高二物理電磁感應(yīng)現(xiàn)象問題歸納知識精講粵教版

1、高二物理電磁感應(yīng)現(xiàn)象問題歸納粵教版【本講訓(xùn)練信息 】一 教學(xué)內(nèi)容：電磁感應(yīng)現(xiàn)象問題歸納二 學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、加深對于磁通量及磁能量變化等概念的懂得；2、懂得感應(yīng)電流及感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生條件；3、重點把握左手定就、右手定就及楞次定律的綜合應(yīng)用問題；三 考點位置：電磁感應(yīng)現(xiàn)象問題是近幾年高考的考查熱點和難點,突出考查對于產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象條件的懂得,感應(yīng)電流及感應(yīng)電動勢方向的判定,從出題形式上常以挑選題的形式顯現(xiàn),如2022 年廣東卷第10 題、 2022 年四川卷的第17 題、 2022 年全國高考理綜第19 題都突出了對于這類問題的考查；四 重點、難點解析：1 磁通量（1）概念： 穿過某一面積的磁感線

2、條數(shù)叫做穿過這一面積的磁通量；磁通量簡稱磁通,用符號 表示；說明：磁通量是對某一特定的“ 面” 而言的,是“ 面” 的特點量（不是磁場的特點量）,沒有特定的面,就無磁通量；（2）磁通量的運(yùn)算公式：BS ；此式的適用條件是：a 勻強(qiáng)磁場； b 磁感線與平面垂直；如下列圖；在勻強(qiáng)磁場 B 中,如磁感線與平面不垂直,公式 BS 中的 S 應(yīng)為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積；如下列圖,在水平方向的勻強(qiáng)磁場中,平面 abcd 與垂直于磁感線方向的平面的夾角為,2,就穿過面積abcd 的磁通量應(yīng)為BScos；Scos即為面積 S 在垂直于磁感線方向的投影,我們稱之為“ 有效面積”；如磁感線沿相反方向穿

3、過同一平面,且正向磁感線條數(shù)為1,反向磁感線條數(shù)為就磁通量等于穿過平面的磁感線的凈條數(shù)（磁通量的代數(shù)和）,即12；磁通量的變化21,其數(shù)值等于初末態(tài)穿過某個平面磁通量的差值；（3）磁通量的“ 正、負(fù)” 號磁通量是通過閉合線圈的磁感線的條數(shù),它是標(biāo)量,但是磁通量也有“ 正、負(fù)”,磁通量的正、負(fù)號并不表示磁通量的方向,它的符號僅表示磁感線的貫穿方向,一般來說,假如磁感線從線圈的正面穿過線圈,線圈的磁通量就為“ ” ；那么磁感線從線圈的反面穿過線圈,線圈的磁通量就為“ ”,反之亦然；2 電磁感應(yīng)現(xiàn)象（1）部分電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動如下列圖,導(dǎo)體AB 做切割磁感線運(yùn)動時,線路中有電流產(chǎn)生,而

4、導(dǎo)體AB 順著磁感線運(yùn)動時,線路中無電流產(chǎn)生；（2）磁鐵在線圈中運(yùn)動如下列圖, 條形磁鐵插入或拔出線圈時,線圈中有電流產(chǎn)生,但磁鐵在線圈中靜止不動時,線路中無電流產(chǎn)生；（3）轉(zhuǎn)變螺線管 AB 中的電流如下列圖,將小螺線管 AB 插入大螺線管 CD 中不動,當(dāng)開關(guān) S 接通或斷開時,電流表中有電流通過；如開關(guān) S 始終接通,當(dāng)轉(zhuǎn)變滑動變阻器的阻值時,電流表中也有電流通過；結(jié)論：產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化,閉合電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流；說明： 試驗一是通過導(dǎo)體運(yùn)動轉(zhuǎn)變磁通量；試驗二是磁體即磁場運(yùn)動轉(zhuǎn)變磁通量；試驗三通過轉(zhuǎn)變電流從而轉(zhuǎn)變磁場強(qiáng)弱,進(jìn)而轉(zhuǎn)變磁通量, 所以可以將產(chǎn)

5、生感應(yīng)電流的條件描述為“ 不論用什么方法, 只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化,閉合電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流”；說明：不論用什么方法, 只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化,閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生；其條件可以歸納為兩個：一個是電路本身的屬性,即電路必需是閉合電路；另一個是穿過電路本身的磁通量發(fā)生變化,其主要內(nèi)涵是表達(dá)在“ 變化” 二字上；電路中有沒有磁通不是產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件,假如穿過電路的磁通量盡管很大但不變化,那么不論有多大,也不會產(chǎn)生感應(yīng)電流；能使穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化,大致有如下幾種情形：（1）磁感強(qiáng)度 B 不變,閉合電路面積 S 發(fā)生變化,B S B S 2 S 1 ；（2）閉合電

