高中物理选修32知识点总结和真题

选修3-2学问点

第四章.电磁感应

电磁感应现象

只要穿过闭合回路中的磁通量发生变更，闭合回路中就会产生感应电流，假如电路不闭合只会产生感

应电动势。

这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应，是1831年法拉第发觉的。

二.感应电流的产生条件

1、回路中产生感应电动势和感应电流的条件是回路所围面积中的磁通量变更，因此探讨磁通量的变

更是关键，由磁通量的广义公式中。Ssin。（。是6及S的夹角）看，磁通量的变更△“可由面积

的变更AS引起；可由磁感应强度8的变更A3引起；可由6及S的夹角6的变更A6引起；也可由6、S、

6中的两个量的变更，或三个量的同时变更引起。

2、闭合回路中的一局部导体在磁场中作切割磁感线运动时，可以产生感应电动势，感应电流，这是

初中学过的，其本质也是闭合回路中磁通量发生变更。

3、产生感应电动势、感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变更。

三.产生感应电动势的条件：

无论回路是否闭合，只要穿过线圈的磁通量发生变更,线圈中就有感应电动势产生,产生感应电动势的那

局部导体相当于电源.

电磁感应现象的本质是产生感应电动势，假如回路闭合,则有感应电流,假如回路不闭合，则只能出现

感应电动势，

而不会形成持续的电流.我们看变更是看回路中的磁通量变更，而不是看回路外面的磁通量变更

第二节.探究感应电流的方向

一.感应电流方向的断定

1.右手定则:伸开右手，使拇指跟其余的四指垂直且及手掌都在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，手

掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直，大拇指指向导线运动的方向，四指所指的方向即

为感应电流方向（电源）.

