2023年高中物理选修知识点总结和真题

选修3-2知识点

第四章.电磁感应

电磁感应现象

只要穿过闭合回路中的磁通量发生变化，闭合回路中就会产生感应电流，假如电路不闭会只会产生感

应电动势。

这种运用磁场产生电流的现象叫电磁感应，是1831年法拉第发现U勺。

二.感应电流的产生条件

1、回路中产生感应电动势和感应电流H勺条件是回路所围面积中的磁通量变化，因此研究磁通量MJ变

化是关键，由磁通量口勺广义公式中。=B-Ssin9（。是8与S的夹角）看，磁通量的变化△。可由面积

的变化AS引起；可由磁感应强度6时变化AB引起：可由8与SH勺夹角。日勺变化△夕引起；也可由反S、

。中的两个量日勺变化，或三个量的同步变化引起。

2、闭合回路中的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动时，可以产生感应电动势，感应电流，这是

初中学过的J,其本质也是闭合回路中磁通量发生变化。

3、产生感应电动势、感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化。

三.产生感应电动势的条件:

无论回路与否闭合，只要穿过线圈的磁通最发生变化,线圈中就有感应电动势产生，产生感应电动势的那

部分导体相称于电源.

电磁感应现象的实质是产生感应电动势，假如回路闭合,则有感应电流,假如回路不闭合,则只能出现

感应电动势，

而不会形成持续的电流.我们看变化是看I可路中的磁通量变化，而不是看回路外面H勺磁通量变化

第二节.探究感应电流的方向

一.感应电流方向H勺鉴定

1.右手定则:伸开右手，使拇指跟其他的四指垂直且与手掌都在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，手

掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直，大拇指指向导线运动口勺方向，四指所指日勺方向即

为感应电流方向（电源）.

