2024高考物理一輪復(fù)習(xí)第55講法拉第電磁感應(yīng)定律自感和渦流(講義)(學(xué)生版+解析)

第55講法拉第電磁感應(yīng)定律自感和渦流目錄復(fù)習(xí)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建考點(diǎn)一法拉第電磁感應(yīng)定律【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1法拉第電磁感應(yīng)定律知識(shí)點(diǎn)2感應(yīng)電流電荷量的求法【提升·必考題型歸納】考向1感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的求解考向2感應(yīng)電流電荷量的求解考點(diǎn)二動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1E=Blv的三個(gè)特性知識(shí)點(diǎn)2動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的三種常見情況【提升·必考題型歸納】考向1平動(dòng)導(dǎo)體棒切割電動(dòng)勢(shì)考向2轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)體棒切割電動(dòng)勢(shì)考向3轉(zhuǎn)動(dòng)線框切割電動(dòng)勢(shì)考點(diǎn)三自感和渦流【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1通電和斷電自感知識(shí)點(diǎn)2渦流知識(shí)點(diǎn)3電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)【提升·必考題型歸納】考向1通電和斷電自感考向2渦流考向3電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)真題感悟理解和掌握法拉第電磁感應(yīng)定律。會(huì)求感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。3、理解自感、渦流、電磁驅(qū)動(dòng)和電磁阻尼考點(diǎn)要求考題統(tǒng)計(jì)考情分析（1）法拉第電磁感應(yīng)定律（2）自感、渦流、電磁驅(qū)動(dòng)和電磁阻尼2023年重慶卷第2題2023年湖北卷第5題2023年江蘇卷第8題高考對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的考查非常頻繁，大多以選擇題和計(jì)算題的形式考查，難度上選擇題一般較為簡(jiǎn)單，計(jì)算題多結(jié)合電路、動(dòng)力學(xué)能量動(dòng)量，題目總體難度較大?？键c(diǎn)一法拉第電磁感應(yīng)定律知識(shí)點(diǎn)1法拉第電磁感應(yīng)定律1.內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。2.公式E＝neq\f(ΔΦ,Δt)求解的是一個(gè)回路中某段時(shí)間內(nèi)的平均電動(dòng)勢(shì)，在磁通量均勻變化時(shí)，瞬時(shí)值才等于平均值。3.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由線圈的匝數(shù)和穿過線圈的磁通量的變化率eq\f(ΔΦ,Δt)共同決定，而與磁通量Φ的大小、變化量ΔΦ的大小沒有必然聯(lián)系。4.磁通量的變化率eq\f(ΔΦ,Δt)對(duì)應(yīng)Φ-t圖線上某點(diǎn)切線的斜率。5.通過回路截面的電荷量q＝eq\f(nΔΦ,R)，僅與n、ΔΦ和回路電阻R有關(guān)，與時(shí)間長短無關(guān)。6.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝S有效eq\f(ΔB,Δt)中的S有效為圓環(huán)回路在磁場(chǎng)中的面積，而不是圓環(huán)回路的面積。知識(shí)點(diǎn)2感應(yīng)電流電荷量的求法公式說明方法1q＝It，式中I為回路中的恒定電流，t為時(shí)間。①由于導(dǎo)體棒勻速切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)而使得閉合回路中的電流恒定，根據(jù)電流定義式可知q＝It。②閉合線圈中磁通量均勻增大或減小且回路電阻保持不變，則電路中的電流I恒定，時(shí)間t內(nèi)通過線圈橫截面的電荷量q＝It。方法2q＝neq\f(ΔΦ,R)。其中R為回路電阻，ΔФ為穿過閉合回路的磁通量變化量。①閉合回路中的電阻R不變，并且只有磁通量變化為電路提供電動(dòng)勢(shì)。②從表面來看，通過回路的電荷量與時(shí)間無關(guān)，但ΔФ與時(shí)間有關(guān)，隨時(shí)間變化。方法3Δq＝C·ΔU＝CBLΔv，式中C為電容器的電容，B為勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，L為導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長度，Δv為導(dǎo)體棒切割速度的變化量。在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電容器接在切割磁感線的導(dǎo)體棒兩端，不計(jì)一切電阻，電容器兩極板間電壓等于導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E，通過電容器的電流I＝eq\f(Δq,Δt)＝eq\f(CΔU,Δt)，又E＝Blv，則ΔU＝BLΔv，可得Δq＝CBLΔv?？枷?感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的求解1．現(xiàn)有100匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場(chǎng)，若穿過線圈的磁通量隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示，下列說法正確的是（）

