电动势。（2）定义：由感生电场产生的感应电动势成为感生电动势。（3）感生电场方向判断：右手螺旋定则。3、感生电动势的产生由感应电场使导体产生的电动势叫做感生电动势，感生电动势在电路中的作用就是充当电源，其电路是内电路，当它和外电路连接

25、后就会对外电路供电。变化的磁场在闭合导体所在的空间产生电场，导体内自由电荷在电场力作用下产生感应电流，或者说产生感应电动势。其中感应电场就相当于电源内部所谓的非静电力，对电荷产生作用。例如磁场变化时产生的感应电动势为 要点二、洛伦兹力与动生电动势导体切割磁感线时会产生感应电动势，该电动势产生的机理是什么呢？导体切割磁感线产生的感应电动势与哪些因素有关？他是如何将其他形式的能转化为电能的？1、动生电动势（1）产生：导体切割磁感线运动产生动生电动势（2）大小：（的方向与的方向垂直）（3）动生电动势大小的推导：棒处于匀强磁场中，磁感应强度为，垂直纸面向里，棒沿光滑导轨以速度匀速向右滑动，已知导轨宽度

26、为，经过时间由运动导，如图所示，由法拉第电磁感应定律可得：故动生电动势大小为2、动生电动势原因分析导体在磁场中切割磁感线时，产生动生电动势，它是由于导体中的自由电子受到洛伦兹力的作用而引起的。 如图甲所示，一条直导线在匀强磁场中以速度向右运动，并且导线与的方向垂直，由于导体中的自由电子随导体一起以速度运动，因此每个电子受到的洛伦兹力为：的方向竖直向下，在力的作用下，自由电子沿导体向下运动，使导体下端出现过剩的负电荷，导体上端出现过剩的正电荷，结果使导体上端的电势高于下端的电势，出现由指向的静电场，此电场对电子的静电力的方向向上，与洛伦兹力方向相反，随着导体两端正负电荷的积累，电场不断增强，当作

27、用在自由电子上的静电力与电子受到的洛伦兹力相平衡时，两端产生一个稳定的电势差。如果用另外的导线把两端连接起来，由于段的电势比段的电势高，自由电子在静电力的作用下将在导线框中沿顺时针流动，形成逆时针方向的电流，如图乙所示。电荷的流动使两端积累的电荷不断减少，洛伦兹力又不断使自由电子从端运动到端从而在两端维持一个稳定的电动势。可见运动的导体就是一个电源，端是电源的正极，端是电源的负极，自由电子受洛伦兹力的用，从端搬运到端，也可以看做是正电荷受洛伦兹力作用从端搬运到端，这里洛伦兹力就相当于电源中的非静电力，根据电动势的定义，电动势等于单位正电荷从负极通过电源内部移动到电源的正极非静电力所做的功，作用

28、在单位电荷上的洛伦兹力为：于是动生电动势就是：上式与法拉第电磁感应定律得到的结果一致。要点三、动生电动势和感生电动势具有相对性动生电动势和感生电动势的划分，在某些情况下只有相对意义，如本章开始的实验中，将条形磁铁插入线圈中，如果在相对于磁铁静止的参考系观察，磁铁不动，空间各点的磁场也没有发生变化，而线圈在运动，线圈中的电动势是动生的；但是，如果在相对于线圈静止的参考系内观察，则看到磁铁在运动，引起空间磁场发生变化，因而，线圈中的电动势是感生的，在这种情况下，究竟把电动势看作动生的还是感生的，决定于观察者所在的参考系，然而，并不是在任何情况下都能通过转换参考系把一种电动势归结为另一种电动势，不管

