第2讲　法拉第电磁感应定律　自感现象.docx

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1、第6讲法拉第电磁感应定律自感现象教材阅读指导（对应人教版新教材选择性必修第二册页码及相关问题）IDP2930阅读“电磁感应定律”这一局部内容，由法拉第电磁感应定律可得E=噌,式子中的女什么情况下等于1?提示：当式中各物理量均取国际单位时。IBP31思考与讨论,产生动生电动势的非静电力与什么有关？提示：与磁场对导体中自由电荷的洛伦兹力有关。IP32练习与应用图2.2-6,矩形线圈在匀强磁场中绕OO轴匀速转动时，产生的感应电动势是否变化？为什么？提示：因为速度在垂直于磁场方向的分量在变化，由 =可知感应电动势在变化。IBP32练习与应用b5。皿一八TiUd提刁Q IBP32练习与应用。6,导体棒在

2、与匀强磁场垂直的面内转动切割产生的电动势怎样求得？提示：由 =引力求得，其中的。为导体棒上各点速度的平均值。IB P33阅读“电磁感应现象中的感生电场”这一局部内容，产生感生电 动势的非静电力是什么？提示：是感生电场对导体中自由电荷的电场力。IB P36图2.3-9,为什么灵敏电流表在运输时总要用导体把两个接线柱 连在一起？提示：使电流表内元件与导体形成闭合电路，以便在电流表的指针晃动时产 生电磁阻尼作用，防止电流表的指针剧烈晃动。P39图2.4-3,假设线圈L的电阻小于灯泡A的电阻，开关S断开后,应注意的问题用公式E=求感应电动势时，S为线圈在磁场范围内的有效面积，且A D不变，后在图像中为

3、图线切线的斜率；用公式=”等求解的是一个回路中某段时间内的平均感应电动势，只有 在磁通量均匀变化时，瞬时值才等于平均值；通过回路的电荷量4仅与小和回路总电阻R有关，与变化过程所用A0 “A/nN 的时间长短无关，推导过程：q= / = 一屋加=一葭。对点跟进训练1 .（感生电动势）（2018全国卷川）（多项选择）如图a,在同一平面内固定有一长直导 线PQ和一导线框R, R在PQ的右侧。导线PQ中通有正弦交流电流。，的变化 如图b所示，规定从。到P为电流的正方向。导线框R中的感应电动势（）4 2A.在，时为零在，二5时最大，且沿顺时针方向D.在UT时最大，且沿顺时针方向答案AC解析 由图b可知，

4、导线PQ中电流在/ =（时到达最大值，变化率为零，导线框R中磁通量变化率为零，根据法拉第电磁感应定律，在时导线框中产生 的感应电动势为零，A正确；在时，导线尸0中电流图象斜率方向不变，导致导线框R中磁通量变化率的正负不变，根据楞次定律，所以在r = 3寸，导线框 中产生的感应电动势方向不变，B错误；由于在二彳时，导线P。中电流图象斜 率最大，电流变化率最大，导致导线框R中磁通量变化率最大，根据法拉第电磁 感应定律，在U乐寸导线框中产生的感应电动势最大，由楞次定律可判断出感应 电动势的方向为顺时针方向，C正确；由楞次定律可判断出在=7时感应电动势 的方向为逆时针方向，D错误。2 .（感生电动势）

5、如图甲所示，单匝矩形金属线框 就处在垂直于线框平面 的匀强磁场中，线框面积S = 0.3 n?,线框连接一个阻值R = 3。的电阻，其余电 阻不计，线框cd边位于磁场边界上。取垂直于线框平面向外为磁感应强度B的 正方向，磁感应强度B随时间/变化的图像如图乙所示。以下判断正确的选项是（）甲甲A. 00.4 s内线框中感应电流沿逆时针方向B. 0.40.8 s内线框有扩张的趋势C. 00.8 s内线框中的电流为0.1 AD.。0.4 s内。b边所受安培力保持不变答案C解析 由图乙所示图线可知，00.4 s内磁感应强度垂直于纸面向里且减小, 穿过线框的磁通量减小，由楞次定律可知，线框中感应电流沿顺时

