专题92 法拉第电磁感应定律 自感现象 2016年高考物理一轮复习资料原卷版

1、 【考情解读】 EnEBlv计算感应电动势能应用法拉第电磁感应定律. 和导线切割磁感线产生电动势公式1. t2.会判断电动势的方向，即导体两端电势的高低.3.理解自感现象、涡流的概念，能分析通电自感和断电自感 【重点知识梳理】 一、法拉第电磁感应定律 1感应电动势 (1)概念：在电磁感应现象中产生的电动势。 (2)产生条件：穿过回路的磁通量发生改变，与电路是否闭合无关。 (3)方向判断：感应电动势的方向用楞次定律或右手定则判断。 2法拉第电磁感应定律 (1)内容：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，其中n为线圈匝数。 tE(3)感应电流与感应电动势的关系：

2、遵守闭合电路的欧姆定律，即I。 rR 3导体切割磁感线时的感应电动势 (1)导体垂直切割磁感线时，感应电动势可用EBlv求出，式中l为导体切割磁感线的有效长度。 (2)导体棒在磁场中转动时，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11 2(平均速度等于中点位置的线速度l)。 BlvBl动势E 22二、自感、涡流 1自感现象 (1)概念：由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感。 (2)自感电动势 定义：在自感现象中产生的感应电动势叫做自感电动势。 I表达式：EL。 t(3)自感系数L 相关因素：与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关。 36 H。10H,1

3、 H，单位：亨利(H)1 mH10 2涡流 当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导体中都会产生感应电流，这种电流像水的漩涡所以叫 涡流。 【高频考点突破】 考点一 对法拉第电磁感应定律的理解及应用 1将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是( ) A感应电动势的大小与线圈的匝数无关 B穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大 C穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大 :Z*xx*k.来源D感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同 考点二 公式EBlv的应用 1如图2所示，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁

4、场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E；若磁感应强度增为2B，其他条件不变，MN中产1生的感应电动势变为E。则通过电阻R的电流方向及E与E之比EE分别为( ) 22211 图2 Aca,21 Bac,21 Cac,12 Dca,12 4有一个匀强磁场边界是EF，在EF右侧无磁场，左侧是匀强磁场区域，如图3甲所示。现有一个闭合的金属线框以恒定速度从EF右侧水平进入匀强磁场区域。线框中的电流随时间变化的it图象如图乙所示，则可能的线框是下列四个选项中的( ) 图3 考点三 自感现象、涡流 5某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关

5、S和电池组E，用导线将它们连接成如图4所示的电路。检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是( ) 图4 +Z+X+X+K科学+来源 小灯泡电阻偏大 BA电源的内阻较大 线圈的自感系数较大D线圈电阻偏大 C E考点四 法拉第电磁感应定律n的应用 t 1磁通量变化通常有两种方式S nB。(1)磁感应强度B不变，垂直于磁场的回路面积发生变化，此时E tBB BnS，其中是t图象的斜率。(2)垂直于磁场的回路面积不变，磁感应强度发生变化，此时E tt

6、 2决定感应电动势E大小的因素 的大小由和线圈的匝数共同决定。E t 环形导体所电路的右侧是一个环形导体，C7甲所示，电路的左侧是一个电容为的电容器，例4如图磁感应强度的大小随时间变化的规律如图乙所在环形导体中有一垂直纸面向里的匀强磁场，围的面积为S。) ( 示。则在0t时间内电容器0 图7 BBCS12 A上极板带正电，所带电荷量为 t0 BCB12 上极板带正电，所带电荷量为B t0 BBCS12 C上极板带负电，所带电荷量为 t0 BCB12 上极板带负电，所带电荷量为D t0考点五 导体切割磁感线产生感应电动势的计算 的使用条件BlvE公式1(1)匀强磁场。 (2)B、l、v三者相互垂

7、直。 2EBlv的“四性” (1)正交性：本公式是在一定条件下得出的，除磁场为匀强磁场外，还需B、l、v三者互相垂直。 (2)瞬时性：若v为瞬时速度，则E为相应的瞬时感应电动势。 (3)有效性：公式中的L为导体切割磁感线的有效长度。 如图8中，棒的有效长度为ab间的距离。 图8 (4)相对性：EBlv中的速度v是导体相对磁场的速度，若磁场也在运动，应注意速度间的相对关系。 例5、(多选)如图9所示，在一磁感应强度B0.5 T的匀强磁场中，垂直于磁场方向水平放着两根相距为h0.1 m的平行金属导轨MN和PQ，导轨电阻忽略不计，在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值R0.3 的电阻，导轨上跨放着一根

8、长为L0.2 m，每米阻值r2.0 的金属棒ab，金属棒与导轨正交放置， 交点为c、d，当金属棒在水平拉力作用于以速度v4.0 m/s向左做匀速运动时，则下列说法正确的是( ) 图9 A金属棒a、b两端点间的电势差为0.2 V B水平拉金属棒的力的大小为0.02 N C金属棒a、b两端点间的电势差为0.32 V D回路中的发热功率为0.06 W 考点六 通电自感和断电自感 1自感现象的四大特点 (1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化。 (2)通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化。 (3)电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体。 (4)线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自感电动势只是延