29、是哪一种电动势，法拉第电磁感应定律、楞次定律都成立。要点四、应用电子感应加速器即使没有导体存在，变化的磁场以在空间激发涡旋状的感应电场，电子感应器就是应用了这个原理，电子加速器是加速电子的装置，他的主要部分如图所示，画斜线的部分为电磁铁两极，在其间隙安放一个环形真空室，电磁铁用频率为每秒数十周的强大交流电流来励磁，使两极间的磁感应强度往返变化，从而在环形真空室内感应出很强的感应涡旋电场，用电子枪将电子注入唤醒真空室，他们在涡旋电场的作用下被加速，同时在磁场里受到洛伦兹力的作用，沿圆规道运动。 如何使电子维持在恒定半径为的圆规道上加速，这对磁场沿径向分布有一定的要求，设电子轨道出的磁场为，电子做

30、圆周运动时所受的向心力为洛伦兹力，因此：也就是说，只要电子动量随磁感应强度成正比例增加，就可以维持电子在一定的轨道上运动。 【典型例题】类型一、感生电动势的运算例1有一面积为S100 cm2的金属环，电阻为R0.1 ，环中磁场变化规律如图乙所示，且磁场方向垂直环面向里，在t1到t2时间内，环中感应电流的方向如何？通过金属环的电荷量为多少？【答案】逆时针方向0.01 C【解析】(1)由楞次定律，可以判断金属环中感应电流方向为逆时针方向(2)由图可知：磁感应强度的变化率为金属环中磁通量的变化率环中形成的感应电流 通过金属环的电荷量 由解得举一反三: 【变式】在下图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感

31、生电场的是() 【答案】C例2在空间出现如图所示的闭合电场，电场线为一簇闭合曲线，这可能是（ ）A沿方向磁场在迅速减弱B. 沿方向磁场在迅速增强C. 沿方向磁场在迅速减弱D. 沿方向磁场在迅速增强【答案】AC【解析】根据电磁感应，闭合回路中的磁通量变化时，使闭合回路中产生感应电流，该电流可用楞次定律来判断，根据麦克斯韦电磁理论，闭合回路中产生感应电流，使因为闭合回路中受到了电场力的作用，而变化的磁场产生电场，与是否存在闭合回路没有关系，故空间磁场变化产生的电场方向，仍可用楞次定律来判断，四指环绕方向即感应电场的方向，由此可知AC正确。【总结升华】已知感应电场方向求原磁通量的变化情况的基本思路是

32、：楞次定律右手螺旋定则楞次定律右手螺旋定则感应电场的方向 感应磁场的方向 磁通量的变化情况举一反三: 【变式1】如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将() A不变 B增加C减少 D以上情况都可能【答案】B【电磁感应定律应用 例1】【变式2】下列各种实验现象，解释正确的是（ ） 【答案】ABC例3.一个面积、匝数匝的线圈放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度随时间变化的规律如图456所示，则下列判断正确的是() A在开始的内穿过线圈的磁通量变化率等于B在开始的内穿过线圈的磁通量的变化量等于零C在开始的内线圈中产生的感应电动

33、势等于D在第末线圈中的感应电动势等于零【答案】AC【解析】磁通量的变化率，其中磁感应强度的变化率即为图象的斜率由图知前的，所以，A选项正确在开始的内磁感应强度由减到，又从向相反方向的增加到，所以这内的磁通量的变化量，B选项错在开始的内，C选项正确第末的感应电动势等于内的电动势，.D选项错【总结升华】正确计算磁通量的变化量，是解题的关键。举一反三: 【变式1】闭合电路中产生的感应电动势大小，跟穿过这一闭合电路的下列哪个物理量成正比()A磁通量B磁感应强度C磁通量的变化率 D磁通量的变化量【答案】C【电磁感应定律应用 例2】【变式2】水平桌面上放一闭合铝环，在铝环轴线上方有一条形磁铁，当条形磁铁沿