6、路的面積 S 不變,而閉合回路在非勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動而位置發(fā)生變化,引起回路所在處的磁感強(qiáng)度不同；（3）閉合電路的面積不變,但相對勻強(qiáng)磁場的位置發(fā)生變化（面積 S 與 B 的夾角轉(zhuǎn)變）而引起磁通變化；（4）閉合電路的面積不變,而磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間 3 楞次定律：t 發(fā)生變化,等等；（1）內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向,即感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化；（2）說明：楞次定律含有兩層意義；因果關(guān)系； 閉合導(dǎo)體回路中磁通量的變化是產(chǎn)生感應(yīng)電流的緣由,而感應(yīng)電流的磁場的顯現(xiàn)是感應(yīng)電流存在的結(jié)果,簡要地說, 只有當(dāng)閉合導(dǎo)體回路中的磁通量發(fā)生變化時,才會有感應(yīng)電流的磁場顯現(xiàn)；符合能量守恒定律；

7、感應(yīng)電流的磁場對閉合導(dǎo)體回路中磁通量的變化起著阻礙作用,這種作用正是能量守恒這一普遍定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的表達(dá)；（3）留意：明確各個物理量之間的關(guān)系；當(dāng)穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時,閉合回路中會產(chǎn)生感應(yīng)電流,而感應(yīng)電流與其他電流一樣,也會產(chǎn)生磁場, 即感應(yīng)電流的磁場,這樣回路中就存在兩個磁場原先的磁場（產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁場）和感應(yīng)電流的磁場；楞次定律也可以懂得為：阻礙原磁通量的變化或原磁場的變化；阻礙相對運(yùn)動,可懂得為“ 來斥去吸”；使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢；阻礙原電流的變化（自感現(xiàn)象）；2 右手定就伸開右手讓拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在一個平面內(nèi),讓磁感線垂直從手心進(jìn)入,拇指指

8、向?qū)w運(yùn)動的方向,其余四指指的就是感應(yīng)電流的方向；說明：右手定就是楞次定律的一種特別情形,磁感線時感應(yīng)電流方向的判定特別便利；【典型例題】問題 1 磁通量及磁通量的變化的求解：這種方法對于閉合電路的一部分導(dǎo)體切割例 1 如圖,有一個100 匝的線圈,其橫截面是邊長為L=0.20m 的正方形,放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B=的勻強(qiáng)磁場中,線圈平面與磁場垂直；如將這個線圈橫截面的外形由正方形轉(zhuǎn)變成圓形（橫截面的周長不變）,在這一過程中穿過線圈的磁通量轉(zhuǎn)變了多少102m2；解析： 線圈橫截面是正方形時的面積S 1L20. 20 2m24. 0穿過線圈的磁通量1BS 1.050.40102Wb.2 0102Wb

9、；Wb；截面外形為圓形時,其半徑r4L/22L/；102Wb；截面積大小S22L/216/100m2；穿過線圈的磁通量：2BS20. 5016/100Wb2. 55所以,磁通量的變化21.2552. 0102Wb5. 5103點評： 磁通量BS 的運(yùn)算有幾點要留意：（1）S 是指閉合回路中包含磁場的那部分有效面積如下列圖, 如閉合電路 abcd 和 ABCD 所在平面均與勻強(qiáng)磁場 B 垂直,面積分別為 S 和S ,且 S 1 S 2,但磁場區(qū)域恰好只有 ABCD 那么大,穿過 S 和 S 的磁通量是相同的,因此,BS 中的 S 應(yīng)是指閉合回路中包含磁場的那部分有效面積；（2）磁通量與線圈的匝數(shù)

10、無關(guān),也就是磁通量大小不受線圈匝數(shù)的影響；同理,磁通量的變化量 2 1 也不受線圈匝數(shù)的影響,所以,直接用公式求、時,不必去考慮線圈匝數(shù) n；例 2 面積為 S 的矩形線框 abcd,處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向與線框面成 角（見圖）,當(dāng)線框以 ab 為軸順時針轉(zhuǎn) 90 時,穿過 abcd 面的磁通量變化量 _；解析： 磁通量由磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量在垂直于線框面方向上的重量打算；開頭時 B 與線框面成 角,磁通量為 1 BS sin；線框面按題意方向轉(zhuǎn)動時,磁通量削減,當(dāng)轉(zhuǎn)動 90 時,磁通量變?yōu)椤?負(fù)” 值 2 BS cos；可見,磁通量的變化量為2 1 BS cos BS sin

