高考物理专题复习——电磁感应中学教育高考-高考.pdf

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1、学习好资料 欢迎下载 电 磁 感 应 单元切块：按照考纲的要求，本章内容可以分成四部分，即：1 电磁感应 楞次定律；2 法拉第电磁感应定律、自感；3 电磁感应与电路规律的综合应用、4 电磁感应与力学规律的综合应用。其中重点是电磁感应与电路规律的综合应用、电磁感应与力学规律的综合应用，也是复习的难点。一：感应电流产生的条件 1.磁通量:穿过某一横截面的_ _ 叫做穿过这一横截面的磁通量。定义式:=_,单位:_。注意:磁通量有正负之分,当规定穿过某一面的磁通量为正时,则反向穿过该面的磁通量为负.磁通量的正、负不表示磁通量的方向,磁通量是_ _ 量。磁通量的变化量=2一1，其数值等于初、末态穿过某个

2、平面磁通量的差值 例 1：如图 1-1 所示,一面积为 S 的长方形线圈有一半垂直处在磁感强度为 B的匀强磁 场中,当线圈绕 ab 边转过 600时,穿过线圈的磁通量为_ _ _,当线圈绕 ef 边转过 600时,穿过线圈的磁通量为_ _.例 2：如图 1-2 所示,在线圈由位置 1 经位置 2 到达位置 3 的过程中,线圈中磁通量如何变化?例 3：如图 1-3 所示,有两个线圈套在条形磁铁的中间,面积大小 是 Sad,线框以速度 v 通过磁场区域,如图 1-4 所示，从线框进入到完全离开磁场的时间内,线框中没有感应电流的时间是()A vdl B vdl C vdl2 Dvdl2 二.感应电流

3、的方向 1.右手定则:使磁感线垂直穿过掌心,让大姆指沿着_ _ 则四指指向_ _.注意点:右手定则中四指所指的仅指电源_ _ 部的感应电流方向,若回路不闭合,也可代表从电源的_ _ 极指向_ _ 极的方向.2.楞次定律:感应电流的磁场总要阻碍_ _ 的磁通量的变化.这阻碍主要通过以下几方面体现出来:阻碍原来磁通量的变化:当原来的磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向_;当原来的磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向_.阻碍(导体.磁体)的相对运动,或改变闭合回路的有效面积.4.用楞次定律判定感应电流方向的步骤：明确原磁场的方向；分析磁通量的变化情况；根据楞次定律判定感应电流的磁场方

4、向；利用安培定则判定感应电流的方向。例 1:如图 2-1 所示，有一固定的超导体圆环，在其右侧放一条形磁铁，此时圆环中没有电流，当把磁铁向右方移走时，由于电磁感应，在超导体圆环中产生了一定的电流，则这时的感应电流()图 1-1 图 1-2 图 1-3 图 1-4 学习好资料 欢迎下载 A方向如图所示，将很快消失 B方向如图所示，能继续维持 C方向与图示相反，将很快消失 D方向与图示相反，将继续维持 例 2:如图 2-2 所示，光滑导轨 MN水平放置，两根导体棒平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从上方下落(未达导轨平面)的过程中，导体 P、Q的运动情况是（）AP、Q互相靠扰 BP、Q

5、互相远离 CP、Q均静止 D因磁铁下落的极性未知，无法判断 例 3:(07年崇文一模)如图 2-3 所示，A、B都是很轻的铝环，分别调在绝缘 细杆的两端，杆可绕中间竖直轴在水平面内转动，环A是闭合的，环B是断开的。若用磁铁分别接近这两个圆环，则下面说法正确的是()A.图中磁铁N极接近A环时，A环被吸引，而后被推开 B.图中磁铁N极远离A环时，A环被排斥，而后随磁铁运动 C用磁铁N极接近B环时，B环被推斥，远离磁铁运动 D用磁铁的任意一磁极接近A环时，A环均被排斥 例 4:如图 2-4 所示，条形磁铁用细线悬挂在O点。O点正下方固定一个水 平放置的铝线圈。让磁铁在竖直面内摆动，下列说法中正确的是