34、轴线竖直向下迅速靠近铝环时，下列判断正确的是（ ） A铝环有收缩的趋势，对桌面的压力增大B铝环有扩张的趋势，对桌面的压力增大C铝环有收缩的趋势，对桌面的压力减小D铝环有扩张的趋势，对桌面的压力减小【答案】A 【电磁感应定律应用 例3】【变式3】带正电的小球在水平桌面上的圆轨道内运动，从上方俯视，沿逆时针方向如图。空间内存在竖直向下的匀强磁场，不计一切摩擦，当磁场均匀增强时，小球的动能将（ ） A逐渐增大 B逐渐减小 C不变 D无法判定【答案】A类型二、动生电动势的运算例4如图所示，三角形金属导轨上放有一金属杆，在外力作用下，使保持与垂直，以速度v匀速从O点开始右移，设导轨与金属棒均为粗细相同的

35、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】导体棒从开始到如图所示位置所经历时间设为，则导体棒切割磁感线的有效长度，故，即电路中电动势与时间成正比，C选项正确；电路中电流强度.而等于的周长，所以所以A正确【总结升华】导体棒切割磁感线的有效长度在变化，同时导轨与金属棒的长度也在变化。例5(2014 江苏卷）如图所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为L，长为3d，导轨平面与水平面的夹角为，在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层。匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与导

36、轨平面垂直。质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在滑上涂层之前已经做匀速运动，并一直匀速滑到导轨底端。导体棒始终与导轨垂直，且仅与涂层间有摩擦，接在两导轨间的电阻为R，其他部分的电阻均不计，重力加速度为g。求： (1)导体棒与涂层间的动摩擦因数；(2)导体棒匀速运动的速度大小v； (3)整个运动过程中，电阻产生的焦耳热Q。【答案】（1）（2）（3）【解析】（1）在绝缘涂层上受力平衡解得（2）在光滑导轨上感应电动势 感应电流安培力 受力平衡解得（3）摩擦生热能量守恒定律解得【总结升华】用能量角度来思维，会使问题简化；用能量转化与守恒定律来解题是学习高中物理应该具备的能力之一。例6如图所示，小

37、灯泡规格为“”，接在光滑水平导轨上，导轨间距为，电阻不计金属棒垂直搁在导轨上，电阻为，整个装置处于的匀强磁场中求： (1)为使灯泡正常发光，的滑行速度为多大？(2)拉动金属棒的外力的功率有多大？【答案】(1)(2)【解析】当金属棒在导轨上滑行时，切割磁感线产生感应电动势，相当于回路的电源，为小灯泡提供电压金属棒在光滑的导轨上滑行过程中，外力克服安培力做功，能量守恒，所以外力的功率与电路上产生的电功率相等(1)灯泡的额定电流和电阻分别为，设金属棒的滑行速度为，则，式中为棒的电阻由，即得(2)根据能量转换，外力的机械功率等于整个电路中的电功率，即.【总结升华】用好“灯泡正常发光”、“光滑水平导轨”

38、这些条件是这类题的思路基础。类型三、动生电动势和感生电动势的区别与联系例7如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为，导轨的端点用电阻可以忽略的导线相连，两导轨间的距离有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感应强度与时间的关系为，比例系数 一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直在时刻，金属杆紧靠在端，在外力作用下，杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动，求在时金属杆所受的安培力【答案】【解析】以表示金属杆运动的加速度，在时刻，金属杆与初始位置的距离此时杆的速度，这时，杆与导轨构成的回路的面积，回路中的感应电动势因故回路的总电阻回路中的

39、感应电流作用于杆的安培力解得，代入数据为【总结升华】在导体棒向左运动过程中，产生的是动生电动势还是感生电动势？两种电动势是相加还是相减？这是求解电流时应注意的问题。例8如图所示，导体在做切割磁感线运动时，将产生一个电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的是() A因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势B动生电动势的产生与洛伦兹力有关C动生电动势的产生与电场力有关D动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的【答案】AB【解析】 如图所示，当导体向右运动时，其内部的自由电子因受向下的洛伦兹力作用向下运动，于是在棒的端出现负电荷，而在棒的端出现正电荷，所以端电势比端高棒就相当于一个电源，正

