2018届高考物理二轮复习冲刺课件：专题9电磁感应

专题九电磁感应定律及综合应用电磁感应是电磁学中最为重要的内容，也是高考命题频率最高的内容之一。

题型多为选择题、计算题。

主要考查电磁感应、楞次定律、法拉第电磁感应定律、自感等知识。

本部分知识多结合电学、力学部分出压轴题，其命题形式主要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、电磁感应与能量守恒的综合应用。

复习中要熟练掌握感应电流的产生条件、感应电流方向的判断、感应电动势的计算，还要掌握本部分内容与力学、能量的综合问题的分析求解方法。

预测高考重点考查法拉第电磁感应定律及楞次定律和电路等效问题．综合试题还是涉及到力和运动、动量守恒、能量守恒、电路分析、安培力等力学和电学知识．主要的类型有滑轨类问题、线圈穿越有界磁场的问题、电磁感应图象的问题等．此除日光灯原理、磁悬浮原理、电磁阻尼、超导技术这些在实际中有广泛的应用问题也要引起重视。

知识点一、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律的内容是感应电动势的大小与穿过回路的磁通量的变化率成正比．在具体问题的分析中，针对不同形式的电磁感应过程，法拉第电磁感应定律也相应有不同的表达式或计算式．磁通量变化的形式表达式备注通过n 匝线圈内的磁通量发生变化E ＝n ·ΔΦΔt(1)当S 不变时，E ＝nS ·ΔB Δt (2)当B 不变时，E ＝nB ·ΔS Δt 导体垂直切割磁感线运动E ＝BLv 当v ∥B 时，E ＝0导体绕过一端且垂直于磁场方向的转轴匀速转动E ＝12BL 2ω线圈绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动E ＝nBSω·sin ωt 当线圈平行于磁感线时，E 最大为E ＝nBSω，当线圈平行于中性面时，E ＝0知识点二、楞次定律与左手定则、右手定则1．左手定则与右手定则的区别：判断感应电流用右手定则，判断受力用左手定则．2．应用楞次定律的关键是区分两个磁场：引起感应电流的磁场和感应电流产生的磁场．感应电流产生高考物理二轮复习：电磁感应定律及综合应用知识点解析及专题练习的磁场总是阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化，“阻碍”的结果是延缓了磁通量的变化，同时伴随着能量的转化．3．楞次定律中“阻碍”的表现形式：阻碍磁通量的变化(增反减同)，阻碍相对运动(来拒去留)，阻碍线圈面积变化(增缩减扩)，阻碍本身电流的变化(自感现象)．知识点三、电磁感应与电路的综合电磁感应与电路的综合是高考的一个热点内容，两者的核心内容与联系主线如图4－12－1所示：1．产生电磁感应现象的电路通常是一个闭合电路，产生电动势的那一部分电路相当于电源，产生的感应电动势就是电源的电动势，在“电源”内部电流的流向是从“电源”的负极流向正极，该部分电路两端的电压即路端电压，U ＝R R ＋rE .2．在电磁感应现象中，电路产生的电功率等于内外电路消耗的功率之和．若为纯电阻电路，则产生的电能将全部转化为内能；若为非纯电阻电路，则产生的电能除了一部分转化为内能，还有一部分能量转化为其他能，但整个过程能量守恒．能量转化与守恒往往是电磁感应与电路问题的命题主线，抓住这条主线也就是抓住了解题的关键．在闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流的问题中，机械能转化为电能，导体棒克服安培力做的功等于电路中产生的电能．说明：求解部分导体切割磁感线产生的感应电动势时，要区别平均电动势和瞬时电动势，切割磁感线的等效长度等于导线两端点的连线在运动方向上的投影．高频考点一对楞次定律和电磁感应图像问题的考查例1、(多选)(2019·全国卷Ⅰ·20)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图4(a)中虚线MN 所示．一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S ，将该导线做成半径为r 的圆环固定在纸面内，圆心O 在MN 上．t ＝0时磁感应强度的方向如图(a)所示；磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图(b)所示．则在t ＝0到t ＝t 1的时间间隔内()图4A．圆环所受安培力的方向始终不变B．圆环中的感应电流始终沿顺时针方向C．圆环中的感应电流大小为B0rS4t0ρD．圆环中的感应电动势大小为B0πr24t0【举一反三】（2018年全国II卷）如图，在同一平面内有两根平行长导轨，导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域，区域宽度均为l,磁感应强度大小相等、方向交替向上向下。

