第2课时电磁感应规律及应用
楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用
1.应用楞次定律时的“三看”和“三想”
(1)看到“线圈(回路)中磁通量变化”时，想到“增反减同”。
(2)看到“导体与磁体间有相对运动”时，想到“来拒去留”。
(3)看到“回路面积可以变化”时，想到“增缩减扩”。
2.必须辨明的“2个易错易混点”
(1)楞次定律中的“阻碍”不是“阻止”，也不是“相反”。
(2)注意区别楞次定律和右手定则。
命题角度一楞次定律的理解及应用
【例1】(2019·全国卷Ⅲ，14)楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现()
A.电阻定律
B.库仑定律
C.欧姆定律
D.能量守恒定律
【例2】(多选)(2018·全国卷Ⅰ，19)如图1，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直
导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是()
图1
A.开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动
B.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向
C.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向
D.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动
命题角度二法拉第电磁感应定律的应用
【例3】(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2(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＝t1的时间间隔内()
图2
A.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B0rS 4t0ρ
D.圆环中的感应电动势大小为B0πr2
4t0
电磁感应中的综合问题分析
1.掌握电磁感应综合问题的解题步骤
(1)确定电源部分，即电源的电动势大小和极性，电源的内阻大小。
(2)确定外电路。
(3)综合运动闭合电路的欧姆定律、运动学公式、牛顿运动定律、能量和动量守恒等定律知识解答。
2.必须辨明的“3个易错易混点”
(1)发生电磁感应的电路中，产生感应电动势的部分为“电源”，其余部分为“外电路”。
(2)安培力做正功，电能转化为其他形式的能量，安培力做负功，其他形式的能量转化为电能。
(3)安培力的冲量为I ＝BI －
l ·Δt ＝qBl ＝B 2l 2
R ＋r x 。 命题角度一 以“单棒＋导轨”模型为载体，考查电磁感应中的力、电综合问题
【例1】 如图3甲所示，固定的光滑平行导轨(电阻不计)与水平面的夹角为θ＝30°，导轨足够长且间距L ＝0.5 m ，底端接有阻值为R ＝4 Ω的电阻，整个装置处于垂直导体框架斜向上的匀强磁场中，一质量为m ＝1 kg 、电阻r ＝1 Ω、长度也为L 的导体棒MN 在沿导轨向上的外力F 作用下由静止开始运动，拉力F 与导体棒速率倒数的关系如图乙所示，已知g ＝10 m/s 2。则( )
图3
A.v ＝5 m/s 时拉力大小为7 N
B.v ＝5 m/s 时拉力的功率为140 W
C.匀强磁场的磁感应强度的大小为2 T
D.当导体棒的加速度a ＝8 m/s 2时，导体棒受到的安培力的大小为2 N
命题角度二 以“双棒＋导轨”模型为载体，考查电磁感应中的能量、动量等问题
【例2】 如图4所示，两根质量均为m ＝2 kg 的金属棒垂直放在光滑的水平导
轨上，左右两部分导轨间距之比为1∶2，导轨间有大小相等但左、右两部分方向相反的匀强磁场，两棒电阻与棒长成正比，不计导轨电阻。现用250 N的水平拉力F向右拉CD棒，CD棒运动s＝0.5 m时其上产生的焦耳热为Q2＝30 J，此时两棒速率之比为v A∶v C＝1∶2，现立即撤去拉力F，设导轨足够长且两棒始终在不同磁场中运动，求：
图4
(1)在CD棒运动0.5 m的过程中，AB棒上产生的焦耳热；
(2)撤去拉力F瞬间，两棒的速度大小v A和v C；
(3)撤去拉力F后，两棒最终匀速运动的速度大小v A′和v C′。
命题角度三以“导体框”为载体，考查电磁感应定律的综合应用
【例3】如图5甲所示，有一竖直方向的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，区域的上下边缘间距为H＝85 cm，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。有一长L1＝20 cm、宽L2＝10 cm、匝数n＝5的矩形线圈，其总电阻R ＝0.2 Ω、质量m＝0.5 kg，在t＝0时刻，线圈从离磁场区域的上边缘高为h＝5 cm 处由静止开始下落，0.2 s时线圈刚好全部进入磁场，0.5 s时线圈刚好开始从磁场中出来。不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2。求：
图5
(1)线圈穿过磁场区域所经历的时间t；
(2)线圈穿过磁场区域产生的热量Q。
电磁感应中的STSE问题
命题角度一以科学技术为背景考查楞次定律
【例1】(2017·全国卷Ⅰ，18)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。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若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图6所示。无扰动时，按下列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其左右振动的衰减最有效的方案是()
图6
命题角度二以交通工具为背景考查楞次定律
【例2】电动汽车越来越被人们所喜爱，某一种无线充电方式的基本原理如图7所示，路面上依次铺设圆形线圈，相邻两个线圈由供电装置通以反向电流，车身底部固定感应线圈，通过充电装置与蓄电池相连，汽车在此路面上行驶时，就可以进行充电。若汽车正在匀速行驶，下列说法正确的是()
