2018年高三物理一轮复习 专题 电磁感应汇编

线圈平面的________发生变化，线路中就有感应电动势． ❖ 4．电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果回路闭合
则有________，如果回路不闭合，则只有________而无 ________．
❖ 三、感应电动势
❖ 1．感应电动势：在________中产生的电动势．产生感应 电动势的那部分导体就相当于________．导体的电阻相当 于________．
❖ (4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”．
❖ 1．应用现象
基本现象
运动电荷、电流产生磁场
磁场对运动电荷、电流有作用力
电磁 部分导体做切割磁感线运动
感应
闭合回路磁通量变化
应用的定则或 定律
安培定则 左手定则 右手定则
楞次定律
❖ 2.应用区别
❖ 关键是抓住因果关系：
❖ (1)因电而生磁(I→B)→安培定则； ❖ (2)因动而生电(v、B→I)→右手定则； ❖ (3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则． ❖ 说明：判断感应电流方向的右手定则是楞次定律的特例，
Φ S
，这表示磁感应强
度等于穿过________的磁通量，因此，磁感应强度又叫做
磁通密度．
❖ 二、电磁感应产生的条件 ❖ 1．产生感应电流的条件：穿过闭合电路的________． ❖ 2．引起磁通量变化的常见情况 ❖ (1)闭合电路的部分导线做________运动，导致Φ变． ❖ (2)线圈在磁场中________，导致Φ变． ❖ (3)磁感应强度B________，导致Φ变． ❖ 3．产生感应电动势的条件：无论回路是否闭合，只要穿过
❖ 2．感应电流与感应电动势的关系：遵守闭合电路欧姆定律， 即I＝________.
❖ 四、楞次定律

【典例2】 (2015·辽宁葫芦岛六校联考)(多选)如图所示，水平放 置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左 边有一闭合电路，当PQ在外力的作用下运动时，MN向右运动. 则PQ所做的运动可能是( )
A.向右加速运动 B.向左加速运动 C.向右减速运动 D.向左减速运动
解析 MN 向右运动，说明 MN 受到向右的安培力，因为 ab 在 MN 处的磁场 垂 直 纸 面 向 里 左―手―定→则 MN 中 的 感 应 电 流 由 M→N安―培―定→则L1 中感应电流的磁 场 方 向 向 上 楞―次―定→律 LL22中 中磁 磁场 场方 方向 向向 向上 下减 增弱 强；若 L2 中磁场方向向上减弱安―培―定→则 PQ 中电流为 Q→P 且减小右―手―定→则向右减速运动；若 L2 中磁场方向向 下增强安―培―定→则PQ 中电流为 P→Q 且增大右―手―定→则向左加速运动.
ΔΦ
E 的大小由 Δt 和线圈的匝数共同决定.
【特别提示】 (1)E 的大小与 Φ、ΔΦ的大小无必然联系. (2)Φ＝0 时，ΔΔΦt 不一定为零.
【典例3】 如图所示，匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd，线圈 平面与磁场垂直.已知线圈的匝数N＝100，边长ab＝1.0 m、bc＝ 0.5 m，电阻r＝2 Ω.磁感应强度B在0～1 s内从零均匀变化到0.2 T. 在1～5 s内从0.2 T均匀变化到－0.2 T，取垂直纸面向里为磁场的 正方向.求：
(1)0.5 s时线圈内感应电动势的大小E和感应电流的方向； (2)在1～5 s内通过线圈的电荷量q； (3)在0～5 s内线圈产生的焦耳热Q.
审题指导 (1)0～1 s内谁引起线圈中的磁通量发生变化？
(2)感应电动势的计算公式E＝ .