6、针方向，故A 错误；0.40.8 s内磁感应强度垂直于纸面向外且增大，穿过线框的磁通量增加， 由楞次定律可知，线框有收缩的趋势，故B错误；00.8 s内线框的感应电动势A0 AB 0.4 - （- 0.4）E 0 3为E = x = -S = 一版*0.3丫 =。.3丫,线框中的电流为/ 二元=亨A = 0.1 A,故C正确；在。0.4 s内线框中的感应电流/保持不变，磁感应强度8大小 不断减小，由尸=/出可知，必边所受安培力不断减小，故D错误。拓展延伸考点2导体切割磁感线产生感应电动势的计算科学思维梳理切割磁感线的那局部导体相当于电路中的电源，常见的情境有以下两种：1 .导体平动切割磁感线对

7、于导体平动切割磁感线产生感应电动势的计算式石=瓦0,应从以下几个方 面理解和掌握：正交性本公式是在一定条件下得出的，除了磁场是匀强磁场，还需仄/、。三者相 互垂直。当它们不相互垂直时，应取垂直的分量进行计算。平均性导体平动切割磁感线时，假设。为平均速度，那么为平均感应电动势，即下=Bl v o(3)瞬时性导体平动切割磁感线时，假设。为瞬时速度，那么E为相应的瞬时感应电动势。(4)有效性公式中的I为导体有效切割长度，即导体在与。共同所在平面上垂直于。的 方向上的投影长度。以下图中有效长度分别为：甲图：/=0而印(容易错算成/=4如中)。乙图：沿01方向运动时，/二MN;沿方向运动时，/ =丙图：

8、沿01方向运动时，/ 二也r；沿02方向运动时，/=0；沿方向运动 时，/=心相对性8加中的速度。是相对于磁场的速度，假设磁场也运动时，应注意速度间的相对关系。2 .导体转动切割磁感线当导体棒在垂直于磁场的平面内，绕导体棒上某一点以角速度匀速转动时, 那么:（1）以导体棒中点为轴时， = 0（相同两段的代数和）。1 （ 1 （2）以导体棒端点为轴时，E=尹筋平均速度取中点位置的线速度力以导体棒上任意一点为轴时， 二或（月-。）（不同两段的代数和，其中Z1/2)O例2 （2021 .辽宁省铁岭市高三下二模X多项选择）如下图，在。WxW3L的区域 内存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小

9、为B,粗细均匀的正方 形金属线框位于xOy平面内，线框的Ac边与轴重合，cd边与y轴重合， 线框的边长为L,每条边的电阻为R。现让线框从图示位置由静止开始沿轴正 方向以加速度。做匀加速直线运动，那么以下说法正确的选项是（）A.进入磁场时，线框中的电流沿。曲方向，出磁场时，线框中的电流沿 adcba方向B.进入磁场时，c端电势比d端电势高，出磁场时，力端电势比，端电势高3C. 4、力两端电压的最大值为严公感2r 3D.线框中的最大电功率为答案AD解析由右手定那么，可判断感应电流方向，A正确；进入磁场时，相当 于电源，d是正极，。端电势比d端电势低，出磁场时，。相当于电源，是正极, 万端电势比。端

10、电势低，B错误；必边与磁场右边界重合时，线框的速度最大，服人两端电压最大，由匀变速直线运动规律有M =v = at,由法拉第电磁感应33定律有E=BLV,又Ui =产，联立得Uabmax = 科那么L , C错误；Clb边与磁场右边界重合时，线框中的电功率最大，p &田嘴L)2:券I, D正确。关键能力升华(1)注意理解和掌握=8加，特别是仄/、。三者方向的关系。(2)求瞬时电动势(电流)时，E = B历为首选式,并同时注意有效长度/。(3)对于转动切割，如果记不住公式或情况复杂(如转动中心不在导体棒上) 时，可用石计算，也可以用假想的导线将导体棒连接，组成回路，用 二噌计算。(4)如果在导体

11、切割磁感线时，磁感应强度B也在变化，那么只能用 =券计 算。一对点跟进训练1.(转动切割X206全国卷II )如图，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场 中，磁感应强度大小为8,方向平行于必边向上。当金属框绕h边以角速度g 逆时针转动时，。、从c三点的电势分别为“、Ub、Uco历边的长度为/。 以下判断正确的选项是()A. UaUc,金属框中无电流B. UbUc,金属框中电流方向沿。一 c aC.Ube BPcd ,金属框中无电流D. Uac = 2B12co,金属框中电流方向沿a-c-b-q答案c解析在三角形金属框内，有两边切割磁感线，其一为秘边，根据E=3历 可得：电动势大小为为；其二为边

