（江蘇專版）2019高考物理一輪復習 第九章 電磁感應學案.doc

第九章 電磁感應第1節(jié)電磁感應現(xiàn)象_楞次定律(1)閉合電路內(nèi)只要有磁通量，就有感應電流產(chǎn)生。()(2)穿過線圈的磁通量和線圈的匝數(shù)無關。()(3)線框不閉合時，即使穿過線框的磁通量發(fā)生變化，線框中也沒有感應電流產(chǎn)生。()(4)當導體切割磁感線時，一定產(chǎn)生感應電動勢。()(5)由楞次定律知，感應電流的磁場一定與引起感應電流的磁場方向相反。 ()(6)感應電流的磁場一定阻礙引起感應電流的磁場的磁通量的變化。()(1)1831年，英國物理學家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象。(2)1834年，俄國物理學家楞次總結了確定感應電流方向的定律楞次定律。突破點(一)對電磁感應現(xiàn)象的理解和判斷1判斷感應電流的流程(1)確定研究的回路。(2)弄清楚回路內(nèi)的磁場分布，并確定該回路的磁通量。(3)2磁通量發(fā)生變化的三種常見情況(1)磁場強弱不變，回路面積改變。(2)回路面積不變，磁場強弱改變。(3)回路面積和磁場強弱均不變，但二者的相對位置發(fā)生改變。題點全練1(2018徐州模擬)下列各圖所描述的物理情境中，沒有感應電流的是()a.開關s閉合穩(wěn)定后，線圈n中b.磁鐵向鋁環(huán)a靠近，鋁環(huán)a中c.金屬框從a向b運動，金屬框中d.銅盤在磁場中按圖示方向轉動，電阻r中解析：選a開關s閉合穩(wěn)定后，穿過線圈的磁通量保持不變，線圈不產(chǎn)生感應電流，故a符合題意；磁鐵向鋁環(huán)a靠近，穿過鋁環(huán)a的磁通量在增大，鋁環(huán)a產(chǎn)生感應電流，故b不符合題意；金屬框從a向b運動，穿過線框的磁通量時刻在變化，線框產(chǎn)生感應電流，故c不符合題意；銅盤在磁場中按圖示方向轉動，銅盤的一部分切割磁感線，產(chǎn)生感應電流，故d不符合題意。2(2018上海模擬)現(xiàn)將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈a、線圈b、電流計及開關如圖連接。在開關閉合、線圈a放在線圈b中的情況下，某同學發(fā)現(xiàn)當他將滑動變阻器的滑片p向右加速滑動時，電流計指針向右偏轉。由此可以推斷()a因為線圈a、線圈b的繞線方向未知，故無法判斷電流計指針偏轉的方向b線圈a中鐵芯向上拔出或斷開開關，電流計指針向右偏轉c滑動變阻器的滑片p勻速向右滑動，電流計指針靜止在中央d線圈a向上移動，電流計指針向左偏轉解析：選d由題意可知當p向右加速滑動時，線圈a中的電流應越來越大，則其磁場增加，此時線圈b中產(chǎn)生的電流使指針向右偏轉，由此可知，當b中的磁通量增加時，電流計指針右偏；雖然線圈a、線圈b的繞線方向未知，只要知道穿過線圈b的磁通量如何變化即可判斷出電流計指針偏轉方向，故a錯誤；線圈a中鐵芯向上拔出或斷開開關，穿過線圈b的磁通量減小，電流計指針向左偏轉，故b錯誤；滑動變阻器的滑片p勻速向右滑動，穿過線圈b的磁通量變化，則會產(chǎn)生感應電流，指針將會偏轉，故c錯誤；線圈a向上移動，穿過線圈b的磁通量減少，電流計指針向左偏轉，故d正確。3(2018昆山高三質檢)如圖所示，一通電螺線管b放在閉合金屬線圈a內(nèi)，螺線管的中心軸線恰和線圈的一條直徑mn重合。要使線圈a中產(chǎn)生感應電流，可采用的方法有()a使通電螺線管中的電流發(fā)生變化b使螺線管繞垂直于線圈平面且過線圈圓心的軸轉動c使線圈a以mn為軸轉動d使線圈繞垂直于mn的直徑轉動解析：選d在a、b、c三種情況下，穿過線圈a的磁通量始終為零，因此不產(chǎn)生感應電流，a、b、c錯誤；選項d中，當線圈繞垂直于mn的直徑轉動時，穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，會產(chǎn)生感應電流，故d正確。突破點(二)應用楞次定律判斷感應電流的方向1楞次定律中“阻礙”的含義2判斷感應電流方向的兩種方法方法一用楞次定律判斷方法二用右手定則判斷該方法適用于切割磁感線產(chǎn)生的感應電流。判斷時注意掌心、拇指、四指的方向：(1)掌心磁感線垂直穿入；(2)拇指指向導體運動的方向；(3)四指指向感應電流的方向。題點全練1.(2018徐州模擬)如圖所示，勻強磁場垂直圓形線圈指向紙內(nèi)，a、b、c、d為圓形線圈上等距離的四點，現(xiàn)用外力在上述四點將線圈拉成正方形，且線圈仍處在原先所在平面內(nèi)，則在線圈發(fā)生形變的過程中()a線圈中將產(chǎn)生abcda方向的感應電流b線圈中將產(chǎn)生adcba方向的感應電流c線圈中感應電流方向無法判斷d線圈中無感應電流解析：選a周長一定時，圓形的面積最大。本題線圈面積變小，磁通量變小，有感應電流產(chǎn)生。由楞次定律可知線圈中將產(chǎn)生順時針方向的感應電流。故a正確。2.