31电磁感应现象楞次定律选择题(1～9题只有一个选项符合题目要求，10～14题有多个选项符合题目要求)1．如下图，当条形磁铁向螺线管以速度v平移时，螺线管中将( )A．不产生感应电流B．产生的感应电流方向如下图C．产生的感应电流方向与图中所示相反D．有无感应电流不能确信，因条件不够2．由细弹簧围成的圆环中间插入一根条形磁铁，如下图．当使劲向周围扩展圆环，使其面积增大时，从上向下看( )A．穿过圆环的磁通量减少，圆环中有逆时针方向的感应电流B．穿过圆环的磁通量增加，圆环中有顺时针方向的感应电流C．穿过圆环的磁通量增加，圆环中有逆时针方向的感应电流D．穿过圆环的磁通量不变，圆环中没有感应电流3．如下图，小金属环和大金属环重叠在同一平面内，两环彼此绝缘，小环有一半面积在大环内．当大环接通电源的刹时，小环中感应电流的情形是( )A．无感应电流B．有顺时针方向的感应电流C．有逆时针方向的感应电流D．无法确信4．如下图，在两根平行直导线M、N中，通过同方向、同强度的电流，导线框ABCD和两导线在同一平面内．线框沿着与两导线垂直的方向自右向左在两导线间匀速移动，在移动进程中，线框中感应电流的方向是( ) A．沿ABCDA，方向不变B．沿ADCBA，方向不变C．由ABCDA变成ADCBAD．由ADCBA变成ABCDA5．如下图，矩形闭合线圈abcd竖直放置，OO′是它的对称轴，通电直导线AB与OO′平行，且AB、OO′所在平面与线圈平面垂直．如要在线圈中形成方向为abcda的感应电流，可行的做法是( ) A．AB中电流I慢慢增大B．AB中电流I先增大后减小C．AB中电流I正对OO′靠近线圈D．线圈绕OO′轴逆时针转动90°(俯视)6．如下图，通电螺线管的内部中间和外部正上方静止悬挂着金属环a和b，当变阻器R的滑动头c向左滑动时( )A．a环向左摆，b环向右摆B．a环和b环都可不能左摆或右摆C．两环对悬线的拉力都将增大D．a环和b环中感应电流的方向相同7．如图，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如下图的电路．假设将滑动变阻器的滑片P向下滑动，以下表述正确的选项是( )A．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流B．穿过线圈a的磁通量变小C．线圈a有扩张的趋势D．线圈a对水平桌面的压力F N将增大8．物理课上，教师做了一个奇异的“跳环实验”．如图，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环．闭合开关S的刹时，套环立刻跳起．某同窗另找来器材再探讨此实验．他连接好电路，经重复实验，线圈上的套环均未动．对照教师演示的实验，以下四个选项中，致使套环未动的缘故可能是( )A．线圈接在了直流电源上B．电源电压太高C．所选线圈的匝数过量D．所用套环的材料与教师的不同9．A、B两个完全相同的矩形金属线框在同一高度被以相同初速度水平抛出，其中A的前方存在有界匀强磁场，落地时已经穿过磁场区域．线框在运动进程中始终维持在竖直平面内．那么( )A．两线框落地时速度大小v A>v BB．两线框落地时速度大小v A＝v BC．两线框在空中运动时刻t A>t BD．两线框在空中运动时刻t A＝t B10．在物理学进展进程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方式都起到了重要作用．以下表达符合史实的是( )A．奥斯特在实验中观看到电流的磁效应，该效应揭露了电和磁之间存在联系B．安培依照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．法拉第在实验中观看到，在通有恒定电流的静止导线周围的固定导线圈中，会显现感应电流D．楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有如此的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引发感应电流的磁通量的转变11．如下图，圆形线圈的一半位于匀强磁场中，当线圈从图示位置开始运动时，弧abc受到向右的磁场力，那么线圈的运动形式可能是( )A．向左平动(线圈未全数离开磁场)B．向右平动(线圈全数进入磁场)C．以直径ac为轴转动(不超过90°)D．以直径bd为轴转动(不超过90°)12．如下图，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做以下哪一种运动时，铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引( )A．向右做匀速运动B．向左做减速运动C．向右做减速运动 D．向右做加速运动13．航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的．电磁驱动原理如下图，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈端点的金属环被弹射出去．