▲二、楞次定律：

1、1834年德国物理学家楞次通过试验总结出：感应电流的方向总是要使感应电流的磁场阻碍引起感

应电流的磁通量的变化。

即磁通量变化上生—感应电流」感应电流磁场磁通量变化。

2、当闭合电路中的磁通量发生变化引起感应电流时，用楞次定律判断感应电流的方向。

楞次定律的内容：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流为磁通量变化。

■（口诀:增反减同,来拒去留,近躲离追）

楞次定律也可以理解为：感应电流的效果总是要对抗（或Hl碍）产生感应电流的原因，即只要有某种

也许日勺过程使磁通量口勺变化受到限碍，闭合电路就会努力实现这种过程：

（1）阻碍原磁通的变化（原始表述）：

（2）阻碍相对运动，可理解为“来拒去留”，详细体现为：若产生感应电流的回路或其某些部分可以

自由运动，则它会以它的运动来阻碍穿过路的磁通的变化；若引起原磁通变化为磁体与产生感应电流的可

动回路发生相对运动，而回路FI勺面积又不可变，则回路得以它的运动来阻碍磁体与回路的相对运动，而回

路将发生与磁体同方向的运动；

（3）使线圈面积有扩大或缩小的趋势；

（4）阻碍原电流的变化（自感现象）。

如国1所示，在。点悬挂一轻质导线环，拿一条形磁铁沿导线环的轴线方向忽然向环内插

入，判断在插入过程中导环怎样运动。若按常规措施，应先由嘿次定律判断出环内感应电流的方向，再

由安培定则确定环形电流对应的磁极，由磁极的互相作用确定导线环的运动方向。若直接从感应电流的效

果来分析：条形磁铁向环内插入过程中，环内磁通量增长，环内感应电流的效果将阻碍磁通量的增长，由

磁通量减小的方向运动。因此环将向右摆动。显然，用第二种措施判断更简捷。

3、当闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动时，用右手定则可鉴定感应电流H勺方向。

运动切割产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流H勺特例，因此鉴定电流方

向的右手定则也是楞次定律的特例。用右手定则能鉴定日勺，一定也能用楞次定律鉴定，

只是不少状况下，不如用右手定则鉴定H勺以便简朴。反过来，用楞次定律能鉴定日勺，

并不是用右手定则都能鉴定出来,如图2所示，闭合图形导线中的磁场逐渐增强，由于看不到切割，用右

手定则就难以鉴定感应电流的方向，而用楞次定律就很轻易鉴定。

（“因电而动”用左手，“闲动而电”用右手）

第三节.法拉第电磁感应定律

▲五、法拉第电磁感应定律

公式一：。注意：D该式普遍合用于求理感应电动势。2）只与穿过电路的磁通量的变化

率有关，而与磁通的J产生、磁通的大小及变化方式、电路与否闭合、电路的J构造与材料等原因无关。

公式中波及到磁通量的变化量的I计算，对I为计算，一般碰到有两种状况：1）回路与磁场

垂直的面积S不变，磁感应强度发生变化,由,此时,此式中日勺叫磁感应强度的

变化率，若是恒定日勺，即磁场变化是均匀的，那么产生的感应电动势是恒定电动势。2）磁感应强度B

不变，回路与磁场垂直的面枳发生变化，则,线圈绕垂直于匀强磁场H勺轴匀速转动产生交变

电动势就属这种状况。

严格区别磁通量，磁通量的变化量磁通量的变化率，磁通量，表达穿过研究平

面的磁感线的条数，磁通量U勺变化量，表达磁通量变化的多少,磁通量的变化率表达磁

通量变化的快慢,

公式二：。要注意：1）该式一般用于导体切割磁感线时，且导线与磁感线互相垂直（八6）。

2）为。与8日勺夹角。/为导体切割磁感线的有效长度（即/为导体实际长度在垂直于8方向上的投影）。

公式一般用于导体各部分切割磁感线的速度相似，对有些导体各部分

切割磁感线的速度不相似的状况，怎样求感应电动势？

如曼1所示，一长为/H勺导体杆月C绕月点在纸面内以角速度匀速转动，转动H勺

区域的有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为民求力。产生的感应电动势，显然，力。各部分切割磁

感线的速度不相等，，且力。上各点日勺线速度大小与半径成正比，因此力「切割口勺速度可用

其平均切割速，故。

£=-Bl3co——当长为£的导线，以其一端为轴，在垂直匀强磁场〃的平面内，以角速度切匀速转

2

动时，其两端感应电动势为

公式三：=几.B.S・3——面积为SE向纸圈，共〃匝，在匀强磁场片中，以角速度。匀速转坳,

其转轴与磁场方向垂直，则当线圈平面与磁场方向平行时，线圈两端有最大有感应电动势

如图所示，设线框长为乙宽为%以①转到图示位置时，，山边垂直磁场方向向纸外运助，切割磁感

线，速度为□=啰--（圆运动半径为宽边勺二分之一）产生感应电动势

2

8-BL•v=BL*co*—=—BS*co,a端电势高于力端电势。

22

（右图的俯示图）

同理产生感应电动热势£二285④。c端电势高于《端

cd边垂直磁场方向切割磁感线向纸里运动,

2

电势。

be边,碇边不切割，不产生感应电动势，b.c两端等电势，则输出端机N电动势为干”=3S刃。

假如线圈n匝，则£,.二〃・8・S・G,V端电势高，/V端电势低。

参照俯示图，这位置由于线圈长边是垂直切割磁感线，因此有感应电动势最大值%”，如从图示位置

转过•种角度/则圆运动线速度u,在垂直磁场方向日勺分量应为ucos。，则此时线圈的产生感应电动势

H勺瞬时值即作最大值£=%,.cos夕即作最大值方向的投影，£=〃・B・Smcos<9（。是线圈平面与磁

场方向的夹角）。

当线圈平面垂巨磁场方向时，线速度方向与磁场方向平行，不切割磁感线，感应电动势为零。

・总结：计算感应电动势公式:

如m是即时速度，贝抬为即时感应电动势。

£=BLv\

如u是平均速度，贝心为平均感应电动势。

△0/△，是一段时间，£为这段时间内的平均感应电动势。

£=〃一H£=-BL；CD

△t\btT0,为即时感应电动势。2

注意：辨别感应电量与感应电流，回路中发生磁通变化时，由于•感应电场日勺作用使电荷发生定向移动

内迁移的电量（感应电量）为△"蛆幺加=或，仅由回路电阻和

而形成感应电流，在q=

RRA/R

磁通量的J变化量决定,与发生磁通量变化的时间无关。

第四节.电磁感应现象的两种状况

一.感生电动势

产生：磁场变化时会在空间激发电场，闭合导体中的自由电荷在非静电力的作用下定向运动，产生感应电

流，即导体中产生了感应电动势,

△。/4是一段时间，£为这段时间内的平均感应电动势。.…北M小

大小：£=n—,”判断措施：楞次定律

为即时感应电动势。

二.动生电动势

产生：导体切割磁感线时，假如磁场不变化，空间就不存在感生电场，自由电荷不受电场力的作用，但自

由电荷会伴随导体棒切割磁感线的运动而受到洛伦兹力，这种状况下产生出J电动势称为动生电动势。

如是即时速明蚯为即时感应电动势。

大小：£=BLv\

如口是平均速度，贝b为平均感应电动势。2

第五节、互感自感涡流

1、互感：由于线圈A中电流的变化，它产生的磁通量发生变化，磁通量的变化在线圈B中激发了感

应电动势。这种现象叫互感。

2、自感：由于线圈（导体）自身电流的变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。在自感现象中产生