▲二、楞次定律：

1、1834年德国物理学家楞次通过试验总结出：感应电流的方向总是要使感应电流的磁场阻碍引起感

应电流的磁通量的变更。

即磁通量变更产生）感应电流建“＞感应电流磁场阻碍＞磁通量变更。

2、当闭合电路中的磁通量发生变更引起感应电流时，用楞次定律推断感应电流的方向。

楞次定律的内容：感应电流的磁场总是典引起感应电流为磁通量变更。

■（口诀:增反减同,来拒去留,近躲离追）

楞次定律也可以理解为：感应电流的效果总是要抗拒（或阻碍）产生感应电流的缘由，即只要有某种

可能的过程使磁通量的变更受到阻碍，闭合电路就会努力实现这种过程：

（1）阻碍原磁通的变更（原始表述）；

（2）阻碍相对运动，可理解为“来拒去留”，详细表现为：若产生感应电流的回路或其某些局部可以

自由运动，则它会以它的运动来阻碍穿过路的磁通的变更；若引起原磁通变更为磁体及产生感应电流的可

动回路发生相对运动，而回路的面积又不行变，则回路得以它的运动来阻碍磁体及回路的相对运动，而回

路将发生及磁体同方向的运动；

（3）使线圈面积有扩大或缩小的趋势；

（4）阻碍原电流的变更（自感现象）。

如图1所示，在。点悬挂一轻质导线环，拿一条形磁铁沿导线环的轴线方向突然向环内插入，推断在插入

过程中导环如何运动。若按常规方法，应先由楞次定律推断出环内感应电流的方向，再由安培定则确定

环形电流对应的磁极，由磁极的互相作用确定导线环的运动方向。若干脆从感应电流的效果来分析：条形

磁铁向环内插入过程中，环内磁通量增加，环内感应电流的效果将阻碍磁通量的增加，由磁通量减小的方

向运动。因此环将向右摇摆。明显，用第二种方法推断更简捷。

3、当闭合电路中的一局部导体做切割磁感线运动时，用右手定则可断定感应电流的方向。

运动切割产生感应电流是磁通量发生变更引起感应电流的特例，所以断定电流方向的右手定则也是楞

次定律的特例。用右手定则能断定的，肯定也能用楞次定律断定，只是不少状况下，不如用右手定则断定

的便利简洁。反过来，用楞次定律能断定的，并不是用右手定则都能断定出来。如图2所示，闭合图形导

线中的磁场渐渐增加，因为看不到切割，用右手定则就难以断定感应电流的方向，而用楞次定律就很简洁

断定。

（“因电而动”用左手，"因动而电"用右手）

第三节.法拉第电磁感应定律

▲五、法拉第电磁感应定律

公式一：。留意：1）该式普遍适用于求壬均感应电动势。2）只及穿过电路的磁通量的变更

率有关，而及磁通的产生、磁通的大小及变更方式、电路是否闭合、电路的构造及材料等因素无关。

公式中涉及到磁通量的变更量的计算，对的计算，一般遇到有两种状况：1）回路及磁场

垂直的面积S不变，磁感应强度发生变更,由，此时，此式中的叫磁感应强度的

变更率，若是恒定的，即磁场变更是匀称的，则产生的感应电动势是恒定电动势。2）磁感应强度8不

变，回路及磁场垂直的面积发生变更，则,线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动产生交变电

动势就属这种状况。

严格区分磁通量，磁通量的变更量磁通量的变更率，磁通量，表示穿过探讨平

面的磁感线的条数，磁通量的变更量,表示磁通量变更的多少，磁通量的变更率表示磁

通量变更的快慢,

公式二：。要留意：1）该式通常用于导体切割磁感线时，且导线及磁感线互相垂直（ZL6）。

2）为-及8的夹角。/为导体切割磁感线的有效长度（即/为导体实际长度在垂直于6方向上的投影）。

公式一般用于导体各局部切割磁感线的速度一样，对有些导体各局部切割磁感线的速度不一

样的状况，如何求感应电动势？

如图1所示，一长为1的导体杆4C绕A点在纸面内以角速度匀速转动，转动的区域的有垂直纸面对里

的匀强磁场，磁感应强度为4求4。产生的感应电动势，明显，力。各局部切割磁感线的速度不相等，

,且上各点的线速度大小及半径成正比，所以/C切割的速度可用其平均切割速

,故。

——当长为/的导线，以其一端为轴，在垂直匀强磁场8的平面内，以角速度0匀速转

2

动时，其两端感应电动势为£。

公式三：£,“=n•B•S•co一—面积为S的纸圈，共九匝，在匀强磁场6中，以角速度力匀速转坳，

其转轴及磁场方向垂直，则当线圈平面及磁场方向平行时，线圈两端有最大有感应电动势£,“。

如图所示，设线框长为、宽为"以。转到图示位置时，。。边垂直磁场方向向纸外运动，切割磁感

线，速度为v=-（圆运动半径为宽边d的一半）产生感应电动势

2

£=BL・v=BL・G）.2=上BS•3,a端电势高于端电势。

22

cd边垂直磁场方向切割磁感线向纸里运动，同理产生感应电动热势£c端电势高于e端

2

电势。

历边，ae边不切割，不产生感应电动势，b.c两端等电势，则输出端物."电动势为£”,=85口。

假如线圈〃匝，则£,,,=”•8•S•。，材端电势高，N端电势低。

参照俯示图，这位置由于线圈长边是垂直切割磁感线，所以有感应电动势最大值%,,如从图示位置

转过一个角度。，则圆运动线速度V,在垂直磁场方向的重量应为UCOS9,则此时线圈的产生感应电动势

的瞬时值即作最大值£=£,“.cose.即作最大值方向的投影，£=n-B-Sa）-cos6>（6是线圈平面及磁

场方向的夹角）。

当线圈平面垂直磁场方向时，线速度方向及磁场方向平行，不切割磁感线，感应电动势为零。

・总结：计算感应电动势公式：