40、极在端 【总结升华】正确判断洛伦磁力的方向，认清电源部分。类型三、图像问题例9(2014 济南期末) 如图所示，一沿水平方向的匀强磁场分布在宽度为2L的某矩形区域内（长度足够大），该区域的上下边界MN、PS是水平的。有一边长为L的正方形导线框abcd从距离磁场上边界MN的某高处由静止释放下落而穿过该磁场区域，已知当线框的ab边到达PS时线框刚好做匀速直线运动。以线框的ab边到达MN时开始计时，以MN处为坐标原点，取如图坐标轴x，并规定逆时针方向为感应电流的正方向，向上为力的正方向。则关于线框中的感应电流I和线框所受到的安培力F与ab边的位置坐标x的以下图线中，可能正确的是（ ）【答案】AD【解

41、析】若在第一个L内，线框匀速运动，电动势恒定，电流恒定；则在第二个L内，线框只在重力作用下加速，速度增大；在第三个L内，安培力F安BILmg，线框减速运动，电动势EBlv减小，电流i减小，B错。若在第一个L内线框刚进入磁场时受到的安培力小于重力，这个过程加速度逐渐减小，但速度继续增大，电动势EBlv增大，电流i增大；则在第二个L内，线框只在重力作用下加速，速度增大；在第三个L内，安培力F安BIL，可能与线框重力平衡，线框做匀速运动，电动势EBlv不变，电流i的大小不变但方向相反，A、D两项正确，C项错。举一反三: 【电磁感应定律应用 例8】【变式】如图所示的电路可以用来“研究电磁感应现象”。干

42、电池、开关、线圈、滑动变阻器串联成一个电路，电流计、线圈串联成另一个电路。线圈套在同一个闭合铁芯上，且它们的匝数足够多。从开关闭合时开始计时，流经电流计的电流大小随时间变化的图象是（ ） 【答案】B 例10如图所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计。两质量、长度均相同的导体棒，置于边界水平的匀强磁场上方同一高度处。磁场宽为，方向与导轨平面垂直。先由静止释放，刚进入磁场即匀速运动，此时再由静止释放，两导体棒与导轨始终保持良好接触。用表示的加速度，表示的动能，分别表示相对释放点的位移。下图中正确的是( )【答案】B D【解析】导体棒落入磁场之前做自由落体运动，加速度恒为，有，棒进入磁场以速

43、度做匀速直线运动时，棒开始做自由落体运动，与棒做自由落体运动的过程相同，此时棒在磁场中做匀速直线运动的路程为，棒进入磁场而还没有传出磁场的过程，无电磁感应，两导体棒仅受到重力作用，加速度均为，知道棒穿出磁场，B正确。棒穿出磁场，棒切割磁感线产生电动势，在回路中产生感应电流，因此时棒速度大于进入磁场是切割磁感线的速度，故电动势、电流、安培力都大于刚进入磁场时的大小，棒减速，直到穿出磁场仅受重力，做匀加速运动，结合匀变速直线运动，可知加速过程动能与路程成正比，D正确。【总结升华】在分析电磁感应中的图象问题时，解决问题时可从看坐标轴表示什么物理量；看具体的图线，它反映了物理量的状态或变化，要看图象在

44、坐标轴上的截距，它反映的是一个物理量为零时另一物理量的状态等等。在分析这类问题时除了运用右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律外还要注意相关集合规律的运用。举一反三: 【电磁感应定律应用 例9】【变式】如图（甲）所示，一闭合金属圆环处在垂直圆环平面的匀强磁场中。若磁感强度随时间按如图（乙）所示的规律变化，设图中磁感强度垂直纸面向里为正方向，环中感生电流沿顺时针方向为正方向。则环中电流随时间变化的图象可能是下图中的 （ ） 【答案】C人教版高中物理选修3-2知识点梳理重点题型（常考知识点）巩固练习【巩固练习】一、选择题1某空间出现了如图所示的一组闭合的电场线，这可能是() A沿AB方向磁场