感应电动势叫自感电动势。

自感现象分通电自感和断电自感两种，其中断电自感中“小灯泡在熄灭之前与否要闪亮一卜”的I问题，

如冬2所示，本来电路闭合处在稳定状态，£与并联，其电流分别为，方向都是从左到右。在

断开S的瞬间，灯力中本来的从左向右的电流立即消失，不过灯力与线圈上构成一闭合回路，由于/

的自感作用，其中的电流

不会立即消失，而是在回路中逐断减弱维持暂短的时间，在这个时间内

灯力中有从右向左的电流通过，此时通过灯AH勺电流是从开始减弱的，

假如本来，则在灯A熄灭之前要闪亮一下；假如本来，

则灯力是逐断熄灭不再闪亮一下,本来哪一种大，要由£口勺直流

电阻和力的电阻的大小来决定，假如,假如

由上例分析可知：自感电动势总量阻碍线圈（导体）中原电流向变化。

自感电动势II勺大小跟电流变化率成正比。

rAZ

£白=L

加

£是线圈11勺自感系数，是线圈自身性质，线圈越长，单位长度上的匝数越多，截面积越大，有铁芯则

线圈的自感系数£越大。单位是亨利（H）o

波及到的问题：灯泡亮度变化的问题，灯泡或电阻电流方向日勺问题（自感现象中的图像问题）

3、涡流及其应用

1.变压器在工作时，除了在原、副线圈产生感应电动势外，变化的磁通量也会在铁芯中产生感应电

流,一般来说，只要空间有变化内磁通量，其中日勺导体就会产生感应电流，我们把这种感应电流叫做涡流

2.应用:

（1）新型炉灶一一电磁炉。

（2）金属探测器：£机场、火车站安全检查、扫雷、探矿。

电磁感应与力学综合

又分为两种状况：

一、与运动学与动力学结合的题目（电磁感应力学问题中，要抓好受力状况和运动状况的动态分析）,

（1）动力学与运动学结合R勺动态分析，思索措施是:

导体受力运动产生E1出一通电导线受安培力一合外力变化-a变化一/变化-E：/变化一……周而

复始地循环。

循环结束时，a-0,导体到达稳定状态.抓住w0时，速度v达最大俏啊特点.

例：如图所示，足够长的光滑导轨上有一质量为m,长为L,电阻为R的金属棒ab,由静止沿导轨运

动，则ab的最大速度为多少（导轨电阻不计，导轨与水平面间夹角为（），磁感

B与斜面垂直）金属棒ab的运动过程就是上述我们谈到E向变化过程，当ab到达

度时:

BlL=mgsin0...①1=E/R.....②E=BLv...③

由①②③得：v=mgRsin0/B'L-o

⑵电磁感应与力学综合措施：从运动和力的关系着手，运用牛顿第二定律

①基本思绪：受力分析一运动分析一变化趋向f确定运动过程和最终日勺稳定状态一由牛顿第二定律列

方程求解.

②）注意安培力口勺特点:

③纯力学问题中只有重力、弹力、摩擦力，电磁感应中多一种安培力，安培力随速度变化，部分弹力及

对立的摩擦力也随之而变，导致物体口勺运动状态发生变化，在分析问题时要注意上述联络.

电磁感应中的动力学问题

解题关键：在于通过运动状态内分析来寻找过程中的临界状态,如速度、加速度取最大值或最小值的条

件等，

基本思绪措施是：E

/-R+r

--------------------------►

础i4rh病/DC俄山山酒

----•Y

依贝、陵太二玄心*ilHZVk匚□

①使用方法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的J大小和方向.

②求回路中电流强度.

③分析研究导体受力状况(包括安培力，用左手定则确定其方向).

④列动力学方程或平衡方程求解.

的沿导轨下滑过程中受四个力作用，即重力〃豆支持力A、摩擦力"和安培力〃B

比，如图所示，劭由静止开始下滑后，将是df/Tf七Tf(T为/D

增大符号)，因此这是个变加速过程，当加速度减到小()时，其速度即增到最大片匕，此时必将处在平衡

匚七必“八、士十皿“吆(sin8一〃cos6)R

状态，后来将以片匀速下滑匕”=——-----二------

B21?

⑴电磁感应定律与能量转化

在物理学研究的问题中，能量是一种非常重要II勺课题，能量守恒是自然界的一种普遍的、重要的规

律.