A．時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0B．時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大C．時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)比時(shí)刻的大D．時(shí)間內(nèi)線圈中平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0.4V2．如圖所示，由相同的導(dǎo)線繞成的兩個(gè)圓形線圈a，b，半徑分別為和，匝數(shù)分別為和，半徑為，垂直線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化關(guān)系為，、為大于零的常量，且，則下列說法正確的是（

）

A．穿過a、b的磁通量變化率之比為B．a(chǎn)、b產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小之比為C．a(chǎn)、b中的感應(yīng)電流大小之比為D．a(chǎn)、b產(chǎn)生的電功率大小之比為考向2感應(yīng)電流電荷量的求解3．如圖是學(xué)生常用的飯卡內(nèi)部實(shí)物圖，其由線圈和芯片電路組成。當(dāng)飯卡處于感應(yīng)區(qū)域時(shí)，會(huì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流來驅(qū)動(dòng)芯片工作。已知線圈面積為S，共n匝，回路總電阻為R。某次刷卡時(shí)，線圈平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，且全部處于磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，在感應(yīng)時(shí)間t內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度由0增大到B，此過程中（）A．線圈有擴(kuò)張的趨勢(shì)B．通過線圈平面的磁通量變化量為nBSC．線圈的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為D．通過導(dǎo)線某截面的電荷量為4．如圖所示，兩根平行長導(dǎo)軌水平固定，左端接一電容C（初始時(shí)不帶電），光滑金屬棒垂直導(dǎo)軌放置，金屬棒和導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，導(dǎo)軌所在空間存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。時(shí)刻，金屬棒在水平恒力F的作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好，則金屬棒運(yùn)動(dòng)中的速度v、流過金屬棒的電荷量q、金屬棒運(yùn)動(dòng)的位移x、加速度a隨時(shí)間t的變化關(guān)系可能正確的是（）

A．

B．

C．

D．

考點(diǎn)二動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)知識(shí)點(diǎn)1E=Blv的三個(gè)特性正交性本公式要求磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，而且B、l、v三者互相垂直有效性公式中的l為導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長度，如圖中ab相對(duì)性E＝Blv中的速度v是導(dǎo)體棒相對(duì)磁場(chǎng)的速度，若磁場(chǎng)也在運(yùn)動(dòng)，應(yīng)注意速度間的相對(duì)關(guān)系知識(shí)點(diǎn)2動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的三種常見情況情景圖研究對(duì)象一段直導(dǎo)線(或等效成直導(dǎo)線)繞一端轉(zhuǎn)動(dòng)的一段導(dǎo)體棒繞與B垂直的軸轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)線框表達(dá)式E＝BLvE＝eq\f(1,2)BL2ωE＝NBSωsinωt考向1平動(dòng)導(dǎo)體棒切割電動(dòng)勢(shì)1．如圖所示，由均勻?qū)Ь€制成的半徑為R的圓環(huán)，以速度v勻速進(jìn)入一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。當(dāng)圓環(huán)運(yùn)動(dòng)到圖示位置（）時(shí)，a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差Uab為（）

A． B．C． D．2．如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，長為L的金屬桿MN在平行金屬導(dǎo)軌上以速度v向右勻速滑動(dòng)。金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)，金屬桿與導(dǎo)軌的夾角為θ，電阻為2R，ab間電阻為R，M、N兩點(diǎn)間電勢(shì)差為U，則M、N兩點(diǎn)電勢(shì)的高低及U的大小分別為（）A．M點(diǎn)電勢(shì)高，U=B．M點(diǎn)電勢(shì)高，U=C．N點(diǎn)電勢(shì)高，U=D．N點(diǎn)電勢(shì)高，U=考向2轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)體棒切割電動(dòng)勢(shì)3．如圖，長為L的導(dǎo)體棒MN在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中繞平行于磁場(chǎng)的軸OO＇以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，棒與軸OO＇間的夾角為α，則UMN為（

）

A．0 B．BωL2sin2αC．Bω(Lsinα)2 D．Bω(Lcosα)24．如圖所示，固定在水平面上的半徑為r的金屬圓環(huán)內(nèi)存在方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。長為l的金屬棒，一端與圓環(huán)接觸良好，另一端固定在豎直導(dǎo)電轉(zhuǎn)軸上，接入回路的電阻為R，隨軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。在圓環(huán)的A點(diǎn)和電刷間接有阻值也為R的電阻和電容為C、板間距為d的平行板電容器，有一帶電微粒在電容器極板間處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知重力加速度為g，不計(jì)其它電阻和摩擦，下列說法正確的是（）