如圖所示，導線框abcd與直導線幾乎在同一平面內(nèi)，直導線中通有恒定電流i，當導線框由左向右勻速通過直導線時，線框中感應電流的方向是()a先abcd，后dcba，再abcdb始終dcbac先dcba，后abcd，再dcbad先abcd，后dcba解析：選c當導線框從直導線左邊向直導線靠近時，穿過導線框的磁感線是向外的且磁通量增加，由楞次定律可判斷導線框中電流方向是dcba，當導線框在直導線右邊遠離直導線時，穿過導線框的磁感線是向里的且磁通量減小，由楞次定律可判斷導線框中電流方向還是dcba。在導線框跨越直導線過程中，導線框的ab邊和dc邊均切割磁感線，由右手定則可得ab邊感應電流的方向從a到b，cd邊感應電流的方向從c到d，而ad、bc邊不切割磁感線，因此，回路中相當于有兩個電源串聯(lián)，回路中感應電流的方向為abcd。選項c正確。3(2018鹽城期末)1831年10月28日，法拉第在一次會議上展示了他發(fā)明的圓盤發(fā)電機，它是利用電磁感應的原理制成的，是人類歷史上的第一臺發(fā)電機。下列各圖所示是這個圓盤發(fā)電機的示意圖：銅盤安裝在水平的銅軸上，銅片甲、乙分別與轉動軸、銅盤邊緣接觸。下列四幅圖示中的圖a、b中磁場方向與銅盤平行；圖c、d中磁場方向與銅盤垂直，c圖中磁場區(qū)域僅在轉動軸上側，d圖中磁場區(qū)域僅在轉動軸下側。從右向左看銅盤以相同的角速度逆時針方向轉動，電阻r上有電流且方向向上的是()解析：選d當磁場的方向與銅盤平行時，銅盤內(nèi)沒有磁通量的變化，此時沒有感應電流，故a、b錯誤；從右向左看銅盤以相同的角速度逆時針方向轉動時，由右手定則可知，銅盤內(nèi)感應電流的方向由甲經(jīng)r流向乙，所以電阻r上的電流方向沿紙面向下，故c錯誤；從右向左看銅盤以相同的角速度逆時針方向轉動時，由右手定則可知，銅盤內(nèi)感應電流的方向由乙經(jīng)r流向甲，所以電阻r上的電流方向沿紙面向上，故d正確。突破點(三)三定則、一定律的綜合應用1規(guī)律比較名稱基本現(xiàn)象因果關系應用的定則或定律電流的磁效應運動電荷、電流產(chǎn)生磁場因電生磁安培定則洛倫茲力、安培力磁場對運動電荷、電流有作用力因電受力左手定則電磁感應部分導體做切割磁感線運動因動生電右手定則閉合回路磁通量變化因磁生電楞次定律2相互聯(lián)系(1)應用楞次定律時，一般要用到安培定則。(2)研究感應電流受到的安培力，一般先用右手定則確定電流方向，再用左手定則確定安培力的方向，有時也可以直接應用楞次定律的推論確定。典例如圖所示，金屬棒ab、金屬導軌和螺線管組成閉合回路，金屬棒ab在勻強磁場b中沿導軌向右運動，則()aab棒不受安培力作用bab棒所受安培力的方向向右cab棒向右運動速度v越大，所受安培力越大d螺線管產(chǎn)生的磁場，a端為n極思路點撥(1)判斷導體棒ab切割磁感線產(chǎn)生的感應電流應用右手定則。(2)判斷導體棒ab受到的安培力應用左手定則。(3)判斷螺線管中產(chǎn)生的磁場應用安培定則。解析棒ab向右運動切割磁感線，根據(jù)右手定則判斷感應電流方向由ba，再根據(jù)左手定則判斷棒所受安培力水平向左，故a、b錯誤；ab的速度越大，感應電流越大，所受安培力就越大，c正確；根據(jù)安培定則可判定螺線管的b端為n極，a端為s極，d錯誤。答案c方法規(guī)律左、右手定則巧區(qū)分(1)區(qū)分左手定則和右手定則的根本是抓住“因果關系”：“因電而動”用左手，“因動而電”用右手。(2)使用中左手定則和右手定則很容易混淆，為了便于記憶，可把兩個定則簡單地總結為通電受力，“力”的最后一筆“丿”向左，用左手；運動生電，“電”的最后一筆“乚”向右，用右手。集訓沖關1.矩形導線框abcd與長直導線mn放在同一水平面上，ab邊與mn平行，導線mn中通入如圖所示方向的電流，當mn中的電流增大時，下列說法正確的是()a導線框abcd中有順時針方向的感應電流b導線框abcd中有逆時針方向的感應電流c導線框所受的安培力的合力向左d導線框所受的安培力的合力為零解析：選b直導線中通有向上且增大的電流，根據(jù)安培定則，知通過線框的磁場方向垂直紙面向里，且逐漸增大，根據(jù)楞次定律，知感應電流的方向為逆時針方向，故a錯誤，b正確；根據(jù)左手定則，知ab邊所受安培力方向水平向右，cd邊所受安培力方向水平向左，離導線越近，磁感應強度越大，所以ab邊所受的安培力大于cd邊所受的安培力，則線圈所受磁場力的合力方向向右，故c、d錯誤。2.(2018南京模擬)如圖所示是法拉第在1831年做電磁感應實驗的示意圖，鐵環(huán)上繞有a、b兩個線圈，線圈a接直流電源，線圈b接電流表和開關s。通過多次實驗，法拉第終于總結出產(chǎn)生感應電流的條件，分析這個實驗，下列說法中正確的是()a閉合開關s的瞬間，電流表g中有ab的感應電流b閉合開關s的瞬間，電流表g中有ba的感應電流c閉合開關s后，在增大電阻r的過程中，電流表g中有ba的感應電流d閉合開關s后，向右滑動變阻器滑片，電流表g指針不偏轉解析：選c閉合開關s的瞬間，穿過線圈b的磁通量不發(fā)生變化，電流表g中無感應電流，故a、b錯誤；閉合開關s后，在增大電阻r的過程中，電流減小，則通過線圈b的磁通量減小，根據(jù)楞次定律可確定線圈b產(chǎn)生向下的磁場，再根據(jù)右手螺旋定則可得：電流表g中有ba的感應電流，故c正確；閉合開關s后，向右滑動變阻器滑片，導致穿過線圈b的磁通量變化，則電流表中有電流，因而電流表g指針會偏轉，故d錯誤。