11、 BS cos sin ；問題 2 對感應(yīng)電流或感應(yīng)電動勢產(chǎn)生條件的懂得：例 3 如下列圖,正方形線圈在通電長直導(dǎo)線的磁場中運(yùn)動；A 向右平動, B 向下平動, C繞軸轉(zhuǎn)動（ ad 邊向外）,D 從紙面對紙外作平動,E 向上平動（ E 線圈有個缺口） ,判定線圈中有沒有感應(yīng)電流；A B C D E 解析： 在直導(dǎo)線電流磁場中的五個線圈,原先磁通量都是垂直紙面對里的,對直線電流來說,離電流越遠(yuǎn),磁場就越弱；A 向右平動,穿過線圈的磁通量沒有變化,故A 線圈中沒有感應(yīng)電流；B 向下平動,穿過線圈的磁通量削減,必產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流；C 繞軸轉(zhuǎn)動,穿過線圈的磁通量變化,必產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流

12、；D 離紙面對外,線圈中磁通量削減,故情形同 B、C；E 向上平移,穿過線圈的磁通量增加,故產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,但由于線圈沒有閉合回路,因此無感應(yīng)電流；例 4 如下列圖,金屬裸導(dǎo)線框abcd 放在水平光滑金屬導(dǎo)軌上,在磁場中向右運(yùn)動,勻強(qiáng)磁場垂直水平面對下就（）A G 表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)B G 2 表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)C G 表的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)D G 2 表的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)例 5 （2022 南通）如下列圖,a、b 是平行金屬導(dǎo)軌；勻強(qiáng)磁場垂直導(dǎo)軌平面,c、d 為分別串有電流表和電壓表的金屬棒,它們與導(dǎo)軌接觸良好,當(dāng) c、d 以相同速度向右運(yùn)動時,以下說法正確選項（）A 兩表均無讀數(shù)B 兩表均有讀數(shù)C

13、電壓表有讀數(shù),安培表無讀數(shù)D 電壓表無讀數(shù),安培表有讀數(shù)答案： A 問題 3 安培定就、左手定就、右手定就及楞次定律的綜合應(yīng)用：例 6 （2022 黃岡三模）如下列圖,兩個線圈套在同一個鐵芯上,線圈的繞向在圖中已經(jīng)表示；在線圈連著平行導(dǎo)軌 M 和 N,導(dǎo)軌電阻不計,在導(dǎo)軌垂直方向上放著金屬棒 ab,金屬棒處于垂直紙面對外的勻強(qiáng)磁場中,以下說法中正確選項（）A 當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動時,a 點電勢高于 b 點, c 點電勢高于 d 點B 當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動時,b 點電勢高于a 點, c 點與 d 點為等電勢C 當(dāng)金屬棒向右加速運(yùn)動時,b 點電勢高于a 點, c 點電勢高于d 點D 當(dāng)金屬棒向右加

14、速運(yùn)動時,b 點電勢高于a 點, d 點電勢高于c 點答案： BD 例 7 （2022 中山）如下列圖,水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒 N,當(dāng) N 在磁場力的作用下向右運(yùn)動,就 PQ 所做的運(yùn)動可能是（）A 向右加速運(yùn)動 B 向左加速運(yùn)動C 向右減速運(yùn)動 D 向左減速運(yùn)動答案： BC 例 8 （2022 年廣東）如下列圖,用一根長為 L 質(zhì)量不計的細(xì)桿與一個上弧長為 0l 、下弧長為 d 的金屬線框的中點聯(lián)結(jié)并懸掛于 O 點,懸點正下方存在一個上弧長為 0l2、下弧長為 2 d 0 的方向垂直紙面對里的勻強(qiáng)磁場,且 d0 L；先將線框拉開到如下列圖位置,松手后讓線框進(jìn)入磁場；忽視

15、空氣阻力和摩擦力；以下說法正確選項（）A 金屬線框進(jìn)入磁場時感應(yīng)電流的方向為 a b c d aB 金屬線框離開磁場時感應(yīng)電流的方向為adcbaC 金屬線框 dc 邊進(jìn)入磁場與ab 邊離開磁場的速度大小總是相等D 金屬線框最終將在磁場內(nèi)做簡諧運(yùn)動答案： D 例 9 如下列圖,當(dāng)條形磁鐵突然向銅環(huán)運(yùn)動時,銅環(huán)的運(yùn)動情形是（）A 向右搖擺 B 向左搖擺C 靜止 D 不能確定解法一： 微元分析法：畫出線圈所在處條形磁鐵的磁場分布示意圖,由楞次定律判定出環(huán)中感應(yīng)電流方向,如圖（b）所示,將環(huán)等效為多段微小直線電流元,取上、下小段電流討論,由左手定就判定出它們的受力如圖（b）,由此可知,整個銅環(huán)受的合力

