高三物理二輪復(fù)習(xí)法拉第電磁感應(yīng)定律題型歸納

1、 高三物理二輪復(fù)習(xí)法拉第電磁感應(yīng)定律題型歸納類型一、感生電動(dòng)勢(shì)的運(yùn)算例1有一面積為S100 cm2的金屬環(huán)，電阻為R0.1 ，環(huán)中磁場(chǎng)變化規(guī)律如圖乙所示，且磁場(chǎng)方向垂直環(huán)面向里，在t1到t2時(shí)間內(nèi)，環(huán)中感應(yīng)電流的方向如何？通過(guò)金屬環(huán)的電荷量為多少？【答案】逆時(shí)針?lè)较?.01 C【解析】(1)由楞次定律，可以判斷金屬環(huán)中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?2)由圖可知：磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率為金屬環(huán)中磁通量的變化率環(huán)中形成的感應(yīng)電流 通過(guò)金屬環(huán)的電荷量 由解得舉一反三: 【變式】在下圖所示的四種磁場(chǎng)情況中能產(chǎn)生恒定的感生電場(chǎng)的是() 【答案】C例2在空間出現(xiàn)如圖所示的閉合電場(chǎng)，電場(chǎng)線為一簇閉合曲線，這可能是（

2、 ）A沿方向磁場(chǎng)在迅速減弱B. 沿方向磁場(chǎng)在迅速增強(qiáng)C. 沿方向磁場(chǎng)在迅速減弱D. 沿方向磁場(chǎng)在迅速增強(qiáng)【答案】AC【解析】根據(jù)電磁感應(yīng)，閉合回路中的磁通量變化時(shí)，使閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流可用楞次定律來(lái)判斷，根據(jù)麥克斯韋電磁理論，閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，使因?yàn)殚]合回路中受到了電場(chǎng)力的作用，而變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，與是否存在閉合回路沒(méi)有關(guān)系，故空間磁場(chǎng)變化產(chǎn)生的電場(chǎng)方向，仍可用楞次定律來(lái)判斷，四指環(huán)繞方向即感應(yīng)電場(chǎng)的方向，由此可知AC正確?！究偨Y(jié)升華】已知感應(yīng)電場(chǎng)方向求原磁通量的變化情況的基本思路是：楞次定律右手螺旋定則楞次定律右手螺旋定則感應(yīng)電場(chǎng)的方向 感應(yīng)磁場(chǎng)的方向 磁通量的變化情況舉

3、一反三: 【變式1】如圖所示，一個(gè)帶正電的粒子在垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時(shí)，此粒子的動(dòng)能將() A不變 B增加C減少 D以上情況都可能【答案】B【變式2】下列各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，解釋正確的是（ ） 【答案】ABC例3.一個(gè)面積、匝數(shù)匝的線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖456所示，則下列判斷正確的是() A在開(kāi)始的內(nèi)穿過(guò)線圈的磁通量變化率等于B在開(kāi)始的內(nèi)穿過(guò)線圈的磁通量的變化量等于零C在開(kāi)始的內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于D在第末線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于零【答案】AC【解析】磁通量的變化率，其中磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率即為圖象的斜率由圖知前

4、的，所以，A選項(xiàng)正確在開(kāi)始的內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度由減到，又從向相反方向的增加到，所以這內(nèi)的磁通量的變化量，B選項(xiàng)錯(cuò)在開(kāi)始的內(nèi)，C選項(xiàng)正確第末的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)的電動(dòng)勢(shì)，.D選項(xiàng)錯(cuò)【總結(jié)升華】正確計(jì)算磁通量的變化量，是解題的關(guān)鍵。舉一反三: 【變式1】閉合電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小，跟穿過(guò)這一閉合電路的下列哪個(gè)物理量成正比()A磁通量B磁感應(yīng)強(qiáng)度C磁通量的變化率 D磁通量的變化量【答案】C【變式2】水平桌面上放一閉合鋁環(huán)，在鋁環(huán)軸線上方有一條形磁鐵，當(dāng)條形磁鐵沿軸線豎直向下迅速靠近鋁環(huán)時(shí)，下列判斷正確的是（ ） A鋁環(huán)有收縮的趨勢(shì)，對(duì)桌面的壓力增大B鋁環(huán)有擴(kuò)張的趨勢(shì)，對(duì)桌面的壓力增大C鋁環(huán)有收縮的趨勢(shì)，

