物理大一輪浙江選考總復習電磁感應交變電流

第1講楞次定律法拉第電磁感應定律第九章電磁感應交變電流[考試標準]知識內容必考要求加試要求說明電磁感應現(xiàn)象

b1.不要求掌握法拉第等科學家對電磁感應現(xiàn)象研究的具體細節(jié).2.在用楞次定律判斷感應電流方向時，只要求閉合電路中磁通量變化容易確定的情形．3.導體切割磁感線時感應電動勢的計算，只限于l、B、v三者垂直的情形．4.不要求計算涉及反電動勢的問題．楞次定律

c法拉第電磁感應定律

d電磁感應現(xiàn)象的兩類情況

b互感和自感

b5.在電磁感應現(xiàn)象中，不要求判斷電路中各點電勢的高低．6.不要求計算既有感生電動勢，又有動生電動勢的電磁感應問題．7.不要求計算自感電動勢．8.不要求解釋電磁驅動和電磁阻尼現(xiàn)象.渦流、電磁阻尼和電磁驅動

b內容索引過好雙基關回扣基礎知識訓練基礎題目研透命題點細研考綱和真題分析突破命題點課時作業(yè)限時訓練練規(guī)范練速度過好雙基關一、電磁感應現(xiàn)象1.磁通量(1)公式：Φ＝

.適用條件：①

磁場.②磁感應強度的方向

S所在的平面.(2)幾種常見引起磁通量變化的情形.①B變化，S不變，ΔΦ＝

.②B不變，S變化，ΔΦ＝

.③B、S兩者都變化，ΔΦ＝

，不能用ΔΦ＝ΔB·ΔS來計算.BS勻強垂直于ΔB·SB·ΔSΦ2－Φ12.電磁感應現(xiàn)象(1)產(chǎn)生感應電流的條件：穿過閉合回路的

發(fā)生變化.特例：閉合電路的一部分導體在磁場內做

運動.(2)電磁感應現(xiàn)象中的能量轉化：發(fā)生電磁感應現(xiàn)象時，機械能或其他形式的能轉化為

，該過程遵循

.磁通量切割磁感線電能能量守恒定律自測1

(多選)如圖1所示的勻強磁場中有一個矩形閉合導線框.在下列四種情況下，線框中不會產(chǎn)生感應電流的是A.如圖甲所示，保持線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中左右運動B.如圖乙所示，保持線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中上下運動C.如圖丙表示，線框繞位于線框平面內且與磁感線垂直的軸線AB轉動D.如圖丁所示，線框繞位于線框平面內且與磁感線平行的軸線CD轉動√答案圖1√√二、感應電流方向的判斷1.楞次定律(1)內容：感應電流的磁場總要

引起感應電流的

的變化.(2)適用范圍：適用于一切回路

變化的情況.2.右手定則(1)內容：伸開右手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內；讓

從掌心進入，并使拇指指向

的方向，這時四指所指的方向就是

的方向.(2)適用情況：導體

產(chǎn)生感應電流.阻礙磁通量磁通量磁感線導線運動感應電流切割磁感線自測2

(多選)如圖2所示，勻強磁場垂直圓形線圈指向紙內，a、b、c、d為圓形線圈上等距離的四點，現(xiàn)用外力在上述四點將線圈拉成正方形，且線圈仍處在原先所在平面內，則在線圈發(fā)生形變的過程中A.線圈中無感應電流B.線圈中有感應電流C.感應電流的方向為abcdaD.感應電流的方向為adcba√答案圖2√三、法拉第電磁感應定律1.感應電動勢(1)感應電動勢：在

中產(chǎn)生的電動勢.(2)產(chǎn)生條件：穿過回路的

發(fā)生改變，與電路是否閉合無關.(3)方向判斷：感應電動勢的方向用

或

判斷.2.法拉第電磁感應定律(1)內容：閉合電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的__________