12、，QC边有效的切割长度为/,根据 = Blv,可得：电动势大小也为乐於0；由右手定那么可知：金属框内无电流，且UcUb = Ua, As B、D 错误；Ube = Uac = - Bp（o, C 正确。2.（磁感应强度变化的切割）（2021.山东省枣庄市二模）（多项选择）如图甲所示，足 够长的光滑金属导轨内有垂直于导轨平面向里、方向不变的匀强磁场，其磁感应 强度B随时间t的变化图像如图乙所示。导轨左端接有一个电阻值恒为R的灯泡。 从0时刻开始，垂直于导轨的导体棒ab在水平外力F的作用下从导轨的左端沿 导轨以速度。水平向右匀速运动。导体棒时的长度为/,导体棒运动过程中与导 轨接触良好，导体棒与导

13、轨的电阻均不计。在导体棒外向右运动的过程中，以下 说法正确的选项是（）A.灯泡亮度不变B.灯泡逐渐变亮C.在运动后的砧时刻，F =竺产D.在运动后的九）时刻，F:下答案BC解析 由图乙可知，在，时刻磁感应强度的大小为5 =登入所以在，时刻回 路中由于导体运动产生的动生电动势为1二5历二竿，在，时刻回路中由于磁感应强度变化产生的感生电动势为2 =假设=噜，根据右手定那么和楞次定律可知,Bolvt这两个电动势是同方向的，所以回路中的总电动势为E=Ei+E2 = 2丁，因此回路中的总电动势随时间增大，所以灯泡逐渐变亮，故A错误，B正确；感应电动口 MB S)势更严谨的求法：根据法拉第电磁感应定律，感

14、应电动势一 ,由题及图乙知，时刻磁感应强度。，回路面积5=/,，+/时刻磁感应强度BBpBqBq二%,回路面积 S=历。+ /),贝lj = S -BS=t() lv(t + Ar)2 - ZBo=氏 lv2tAt +,贝lj E二(Bo=氏 lv2tAt +,贝lj E二(B S)tBo=2 lvto)lVto口 MB S)导体棒ab在运动后的m时刻，回路中的总电动势为Ef=,/2B.lv,回路中的电流为/= % =半，导体棒受到的安培力为/=Boll = 气工，由于导体棒ab匀速运动，所以导体棒ab受力平衡，因此水平外力为F=Ff,故C正确，D错误。考点3自感现象及互感、涡流、电磁阻尼比照

15、分析科学思维梳理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”问题灯泡与线圈串联灯泡与线圈并联电路图11通电时电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮电流突然增大，灯泡立刻变亮， 然后电流逐渐减小到达稳定， 灯泡比刚通电时暗些断电时电流逐渐减小,灯泡逐渐变暗，电流方向不变电路中稳态电流为11、h假设/2W/1,灯泡逐渐变暗； 假设灯泡闪亮后逐渐变 暗

16、。两种情况灯泡中电流方向 均改变例3 （人教版选择性必修第一册P42T3改编）如图所不，线圈L的自感系数很 大，且其电阻可以忽略不计，Li、L2是两个完全相同的小灯泡，随着开关S闭合 和断开的过程中，Ln L2的亮度变化情况是（灯丝不会断）（ ）A. S闭合，L亮度不变，L2亮度逐渐变亮，最后两灯一样亮；S断开，L2 立即不亮，Li逐渐变亮S闭合，L亮度不变，L2很亮；S断开，Li、L2立即不亮B. S闭合，Li、L2同时亮，而后Li逐渐熄灭，L2亮度不变；S断开，L2立 即不亮，Li亮一下才灭C. S闭合，Li、L2同时亮，而后L逐渐熄灭，L2那么逐渐变得更亮；S断开, L2立即熄灭，Li亮

17、一下才灭答案D解析S闭合瞬间，自感线圈L相当于一个大电阻，以后阻值逐渐减小到0, 所以观察到的现象是灯泡Li和L2同时亮，以后L逐渐变暗到熄灭，L2逐渐变得 更亮。S断开瞬间，自感线圈相当于一个电动势逐渐减小的内阻不计的电源，它 与灯泡Li组成闭合回路，所以L2立即熄灭，Li亮一下才熄灭。所以A、B、C错误，D正确。关键能力升华(1)通电自感：线圈相当于一个变化的电阻阻值由无穷大逐渐减小，通电 瞬间自感线圈处相当于断路。(2)断电自感：断电时自感线圈相当于电源，电流由恰好断电前的值逐渐减小 到零。(3)断电自感现象中电流方向是否改变的判断：与线圈在同一条支路的用电器 中的电流方向不变；与线圈并

