高考物理电磁感应精讲精练法拉第电磁感应定律学案.docx

法拉第电磁感应定律一、法拉第电磁感应定律1法拉第电磁感应定律(1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比(2)公式：En，n为线圈匝数2导体切割磁感线的情形(1)若B、l、v相互垂直，则EBlv.(2)EBlvsin ，为运动方向与磁感线方向的夹角(3)导体棒在磁场中转动：导体棒以端点为轴，在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动产生感应电动势EBlBl2.1判断正误(1)线圈中磁通量越大，产生的感应电动势越大()(2)线圈中磁通量变化越大，产生的感应电动势越大()(3)线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大()(4)线圈中的电流越大，自感系数也越大()(5)磁场相对导体棒运动时，导体棒中也能产生感应电动势()(6)对于同一线圈，电流变化越快，线圈中的自感电动势越大()2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B随时间均匀增大两圆环半径之比为21，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb.不考虑两圆环间的相互影响下列说法正确的是()AEaEb41，感应电流均沿逆时针方向BEaEb41，感应电流均沿顺时针方向CEaEb21，感应电流均沿逆时针方向DEaEb21，感应电流均沿顺时针方向解析：选B.由题意可知k，导体圆环中产生的感应电动势ESr2，因rarb21，故EaEb41；由楞次定律知感应电流的方向均沿顺时针方向，选项B正确3如图所示，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为E；将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时，棒两端的感应电动势大小为E，则等于()A.BC1 D.解析：选B.设金属棒长度为l，匀强磁场的磁感应强度为B，根据电磁感应定律得EBlv.金属棒弯折后，切割磁感线运动的有效长度变为l，故EBlv.因此，B正确考点一法拉第电磁感应定律的理解及应用1感应电动势大小的决定因素(1)感应电动势的大小由穿过闭合电路的磁通量的变化率和线圈的匝数共同决定，而与磁通量、磁通量的变化量的大小没有必然联系(2)当仅由B引起时，则En；当仅由S引起时，则En；当由B、S的变化同时引起，则Enn.2磁通量的变化率是t图象上某点切线的斜率3应用En时应注意的几个问题(1)由于磁通量有正负之分，计算磁通量的变化时一定要规定磁通量的正方向正向的磁通量增加与反向的磁通量减少产生的感应电流的方向相同(2)公式En是求解回路某段时间内平均电动势的最佳选择若为恒量，则平均电动势等于瞬时电动势(3)用公式EnS求感应电动势时，S为线圈在磁场范围内垂直磁场方向的有效面积1图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S.若在t1到t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间线圈两端a和b之间的电势差ab()A恒为B从0均匀变化到C恒为D从0均匀变化到解析：选C.根据法拉第电磁感应定律得，感应电动势Enn，由楞次定律和右手螺旋定则可判断b点电势高于a点电势，因磁场均匀变化，所以感应电动势恒定，因此a、b两点电势差恒为abn，选项C正确2用均匀导线做成的正方形线圈边长为l，如图所示，正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，当磁场以的变化率增强时，不考虑磁场的变化对虚线右侧的影响，则()A线圈中感应电流方向为adbcaB线圈中产生的电动势El2C线圈中a点电势高于b点电势D线圈中b、a两点间的电势差为解析：选D.处于磁场中的线圈面积不变，增大时，通过线圈的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流的方向为acbda方向，A项错；产生感应电动势的acb部分等效为电源，b端为等效电源的正极，电势高于a端，C项错；由法拉第电磁感应定律E，知B项错；adb部分等效为外电路，b、a两点间电势差为等效电路的路端电压，UR，D项正确3A、B两闭合圆形导线环用相同规格的导线制成，它们的半径之比rArB21，在两导线环包围的空间内存在一正方形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直于两导线环所在的平面，如图所示在磁场的磁感应强度随时间均匀增大的过程中，下列说法正确的是()A两导线环内所产生的感应电动势相等BA环内所产生的感应电动势大于B环内所产生的感应电动势C流过A、B两导线环的感应电流的大小之比为14D流过A、B两导线环的感应电流的大小之比为11解析：选A.