成正比.(2)公式：E＝

，其中n為線圈匝數(shù).電磁感應現(xiàn)象磁通量楞次定律右手定則磁通量的變化率自測3

(多選)將閉合多匝線圈置于僅隨時間變化的磁場中，關于線圈中產(chǎn)生的感應電動勢和感應電流，下列表述正確的是A.感應電動勢的大小與線圈的匝數(shù)有關B.穿過線圈的磁通量越大，感應電動勢越大C.穿過線圈的磁通量變化越快，感應電動勢越大D.感應電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同√答案√切割方式電動勢表達式說明垂直切割E＝_____①導線與磁場方向垂直②磁場為勻強磁場旋轉切割(以一端為軸)E＝_______四、導線切割磁感線時的感應電動勢導線切割磁感線時，可有以下三種情況：Blv五、自感和渦流1.自感現(xiàn)象由于通過導體自身的

而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象.2.自感電動勢(1)定義：在

中產(chǎn)生的感應電動勢.(2)表達式：E＝(3)自感系數(shù)L：①相關因素：與線圈的大小、形狀、

以及是否有

等因素有關.②單位：亨利(H)，1mH＝

H，1μH＝

H.電流發(fā)生變化自感現(xiàn)象匝數(shù)鐵芯10－310－63.渦流(1)定義：當線圈中的電流發(fā)生變化時，在它附近的導體中產(chǎn)生的像水中的旋渦一樣的

.(2)渦流的應用①渦流熱效應的應用，如

.②渦流磁效應的應用，如探雷器.感應電流真空冶煉爐自測4

(多選)電磁爐為新一代炊具，無煙、無明火、無污染、不產(chǎn)生有害氣體、無微波輻射、高效節(jié)能等是電磁爐的優(yōu)勢所在.電磁爐是利用電流通過線圈產(chǎn)生磁場，當磁場的磁感線通過含鐵質鍋底部時，即會產(chǎn)生無數(shù)小渦流，使鍋體本身自行高速發(fā)熱，然后再加熱鍋內食物.下列相關說法中正確的是A.鍋體中的渦流是由恒定的磁場產(chǎn)生的B.恒定磁場越強，電磁爐的加熱效果越好C.鍋體中的渦流是由變化的磁場產(chǎn)生的D.提高磁場變化的頻率，可提高電磁爐的加熱效果√答案√研透命題點命題點一感應電流方向的判斷考向1應用楞次定律判斷感應電流的方向例1

(多選)下列各選項是驗證楞次定律實驗的示意圖，豎直放置的線圈固定不動，將磁鐵從線圈上方插入或拔出，線圈和電流表構成的閉合回路中就會產(chǎn)生感應電流.各選項中分別標出了磁鐵的極性、磁鐵相對線圈的運動方向以及線圈中產(chǎn)生的感應電流的方向等情況，其中正確的是答案解析√√解析根據(jù)楞次定律可確定感應電流的方向：以C選項為例，當磁鐵向下運動時：(1)閉合線圈原磁場的方向——向上；(2)穿過閉合線圈的磁通量的變化——增加；(3)感應電流產(chǎn)生的磁場方向——向下；(4)利用安培定則判斷感應電流的方向——與圖中箭頭方向相同.運用以上分析方法可知，C、D正確.答案解析變式1

(多選)如圖3，兩同心圓環(huán)A、B置于同一水平面上，其中B為均勻帶負電絕緣環(huán)，A為導體環(huán).當B繞軸心順時針轉動且轉速增大時，下列說法正確的是A.A中產(chǎn)生逆時針的感應電流B.A中產(chǎn)生順時針的感應電流C.A具有收縮的趨勢D.A具有擴展的趨勢√圖3√解析由題圖可知，B為均勻帶負電絕緣環(huán)，B中電流為逆時針方向，由右手螺旋定則可知，電流的磁場垂直紙面向外且逐漸增大；由楞次定律可知，磁場增大時，感應電流的磁場與原磁場的方向相反，所以感應電流的磁場的方向垂直紙面向里，A中感應電流的方向為順時針方向，故A錯誤，B正確；B環(huán)外的磁場的方向與B環(huán)內的磁場的方向相反，當B環(huán)內的磁場增強時，A環(huán)具有面積擴展的趨勢，故C錯誤，D正確.考向2楞次定律推論的應用楞次定律推論的應用技巧1.線圈(回路)中磁通量變化時，阻礙原磁通量的變化——應用“增反減同”的規(guī)律；2.導體與磁體間有相對運動時，阻礙相對運動——應用“來拒去留”的規(guī)律；3.當回路可以形變時，感應電流可使線圈面積有擴大或縮小的趨勢——應用“增縮減擴”的規(guī)律；4.自感現(xiàn)象中，感應電動勢阻礙原電流的變化——應用“增反減同”的規(guī)律.答案例2