18、联的用电器中的电流方向改变。(4)电流稳定时，自感线圈就是导体，是否需要考虑其电阻，根据题意而定。对点跟进训练1 .(互感)(2021辽宁省大连市二模)如下图是一种延时继电器的示意图。铁 芯上有两个线圈A和Bo当开关S断开后，电磁铁还会继续吸住衔铁D 一小段时 间，之后弹簧才把衔铁D拉起，能做到延时的主要原因是()A.线圈A中的电流逐渐减小B.线圈B中产生了感应电流C.铁芯中有剩磁起主要作用D.衔铁D有剩磁起主要作用答案B解析 当开关S断开后，通过线圈A的磁通量减少，由于互感现象，B中产 生感应电流，产生的电流磁场对衔铁仍有吸引，故能够延时，B正确，A、C、D 错误。2 .(涡流与电磁阻尼)(

19、2017全国卷I )扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品 外表原子尺度上的形貌。为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边 沿其径向对称地安装假设干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示。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 铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是（）|STM扫描爆i r-T-1 i可加磁场区I 宸薪 ）紫铜薄板CCixxx；：xxx：xxx：)I)答案A解析 底盘上的紫铜薄板出现扰动时，其扰动方向不确定，在C这种情况下, 紫铜薄板出现上下或左右扰动时，穿过薄板的磁通量难以改变，不能发生电磁感 应现象，没有阻尼效应；在B、D这

20、两种情况下，紫铜薄板出现上下扰动时，也 没有发生电磁阻尼现象；在A这种情况下，紫铜薄板出现上下或左右扰动时，都 发生电磁感应现象，产生电磁阻尼效应，A正确。3 .（自感现象分析）如图是用电流传感器（电流传感器相当于电流表，其电阻可 以忽略不计）研究自感现象的实验电路，电源的电动势为E,内阻为r,自感线圈 L的自感系数足够大，其直流电阻值大于灯泡D的阻值，在=0时刻闭合开关S, 经过一段时间后，在年力时刻断开开关S。在以下图所示的图像中，可能正确表示 电流传感器记录的电流随时间变化情况的是（）华电流传感器1）rvw答案B解析 在r = 0时刻，闭合开关的瞬间，由于自感线圈入产生自感电动势，自 感

21、线圈相当于一个阻值很大的电阻，灯泡中有一定的电流通过；随着自感线圈L 灯泡A是逐渐变暗还是更亮一下再逐渐变暗?提示：更亮一下再逐渐变暗。IB P42练习与应用。3。提示：(1)当开关s由断开变为闭合时，由于线圈的自感作用，通过线圈的电 流由。逐渐增大，A、B同时发光，然后A由亮变得更为明亮，B逐渐变暗，直 至不亮。当开关S由闭合变为断开时，发生断电自感现象，A不亮，B突然变亮再 逐渐变暗，直至不亮。P45复习与提高B组T6。提示：(1)铜盘可看作沿半径方向的无数个细铜条组成，细铜条切割磁感线产兀B户生感应电动势；(2)从。到R再到C; (3) 二 亍。物理观念洞顾下盍建I物理观念1法拉第电磁感

22、应定律1 .感应电动势(1)概念：在而电磁感应现象中产生的电动势。(2)产生条件：穿过回路的叵磁通量发生改变，与电路是否闭合而无关。(3)方向判断：感应电动势的方向用画楞次定律或同右手定那么来判断。2 .法拉第电磁感应定律(1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的画磁通量的变 化率成正比。(2)公式：画已三寿，其中几为函线圈匝数。/ 1 r(3)感应电流与感应电动势的关系：遵守画闭合电路欧姆定律,即/=回电动势的逐渐减小，自感线圈的等效阻值逐渐减小，直至减小到其直流电阻值， 线圈与灯泡并联电路两端的电压逐渐减小至稳定值，故灯泡中的电流逐渐减小至 稳定值，A、D错误。当在时刻断开开

23、关S时，线圈产生自感电动势，线圈 中的电流与原来的电流方向相同，它与灯泡组成的电路中，感应电流沿逆时针方 向，故灯泡的电流方向与原来相反，为负值；线圈的直流电阻大于灯泡D的阻值, 故时刻灯泡中的电流比稳定时要小一些，然后电流随自感电动势的减小而慢 慢减小到0,故B正确，C错误。课时作业|一、选择题（此题共8小题，其中第17题为单项选择，第8题为多项选择）1. （2021.广东省梅州市高三二模）如图甲所示，固定导线和固定矩形线框 油共面。MN通以图乙所示的电流，电流沿方向，T时间后到达稳定，下 列说法正确的选项是（）A. 07时间线框感应电流方向沿ad仍。B. 0T时间线框感应电流逐渐增大C.。