某一时刻穿过A、B两导线环的磁通量均为穿过磁场所在区域面积上的磁通量，设磁场区域的面积为S，则BS，由ES(S为磁场区域面积)，对A、B两导线环，有1，所以A正确，B错误；I，R(S1为导线的横截面积)，l2r，所以，C、D错误4(2017连云港质检)如图所示，匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd，线圈平面与磁场垂直已知线圈的匝数N100，边长ab1.0 m、bc0.5 m，电阻r2 .磁感应强度B在01 s 内从零均匀变化到0.2 T在1 s5 s内从0.2 T均匀变化到0.2 T，取垂直纸面向里为磁场的正方向求：(1)0.5 s时线圈内感应电动势的大小E和感应电流的方向；(2)在1 s5 s内通过线圈的电荷量q；解析：(1)感应电动势E1磁通量的变化量1B1S解得E1代入数据得E110 V由楞次定律得，感应电流的方向为adcba.(2)同理可得在1 s5 s内产生的感应电动势E2N感应电流I2电荷量qI2t2解得qN代入数据得q10 C答案：(1)10 Vadcba(2)10 C应用法拉第电磁感应定律的两点注意(1)一般步骤：分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况；利用楞次定律确定感应电流的方向；灵活选择法拉第电磁感应定律的不同表达形式列方程求解(2)一个结论：通过回路截面的电荷量q仅与n、和回路总电阻R总有关，与时间长短无关推导如下：qtt.考点二导体棒切割类电动势的计算1导体平动切割磁感线(1)一般情况：运动速度v和磁感线方向夹角为，则EBlvsin .(2)常用情况：运动速度v和磁感线方向垂直，则EBlv.(3)若导体棒不是直的，则EBlv中的l为切割磁感线的导体棒的有效长度下图中，棒的有效长度均为ab间的距离2导体转动切割磁感线导体棒以端点为轴，在垂直于磁感线的平面内以角速度匀速转动产生的感应电动势EBl2(导体棒的长度为l)1. 如图，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上，当金属框绕ab边以角速度逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc.已知bc边的长度为l.下列判断正确的是()AUaUc，金属框中无电流BUbUc，金属框中的电流方向沿abcaCUbcBl2，金属框中无电流DUacBl2，金属框中电流方向沿acba解析：选C.金属框abc平面与磁场平行，转动过程中磁通量始终为零，所以无感应电流产生，选项B、D错误转动过程中bc边和ac边均切割磁感线，产生感应电动势，由右手定则判断UaUc，UbUc，选项A错误由转动切割产生感应电动势的公式得UbcBl2，选项C正确2如图所示，abcd为水平放置的平行“匚”形光滑金属导轨，间距为l，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计，已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动(金属杆滑动过程中与导轨接触良好)则()A电路中感应电动势的大小为B电路中感应电流的大小为C金属杆所受安培力的大小为D金属杆的热功率为解析：选B.金属杆的运动方向与金属杆不垂直，电路中感应电动势的大小为EBlv(l为切割磁感线的有效长度)，选项A错误；电路中感应电流的大小为I，选项B正确；金属杆所受安培力的大小为FBIlB，选项C错误；金属杆的热功率为PI2R，选项D错误3在范围足够大，方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B0.2 T，有一水平放置的光滑框架，宽度L0.4 m，如图所示，框架上放置一质量m0.05 kg、电阻R1 的金属杆cd，框架电阻不计若杆cd在水平外力F的作用下以恒定加速度a2 m/s2，由静止开始向右做匀变速运动，求：(1)在5 s内平均感应电动势是多少？(2)第5 s末回路中的电流I多大？(3)第5 s末作用在杆cd上的水平外力F多大？解析：(1)t5 s内金属杆的位移xat225 m5 s内的平均速度5 m/s故平均感应电动势BL0.4 V(2)第5 s末杆的速度vat10 m/s此时感应电动势EBLv则回路中的电流为I0.8 A(3)杆cd匀加速运动，由左手