突破點(四)利用楞次定律的推論速解電磁感應問題電磁感應現(xiàn)象中因果相對的關系恰好反映了自然界的這種對立統(tǒng)一規(guī)律，對楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為感應電流的“效果”總是阻礙產(chǎn)生感應電流的原因，可由以下三種方式呈現(xiàn)：(1)增反減同：阻礙原磁通量的變化，適用于單向磁場問題，如回路中有兩個方向的磁場不再適用。(2)增縮減擴：使回路面積有擴大或縮小的趨勢，同樣適用于單向磁場問題。(3)來拒去留：阻礙相對運動。多維探究(一)增反減同例1如圖甲所示，長直導線與導線框abcd固定在同一平面內(nèi)。直導線中通以如圖乙所示的大小和方向都隨時間作周期性變化的交流電，并取圖甲所示向上的電流方向為直導線中電流的正方向。關于0t時間內(nèi)線框abcd中感應電流的方向，下列說法正確的是()a由順時針方向變?yōu)槟鏁r針方向b由逆時針方向變?yōu)轫槙r針方向c由順時針方向變?yōu)槟鏁r針方向，再變?yōu)轫槙r針方向d由逆時針方向變?yōu)轫槙r針方向，再變?yōu)槟鏁r針方向解析由題圖乙，在0時間內(nèi)電流正向增大，根據(jù)安培定則，矩形線圈所處的磁場垂直紙面向里，由于磁通量增大，由增反減同，矩形線圈中的感應磁場應垂直紙面向外，感應電流為逆時針，同理，t內(nèi)感應電流的方向依次為順時針、順時針、逆時針，故d正確。答案d(二)增縮減擴例2如圖，光滑固定的金屬導軌m、n水平放置，兩根導體棒p、q平行放置在導軌上，形成一個閉合回路，一條形磁鐵從高處自由下落接近回路時()ap、q將相互遠離b磁鐵的加速度大于gc磁鐵的加速度仍為g d磁鐵的加速度小于g解析當一條形磁鐵從高處下落接近回路時，穿過回路的磁通量增加，根據(jù)楞次定律可知感應電流的磁場總是阻礙磁通量的變化，可知p、q將互相靠攏，回路的面積減小，使穿過回路的磁場減小，起到阻礙原磁通量增加的作用，故a錯誤；根據(jù)楞次定律可知，磁鐵受到向上的排斥力，所以合力小于重力，磁鐵的加速度一定小于g，故b、c錯誤，d正確。答案d(三)來拒去留例3(2018常州一中一模)如圖所示，線圈兩端與電阻相連構成閉合回路，在線圈上方有一豎直放置的條形磁鐵，磁鐵的s極朝下。在將磁鐵的s極插入線圈的過程中()a通過電阻的感應電流的方向由a到b，線圈與磁鐵相互排斥b通過電阻的感應電流的方向由b到a，線圈與磁鐵相互排斥c通過電阻的感應電流的方向由a到b，線圈與磁鐵相互吸引d通過電阻的感應電流的方向由b到a，線圈與磁鐵相互吸引解析當磁鐵向下運動時，穿過線圈的磁通量變大，原磁場方向向上，所以感應磁場方向向下，根據(jù)右手螺旋定則，通過電阻的電流方向為ba。根據(jù)楞次定律“來拒去留”可判斷線圈對磁鐵的作用是阻礙作用，故磁鐵與線圈相互排斥。綜上所述：線圈中感應電流通過電阻的電流方向為ba，磁鐵與線圈相互排斥。b正確。答案b利用程序法和逆向推理法分析二次感應問題在電磁感應現(xiàn)象中，二次電磁感應問題在高考題中時常出現(xiàn)，解決該類問題的方法有程序法、逆向推理法等。(一)程序法(正向推理法)1.多選如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒pq、mn，mn的左邊有一閉合電路，當pq在外力的作用下運動時，mn向右運動，則pq所做的運動可能是()a向右加速運動b向左加速運動c向右減速運動 d向左減速運動解析：選bcmn向右運動，說明mn受到向右的安培力，因為ab在mn處的磁場垂直紙面向里mn中的感應電流由mnl1中感應電流的磁場方向向上；若l2中磁場方向向上減弱pq中電流為qp且減小向右減速運動；若l2中磁場方向向下增強pq中電流為pq且增大向左加速運動。(二)逆向推理法2多選如圖所示裝置中，cd桿原來靜止。當ab桿做如下哪些運動時，cd桿將向右移動()a向右勻速運動 b向右加速運動c向左加速運動 d向左減速運動解析：選bdab勻速運動時，ab中感應電流恒定，l1中磁通量不變，穿過l2的磁通量不變，l2中無感應電流產(chǎn)生，cd保持靜止，a錯誤；ab向右加速運動時，l2中的磁通量向下增大，通過cd的電流方向向下，cd向右移動，b正確；同理可得c錯誤，d正確。3.(2017全國卷)如圖，在方向垂直于紙面向里的勻強磁場中有一u形金屬導軌，導軌平面與磁場垂直。金屬桿pq置于導軌上并與導軌形成閉合回路pqrs，一圓環(huán)形金屬線框t位于回路圍成的區(qū)域內(nèi)，線框與導軌共面?，F(xiàn)讓金屬桿pq突然向右運動，在運動開始的瞬間，關于感應電流的方向，下列說法正確的是()apqrs中沿順時針方向，t中沿逆時針方向bpqrs中沿順時針方向，t中沿順時針方向cpqrs中沿逆時針方向，t中沿逆時針方向dpqrs中沿逆時針方向，t中沿順時針方向解析：選d金屬桿pq向右切割磁感線，根據(jù)右手定則可知pqrs中感應電流沿逆時針方向；原來t中的磁場方向垂直于紙面向里，閉合回路pqrs中的感應電流產(chǎn)生的磁場方向垂直于紙面向外，使得穿過t的磁通量減小，根據(jù)楞次定律可知t中產(chǎn)生順時針方向的感應電流，綜上所述，可知a、b、c項錯誤，d項正確。 在二次感應現(xiàn)象中，“程序法”和“逆向推理法”的選擇1如果要判斷二次感應后的現(xiàn)象或結果，選擇程序法。2如果已知二次感應后的結果，要判斷導體棒的運動情況或磁場的變化，需選擇逆向推理法。