24、了时间帅边始终不受安培力的作用D. 7时间后线框感应电流恒定答案A解析。T时间，导线中的电流向上增大，根据安培定那么可知穿过线框 中的磁通量垂直纸面向里增大，根据楞次定律，可判断线框中感应电流方向沿 adcba,故A正确；。T时间，导线MN中的电流向上增大，但电流的变化率却 减小，所以穿过线框中的磁通量的变化率减小，根据法拉第电磁感应定律可知， 感应电流逐渐减小，故B错误；。T时间，由于曲边始终有感应电流且磁场垂直外边，故外边一直受到安培力的作用，故c错误；T时间后，由于导线MN 中的电流恒定，所以产生的磁场也恒定，使得穿过线框的磁通量保持不变，磁通 量的变化率为零，所以线框中感应电流为零，故

25、D错误。2 . （2021辽宁省辽阳市高三下一模）某星球外表0200 km高度范围内，水平 方向磁场的磁感应强度大小随高度由60T均匀减小至10T,为使航天器能在星球 外表平安降落，可以利用电磁阻力来减小航天器下落速度。假设在航天器上固定一 边长为1 m的正方形闭合线圈，航天器竖直降落时线圈平面始终与水平磁场垂直， 上下两边始终处于水平状态，为使航天器速度为1 km/s时产生的电磁阻力（只对 该闭合线圈产生的作用力）为1000 N,那么线圈电阻的阻值/?为（）A. 2.5X10-14QB. 5XW11 QC. 6.25X10 8。D. 1X10 -5q答案C解析 由磁场分布规律可知，线圈上下两

26、边所处位置的磁感应强度大小之差=2.510-4T,线圈上下两边产生的总感应电动势大小E二双心E线圈上下两边受到的总安培力大小/二ABI,其中/二后 解得尺= 6.25X10-8。,C正确。3 .如下图，两个闭合正方形线圈。、力用粗细相同的同种导线绕制而成， 匝数相同，线圈。的边长为线圈方边长的3倍，图示区域内有垂直纸面向里的匀 强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，以下说法 正确的选项是（）A.A.B.XXXX匕线圈中均产生顺时针方向的感应电流。、匕线圈中感应电动势之比为3 ： 1C.外力线圈中感应电流之比为3 ： 4D. a、b线圈中电功率之比为27 ： 1答案D解析

27、 根据楞次定律可知，原磁场向里增强，那么感应电流的磁场与原磁场方ABAB向相反，因此八b线圈中感应电流的方向均为逆时针，故A错误；根据法拉第 电磁感应定律可知后二等=等S= 替/2,由题意知，两线圈匝数相同, 相同，故Ea：Eb = R：K = 9：,故B错误；绕制线圈的导线横截面积So相同，电阻率P也相同，根据电阻定律有氏=2&,导线长度为 = X4/,故电阻之比为Ra ： Rb=la ： lb = 3 ： 1,根据闭合电路欧姆定律有/二咫 故。、人线圈中感应电流E2之比为L ：/ = 3 ： 1,故C错误；电功率P二天，因电动势之比为9:1;电阻之比为3 : 1;那么电功率之比为27 ：

28、1,故D正确。4 .如下图，电路中有三个相同的灯泡Li、L2、L3,电感线圈的电阻可忽略，D为理想二极管。以下说法正确的选项是（）10DL,0-A.闭合开关S的瞬间，L3立即变亮，Li. L2逐渐变亮B .闭合开关S的瞬间，L2、L3立即变亮，L逐渐变亮C.断开开关S的瞬间，L2立即熄灭，Li先变亮一下然后才熄灭D.断开开关S的瞬间，L2立即熄灭，L3先变亮一下然后才熄灭答案B解析 开关S闭合的瞬间，由于自感线圈L产生自感电动势，L逐渐变亮， 而L2、L3立即变亮，故A错误，B正确。断开开关S的瞬间，线圈L和L、L3 构成回路，因原来Li、L3两支路电流相等，所以Li、L3逐渐熄灭，L2立即熄