A．回路中的電動(dòng)勢(shì)為B．微粒的電荷量與質(zhì)量之比為C．電阻消耗的電功率為D．電容器所帶的電荷量為考向3轉(zhuǎn)動(dòng)線框切割電動(dòng)勢(shì)5．如圖所示，10匝矩形金屬線框在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁場(chǎng)的軸以角速度為100rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線框電阻不計(jì)，面積為，線框通過滑環(huán)與一理想變壓器的原線圈相連，副線圈接有兩只燈泡和，且開關(guān)S斷開時(shí)燈泡正常發(fā)光，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為20:1，理想電流表示數(shù)為0.01A，則下列說法正確的是（）A．燈泡的額定電壓為10VB．燈泡的額定功率為2WC．若開關(guān)S閉合，電流表示數(shù)將增大D．若從圖示位置開始計(jì)時(shí)，線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為考點(diǎn)三自感和渦流知識(shí)點(diǎn)1通電和斷電自感與線圈串聯(lián)的燈泡與線圈并聯(lián)的燈泡電路圖通電時(shí)電流逐漸增大，燈泡逐漸變亮電流突然增大，然后逐漸減小達(dá)到穩(wěn)定斷電時(shí)電流逐漸減小，燈泡逐漸變暗，電流方向不變電路中穩(wěn)態(tài)電流為I1、I2：①若I2≤I1，燈泡逐漸變暗；②若I2＞I1，燈泡“閃亮”后逐漸變暗。兩種情況下燈泡中電流方向均改變知識(shí)點(diǎn)2渦流1.產(chǎn)生渦流的兩種情況(1)塊狀金屬放在變化的磁場(chǎng)中。(2)塊狀金屬進(jìn)出磁場(chǎng)或在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。2．產(chǎn)生渦流時(shí)的能量轉(zhuǎn)化 伴隨著渦流現(xiàn)象，其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能最終在金屬塊中轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。(1)金屬塊放在變化的磁場(chǎng)中，則磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。(2)如果是金屬塊進(jìn)出磁場(chǎng)或在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，則由于克服安培力做功，金屬塊的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。知識(shí)點(diǎn)3電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)電磁阻尼電磁驅(qū)動(dòng)不同點(diǎn)成因由于導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使導(dǎo)體受到安培力由于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)引起磁通量的變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使導(dǎo)體受到安培力效果安培力的方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向相反，阻礙導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體受安培力的方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向相同，推動(dòng)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)化導(dǎo)體克服安培力做功，其他形式能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能由于電磁感應(yīng)，磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能，通過安培力做功，電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機(jī)械能，而對(duì)外做功相同點(diǎn)兩者都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，都遵循楞次定律，都是安培力阻礙引起感應(yīng)電流的導(dǎo)體與磁場(chǎng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)考向1通電和斷電自感1．如圖所示，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻r不能忽略。A、B是完全相同的兩個(gè)小燈泡，L為自感系數(shù)很大、直流電阻可以忽略的線圈。設(shè)兩燈泡在以下操作中始終不會(huì)燒毀，則下列說法正確的是（）A．閉合開關(guān)S的瞬間，B燈亮，A燈不亮B．?dāng)嚅_開關(guān)S的瞬間，B燈立即熄滅，A燈中有自右向左的電流C．閉合開關(guān)S的瞬間，A、B同時(shí)發(fā)光，隨后A燈變暗直至熄滅，B燈變亮D．?dāng)嚅_開關(guān)S的瞬間，A燈右端電勢(shì)比左端電勢(shì)高2．如圖所示的電路中，三個(gè)燈泡L1、L2、L3的電阻關(guān)系為R1＜R2＜R3，電感L的電阻可忽略，D為理想二極管，電鍵S從閉合狀態(tài)突然斷開時(shí)，下列判斷正確的是（）A．L1逐漸變暗，L2、L3均先變亮，然后再逐漸變暗B．L1、L2、L3均逐漸變暗C．L2立即熄滅，L1、L3均逐漸變暗D．L1逐漸變暗，L2立即熄滅，L3先變亮，然后逐漸變暗考向2渦流3．金屬冶煉爐的示意圖如圖。爐內(nèi)裝入被冶煉的金屬，線圈通入某種電流，這時(shí)被冶煉的金屬就能熔化，這種冶煉方法速度快，溫度容易控制，并能避免有害雜質(zhì)混入被冶煉金屬中，因此適于冶煉特種金屬。有關(guān)該金屬冶煉爐，下列說法正確的是（）