對點訓練：對電磁感應現(xiàn)象的理解和判斷1多選如圖所示，矩形線框abcd由靜止開始運動，若要使線框中產(chǎn)生感應電流，則線框的運動情況應該是()a向右平動(ad邊還沒有進入磁場)b向上平動(ab邊還沒有離開磁場)c以bc邊為軸轉動(ad邊還沒有轉入磁場)d以ab邊為軸轉動(轉角不超過90)解析：選ad選項a和d所描述的情況中，線框在磁場中的有效面積s均發(fā)生變化(a情況下s增大，d情況下s減小)，穿過線框的磁通量均改變，由產(chǎn)生感應電流的條件知線框中會產(chǎn)生感應電流。而選項b、c所描述的情況中，線框中的磁通量均不改變，不會產(chǎn)生感應電流。故選a、d。2(2018瀏陽三中月考)法拉第是十九世紀電磁學領域中偉大的科學家，下列有關法拉第在電磁學領域的貢獻，不正確的是()a法拉第是電磁學的奠基者，他首先提出了場的概念b法拉第發(fā)現(xiàn)并總結電磁感應是由于閉合電路磁通量變化引起的c法拉第正確地指出電磁感應與靜電感應不同，感應電流并不是與原電流有關，而是與原電流的變化有關d法拉第通過科學實驗以及研究發(fā)現(xiàn)判斷感應電流方向的方法，即：感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流磁通量的變化解析：選d法拉第是電磁學的奠基者，他首先提出了場的概念，選項a正確；法拉第發(fā)現(xiàn)并總結電磁感應是由于閉合電路磁通量變化引起的，選項b正確； 法拉第正確地指出電磁感應與靜電感應不同，感應電流并不是與原電流有關，而是與原電流的變化有關，選項c正確；楞次通過科學實驗以及研究發(fā)現(xiàn)判斷感應電流方向的方法，即：感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流磁通量的變化，選項d錯誤。3(2018宿遷中學月考)某同學在“探究感應電流產(chǎn)生的條件”的實驗中，將直流電源、滑動變阻器、線圈a(有鐵芯)、線圈b、靈敏電流計及開關按如圖所示連接成電路。在實驗中，該同學發(fā)現(xiàn)開關閉合的瞬間，靈敏電流計的指針向左偏。由此可以判斷，在保持開關閉合的狀態(tài)下()a當線圈a拔出時，靈敏電流計的指針向左偏b當線圈a中的鐵芯拔出時，靈敏電流計的指針向右偏c當滑動變阻器的滑片勻速滑動時，靈敏電流計的指針不偏轉d當滑動變阻器的滑片向n端滑動時，靈敏電流計的指針向右偏解析：選b開關閉合的瞬間，靈敏電流計的指針向左偏，則當磁通量增大時，指針左偏；若磁通量減小時，則右偏；當線圈a拔出，或線圈a中的鐵芯拔出時，均導致磁通量減小，因此電流計指針向右偏，故a錯誤，b正確；滑動變阻器的滑片勻速滑動，穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，電流計指針要發(fā)生偏轉，故c錯誤；當滑動變阻器的滑片向n端滑動時，電阻減小，則電流增大，導致磁通量增大，因此靈敏電流計的指針向左偏，故d錯誤。對點訓練：應用楞次定律判斷感應電流的方向4(2016海南高考)如圖，一圓形金屬環(huán)與兩固定的平行長直導線在同一豎直平面內(nèi)，環(huán)的圓心與兩導線距離相等，環(huán)的直徑小于兩導線間距。兩導線中通有大小相等、方向向下的恒定電流。若()a金屬環(huán)向上運動，則環(huán)上的感應電流方向為順時針方向b金屬環(huán)向下運動，則環(huán)上的感應電流方向為順時針方向c金屬環(huán)向左側直導線靠近，則環(huán)上的感應電流方向為逆時針方向d金屬環(huán)向右側直導線靠近，則環(huán)上的感應電流方向為逆時針方向解析：選d當金屬環(huán)上下移動時，穿過環(huán)的磁通量不發(fā)生變化，根據(jù)楞次定律，沒有感應電流產(chǎn)生，選項a、b錯誤；當金屬環(huán)向左移動時，穿過環(huán)的磁通量垂直紙面向外且增強，根據(jù)楞次定律可知，環(huán)上產(chǎn)生順時針方向的感應電流，故選項c錯誤；當金屬環(huán)向右移動時，穿過環(huán)的磁通量垂直紙面向里且增強，根據(jù)楞次定律可知，環(huán)上產(chǎn)生逆時針方向的感應電流，故選項d正確。5(2018淮安模擬)如圖所示，一根條形磁鐵從左向右靠近閉合金屬環(huán)的過程中，環(huán)中的感應電流(自左向右看)()a沿順時針方向b先沿順時針方向后沿逆時針方向c沿逆時針方向d先沿逆時針方向后沿順時針方向解析：選c條形磁鐵從左向右靠近閉合金屬環(huán)的過程中，原磁場方向向右，且磁通量在增加，根據(jù)楞次定律，感應電流的磁場阻礙原磁場磁通量的變化，所以感應電流的磁場向左，由安培定則知感應電流的方向(自左向右看)沿逆時針方向。故c正確，a、b、d錯誤。6(2018蘇州一模)下列圖中表示閉合電路中的一部分導體ab在磁場中做切割磁感線運動的情景，導體ab上的感應電流方向為ab的是()解析：選aab棒順時針轉動，運用右手定則：磁感線穿過手心，拇指指向順時針方向，則導體ab上的感應電流方向為ab，故a正確；ab向紙外運動，運用右手定則，則知導體ab上的感應電流方向為ba，故b錯誤；穿過回路的磁通量減小，由楞次定律知，回路中感應電流方向由badc，則導體ab上的感應電流方向為ba，故c錯誤；ab棒沿導軌向下運動，由右手定則判斷知導體ab上的感應電流方向為ba，故d錯誤。