2024届高考物理二轮专题复习与测试第一部分专题四电路和电磁感应第12讲电磁感应与电磁波命题点二法拉第电磁感应定律的理解和应用

命题点二法拉第电磁感应定律的理解和应用1．磁通量发生变化的三种情况．(1)磁通量的变化是由面积变化引起时，ΔΦ＝BΔS，则E＝neq\f(BΔS,Δt).(2)磁通量的变化是由磁场变化引起时，ΔΦ＝ΔBS，则E＝neq\f(ΔBS,Δt)，注意S为线圈在磁场中的有效面积．(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，ΔΦ＝|Φ末－Φ初|，E＝neq\f(|B2S2－B1S1|,Δt)≠neq\f(ΔBΔS,Δt).2．求解感应电动势的常见情况与方法．情景图研究对象表达式回路(不一定闭合)E＝neq\f(ΔΦ,Δt)一段直导线(或等效成直导线)E＝Blvsinθ绕一端转动的一段导体棒E＝eq\f(1,2)Bl2ω绕与B垂直的轴转动的导线框E＝nBSω·sin(ωt＋φ0)(2023·全国甲卷)(多选)一有机玻璃管竖直放在水平地面上，管上有漆包线绕成的线圈，线圈的两端与电流传感器相连，线圈在玻璃管上部的5匝均匀分布，下部的3匝也均匀分布，下部相邻两匝间的距离大于上部相邻两匝间的距离。如图(a)所示。现让一个很小的强磁体在玻璃管内沿轴线从上端口由静止下落，电流传感器测得线圈中电流I随时间t的变化如图(b)所示。则()A．小磁体在玻璃管内下降速度越来越快B．下落过程中，小磁体的N极、S极上下颠倒了8次C．下落过程中，小磁体受到的电磁阻力始终保持不变D．与上部相比，小磁体通过线圈下部的过程中，磁通量变化率的最大值更大解析：电流的峰值越来越大，即小磁铁在依次穿过每个线圈的过程中磁通量的变化率越来越快，因此小磁体的速度越来越大，A、D项正确；假设小磁体是N极向下穿过线圈，则在穿入靠近每匝线圈的过程中磁通量向下增加，根据楞次定律可知线圈中产生逆时针的电流，而在穿出远离每匝线圈的过程中磁通量向下减少产生顺时针的电流，即电流方向相反，与题干图中描述的穿过线圈的过程电流方向变化相符，S极向下同理；所以磁铁穿过8匝线圈过程中会出现8个这样的图像，并且随下落速度的增加，感应电流的最大值逐渐变大，所以磁体下落过程中磁极的N、S极没有颠倒，选项B项错误；线圈可等效为条形磁铁，线圈的电流越大则磁性越强，因此电流的大小是变化的小磁体受到的电磁阻力是变化的，不是一直不变的，C项错误．故选AD.答案：AD近期小朋友热衷玩的一种夜光飞行器的实物和模型如图所示．假设该飞行器在北半球的地磁极上空，该处地磁场的方向竖直向下，磁感应强度为B.飞行器的螺旋桨叶片远端在固定的水平圆环内转动，在螺旋桨转轴和叶片的运端b之间连接有一个发光二极管D，已知叶片长度为L，转动的频率为f，从上向下看叶片是按顺时针方向转动的．用E表示每个叶片中的感应电动势，螺旋桨转轴和叶片均为导体．则()A．E＝πBL2f，图示连接的二极管不会发光B．E＝2πBL2f，图示连接的二极管不会发光C．E＝πBL2f，图示连接的二极管可以发光D．E＝2πBL2f，图示连接的二极管可以发光解析：根据法拉第电磁感应定律，叶片转动时产生的感应电动势为E＝eq\f(1,2)BLωL＝eq\f(1,2)BL2eq\f(2π,T)＝πBL2f.从上向下看叶片是按顺时针方向转动的，通过右手定则，可以判断出b端相当于电源的正极，与二极管的正负极相反，电路不通，故二极管不会发光，故B、C、D错误，A项正确．故选A项．答案：A1.近场通信(NFC)器件应用电磁感应原理进行通讯，其天线类似一个压平的线圈，线圈尺寸从内到外逐渐变大．如图所示，一正方形NFC线圈共3匝，其边长分别为1.0cm、1.2cm和1.4cm，图中线圈外线接入内部芯片时与内部线圈绝缘．若匀强磁场垂直通过此线圈，磁感应强度变化率为103T/s，则线圈产生的感应电动势最接近()A．0.30VB．0.44VC．0.59VD．4.3V解析：根据法拉第电磁感应定律可知E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔBS,Δt)＝103×(1.02＋1.22＋1.42)×10－4V＝0.44V，故选B.答案：B2．某风速实验装置由风杯组系统(甲图)和电磁信号产生系统(乙图)两部分组成．电磁信号产生器由圆形匀强磁场和固定于风轮转轴上的导体棒OA组成(O点连接风轮转轴)，磁场半径为L，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，导体棒OA长为1.5L，电阻为r，风推动风杯组绕水平轴顺时针匀速转动，风杯中心到转轴距离为2L，导体棒每转一周A端与弹性簧片接触一次，接触时产生的电流强度恒为I.图中电阻为R，其余电阻不计．求：(1)当导体棒与弹性簧片接触时，OA两端电势差UOA；(2)风杯的速率v.解析：(1)根据题意可知，当导体棒在磁场中顺时针转动时，相当于电源，且O端相当于电源的负极，则根据欧姆定律可知，OA两端电势差UOA数值上等于电路中的外电压，则有UOA＝－IR.(2)依题意有，电源电动势为E＝eq\f(1,2)BL2ω，结合闭合电路的欧姆定律有E＝eq