回歸教材重難點(diǎn)11-法拉第電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用關(guān)(原卷版)

回歸教材重難點(diǎn)11法拉第電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用2022年高考考查的內(nèi)容較大概率以法拉第電磁感應(yīng)定律的理解及其應(yīng)用為核心，側(cè)重力與電的綜合應(yīng)用，有可能和歐姆定律一起綜合命題考查。在備考過程中首先要重視對(duì)物理概念、物理規(guī)律的理解，在應(yīng)用中深化理解，夯實(shí)雙基；其次要重視與電路、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)量、能量相結(jié)合的綜合性題型的訓(xùn)練，如“電磁感應(yīng)中的電路問題”“電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題”“電磁感應(yīng)中的能量問題”等，讓考生掌握各種典型問題的解決辦法，培養(yǎng)考生模型建構(gòu)能力、推理論證能力。知識(shí)點(diǎn)一磁通量1．定義：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，與磁場方向垂直的面積S和B的乘積．2．公式：Φ＝B·S.3．單位：1Wb＝1_T·m2.4．標(biāo)矢性：磁通量是標(biāo)量，但有正、負(fù)．知識(shí)點(diǎn)二、電磁感應(yīng)1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象當(dāng)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，電路中有電流產(chǎn)生，這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象．2．產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件(1)電路閉合；(2)磁通量變化．3．能量轉(zhuǎn)化發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能．特別提醒：無論回路是否閉合，只要穿過線圈平面的磁通量發(fā)生變化，線圈中就有感應(yīng)電動(dòng)勢產(chǎn)生．知識(shí)點(diǎn)三、感應(yīng)電流方向的判斷1．楞次定律(1)內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化．(2)適用情況：所有的電磁感應(yīng)現(xiàn)象．2．右手定則(1)內(nèi)容：伸開右手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向．(2)適用情況：導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流．知識(shí)點(diǎn)四、楞次定律推論的應(yīng)用楞次定律中“阻礙”的含義可以理解為感應(yīng)電流的效果總是阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，推論如下：(1)阻礙原磁通量的變化——“增反減同”；(2)阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)——“來拒去留”；(3)使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢——“增縮減擴(kuò)”；(4)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)——“增反減同”知識(shí)點(diǎn)五、法拉第電磁感應(yīng)定律1．感應(yīng)電動(dòng)勢(1)感應(yīng)電動(dòng)勢：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢．產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于電源，導(dǎo)體的電阻相當(dāng)于電源內(nèi)阻．(2)感應(yīng)電流與感應(yīng)電動(dòng)勢的關(guān)系：遵循閉合電路歐姆定律，即I＝eq\f(E,R＋r).2．法拉第電磁感應(yīng)定律(1)內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比．(2)公式：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，n為線圈匝數(shù)．3．導(dǎo)體切割磁感線的情形(1)若B、l、v相互垂直，則E＝Blv.(2)若B⊥l，l⊥v，v與B夾角為θ，則E＝Blvsin_θ.知識(shí)點(diǎn)六、自感與渦流1．自感現(xiàn)象(1)概念：由于導(dǎo)體本身的電流變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為自感，由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢叫做自感電動(dòng)勢．