7.如圖所示，在條形磁鐵n極附近，將閉合線圈abcd由位置經(jīng)位置平移至位置，線圈中感應電流的方向()a始終沿abcd方向b始終沿adcb方向c先沿abcd方向，后沿adcb方向d先沿adcb方向，后沿abcd方向解析：選b線圈從位置到位置的過程中，向上穿過線圈的磁通量減小，則產(chǎn)生感應電流，根據(jù)楞次定律可知，感應電流的磁場應向上，則由右手螺旋定則可知，感應電流的方向為adcb；線圈從位置到位置的過程中，線圈內(nèi)向下穿過的磁通量增加，則也會產(chǎn)生感應電流，根據(jù)楞次定律感應電流的磁場向上，則感應電流的方向為adcb。對點訓練：三定則、一定律的綜合應用8.多選(2018連云港模擬)如圖所示，一根長導線彎曲成“”形，通以直流電i，正中間用絕緣線懸掛一金屬環(huán)c，環(huán)與導線處于同一豎直平面內(nèi)。在電流i增大的過程中，下列判斷正確的是()a金屬環(huán)中無感應電流產(chǎn)生b金屬環(huán)中有逆時針方向的感應電流c懸掛金屬環(huán)c的豎直線的拉力大于環(huán)的重力d懸掛金屬環(huán)c的豎直線的拉力小于環(huán)的重力解析：選bcbs，s不變，i增大，b增大，所以有感應電流產(chǎn)生，a錯誤。由楞次定律得，感應電流方向沿逆時針，b正確。由圓的上半部分b大于下半部分，所以安培力以上半圓為主，i方向向左，b垂直紙面向里，f安方向向下，所以f拉mgf安，拉力大于重力，c正確，d錯誤。9.(2018徐州期中)如圖所示，平行導軌電阻忽略不計，要使懸掛著的金屬環(huán)p能產(chǎn)生方向如圖所示的感應電流，則金屬棒ab的運動應是()a向右勻速運動b向左勻速運動c向左減速運動d向右減速運動解析：選d當ab向右勻速運動時，由右手定則判斷可知，ab中產(chǎn)生由ba的感應電流，感應電動勢恒定，感應電流恒定，螺線管產(chǎn)生的磁場恒定，則由楞次定律判斷可知，金屬環(huán)不產(chǎn)生電流，故a錯誤；同理，b錯誤；當ab向左減速運動時，由右手定則判斷可知，ab中產(chǎn)生由ab的感應電流，感應電動勢減小，感應電流減小，螺線管產(chǎn)生的方向向左的磁場減弱，則由楞次定律判斷可知，金屬環(huán)產(chǎn)生與圖示方向相反的電流，故c錯誤；當ab向右減速運動時，由右手定則判斷可知，ab中產(chǎn)生由ba的感應電流，感應電動勢減小，感應電流減小，螺線管產(chǎn)生方向向右的減小的磁場，則由楞次定律判斷可知，金屬環(huán)產(chǎn)生與圖示方向相同的電流，故d正確。10多選如圖所示，兩個線圈套在同一個鐵芯上，線圈的繞向如圖。左線圈連著平行導軌m和n，導軌電阻不計，在導軌垂直方向上放著金屬棒ab，金屬棒處于垂直紙面向外的勻強磁場中，下列說法中正確的是()a當金屬棒向右勻速運動時，a點電勢高于b點，c點電勢高于d點b當金屬棒向右勻速運動時，b點電勢高于a點，c點與d點等電勢c當金屬棒向右加速運動時，b點電勢高于a點，c點電勢高于d點d當金屬棒向右加速運動時，b點電勢高于a點，d點電勢高于c點解析：選bd當金屬棒向右勻速運動而切割磁感線時，金屬棒產(chǎn)生恒定感應電動勢，由右手定則判斷電流方向由ab。根據(jù)電流從電源(ab相當于電源)正極流出沿外電路回到電源負極的特點，可以判斷b點電勢高于a點。又左線圈中的感應電動勢恒定，則感應電流也恒定，所以穿過右線圈的磁通量保持不變，不產(chǎn)生感應電流。故a錯誤，b正確。當ab向右做加速運動時，由右手定則可推斷ba，電流沿逆時針方向。又由eblv可知ab金屬棒兩端的e不斷增大，那么左邊電路中的感應電流也不斷增大，由安培定則可判斷它在鐵芯中的磁感線方向是沿逆時針方向的，并且磁感應強度不斷增強，所以右邊電路的線圈中的向上的磁通量不斷增加。由楞次定律可判斷右邊電路的感應電流方向應沿逆時針(從下向上看)，而在右線圈組成的電路中，感應電動勢僅產(chǎn)生在繞在鐵芯上的那部分線圈上，把這個線圈看做電源，由于電流是從d沿外電路(即電阻r)流向c，所以d點電勢高于c點。故c錯誤，d正確。11.(2018無錫期末)一根條形磁鐵自右向左穿過一個閉合線圈，則流過靈敏電流計的感應電流方向是()a始終由a流向bb始終由b流向ac先由a流向b，再由b流向ad先由b流向a，再由a流向b解析：選d條形磁鐵的n極自右向左穿過閉合線圈，從而使得線圈向左的磁通量先增大后減小，根據(jù)楞次定律，則感應電流的磁場先向右，后向左，再由右手螺旋定則可得，感應電流方向先由b流向a，再由a流向b，故d正確，a、b、c錯誤。對點訓練：利用楞次定律的推論速解電磁感應問題12多選(2018鎮(zhèn)江模擬)航母上飛機彈射起飛所利用的電磁驅動原理如圖所示。當固定線圈上突然通過直流電時，線圈左側的金屬環(huán)被彈射出去?，F(xiàn)在線圈左側同一位置，先后放上用橫截面積相等的銅和鋁導線制成的形狀、大小相同的兩個閉合環(huán)，電阻率銅鋁。