第九章　电磁感应　交变电流(加试)第1讲　电磁感应现象　楞次定律考试标准知识内容必考要求加试要求说明电磁感应现象 b 1.不要求掌握法拉第等科学家对电磁感应现象研究的具体细节.2.在用楞次定律判断感应电流方向时，只要求掌握闭合电路中磁通量变化容易确定的情形.楞次定律 c 实验13：探究电磁感应的产生条件√实验14：探究感应电流方向的规律√内容索引加试考点自清加试题型突破课时训练加试考点自清一、电磁感应现象1.磁通量(1)公式：Φ＝ .适用条件：① 磁场.②磁感应强度的方向 S 所在的平面.(2)几种常见引起磁通量变化的情形.①B 变化，S 不变，ΔΦ＝ .②B 不变，S 变化，ΔΦ＝.③B 、S 两者都变化，ΔΦ＝，不能用ΔΦ＝ΔB ·ΔS 来计算. 考点逐项排查1BS 匀强垂直于ΔB ·S B ·ΔS Φ2－Φ12.电磁感应现象(1)产生感应电流的条件：穿过闭合回路的 发生变化.特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做 运动.(2)电磁感应现象中的能量转化：发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为 ，该过程遵循 .二、楞次定律1.楞次定律(1)内容：感应电流的磁场总要 引起感应电流的 的变化.(2)适用情况： 电磁感应现象.磁通量切割磁感线电能能量守恒定律阻碍磁通量所有的2.楞次定律中“阻碍”的含义谁阻碍谁 的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化阻碍什么阻碍的是 ，而不是阻碍磁通量本身如何阻碍当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向 ；当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向 ，即“增反减同”)阻碍效果阻碍并不是 ，只是 了磁通量的变化，这种变化将继续进行感应电流磁通量的变化相反相同阻止延缓3.右手定则(1)内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让从掌心进入，并使拇指指向 的方向，这时四指所指的方向就是 的方向.(2)适用情况：导体产生感应电流.磁感线导线运动感应电流切割磁感线[深度思考](1)应用楞次定律本身只能确定感应电流的磁场方向.( )(2)感应电流的磁场总是阻碍原磁场的增强.( )(3)产生感应电流的过程，一定有其他形式的能通过电磁感应转化成电能.( )判断下列说法是否正确.××√加试题组专练2 1.下列关于电磁感应现象的认识，正确的是( )A.它最先是由奥斯特通过实验发现的B.它说明了电能生磁C.它是指变化的磁场产生电流的现象D.它揭示了电流受到安培力的原因√123452.关于感应电流，下列说法中正确的是( )A.只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生B.穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管的线圈中就一定有感应电 流产生√C.线圈不闭合时，即使穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中也没有感 应电流D.只要电路的一部分做切割磁感线运动，电路中就一定有感应电流3.(2016·平湖市调研)如图1所示，虚线框内有匀强磁场，大环和小环是垂直于磁场放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过大小两环的磁通量，则有( )A.Φ1>Φ2B.Φ1<Φ2C.Φ1＝Φ2D.无法确定√图14.(多选)关于楞次定律，下列说法中正确的是( )A.感应电流的磁场方向总是与原磁场的方向相反B.感应电流的磁场方向总是与原磁场的方向相同C.感应电流的磁场方向可能与原磁场的方向相反，也可能与原磁场的 方向相同D.感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化√√5.