留意：区分感应电量及感应电流，回路中发生磁通变更时，由于感应电场的作用使电荷发生定向挪动

而形成感应电流，在内迁移的电量（感应电量）为4=/加==加=回加=皿，仅由回路电阻和

RRbtR

磁通量的变更量确定，及发生磁通量变更的时间无关。

第四节.电磁感应现象的两种状况

感生电动势

产生：磁场变更时会在空间激发电场，闭合导体中的自由电荷在非静电力的作用下定向运动，产生感应电

流，即导体中产生了感应电动势。

大小：£=〃纽加是一段时间‘£为这段时间内的平均感应电动势。

推断方法：楞次定律

△t\ZTO,为即时感应电动势。

二.动生电动势

产生：导体切割磁感线时，假如磁场不变更，空间就不存在感生电场，自由电荷不受电场力的作用，但自

由电荷会随着导体棒切割磁感线的运动而受到洛伦兹力，这种状况下产生的电动势称为动生电动势。

如V是即时速度，贝b为即时感应电动势。

大小：£=BLv\£=—BI3(O

如V是平均速度，则£为平均感应电动势。2

第五节、互感自感涡流

1、互感：由于线圈A中电流的变更，它产生的磁通量发生变更，磁通量的变更在线圈B中激发了感

应电动势。这种现象叫互感。

2、自感：由于线圈（导体）本身电流的变更而产生的电磁感应现象叫自感现象。在自感现象中产生

感应电动势叫自感电动势。

自感现象分通电自感和断电自感两种，其中断电自感中“小灯泡在熄灭之前是否要闪亮一下”的问题，

如图2所示，原来电路闭合处于稳定状态，£及并联，其电流分别为，方向都是从左到右。在

断开S的瞬间，灯/中原来的从左向右的电流马上消逝，但是灯火及线圈上构成一闭合回路，由于上

的自感作用，其中的电流

不会马上消逝，而是在回路中逐断减弱维持暂短的时间，在这个时间内灯/中有从右向左的电流通过，此

时通过灯A的电流是从开场减弱的，假如原来，则在灯A熄灭之前要闪亮一下；假如原来

,则灯力是逐断熄灭不再闪亮一下。原来哪一个大，要由/的直流电阻和/的电阻的

大小来确定，假如，假如«

由上例分析可知：自感电动势总量阻碍线圈（导体）中原电流的变更。

自感电动势的大小跟电流变更率成正比。

Z是线圈的自感系数，是线圈自身性质，线圈越长，单位长度上的匝数越多，截面积越大，有铁芯则

线圈的自感系数/越大。单位是亨利（H）。

涉及到的问题：灯泡亮度变更的问题，灯泡或电阻电流方向的问题（自感现象中的图像问题）

3、涡流及其应用

1.变压器在工作时，除了在原、副线圈产生感应电动势外，变更的磁通量也会在铁芯中产生感应电

流。一般来说，只要空间有变更的磁通量，其中的导体就会产生感应电流，我们把这种感应电流叫做涡流

2.应用：

（1）新型炉灶一一电磁炉。

(2)金属探测器：飞机场、火车站平安检查、扫雷、探矿。

电磁感应及力学综合

又分为两种状况:

一、及运动学及动力学结合的题目(电磁感应力学问题中，要抓好受力状况和运动状况的动态分析),

(1)动力学及运动学结合的动态分析，思索方法是：

导体受力运动产生E雄一I底一通电导线受安培力一合外力变更一a变更一/变更一E场变更一……周而

复始地循环。

循环完毕时，a=0,导体到达稳定状态.抓隹刍或时:..速度上达最大值的甦息.

例：如图所示，足够长的光滑导轨上有一质量为m,长为L,电阻为R的金属棒ab,由静止沿导轨运

动，则ab的最大速度为多少(导轨电阻不计，导轨及程度面间夹角为9,磁感应强度B及斜面垂直)金

属棒ab的运动过程就是上述我们谈到的变更过程，当ab到达最大速度时：

BlL=mgsin9...①1=E/R.....②E=BLv...(3)

由①②③得：v=mgRsin0/B2L\

(2)电磁感应及力学综合方法：从运动和力的关系着手，运用牛顿第二定律

①根本思路:受力分析一运动分析f变更趋向一确定运动过程和最终的稳定状态一由牛顿第二定律列

方程求解.

欧

闭

姆

合

定

电

律

路

相应的摩擦力也随之而变，导致物体的运动状态发生变更，在分析问题时要留意上述联络.

电磁感应中的动力学问题

解题关键：在于通过运动状态的分析来找寻过程中的临界状态,如速度、加速度取最大值或最小值的条

件等，

根本思路方法是：

，=上

嘛螂哥他隗应定律和楞次是僮黜赖电战缸洒阴御斤受的安培力-----1

临界状态v——运动状态的分析"举"方向关系a变更状况茎*合外力----'

②求回路中电流强度.

③分析探讨导体受力状况（包含安培力，用左手定则确定其方向）.

④列动力学方程或平衡方程求解.

ab沿导轨下滑过程中受四个力作用，即重力侬，支持力A、摩擦力片和安培力尸

次,如图所示，由静止开场下滑后，将是vTfEffqT一。J（T为

增大符号），所以这是个变加速过程，当加速度减到a=0时，其速度即增到最大片片,

此时必将处于平衡状态，以后将以外匀速下滑乙,=鳖包吟等迹

（1）电磁感应定律及能量转化

在物理学探讨的问题中，能量是一个特别重要的课题，能量守恒是自然界的一个普遍的、重要的规

律.

在电磁感应现象时，由磁生电并不是创建了电能，而只是机械能转化为电能而已，

在力学中：功是能量转化的量度.则在机械能转化为电能的电磁感应现象时,是什么力在做功呢？

是安培力在做功。

在电学中，安培力做正功（电势差U）将电能=机械能（如电动机），安培力做负功（电动势E）将机械

能=电能，

必需明确在发生电磁感应现象时，是安培力做功导致能量的转化.