則合上開關s的瞬間()a從右側看，環(huán)中產(chǎn)生沿逆時針方向的感應電流b銅環(huán)受到的安培力大于鋁環(huán)受到的安培力c若將金屬環(huán)置于線圈右側，環(huán)將向右彈射d電池正、負極調(diào)換后，金屬環(huán)仍能向左彈射解析：選bcd閉合開關s的瞬間，金屬環(huán)中向右的磁場磁通量增大，根據(jù)楞次定律，從右側看，環(huán)中產(chǎn)生沿順時針方向的感應電流，a錯誤；由于電阻率銅鋁，先后放上用橫截面積相等的銅和鋁導線制成的形狀、大小相同的兩個閉合環(huán)，銅環(huán)中產(chǎn)生的感應電流大于鋁環(huán)中產(chǎn)生的感應電流，由安培力公式可知，銅環(huán)受到的安培力大于鋁環(huán)受到的安培力，b正確；若將金屬環(huán)置于線圈右側，則閉合開關s的瞬間，環(huán)將向右彈射，c正確；電池正、負極調(diào)換后，同理可以得出金屬環(huán)仍能向左彈射，d正確。13如圖甲所示，圓形線圈p靜止在水平桌面上，其正上方固定一螺線管q，p和q共軸，q中通有變化電流i，電流隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，p所受的重力為g，桌面對p的支持力為n，則()at1時刻，ng，p有擴張的趨勢bt2時刻，ng，p有收縮的趨勢ct3時刻，ng，此時p中有感應電流dt4時刻，ng，此時穿過p的磁通量最小解析：選c當螺線管中電流增大時，其形成的磁場不斷增強，因此線圈p中的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知線圈p將阻礙其磁通量的增大，故線圈有遠離和面積收縮的趨勢，即ng，p有縮小的趨勢，故a錯誤；當螺線管中電流不變時，其形成磁場不變，線圈p中的磁通量不變，因此線圈中無感應電流產(chǎn)生，故t2時刻ng，此時線圈p沒有收縮的趨勢，故b錯誤；t3時刻螺線管中電流為零，但是線圈p中磁通量是變化的，因此此時線圈中有感應電流，由于t3時刻螺線管中電流為零，所以p與螺線管之間沒有作用力，ng，故c正確；當螺線管中電流不變時，其形成磁場不變，線圈p中的磁通量不變，因此線圈中無感應電流產(chǎn)生，故t4時刻ng，故d錯誤。14.(2018鎮(zhèn)江質檢)條形磁鐵放在光滑的水平面上，以條形磁鐵中央位置正上方的某點為圓心，水平固定一銅質圓環(huán)，不計空氣阻力，以下判斷中正確的是()a給磁鐵水平向右的初速度，圓環(huán)將受到向左的磁場力b釋放圓環(huán)，圓環(huán)下落時磁鐵對桌面的壓力比磁鐵的重力大c釋放圓環(huán)，下落過程中圓環(huán)的機械能不守恒d給磁鐵水平向右的初速度，磁鐵在向右運動的過程中做減速運動解析：選d給磁鐵水平向右的初速度，穿過圓環(huán)向上的磁通量增大，根據(jù)楞次定律，感應電流將阻礙圓環(huán)與磁鐵之間的相對運動，所以圓環(huán)將受到向右的磁場力，磁鐵受向左的作用力，故磁鐵將做減速運動，故a錯誤，d正確；釋放圓環(huán)，圓環(huán)豎直向下運動時，通過圓環(huán)的磁通量始終為零，穿過圓環(huán)的磁通量不變，沒有感應電流產(chǎn)生，故相互間沒有作用力，故磁鐵對桌面的壓力不變，圓環(huán)下落時機械能守恒，故b、c錯誤?？键c綜合訓練15.多選如圖所示，傾角為的斜面上放置著光滑導軌，金屬棒kn置于導軌上，在以ab和cd為邊界的區(qū)域內(nèi)存在磁感應強度為b的勻強磁場，磁場方向垂直導軌平面向上。在cd左側的無磁場區(qū)域cdpm內(nèi)有一半徑很小的金屬圓環(huán)l，圓環(huán)與導軌在同一平面內(nèi)。當金屬棒kn在重力作用下從磁場右邊界ab處由靜止開始向下運動后，則下列說法正確的是()a圓環(huán)l有收縮趨勢b圓環(huán)l有擴張趨勢c圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應電流變小d圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應電流不變解析：選ac由于金屬棒kn在重力的作用下向下運動，則knmp回路中產(chǎn)生逆時針方向的感應電流，則在圓環(huán)處產(chǎn)生垂直于軌道平面向上的磁場，隨著金屬棒向下加速運動，圓環(huán)的磁通量將增加，依據(jù)楞次定律可知，圓環(huán)將有收縮的趨勢以阻礙圓環(huán)磁通量的增加；又由于金屬棒向下運動的加速度減小，磁通量的變化率減小，所以在圓環(huán)中產(chǎn)生的感應電流不斷減小。故a、c正確。16.(2018蘇州模擬)如圖所示，一個閉合三角形導線框位于豎直平面內(nèi)，其下方固定一根與線框所在的豎直平面平行且很靠近(但不重疊)的水平直導線，導線中通過圖示方向的恒定電流，線框從實線位置由靜止釋放，在線框的運動過程中()a線框中的磁通量為零時其感應電流也為零b線框中感應電流方向先順時針后逆時針c線框受到安培力的合力方向豎直向上d線框減少的重力勢能全部轉化為電能解析：選c根據(jù)右手定則，通電直導線的磁場在上方向外，在下方向里；離導線近的地方磁感應強度大，離導線遠的地方磁感應強度小。線框從上向下靠近導線的過程，向外的磁感應強度增加，根據(jù)楞次定律，線框中產(chǎn)生順時針方向的電流；穿越導線時，上方向外的磁場和下方向里的磁場疊加，先是向外的磁通量減小，之后變成向里的磁通量，并逐漸增大，直至最大；根據(jù)楞次定律，線框中產(chǎn)生逆時針方向的電流；向里的磁通量變成最大后，繼續(xù)向下運動，向里的磁通量又逐漸減小，這時的電流方向又變成了順時針；由上分析，穿越導線時，上方向外的磁場和下方向里的磁場疊加，先是向外的磁通量減小，一直減小到0，之后變成向里的磁通量，并逐漸增大。