此刻固定线圈左侧同一名置，前后放有别离用横截面积相等的铜和铝导线制成形状、大小相同的两个闭合环，且电阻率ρ铜<ρ铝．闭合开关S的刹时( )A．从左侧看环中感应电流沿顺时针方向B．铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力C．假设将环放置在线圈右方，环将向左运动D．电池正负极调换后，金属环不能向左弹射14．如下图，甲图中线圈A的a、b端加上如图乙所示的电压时，在0～t0时刻内，线圈B中感应电流的方向及线圈B的受力方向情形( )A．感应电流方向不变 B．受力方向不变C．感应电流方向改变 D．受力方向改变答案1C 2A 3C 4B 5D 6B 7D 8D 9D 10ABD 11ACD 12BC 13AB 14AD。

专题11 电磁感应1．（2012福建卷）．如图甲，一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落，穿过一根竖直悬挂的条形磁铁，铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴始终保持重合.若取磁铁中心O 为坐标原点，建立竖直向下正方向的x 轴，则图乙中最能正确反映环中感应电流i 随环心位置坐标x 变化的关系图像是答案：B解析：闭合铜环由高处静止下落，首先是向上穿过铜环的磁通量增大，根据楞次定律知铜环N O 点的过程中，穿过铜环的合磁通量向上且增大，则感应电流仍为顺时针方向；从O SS减小，感应电流仍为逆时针方向；因铜环速度越来越大，所以逆时针方向感应电流的最大值B .2．(2012全国新课标).如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面（纸面）向里，磁感应强度大小为B 0.使该线框从静止开始绕过圆心O 、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流.现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化.为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率tB ∆∆的大小应为A.πω04B B.πω02B C.πω0B D.πω20B 答案：C解析：匀速转动时感应电动势与磁场变化时感应电动势相同即可.匀速转动时感应电动势ω221BR E =式中R 为半径.磁场变化时感应电动势22R t B E π⋅∆∆=.二者相等可得答案.3．（2012北京高考卷）．物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”．如图，她把一个带铁芯的线圈L 、开关S 和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L 上，且使铁芯穿过套环，闭合开关S 的瞬间，套环立刻跳起．某同学另找来器材再探究此实验．他连接好电路，经重复实验，线圈上的套环均未动，对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是A ．线圈接在了直流电源上B ．电源电压过高C ．所选线圈的匝数过多D ．所用套环的材料与老师的不同答案：D S只要套环的材料是导体，套环中就能产生感应电流，套环就会跳起.如果套环是塑料材料做的，则不能产生感应电流，也就不会受安培力作用而跳起.D .4．（2012山东卷）.如图所示，相距为L 的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ，上端接有定值电阻，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B.将质量为m 的导体棒由静止释放，当速度达到v 时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率为P ，导体棒最终以2v 的速度匀速运动.导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g ，下列选项正确的是A ．2sin P mg θ=B ．3sin P mg θ=C ．当导体棒速度达到2v 时加速度为sin 2g θ D ．在速度达到2v 以后匀速运动的过程中，R 上产生的焦耳热等于拉力所做的功 答案：AC 解析：当导体棒第一次匀速运动时，沿导轨方向：Rv L B mg 22sin =θ；当导体棒第二次达到最大速度时，沿导轨方向：Rv L B mg F 222sin =+θ，即F=mgsin θ，此时拉力F 的功率P=F ×2v=2mgvsin θ，选项A 正确、B 错误；当导体棒的速度达到v/2时，沿导轨方向：ma R v L B mg =-2sin 22θ，解得θsin 21g a =，选项C 正确；导体棒的速度达到2v 以后，拉力与重力的合力做功全部转化为R 上产生的焦耳热，选项D错误.5．（2012四川卷）．