如图2所示，线圈两端与电阻相连构成闭合回路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的S 极朝下.在将磁铁的S 极插入线圈的过程中( )A.通过电阻的感应电流的方向由a 到b ，线圈与磁铁相互排斥B.通过电阻的感应电流的方向由b 到a ，线圈与磁铁相互排斥C.通过电阻的感应电流的方向由a 到b ，线圈与磁铁相互吸引D.通过电阻的感应电流的方向由b 到a ，线圈与磁铁相互吸引√图2加试题型突破例1　如图3所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外.一个矩形闭合导线框abcd ，沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2，则( )A.导线框进入磁场时，感应电流方向为a →b →c →d →aB.导线框离开磁场时，感应电流方向为a →d →c →b →aC.导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右D.导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左命题点一　感应电流方向的判断√图31.如图4所示，两闭合正方形线框A 、B 的中心重合，放在同一水平面内.当小线框A 中通有不断增大的顺时针方向的电流时，对于线框B ，下列说法中正确的是( )A.有顺时针方向的电流且有收缩的趋势B.有顺时针方向的电流且有扩张的趋势C.有逆时针方向的电流且有收缩的趋势D.有逆时针方向的电流且有扩张的趋势[题组阶梯突破]√123图4452.水平桌面上有一闭合铝环，在铝环轴线上方有一条形磁铁.如图5所示，当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速运动时，下列判断正确的是( )A.铝环有收缩的趋势，对桌面压力增大B.铝环有扩张的趋势，对桌面压力增大C.铝环有收缩的趋势，对桌面压力减小D.铝环有扩张的趋势，对桌面压力减小图5√3.(2016·丽水市调研)如图6所示，绝缘光滑水平面上有两个离得很近的导体环a 、b .将条形磁铁沿它们的正中向下移动(不到达该平面)，a 、b 将如何移动( )A.a 、b 将相互远离B.a 、b 将相互靠近C.a 、b 将不动D.无法判断图6√4.如图7所示，一个金属圆盘安装在竖直的转动轴上，置于蹄形磁铁之间，两块铜片A 、O 分别与金属圆盘的边缘和转动轴接触.若使金属圆盘按图示方向(俯视顺时针方向)转动起来，下列说法正确的是( )A.电阻R 中有Q →R →P 方向的感应电流B.电阻R 中有P →R →Q 方向的感应电流C.穿过圆盘的磁通量始终没有变化，电阻R 中无感应电流D.调换磁铁的N 、S 极同时改变金属圆盘的转动方向，R 中感应电流的 方向也会发生改变图7√5.(多选)如图8是创意物理实验设计作品《小熊荡秋千》.两根彼此靠近且相互绝缘的金属棒C 、D 固定在铁架台上，与两个铜线圈P 、Q 组成一闭合回路，两个磁性很强的条形磁铁如图放置，当用手左右摆动线圈P 时，线圈Q 也会跟着摆动，仿佛小熊在荡秋千.以下说法正确的是( )A.P 向右摆动的过程中，P 中的电流方向为顺时针方向(从右向左看)B.P 向右摆动的过程中，Q 也会向右摆动C.P 向右摆动的过程中，Q 会向左摆动D.若用手左右摆动Q ，P 会始终保持静止图8√√123451.实验现象实验1　闭合导体回路中部分导体切割磁感线运动如图9所示，导体AB 做切割磁感线运动时，电流表的指针发生偏转，而导体AB 平行于磁感线运动时，电流表的指针不发生偏转.命题点二　实验13：探究电磁感应的产生条件图9实验2　条形磁铁在线圈中运动如图10所示，条形磁铁插入或拔出线圈时，电流表的指针发生偏转，但磁铁在线圈中静止时，电流表的指针不发生偏转.图10实验3　改变小螺线管中的电流如图11所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S接通或断开时，电流表的指针发生偏转；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表的指针也发生偏转；而开关一直闭合，滑动变阻器的滑片不动时，电流表的指针不发生偏转.2.归纳探究结论实验1是通过导体运动改变穿过闭合导体回路的磁通量；实验2是通过磁体运动即 变化，改变穿过闭合导体回路的磁通量；实验3是通过改变原线圈中的电流从而改变强弱，进而改变穿过闭合导体回路的磁通量.