高三物理二轮复习法拉第电磁感应定律题型归纳

1、 高三物理二轮复习法拉第电磁感应定律题型归纳类型一、感生电动势的运算例1有一面积为S100 cm2的金属环，电阻为R0.1 ，环中磁场变化规律如图乙所示，且磁场方向垂直环面向里，在t1到t2时间内，环中感应电流的方向如何？通过金属环的电荷量为多少？【答案】逆时针方向0.01 C【解析】(1)由楞次定律，可以判断金属环中感应电流方向为逆时针方向(2)由图可知：磁感应强度的变化率为金属环中磁通量的变化率环中形成的感应电流 通过金属环的电荷量 由解得举一反三: 【变式】在下图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感生电场的是() 【答案】C例2在空间出现如图所示的闭合电场，电场线为一簇闭合曲线，这可能是（

2、 ）A沿方向磁场在迅速减弱B. 沿方向磁场在迅速增强C. 沿方向磁场在迅速减弱D. 沿方向磁场在迅速增强【答案】AC【解析】根据电磁感应，闭合回路中的磁通量变化时，使闭合回路中产生感应电流，该电流可用楞次定律来判断，根据麦克斯韦电磁理论，闭合回路中产生感应电流，使因为闭合回路中受到了电场力的作用，而变化的磁场产生电场，与是否存在闭合回路没有关系，故空间磁场变化产生的电场方向，仍可用楞次定律来判断，四指环绕方向即感应电场的方向，由此可知AC正确。【总结升华】已知感应电场方向求原磁通量的变化情况的基本思路是：楞次定律右手螺旋定则楞次定律右手螺旋定则感应电场的方向 感应磁场的方向 磁通量的变化情况举

3、一反三: 【变式1】如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将() A不变 B增加C减少 D以上情况都可能【答案】B【变式2】下列各种实验现象，解释正确的是（ ） 【答案】ABC例3.一个面积、匝数匝的线圈放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度随时间变化的规律如图456所示，则下列判断正确的是() A在开始的内穿过线圈的磁通量变化率等于B在开始的内穿过线圈的磁通量的变化量等于零C在开始的内线圈中产生的感应电动势等于D在第末线圈中的感应电动势等于零【答案】AC【解析】磁通量的变化率，其中磁感应强度的变化率即为图象的斜率由图知前

4、的，所以，A选项正确在开始的内磁感应强度由减到，又从向相反方向的增加到，所以这内的磁通量的变化量，B选项错在开始的内，C选项正确第末的感应电动势等于内的电动势，.D选项错【总结升华】正确计算磁通量的变化量，是解题的关键。举一反三: 【变式1】闭合电路中产生的感应电动势大小，跟穿过这一闭合电路的下列哪个物理量成正比()A磁通量B磁感应强度C磁通量的变化率 D磁通量的变化量【答案】C【变式2】水平桌面上放一闭合铝环，在铝环轴线上方有一条形磁铁，当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速靠近铝环时，下列判断正确的是（ ） A铝环有收缩的趋势，对桌面的压力增大B铝环有扩张的趋势，对桌面的压力增大C铝环有收缩的趋势，

5、对桌面的压力减小D铝环有扩张的趋势，对桌面的压力减小【答案】A 【变式3】带正电的小球在水平桌面上的圆轨道内运动，从上方俯视，沿逆时针方向如图。空间内存在竖直向下的匀强磁场，不计一切摩擦，当磁场均匀增强时，小球的动能将（ ） A逐渐增大 B逐渐减小 C不变 D无法判定【答案】A类型二、动生电动势的运算例4如图所示，三角形金属导轨上放有一金属杆，在外力作用下，使保持与垂直，以速度v匀速从O点开始右移，设导轨与金属棒均为粗细相同的同种金属制成，则下列判断正确的是()A电路中的感应电流大小不变B电路中的感应电动势大小不变C电路中的感应电动势逐渐增大D电路中的感应电流逐渐减小【答案】AC【解析】导体棒

6、从开始到如图所示位置所经历时间设为，则导体棒切割磁感线的有效长度，故，即电路中电动势与时间成正比，C选项正确；电路中电流强度.而等于的周长，所以所以A正确【总结升华】导体棒切割磁感线的有效长度在变化，同时导轨与金属棒的长度也在变化。例5(2014 江苏卷）如图所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为L，长为3d，导轨平面与水平面的夹角为，在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层。匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直。质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在滑上涂层之前已经做匀速运动，并一直匀速滑到导轨底端。导体棒始终与导轨垂直，且仅与涂层间有摩擦，接在两导轨间的电阻为R

7、，其他部分的电阻均不计，重力加速度为g。求： (1)导体棒与涂层间的动摩擦因数；(2)导体棒匀速运动的速度大小v； (3)整个运动过程中，电阻产生的焦耳热Q。【答案】（1）（2）（3）【解析】（1）在绝缘涂层上受力平衡解得（2）在光滑导轨上感应电动势 感应电流安培力 受力平衡解得（3）摩擦生热能量守恒定律解得【总结升华】用能量角度来思维，会使问题简化；用能量转化与守恒定律来解题是学习高中物理应该具备的能力之一。例6如图所示，小灯泡规格为“”，接在光滑水平导轨上，导轨间距为，电阻不计金属棒垂直搁在导轨上，电阻为，整个装置处于的匀强磁场中求： (1)为使灯泡正常发光，的滑行速度为多大？(2)拉动金