5、對(duì)桌面的壓力減小D鋁環(huán)有擴(kuò)張的趨勢(shì)，對(duì)桌面的壓力減小【答案】A 【變式3】帶正電的小球在水平桌面上的圓軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng)，從上方俯視，沿逆時(shí)針?lè)较蛉鐖D?？臻g內(nèi)存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，不計(jì)一切摩擦，當(dāng)磁場(chǎng)均勻增強(qiáng)時(shí)，小球的動(dòng)能將（ ） A逐漸增大 B逐漸減小 C不變 D無(wú)法判定【答案】A類型二、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的運(yùn)算例4如圖所示，三角形金屬導(dǎo)軌上放有一金屬桿，在外力作用下，使保持與垂直，以速度v勻速?gòu)腛點(diǎn)開(kāi)始右移，設(shè)導(dǎo)軌與金屬棒均為粗細(xì)相同的同種金屬制成，則下列判斷正確的是()A電路中的感應(yīng)電流大小不變B電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不變C電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)逐漸增大D電路中的感應(yīng)電流逐漸減小【答案】AC【解析】導(dǎo)體棒

6、從開(kāi)始到如圖所示位置所經(jīng)歷時(shí)間設(shè)為，則導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長(zhǎng)度，故，即電路中電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間成正比，C選項(xiàng)正確；電路中電流強(qiáng)度.而等于的周長(zhǎng)，所以所以A正確【總結(jié)升華】導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長(zhǎng)度在變化，同時(shí)導(dǎo)軌與金屬棒的長(zhǎng)度也在變化。例5(2014 江蘇卷）如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一傾斜的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，長(zhǎng)為3d，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為，在導(dǎo)軌的中部刷有一段長(zhǎng)為d的薄絕緣涂層。勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與導(dǎo)軌平面垂直。質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒從導(dǎo)軌的頂端由靜止釋放，在滑上涂層之前已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng)，并一直勻速滑到導(dǎo)軌底端。導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直，且僅與涂層間有摩擦，接在兩導(dǎo)軌間的電阻為R

7、，其他部分的電阻均不計(jì)，重力加速度為g。求： (1)導(dǎo)體棒與涂層間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(2)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小v； (3)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q。【答案】（1）（2）（3）【解析】（1）在絕緣涂層上受力平衡解得（2）在光滑導(dǎo)軌上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 感應(yīng)電流安培力 受力平衡解得（3）摩擦生熱能量守恒定律解得【總結(jié)升華】用能量角度來(lái)思維，會(huì)使問(wèn)題簡(jiǎn)化；用能量轉(zhuǎn)化與守恒定律來(lái)解題是學(xué)習(xí)高中物理應(yīng)該具備的能力之一。例6如圖所示，小燈泡規(guī)格為“”，接在光滑水平導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌間距為，電阻不計(jì)金屬棒垂直擱在導(dǎo)軌上，電阻為，整個(gè)裝置處于的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中求： (1)為使燈泡正常發(fā)光，的滑行速度為多大？(2)拉動(dòng)金

8、屬棒的外力的功率有多大？【答案】(1)(2)【解析】當(dāng)金屬棒在導(dǎo)軌上滑行時(shí)，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于回路的電源，為小燈泡提供電壓金屬棒在光滑的導(dǎo)軌上滑行過(guò)程中，外力克服安培力做功，能量守恒，所以外力的功率與電路上產(chǎn)生的電功率相等(1)燈泡的額定電流和電阻分別為，設(shè)金屬棒的滑行速度為，則，式中為棒的電阻由，即得(2)根據(jù)能量轉(zhuǎn)換，外力的機(jī)械功率等于整個(gè)電路中的電功率，即.【總結(jié)升華】用好“燈泡正常發(fā)光”、“光滑水平導(dǎo)軌”這些條件是這類題的思路基礎(chǔ)。類型三、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)的區(qū)別與聯(lián)系例7如圖所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌固定在水平桌面上，每根導(dǎo)軌每米的電阻為，導(dǎo)軌的端點(diǎn)用電阻可以忽略的導(dǎo)線

9、相連，兩導(dǎo)軌間的距離有隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于桌面，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度與時(shí)間的關(guān)系為，比例系數(shù) 一電阻不計(jì)的金屬桿可在導(dǎo)軌上無(wú)摩擦地滑動(dòng)，在滑動(dòng)過(guò)程中保持與導(dǎo)軌垂直在時(shí)刻，金屬桿緊靠在端，在外力作用下，桿以恒定的加速度從靜止開(kāi)始向?qū)к壍牧硪欢嘶瑒?dòng)，求在時(shí)金屬桿所受的安培力【答案】【解析】以表示金屬桿運(yùn)動(dòng)的加速度，在時(shí)刻，金屬桿與初始位置的距離此時(shí)桿的速度，這時(shí)，桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的面積，回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)因故回路的總電阻回路中的感應(yīng)電流作用于桿的安培力解得，代入數(shù)據(jù)為【總結(jié)升華】在導(dǎo)體棒向左運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，產(chǎn)生的是動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)還是感生電動(dòng)勢(shì)？?jī)煞N電動(dòng)勢(shì)是相加還是相減？這是求解電流時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。例8如