功能关系：电磁感应现象的本质是不同形式能量的转化过程。因此从功和能的观点入手,

分析清晰电磁感应过程中能量转化关系，往往是解决电磁感应问题的关健，也是处理此类

题目的捷径之一。

导体切割磁感线或闭合回路中磁通量发生变更，在回路中产生感应电流，机械能或其他形式能量便

转化为电能，具有感应电流的导体在磁场中受安培力作用或通过电阻发热，又可使电能转化为机械能或

电阻的内能，因此，电磁感应过程总是伴随着能量转化,用能量转化观点探讨电磁感应问题常是导体的

稳定运动(匀速直线运动或匀速转动)，对应的受力特点是合外力为零，能量转化过程经常是机械能转化

为内能，

解决电磁感应能量转化问题的根本方法是：

①用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向.

②画出等效电路，求出回路中电阻消耗电功率表达式.

③分析导体机械能的变更，用能量守恒关系得到机械功率的变更及回路中电功率的变更所满意的方程.

(2)电磁感应及动量、能量的综合方法：

(1)从受力角度着手，运用牛顿运动定律及运动学公式

变更过程是：导体受力做切割B运动=产生E特=1一出现及处力方向相反的安培力表达阻碍效

果)=导线做al的变加速直线运动(运动过程中「变，EMBLY也变，F^BIL亦变)=>当F，/=F外时，a=0,

此时物体就到达最大速度.

导线受力做切割磁力线运动,从而产生感应电动势,继而产生感应电流,这样就出现及外力方向相反的

安培力作用，于是导线做加速度越来越小的变加速直线运动,运动过程中速度v变，电动势BLv也变,安培力

B1L亦变,当安培力及外力大小相等时，加速度为零，此时物体就到达最大速度.

(2)从动量角度着手，运用动量定理或动量守恒定律

①应用动量定理可以由动量变更来求解变力的冲量，如在非匀变速运动问题应用动量定理可以解决牛

顿运动定律不易解答的问题.

②在互相平行的程度轨道间的双棒做切割磁感线运动时，由于这两根导体棒所受的安培力等大反向，

合外力为零，若不受其他外力，两导体棒的总动量守恒.解决此类问题往往要应用动量守恒定律.

(3)从能量转化和守恒着手，运用动能定律或能量守恒定律

①根本思路：受力分析一弄清哪些力做功，正功还是负功一明确有哪些形式的能量参及转化，哪增哪减一

由动能定理或能量守恒定律列方程求解.

②能量转化特点：|其它能(如：机麻71安培加故负功＞确电流做功＞|内能(焦耳热)-

⑶电磁感应及电路综合分析要将电磁感应、电路的学问，甚至和力学学问综合起来应用。

在电磁感应.中切割磁感线的导体或磁通量发生变更的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于

电源，

将它们接上电容器，便可使电容器充电；将它们接上电阻等用电器，便可对用电器供电，在回路中形

成电流，

因此电磁感应问题又往往跟电路问题联络起来，解决这类问题，

一方面要考虑电磁学中的有关规律：如右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等；

另一方面又要考虑电路中的有关规律：如欧姆定律，串并联电路的性质等。

解决电磁感应及电路综合问题的根本思路是：

(1)确定电源.明确哪局部相当于电源(产生感应电流或感应电动势的那局部电路)就相当于电源，

切割磁感线的导体或磁通量发生变更的回路

利用法拉第电磁感应定律=E大小，利用楞次定律=E的正负极(及I域方向)

须要强调的是：在电源内部电流是由负极流向正极的,在外部从正极流向外电路，并由负极流入电源.如

无感应电流，则可以假设电流假如存在时的流向.

(2)分析电路构造，画出等效电路图.

(3)利用电路规律求解.主要闭合电路欧姆定律、串并联电路性质特点、电功、电热的公式.求解未知物

理量.

（4）图象问题电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量中、感应电动势E或e和感应电流I随时间

t变更的图线，即B—t图线、中一t图线、e一t图线和I一t图线。

对于切割产生应电动势和感应电流的状况,还常涉及感应电动势E和感应电流I随位移X变更的图

线，即e—X图线和I—X图线。

这些图象问题大体上可分为两类:

①由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象,

②或由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量,

不管是何种类型，电磁感应中的图象常需利用右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律分析

解决感应电流的方向和感应电流的大小。

电磁感应现象中图像问题的分析，要抓住磁通量的变更是否匀称，从而推知感应电动势（电流）大

小是否恒定.用楞次定律推断出感应电动势（或电流）的方向，从而确定其正负，以及在坐标中的范围.