45、的迅速减弱B沿AB方向磁场的迅速增强C沿BA方向磁场的迅速增强D沿BA方向磁场的迅速减弱2一直升机停在南半球的地磁极上空该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B.直升机螺旋桨叶片的长度为L，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨顺时针方向转动螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如果忽略a到转轴中心线的距离，用表示每个叶片中的感应电动势，如图所示则() AfL2B，且a点电势低于b点电势B2fL2B，且a点电势低于b点电势CfL2B，且a点电势高于b点电势D2fL2B，且a点电势高于b点电势3如图所示，两个比荷相同的都带正电荷的粒子a和b以相同的动能在匀强磁场中运动，a从B1区运

46、动到B2区，已知B2B1；b开始在磁感应强度为B1的磁场中做匀速圆周运动，然后磁场逐渐增加到B2.则a、b两粒子的动能将()Aa不变，b增大Ba不变，b变小Ca、b都变大 Da、b都不变4内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于圆环直径的带正电的小球，以速率v0沿逆时针方向匀速转动，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场设运动过程中小球带电荷量不变，那么(如图所示)()A小球对玻璃圆环的压力一定不断增大B小球所受的磁场力一定不断增大C. 小球先沿逆时针方向减速运动，之后沿顺时针方向加速运动D磁场力对小球一直不做功5如图所示，一金属方框abcd从离磁场区域

47、上方高h处自由落下，然后进入与线框平面垂直的匀强磁场中，在进入磁场的过程中，可能发生的情况是() A线框做加速运动，加速度a2 B12C12 D不能判断9如图所示，在第一象限内存在磁场，已知沿x轴方向磁感应强度均匀增加，满足Bxkx，沿y轴方向磁感应强度不变线框abcd做下列哪种运动时可以产生感应电流() A沿x轴方向匀速运动B沿y轴方向匀速运动C沿x轴方向匀加速运动D沿y轴方向匀加速运动10如图所示，闭合圆导线圈平行地放置在匀强磁场中，其中ac、bd分别是平行、垂直于磁场方向的两直径试分析线圈做以下哪种运动时能产生感应电流() A使线圈在其平面内平动或转动B使线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动

48、C使线圈以ac为轴转动D使线圈以bd为轴稍做转动二、填空题11（2015 河南校级期中）电阻为R的矩形导线框abcd，边长为ab=L，ad=h，质量为m，自某一高度自由落下，通过一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁场区域的宽度也为h，如图所示，若线框恰好以恒定速度通过磁场，则线框中消耗的电能是 _12把一个矩形线圈从有理想边界的匀强磁场中匀速拉出(如图)，第一次速度为v1，第二次速度为v2，且v22v1，则两情况下拉力的功之比_，拉力的功率之比_，线圈中产生的焦耳热之比_.三、解答题13如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m、导轨平面与水平面成37角，下端连接阻值

49、为R的电阻，匀强磁场方向与导轨平面垂直质量为0.2kg，电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25.(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小(2)当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8W，求该速度的大小(3)在上问中，若R2，金属棒中的电流方向由a到b，求磁感应强度的大小与方向(g10m/s2，sin370.6，cos370.8)14如图所示，P、Q为水平面内平行放置的光滑金属长直导轨，间距为L1，处在竖直向下、磁感应强度大小为B1的匀强磁场中，一导体杆ef垂直于P、Q放在导轨上，在外力作用下向左做匀速直线运动质量为m、每边电阻均

50、为r、边长为L2的正方形金属框abcd置于竖直平面内，两顶点a、b通过细导线与导轨相连，磁感应强度大小为B2的匀强磁场垂直金属框向里，金属框恰好处于静止状态，不计其余电阻和细导线对a、b点的作用力(1)通过ab边的电流Iab是多大？(2)导体杆ef的运动速度v是多大？ 15(2014 天津卷）如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角=300的斜面上，导轨电阻不计，间距L=0.4m。导轨所在空间被分成区域I和，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，中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁场感应度大小均为B=0.5T，在区域I中，将质量m1=0.1kg，电阻R1=0.