A．利用線圈中電流的熱效應(yīng)B．利用變化的電流在金屬中產(chǎn)生的電流的熱效應(yīng)C．電流變化得越快，金屬熔化得越快D．爐中金屬的電阻率越大，金屬熔化得越快4．外環(huán)線圈中通有正弦交流電，它產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)與所遇的金屬物發(fā)生作用，導(dǎo)致金屬物自身也會(huì)產(chǎn)生微弱的電流，來自金屬物的磁場(chǎng)進(jìn)入內(nèi)環(huán)線圈被接收到后，檢測(cè)器會(huì)發(fā)出報(bào)警聲。若外環(huán)線圈某時(shí)刻產(chǎn)生向下且增強(qiáng)的磁場(chǎng)，則下列說法中正確的是（）

A．此時(shí)金屬物產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)的方向豎直向下B．此時(shí)金屬物中的渦流從上往下看是沿順時(shí)針方向C．金屬物發(fā)出的磁場(chǎng)穿過內(nèi)環(huán)線圈時(shí)，內(nèi)環(huán)線圈會(huì)產(chǎn)生微弱的電流D．金屬物發(fā)出磁場(chǎng)是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象考向3電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)5．圖中A是三個(gè)一樣的強(qiáng)磁體，B、C和D均是一樣的紫銅管，在紫銅管C和D上鋸去一部分（白色區(qū)域），如圖中的乙和丙圖所示?，F(xiàn)將強(qiáng)磁體釋放，強(qiáng)磁體在B、C和D中下落的時(shí)間分別是t1、t2和t3，關(guān)于下落時(shí)間說法正確的是（）A．t1=t2=t3 B．t1>t2>t3C．t1>t3>t2 D．t1<t2<t36．在日常生活中，比如摩托車和汽車上裝有的磁性轉(zhuǎn)速表就是利用了電磁驅(qū)動(dòng)原理，如圖所示是磁性式轉(zhuǎn)速表及其原理圖，關(guān)于磁性式轉(zhuǎn)速表的電磁驅(qū)動(dòng)原理，下列說法正確的是（）A．鋁盤接通電源，通有電流的鋁盤在磁場(chǎng)作用下帶動(dòng)指針轉(zhuǎn)動(dòng)B．永久磁體隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng)，在鋁盤中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使鋁盤受磁場(chǎng)力而轉(zhuǎn)動(dòng)C．鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)的方向與永久磁體轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同D．由于鋁盤和永久磁體被同一轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)，所以兩者轉(zhuǎn)動(dòng)是完全同步的（2023·重慶·統(tǒng)考高考真題）某小組設(shè)計(jì)了一種呼吸監(jiān)測(cè)方案：在人身上纏繞彈性金屬線圈，觀察人呼吸時(shí)處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的線圈面積變化產(chǎn)生的電壓，了解人的呼吸狀況。如圖所示，線圈P的匝數(shù)為N，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與線圈軸線的夾角為θ。若某次吸氣時(shí)，在t時(shí)間內(nèi)每匝線圈面積增加了S，則線圈P在該時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為（）