另外，要正确解决图像问题，必需能依据图像的意义把图像反映的规律对应到实际过程中去，又能依

据实际过程的抽象规律对应到图像中去，最终依据实际过程的物理规律进展推断.

棒平动切割B时到达的最大速度问题；及电路中产生的热量Q；通过导体棒的电量问题

餐?（以外为导体棒在匀速运动时所受到的合外力）。

①沙

B11}°外

求最大速度问题，尽管达最大速度前运动为变速运动，感应电流（电动势）都在变更,

但达最大速度之后，感应电流及安培力均恒定，计算热量运用能量观点处理，运算过程

得以简捷。

1,

--mv-（强为外力所做的功；例-为克制外界阻力做的功）;

2

感应电量g==—"Az=n=n^-

RRktR

（-）电磁感应中的“双杆问题”

电磁感应中“双杆问题”是学科内部综合的问题，涉及到电磁感应、安培力、牛顿运动定律和动量定理、

动量守恒定律及能量守恒定律等。要求学生综合上述学问，相识题目所给的物理情景，找出物理量之间的

关系，因此是较难的一类问题，也是近几年高考考察的热点。

下面对“双杆”类问题进展分类例析

1、“双杆”向相反方向做匀速运动：当两杆分别向相反方向运动时，相当

于两个电池正向串联。

2.“双杆”同向运动，但一杆加速另一杆减速

当两杆分_—>v别沿一样方向运动时，相当于两个电池反向串联。

3.“双杆”中两杆都做同方向上的加速运动。

“双杆”中的一杆在外力作用下做加速运动，另一杆在安培力作用下做加速运动，最终两杆以同样加速度

做匀加速直线运动。

4.“双杆”在不等宽导轨上同向运动。

“双杆”在不等宽导轨上同向运动时，两杆所受的安培力不等大反向，所以不能利用动量守恒定律解题。

第五章.交变电流描绘交变电流的物理量和图象

一）沟通电的产生及变更规律：

（1）产生：强度和方向都随时间作周期性变更的电流叫沟通电。

矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于匀强磁场的线圈的对称轴作匀速转动时，如图5-1所示，产生正

弦（或余弦）沟通电动势。当外电路闭合时形成正弦（或余弦）沟通电流。

图5—1

（2）变更规律:

（1）中性面：及磁力线垂直的平面叫中性面。

线圈平面位于中性面位置时，如图5-2（A）所示，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量变更率为零。

因此，感应电动势为零。

图5—2

当线圈平面匀速转到垂直于中性面的位置时（即线圈平面及磁力线平行时）如图5-2（C）所示，穿

过线圈的磁通量虽然为零，但线圈平面内磁通量变更率最大。因此，感应电动势值最大。

（伏）（"为匝数）

（2）感应电动势瞬时值表达式：

若从中性面开场,感应电动势的瞬时值表达式：（伏）如图5—2（B）所示。

感应电流瞬时值表达式：（安）

若从线圈平面及磁力线平行开场计时，则感应电动势瞬时值表达式为：（伏）如图

5—2（D）所不。

感应电流瞬时值表达式：（安）

二）表征沟通电的物理量：

（1）瞬时值、最大值和有效值：

沟通电的直效值是依据电流的热效应规定的：让沟通电和恒定直流分别通过同样阻值的电阻，假如二

者热效应相等（即在一样时间内产生相等的热量）则此等效的直流电压，电流值叫做该沟通电的电压，电

流有效值。

正弦（或余弦）沟通电电动势的有效值和最大值的关系为:

■沟通电压有效值沟通电流有效值

•留意：通常沟通电表测出的值就是沟通电的有效值。用电器上标明的额定值等都是指有效值。用电

器上说明的耐压值是指最大值。

(2)周期、频率和角频率

沟通电完成一次周期性变更所需的时间叫周期。以T表示，单位是秒。

沟通电在1秒内完成周期性变更的次数叫频率。以/■表示，单位是赫兹。

周期和频率互为倒数，即。

我国市电频率为50赫兹，周期为0.02秒。

角频率：单位：弧度/秒

沟通电的图象：

图象如图5—3所示•

图象如图5—4所示。

三)正弦交变电流的函数表达式

u二Umsin31

i二Lsin3t

七、电感和电容对交变电流的影响

①电感对交变电流有阻碍作用，阻碍作用大小用感抗表示。

低频扼流圈，线圈的自感系数£很大，作用是''通直流，阻沟通”;

高频扼流圈，线圈的自感系数乙很小，作用是“通低频，阻高频”.