在电磁感应现象时，山磁人电并不是发明了电能，而只是机械能转化为电能而已，

在力学中：功是能量转化的量度.那么在机械能转化为电能的电磁感应现象时，是什么力在做功呢？

是安培力在做功。

在电学中，安培力做正功（电势差U）将电能=机械能（如电动机），安培力做负功（电动势E）将机械

能二＞电能，

必须明确在发生电磁感应现象时，是安培力做功导致能量日勺转化.

功能关系：电磁感应现象的实质是不一样形式能量的转化过程。因此从功和能的观点入手，

分析清晰电磁感应过程中能量转化关系，往往是处理电磁感应问题的关健，也是处理此类

题目依J捷径之一。

导体切割磁感线或闭合回路中磁通量发生变化，在回路中产生感应电流，机械能或其他形式能量便

转化为电能，具有感应电流的导体在磁场中受安培力作用或通过电阻发热，又可使电能转化为机械能或

电阻口勺内能，因此，电磁感应过程忠是件佳随能量转化,用能量转化观点研究电磁感应问题常是导体H勺

稳定运动（匀速直线运动或匀速转动），对应欧I受力特点是合外力为零，能最转化过程常常是机械能转化

为内能»

处理电磁感应能最转化问题的基本措施是:

①使用方法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的J大小和方向.

②画出等效电路，求出回路中电阻消耗电功率体现式.

③分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到机械功率的变化与网路中电功率口勺变化所满足的方程.

⑵电磁感应与动量、能量的综合措施：

(1)从受力角度着手，运用牛顿运动定律及运动学公式

变化过程是：导体受力做切割B运动=>产生E吩=［式出现与外力程.向相反的安培做体现阻碍效

果：)=>导线做al的变加速直线运动(运动过程中『变，E二BL/也变，F安二B1L亦变)=当F正F外时，a=0,

此时物体就到达最大速度.

导线受力做切割磁力线运动，从而产牛感应电动势，继而产牛感应电流，这样就出现与外力方向相反日勺

安培力作用，于是导线做加速度越来越小的变加速直线运动,运动过程中速度v变，电动势BLv也变,安培力

B1L亦变,当安培力与外力大小相等时,加速度为零,此时物体就到达最大速度.

(2)从动量角度着手，运用动量定理或动量守恒定律

①应用动量定理可以由动量变化来求解变力的冲量，如在非匀变速运动问题应用动量定理可以处理牛

顿运动定律不易解答的问题.

②在互相乎红的水湖道回的双棒做切割磁感线运动时，由于这两根导体棒所受的安培力等大反向，

合外力为零，若不受其他外力，的导体棒的总动量守怛.处埋此类问题往往耍应用动量守怛定律.

（3）从能量转化和守恒着手，运用动能定律或能量守恒定律

①基本思绪：受力分析一弄清哪些力做功，正功还是负功一明确有哪些形式的能量参与转化，哪增哪减一

由动能定理或能量守恒定律列方程求解.

②能量转化特点：|其他能（如：机械能〉|安培力做负功＞匝冏电流做功＞丽于7焦耳热）

⑶电磁感应与电路综合分析要将电磁感应、电路的知识，甚至和力学知识综合起来应用。

在电磁感应中切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相称壬

电源，

将它们接上电容器，便可使电容器充电：将它们接上电阻等用电器，便可对用电器供电，在回路中形

成电流，

因此电磁感应问题又往往跟电路问题联络起来，处理此类问题，

首先要考虑电磁学中的有关规律：如右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等；

另首先又要考虑电路中的有关规律：如欧姆定律，串并联电路的性质等。

处理电磁感应与电路综合问题时基本围绪是：

（I）确定电源.明确哪部分相称于电源（产生感应电流或感应电动势的那部分电路）就相称于电源，

切割磁感线的导体或磁通量发生变化口勺回路

利使用方法拉第电磁感应定律=E大小，运用楞次定律=E的正负极（及I.方向）

露要强调啊星“在电源内部电流足由负极流向正极心J，在外部从正极流向外电路，并由负极流入电源.如

无感应电流，则可以假设电流假如存在时口勺流向.

(2)分析电路构造，画出等效电路图.

(3)运用电路规律求解.重要闭合电路欧姆定律、串并联电路性质特点、电功、电热的公式.求解未知物

理量.

⑷图象问题电磁感应中常波及磁感应强度B、磁通量中、感应电动势E或e和感应电流I随时间

t变化/、J图线，即B—t图线、中一t图线、e—t图线和I一t图线。

对于切割产生应电动势和感应电流的状况，还常波及感应电动势E和感应电流I随位移X变化的图

线,即e—X图线和I—X图线。

这些图象问题大体上可分为两类：

①由给定的电磁感应过程选出或画出对的的图象，

②或由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解对应口勺物理量，

不管是何种类型，电磁感应中日勺图象常需运用右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律分析

处理感应电流的I方向和感应电流的大小。

电磁感应现象中图像问题的分析，要抓住磁通量的变化与否均匀，从而推知感应电动势(电流)大

小与否恒定.用楞次定律判断出感应电动势(或电流)的方向，从而确定其正负，以及在坐标中的范围.