51、1的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑。然后，在区域中将质量m2=0.4kg，电阻R2=0.1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的磁场中，ab、cd始终与轨道垂直且两端与轨道保持良好接触，取g=10m/s2,问（1）cd下滑的过程中，ab中的电流方向；（2）ab将要向上滑动时，cd的速度v多大；（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=3.8m，此过程中ab上产生的热量Q是多少。【答案与解析】一、选择题1【答案】AC【解析】假设存在圆形闭合回路，回路中应产生与电场同向的感应电流，由安培定则可知，感应电流的磁场向下，所以根据楞次定律

52、，引起感应电流的应是方向向下的磁场迅速减弱或方向向上的磁场迅速增强，故A、C正确2【答案】A【解析】对于螺旋桨叶片ab，其切割磁感线的速度是其做圆周运动的线速度，螺旋桨上不同的点线速度不同，但满足vR，可求其等效切割速度vL/2fL，运用法拉第电磁感应定律EBLvfL2B.由右手定则判断电流的方向为由a指向b，在电源内部电流由低电势流向高电势，故选项A正确3【答案】A【解析】a粒子一直在恒定的磁场中运动，受到的洛伦兹力不做功，动能不变；b粒子在变化的磁场中运动，由于变化的磁场要产生感生电场，感生电场会对它做正功，所以，A选项是正确的4【答案】CD【解析】变化的磁场将产生感生电场，这种感生电场由

53、于其电场线是闭合的，也称为涡旋电场，其场强方向可借助电磁感应现象中感应电流方向的判定方法，使用楞次定律判断当磁场增强时，会产生顺时针方向的涡旋电场，电场力先对小球做负功使其速度减为零，后对小球做正功使其沿顺时针方向做加速运动，所以C正确；磁场力始终与小球运动方向垂直，因此始终对小球不做功，D正确；小球在水平面内沿半径方向受两个力作用：环的压力FN和磁场的洛伦兹力F，这两个力的合力充当小球做圆周运动的向心力，其中FBqv，磁场在增强，球速先减小，后增大，所以洛伦兹力不一定总在增大；向心力，其大小随速度先减小后增大，因此压力FN也不一定始终增大故正确答案为C、D.5【答案】ABC【解析】由楞次定律

54、的另一种表述知：感应电流的效果总是阻碍导体间的相对运动当线框下落进入磁场过程中，感应电流的磁场将阻碍线框进入磁场，这就说明进入磁场时产生的感应电流使线框受到向上的安培力设线框bc边长为L，整个线框电阻为R，进入磁场时速度为v，bc边进入磁场时感应电动势EBLv，线框中的电流.受到向上的安培力.如果Fmg，线框将匀速进入磁场如果Fmg，线框将减速进入磁场，随着速度的减小，F减小，加速度的值将减小，线框做加速度减小的减速运动由此可见，其进入磁场的运动特点是由其自由下落的高度h决定的(对于确定的线圈)，A、B、C三种情况均有可能但第四种情况D绝不可能，因为线框进入磁场，才会受到向上的安培力，同时受到

55、向上的力是因为有电流，可见已经有一部分机械能转化为电能，机械能不守恒6【答案】C【解析】根据感应电流在一段时间恒定，导线框应为扇形；由右手定则可判断出产生的感应电流i随时间t的变化规律如图1所示的是C。7【答案】C. 【解析】利用安培定则判断直线电流产生的磁场，作出俯视图如图考虑到磁场具有对称性，可以知道，穿入线圈的磁感线的条数与穿出线圈的磁感线的条数是相等的故选C.8【答案】C. 【解析】设线框在位置时的磁通量为1，在位置时的磁通量为，直线电流产生的磁场在处比在处要强，.将线框从平移到，磁感线是从线框的同一面穿过的，所以1|；将线框从绕cd边转到，磁感线分别是从线框的正反两面穿过的，所以2|