8、属棒的外力的功率有多大？【答案】(1)(2)【解析】当金属棒在导轨上滑行时，切割磁感线产生感应电动势，相当于回路的电源，为小灯泡提供电压金属棒在光滑的导轨上滑行过程中，外力克服安培力做功，能量守恒，所以外力的功率与电路上产生的电功率相等(1)灯泡的额定电流和电阻分别为，设金属棒的滑行速度为，则，式中为棒的电阻由，即得(2)根据能量转换，外力的机械功率等于整个电路中的电功率，即.【总结升华】用好“灯泡正常发光”、“光滑水平导轨”这些条件是这类题的思路基础。类型三、动生电动势和感生电动势的区别与联系例7如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为，导轨的端点用电阻可以忽略的导线

9、相连，两导轨间的距离有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感应强度与时间的关系为，比例系数 一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直在时刻，金属杆紧靠在端，在外力作用下，杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动，求在时金属杆所受的安培力【答案】【解析】以表示金属杆运动的加速度，在时刻，金属杆与初始位置的距离此时杆的速度，这时，杆与导轨构成的回路的面积，回路中的感应电动势因故回路的总电阻回路中的感应电流作用于杆的安培力解得，代入数据为【总结升华】在导体棒向左运动过程中，产生的是动生电动势还是感生电动势？两种电动势是相加还是相减？这是求解电流时应注意的问题。例8如

10、图所示，导体在做切割磁感线运动时，将产生一个电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的是() A因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势B动生电动势的产生与洛伦兹力有关C动生电动势的产生与电场力有关D动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的【答案】AB【解析】 如图所示，当导体向右运动时，其内部的自由电子因受向下的洛伦兹力作用向下运动，于是在棒的端出现负电荷，而在棒的端出现正电荷，所以端电势比端高棒就相当于一个电源，正极在端 【总结升华】正确判断洛伦磁力的方向，认清电源部分。类型三、图像问题例9如图所示，一沿水平方向的匀强磁场分布在宽度为2L的某矩形区域内（长度足够大），该区域的上下边

11、界MN、PS是水平的。有一边长为L的正方形导线框abcd从距离磁场上边界MN的某高处由静止释放下落而穿过该磁场区域，已知当线框的ab边到达PS时线框刚好做匀速直线运动。以线框的ab边到达MN时开始计时，以MN处为坐标原点，取如图坐标轴x，并规定逆时针方向为感应电流的正方向，向上为力的正方向。则关于线框中的感应电流I和线框所受到的安培力F与ab边的位置坐标x的以下图线中，可能正确的是（ ）【答案】AD【解析】若在第一个L内，线框匀速运动，电动势恒定，电流恒定；则在第二个L内，线框只在重力作用下加速，速度增大；在第三个L内，安培力F安BIL>mg，线框减速运动，电动势EBlv减小，电流i减小

12、，B错。若在第一个L内线框刚进入磁场时受到的安培力小于重力，这个过程加速度逐渐减小，但速度继续增大，电动势EBlv增大，电流i增大；则在第二个L内，线框只在重力作用下加速，速度增大；在第三个L内，安培力F安BIL，可能与线框重力平衡，线框做匀速运动，电动势EBlv不变，电流i的大小不变但方向相反，A、D两项正确，C项错。举一反三: 【变式】如图所示的电路可以用来“研究电磁感应现象”。干电池、开关、线圈、滑动变阻器串联成一个电路，电流计、线圈串联成另一个电路。线圈套在同一个闭合铁芯上，且它们的匝数足够多。从开关闭合时开始计时，流经电流计的电流大小随时间变化的图象是（ ） 【答案】B 例10如图所

13、示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计。两质量、长度均相同的导体棒，置于边界水平的匀强磁场上方同一高度处。磁场宽为，方向与导轨平面垂直。先由静止释放，刚进入磁场即匀速运动，此时再由静止释放，两导体棒与导轨始终保持良好接触。用表示的加速度，表示的动能，分别表示相对释放点的位移。下图中正确的是( )【答案】B D【解析】导体棒落入磁场之前做自由落体运动，加速度恒为，有，棒进入磁场以速度做匀速直线运动时，棒开始做自由落体运动，与棒做自由落体运动的过程相同，此时棒在磁场中做匀速直线运动的路程为，棒进入磁场而还没有传出磁场的过程，无电磁感应，两导体棒仅受到重力作用，加速度均为，知道棒穿出磁场，B正确。棒穿出磁场，棒切割磁感线产生电动势，在回路中产生感应电流，因此时棒速度大于进入磁场是切割磁感线的速度，故电动势、电流、安培力都大于刚进入磁场时的大小，棒减速，直到穿出磁场仅受重力，做匀加速运动，结合匀变速直线运动，可知加速过程动能与路程成正比，D正确。【总结升华】在分析电磁感应中的图象问题时，解决问题时可从看坐标轴表示什么物理量；看具体的图线，它反映了物理量的状态或变