A． B．C． D．

第55講法拉第電磁感應(yīng)定律自感和渦流目錄復(fù)習(xí)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建考點(diǎn)一法拉第電磁感應(yīng)定律【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1法拉第電磁感應(yīng)定律知識(shí)點(diǎn)2感應(yīng)電流電荷量的求法【提升·必考題型歸納】考向1感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的求解考向2感應(yīng)電流電荷量的求解考點(diǎn)二動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1E=Blv的三個(gè)特性知識(shí)點(diǎn)2動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的三種常見情況【提升·必考題型歸納】考向1平動(dòng)導(dǎo)體棒切割電動(dòng)勢(shì)考向2轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)體棒切割電動(dòng)勢(shì)考向3轉(zhuǎn)動(dòng)線框切割電動(dòng)勢(shì)考點(diǎn)三自感和渦流【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1通電和斷電自感知識(shí)點(diǎn)2渦流知識(shí)點(diǎn)3電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)【提升·必考題型歸納】考向1通電和斷電自感考向2渦流考向3電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)真題感悟理解和掌握法拉第電磁感應(yīng)定律。會(huì)求感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。3、理解自感、渦流、電磁驅(qū)動(dòng)和電磁阻尼考點(diǎn)要求考題統(tǒng)計(jì)考情分析（1）法拉第電磁感應(yīng)定律（2）自感、渦流、電磁驅(qū)動(dòng)和電磁阻尼2023年重慶卷第2題2023年湖北卷第5題2023年江蘇卷第8題高考對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的考查非常頻繁，大多以選擇題和計(jì)算題的形式考查，難度上選擇題一般較為簡(jiǎn)單，計(jì)算題多結(jié)合電路、動(dòng)力學(xué)能量動(dòng)量，題目總體難度較大。考點(diǎn)一法拉第電磁感應(yīng)定律知識(shí)點(diǎn)1法拉第電磁感應(yīng)定律1.內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。2.公式E＝neq\f(ΔΦ,Δt)求解的是一個(gè)回路中某段時(shí)間內(nèi)的平均電動(dòng)勢(shì)，在磁通量均勻變化時(shí)，瞬時(shí)值才等于平均值。3.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由線圈的匝數(shù)和穿過線圈的磁通量的變化率eq\f(ΔΦ,Δt)共同決定，而與磁通量Φ的大小、變化量ΔΦ的大小沒有必然聯(lián)系。4.磁通量的變化率eq\f(ΔΦ,Δt)對(duì)應(yīng)Φ-t圖線上某點(diǎn)切線的斜率。5.通過回路截面的電荷量q＝eq\f(nΔΦ,R)，僅與n、ΔΦ和回路電阻R有關(guān)，與時(shí)間長短無關(guān)。6.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝S有效eq\f(ΔB,Δt)中的S有效為圓環(huán)回路在磁場(chǎng)中的面積，而不是圓環(huán)回路的面積。知識(shí)點(diǎn)2感應(yīng)電流電荷量的求法公式說明方法1q＝It，式中I為回路中的恒定電流，t為時(shí)間。①由于導(dǎo)體棒勻速切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)而使得閉合回路中的電流恒定，根據(jù)電流定義式可知q＝It。②閉合線圈中磁通量均勻增大或減小且回路電阻保持不變，則電路中的電流I恒定，時(shí)間t內(nèi)通過線圈橫截面的電荷量q＝It。方法2q＝neq\f(ΔΦ,R)。其中R為回路電阻，ΔФ為穿過閉合回路的磁通量變化量。①閉合回路中的電阻R不變，并且只有磁通量變化為電路提供電動(dòng)勢(shì)。②從表面來看，通過回路的電荷量與時(shí)間無關(guān)，但ΔФ與時(shí)間有關(guān)，隨時(shí)間變化。方法3Δq＝C·ΔU＝CBLΔv，式中C為電容器的電容，B為勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，L為導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長度，Δv為導(dǎo)體棒切割速度的變化量。在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電容器接在切割磁感線的導(dǎo)體棒兩端，不計(jì)一切電阻，電容器兩極板間電壓等于導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E，通過電容器的電流I＝eq\f(Δq,Δt)＝eq\f(CΔU,Δt)，又E＝Blv，則ΔU＝BLΔv，可得Δq＝CBLΔv。考向1感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的求解1．現(xiàn)有100匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場(chǎng)，若穿過線圈的磁通量隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示，下列說法正確的是（）

A．時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0B．時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大C．時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)比時(shí)刻的大D．時(shí)間內(nèi)線圈中平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0.4V【答案】C【詳解】A．在時(shí)刻磁通量為零，但磁通量的變化率最大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，故A錯(cuò)誤；B．在時(shí)刻磁通量最大，但是變化率為零，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，故B錯(cuò)誤；C．由于時(shí)刻線圈磁通量的變化率大于時(shí)刻的，故時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)比時(shí)刻的大，故C正確；D．時(shí)間內(nèi)線圈中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為故D錯(cuò)誤。故選C。2．如圖所示，由相同的導(dǎo)線繞成的兩個(gè)圓形線圈a，b，半徑分別為和，匝數(shù)分別為和，半徑為，垂直線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化關(guān)系為，、為大于零的常量，且，則下列說法正確的是（

）

A．穿過a、b的磁通量變化率之比為B．a(chǎn)、b產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小之比為C．a(chǎn)、b中的感應(yīng)電流大小之比為D．a(chǎn)、b產(chǎn)生的電功率大小之比為【答案】C【詳解】A．根據(jù)可得穿過a、b的磁通量變化率之比為故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)可得a、b產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小之比為故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)；聯(lián)立可得a、b中的感應(yīng)電流大小之比為故C正確；D．根據(jù)；可得a、b產(chǎn)生的電功率大小之比為故D錯(cuò)誤。故選C?？枷?感應(yīng)電流電荷量的求解3．如圖是學(xué)生常用的飯卡內(nèi)部實(shí)物圖，其由線圈和芯片電路組成。當(dāng)飯卡處于感應(yīng)區(qū)域時(shí)，會(huì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流來驅(qū)動(dòng)芯片工作。已知線圈面積為S，共n匝，回路總電阻為R。某次刷卡時(shí)，線圈平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，且全部處于磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，在感應(yīng)時(shí)間t內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度由0增大到B，此過程中（）A．線圈有擴(kuò)張的趨勢(shì)B．通過線圈平面的磁通量變化量為nBSC．線圈的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為D．通過導(dǎo)線某截面的電荷量為【答案】CD【詳解】A．線圈平面的磁通量增加，根據(jù)楞次定律可知線圈有收縮的趨勢(shì)，故A錯(cuò)誤；B．磁通量變化量為BS，與匝數(shù)無關(guān)，故B錯(cuò)誤；C．線圈的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)故C正確；D．通過導(dǎo)線某截面的電荷量故D正確。故選CD。4．如圖所示，兩根平行長導(dǎo)軌水平固定，左端接一電容C（初始時(shí)不帶電），光滑金屬棒垂直導(dǎo)軌放置，金屬棒和導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，導(dǎo)軌所在空間存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。時(shí)刻，金屬棒在水平恒力F的作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好，則金屬棒運(yùn)動(dòng)中的速度v、流過金屬棒的電荷量q、金屬棒運(yùn)動(dòng)的位移x、加速度a隨時(shí)間t的變化關(guān)系可能正確的是（）