16、向右,且環(huán)有向內(nèi)收縮趨勢；正確答案為 A ；解法二： 效應(yīng)分析法：磁鐵向右運(yùn)動,使銅環(huán)中的磁通量增加而產(chǎn)生感應(yīng)電流,由楞次定律可知, 銅環(huán)為了阻礙原磁通增加,必向磁感線較疏的右方運(yùn)動,即往躲開磁通量增加的方向運(yùn)動；故A 正確；解法三： 等效法：磁鐵向右運(yùn)動,使銅環(huán)產(chǎn)生感應(yīng)電流后可等效為一條形磁鐵,如圖（c）所示,就兩磁鐵有排斥作用；故 A 正確；解法四： 阻礙相對運(yùn)動法：磁鐵向右運(yùn)動時,由楞次定律的另一種表述可知,銅環(huán)產(chǎn) 生的感應(yīng)電流總是阻礙導(dǎo)體間的相對運(yùn)動,對磁鐵跟銅環(huán)之間有排斥作用,故 A 正確；【模擬試題】（答題時間： 40 分鐘）1 恒定的勻強(qiáng)磁場中有一圓形的閉合導(dǎo)體線圈,線圈平面垂直

17、于磁場方向,當(dāng)線圈在此磁場中做以下哪種運(yùn)動時,線圈中能產(chǎn)生感應(yīng)電流（）A 線圈沿自身所在的平面做勻速運(yùn)動 B 線圈沿自身所在平面做加速運(yùn)動 C 線圈繞任意一條直徑做勻速轉(zhuǎn)動 D 線圈繞任意一條直徑做變速轉(zhuǎn)動2 如下列圖,矩形線框 abcd 放置在水平面內(nèi), 磁場方向與水平方向成角,已知sin4,5回路面積為S,磁感強(qiáng)度為B,就通過線框的磁通量為（）A BS B 4BS/5 C 3BS/5 D 3BS/4 3 如下列圖,如想電流計中有電流流過,就條形磁鐵的運(yùn)動是（A 向上運(yùn)動 B 向右運(yùn)動 C 向紙外運(yùn)動 D 繞 N 極轉(zhuǎn)動4 如下列圖, 一閉合矩形線框從左向右勻速地通過垂直與運(yùn)動方向的勻強(qiáng)有界

18、磁場,關(guān)于 線框中感應(yīng)電流的說法中正確選項（）A 線框進(jìn)入磁場時感應(yīng)電流為順時針方向 B 線框進(jìn)入磁場時感應(yīng)電流為逆時針方向 C 線框出磁場時感應(yīng)電流為順時針方向 D 從線框左邊進(jìn)入磁場到右邊出磁場前沒有感應(yīng)電流5 如下列圖,以下幾種運(yùn)動中,可使線圈A 中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（）A ab 桿向右勻速運(yùn)動 B ab 桿向右勻加速運(yùn)動C ab 桿向右勻減速運(yùn)動D ab 桿由靜止開頭向右運(yùn)動的瞬時6 如下列圖的條形磁鐵的上方,放置一矩形線框, 線框平面水平且與條形磁鐵平行,就線框在由 N 端勻速平移到 S 端的過程中,線框中的感應(yīng)電流的情形是（）A 線框中始終無感應(yīng)電流B 線框中始終有感應(yīng)電流C 線框中

19、開頭有感應(yīng)電流,當(dāng)線框運(yùn)動到磁鐵上方中部時無感應(yīng)電流,以后又有了感應(yīng)電流D 開頭無電流,當(dāng)運(yùn)動到磁鐵中部的上方時有感應(yīng)電流,后來又沒有感應(yīng)電流7 如下列圖,在勻強(qiáng)磁場中的U 形導(dǎo)軌上,有兩根等長的平行導(dǎo)線ab 和 cd,以相同的速度 v 勻速向右滑動；為使ab 中有感應(yīng)電流產(chǎn)生,對開關(guān)S 來說（）A 打開和閉合都可以B 應(yīng)打開）C 打開和閉合都不行D 應(yīng)閉合8 通電直導(dǎo)線穿過閉合線圈L ,如下列圖,就（A 當(dāng)電流 I 增大時,線圈 L 中有感應(yīng)電流B 當(dāng) L 左右平動時, L 中有感應(yīng)電流C 當(dāng) L 上下平動時, L 中有感應(yīng)電流D 以上各種情形下都不會產(chǎn)生感應(yīng)電流U【試題答案】1 C、D 提示： A 、B 兩種情形下,