(多選)如圖4所示，光滑固定的金屬導軌M、N水平放置，兩根導體棒P、Q平行放置在導軌上，形成一個閉合回路，一條形磁鐵從高處下落接近回路時A.P、Q將相互靠攏B.P、Q將相互遠離C.磁鐵的加速度仍為gD.磁鐵的加速度小于g√圖4√解析解析根據(jù)楞次定律的另一種表述——感應電流的效果，總要反抗產(chǎn)生感應電流的原因.本題中“原因”是回路中磁通量的增加，歸根結底是磁鐵靠近回路，“效果”便是阻礙磁通量的增加和磁鐵的靠近.所以，P、Q將相互靠攏且磁鐵的加速度小于g，應選A、D.考向3切割類感應電流方向的判斷例3

(多選)如圖5所示，一個有界勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向外.一個矩形閉合導線框abcd，沿紙面由位置1(左)勻速運動到位置2，則A.導線框進入磁場時，感應電流方向為a→b→c→d→aB.導線框離開磁場時，感應電流方向為a→b→c→d→aC.導線框離開磁場時，受到的安培力方向水平向右D.導線框進入磁場時，受到的安培力方向水平向左圖5答案√√解析解析導線框進入磁場時，cd邊切割磁感線，由右手定則可知，電流方向沿a→d→c→b→a，由左手定則可知cd邊受到的安培力方向向左；導線框離開磁場時，ab邊處于磁場中且在做切割磁感線運動，同樣用右手定則和左手定則可以判斷電流的方向為a→b→c→d→a，安培力的方向仍然向左，故選項B、D正確.命題點二法拉第電磁感應定律的理解及應用求感應電動勢大小的五種類型及對應解法4.平動切割型：E＝Blv(B、l、v三者垂直)(1)l為導體切割磁感線的有效長度.(2)v為導體相對磁場的速度.例4

(多選)如圖6所示，先后以速度v1和v2勻速把一矩形線圈拉出有界勻強磁場區(qū)域，已知v1＝2v2，則在先后兩種情況下A.線圈中的感應電流之比I1∶I2＝2∶1B.線圈中的感應電流之比I1∶I2＝1∶2C.線圈中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1∶Q2＝2∶1D.通過線圈某截面的電荷量之比q1∶q2＝1∶2圖6答案√√解析解析由題意v1＝2v2，根據(jù)E＝BLv可知，感應電動勢之比E1∶E2＝v1∶v2＝2∶1，則感應電流之比I1∶I2＝E1∶E2＝2∶1，故A正確，B錯誤；變式2

(多選)穿過一個電阻為1Ω的單匝閉合線圈的磁通量始終是每秒鐘均勻地減少4Wb，則A.線圈中感應電動勢一定是每秒減少4VB.線圈中感應電動勢一定是4VC.線圈中感應電流一定是每秒減少4AD.線圈中感應電流一定是4A答案√√解析變式3

(多選)用一根橫截面積為S、電阻率為ρ的硬質導線做成一個半徑為r的圓環(huán)，ab為圓環(huán)的一條直徑.如圖7所示，在ab的左側存在一個均勻變化的勻強磁場，磁場垂直圓環(huán)所在平面，磁感應強度大小隨時間的變化率

＝k(k＜0).則A.圓環(huán)中產(chǎn)生沿逆時針方向的感應電流B.圓環(huán)具有擴張的趨勢C.圓環(huán)中感應電流的大小為D.圖中a、b兩點間的電勢差的絕對值為答案√解析圖7√解析k＜0，磁通量均勻減少，根據(jù)楞次定律可知，圓環(huán)中產(chǎn)生沿順時針方向的感應電流，選項A錯誤；圓環(huán)在磁場中的部分，受到向外的安培力，所以有擴張的趨勢，選項B正確；拓展點1導體棒切割產(chǎn)生的感應電動勢的計算例5

