感应电动势的大小例题解析

高中物理电磁感应问题解析电磁感应是高中物理中的一个重要内容，也是考试中的热点考点之一。

在解决电磁感应问题时，我们需要掌握一些基本原理和解题技巧。

本文将通过具体题目的举例，来说明电磁感应问题的解析方法和考点，并给出一些解题技巧，以帮助高中学生顺利解决这类问题。

1. 线圈中的感应电动势问题：一个半径为R的圆形线圈，匀速通过一个磁感应强度为B的磁场，线圈的面积为S。

求线圈中感应电动势的大小。

解析：根据电磁感应的基本原理，当一个线圈通过磁场时，线圈中会产生感应电动势。

根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁感应强度的变化率成正比。

在这个问题中，磁感应强度不变，所以感应电动势的大小只与线圈的面积有关。

解题技巧：对于线圈中的感应电动势问题，我们只需要关注线圈的面积和磁感应强度的关系。

在计算时，可以将线圈的面积和磁感应强度代入感应电动势的公式中，直接计算出结果。

2. 导体中的感应电流问题：一个导体棒以速度v与一个磁感应强度为B的磁场垂直运动，求导体中感应电流的大小。

解析：当一个导体棒在磁场中运动时，磁场会对导体中的自由电子产生作用力，从而导致电子在导体内部产生漂移，形成感应电流。

根据洛伦兹力的方向，可以确定感应电流的方向。

解题技巧：对于导体中的感应电流问题，需要注意洛伦兹力的方向和感应电流的方向。

当导体棒以速度v与磁场垂直运动时，洛伦兹力的方向与速度和磁场的方向都有关。

可以通过右手定则来确定洛伦兹力的方向，从而确定感应电流的方向。

3. 电磁感应中的能量转化问题：一个半径为r的圆形线圈以角速度ω绕垂直于平面的轴旋转，磁感应强度为B，求线圈中感应电动势的大小。

解析：当一个线圈以角速度ω旋转时，线圈中会产生感应电动势。

根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁感应强度的变化率成正比。

在这个问题中，磁感应强度不变，所以感应电动势的大小只与线圈的角速度有关。

解题技巧：对于线圈中的感应电动势问题，我们只需要关注线圈的角速度和磁感应强度的关系。

法拉第电磁感应定律——感应电动势的大小·典型例题解析【例1】如图17－13所示，有一夹角为θ的金属角架，角架所围区域内存在匀强磁场中，磁场的磁感强度为B，方向与角架所在平面垂直，一段直导线ab，从角顶c贴着角架以速度v向右匀速运动，求：(1)t时刻角架的瞬时感应电动势；(2)t时间内角架的平均感应电动势？解析：导线ab从顶点c向右匀速运动，切割磁感线的有效长度de随时间变化，设经时间t，ab运动到de的位置，则de＝cetanθ＝vttanθ(1)t时刻的瞬时感应电动势为：E＝BLv＝Bv2tanθ·t(2)t时间内平均感应电动势为：E＝···θθ·∆Φ∆∆∆tB StB vt vttBv t ===12122tantan点拨：正确运用瞬时感应电动势和平均感应电动势表达式，明确产生感应电动势的导体是解这个题目的关键．【例2】如图17－14所示，将一条形磁铁插入某一闭合线圈，第一次用0.05s，第二次用0.1s，设插入方式相同，试求：(1)两次线圈中平均感应电动势之比？(2)两次线圈之中电流之比？(3)两次通过线圈的电量之比？解析：(1)(2)(3)．·．·．EE tt ttIIERREEEqqI tI t121221121212121122212111========∆Φ∆∆∆Φ∆∆∆∆点拨：两次插入时磁通量变化量相同，求电荷量时电流要用平均值．【例3】如图17－15所示，abcd区域里有一匀强磁场，现有一竖直的圆环使它匀速下落，在下落过程中，它的左半部通过水平方向的磁场．o是圆环的圆心，AB是圆环竖直直径的两个端点，那么[ ] A．当A与d重合时，环中电流最大B．当O与d重合时，环中电流最大C．当O与d重合时，环中电流最小D．当B与d重合时，环中电流最大点拨：曲线在垂直于磁感线和线圈速度所确定的方向上投影线的长度是有效切割长度．参考答案：B【例4】如图17－16所示，有一匀强磁场B＝1.0×10-3T，在垂直磁场的平面内，有一金属棒AO，绕平行于磁场的O轴顺时针转动，已知棒长L＝0.20 m，角速度ω＝20rad/s，求：(1)O、A哪一点电势高？(2)棒产生的感应电动势有多大？点拨：取棒中点的速度代表棒的平均速度参考答案(1)A；(2)E＝4×10-4V跟踪反馈1．如图17－17所示中PQRS为一正方形线圈，它以恒定的速度向右进入以MN为边界的匀强磁场，磁场方向垂直于线圈平面，MN与线圈边成45°角，E、F分别为PS、PQ的中点，关于线圈中感应电流的大小，下面判断正确的是[ ] A．当E点经过MN时，线圈中感应电流最大B．当P点经过MN时，线圈中感应电流最大C．当F点经过MN时，线圈中感应电流最大D．当Q点经过MN时，线圈中感应电流最大2．有一总电阻为5Ω的闭合导线，其中1m长部分直导线在磁感应强度为2T的水平匀强磁场中，以5m/s的速度沿与磁感线成30°角的方向运动，如图17－18所示，该直导线产生的感应电动势为________V，磁场对直导线部分的作用力大小为________N，方向为________．3．有一面积为S＝100cm2的金属环，电阻为R＝0.1Ω，环中磁场变化规律如图17－19所示，磁场方向垂直环面向里，则在t1－t2时间内通过金属环的电荷量为________C．4．如图17－20所示，边长为a的正方形闭合线框ABCD在匀强磁场中绕AB边匀速转动，磁感应强度为B，初始时刻线框所在平面与磁感线垂直，经过t时刻后转过120°角，求：(1)线框内感应电动势在t时间内的平均值(2)转过120°角时感应电动势的瞬时值(3)设线框电阻为R，则这一过程中通过线框截面的电量参考答案[]1 B 252 310 4(1)3Ba 2t2跟踪反馈．．、、向下．．；2。