此外，要对的处理图像问题，必须能根据图像的意义把图像反应的规律对应到实际过程中去，又能根

据实际过程【肘抽象规律对应到图像中去，最终根据实际过程的物理规律进行判断.

捧平动切割B时到达的最大速度问题;及电路中产生的热量Q；通过导体棒日勺电量问题

FR

①％=一等M（方合外为导体棒在匀速运动时所受到的合外力）。

求最大速度问题，尽管达最大速度前运动为变速运动，感应电流（电动势）都在变化，

但达最大速度之后，感应电流及安培力均恒定，计算热量运用能量观点处理，运算过程

得以简捷。

②Q=M-M-L机匕：（法为外力所做的功；叫「为克服外界阻力做的I功）；

感应电量q=/Af=—•Ar=n^~•\t=〃A0

RRZR

（-）电磁感应中H勺“双杆问题”

电磁感应中“双杆问题”是学科内部综合的J问题，波及到电磁感应、安培力、牛顿运动定律和动量定理、

动量守恒定律及能量守恒定律等＜规定学生综合上述知识，认识题目所给的物理情景，找出物理量之间的

关系，因此是较难的一类问题，也是近几年高考考察的热点。

下面对“双杆”类问题进行分类例析

1、“双杆”向相反方向做匀速运动：当两杆分别向相反方向运动时,相称

于两个电池正向串联。

d，Jhd

fb

/1八

2.“双杆”同向运动，但一杆加速另一杆减速

当两杆分---------------------------别沿相似方向运动时，相称于两个电池反向串联。

3.“双杆”中两杆都做同方向上的加速运动。

，，双杆，，中口勺一杆在外力作用下做加速运动，另一杆在安培力作用下做加速运动，最终两杆以同样加速度

做句加速直线运动。

4.“双杆”在不等宽导轨上同向运动。

“双杆”在不等宽导轨上同向运动时\两杆所受的安培力不等大反向，因此不能运用动量守恒定律解题。

第五章,交变电流描述交变电流的物理量和图象

一）交流电口勺产生及变化规律：

（1）产生：强度和方向都随时间作周期性变化日勺电流叫交流电。

矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于匀强磁场的线圈时对称轴作匀速转动时，如图5-1所示，产生正

弦（或余弦）交流电动势。当外电路闭合时形成正弦（或余弦）交流电流。

图5一1

(2)变化规律:

(1)中性面：与磁力线垂直U勺平面叫中性面。

线圈平面位于中性面位置时，如图5-2(A)所示，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量变化率为零。

因比，感应电动势为零。

图5—2

当线圈平面匀速转到垂直于中性面的位置时(即线圈平面与磁力线平行时)如图5-2(C)所示，穿

过浅圈的磁通量虽然为零，但线圈平面内磁通量变化率最大。因此，感应电动势值最大。

(伏)(N为匝数)

(2)感应电动势瞬时值体现式：

若从若性面开始,感应电动势日勺瞬时值体现式：(伏)如图5—2(B)所示。

感应电流瞬时值体现式：(安)

若从线圈平面与磁力线平行开始计时，则感应电动势瞬时值体现式为：(伏)如图

5—2(D)所示。

感应电流瞬时值体现式:（安）

二）表征交流电的物理量：

（1）瞬时值、最大值和有效值：

交流电的有效值是根据电流的热效应规定的:让交流电和恒定直流分别通过同样阻值的电阻，假如两

者热效应相等（即在相似时间内产生相等的I热量）则此等效的直流电压，电流值叫做该交流电的电压，电

流有效值。

正弦（或余弦）交流电电动势的有效值和最大俏日勺关系为：

・交流电压有效值；交流电流有效值。

•注意：i般交流电表测出的值就是交流电的有效值。用电器上标明的额定值等都是指有效值。用电

器上阐明的耐压值是指最大值。

（2）周期、频率和角频率

交流电完毕一次周期性变化所需的时间叫周期。以7表达，单位是秒。

交流电在1秒内完毕周期性变化H勺次数叫频率。以/,表达，单位是赫兹。

周期和频率互为倒数，即。

我国市电频率为50赫兹，底期为0.02秒。

角频率单位：弧度/秒

交流电U勺图象:

图象如图5—3所示。

图象如图5—4所示。

三）正弦交变电流的函数体现式

u=UnSin3t

i=Insinwt

七、电感和电容对交变电流的影响

①电感对交变电流有阻碍作用，阻碍作用大小用感抗表达。

低频扼流圈，线圈的自感系数〉很大,作用是“通直流，阻交流”:

高频扼流圈，线圈的自感系数乙很小，作用是“通低频，阻高频”.