磁场磁场例2　如图12所示是研究电磁感应现象实验所需的器材，用实线将带有铁芯的小螺线管A 、电源、滑动变阻器和开关连接成回路Ⅰ，将小量程电流表和大螺线管B 连接成回路Ⅱ.并列举出实验中改变回路Ⅱ的磁通量，使回路Ⅱ产生感应电流的三种方式：(1)__________________________________________________________；(2)__________________________________________________________；(3)__________________________________________________________.图12开关闭合(或断开)瞬间将小螺线管A 插入大螺线管B 中后移动滑动变阻器的滑片将小螺线管A 插入大螺线管B (或从大螺线管B 中取出)答案 实物连接见解析图6.(多选)用如图13所示的装置做“探究产生感应电流的条件”实验，下列说法正确的是( )A.甲图中当磁铁静止在线圈中时，电流表的指针发生偏转B.甲图中N 极或S 极插入线圈时，电流表的指针偏转方向不同C.乙图中开关处于闭合状态，移动变阻器的滑片时指针发生偏转D.乙图中开关处于打开状态，拔出线圈A 时电流表的指针发生偏转√[题组阶梯突破]图13√6787.在“探究电磁感应的产生条件”的实验中，现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A 、线圈B 、电流表及开关S 按如图14所示连接，当开关S 闭合瞬间，电流表指针左偏，说明B 线圈产生了感应电流，开关S 断开瞬间，电流表指针____(填“会”或“不会”)偏转；当开关S 闭合后，要使电流表的指针左偏，可采取的操作为_________________________.滑动变阻器的滑片P 向右滑动会8.小李同学在用实验探究电磁感应现象中感应电流方向所遵循的规律时，准备了下列器材：多匝线圈、磁电式演示电表、条形磁铁、导线若干.(1)该同学把两只相同的磁电式演示电表用导线连接起来，然后抽去刻度面板，用手指迅速轻拨其中一只表的指针，同时观察另一只电表的指针，图15甲中与事实相符的是________(填“a ”和“b ”).图15b(2)该同学将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图乙所示的实验电路，当她在闭合、断开开关的瞬间，电流表的指针都没有偏转，其原因________.A.电流表正负极接反了B.电流表接错了，应该接在蓄电池上C.蓄电池的正负极接反了√D.开关接错了，应该接在B线圈上图15解析由于A线圈回路没有电源，所示不会发生电磁感应.1.实验设计如图16所示，条形磁铁插入或拔出线圈来改变穿过螺线管的磁通量，利用电流表指针的偏转方向判断感应电流的方向.命题点三　实验14：探究感应电流方向的规律图162.实验器材电流表、条形磁铁、螺线管、电源、开关、导线.3.实验现象相对运动情况原磁场方向向下向下向上向上Φ的变化情况增加减少减少增加感应电流在线圈中的方向　自下而上自上而下自下而上自上而下感应电流的磁向上向下向上向下场方向(线圈中)感应电流的磁场方向与原磁相反相同相同相反场方向的关系4.实验结论相反当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向 ；当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向 .相同5.注意事项实验前应首先查明线圈中电流的流向与电流表指针偏转方向之间的关系，判断的方法是：采用如图17所示的电路，用一节干电池与电流表及线圈串联，由于电流表量程较小，所以在电路中应接入限流变阻器R，电池采用旧电池，开关S采用瞬间接触，记录指针偏转方向.例3　某同学在“探究电磁感应产生条件”的实验中，设计了如图18所示的装置.线圈A 通过电流表甲、高阻值的电阻R ′、滑动变阻器R 和开关S 连接到电源上，线圈B 的两端接到另一个电流表乙上，两个电流表完全相同，零刻度居中.闭合开关后，当滑动变阻器R 的滑片P 不动时，甲、乙两个电流表指针的位置如图所示.(1)当滑片P 较快地向左滑动时，电流表甲的指针的偏转情况是________，电流表乙的指针的偏转情况是________.(选填“向左偏”“向右偏”或“不偏转”)图18向右偏向左偏(2)断开开关，待电路稳定后后再迅速闭合开关，电流表乙的指针的偏转情况是________.(选填“向左偏”“向右偏”或“不偏转”)图18向左偏解析 断开开关，待电路稳定后再迅速闭合开关，左侧(通电)回路中的电流增大，穿过线圈B 的磁通量增大且原磁场方向向下，故电流表乙的指针向左偏.