9、缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向。 2自感中“闪亮”与“不闪亮”问题 与线圈并联的灯泡 与线圈串联的灯泡 电路图 电流突然增大，灯泡逐渐变电流逐渐增大，然后逐渐减小达到稳通 定亮电时I，若I电路中稳态电流为I、I：1122灯泡逐渐变电流逐渐减小，断灯泡闪亮后逐I，灯泡逐渐变暗；若I12 电时 暗，电流方向不变 渐变暗。两种情况灯泡中电流方向均改变 的电例6A和自感线圈11甲、乙所示的电路中，电阻RL的电阻值都很小，且小于灯泡如图多选、() 发光，则( A阻，接通S，使电路达到稳定，灯泡 图11 A在电路甲中，断开S后，A将逐渐变暗 B在电路甲中，断开S后，A将先变得更亮，然

10、后才逐渐变暗 C在电路乙中，断开S后，A将逐渐变暗 D在电路乙中，断开S后，A将先变得更亮，然后才逐渐变暗 【变式探究】如图12所示的电路，开关原先闭合，电路处于稳定状态，在某一时刻突然断开开关S，则通过电阻R中的电流I随时间变化的图线可能是下图中的( ) 11 图12 【真题感悟】 nS.，面积为题4图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为若在6重庆1.【20154】 ttBB，则该段时时间内，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均匀增加到到2211? ba间线圈两端和之间的电势差ba nS(B?B)nS(B?B)1122 A恒为 B 从0均匀变化到 t?tt?t

11、1212nS(B?B)nS(B?B)1122?恒为C D从0均匀变化到 t?ttt11221(多选)(2014江苏卷，7)如图5所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了 几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有( ) 图5 A增加线圈的匝数 B提高交流电源的频率 C将金属杯换为瓷杯 D取走线圈中的铁芯 2(2014江苏卷，1)如图1所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。在t时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B。在此过程中，线圈中产生的感应电动势为( ) 图1 2222nBanBaBa2nB

12、aA. B. C. D. tt2t2t3(多选)(2014山东卷，16)如图10，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电两区的过N、M流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好。在向右匀速通过程中，导体棒所受安培力分别用F、F表示。不计轨道电阻。以下叙述正确的是( ) NM 图10 AF向右 BF向左 NMCF逐渐增大 DF逐渐减小 NM例4、(多选)(2014四川卷，6)如图6所示，不计电阻的光滑U形金属框水平放置，光滑、竖直玻璃挡板H、P固定在框上，H、P的间距很小。质量为0.2 kg的细金属杆CD恰好无挤压地放在两挡板之间，与金属框接触良好并围成边长

13、为1 m的正方形，其有效电阻为0.1 。此时在整个空间加方向与水平面成30角且与金属杆垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化规律是B(0.40.2t)T，图示磁场方向为正方向。 框、挡板和杆不计形变。则( ) At1 s时，金属杆中感应电流方向从C到D Bt3 s时，金属杆中感应电流方向从D到C Ct1 s时，金属杆对挡板P的压力大小为0.1 N Dt3 s时，金属杆对挡板H的压力大小为0.2 N 1（2013全国卷）纸面内两个半径均为R的圆相切于O点，两圆形区域内分别存在垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小相等、方向相反，且不随时间变化一长为2R的导体杆OA绕O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转

14、，角速度为.t0时，OA恰好位于两圆的公切线上，如图所示，若选取从O指向A的电动势为正，下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图像可能正确的是( ) 在平行金北京卷）如图，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN2（2013，其他条件不变，中产生的感应电动势为E；若磁感应强度增为2B属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN1) EE之比E分别为(RMN中产生的感应电动势变为E.则通过电阻的电流方向及E与22211 1 ac，2 2，1 BAca2 ， Dca1 ，Cac12 浙江卷）磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈当20133（v0，线圈中t关系

15、如右图所示如果只将刷卡速度改为E以速度v刷卡时，在线圈中产生感应电动势，其 02 ) (tE的关系图可能是 4（2013新课标全国卷）如图，在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为d(dL)的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下导线框以某一初速度向右行动t0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域下列vt图像中，可能正确描述上述过程的是( ) 【押题专练】1(多选)将一条形磁铁从相同位置插入到闭合线圈中的同一位置，第一次缓慢插入，第二次快速插入，两次插入过程中不发生变化的物理量是( ) A磁通量的变化量 B