10、圖所示，導(dǎo)體在做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)，因而在電路中有電流通過(guò)，下列說(shuō)法中正確的是() A因?qū)w運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)B動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生與洛倫茲力有關(guān)C動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生與電場(chǎng)力有關(guān)D動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因是一樣的【答案】AB【解析】 如圖所示，當(dāng)導(dǎo)體向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，其內(nèi)部的自由電子因受向下的洛倫茲力作用向下運(yùn)動(dòng)，于是在棒的端出現(xiàn)負(fù)電荷，而在棒的端出現(xiàn)正電荷，所以端電勢(shì)比端高棒就相當(dāng)于一個(gè)電源，正極在端 【總結(jié)升華】正確判斷洛倫磁力的方向，認(rèn)清電源部分。類型三、圖像問(wèn)題例9如圖所示，一沿水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在寬度為2L的某矩形區(qū)域內(nèi)（長(zhǎng)度足夠大），該區(qū)域的上下邊

11、界MN、PS是水平的。有一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框abcd從距離磁場(chǎng)上邊界MN的某高處由靜止釋放下落而穿過(guò)該磁場(chǎng)區(qū)域，已知當(dāng)線框的ab邊到達(dá)PS時(shí)線框剛好做勻速直線運(yùn)動(dòng)。以線框的ab邊到達(dá)MN時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，以MN處為坐標(biāo)原點(diǎn)，取如圖坐標(biāo)軸x，并規(guī)定逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)楦袘?yīng)電流的正方向，向上為力的正方向。則關(guān)于線框中的感應(yīng)電流I和線框所受到的安培力F與ab邊的位置坐標(biāo)x的以下圖線中，可能正確的是（ ）【答案】AD【解析】若在第一個(gè)L內(nèi)，線框勻速運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)勢(shì)恒定，電流恒定；則在第二個(gè)L內(nèi)，線框只在重力作用下加速，速度增大；在第三個(gè)L內(nèi)，安培力F安BIL>mg，線框減速運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)勢(shì)EBlv減小，電流i減小

12、，B錯(cuò)。若在第一個(gè)L內(nèi)線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受到的安培力小于重力，這個(gè)過(guò)程加速度逐漸減小，但速度繼續(xù)增大，電動(dòng)勢(shì)EBlv增大，電流i增大；則在第二個(gè)L內(nèi)，線框只在重力作用下加速，速度增大；在第三個(gè)L內(nèi)，安培力F安BIL，可能與線框重力平衡，線框做勻速運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)勢(shì)EBlv不變，電流i的大小不變但方向相反，A、D兩項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)。舉一反三: 【變式】如圖所示的電路可以用來(lái)“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”。干電池、開(kāi)關(guān)、線圈、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)成一個(gè)電路，電流計(jì)、線圈串聯(lián)成另一個(gè)電路。線圈套在同一個(gè)閉合鐵芯上，且它們的匝數(shù)足夠多。從開(kāi)關(guān)閉合時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，流經(jīng)電流計(jì)的電流大小隨時(shí)間變化的圖象是（ ） 【答案】B 例10如圖所

13、示，兩固定的豎直光滑金屬導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)。兩質(zhì)量、長(zhǎng)度均相同的導(dǎo)體棒，置于邊界水平的勻強(qiáng)磁場(chǎng)上方同一高度處。磁場(chǎng)寬為，方向與導(dǎo)軌平面垂直。先由靜止釋放，剛進(jìn)入磁場(chǎng)即勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)再由靜止釋放，兩導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終保持良好接觸。用表示的加速度，表示的動(dòng)能，分別表示相對(duì)釋放點(diǎn)的位移。下圖中正確的是( )【答案】B D【解析】導(dǎo)體棒落入磁場(chǎng)之前做自由落體運(yùn)動(dòng)，加速度恒為，有，棒進(jìn)入磁場(chǎng)以速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，棒開(kāi)始做自由落體運(yùn)動(dòng)，與棒做自由落體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程相同，此時(shí)棒在磁場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)的路程為，棒進(jìn)入磁場(chǎng)而還沒(méi)有傳出磁場(chǎng)的過(guò)程，無(wú)電磁感應(yīng)，兩導(dǎo)體棒僅受到重力作用，加速度均為，知道棒穿出磁場(chǎng)，B正確。棒穿出磁場(chǎng)，棒切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，因此時(shí)棒速度大于進(jìn)入磁場(chǎng)是切割磁感線的速度，故電動(dòng)勢(shì)、電流、安培力都大于剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的大小，棒減速，直到穿出磁場(chǎng)僅受重力，做勻加速運(yùn)動(dòng)，結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)，可知加速過(guò)程動(dòng)能與路程成正比，D正確?！究偨Y(jié)升華】在分析電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題時(shí)，解決問(wèn)題時(shí)可從看坐標(biāo)軸表示什么物理量；看具體的圖線，它反映了物理量的狀態(tài)或變