6、（）A在磁铁摆动一个周期内，线圈内感应电流的方向改变 2 次 B磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用 C磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力 D磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力 例 5:如图 2-5 所示，一个水平放置的矩形线圈 abcd，在细长水平磁铁的 S 极附近 竖直下落，由位置经位置到位置。位置与磁铁同一平面，位置和都 很靠近，则在下落过程中，线圈中的感应电流的方向为()AabcdaBadcba C从 abcda 到 adcbaD从 adcba 到 abcda 例 6:如图 2-6 所示，通电螺线管置于闭合金属环 A的轴线上，那么当螺线管的电 流 I 减小时（A

7、环在螺线管中部）（）AA环有缩小的趋势 BA环有扩大的趋势 C螺线管有缩短的趋势 D螺线管有伸长的趋势 例 7:（08 年朝阳一模）如图 2-7 所示，A、B为两个闭合金属环挂在光滑的绝缘杆上，其中A环固定。现给A环中分别通以如下图所示的四种电流，其中能使B环在 0t1时间内始终具有向右加速度的是()三.法拉第电磁感应定律 1.在电磁感应现象中产生的电动势叫_,产生感应电动势的那部分导体相当于_ 注意：当电路闭合时，回路有感应电流；当电路断开时，没有感应电流，但_依然存在。2.感应电动势大小的求解:E=_(n 为线圈匝数.本式是确定感应电动势的普遍规律，适用于导体回路回路不一定闭合)图 2-1

8、 图 2-2 图 2-5 S N O 图 2-4 N S B A 图 2-6 右 左 B A 0 t i t1 0 t i t1 0 t i t1 0 t i t1 图 2-3 图 2-7 感应定律自感电磁感应与电路规律的综合应用电磁感应与力学规律的综合应用其中重点是电磁感应与电路规律的综合应用电磁感应与力学规律的综合应用也是复习的难点一感应电流产生的条件磁通量穿过某一横截面的叫做穿过这一负磁通量的正负不表示磁通量的方向磁通量是量磁通量的变化量一其数值等于初末态穿过某个平面磁通量的差值例如图所示一面积为的长方形线圈有一半垂直处在磁感强度为的匀强磁中当线圈绕边转过时穿过线圈的磁通量为当线圈图所示

9、有两个线圈套在条形磁铁的中间面积大小是则有图图产生感应电流的条件只要穿过闭合电路的发生变化即闭合电路中就有感应电流产生例在匀强磁中有一圆形的闭合导体线圈线圈平面垂直于磁方向当线圈在此磁中做下列哪些学习好资料 欢迎下载 E=_,(适用于回路中一部分导体在匀强磁场中做切割磁感线运动的情况，B、均与导线l垂直（3）.E=_（绕导体棒一端转动的）（4）.E=_（绕垂直磁场的轴转动的线框）例 1:以下说法中正确的是（）A只要穿过闭合电路中的磁通量不为零，闭合电路中就一定有感应电流产生 B 穿过闭合电路中的磁通量减少，则电路中一定有感应电流产生 C 穿过闭合电路中的磁通量越大，闭合电路中的感应电动势越大

10、D 穿过闭合电路中的磁通量变化越快，闭合电路中的感应电动势越大 例 2:如图 3-1 所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒 ab 以水平速 度 v0抛出，且棒与磁场垂直，设棒在落下的过程中不计空气阻力.则金属棒在运动过 程中产生的感应电动势大小变化情况是（）A运动过程中感应电动势大小不变，且 UaUb B运动过程中感应电动势大小不变，且 UaUb C由于速率不断增大，所以感应电动势不断变大，且 UaUb D由于速率不断增大，所以感应电动势不断变大，且 UaUb 例 3:如图 3-2 所示，平行导轨间距为d，一端跨接一个电阻为R，匀强磁场的磁 感强度为B，方向与导轨所在平面垂直。一