②电容对交变电流有阻碍作用，阻碍作用大小用容抗表达

耦合电容,容量较大，隔直流、通交流

高频旁路电容，容量很小，隔直流、阻低频、通高频

▲八、变压器

•）理想变压器的效率为1,即输入功率等于输出功率。对于原、副线圈各•组日勺变压器来说（如图5

-6）,原、副线圈上日勺电压与它们日勺匝数成正。

即

由于有，因而通过原、副线圈

H勺电流强度与它们H勺匝数成反比,

即

•注意：1、理想变压器各物理量的决定原因

输入电压包决定输出电压切输出电流自决定输入电流/,输入功率随输出功率的变化而变化直抵到

达变压器的最大功率（负载电阻减小，输入功率增大；负载电阻增大，输入功率减小）。

2、一种原线圈多种副线圈U勺理想变压器的电压、电流的关系

修：〃：及：•••=〃]：〃2：/?!：•••

由于，即，因此变压器中高压线圈电流小，绕制的导线较细，低电压H勺

线圜电流大，绕制U勺导线较粗。

上述上公式中日勺/、U、月均指有效有，不能用瞬时瞬…

3、处理变压器问题的常用措施

动态分析问题日勺思绪程序可表达为：

U\U?〃2.R负载、/…（/”=卬2）H>R

决定吗—溟LG决定4决定

・二）电能的输送

由于送电R勺导线有电阻，远距离送电时，线路上损失电能较多。

在输送的电功率和送电导线电阻一定日勺条件下，提高送电电压，减小送电电流强度可以到达减少线路

上电能损失的目H勺。

线路中电流强度/和损失电功率计算式如下：

注意：送电导线上损失R勺电功率，不能用求，由于不是所有降落在导线上。

第六章、传感器的及其_L作原埋

有某些元件它可以感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非甩学量，并能把它们按照一定口勺规律转

换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。我们把这种元件叫做传感器。它的长处是：把非电学量

转换为电学量后来，就可以很以便地进行测量、传播、处理和控制了。

光敏电阻在光照射下电阻变化的原因：有些物质，例如硫化镉，是一种半导体材料，无光照时，载流

子很少，导电性能不好；伴随光照的增强，载流子增多，导电性变好。光照越强，光敏电阻阻值越小。

金属导体的电阻随温度的升高而增大，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，且阻值随温度变化非常

明显。

金属热电阻与热敏电阻都可以把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，金属热电阻的化学稳定性

好，测温范围大，但敏捷度较差C

十、传感器的应用

1.光敏电阻

2.热敏电阻和金属热电阻

3.电容式位移传感器

4.力传感器------将力信号转化为电流信号H勺元件。

5.霍尔元件

霍尔元件是将电磁感应这个磁学量转化为电压这个电学量的元件。

外部磁场使运动口勺载流子受到洛伦兹力，在导体板口勺一

侧汇集，在导体板的另一侧会出现多出的另一种电荷，从而黑电路显示屏

'指针式电表、

形成横向电场；横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反II勺、数字屏)

静电力，当静电力与洛伦兹力到达平衡时，导体板左右两例会形成稳定的电压，被称为霍尔电势差或霍尔

JR

电压U”，UH=k—.

d

1.传感器应用的一般模式

2.传感器应用:

力传感器的应用一一电子秤

声传感器的J应用话筒

温度传感器的应用一一电熨斗、电饭锅、测温仪

光传感器的J应用一一鼠标器、火灾报警器

传感器的应用实例：1.光控开关2.温度报警器

高考物理试题分类汇编

选修3—2部分

一、电磁感应

1.（2023新课标2理综）2（）.法拉第圆盘发动机口勺示意图如图所示.铜圆盘安装在竖直的J铜轴上，两铜片

P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触.圆盘处在方向竖直向上的匀强磁场B中.圆回旋转时，有关流过电

阻R"勺电流，下列说法对的的是

A.若圆盘转动口勺角速度恒定，则电流大小恒定

B.若从上向下看，圆盘顺时上转动，则电流沿。到。的方向流动

C.若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向也许发生变化

D.若圆盘转动的角速度变为本来H勺两倍，则电流在A上的热功率也变为本来的2倍

【答案】AB

【解•析】将圆盘当作无数幅条构成，它们都在切割磁感线从而产生感应也动势，出现感应包洗：根据右手

定则圆盘上感应电流从边缘向中心，则当圆盘顺时针转动时，流过电阻的电流方向从〃到〃，B对口勺；由

法拉第电磁感应定律得感也电动号F=用9=2/?乃3A对的，「错误：由户=二得当3变

2RP=-7—

为2倍时，户变为本来。勺4倍，D错误。

【考点】电磁感应、电功率、圆周运动。

2.（2023北京理综）16.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4随时间均匀增大。两圆环半径之比为2：I,圆环中产生的感应电动势分别为反和且不考虑两