②电容对交变电流有阻碍作用，阻碍作用大小用容抗表示

耦合电容,容量较大，隔直流、通沟通

高频旁路电容，容量很小，隔直流、阻低频、通高频

▲八、变压器

一）志向变压器的效率为1,即输入功率等于输出功率。对于原、副线圈各一组的变压器来说（如图5

-6）,原、副线圈上的电压及它们的匝数成正。

即

因为有，因此通过原、副线圈的电流强度及它们的匝数成反比。

即

•留意：1、志向变压器各物理量的确定因素

输入电压4确定输出电压圾输出电流包确定输入电流上,输入功率随输出功率的变更而变更直到到

达变压器的最大功率（负载电阻减小，输入功率增大；负载电阻增大，输入功率减小）。

2、一个原线圈多个副线圈的志向变压器的电压、电流的关系

，：4:4:…=必：优：m：…71〃产乙m+4俏+•“

因为，即，所以变压器中高压线圈电流小，绕制的导线较细，低电压的

线圈电流大，绕制的导线较粗。

上述各公式中的/、U、尸均指有效值，不能用瞬时值。

3、解决变压器问题的常用方法

动态分析问题的思路程序可表示为：

5_上1=a2_

仄%h22R负载:1-=-（/□=/q）〃-G/、

决定2决定2决定1决定

・二）电能的输送

由于送电的导线有电阻，远间隔送电时，线路上损失电能较多。

在输送的电功率和送电导线电阻肯定的条件下，进步送电电压，减小送电电流强度可以到达削减线路

上电能损失的目的。

线路中电流强度/和损失电功率计算式如下：

留意：送电导线上损失的电功率，不能用求，因为不是全部着陆在导线上。

第六章、传感器的及其工作原理

有一些元件它可以感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们依据肯定的规律转

换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。我们把这种元件叫做传感器。它的优点是：把非电学量

转换为电学量以后，就可以很便利地进展测量、传输、处理和限制了。

光敏电阻在光照耀下电阻变更的缘由：有些物质，例如硫化镉，是一种半导体材料，无光照时，载流

子极少，导电性能不好；随着光照的增加，载流子增多，导电性变好。光照越强，光敏电阻阻值越小。

金属导体的电阻随温度的上升而增大，热敏电阻的阻值随温度的上升而减小，且阻值随温度变更特别

明显。

金属热电阻及热敏电阻都可以把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，金属热电阻的化学稳定性

好，测温范围大，但灵敏度较差。

十、传感器的应用

1.光敏电阻

2.热敏电阻和金属热电阻

3.电容式位移传感器

4.力传感器------将力信号转化为电流信号的元件。

5.霍尔元件

霍尔元件是将电磁感应这个磁学量转化为电压这个电学量的元件。

外部磁场使运动的载流子受到洛伦兹力，在导体板的一

——>执行机构

侧聚集，在导体板的另一侧会出现多余的另一种电荷，从而

显示器

传感器一器电路-------->（指针式电表

形成横向电场；横向电场对电子施加及洛伦兹力方向相反的

枝抉〔数字屏

静电力，当静电力及洛伦兹力到达平衡时，导体板左右两例

*■计算机系统

会形成稳定的电压，被称为霍尔电势差或霍尔电压

J,,IB

H，"7

1.传感器应用的一般形式

2.传感器应用：

力传感器的应用一一电子秤

声传感器的应用一一话筒

温度传感器的应用一一电熨斗、电饭锅、测温仪

光传感器的应用一一鼠标器、火灾报警器

传感器的应用实例：1.光控开关2.温度报警器

高考物理试题分类汇编

选修3—2局部

电磁感应

1.（2016新课标2理综）20.法拉第圆盘发动机的示意图如图所示.铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片

P、Q分别及圆盘的边缘和铜轴接触.圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场8中.圆回旋转时，关于流过电

阻R的电流，下列说法正确的是

若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定

若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿«到b的方向流淌

bP

若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变更，则电流方向可能发生变更

D.若圆盘转动的角速度变为原来的两倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2f.

