高考物理复习专题四电路与电磁感应第2讲电磁感应定律及综合应用

第2讲电磁感应定律及综合应用1/50知识必备1.感应电动势几个表示式2/502.感应电动势方向(感应电流方向)判断(1)右手定则：适合用于导体切割磁感线产生感应电流方向判断。(2)楞次定律：感应电流含有这么方向，即感应电流产生磁场总要妨碍引发感应电流原磁通量改变。(3)三种妨碍：①妨碍原磁通量改变——增反减同。②妨碍物体间相对运动——来拒去留。③妨碍本身电流改变——增反减同。3/50备考策略1.抓住“两个定律”，利用“两种观点”，分析“一个电路”“两个定律”是指楞次定律和法拉第电磁感应定律；“两种观点”是指动力学观点和能量观点；“一个电路”是指电磁感应电路。2.必须领会“6种方法和2种物理思想”(1)假设法、图象法、转换法、微元法、类比法、逆向思维法；(2)等效思想、守恒思想。4/503.必须辨明“3个易错易混点”(1)楞次定律中“妨碍”不是“阻止”，也不是“相反”；(2)注意区分楞次定律和右手定则；(3)发生电磁感应电路中，产生感应电动势部分为“电源”，其余部分为“外电路”。5/50【真题示例1】

(·全国卷Ⅲ，15)如图1，在方向垂直于纸面向里匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直，金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成区域内，线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始瞬间，关于感应电流方向，以下说法正确是(

)楞次定律和法拉第电磁感应定律应用图16/50A.PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向B.PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向C.PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向D.PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向解析金属杆PQ突然向右运动，由右手定则可知，PQRS中有沿逆时针方向感应电流，穿过圆环形金属线框T中磁通量减小，由楞次定律可知，T中有沿顺时针方向感应电流，故选项D正确，A、B、C错误。答案D7/50【真题示例2】

(·全国卷Ⅰ，18)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上形貌。为了有效隔离外界振动对STM扰动，在圆底盘周围沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图2所表示。无扰动时，按以下四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其左右振动衰减最有效方案是(

)图28/50解析感应电流产生条件是闭合回路中磁通量发生改变。在A图中，系统振动时，紫铜薄板随之上下及左右振动，在磁场中部分有时多有时少，磁通量发生改变，产生感应电流，受到安培力，妨碍系统振动；在B、D图中，只有紫铜薄板左右振动才产生感应电流，而上下振动无电流产生；在C图中，不论紫铜薄板上下振动还是左右振动，都不会产生感应电流，故选项A正确，B、C、D错误。答案A9/50【真题示例3】

(多项选择)(·全国卷Ⅱ，20)法拉第圆盘发电机示意图如图3所表示。铜圆盘安装在竖直铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上匀强磁场B中。圆盘旋转时，关于流过电阻R电流，以下说法正确是(

)图3A.若圆盘转动角速度恒定，则电流大小恒定B.若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b方向流动C.若圆盘转动方向不变，角速度大小发生改变，则电流方向可能发生改变D.若圆盘转动角速度变为原来2倍，则电流在R上热功率也变为原来2倍10/50答案AB11/50真题感悟1.高考考查特点高考在本考点考查主要集中在新情境考查楞次定律、法拉第电磁感应定律。掌握法拉第电磁感应定律和楞次定律、右手定则是突破考点方法。2.常见误区及临考提醒(1)对感应电流产生条件了解不准确，认为只要切割就有感应电流。(2)不能正确了解楞次定律造成电流方向判断错误。(3)左手定则和右手定则混同出现电流方向判断错误。(4)不了解转动切割电动势大小计算方法。12/50预测1楞次定律应用预测2电磁感应定律应用13/501.(·河南重点中学联考)如图4甲所表示，绝缘水平桌面上放置一金属圆环，在圆环正上方放置一个螺线管，在螺线管中通入如图乙所表示电流，电流从螺线管a端流入为正，以下说法正确是(

)图4A.从上往下看，0～1s内圆环中感应电流沿顺时针方向B.0～1s内圆环面积有扩张趋势C.3s末圆环对桌面压力小于圆环重力D.1～2s内和2～3s内圆环中感应电流方向相反14/50解析由图乙知，0～1s内螺线管中电流逐步增大，穿过圆环向上磁通量增大，由楞次定律知圆环中感应电流磁场向下，圆环面积有缩小趋势，从上往下看，0～1s内圆环中感应电流沿顺时针方向，选项A正确，B错误；同理可得1～2s内和2～3s内圆环中感应电流方向相同，选项D错误；3s末电流改变率为0，螺线管中磁感应强度改变率为0，在圆环中不产生感应电流，圆环对桌面压力等于圆环重力，选项C错误。答案

A15/502.(多项选择)如图5甲所表示，一个圆形线圈匝数n＝50、面积S1＝0.5m2、电阻r＝1Ω。有一个R＝2Ω电阻，将其两端分别与图甲中圆形线圈相连接，F端接地。在线圈中存在面积S2＝0.4m2垂直线圈平面向外匀强磁场区域，磁感应强度B随时间t改变关系如图乙所表示，则以下说法正确是(