(多選)如圖8所示，PN與QM兩平行金屬導軌相距1m，電阻不計，兩端分別接有電阻R1和R2，且R1＝6Ω，ab桿的電阻為2Ω，在導軌上可無摩擦地滑動，垂直穿過導軌平面的勻強磁場的磁感應強度為1T.現(xiàn)ab以恒定速度v＝3m/s勻速向右移動，這時ab桿上消耗的電功率與R1、R2消耗的電功率之和相等.則A.R2＝6ΩB.R1上消耗的電功率為0.375WC.a、b間電壓為3VD.拉ab桿水平向右的拉力為0.75N答案√解析圖8√解析如圖，ab桿切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢，由于ab桿上消耗的電功率與R1、R2消耗的電功率之和相等，則內、外電阻相等，

＝2，解得R2＝3Ω，因此A錯誤；ab桿所受安培力F＝BIl＝0.75N，ab桿勻速移動，因此拉力大小為0.75N，D正確.拓展點2圓盤轉動切割產(chǎn)生的感應電動勢的計算例6

(多選)如圖9所示為法拉第圓盤發(fā)電機.半徑為r的導體圓盤繞豎直軸以角速度ω旋轉，勻強磁場B豎直向上，電刷a與圓盤表面接觸，接觸點距圓心為

，電刷b與圓盤邊緣接觸，兩電刷間接有阻值為R的電阻，忽略圓盤電阻與接觸電阻，則A.ab兩點間的電勢差為B.通過電阻R的電流強度為C.通過電阻R的電流方向為從上到下D.圓盤在ab連線上所受的安培力與ab連線垂直，與轉向相反答案√圖9√命題點三電磁感應中的圖象問題1.解決圖象問題的一般步驟(1)明確圖象的種類，即是B－t圖還是Φ－t圖，或者E－t圖、I－t圖等；(2)分析電磁感應的具體過程；(3)用右手定則或楞次定律確定方向的對應關系；(4)結合法拉第電磁感應定律、閉合電路歐姆定律、牛頓運動定律等知識寫出相應的函數(shù)關系式；(5)根據(jù)函數(shù)關系式，進行數(shù)學分析，如分析斜率的變化、截距等；(6)畫圖象或判斷圖象正誤.2.電磁感應中圖象類選擇題的兩種常見解法(1)排除法：定性地分析電磁感應過程中物理量的變化趨勢(增大還是減小)、變化快慢(均勻變化還是非均勻變化)，特別是物理量的正負，排除錯誤的選項.(2)函數(shù)法：根據(jù)題目所給條件定量的寫出兩個物理量之間的函數(shù)關系，然后由函數(shù)關系對圖象作出分析和判斷.例7

(多選)如圖10所示，abcd為一邊長為l的正方形導線框，導線框位于光滑水平面內，其右側為一勻強磁場區(qū)域，磁場的邊界與線框的cd邊平行，磁場區(qū)域的寬度為2l，磁感應強度為B，方向豎直向下，線框在一垂直于cd邊的水平恒定拉力F作用下沿水平方向向右運動，直至通過磁場區(qū)域，cd邊剛進入磁場時，線框開始勻速運動，規(guī)定線框中電流沿逆時針時方向為正，則導線框從剛進入磁場到完全離開磁場的過程中，a、b兩端的電壓Uab及導線框中的電流i隨cd邊的位置坐標x變化的圖線可能是圖10答案解析√√線框進入過程中，線框中的電流大小恒定且為逆時針，完全進入磁場時電流為零；線框離開磁場，做減速運動，加速度逐漸減小，線框剛好完全離開磁場時，速度逐漸趨近于勻速運動時的速度，不可能為零，故此時電流也不可能為零，故C錯誤，D正確.變式4

(多選)如圖11，矩形閉合線框在勻強磁場上方，由不同高度靜止釋放，用t1、t2分別表示線框ab邊和cd邊剛進入磁場的時刻，線框下落過程形狀不變，ab邊始終保持與磁場水平邊界OO′平行，線框平面與磁場方向垂直，設OO′下方磁場區(qū)域足夠大，不計空氣影響，則下列哪一個圖象可能反映線框下落過程中速度v隨時間t變化的規(guī)律答案√圖11√解析解析線框先做自由落體運動，若ab邊進入磁場后重力小于安培力，則做減速運動，由F＝