這一過程是連續(xù)的，始終有感應電流存在，故a、b錯誤。根據(jù)楞次定律，感應電流始終阻礙線框相對磁場的運動，故受安培力的方向始終向上，故c正確。根據(jù)能量守恒定律，線框從實線位置由靜止釋放過程中，減小的重力勢能，除增加其動能外，還產(chǎn)生電能，從而轉化為熱量，故d錯誤。第2節(jié)法拉第電磁感應定律(1)線圈中磁通量越大，產(chǎn)生的感應電動勢越大。()(2)線圈中磁通量變化越大，產(chǎn)生的感應電動勢越大。()(3)線圈中磁通量變化越快，產(chǎn)生的感應電動勢越大。()(4)線圈匝數(shù)n越多，磁通量越大，產(chǎn)生的感應電動勢也越大。()(5)磁場相對于導體棒運動時，導體棒中也可能產(chǎn)生感應電動勢。()(6)對于同一線圈，當電流變化越快時，線圈中的自感電動勢越大。()(7)自感電動勢阻礙電流的變化，但不能阻止電流的變化。()紐曼、韋伯于1845年和1846年先后提出法拉第電磁感應定律。突破點(一)法拉第電磁感應定律的應用1法拉第電磁感應定律的理解(1)感應電動勢的大小由線圈的匝數(shù)和穿過線圈的磁通量的變化率共同決定，而與磁通量的大小、變化量的大小沒有必然聯(lián)系。(2)磁通量的變化率對應t圖線上某點切線的斜率。2應用法拉第電磁感應定律的三種情況(1)磁通量的變化是由面積變化引起時，bs，則en；(2)磁通量的變化是由磁場變化引起時，bs，則en；(3)磁通量的變化是由面積和磁場變化共同引起時，則根據(jù)定義求，末初，enn。典例(2016北京高考)如圖所示，勻強磁場中有兩個導體圓環(huán)a、b，磁場方向與圓環(huán)所在平面垂直。磁感應強度b隨時間均勻增大。兩圓環(huán)半徑之比為21，圓環(huán)中產(chǎn)生的感應電動勢分別為ea和eb。不考慮兩圓環(huán)間的相互影響。下列說法正確的是()aeaeb41，感應電流均沿逆時針方向beaeb41，感應電流均沿順時針方向ceaeb21，感應電流均沿逆時針方向deaeb21，感應電流均沿順時針方向解析由楞次定律知，題中圓環(huán)感應電流產(chǎn)生的磁場與原磁場方向相反，故感應電流沿順時針方向。由法拉第電磁感應定律知e，由于兩圓環(huán)半徑之比rarb21，所以eaeb41，選項b正確。答案b方法規(guī)律應用法拉第電磁感應定律應注意的三個問題(1)公式en求解的是一個回路中某段時間內(nèi)的平均電動勢，在磁通量均勻變化時，瞬時值才等于平均值。(2)利用公式ens求感應電動勢時，s為線圈在磁場范圍內(nèi)的有效面積。(3)通過回路截面的電荷量q僅與n、和回路電阻r有關，與時間長短無關。推導如下：qtt。集訓沖關1.(2018徐州期末)如圖所示，a、b是用同種規(guī)格的銅絲做成的兩個單匝同心圓環(huán)，兩環(huán)半徑之比為23，其中僅在a環(huán)所圍區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強磁場。當該勻強磁場的磁感應強度均勻增大時，a、b兩環(huán)內(nèi)的感應電動勢大小和感應電流大小之比分別為()a11,32b11,23c49,23 d49,94解析：選a由法拉第電磁感應定律得：ennsnr2，因兩圓環(huán)內(nèi)磁場面積相同，則得到eaeb11。根據(jù)電阻定律r，兩線圈電阻之比rarbrarb23。線圈中感應電流i，由上綜合得到：iaib32；故a正確，b、c、d錯誤。2多選(2016江蘇高考)電吉他中電拾音器的基本結構如圖所示，磁體附近的金屬弦被磁化，因此弦振動時，在線圈中產(chǎn)生感應電流，電流經(jīng)電路放大后傳送到音箱發(fā)出聲音。下列說法正確的有()a選用銅質弦，電吉他仍能正常工作b取走磁體，電吉他將不能正常工作c增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應電動勢d弦振動過程中，線圈中的電流方向不斷變化解析：選bcd銅不能被磁化，銅質弦不能使電吉他正常工作，選項a錯誤；取走磁體后，金屬弦不能被磁化，弦的振動無法通過電磁感應轉化為電信號，音箱不能發(fā)聲，選項b正確；增加線圈匝數(shù)，根據(jù)法拉第電磁感應定律en知，線圈的感應電動勢變大，選項c正確；弦振動過程中，線圈中的磁場方向不變，但磁通量一會兒增大，一會兒減小，則產(chǎn)生的感應電流的方向不斷變化，選項d正確。3如圖1所示，螺線管匝數(shù)n1 500匝，橫截面積s20 cm2，螺線管導線電阻r1 ，電阻r4 。螺線管所在空間存在著向右的勻強磁場，磁感應強度大小隨時間的變化如圖2所示，下列說法正確的是()a電阻r的電流方向是從a到cb感應電流的大小隨時間均勻增大c電阻r兩端的電壓為6 vdc點的電勢為4.8 v解析：選d由楞次定律可以判斷出螺線管中電流方向從右向左，那么通過電阻r的電流方向是從c到a，故a錯誤；根據(jù)法拉第電磁感應定律有：ens，由題圖2知： t/s2 t/s，代入數(shù)據(jù)解得：e1 500220104 v6 v，由閉合電路歐姆定律得：i a1.2 a，因此感應電流的大小是恒定的，故b錯誤；螺線管兩端的電壓是外電壓，為uir1.24 v4.8 v，故c錯誤；在外電路，順著電流方向電勢降低，因a的電勢等于零，那么c點的電勢為4.8 v，故d正確。