29、灭, 故C、D错误。5 .如下图，光滑绝缘水平面上嵌入一无限长通电直导线。一质量为。.。2 kg的金属片在该平面内以大小为oo = 2m/s、方向与电流方向成60。角的初速度滑出。A.圆形金属片最终将静止在水平面上的某处B.圆形金属片最终沿垂直导线方向做匀速直线运动C.圆形金属片所受安培力方向始终和运动方向相反D.圆形金属片中产生的电能最多为0.03 J答案D解析 直导线周围有环形磁场，且离导线越远磁场越弱，圆形金属片向右运 动，磁通量减小，会产生涡流，根据“来拒去留”（电磁阻尼）可知，所受的安培 力将阻碍金属圆片远离通电直导线，即安培力垂直直导线向左，与运动方向并非 相反，安培力使圆形金属片

30、在垂直导线方向做减速运动，当垂直导线方向的速度 减为零时，只剩沿导线方向的速度，之后磁通量不变，无感应电流产生，水平方 向合力为零，故接着沿导线方向做匀速直线运动，故A、B、C错误；由题意知, 沿导线方向的分速度V1 = i?o-cos60 = 1 m/s,根据能量守恒定律，得：Q =；mvi = 0.03 J,故金属片中最多产生0.03 J的电能，D正确。6 . （2020浙江7月选考）如下图，固定在水平面上的半径为的金属圆环 内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为8的匀强磁场。长为/的金属棒，一端 与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴上，随轴以角速度。匀速转 动。在圆环的A点和电刷间接有

31、阻值为R的电阻和电容为C、板间距为4的平行 板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。重力加速度为g, 不计其他电阻和摩擦，以下说法正确的选项是（）A.金属棒产生的电动势为3引28B.微粒的电荷量与质量之比为群；C.电阻消耗的电功率为D.电容器所带的电荷量为答案B丫 1解析 金属棒绕。轴转动切割磁感线，产生的电动势 = 6六7=3户外， A错误；电容器两极板间的电压等于电源电动势E,带电微粒在两极板间处于静 止状态，贝m = SE = 8d =BoJ B正确；电阻消耗的电功率P = *= C错误；电容器所带的电荷量Q = C = Cp，D错误。7 .（2021.山东省济南市高三下二模）

32、如下图，在光滑的水平面上有一半径r 二10 cm、电阻R= 1Q的金属圆环，以某一速度进入有界匀强磁场。匀强磁场方 向垂直于纸面向里，磁感应强度5 = 0.5 T,从圆环刚进入磁场开始，到刚好有一 半进入磁场时，圆环一共产生了 32 J的热量，此时圆环速度为6m/s,以下说法 正确的选项是（）B r : xxxxxa XXXXXXXXXX，777777777777777777777777777777,A.此口寸圆环中的电流方向为顺时针8 .圆环进入磁场的全过程产生的热量为64 JC.此时圆环中的电动势为0.6 VD.圆环进入磁场的全过程通过圆环某截面的电荷量为0.01 C答案C解析 由楞次定律

33、可得，圆环刚好有一半进入磁场时，圆环中的电流方向为 逆时针，故A错误；由于安培力的作用，圆环在进入磁场的过程中，速度一直在 减小，那么圆环进入磁场的后半段的平均速度小于前半段，所以后半段圆环中的平 均电流小于前半段，所以后半段产生的热量小于32 J,故全过程产生的热量小于 64 J,故B错误；此时圆环中的感应电动势为 E 卜= 0.6 V,故C正确；圆环进入磁场的全过程，由4= / ，=又A，=而泠，=-鼠= 等=誓，代入数据可得4 = 0.00571 C,故D错误。8 . （2021辽宁高考）如图a所示，两根间距为L、足够长的光滑平行金属导轨 竖直放置并固定，顶端接有阻值为R的电阻。垂直导轨

34、平面存在变化规律如图b 所示的匀强磁场，=0时磁场方向垂直纸面向里。在=0到=2加的时间内，金 属棒水平固定在距导轨顶端L处；/ = 2而时，释放金属棒。整个过程中金属棒与 导轨接触良好，导轨与金属棒的电阻不计，贝版 ）A.A.在，=B.C.D.l）2t 3，金属棒受到安培力的大小为苏在/=及）时，金属棒中电流的大小为鬻在/二,金属棒受到安培力的方向竖直向上在/ = 3仍时，金属棒中电流的方向向右答案BC解析 在。2%时间内，根据法拉第电磁感应定律可知闭合回路中的感应电动势田=等=用金属棒中的电流大小/二普华余 故B正确；由图b知,在，J时，磁感应强度B 要，那么金属棒受到的安培力大小/=旦1