法拉第电磁感应定律的理解及应用考点考情命题方向考点法拉第电磁感应定律2024年高考甘肃卷2024年高考广东卷2024年高考北京卷2023年高考湖北卷2023高考江苏卷2022年高考天津卷法拉第电磁感应定律是电磁感应的核心知识点，年年考查，一般与安培力、动力学、功和能结合考查。

题型一对法拉第电磁感应定律的理解及应用1．感应电动势(1)感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势．产生感应电动势的那部分导体就相当于电源，导体的电阻相当于电源内阻．(2)感应电流与感应电动势的关系：遵循闭合电路欧姆定律，即I =ER +r.2．感应电动势大小的决定因素(1)感应电动势的大小由穿过闭合电路的磁通量的变化率ΔΦΔt和线圈的匝数共同决定，而与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ的大小没有必然联系．(2)当ΔΦ仅由B 的变化引起时，则E =nΔB ·S Δt ；当ΔΦ仅由S 的变化引起时，则E =n B ·ΔSΔt；当ΔΦ由B 、S 的变化同时引起时，则E =n B 2S 2-B 1S 1Δt ≠n ΔB ·ΔSΔt.3．磁通量的变化率ΔΦΔt 是Φ-t 图象上某点切线的斜率．1(2024•泰州模拟)如图所示，正三角形ABC 区域存在方向垂直纸面向里、大小随时间均匀增加的磁场。

以三角形顶点C 为圆心，粗细均匀的铜导线制成圆形线圈平行于纸面固定放置，则下列说法正确的是()A.线圈中感应电流的方向为顺时针B.线圈有扩张趋势C.线圈所受安培力方向与AB 边垂直D.增加线圈匝数，线圈中感应电流变小【解答】解：AB 、磁场垂直纸面向里，磁感应强度增大，穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律可知，感应电流的方向为逆时针。

因感应电流的磁场要阻碍磁通量的变化，所以线圈有收缩趋势，故AB 错误；C 、线圈的有效长度与AB 边平行，根据左手定则可知，线圈所受安培力方向与AB 边垂直，故C 正确；D 、设B =kt (k >0，且为常数)，圆形线圈的半径为l ，电阻为R 。

高二物理必修三知识点例题1. 题目：电磁感应与电磁波例题：在一个平面电磁波传播的过程中，电场的振动方向与磁场的振动方向分别是垂直于波的传播方向的，这个电磁波是属于什么类型的波？解析：根据题目所给的信息可以判断该电磁波是横波。