圆环间的互相影响。下列说法对的的J是（B）

A.E“.•瓦=4:1感应电流均沿逆时针方向

氏尺.•&=4:1感应电流均沿顺时针方向

C.Ea：Eh=2A感应电流均沿逆时针方向

D.Ea：Eh=2:\感应电流均沿顺时针方向

3.（2023浙江理综）16.如图1-2所示，〃、〃两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，

边长乙=3/〃，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，不考虑线圈之间时

互相影响，则（）

XxxXXX

A.两线圈内产生顺时针方向的感应电流XXXX[7]X

X|XXk9X

B.。、〃线圈中感应电动势之比为9：I

C.a、〃线圈中感应电流之比为3：4

D.。、。线圈中电功率之比为3:I

16.B［解析］由楞次定律可判断，两线圈中产生日勺感应电流均沿逆时针方向，选项A错误；由不7

［EE?

S,5=/2,R=p.,1=黄,尸=无，可知及：Eb=9：1,%：h,=3：1,Pa：P/,=27：1,选项B对日勺，选项

C、D错误.

4.（2023四川理综）7.如图所示，电阻不计，间距为L的光滑平行金属导轨水平放

置于磁感应强度为8、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻R。质量为

〃八电阻为「日勺金属棒置于导轨上，受到垂直于金属棒口勺水平外力厂的作用由静止

开始运动，外力尸与金属棒速度u的关系是F=鼠+初（后、A是常量），金属棒与导矶一直垂直且接触良好。

金属棒中感应电流为，，受到的I安培力大小为E\,电阻R两端的电压为UR,感应电流的功率为P,它们随

时诃/变化图像也许对的的有()

【客案】BC

FRI

【解析】设金属棒在某一时刻速度为〜由题意可知，感应也动势成皿环路电流，二油二方”

>2R[R

即/ocy；安培力F1=BIL=E-V,方向水平向左，即入OCU;R两端电压UR=IR=——v,即

A十/R+r

«2r2

URHV；感应电流功率尸=£7=----v2,即夕oci?。

R+r

分析金属棒运动状况，由力的合成和牛顿运动第二定律可得,

D-,2D-,2F

&二广一乙="+八一£-匕1，=5+/一£-土)也即加速度。=上。由于金属棒从静止出发，因此

R+rR+rm

乙>0,且七>0,即a>0,加速度方向水平向右。

(1)若Z=g三，七=R,即〃=%■,金属棒水平向右做匀加速直线运动。有v=a1，阐明var,

R+rm

也即是/a/,吊8/,URR,Pxt?,因此在此状况下没有选项符合;

(2)若上-匕，七随v增大而增大，即。随u增大而增大，阐明金属棒在做加速度增大日勺加速运

RIr

动，速度与时间呈指数增长关系，根据四个物理量与速度H勺关系可知8选项符合;

»2j2

(3)若——，七随V增大而减小，即。随I，增大而减小，阐明金属棒在做加速度减小日勺加速运

R+r

动，直到加速度减小为0后金属棒做匀速直线运动，根据四个物理量与速度关系可知C选项符合;

综上所述，8、。选项符合题意。

5.（2023海南物理）4.如图，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内，环的圆心与两导

线距离相等，环的直径不不小于两导线间距。两导线中通有大小相等、方向向下口勺恒定电

流，若（D）°

A.金属环向上运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向

左右

B.金属环向下运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向

C.金属环向左侧直导线靠近，则环上口勺感应电流方向为逆时针

D.金属环向右侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针

6.（2023海南物理）8.如图（a）所示，扬声器中有一线圈处在磁场中，当音•频电流信号通过线圈时，线

圈带动纸盆振动，发出声音。俯视图（b）表

达处在辐射状磁场中日勺线圈（线圈平面即纸

环形磁体

面）磁场方向如图中箭头所示，在图（b）+

图（a）图Cb)

（BC）

A.当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里

B.当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外

C.当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里

D.当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外

7.（2023江苏物理）6.电吉他中电拾音器的基本构造如图所示，磁体附近日勺金属弦被磁化，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生声音，下列

说法对的J的有（BCD）

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.增长线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势