倍"Q

【答案】AB

【解析】将圆盘看成多数幅条组成，它们都在切割磁感线从而产生感应电动势，出现感应电流：依据右手

定则圆盘上感应电流从边缘向中心，则当圆盘顺时针转动时，流过电阻的电流方向从。到6,B正确；由

_1"21p2>42

法拉第电磁感应定律得感生电动势E==A正确，C错误；由尸=上得W当。变

2R尸一~

为2倍时，P变为原来的4倍，D错误。

【考点】电磁感应、电功率、圆周运动。

2.（2016北京理综）16.如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环“、b,磁场方向及圆环所在平面垂直。磁

感应强度3随时间匀称增大。两圆环半径之比为2：1,圆环中产生的感应电动势分别为E,和&不考虑两

圆环间的互相影响。下列说法正确的是（B）

A.E“.•邑=4:1感应电流均沿逆时针方向..a...................

B.E“:&=4:1感应电流均沿顺时针方向，.b..

3.（2015浙江理综）16.如图1-2所示，八。两个闭合正方修线利用.丽卡的导线刺岐，匝数均为10匝，

边长/〃=3如图示区域内有垂直纸面对里的匀强磁场，且赢.应瘟度随时间4称增大，不考虑线圈之间的

互相影响，则（）

A.两线圈内产生顺时针方向的感应电流……x*

B.〃、人线圈中感应电动势之比为9：1xlxXlx母X

C.a、6线圈中感应电流之比为3：4X|xX|xJX

D.a、匕线圈中电功率之比为3：1XxaxXXX

16.B［解析］由楞次定律可推断，两线圈中产生的感应电流均沿逆时针方向，选项A错误；由

/rr2

S,S—P,R=P01=示,p=无，可知及：Eb=9：1,7«：Ib—3：1,Pa：Ph—21：1,选项B正确，选项

C、D错误.

4.（2016四川理综）7.如图所示，电阻不计，间距为L的光滑平行金属导轨程度放M

置于磁感应强度为8、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接肯定值电阻凡质量为工［XxxX：

机、电阻为，•的金属棒MN置于导轨上，受到垂直于金属棒的程度外力F的作用由静止Rxk4xxxx

开场运动，外力尸及金属棒速度v的关系是尸=R）+H（汽、%是常量），金属棒及导轨始xxxxx

终垂直且接触良好。金属棒中感应电流为i,受到的安培力大小为FA，电阻R两端的电十

压为UR,感应电流的功率为产，它们随时间f变更图像可能正确的有（）

【答案】BC

F«/

【解析】设金属棒在某一时刻速度为〜由题意可知，感应电动势石二或叽环路电流/=——=——V,

R+rR+r

n2r2R[R

即/ocu；安培力=2上也方向程度向左，即入8U；R两湍电压UR=IR=——V,即

R+rR+r

Z52r2

2

UR<^v\感应电流功率P=£7=----v,即Poci?。

R+r

分析金属棒运动状况，由力的合成和牛顿运动第二定律可得，

R2,2o2T2F

以二产一以二4+仙------v=F（）+（k------）v,即加速度〃=上。因为金属棒从静止动身，所以

R+rR+rm

£）>。,且”>0,即a>0,加速度方向程度向右。

（1）若k=七=线），即。=娱，金属棒程度向右做匀加速直线运动。有v=a，，说明口0cL

R+rm

也即是/ocr,Fm,URW,Pst1,所以在此状况下没有选项符合：

12

（2）若％±，七随v增大而增大，即。随v增大而增大，说明金属棒在做加速度增大的加速运

R+r

动，速度刚好间呈指数增长关系，依据四个物理量及速度的关系可知B选项符合；

o2j2

（3）若％<£-±,「随V增大而减小，即4随V增大而减小，说明金属棒在做加速度减小的加速运

R+r

动，直到加速度减小为0后金属棒做匀速直线运动，依据四个物理量及速度关系可知C选项符合；

综上所述，B、C选项符合题意。

5.（2016海南物理）4.如图，一圆形金属环及两固定的平行长直导线在同一竖直平面内，环的圆心及两导

线间隔相等，环的直径小于两导线间距。两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流。若（D）

A.金属环向上运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向

B.金属环向下运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向

c.金属环向左侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针"°"

D.金属环向右侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针

左右

6.（2016海南物理）8.如图（a）所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号

通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音。俯视图（b）表示处于辐射状磁场中的线圈（线圈平面即纸

面）磁场方向如图中箭头所示，在图（b）中

（BC）

A.当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力

的方向垂直于纸面对里

B.当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力

的方向垂直于纸面对外

C.当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面对里

D.当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面对外

7.（2016江苏物理）6.电吉他中电拾音器的根本构造如图所示，磁体旁边

的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放

大后传送到音箱发生声音，下列说法正确的有（BCD）

A.选用铜质弦，电吉他仍能正常工作

B.取走磁体，电吉他将不能正常工作

C.增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势

D.磁振动过程中，线圈中的电流方向不断变更

8.（2016上海物理）19.如图（a）,螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，乙图中箭头所示方向为其正