(2)表達(dá)式：E＝Leq\f(ΔI,Δt).(3)自感系數(shù)L的影響因素：與線圈的大小、形狀、匝數(shù)以及是否有鐵芯有關(guān)．2．渦流當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，在它附近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生像水的旋渦狀的感應(yīng)電流．(1)電磁阻尼：當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)．(2)電磁驅(qū)動(dòng)：如果磁場相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，使導(dǎo)體受到安培力作用，安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來．交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)就是利用電磁驅(qū)動(dòng)的原理工作的．知識(shí)點(diǎn)七、電磁感應(yīng)中的電路問題1．內(nèi)電路和外電路(1)切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的線圈都相當(dāng)于電源．(2)該部分導(dǎo)體的電阻或線圈的電阻相當(dāng)于電源的內(nèi)阻，其余部分是外電阻．2．電源電動(dòng)勢和路端電壓(1)電動(dòng)勢：E＝Blv或E＝neq\f(ΔΦ,Δt).(2)路端電壓：U＝IR＝eq\f(E,R＋r)·R.知識(shí)點(diǎn)八、電磁感應(yīng)中的圖象問題1．圖象類型(1)隨時(shí)間t變化的圖象如B－t圖象、Φ－t圖象、E－t圖象和i－t圖象．(2)隨位移x變化的圖象如E－x圖象和i－x圖象．2．問題類型(1)由給定的電磁感應(yīng)過程判斷或畫出正確的圖象．(2)由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量．(3)利用給出的圖象判斷或畫出新的圖象．知識(shí)點(diǎn)九、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的動(dòng)力學(xué)問題1．安培力的大小eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(安培力公式：F＝BIl,感應(yīng)電動(dòng)勢：E＝Blv,感應(yīng)電流：I＝\f(E,R)))?F＝eq\f(B2l2v,R)2．安培力的方向(1)先用右手定則判定感應(yīng)電流方向，再用左手定則判定安培力方向．(2)根據(jù)楞次定律，安培力的方向一定和導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)方向相反．知識(shí)點(diǎn)十、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化1．過程分析(1)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生感應(yīng)電流的過程，實(shí)質(zhì)上是能量的轉(zhuǎn)化過程．(2)感應(yīng)電流在磁場中受安培力，若安培力做負(fù)功，則其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能；若安培力做正功，則電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能．(3)當(dāng)感應(yīng)電流通過用電器時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能．2．安培力做功和電能變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能；安培力做多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能．1.（2021·河北卷）如圖，兩光滑導(dǎo)軌水平放置在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)軌間距最窄處為一狹縫，取狹縫所在處O點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，狹縫右側(cè)兩導(dǎo)軌與x軸夾角均為，一電容為C的電容器與導(dǎo)軌左端相連，導(dǎo)軌上的金屬棒與x軸垂直，在外力F作用下從O點(diǎn)開始以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)，忽略所有電阻，下列說法正確的是（）A．通過金屬棒的電流為B．金屬棒到達(dá)時(shí)，電容器極板上的電荷量為C．金屬棒運(yùn)動(dòng)過程中，電容器的上極板帶負(fù)電D．金屬棒運(yùn)動(dòng)過程中，外力F做功的功率恒定2.（2021·山東卷）如圖所示，電阻不計(jì)的光滑U形金屬導(dǎo)軌固定在絕緣斜面上。區(qū)域Ⅰ、Ⅱ中磁場方向均垂直斜面向上，Ⅰ區(qū)中磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增加，Ⅱ區(qū)中為勻強(qiáng)磁場。