56、()|(以原来穿过的为正，则后来从另一面穿过的为负)故正确选项为C.9【答案】AC. 【解析】根据磁场的特点，线框沿x轴方向运动，磁通量增加，有感应电流；沿y轴方向运动磁通量不变，不产生感应电流10【答案】D. 【解析】根据产生感应电流的条件可知：只需使穿过闭合回路的磁通量发生变化，就能在回路中产生感应电流线圈在匀强磁场中运动，磁感应强度B为定值，根据前面分析BS知：只要回路中相对磁场的正对面积改变量S0，则磁通量一定要改变，回路中一定有感应电流产生当线圈在纸面内平动或转动时，线圈相对磁场的正对面积始终为零，因此S0，因而无感应电流产生；当线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动时，同样S0，因而无感

57、应电流产生；当线圈以ac为轴转动时，线圈相对磁场的正对面积改变量S仍为零，回路中仍无感应电流；当线圈以bd为轴稍做转动，则线圈相对磁场的正对面积发生了改变，因此在回路中产生了感应电流，故选D.二、填空题11【答案】【解析】因为线框恰好以恒定速度通过磁场，线框的重力势能减小，转化为内能。线框通过磁场的整个过程，线框的高度下降为2h，重力势能减少为2mgh，则根据能量守恒定律，线框内产生的焦耳热为12【答案】；.【解析】设线圈的ab边长为l、bc边长为l，整个线圈的电阻为R.把ab拉出磁场时，cd边以速度v匀速运动切割磁感线产生动生电动势EBlv，其电流方向从c指向d，线圈中形成的感应电流，cd边

58、所受的安培力.为了维持线圈匀速运动，所需外力大小为.因此拉出线圈时外力的功外力的功率线圈中产生的焦耳热.即Qv.由上面得出的W、P、Q的表达式可知，两情况拉力的功、功率，线圈中的焦耳热之比分别为；三、解答题13【答案】(1)4m/s2(2)10m/s(3)0.4T垂直导轨平面向上【解析】(1)金属棒开始下滑的初速度为零，根据牛顿第二定律mgsinmgcosma由式解得a10(0.60.250.8)m/s24m/s2(2)设金属棒运动达到稳定时，速度为v，所受安培力为F，棒在沿导轨方向受力平衡mgsinmgcosF0此时金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻R消耗的电功率FvP由、两式解得(3

59、)设电路中电流为I，两导轨间金属棒的长度为l，磁场的磁感应强度为B由、两式解得磁场方向垂直导轨平面向上14【答案】(1)(2)【解析】(1)设通过正方形金属框的总电流为I，ab边的电流为Iab，dc边的电流为Idc，有金属框受重力和安培力，处于静止状态，有由，解得(2)由(1)可得设导体杆切割磁感线产生的电动势为E，有设ad、dc、cb三边电阻串联后与ab边电阻并联的总电阻为R，则根据闭合电路欧姆定律，有由，解得本题综合了平衡、电路、电磁感应等问题，但思路并不曲折，属于容易题15【答案】（1）由a流向b （2） (3)1.3【解析】（1）由a流向b（2）开始放置ab刚好不下滑时，ab所受摩擦力

60、为最大静摩擦力，设其为 有 设ab刚好要上滑时，cd棒的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律有E=Blv设电路中的感应电流为，由闭合电路的欧姆定律设ab所受安培力为F安，有此时ab受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件有代入数据解得（3）设cd棒的运功过程中电路中产生的总热量为，由能量守恒有又解得Q=1.3J人教版高中物理选修3-2知识点梳理重点题型（常考知识点）巩固练习电磁感应与电路知识、能的转化和守恒专题 【学习目标】1运用能的转化和守恒定律进一步理解电磁感应现象产生的条件、楞次定律以及各种电磁感应现象中能量转化关系。2能够自觉地从能的转化和守恒定律出发去理解或解决电磁感应现象及问题