知線框所受的安培力減小，加速度逐漸減小，v－t圖象的斜率應逐漸減小，故A、B錯誤；線框先做自由落體運動，ab邊進入磁場后若重力大于安培力，則做加速度減小的加速運動，cd邊進入磁場后做勻加速直線運動，加速度為g，故C正確；線框先做自由落體運動，ab邊進入磁場后若重力等于安培力，則做勻速直線運動，cd邊進入磁場后做勻加速直線運動，加速度為g，故D正確.變式5

(多選)如圖12甲所示，光滑絕緣水平面，虛線MN的右側存在方向豎直向下、磁感應強度大小為B＝2T的勻強磁場，MN的左側有一質量為m＝0.1kg的矩形線圈bcde，電阻R＝2Ω，bc邊長L1＝0.2m.t＝0時，用一恒定拉力F拉線圈，使其由靜止開始向右做勻加速運動，經(jīng)過1s，線圈的bc邊到達磁場邊界MN，此時立即將拉力F改為變力，又經(jīng)過1s，線圈恰好完全進入磁場，在整個運動過程中，線圈中感應電流i隨時間t變化的圖象如圖乙所示.則A.恒定拉力大小為0.05NB.線圈在第2s內的加速度大小為1m/s2C.線圈be邊長L2＝0.5mD.在第2s內流過線圈的電荷量為0.2C答案解析√圖12√√在第2s內，v22－v12＝2a2L2，得L2＝1m，C項錯誤.課時作業(yè)1.(多選)磁電式儀表的線圈通常用鋁框做骨架，把線圈圍繞在鋁框上，這樣做的目的是A.防止渦流而設計的 B.利用渦流而設計的C.起電磁阻尼的作用 D.起電磁驅動的作用答案解析解析常用鋁框做骨架，當線圈在磁場中轉動時，導致鋁框的磁通量變化，從而產(chǎn)生感應電流，出現(xiàn)安培阻力，使其很快停止轉動.這樣做的目的是利用渦流，起到電磁阻尼的作用，故B、C正確，A、D錯誤.√12345678910111213√解析根據(jù)右手定則，A中感應電流方向是a→b；B、C、D中感應電流方向都是b→a，故選B、C、D.2.(多選)下列選項表示的是閉合電路中的一部分導體ab在磁場中做切割磁感線運動的情景，導體ab上的感應電流方向為b→a的是答案解析√√√123456789101112133.(多選)如圖1所示，勻強磁場垂直于軟導線回路平面，由于磁場發(fā)生變化，回路變?yōu)閳A形.則該磁場A.逐漸增強，方向向外B.逐漸增強，方向向里C.逐漸減弱，方向向外D.逐漸減弱，方向向里答案√圖1√解析回路變?yōu)閳A形，面積增大，說明閉合回路的磁通量減少，所以磁場逐漸減弱，而磁場方向可能向外，也可能向里，故選項C、D正確.解析123456789101112134.(多選)如圖2所示，幾位同學在做“搖繩發(fā)電”實驗：把一條長導線的兩端連在一個靈敏電流計的兩個接線柱上，形成閉合回路.兩個同學迅速搖動AB這段“繩”.假設圖中情景發(fā)生在赤道，地磁場方向與地面平行，由南指向北.圖中搖“繩”同學是沿東西站立的，甲同學站在西邊，手握導線的A點，乙同學站在東邊，手握導線的B點.下列說法正確的是A.當“繩”搖到最高點時，“繩”中電流最小B.當“繩”搖到最低點時，“繩”受到的安培力最大C.當“繩”向下運動時，“繩”中電流從A流向BD.在搖“繩”過程中，“繩”中電流總是從A流向B圖2答案√√12345678910111213解析金屬圓環(huán)從位置Ⅰ到位置Ⅱ過程中，由楞次定律知，金屬圓環(huán)在磁鐵上端時受力向上，在磁鐵下端時受力也向上，則金屬圓環(huán)對磁鐵的作用力始終向下，對磁鐵受力分析可知FT1＞mg，F(xiàn)T2＞mg，A、C正確.5.(多選)如圖3所示，一質量為m的條形磁鐵用細線懸掛在天花板上，細線從一水平金屬圓環(huán)中穿過.現(xiàn)將環(huán)從位置Ⅰ釋放，環(huán)經(jīng)過磁鐵到達位置Ⅱ.