突破點(二)導體切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢的計算1導體平動切割磁感線對于導體平動切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢的計算式eblv，應注意以下幾個方面：(1)正交性：本公式是在一定條件下得出的，除了磁場是勻強磁場外，還需b、l、v三者相互垂直。(2)對應性：若v為平均速度，則e為平均感應電動勢，即bl。若v為瞬時速度，則e為相應的瞬時感應電動勢。(3)相對性：eblv中的速度v是相對于磁場的速度，若磁場也運動，應注意速度間的相對關系。(4)有效性：公式中的l為有效切割長度，即導體與v垂直的方向上的投影長度。圖中有效長度分別為：甲圖：lcdsin 。乙圖：沿v1方向運動時，lmn；沿v2方向運動時，l0。丙圖：沿v1方向運動時，lr；沿v2方向運動時，l0；沿v3方向運動時，lr。2導體轉動切割磁感線當導體在垂直于磁場的平面內(nèi)，繞一端以角速度勻速轉動時，產(chǎn)生的感應電動勢為eblbl2，如圖所示。3公式en與eblv的區(qū)別與聯(lián)系eneblv區(qū)別研究對象閉合回路垂直切割磁感線的那部分導體研究內(nèi)容求的是t時間內(nèi)的平均感應電動勢，e與某段時間或某個過程對應(1)若v為瞬時速度，則求的是瞬時感應電動勢(2)若v為平均速度，則求的是平均感應電動勢聯(lián)系(1)本質上是統(tǒng)一的，eblv可由en在一定條件下推導出來(2)當導體切割磁感線運動時用eblv求e方便，當?shù)弥┻^回路的磁通量發(fā)生變化情況時，用en求e比較方便典例多選(2017全國卷)兩條平行虛線間存在一勻強磁場，磁感應強度方向與紙面垂直。邊長為0.1 m、總電阻為0.005 的正方形導線框abcd位于紙面內(nèi)，cd邊與磁場邊界平行，如圖甲所示。已知導線框一直向右做勻速直線運動，cd邊于t0時刻進入磁場。線框中感應電動勢隨時間變化的圖線如圖乙所示(感應電流的方向為順時針時，感應電動勢取正)。下列說法正確的是()a磁感應強度的大小為0.5 tb導線框運動速度的大小為0.5 m/sc磁感應強度的方向垂直于紙面向外d在t0.4 s至t0.6 s這段時間內(nèi)，導線框所受的安培力大小為0.1 n思路點撥根據(jù)線框勻速運動的位移和時間求出速度，結合eblv求出磁感應強度，根據(jù)感應電流的方向，結合楞次定律得出磁場的方向。根據(jù)安培力公式得出導線框所受的安培力。解析由題圖乙可知，導線框運動的速度大小v m/s0.5 m/s，b項正確；導線框進入磁場的過程中，cd邊切割磁感線，由eblv，得b t0.2 t，a項錯誤；由題圖乙可知，導線框進入磁場的過程中，感應電流的方向為順時針方向，根據(jù)楞次定律可知，磁感應強度方向垂直紙面向外，c項正確；在0.40.6 s這段時間內(nèi)，導線框正在出磁場，回路中的電流大小i a2 a，則導線框受到的安培力fbil0.220.1 n0.04 n，d項錯誤。答案bc集訓沖關1.多選如圖所示，一導線彎成半徑為a的半圓形閉合回路。虛線mn右側有磁感應強度為b的勻強磁場。方向垂直于回路所在的平面?；芈芬运俣葀向右勻速進入磁場，直徑cd始終與mn垂直。從d點到達邊界開始到c點進入磁場為止，下列結論正確的是()a感應電流方向不變bcd段直線始終不受安培力c感應電動勢最大值ebavd感應電動勢平均值ebav解析：選acd半圓形閉合回路在進入磁場的過程中，磁通量增加，磁場方向垂直紙面向里，根據(jù)楞次定律，知感應電流的方向為逆時針方向，方向不變，故a正確；cd段中有感應電流通過，且cd段與磁場垂直，所以必定受到安培力，且安培力方向豎直向下，故b錯誤；切割的有效長度的最大值為a，則感應電動勢的最大值 ebav，故c正確；根據(jù)法拉第電磁感應定律得：bav，故d正確。2.(2018龍巖一模)如圖所示，abcd為水平放置的平行光滑金屬導軌，導軌間距為l，電阻不計。導軌間有垂直于導軌平面的勻強磁場，磁感應強度大小為b。金屬桿放置在導軌上，與導軌的接觸點為m、n，并與導軌成角。金屬桿以的角速度繞n點由圖示位置勻速轉動到與導軌ab垂直，轉動過程金屬桿與導軌始終良好接觸，金屬桿單位長度的電阻為r。則在金屬桿轉動過程中()am、n兩點電勢相等b金屬桿中感應電流的方向是由n流向mc電路中感應電流的大小始終為d電路中通過的電量為解析：選a由于導軌電阻不計，所以路端電壓為零，即mn兩點間的電壓為零，m、n兩點電勢相等，a正確；根據(jù)楞次定律可得回路中的感應電流方向為順時針，所以金屬桿中感應電流的方向是由m流向n，b錯誤；設mn在回路中的長度為x，其接入電路的電阻為rrx，根據(jù)導體轉動切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢大小計算公式可得ebx2，感應電流的大小為：i，由于x逐漸減小，所以感應電流逐漸減小，c錯誤；由