11、根足够长的金属棒与导轨成角放置，金属棒与导轨的电阻不计。当金属棒沿垂直于棒的方向以速度v滑行时，通过电 阻R的电流强度是（）ABdvR BsinBdvRCcosBdvR DsinBdvR 例 4:（08 年宣武一模）如图 3-3 所示,有一匝接在电容器C两端的圆形导线回路，垂直于回路平面以内存在着向里的匀强磁场,已知圆的半径r=5cm,电容C=20F，当磁场B以 410-2Ts 的变化率均匀增加时，则（）A.电容器 a 板带正电，电荷量为 210-9C B.电容器 a 板带负电,电荷量为 210-9C C.电容器 b 板带正电,电荷量为 410-9C D.电容器 b 板带负电，电荷量为 410

12、-9C 例 5:（09 年海淀二模）两块水平放置的金属板问的距离为 d，用导线与一个多匝线 圈相连，线圈电阻为 r，线圈中有竖直方向均匀变化的磁场，其磁通量的变化率为 k，电阻 R与金属板连接，如图 3-4 所示。两板间有一个质量为 m，电荷量为+q 的油滴恰 好处于静止状态，重力加速度为 g，则线圈中的磁感应强度 B的变化情况和线圈的匝 数 n 分别为（）A磁感应强度 B竖直向上且正在增强，kqdmgn B磁感应强度 B竖直向下且正在增强，kqdmgn C磁感应强度 B竖直向上且正在减弱,kRqrRdmgn)(D.磁感应强度 B竖直向下且正在减弱,kRqrRdmgn)(例 6:如图 3-5

13、所示，导体棒AB长为L，在垂直纸面向里的匀强磁场中以A点为圆 心做匀速圆周运动，角速度为。磁感应强度为B。则导体棒中感应电动势的大小为_.四、电磁感应中的电路问题 方法：在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路相当于_。解决电磁感应与电路综合问题的基本思路是：（1）明确哪部分相当于电源，由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）画出等效电路图。（3）运用闭合电路欧姆定律、串并联电路的性质求解未知物理量。图 3-1 图 3-5 图 3-3 R v a b d 图 3-2 感应定律自感电磁感应与电路规律的综合应用电磁感应与力学规律的综合应用其中重点是电磁感应与

14、电路规律的综合应用电磁感应与力学规律的综合应用也是复习的难点一感应电流产生的条件磁通量穿过某一横截面的叫做穿过这一负磁通量的正负不表示磁通量的方向磁通量是量磁通量的变化量一其数值等于初末态穿过某个平面磁通量的差值例如图所示一面积为的长方形线圈有一半垂直处在磁感强度为的匀强磁中当线圈绕边转过时穿过线圈的磁通量为当线圈图所示有两个线圈套在条形磁铁的中间面积大小是则有图图产生感应电流的条件只要穿过闭合电路的发生变化即闭合电路中就有感应电流产生例在匀强磁中有一圆形的闭合导体线圈线圈平面垂直于磁方向当线圈在此磁中做下列哪些学习好资料 欢迎下载 例 1:如图 4-1 所示，匀强磁场的磁感应强度 B=0.2

15、T，金属棒 ab 垂直在相互平行的金属导轨 MN、PQ上向右做切割磁感线的匀速运动，速度大小为 v=5m/s，导轨间距 L=40cm，磁场方向垂直轨道平面，电阻 R0.5，其余电阻不计，摩擦也不计，试求：感应电动势的大小；感应电流的大小和方向；使金属棒匀速运动所需的拉力；感应电流的功率；(5)拉力的功率 例 2:把总电阻为 2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在竖直向下，磁感应强度为B的匀强磁场中，如图 4-2 所示，一长度为 2a，电阻等于R，粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，它与圆环始终保持良好的接触。当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时，求：（1）流过棒的电流的大小、方向及