35、=野端U 二等，故A错误；在U当时，磁场方向垂直纸面向外，根据楞次定律可知闭 合回路中的感应电流方向为顺时针，根据左手定那么可知金属棒受到安培力的方向 竖直向上，故C正确；在3府时，磁场方向垂直纸面向外，金属棒具有竖直向 下的速度，根据右手定那么可知金属棒中电流的方向向左，故D错误。二、非选择题（此题共1小题）9 . （2017江苏高考）如下图，两条相距d的平行金属导轨位于同一水平面内, 其右端接一阻值为R的电阻。质量为根的金属杆静置在导轨上，其左侧的矩形匀 强磁场区域“人力。的磁感应强度大小为仄 方向竖直向下。当该磁场区域以速度 内匀速地向右扫过金属杆后，金属杆的速度变为外导轨和金属杆的电阻

36、不计， 导轨光滑且足够长,杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。 求：MxRxXBxX X：X X ：PW刚扫过金属杆时，杆中感应电流的大小/；（2）MN刚扫过金属杆时，杆的加速度大小。;B2d2(00 - v)2（3）P。刚要离开金属杆时，感应电流的功率P。,小 Bdv（）82d2次）答案苗Q）卞解析（1）MN刚扫过金属杆时，金属杆的感应电动势后二仙）E 回路的感应电流/二元由式解得/=竿。金属杆所受的安培力F=BId由牛顿第二定律得，对金属杆尸=相d2由式得。二二晨。金属杆切割磁感线的相对速度加 二。0-。感应电动势。=BdvEf 2感应电流的电功率P =刀一由式得P=由式

37、得P=B?欧OpR3.导体切割磁感线时的感应电动势切割方式电动势表达式说明垂直切割E=nBlv导体棒与磁场方向垂 直，磁场为匀强磁场式中/为导体切割磁感 线的有效长度旋转切割中导体棒的平 均速度等于中点位置的线速度2/倾斜切割E = 112历历sin(。为 0 与 B的夹角)旋转切割(以一端为轴)E = bCv1力-齐/2G物理观念2自感、涡流1 .互感现象两个互相靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的画磁 场会在另一个线圈中产生被感应电动势。这种现象叫作互感，这种感应电动势 叫作画亘感电动势。2 .自感现象(1)定义：当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在西线圈本

38、身激发出砥感应电动势,这种现象称为自感。(2)自感电动势定义：由于胸自感而产生的感应电动势。表达式：=画点。/ 11自感系数L相关因素：与线圈的大小、形状、丽匝数以及是否有画铁芯等因素有关。单位：亨利(H), 1 mH = 10102H,l pH= 10-6Ho.涡流、电磁阻尼和电磁驱动（1）涡流：如果穿过导体的磁通量发生变化，由于旧电磁感应,导体内会产 生回感应电流,这种电流像水中的漩涡，所以叫作涡电流，简称涡流。（2）电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到同安培力, 安培力的方向总是回阻碍导体的运动,这种现象称为电磁阻尼。（3）电磁驱动：如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生

39、因感应电流,它 使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种作用常常称为电磁驱动。交流感应电动机就是利用向电磁驱动的原理工作的。（4）电磁阻尼和电磁驱动的原理表达了回楞次定律的推广应用。,必备知识夯实-堵点疏通1 .导体棒在磁场中运动一定能产生感应电动势。（）.公式E = B历中的/就是导体的长度。（）2 .断电自感中，感应电流方向与原电流方向一致。（）.回路中磁通量变化量越大，回路产生的感应电流越大。（）3 .在自感现象中，感应电流一定和原电流方向相反。（）答案 l.X 2.X 3. V 4.X 5.X二对点激活1 .将闭合多匝线圈置于随时间变化的磁场中，关于线圈中产生的感应电动势 和

40、感应电流，以下表述正确的选项是（）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D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同答案C解析 由法拉第电磁感应定律可知E二线,感应电动势的大小与匝数成正比，A错误。感应电动势大小与磁通量的变化率成正比，磁通量变化越快，感应 电动势越大，C正确。感应电动势的大小与磁通量的大小以及磁通量的变化量的 大小无关，所以B错误。感应电流产生的磁场阻碍原磁场的变化，可能与原磁场 方向相同，也可能与原磁场方向相反，D错误。2.（人教版选择性必修第二册NT改编）A、B两个闭合线圈用同样的导线制