A．

B．

C．

D．

【答案】B【詳解】D．金屬棒運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)始終等于電容器兩端的電壓，設(shè)金屬棒在極短時(shí)間內(nèi)的速度變化量為，則回路中的電流對(duì)金屬棒有聯(lián)立可得恒力F不變，a為一定值，則金屬棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤；A．金屬棒的速度為過原點(diǎn)的傾斜直線，A錯(cuò)誤；C．金屬棒運(yùn)動(dòng)的位移為拋物線的一部分，C錯(cuò)誤；B．流過金屬棒的電荷量為過原點(diǎn)的傾斜直線，B正確。故選B?？键c(diǎn)二動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)知識(shí)點(diǎn)1E=Blv的三個(gè)特性正交性本公式要求磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，而且B、l、v三者互相垂直有效性公式中的l為導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長度，如圖中ab相對(duì)性E＝Blv中的速度v是導(dǎo)體棒相對(duì)磁場(chǎng)的速度，若磁場(chǎng)也在運(yùn)動(dòng)，應(yīng)注意速度間的相對(duì)關(guān)系知識(shí)點(diǎn)2動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的三種常見情況情景圖研究對(duì)象一段直導(dǎo)線(或等效成直導(dǎo)線)繞一端轉(zhuǎn)動(dòng)的一段導(dǎo)體棒繞與B垂直的軸轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)線框表達(dá)式E＝BLvE＝eq\f(1,2)BL2ωE＝NBSωsinωt考向1平動(dòng)導(dǎo)體棒切割電動(dòng)勢(shì)1．如圖所示，由均勻?qū)Ь€制成的半徑為R的圓環(huán)，以速度v勻速進(jìn)入一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。當(dāng)圓環(huán)運(yùn)動(dòng)到圖示位置（）時(shí)，a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差Uab為（）

A． B．C． D．【答案】D【詳解】有效切割長度即a、b連線的長度，如圖所示

由幾何關(guān)系知有效切割長度為所以產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為電流的方向?yàn)閍→b，所以，由于在磁場(chǎng)部分的阻值為整個(gè)圓的，所以故選D。2．如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，長為L的金屬桿MN在平行金屬導(dǎo)軌上以速度v向右勻速滑動(dòng)。金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)，金屬桿與導(dǎo)軌的夾角為θ，電阻為2R，ab間電阻為R，M、N兩點(diǎn)間電勢(shì)差為U，則M、N兩點(diǎn)電勢(shì)的高低及U的大小分別為（）A．M點(diǎn)電勢(shì)高，U=B．M點(diǎn)電勢(shì)高，U=C．N點(diǎn)電勢(shì)高，U=D．N點(diǎn)電勢(shì)高，U=【答案】B【詳解】由右手定則可以判定導(dǎo)體棒中電流的方向?yàn)橛蒒到M，因此M點(diǎn)電勢(shì)高；導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長度是Lsinθ，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E=BLvsinθ再根據(jù)閉合電路歐姆定律可知M、N兩點(diǎn)間電勢(shì)差故選B。考向2轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)體棒切割電動(dòng)勢(shì)3．如圖，長為L的導(dǎo)體棒MN在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中繞平行于磁場(chǎng)的軸OO＇以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，棒與軸OO＇間的夾角為α，則UMN為（