16、棒两端的电压UMN。（2）在圆环和金属棒上消耗的总热功率。例 3:如图 43 所示，两个互相连接的金属圆环用同样规格、同种材料的导线制成，大环半径 是小环半径的 4 倍若穿过大环磁场不变，小环磁场的磁感应强度的变化率为 K时，其路端电压为 U；若小环磁场不变，大环磁场的磁感应强度的变化率也为 K时，其路端电压为（）AU BU2CU4 D4U 例 4:（08 年崇文一模）如图 4-3 所示，长度为 L=0.2m、电阻r=0.3、质量m=0.1kg 的金属棒CD，垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑的金属导轨上，导轨间距离也为L，棒与导轨间接触良好，导轨电阻不计.导轨左端接有 R=0.5的电阻，垂

17、直导轨平面的匀强磁场向下穿过导轨平面，磁感应强度 B=4T.现以水平向右的恒定外力 F 使金属棒右移，当金属棒以v=2m/s 的速度在导轨平面上匀速滑动时，求：（1）电路中理想电流表和理想电压表的示数；（2）拉动金属棒的外力F的大小；（3）若此时撤去外力F，金属棒将逐渐慢下来，最终停止在导轨上.求撤去外力到金属棒停止运动的过程中，在电阻R上产生的电热.五 电磁感应中的动力学问题 例 1:如图 5-1 所示，竖直平面内有足够长的金属导轨，轨距 0.2m，金属导体 ab 可在导 轨上无摩擦地上下滑动，ab 的电阻为 0.4，导轨电阻不计，导轨 ab 的质量为 0.2g，垂直纸面向里的匀强磁场的磁应

18、强度为 0.2T，且磁场区域足够大，当 ab 导体自由下 落 0.4s 时，突然接通电键 K，求：（1）试说出 K接通后，ab 导体的运动情况。（2）ab 导体匀速下落的速度是多少？（g 取 10ms2）例 2:（08 年北京高考题）均匀导线制成的单位正方形闭合线框abcd，每边长为L，总电阻为R，总质量为m。将其置于磁感强度为 B的水平匀强磁场上方h处，如图 5-2 所示。线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与水平的磁场边界平行。当cd边刚进入磁场时，图 4-1 图 4-2 图 5-1 图 4-3 图 4-3 感应定律自感电磁感应与电路规律的综合应用电磁感应与力学规律的

19、综合应用其中重点是电磁感应与电路规律的综合应用电磁感应与力学规律的综合应用也是复习的难点一感应电流产生的条件磁通量穿过某一横截面的叫做穿过这一负磁通量的正负不表示磁通量的方向磁通量是量磁通量的变化量一其数值等于初末态穿过某个平面磁通量的差值例如图所示一面积为的长方形线圈有一半垂直处在磁感强度为的匀强磁中当线圈绕边转过时穿过线圈的磁通量为当线圈图所示有两个线圈套在条形磁铁的中间面积大小是则有图图产生感应电流的条件只要穿过闭合电路的发生变化即闭合电路中就有感应电流产生例在匀强磁中有一圆形的闭合导体线圈线圈平面垂直于磁方向当线圈在此磁中做下列哪些学习好资料 欢迎下载（1）求线框中产生的感应电动势大小

20、;（2）求cd两点间的电势差大小;（3）若此时线框加速度恰好为零，求线框下落的高度h所应满足的条件。例 3:(08年崇文二模)如图 5-3 所示，两根竖直放置的光滑平行导轨，其中一部分处于方向垂直导轨所在平面并且有上下水平边界的匀强磁场中。一根金属杆MN保持水平并沿导轨滑下（导轨电阻不计），当金属杆MN进 入磁场区后，其运动的速度随时间变化的图线不可能的是()例 4：如图 5-5 所示,PQ、MN为足够长的两平行金属导轨,它们之间连接一个阻值 8R的电阻;导轨间距为kgmmL1.0;1一质量为,电阻2r,长约m1的均匀金属杆水平放置在导轨上,它与导轨的滑动摩擦因数53,导轨平面的倾角为030在