半径为a 右端开小口的导体圆环和长为2a 的导体直杆，单位长度电阻均为R 0.圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.杆在圆环上以速度v 平行于直径CD 向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心O 开始，杆的位置由θ确定，如图所示.则A ．θ=0时，杆产生的电动势为2BavB ．θ=π3时，杆产生的电动势为Bav 3 C ．θ=0时，杆受的安培力大小为02)2(2R av B +π D ．θ=π3 时，杆受的安培力大小为02)35(3R av B +π 答案：AD解析：根据法拉第电磁感应定律可得Blv E =（其中l 为有效长度），当0=θ时，a l 2=，则Bav E =；当3πθ=时，a l =，则Bav E =，故A 选项正确，B 选项错误；根据通电直导线在磁场中所受安培力的大小的计算公式可得BIl F =，又根据闭合电路欧姆定律可得r R E I +=，当0=θ时，a l 2=，Bav E 2=，0)2(aR R r +=+π，解得02)2(4R av B F +=π；当0=θ时，a l =，Bav E =，0)135(aR R r +=+π,解得()02353R av B F +=π，故C 选项错误，D 选项正确.6．(2012全国新课标).如图，一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内，线框在长直导线右侧，且其长边与长直导线平行.已知在t =0到t =t 1的时间间隔内，直导线中电流i 发生某种变化，而线框中感应电流总是沿顺时针方向；线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右.设电流i 正方向与图中箭头方向相同，则i 随时间t 变化的图线可能是答案：A解析：要求框中感应电流顺时针，根据楞次定律，可知框内磁场要么向里减弱（载流直导线中电流正向减小），要么向外增强（载流直导线中电流负向增大）.线框受安培力向左时，载流直导线电流一定在减小，线框受安培力向右时，载流直导线中电流一定在增大.故答案选A.7．（2012天津卷）.如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l=0.5m ，左端接有阻值R=0.3Ω的电阻，一质量m=0.1kg ，电阻r=0.1Ω的金属棒MN 放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.4T ，棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a=2m/s 2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x=9m 时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q 1：Q 2=2:1，导轨足够长且电阻不计，棒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（1）棒在匀加速运动过程中，通过电阻R 的电荷量q（2）撤去外力后回路中产生的焦耳热Q 2（3）外力做的功W F解析：（1）棒匀加速运动所用时间为t ，有x at =221 32922=⨯==a x t s 根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律求电路中产生的平均电流为 5.1)1.03.0(395.04.0)()(=+⨯⨯⨯=+=+∆Φ=+=R r t Blx R r t r R E I A 根据电流定义式有 5.435.1=⨯==t I q C（2）撤去外力前棒做匀加速运动根据速度公式末速为632=⨯==at v m/s撤去外力后棒在安培力作用下做减速运动，安培力做负功先将棒的动能转化为电能，再通过电流做功将电能转化为内能，所以焦耳热等于棒的动能减少.有 8.161.02121222=⨯⨯==∆=mv E Q k J （3）根据题意在撤去外力前的焦耳热为6.3221==Q Q J撤去外力前拉力做正功、安培力做负功（其大小等于焦耳热Q 1）、重力不做功共同使棒的动能增大，根据动能定理有1Q W E F k -=∆则4.58.16.31=+=∆+==∆k F k E Q W E J8.（2012广东卷）.（18分）如图17所示，质量为M 的导体棒ab ，垂直放在相距为l 的平行光滑金属轨道上.导轨平面与水平面的夹角为θ，并处于磁感应强度大小为B 、方向垂直与导轨平面向上的匀强磁场中，左侧是水平放置、间距为d 的平行金属板，R 和R x 分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻.（1）调节R x =R ，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流I 及棒的速率v .