）

A．0 B．BωL2sin2αC．Bω(Lsinα)2 D．Bω(Lcosα)2【答案】C【詳解】導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)電場(chǎng)中切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，則有根據(jù)線速度、角速度和半徑關(guān)系有解得故選C。4．如圖所示，固定在水平面上的半徑為r的金屬圓環(huán)內(nèi)存在方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。長為l的金屬棒，一端與圓環(huán)接觸良好，另一端固定在豎直導(dǎo)電轉(zhuǎn)軸上，接入回路的電阻為R，隨軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。在圓環(huán)的A點(diǎn)和電刷間接有阻值也為R的電阻和電容為C、板間距為d的平行板電容器，有一帶電微粒在電容器極板間處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知重力加速度為g，不計(jì)其它電阻和摩擦，下列說法正確的是（）

A．回路中的電動(dòng)勢(shì)為B．微粒的電荷量與質(zhì)量之比為C．電阻消耗的電功率為D．電容器所帶的電荷量為【答案】D【詳解】A．如圖所示，金屬棒繞軸切割磁感線轉(zhuǎn)動(dòng)，回路中的電動(dòng)勢(shì)故A錯(cuò)誤；B．電容器兩極板間電壓等于，帶電微粒在兩極板間處于靜止?fàn)顟B(tài)，則解得故B錯(cuò)誤；C．電阻消耗的功率故C錯(cuò)誤；D．電容器所帶的電荷量故D正確。故選D?？枷?轉(zhuǎn)動(dòng)線框切割電動(dòng)勢(shì)5．如圖所示，10匝矩形金屬線框在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁場(chǎng)的軸以角速度為100rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線框電阻不計(jì)，面積為，線框通過滑環(huán)與一理想變壓器的原線圈相連，副線圈接有兩只燈泡和，且開關(guān)S斷開時(shí)燈泡正常發(fā)光，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為20:1，理想電流表示數(shù)為0.01A，則下列說法正確的是（）A．燈泡的額定電壓為10VB．燈泡的額定功率為2WC．若開關(guān)S閉合，電流表示數(shù)將增大D．若從圖示位置開始計(jì)時(shí)，線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為【答案】CD【詳解】AD．變壓器的輸入電壓的最大值為從圖示位置開始計(jì)時(shí)就是從垂直中性面位置開始計(jì)時(shí)，故線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為變壓器輸入電壓的有效值為開關(guān)S斷開時(shí)燈泡正常發(fā)光，根據(jù)可知，燈泡的額定電壓為，A錯(cuò)誤，D正確；B．電流表示數(shù)為，根據(jù)燈泡的額定功率等于此時(shí)變壓器的輸入功率，為故B錯(cuò)誤；C．若開關(guān)S閉合，副線圈兩端電壓不變，總電阻減小，根據(jù)歐姆定律可知，副線圈中的電流增加，根據(jù)可知原線圈中電流也增加，電流表示數(shù)將增大，故C正確。故選CD。考點(diǎn)三自感和渦流知識(shí)點(diǎn)1通電和斷電自感與線圈串聯(lián)的燈泡與線圈并聯(lián)的燈泡電路圖通電時(shí)電流逐漸增大，燈泡逐漸變亮電流突然增大，然后逐漸減小達(dá)到穩(wěn)定斷電時(shí)電流逐漸減小，燈泡逐漸變暗，電流方向不變電路中穩(wěn)態(tài)電流為I1、I2：①若I2≤I1，燈泡逐漸變暗；②若I2＞I1，燈泡“閃亮”后逐漸變暗。兩種情況下燈泡中電流方向均改變知識(shí)點(diǎn)2渦流1.產(chǎn)生渦流的兩種情況(1)塊狀金屬放在變化的磁場(chǎng)中。(2)塊狀金屬進(jìn)出磁場(chǎng)或在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。2．產(chǎn)生渦流時(shí)的能量轉(zhuǎn)化 伴隨著渦流現(xiàn)象，其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能最終在金屬塊中轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。(1)金屬塊放在變化的磁場(chǎng)中，則磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。(2)如果是金屬塊進(jìn)出磁場(chǎng)或在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，則由于克服安培力做功，金屬塊的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。知識(shí)點(diǎn)3電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)電磁阻尼電磁驅(qū)動(dòng)不同點(diǎn)成因由于導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使導(dǎo)體受到安培力由于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)引起磁通量的變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使導(dǎo)體受到安培力效果安培力的方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向相反，阻礙導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體受安培力的方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向相同，推動(dòng)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)化導(dǎo)體克服安培力做功，其他形式能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能由于電磁感應(yīng)，磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能，通過安培力做功，電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機(jī)械能，而對(duì)外做功相同點(diǎn)兩者都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，都遵循楞次定律，都是安培力阻礙引起感應(yīng)電流的導(dǎo)體與磁場(chǎng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)考向1通電和斷電自感1．如圖所示，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻r不能忽略。A、B是完全相同的兩個(gè)小燈泡，L為自感系數(shù)很大、直流電阻可以忽略的線圈。設(shè)兩燈泡在以下操作中始終不會(huì)燒毀，則下列說法正確的是（）A．閉合開關(guān)S的瞬間，B燈亮，A燈不亮B．?dāng)嚅_開關(guān)S的瞬間，B燈立即熄滅，A燈中有自右向左的電流C．閉合開關(guān)S的瞬間，A、B同時(shí)發(fā)光，隨后A燈變暗直至熄滅，B燈變亮D．?dāng)嚅_開關(guān)S的瞬間，A燈右端電勢(shì)比左端電勢(shì)高【答案】C【詳解】A．閉合開關(guān)S的瞬間，L為自感系數(shù)很大，A燈和B燈可視為串聯(lián)，所以兩燈均同時(shí)發(fā)光，故A錯(cuò)誤；B．?dāng)嚅_開關(guān)S的瞬間，B燈中電流瞬間為0，所以立即熄滅，而A燈與自感線圈并聯(lián)，由楞次定律可知線圈中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，且線圈中有自右向左的電流，則A燈與自感線圈回路中，A燈中有自左向右的電流，故B錯(cuò)誤；C．閉合開關(guān)S的瞬間，A、B同時(shí)發(fā)光，隨后自感線圈中電流逐步變大后穩(wěn)定，A燈變暗直至被線圈短路而熄滅，B燈在此過程中變亮，故C正確；D．?dāng)嚅_開關(guān)S的瞬間，自感線圈相當(dāng)于電源阻止原電流減小，故線圈電流自右向左，即線圈左端相當(dāng)于正極，右端相當(dāng)于負(fù)極，所以A燈右端連接電源負(fù)極，電勢(shì)比左端電勢(shì)低，故D錯(cuò)誤。故選C。2．如圖所示的電路中，三個(gè)燈泡L1、L2、L3的電阻關(guān)系為R1＜R2＜R3，電感L的電阻可忽略，D為理想二極管，電鍵S從閉合狀態(tài)突然斷開時(shí)，下列判斷正確的是（）A．L1逐漸變暗，L2、L3均先變亮，然后再逐漸變暗B．L1、L2、L3均逐漸變暗C．L2立即熄滅，L1、L3均逐漸變暗D．L1逐漸變暗，L2立即熄滅，L3先變亮，然后逐漸變暗【答案】D【詳解】開關(guān)S處于閉合狀態(tài)時(shí)，由于R1<R2<R3，則通過三個(gè)燈泡的電流大小關(guān)系為I1>I2>I3；開關(guān)S從閉合狀態(tài)突然斷開時(shí)，電感線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙通過它的電流的減小，由于二極管的反向截止作用，L2立即熄滅，電感線圈、L1、L3組成閉合回路，L1逐漸變暗，通過L3的電流由I3變?yōu)镮1，再逐漸減小，故L3先變亮，然后逐漸變暗。故選D?？枷?渦流3．金屬冶煉爐的示意圖如圖。爐內(nèi)裝入被冶煉的金屬，線圈通入某種電流，這時(shí)被冶煉的金屬就能熔化，這種冶煉方法速度快，溫度容易控制，并能避免有害雜質(zhì)混入被冶煉金屬中，因此適于冶煉特種金屬。有關(guān)該金屬冶煉爐，下列說法正確的是（）