21、垂直导轨平面方向有匀强磁场,磁感应强度为0.5TB,今让金属杆 AB由静止开始下滑，求:(1)当 AB下滑速度为sm/2时加速度的大小；(2)AB下滑的最大速度。例 5：(08 年西城一模)如图 5-6 所示，两根间距为d的平行光滑金属导轨间接有电源E，导轨平面与水平面间的夹角=30。金属杆ab垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好。整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中。当磁场方向垂直导轨平面向上时，金属杆ab刚好处于静止状态。若将磁场方向改为竖直向上，要使金属杆仍保持静止状态，可以采取的措施是()A减小磁感应强度B B调节滑动变阻器使电流减小 C减小导轨平面与水平面间的夹角 D将电源正负极对调

22、使电流方向改变 六、电磁感应中的图像问题 图象问题有两种：（1）给出电磁感应过程选出或画出正确图象；（2）由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量。其思路是：利用法拉第电磁感应定律计算感应电动势、感应电流的大小，利用楞次定律或右手定则判定感应电流的方向，利用图象法直观，明确地表示出感应电流的大小和方向。例 1：如图 6-1 所示，宽 40 cm 的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，一边长为 20 cm 的正方形线框位于纸面内以垂直于磁场边界的恒定速度 v=20 cms 通过磁场区域，在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行，取它刚进入磁场的时刻为 t=0，在下图的图象中，正

23、确反映感应电流随时间变化规律的是()图 5-5 图 5-3 图 5-2 B b E a 图 5-6 感应定律自感电磁感应与电路规律的综合应用电磁感应与力学规律的综合应用其中重点是电磁感应与电路规律的综合应用电磁感应与力学规律的综合应用也是复习的难点一感应电流产生的条件磁通量穿过某一横截面的叫做穿过这一负磁通量的正负不表示磁通量的方向磁通量是量磁通量的变化量一其数值等于初末态穿过某个平面磁通量的差值例如图所示一面积为的长方形线圈有一半垂直处在磁感强度为的匀强磁中当线圈绕边转过时穿过线圈的磁通量为当线圈图所示有两个线圈套在条形磁铁的中间面积大小是则有图图产生感应电流的条件只要穿过闭合电路的发生变化

24、即闭合电路中就有感应电流产生例在匀强磁中有一圆形的闭合导体线圈线圈平面垂直于磁方向当线圈在此磁中做下列哪些学习好资料 欢迎下载 例 2：(09 年东城一模)某空间中存在一个有竖直边界的水平方向匀强磁场区域，现将一个等腰梯形闭合导线圈,从图示位置垂直于磁场方向匀速拉过这个区域，尺寸如图 6-2 所示，下图中能正确反映该过程线圈中感应电流随时间变化的图象是（）例 3:(08 年景山区一模）铁路上使用种电磁装置向控制中心传输信号以确定火车的位置和速度，被安放在火车首节车厢下面的磁铁能产生匀强磁场，如图 6-3 所示（俯视图）。当它经过安放在两铁轨间的线圈时，便会产生一电信号，被控制中心接收。当火车以

25、恒定速度通过线圈时，表示线圈两端的电压 Uab随时间变化关系的图像是（）例 4：(09 年西城二模)如图 6-4所示，空间有 I 和 II 两个有理想边界、宽度都为 L 的匀强磁场区域，磁感应强度大小均为 B，abcd 是由均匀电阻丝做成的边长为 L 的正方形线框，每边电阻均为 R。线框以垂直磁场边界的速度 v 水平向右匀速穿过两磁场区域。线框平面与磁感线垂直，且 bc 边始终与磁场边界平行。设线框刚进入 I 区的位置 x=0，x 轴沿水平方向向右，从 bc 边刚进入 I 区到 ad 边离开 II 区的过程中，ab 两端电势差 Uab随距离变化的图象正确的是（图中 U0=BL v）（）例 5：