16、磁通量的变化率 C感应电流的大小 D流过导体某横截面的电荷量 2(多选)如图1所示，水平放置的U形框架上接一个阻值为R的电阻，放在垂直纸面向里的、磁感应0强度大小为B的匀强磁场中，一个半径为L、质量为m的半圆形硬导体AC在水平向右的恒定拉力F作用下，由静止开始运动距离d后速度达到v，半圆形硬导体AC的电阻为r，其余电阻不计。下列说法正确的是( ) 图1 A此时AC两端电压为U BLv2AC2BLvR0 两端电压为UB此时AC ACrR012 mvFdC此过程中电路产生的电热为Q 22BLdD此过程中通过电阻R的电荷量为q 0rR03(多选)如图2所示，先后以速度v和v匀速把一矩形线圈拉出有界匀

17、强磁场区域，v2v，在先后2211 两种情况下( ) 图2 A线圈中的感应电流之比II21 21B线圈中的感应电流之比II12 21C线圈中产生的焦耳热之比QQ41 21D通过线圈某截面的电荷量之比qq11 214(多选) 如图3所示，足够长的平行光滑导轨固定在水平面上，导轨间距为L1 m，其右端连接有定值电阻R2 ，整个装置处于垂直导轨平面磁感应强度B1 T的匀强磁场中。一质量m2 kg的金属棒在恒定的水平拉力F10 N的作用下，在导轨上由静止开始向左运动，运动中金属棒始终与导轨垂直。导轨及金属棒的电阻不计，下列说法正确的是( ) 图3 A产生的感应电流方向在金属棒中由a指向b B金属棒向左

18、做先加速后减速运动直到静止 2 5 m/sC金属棒的最大加速度为D水平拉力的最大功率为200 W 5如图4所示，线圈匝数为n，横截面积为S，线圈总电阻为r，处于一个均匀增强的磁场中，磁感应强度随时间的变化率为k，磁场方向水平向右且与线圈平面垂直，电容器的电容为C，两个电阻的阻值分别为r和2r。下列说法正确的是( ) 图4 2nSkCA电容器所带电荷量为 53nSkCB电容器所带电荷量为 5C电容器下极板带正电 D电容器上极板带正电 6如图5所示，将一根绝缘硬金属导线弯曲成一个完整的正弦曲线形状，它通过两个小金属环a、b与长直金属杆导通，图中a、b间距离为L，导线组成的正弦图形顶部或底部到杆的距

19、离都是d。右边虚线3L范围内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于弯曲导线所在平面的匀强磁场，磁场区域的宽度为，现在外 4力作用下导线沿杆以恒定的速度v向右运动，t0时刻a环刚从O点进入磁场区域，则下列说法正确的是 ( ) 图5 LA在t时刻，回路中的感应电动势为Bdv v23LB在t时刻，回路中的感应电动势为2Bdv v4LC在t时刻，回路中的感应电流第一次改变方向 v4LD在t时刻，回路中的感应电流第一次改变方向 v27(多选)如图6所示，竖直平面内有一足够长的宽度为L的金属导轨，质量为m的金属导体棒ab可在导轨上无摩擦地上下滑动，且导体棒ab与金属导轨接触良好，ab电阻为R，其他电阻不计。导

20、体棒ab由静止开始下落，过一段时间后闭合开关S，发现导体棒ab仍然做变速运动，则在以后导体棒ab的运动过 程中，下列说法中正确的是( ) 图6 A导体棒ab做变速运动期间加速度一定减小 来源:B单位时间内克服安培力做的功全部转化为电能，电能又转化为内能 C导体棒减少的机械能转化为闭合电路中的电能和电热之和，符合能的转化和守恒定律 mgRD导体棒ab最后做匀速运动时，速度大小为v 22 LB 18(多选)如图7所示，在水平面内的直角坐标系xOy中有一光滑金属圆形导轨BOC，直导轨OB部分 4与x轴重合，圆弧半径为L，整个圆形内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。现有一长为L的金属棒，

21、从图示位置开始平行于半径OC向右沿x轴正方向做匀速直线运动，已知金属棒单位长度的电阻为R，除金属棒的电阻外其余电阻均不计，棒与两导轨始终接触良好，在金属棒运动过程中，它与导轨0组成闭合回路，棒的位置由图中确定，则( ) 来源: 图7 A0时，棒产生的电动势为BLv B回路中电流逐渐减小 2vLBC时，棒受的安培力大小为 R230D回路中消耗的电功率逐渐增大 KXZX来源学科9在半径为r、电阻为R的圆形导线框内，以直径为界，左、右两侧分别存在着方向如图8甲所示的匀强磁场。以垂直纸面向外的磁场为正，两部分磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律分别如图乙所示。则0t时间内，导线框中( ) 0 图8 A没有感应电流 B感应电流方向为逆时针 2rB0C感应电流大小为 Rt02r2B0D感应电流大小为 Rt010(多选)如图9所示，两根相距l0.4 m、电阻不计的光滑金属导轨在同一水平面内平行放置，两导轨左端与阻值R0.15 的电阻相连。导轨x0的一侧存在沿x方向均匀增大的稳恒磁场，其方向与导轨平面垂直(竖直向下)，磁感应强度B0.50.5x(T)。一根质量m0.1 kg、电阻r0.05 的金属棒置于导轨上，并与导轨垂直。棒在水