（2）改变R x ，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m 、带电量为+q 的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的R x.解析：（1）当R x =R 棒沿导轨匀速下滑时，由平衡条件sin Mg F θ=安培力F BIl =解得sin Mg I Blθ=感应电动势E Blv =电流2E I R= 解得 222sin MgR v B l θ= （2）微粒水平射入金属板间，能匀速通过，由平衡条件U mg qd = 棒沿导轨匀速，由平衡条件1sin Mg BI l θ=金属板间电压1x U I R = 解得sin x mldB R Mq θ= 9.（2012上海卷）．（14分）如图，质量为M 的足够长金属导轨abcd 放在光滑的绝缘水平面上.一电阻不计，质量为m 的导体棒PQ 放置在导轨上，始终与导轨接触良好，PQbc 构成矩形.棒与导轨间动摩擦因数为μ，棒左侧有两个固定于水平面的立柱.导轨bc 段长为L ，开始时PQ 左侧导轨的总电阻为R ，右侧导轨单位长度的电阻为R 0.以ef 为界，其左侧匀强磁场方向竖直向上，右侧匀强磁场水平向左，磁感应强度大小均为B .在t ＝0时，一水平向左的拉力F 垂直作用于导轨的bc 边上，使导轨由静止开始做匀加速直线运动，加速度为a .（1）求回路中感应电动势及感应电流随时间变化的表达式；（2）经过多少时间拉力F 达到最大值，拉力F 的最大值为多少？（3）某一过程中回路产生的焦耳热为Q ，导轨克服摩擦力做功为W ，求导轨动能的增加量.解析：（1）感应电动势为E ＝BLv ，导轨做初速为零的匀加速运动，v ＝at ，E ＝BLat ，s ＝at 2/2，感应电流的表达式为I ＝BLv /R 总＝BLat /（R ＋2R 0⨯at 2/2）＝BLat /（R ＋R 0at 2），（2）导轨受安培力F A ＝BIL ＝B 2L 2at /（R ＋R 0at 2），摩擦力为F f ＝μF N ＝μ（mg ＋BIL ）＝μ[mg ＋B 2L 2at /（R ＋R 0at 2）]，由牛顿定律F －F A －F f ＝Ma ，F ＝Ma ＋F A ＋F f ＝Ma ＋μmg ＋（1＋μ）B 2L 2at /（R ＋R 0at 2），上式中当R /t ＝R 0at 即t ＝a RR 0时外力F 取最大值，F max ＝Ma ＋μmg ＋12（1＋μ）B 2L 2a RR 0， （3）设此过程中导轨运动距离为s ，由动能定理W 合＝∆E k ，摩擦力为F f ＝μ（mg ＋F A ），摩擦力做功为W ＝μmgs ＋μW A ＝μmgs ＋μQ ，s ＝W －μQ μmg ，∆E k ＝Mas ＝Ma μmg（W －μQ ），10．（2012江苏卷）．某兴趣小组设计一种发电装置，如图所示，在磁极与圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为49p ，磁场均沿半径方向，匝数为N 的矩形线圈abcd 边长ab =cd =l 、bc =ad =2l ，线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc 与ad 边同时进入磁场，在磁场中，两条边的经过处的磁感应强度大小均为B ，方向始终与两条边的运动方向垂直，线圈的总电阻为r ，外接电阻为R ，求（1）线圈切割磁感线时，感应电动势的大小E m（2）线圈切割磁感线时，bc 边所受安培力的大小F（3）外接电阻上电流的有效值I解析：(1)bc 、ad 边的运动速度2l v ω= ， 感应电动势NBlv E m 4=，解得ω22NBl E m =. （2）电流Rr E I m m +=, 安培力 l NBI F m 2=，解得 R r l B N F +=ω3224. (3)一个周期内，通电时间T t 94=,R 上消耗的电能Rt I W m 2=，且RT I W 2= 解得)(342R r NBl I +=ω. 11．（2012海南卷）.如图，ab 和cd 是两条竖直放置的长直光滑金属导轨，MN 和''M N 是两根用细线连接的金属杆，其质量分别为m 和2m.竖直向上的外力F 作用在杆MN 上，使两杆水平静止，并刚好与导轨接触；两杆的总电阻为R ，导轨间距为l .整个装置处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直.导轨电阻可忽略，重力加速度为g.在t=0时刻将细线烧断，保持F 不变，金属杆和导轨始终接触良好.求（1）细线少断后，任意时刻两杆运动的速度之比；（2）两杆分别达到的最大速度.§解析：设某时刻MN 和''M N 速度分别为v 1、v 2.（1）MN 和''M N 动量守恒：mv 1-2mv 2=0 求出：122v v =① （2）当MN 和''M N 的加速度为零时，速度最大 对''M N 受力平衡：BIl mg = ② E I R =③ 12E Blv blv =+④由①——④得：12223mgR v B l =、2223mgR v B l =。