26、粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行。现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图 6-5 所示，则在移出过程中线框的一边a、b 两点间电势差绝对值最大的是()例 6：(07 年丰台一模)如图 6-6 所示，一直角三角形金属框，向左匀速地穿过一个方向垂直于纸面向内的匀强磁场，磁场仅限于虚线边界所围的区域内，该区域的形状与金属框完全相同，且金属框的下边与磁场区域的下边在一直线上。若取顺时针方向为电流的正方向，则金属框穿过磁场过程的感应电流随时间变化的图象是下列四个图中的（）图 6-1 i i i i 图 6-2 到控制中

27、心 图 6-6 图 6-5 图 6-4 感应定律自感电磁感应与电路规律的综合应用电磁感应与力学规律的综合应用其中重点是电磁感应与电路规律的综合应用电磁感应与力学规律的综合应用也是复习的难点一感应电流产生的条件磁通量穿过某一横截面的叫做穿过这一负磁通量的正负不表示磁通量的方向磁通量是量磁通量的变化量一其数值等于初末态穿过某个平面磁通量的差值例如图所示一面积为的长方形线圈有一半垂直处在磁感强度为的匀强磁中当线圈绕边转过时穿过线圈的磁通量为当线圈图所示有两个线圈套在条形磁铁的中间面积大小是则有图图产生感应电流的条件只要穿过闭合电路的发生变化即闭合电路中就有感应电流产生例在匀强磁中有一圆形的闭合导体线

28、圈线圈平面垂直于磁方向当线圈在此磁中做下列哪些学习好资料 欢迎下载 例 7：(08 年东城一模)如图 6-7 甲所示，虚线上方空间有垂直线框平面的匀强磁场，直角扇形导线框绕垂直于线框平面的轴 O 以角速度 匀速转动。设线框中感应电流方向以逆时针为正，那么在图 6-7乙中能正确描述线框从图甲中所示位置开始转动一周的过程中，线框内感应电流随时间变化情况的是（）例 8：如图 6-8 所示,圆形线圈垂直放在匀强磁场里，第 1 秒内磁场方向指向纸里,如图（b）.若磁感应强度大小随时间变化的关系如图（a）,那么,下面关于线圈中感应电流的说法正确的是()A在第 1 秒内感应电流增大，电流方向为逆时针 B在第

29、 2 秒内感应电流大小不变，电流方向为顺时针 C在第 3 秒内感应电流减小，电流方向为顺时针 D在第 4 秒内感应电流大小不变，电流方向为顺时针 匀速 图 6-7 甲 O B 图 6-7乙 i 0 t A i 0 t B i 0 t C i 0 t D 图 6-8 图 6-6 感应定律自感电磁感应与电路规律的综合应用电磁感应与力学规律的综合应用其中重点是电磁感应与电路规律的综合应用电磁感应与力学规律的综合应用也是复习的难点一感应电流产生的条件磁通量穿过某一横截面的叫做穿过这一负磁通量的正负不表示磁通量的方向磁通量是量磁通量的变化量一其数值等于初末态穿过某个平面磁通量的差值例如图所示一面积为的长方形线圈有一半垂直处在磁感强度为的匀强磁中当线圈绕边转过时穿过线圈的磁通量为当线圈图所示有两个线圈套在条形磁铁的中间面积大小是则有图图产生感应电流的条件只要穿过闭合电路的发生变化即闭合电路中就有感应电流产生例在匀强磁中有一圆形的闭合导体线圈线圈平面垂直于磁方向当线圈在此磁中做下列哪些