方向。螺线管及导线框abed相连，导线框内有一小金属圆环L,圆环及导线框在同一平面内。当螺线管内

的磁感应强度B随时间按图（b）所示规律变更时（AD）

（A）在人~22时间内，L有收缩趋势

（B）在t2~h时间内，L有扩张趋势

（C）在女~h时间内，L内有逆时针方向的感应电力

（D）在“74时间内，L内有顺时针方向的感应电力

图(a)图(b)

9.（2016新课标2理综）24.（12分）如图，程度面（纸面）内

间距为/的平行金属导轨间接一电阻，质量为机、长度为/的金属杆置于导轨上.f=0时，金属杆在程度

向右、大小为产的恒定拉力作用下由静止开场运动时刻，金属杆进入磁感应强度大小为8,方向垂直

于纸面对里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动.杆及

导轨的电阻均忽视不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的

动摩擦因数为〃.重力加速度大小为g.求

⑴金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小；

⑵电阻的阻值.

【答案】（1）后=也（/一g）（2）R=史%

tnm

【解析】（1）由题意可知0~%时间内受力分析如图

物体做匀加速直线运动=ma③

物体匀加进入磁场瞬间的速度为v,则v=a%④

由法拉第电磁感应定律可知E=⑤

由①②③④⑤可得

⑵金属杆在磁场中的受力如图即由杆在磁场中匀速直线运动可知

由安培力可知&=8〃（9）

E

由欧姆定律可知/=—⑩

R

由⑥⑦⑧⑨⑩可知R=丝

m

10.（2016新课标1理综）24.（14分）如图，两固定的绝缘斜面倾角均为仇上沿相连。两细金属棒ab

（仅标出a端）和cd（仅标出c端）长度均为L,质量分别为2机和加用两根不行伸长的松软导线将它

们连成闭合回路abdca,并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒程度。

右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为方向垂直于斜面对上，已知两根导线刚好不在磁场中，回

B

08

路电阻为凡两金属棒及斜面间的动摩擦因数均为〃，重力加速度大小为g,已知金属棒ab匀速下滑。求

（1）作用在金属棒ab上的安培力的大小；

（2）金属棒运动速度的大小。

【答案】(1)=mgsin0-3/jmgcos0

mgR(sin0-3X/cos0)

B2C

【解析】（1）由，山、c"棒被平行于斜面的导线相连，故a。、速度时时刻刻相等，ct/也做匀速直线

运动；

选cd为探讨对象，受力分析如图：

由于cd匀速，其受力平衡，沿斜面方向受力平衡方程:

垂直于斜面方向受力平衡方程：

且几=〃心，联立可得：

选a。为探讨对象，受力分析如图：

其沿斜面方向受力平衡：

垂直于斜面方向受力平衡：

且无〃=〃N2,T及厂为作用力及反作用力：T,=T,

联立可得：F安=mgsin0-3/amgcos0①

（2）设感应电动势为E,由电磁感应定律：

Fy

由闭合电路欧姆定律，回路中电流：I=—=——

RR

»2r2

棒中所受的安培力：4=BIL=T1

安R

及①联立可得：少」—'cos。）

BL：

【考点】物体平衡、磁场对电流的作用、电磁感应。

11.（2016新课标3理综）25.（20分）如图，两条相距/的光滑平行金属导轨位于同一程度面（纸面）内，

其左端接一阻值为R的电阻；一及导轨垂直的金属棒置于两导轨上；在电阻、导轨和金属棒中间有一面积

为S的区域，区域中存在垂直于纸面对里的匀称磁场，磁感应强度大小S随时间/的变更关系为耳=股,

式中k为常量；在金属棒右侧还有一匀强磁场区域，区域左边界（虚线）及导轨垂直，磁场的磁感应

强度大小为Bo,方向也垂直于纸面对里。某时刻，金属棒在一外加程度恒力的作用下从静止开场向右运动,

在fo时刻恰好以速度也越过MN,此后向右做匀速运动。金属棒及导轨始终互相垂直并接触良好，它们的

电阻均忽视不计。求

金属警、¥»XKXX

（1）在40到片A）时间间隔内，流过电阻的电荷量的肯定值;

（2）在时刻t（r>r0）穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加程度恒力的

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25.（20分）

（1）在金属棒未越过M