穿过闭合回路的磁通量变化而产生感应电流，感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化(3)从上述实验可以初步得出结论：_____________________________________________________________________________________________.解析 通过实验可以初步得出结论：穿过闭合回路的磁通量变化而产生感应电流，感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.9.(多选)如图19甲所示开关S 闭合后电流表指针由中央向左偏，当把一个线圈A 和这个电流表串联起来(图乙)后，将一个条形磁铁B 插入或拔出线圈时，线圈中会产生感应电流，经观察发现，电流表指针由中央位置向右偏，这说明( )A.如果磁铁的下端是N 极，则磁铁正在远离线圈B.如果磁铁的下端是S 极，则磁铁正在远离线圈C.如果磁铁的下端是N 极，则磁铁正在靠近线圈D.如果磁铁的下端是S 极，则磁铁正在靠近线圈图19√910[题组阶梯突破]√10.如图20所示是“探究感应电流方向的规律”的实验装置.(1)将图中所缺导线补接完整.图20答案　见解析图910(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后将线圈A 迅速从线圈B 中拔出时，电流计指针将________.(填“向右偏”“向左偏”或“不偏转”)图20向左偏910课时训练1.在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用.下列叙述不符合史实的是( )A.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系B.安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子 电流假说√C.法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线 圈中，会出现感应电流D.楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化2.如图所示的现象中涉及电磁感应的是( )√3.如图1所示的磁场中，有三个面积相同且相互平行的线圈S1、S2和S3，穿过S1、S2和S3的磁通量分别为Φ1、Φ2和Φ3，下列判断正确的是( ) Array A.Φ1最大B.Φ2最大√C.Φ3最大D.Φ1＝Φ2＝Φ3图14.如图2所示，开始时矩形线圈平面与磁场垂直，且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外，若要使线圈产生感应电流，则下列方法中不可行的是( )A.以ab 为轴转动B.以OO ′为轴转动C.以ad 为轴转动(小于60°)D.以bc 为轴转动(小于60°)图2√5.在一空间有方向相反、磁感应强度大小均为B 的匀强磁场，如图3所示，垂直纸面向外的磁场分布在一半径为a 的圆形区域内，垂直纸面向里的磁场分布在除圆形区域外的整个区域，该平面内有一半径为b (b ＞ a )的圆形线圈，线圈平面与磁感应强度方向垂直，线圈与半径为a 的圆形区域是同心圆.从某时刻起磁感应强度大小开始减小到 ，则此过程中该线圈磁通量的变化量的大小为( )图3A. πB (b 2－a 2)B.πB (b 2－2a 2)C.πB (b 2－a 2)D. πB (b 2－2a 2)√6.如图4所示的条形磁铁的上方放置一矩形线框，线框平面水平且与条形磁铁平行，则线框在由N 端匀速平移到S 端的过程中，线框中的感应电流的情况是( )A.线框中始终无感应电流B.线框中始终有感应电流C.线框中开始有感应电流， 当线框运动到磁铁中部上方时无感应电流，以后又有了感应电流D.开始无感应电流，当运动到磁铁中部上方时有感应电流，后来又没 有感应电流√图47.(多选)如图5所示，当磁铁运动时，流过电阻的电流是由A 经R 到B ，则磁铁的运动可能是( )A.向下运动B.向上运动C.向左运动D.以上都不可能√图5√8.(多选)如图6所示，“U ”形金属框架固定在水平面上，金属杆ab 与框架间无摩擦，整个装置处于竖直方向的磁场中.若因磁场的变化使杆ab 向右运动，则磁感应强度( )A.方向向下并减小B.方向向下并增大C.方向向上并增大D.方向向上并减小√图6√。