A．利用線圈中電流的熱效應(yīng)B．利用變化的電流在金屬中產(chǎn)生的電流的熱效應(yīng)C．電流變化得越快，金屬熔化得越快D．爐中金屬的電阻率越大，金屬熔化得越快【答案】BC【詳解】AB．依據(jù)產(chǎn)生渦流的條件，線圈中應(yīng)通入變化的電流，該電流產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，才會(huì)在金屬中產(chǎn)生渦流從而使金屬熔化，故A錯(cuò)誤，B正確；CD．根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，電流變化越快、金屬的電阻率越小，在金屬中產(chǎn)生的感應(yīng)電流就越大，金屬熔化得就越快，故C正確，D錯(cuò)誤。故選BC。4．外環(huán)線圈中通有正弦交流電，它產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)與所遇的金屬物發(fā)生作用，導(dǎo)致金屬物自身也會(huì)產(chǎn)生微弱的電流，來自金屬物的磁場(chǎng)進(jìn)入內(nèi)環(huán)線圈被接收到后，檢測(cè)器會(huì)發(fā)出報(bào)警聲。若外環(huán)線圈某時(shí)刻產(chǎn)生向下且增強(qiáng)的磁場(chǎng)，則下列說法中正確的是（）

A．此時(shí)金屬物產(chǎn)生的感應(yīng)磁