)图516/50A.圆形线圈中产生感应电动势E＝3VB.在0～4s时间内经过电阻R电荷量q＝6CC.F端电势为零，E端电势φE＝2VD.在0～4s时间内电阻R上产生焦耳热Q＝8J17/50答案

AD18/5019/5020/50答案AC21/50【真题示例】(多项选择)(·全国卷Ⅱ，20)两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直。边长为0.1m、总电阻为0.005Ω正方形导线框abcd位于纸面内，cd边与磁场边界平行，如图7(a)所表示。已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd边于t＝0时刻进入磁场。线框中感应电动势随时间改变图线如图(b)所表示(感应电流方向为顺时针时，感应电动势取正)。以下说法正确是(

)电磁感应中图象问题22/50图7A.磁感应强度大小为0.5TB.导线框运动速度大小为0.5m/sC.磁感应强度方向垂直于纸面向外D.在t＝0.4s至t＝0.6s这段时间内，导线框所受安培力大小为0.1N23/50答案BC24/50真题感悟1.高考考查特点本考点命题主要包括E－t图、i－t图、B－t图、Φ－t图，还有v－t图、F－t图等。突破本考点关键是灵活应用楞次定律、法拉第电磁感应定律判断电流方向及计算电动势大小。2.常见误区及临考提醒(1)不能正确将磁场改变和电流改变相互转换。(2)不能正确判断感应电流是正方向还是负方向。(3)不了解图象斜率、曲直意义。(4)多阶段过程中不能将各阶段运动和图象改变相对应。25/50预测1图象选择问题预测2图象转换问题预测3利用图象分析相关问题26/501.(多项选择)空间内存在一垂直纸面向里匀强磁场，磁场区域横截面为等腰直角三角形，底边水平，其斜边长度为L。一正方形导体框边长也为L，开始时正方形导体框ab边与磁场区域横截面斜边刚好重合，如图8所表示。从图示位置开始计时，正方形导体框以平行于bc边速度v匀速穿越磁场。若导体框中感应电流为i，a、b两点间电压为ua

b，感应电流取逆时针方向为正，则在导体框穿越磁场过程中，以下i、ua

b随时间改变规律正确是(

)27/50图828/50答案

AD29/502.(·洛阳市高三统一考试)如图9甲所表示，一根电阻R＝4Ω导线绕成半径d＝2m圆，在圆内部分区域存在改变匀强磁场，中间S形虚线是两个直径均为d半圆,磁感应强度随时间改变如图乙所表示(磁场垂直于纸面向外为正,电流逆时针方向为正),关于圆环中感应电流—时间图象,以下选项中正确是(

)图930/5031/50答案

C32/503.(多项选择)(·贵州遵义模拟)如图10甲所表示，水平放置平行金属导轨连接一个平行板电容器C和电阻R，导体棒MN固定在导轨上且接触良好，整个装置放于垂直导轨平面磁场中，磁感应强度B改变情况如图乙所表示(图甲所表示磁感应强度方向为正)，MN一直保持静止，则0～t2时间内(

)图10A.电容器C电荷量大小一直没变B.电容器Ca板先带正电后带负电C.MN所受安培力大小一直没变D.MN所受安培力方向先向右后向左33/50解析由题图乙知，磁感应强度均匀改变，依据法拉第电磁感应定律可知，回路中产生恒定电动势，电路中电流恒定，电阻R两端电压恒定，电容器电压恒定，故电容器C电荷量大小一直没变。依据楞次定律判断可知，经过R电流一直向下，电容器a板电势较高，一直带正电，选项A正确，B错误；依据安培力公式F＝BIL，I、L不变，因为磁感应强度改变，MN所受安培力大小也改变，选项C错误；由右手定则判断可知，MN中感应电流方向一直从N到M，由左手定则判断可知，MN所受安培力方向先向右后向左，选项D正确。答案

AD34/50【真题示例】

(·全国卷Ⅱ，24)如图11，水平面(纸面)内间距为l平行金属导轨间接一电阻，质量为m、长度为l金属杆置于导轨上，t＝0时，金属杆在水平向右、大小为F恒定拉力作用下由静止开始运动，t0时刻，金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动。杆与导轨电阻均忽略不计，二者一直保持垂直且接触良好，二者之间动摩擦因数为μ。重力加速度大小为g。求

电磁感应中力、电综合问题35/50图11(1)金属杆在磁场中运动时产生电动势大小；(2)电阻阻值。36/5037/5038/50真题感悟1.高考考查特点2.常见误区及临考提醒本考点多以导体棒切割磁感线为背景，结合牛顿第二定律对导体棒进行运动分析和受力分析；结合图象，应使用方法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、电功率、动能定理等规律进行电路、功效关系计算。(1)分析电源时电势高低易犯错。(2)包括力和运动分析时出现漏力(多力)现象。(3)功效分析时，力做功及电热计算易漏计算(多算)电阻生热。39/50预测1电磁感应与动力学综合预测2电磁感应与动量、能量综合40/5041/50图12(1)导轨运动最大加速度；(2)导轨运动最大速度。42/5043/50答案

(1)7.0m/s2

(2)8.4m/s44/502.如图13所表示，ab和cd是两条竖直固定光滑平行金属导轨，MN和M′N′是用绝缘细线连接两根金属杆，其质量分别为m和2m，用竖直向上、大小未知外力F作用在杆MN中点，使两杆水平