D.磁振动过程中，线圈中的电流方向不停变化

8.（2023上海物理）19.如图（a）,螺线管内有平行于轴线的I外加匀强磁场，乙图中箭头所示方向为其正

方向。螺线管与导线框abed相连，导线框内有一小金屈圆环L,圆环与导线框在同一平面内。当螺线管内

的磁感应强度8随时间按图（b）所示规律变化时（AD)

（A）在八~72时间内，L有收缩趋势

（B）在f2T3时间内,L有扩张趋势

（C）在6•八时间内，L内有逆时针方向H勺感应电力

（D）在©74时间内,L内有顺时针方向的感应电力

9.（2023新课标2理综）24.（12分）如图，水平面（纸面）内间距为/U勺平行金属导轨间接一电阻，质

量为机、长度为/日勺金属杆置于导轨上./=0时，金属杆在水平向右、大小为”的I恒定拉力作用下由静止

开始运动.时刻，金属杆进入磁感应强度大小为8,方向垂直于纸

面句里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动.杆与导

轨的电阻均忽视不计，两者一直保持垂直且接触良好，两者之间H勺动

摩擦因数为〃.重力加速度大小为g.求

⑴金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小;

（2）电阻的J阻值.

【率案】（1）七=警（尸—（2）/?=”幺

【解析】（1）由题意可知0~%时间内受力分析如图

七=一①

/=〃〃吆②

物体做分加速首线运动=ma③

物体句加进入磁场瞬间的速度为y,0']v=at{}④

由法拉第电磁感应定律可知石=8小⑤

由①②③④⑤可得

（〜卬咫）⑥

m

⑵金属杆在磁场中的受力如图即由杆在磁场中匀速直线运动可知

卢

F-七-7=0⑦'一_

f=〃〃火⑧,喟

由安培力可知4二8〃⑨

F

由欧姆定律可知/=一⑩

R

由⑥⑦⑧⑨⑩可知R=空也

m

10.（2023新课标1理综）24.34分）如图，两固定的绝缘斜面倾角均为仇上沿相连。两细金属棒ab

（仅标出a端）和cd（仅标出c端）长度均为乙质量分别为2/〃和〃?；用两根不可伸长口勺柔软导线将它

们连成闭合回路abdca,并通过同定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮

B

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8,方向垂直于斜面向上，已知两根导线刚好不在磁场中，回路------------------圣、

电阻为R,两金属棒与斜面间H勺动摩擦因数均为小重力加速度大小为g,已知金属棒ab匀速下滑。求

（I）作用在金属棒ab上的安培力H勺大小；

（2）金属棒运动速度的大小。

【答案】（1）4=〃?gsin"3〃叫cos。

/〃gR(sin<9—3〃cos(9)

（2）v=

【解析】（1）由cd棒被平行于斜面U勺导线相连，故cd速度时时刻刻相等,〃也做匀速直线

运动:

选cd为研究对象，受力分析如图：

由于cd匀速，其受力平衡，沿斜面方向受力平衡方程:

N<d=G,、dcose

垂直于斜面方向受力平衡方程：

几十GwSin"T

且几=〃心,联立可得：

T=fjmgcos0+mgsin。

选H?为研究对象，受力分析如图：

其沿斜面方向受力平衡：

r+f.b+F,£=G,NnO

垂直于斜面方向受力平衡：

N处=G°bcos0

且f«b=〃N疝,丁与厂为作用力与反作用力：T'=T,

联立可得：七=mgsin0-3攸咫cos0①

（2）设感应电动势为E,由也磁感应定律:

E=BLv

由闭合电路欧姆定律，回路中电流：/=-=—

RR

棒中所受口勺安培力：F.i.=BIL=—^-

，〃g/?(sin0-3/zcos0)

与①联立可得：v

B-l3

【考点】物体平衡、磁场对电流的作用、电磁感应。

11.（2023新课标3理综）25.（20分）如图，两条相距/时光滑平行金属导轨位于同一水平面（纸面）内,

其左端接一阻值为电阻；一与导轨垂直及I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SH勺区域，区域中存在垂直于纸面向里H勺均匀磁场，磁感应强度大小历随时间/的变化关系为&=内，

式中z为常量；在金属棒右侧尚有一匀强磁场区域，区域左边界MN（虚线）与导轨垂直，磁场的磁感应

强度大小为瓦，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/o时刻恰好以速度W越过MM此后向右做匀速运动。金属棒与导轨一直互相垂直并接触良好，它们的

电阻均忽视不计。求

金属修、’V*XXXX

（I）在片0到Q/O时间间隔内，流过电阻的电荷量的J绝对值；

<2）在时刻r（/>Zo）穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的

大小。学.科网

25.