根据电磁波传播的特性，电磁波的电场和磁场振动方向垂直于波的传播方向，这种波称为横波。

2. 题目：电磁感应与电磁场例题：一个半径为0.2m的闭合线圈被放置在一个磁感应强度为0.3T的匀强磁场中，当线圈中的磁通量变化率为0.5T/s时，计算线圈中感应电动势的大小。

解析：根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小等于磁通量的变化率乘以线圈的匝数。

所以，感应电动势的大小可以计算为：ε = -N(ΔΦ/Δt)，其中ε表示感应电动势的大小，N表示线圈的匝数，ΔΦ表示磁通量的变化量，Δt表示时间的变化量。

代入已知数值计算即可得到感应电动势的大小。

3. 题目：电路基本知识例题：在一个电路中，电源电压为10V，电阻为5Ω，根据欧姆定律计算通过电路的电流大小。

解析：根据欧姆定律，电流的大小等于电压与电阻的比值。

所以，通过电路的电流大小可以计算为：I = U/R，其中I表示电流的大小，U表示电压，R表示电阻。

代入已知数值计算即可得到电流的大小。

4. 题目：电磁场与电磁感应例题：在一个磁场中，一根导体杆与磁力线垂直，当导体杆以速度v运动时，通过导体杆的感应电流大小与速度的关系是什么？解析：根据洛伦兹力定律，当导体杆以速度v与磁力线垂直运动时，通过导体杆的感应电流的大小与速度成正比。

可以表示为：I ∝ v。

其中I表示感应电流的大小，v表示速度。

5. 题目：电磁感应与电流例题：一个长直导线通过一根环状导线，则根据楞次定律，环状导线的电流方向是什么？解析：根据楞次定律，当一个闭合回路中的磁通量发生变化时，该回路中产生的感应电流的方向会使得产生的磁场抵消原来的变化。

所以，在这个题目中，通过长直导线产生的磁场方向与环状导线的方向相反，即两者的电流方向相反。

典型例例1： 关于感应电动势，下列说法正确的是（ ） A ．穿过回路的磁通量越大，回路中的感应电动势就越大 B ．穿过回路的磁通量变化量越大，回路中的感应电动势就越大 C ．穿过回路的磁通量变化率越大，回路中的感应电动势就越大D ．单位时间内穿过回路的磁通量变化量越大，回路中的感应电动势就越大 【解析】感应电动势E 的大小与磁通量变化率t∆∆φ成正比，与磁通量φ、磁通量变化量φ∆无直接联系。

A 选项中磁通量φ很大时，磁通量变化率t∆∆φ可能很小，这样感应电动势E 就会很小，故A 错。

B 选项中φ∆很大时，若经历时间很长，磁通量变化率t∆∆φ仍然会很小，感应电动势E 就很小，故B 错。

D 选项中单位时间内穿过回路的磁通量变化量即磁通量变化率t∆∆φ，它越大感应电动势E 就越大，故D 对。

答案：CD【总结】感应电动势的有无由磁通量变化量φ∆决定，φ∆≠0是回路中存在感应电动势的前提，感应电动势的大小由磁通量变化率t ∆∆φ决定，t∆∆φ越大，回路中的感应电动势越大，与φ、φ∆无关。

例2：一个面积S=4×10-2m 2，匝数N=100的线圈，放在匀强磁场中，磁场方向垂直线圈平面，磁场的磁感应强度B 随时间变化规律为△B /△t=2T/s ，则穿过线圈的磁通量变化率t∆∆φ为 Wb/s ，线圈中产生的感应电动势E= V 。

【解析】根据磁通量变化率的定义得t∆∆φ= S △B /△t=4×10-2×2 Wb/s=8×10-2Wb/s 由E=N △φ/△t 得E=100×8×10-2V=8V 答案：8×10-2；8【总结】计算磁通量φ=BScos θ、磁通量变化量△φ=φ2-φ1、磁通量变化率△φ/△t 时不用考虑匝数N ，但在求感应电动势时必须考虑匝数N ，即E=N △φ/△t 。

同样，求安培力时也要考虑匝数N ，即F=NBIL ，因为通电导线越多，它们在磁场中所受安培力就越大，所以安培力也与匝数N 有关。