41、成，匝数均为10匝，半径以=2小，分别按图甲、乙两种方式放入匀强磁场中， 且磁感应强度随时间均匀减小，那么以下说法正确的选项是（）A.甲图中，A、B两线圈中电动势之比为4 : 1B.甲图中，A、B两线圈中电流之比为2 : 1C.乙图中，A、B两线圈中电动势之比为4 : 1D.乙图中，A、B两线圈中电流之比为4 : 1答案C解析 由法拉第电磁感应定律可知，E = n- = nS,其中S为有效面积。 甲图中，A、B两线圈的有效面积相等，所以感应电动势之比就是匝数比，为1 ： 1,由电阻定律尺=白可知，电阻之比为两线圈周长之比，也就是2:1,所以甲 3横图中，A、B两线圈中电流之比为1:2,故A、B

42、错误。同理，乙图中，A、B两 线圈中电动势之比为4 ： 1,电流之比为2:1,故C正确，D错误。3.如图，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速 度。沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为； 将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相垂直的平面内, 当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度。运动时，棒两端的感应电动势大小为 。那么一等于（）1A-2C. 1答案B解析 设金属棒的长度为/,磁感应强度为丛 根据法拉第电磁感应定律，感 应电动势大小 = 3历；当将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线时，有效长 度变为/=坐。所以此时的感应电动势

43、大小乎切%所以夕 故B正确。4.（人教版选择性必修第二册F39演示实验改编）（多项选择）如下图，两个灯泡 A和A2的规格相同，Ai与线圈串联后接到电路中，A2与可变电阻R串联后接 到电路中。先闭合开关S,调节凡使两个灯泡的亮度相同，再调节使它们 正常发光，然后断开开关S,以下说法正确的选项是（ ）-1A,专A.重新接通电路，An A2同时亮B.重新接通电路，Ai逐渐变亮C.接通电路，一段时间电路稳定后再次断开S, Ah A2逐渐熄灭D.接通电路，一段时间电路稳定后再次断开S, A2闪亮一下再熄灭答案BC解析 重新接通电路，由于L有自感电动势产生，阻碍电流增大，所以Ai逐渐变亮，而A2立即变亮，

44、故A错误，B正确。接通电路，一段时间电路稳定后再次断开S, Ai、A2与L、H构成回路，L相当于电源，因原来两支路电流相等，所以不会出现A2闪亮一下再熄灭的现象，Ak A2都会逐渐熄灭，故C正确，D错误。5.（人教版选择性必修第二册3713改编）如下图，上下开口、内壁光滑的铜 管P和塑料管Q竖直放置。小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落 至底部。那么小磁块（）A.在P和Q中都做自由落体运动B.在两个下落过程中的机械能都守恒C.在P中的下落时间比在Q中的长D.落至底部时在P中的速度比在Q中的大答案C解析 小磁块在铜管中下落的过程，根据电磁感应知铜管中产生涡流，小磁 块受到阻力，P中小磁

45、块的局部机械能转化为铜管中涡流产生的焦耳热，机械能 不守恒，故A、B错误。Q管为塑料管，小磁块下落过程为自由落体运动，所以 比在P中下落时间短，落至底部时比在P中的速度大，故C正确，D错误。核心素养开展与提升|考点1法拉第电磁感应定律的理解和应用考点1法拉第电磁感应定律的理解和应用深化理解科学思维梳理A01,磁通量磁通量的变化量A。、磁通量的变化率后的比拟物理量工程磁通量磁通量的变化量磁通量的变化率z意义某时刻穿过某个 面的磁感线的条某段时间内穿过某个面的磁通量变化的多穿过某个面的磁通量变化的快慢提示：、卜、后的大小之间没有必然的联系，二0,后不一定等于。;数少大小 NB加二玄7注意假设有相反方向的 磁场，磁通量可 抵消；S为启效面 积转过180。前后穿过平 面的磁通量是一正一 负，卜= 2BS,而不是 零等于单匝线圈上产生的感应电动势，即 =A0感应电动势E与线圈匝数有关，但、后的大小均与线圈匝数无关。N2.法拉第电磁感应定律公式的物理意义：片=后求的是加时间内的平均感应电动势，当。一。时，E为瞬时感应电动势。3 .法拉第电磁感应定律应用的三种情况 磁通量的变化是由有效面积变化引起时，= B、S,贝1石二甯。(动生电动势