設環(huán)經(jīng)過磁鐵上端和下端附近時細線的張力分別為FT1和FT2，重力加速度大小為g，則A.FT1＞mg B.FT1＜mgC.FT2＞mg D.FT2＜mg圖3答案解析√√12345678910111213解析由法拉第電磁感應定律知E∝，故t＝0及t＝2×10－2s時刻，E＝0，A錯，C對；t＝1×10－2s時刻，E最大，B對；在0～2×10－2s時間內，ΔΦ≠0，故E≠0，D錯.6.(多選)(2016·寧波市聯(lián)考)單匝線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動，穿過線圈的磁通量Φ隨時間t的關系圖象如圖4所示，則A.在t＝0時刻，線圈中磁通量最大，感應電動勢也最大B.在t＝1×10－2s時刻，感應電動勢最大C.在t＝2×10－2s時刻，感應電動勢為零D.在0～2×10－2s時間內，線圈中感應電動勢的平均值為零圖4答案解析√√123456789101112137.如圖5所示，在O點正下方有一個有理想邊界的磁場，銅環(huán)在A點由靜止釋放向右擺至最高點B，不考慮空氣阻力，則下列說法正確的是A.A、B兩點在同一水平線B.A點高于B點C.A點低于B點D.銅環(huán)將做等幅擺動解析由于銅環(huán)剛進入和要離開磁場過程中，會產(chǎn)生感應電流，一部分機械能轉化為電能，所以銅環(huán)運動不到與A點等高點，即B點低于A點，故B正確.答案解析√圖5123456789101112138.(多選)如圖6所示，粗細均勻的導線繞成匝數(shù)為n、半徑為r的圓形閉合線圈.線圈放在磁場中，磁場的磁感應強度隨時間均勻增大，線圈中產(chǎn)生的電流為I，下列說法正確的是A.電流I與匝數(shù)n成正比B.電流I與線圈半徑r成正比C.電流I與線圈面積S成正比D.電流I與導線橫截面積S0成正比答案解析圖6√√123456789101112139.(多選)邊長為a的閉合金屬正三角形框架，完全處于垂直于框架平面的勻強磁場中，現(xiàn)把框架勻速拉出磁場，如圖7所示，則選項圖中電動勢、外力、外力功率與位移圖象規(guī)律與這一過程相符合的是答案圖7√√解析123456789101112131234567891011121310.(多選)如圖8所示，a、b兩個閉合正方形線圈用同樣的導線制成，匝數(shù)均為7匝，邊長la＝3lb，圖示區(qū)域內有垂直紙面向里的勻強磁場，且磁感應強度隨時間均勻增大，不考慮線圈之間的相互影響，則A.兩線圈內產(chǎn)生沿順時針方向的感應電流B.a、b線圈中感應電動勢之比為9∶1C.a、b線圈中感應電流之比為3∶1D.a、b線圈中電功率之比為3∶1圖8答案√√解析12345678910111213解析因磁感應強度隨時間均勻增大，根據(jù)楞次定律可知，兩線圈內均產(chǎn)生沿逆時針方向的感應電流，選項A錯誤；123456789101112131234567891011121311.(多選)一個閉合回路由兩部分組成，如圖9所示，右側是電阻為r的圓形導線，置于豎直方向均勻變化的磁場B1中；左側是光滑的傾角為θ的平行導軌，寬度為d，其電阻不計.磁感應強度為B2的勻強磁場垂直導軌平面向上，且只分布在左側，一個質量為m、電阻為R、長度為d的導體棒此時恰好能靜止在導軌上，分析下述判斷正確的是A.圓形導線中的磁場可以是向上均勻減弱B.導體棒ab受到的安培力大小為mgsinθC.回路中的感應電流為D.圓形導線中的電熱功率為答案解析√圖9√12345678910111213解析導體棒靜止在斜面上，根據(jù)左手定則，可知流過導體棒的電流是b→a，