阻值恒定的金屬棒從無磁場區(qū)域中a處由靜止釋放，進(jìn)入Ⅱ區(qū)后，經(jīng)b下行至c處反向上行。運(yùn)動(dòng)過程中金屬棒始終垂直導(dǎo)軌且接觸良好。在第一次下行和上行的過程中，以下敘述正確的是（）A．金屬棒下行過b時(shí)的速度大于上行過b時(shí)的速度B．金屬棒下行過b時(shí)的加速度大于上行過b時(shí)的加速度C．金屬棒不能回到無磁場區(qū)D．金屬棒能回到無磁場區(qū)，但不能回到a處3．（2021·遼寧卷）如圖（a）所示，兩根間距為L、足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌豎直放置并固定，頂端接有阻值為R的電阻，垂直導(dǎo)軌平面存在變化規(guī)律如圖（b）所示的勻強(qiáng)磁場，t=0時(shí)磁場方向垂直紙面向里。在t=0到t=2t0的時(shí)間內(nèi)，金屬棒水平固定在距導(dǎo)軌頂端L處；t=2t0時(shí)，釋放金屬棒。整個(gè)過程中金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌與金屬棒的電阻不計(jì)，則（）A．在時(shí)，金屬棒受到安培力的大小為B．在t=t0時(shí)，金屬棒中電流的大小為C．在時(shí)，金屬棒受到安培力的方向豎直向上D．在t=3t0時(shí)，金屬棒中電流的方向向右4.（2021·北京市房山區(qū)二模）磁電式儀表的基本組成部分是磁鐵和線圈。纏繞線圈的骨架常用鋁框，鋁框、指針固定在同一轉(zhuǎn)軸上。線圈未通電時(shí)，指針豎直指在表盤中央；線圈通電時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，指針隨之偏轉(zhuǎn)，由此就能確定電流的大小。如圖所示，線圈通電時(shí)指針向右偏轉(zhuǎn)，在此過程中，下列說法正確的是A.俯視看線圈中通有逆時(shí)針方向的電流B.穿過鋁框的磁通量減少C.俯視看鋁框中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流D.使用鋁框做線圈骨架能夠盡快使表針停在某一刻度處5.（2021·福建省南平市二檢）如圖甲所示，兩相距為L的光滑金屬導(dǎo)軌水平放置，右端連接阻值為R的電阻，導(dǎo)軌間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場。一質(zhì)量為m的金屬導(dǎo)體棒ab在水平拉力F作用下，從靜止開始向左運(yùn)動(dòng)，金屬棒的內(nèi)阻為r，其余電阻不計(jì)，金屬棒運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直，并保持良好接觸，其速度—時(shí)間圖像如圖乙所示，vm、T為已知量。則（）A.時(shí)間內(nèi)，拉力隨時(shí)間變化的關(guān)系為B.時(shí)間內(nèi)，安培力的沖量為C.與兩段時(shí)間內(nèi)，拉力做功相等D.與兩段時(shí)間內(nèi)，回路產(chǎn)生的熱量相等6.（2021·北京市昌平區(qū)二模）如圖所示，邊長為L的正方形金屬線框abcd從某一高處由靜止開始下落，在下落過程中經(jīng)過一個(gè)有水平邊界且兩個(gè)水平邊界之間的距離也為L的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里。已知ab邊進(jìn)入磁場時(shí)線框剛好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，線框質(zhì)量為m，電阻為R，重力加速度為g，忽略空氣阻力。求：（1）ab邊進(jìn)入磁場時(shí)，線框中感應(yīng)電流的方向；（2）線框進(jìn)入磁場時(shí)的速度大小v；（3）線框穿越磁場的過程中，產(chǎn)生的焦耳熱Q。

7．（2021·浙江卷）一種探測氣體放電過程的裝置如圖甲所示，充滿氖氣（）的電離室中有兩電極與長直導(dǎo)線連接，并通過兩水平長導(dǎo)線與高壓電源相連。在與長直導(dǎo)線垂直的平面內(nèi)，以導(dǎo)線為對(duì)稱軸安裝一個(gè)用阻值的細(xì)導(dǎo)線繞制、匝數(shù)的圓環(huán)形螺線管，細(xì)導(dǎo)線的始末兩端c、d與阻值的電阻連接。螺線管的橫截面是半徑的圓，其中心與長直導(dǎo)線的距離。氣體被電離后在長直導(dǎo)線回路中產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流I，其圖像如圖乙所示。為便于計(jì)算，螺線管內(nèi)各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均可視為，其中。（1）求內(nèi)通過長直導(dǎo)線橫截面的電荷量Q；（2）求時(shí)，通過螺線管某一匝線圈的磁通量；（3）若規(guī)定為電流的正方向，在不考慮線圈自感的情況下，通過計(jì)算，畫出通過電阻R的圖像；（4）若規(guī)定為電流的正方向，考慮線圈自感，定性畫出通過電阻R的圖像。8.（2021·天津市紅橋區(qū)二檢）如圖所示，兩足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置