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1、专题十五 电磁感应（加试）考纲解读章内容考试要求说明必考加试电磁感应电磁感应现象b1.在用楞次定律判断感应电流方向时，只要求闭合电路中磁通量变化容易确定的情形2导体切割磁感线时感应电动势的计算，只限于l、B、v三者垂直的情形3不要求计算涉及反电动势的问题4在电磁感应现象中，不要求判断电路中各点电势的高低5不要求计算既有感生电动势，又有动生电动势的电磁感应问题6不要求计算自感电动势7不要求解释电磁驱动和电磁阻尼现象楞次定律c法拉第电磁感应定律d电磁感应现象的两类情况b互感和自感b涡流、电磁阻尼和电磁驱动b一、磁通量1概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S和B的乘积2公式：BS
2、.3单位：1 Wb1_Tm2.4物理意义：相当于穿过某一面积的磁感线的条数二、电磁感应现象1电磁感应现象：当闭合电路的磁通量发生变化时，电路中有感应电流产生的现象2产生感应电流的两种情况：(1)闭合电路的磁通量发生变化(2)闭合电路的一部分导体切割磁感线运动3电磁感应现象的实质：电路中产生感应电动势，如果电路闭合则有感应电流产生4能量转化：发生电磁感应现象时，是机械能或其他形式的能量转化为电能三、楞次定律1楞次定律(1)内容：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)适用范围：适用于一切回路磁通量变化的情况2右手定则(如图1所示)图1(1)使用方法：让磁感线穿入右手手心使大拇指指向
3、导体运动的方向则其余四指指向感应电流的方向(2)适用范围：适用于部分导体切割磁感线的情况四、法拉第电磁感应定律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(2)产生条件：穿过回路的磁通量发生改变，与电路是否闭合无关(3)方向判断：感应电动势的方向用楞次定律或右手定则判断2法拉第电磁感应定律(1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比(2)公式：En，其中n为线圈匝数(3)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.五、自感涡流1自感现象(1)概念：由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫做自感电动
4、势(2)表达式：EL.(3)自感系数L的影响因素：与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关2涡流现象(1)涡流：块状金属放在变化磁场中，或者让它在磁场中运动时，金属块内产生的旋涡状感应电流(2)产生原因：金属块内磁通量变化感应电动势感应电流(3)涡流的利用：冶炼金属的高频感应炉利用强大的涡流产生焦耳热使金属熔化；家用电磁炉也是利用涡流原理制成的(4)涡流的减少：各种电机和变压器中，用涂有绝缘漆的硅钢片叠加成的铁芯，以减少涡流加试基础练1如图2所示为通电长直导线的磁感线图，等面积线圈S1、S2与导线处于同一平面，关于通过线圈S1、S2的磁通量1、2，下列分析正确的是()图2A12B12.故A项
5、正确2(多选)(2016丽水模拟)下列图中不能产生感应电流的是()答案ACD解析选项A中的回路不闭合，不能产生感应电流；选项C、D回路中的磁通量不变化，也不能产生感应电流；B选项中的磁通量在增加，又是闭合回路，能产生感应电流，故本题选A、C、D.3(多选)下列各图是验证楞次定律实验的示意图，各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中与事实相符的是()答案CD解析A图中磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量在向下增加，由楞次定律知感应电流的磁场阻碍原磁场的增加，方向向上，再由安培定则可以判断A中感应电流的方向与图中相反，所以A错，同理得B错，C、D正确4
6、(多选)如图3所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B的大小随时间变化而变化下列说法中正确的是()图3A当B增大时，线框中的感应电流一定增大B当B增大时，线框中的感应电流可能减小C当B减小时，线框中的感应电流一定减小D当B减小时，线框中的感应电流可能不变答案BD解析根据法拉第电磁感应定律En，可得En，感应电动势与成正比，当磁感应强度B增大或减小时，并不能确定是增大或减小，所以感应电动势的大小不能确定再据欧姆定律可知，感应电流I的大小也无法确定，故A、C错误，B、D正确5(2016杭州调研)如图4所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水给线圈
7、通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是()图4A恒定直流、小铁锅B恒定直流、玻璃杯C变化的电流、小铁锅D变化的电流、玻璃杯答案C解析通入恒定电流时，所产生的磁场不变，不会产生感应电流通入变化的电流时，所产生的磁场发生变化，在空间产生感生电场，铁锅是导体，感生电场在导体内产生涡流，电能转化为内能，使水温升高涡流是由变化的磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中的水不会升温，故C正确.电磁感应现象楞次定律1穿过闭合电路的磁通量发生变化，大致有以下几种情况(1)磁感应强度B不变，线圈面积S发生变化(2)线圈面积S不变，磁感应强度B发生变化(3)磁感应强度B和回路面积S同时发生变
8、化，此时可由10计算并判断磁通量是否变化(4)线圈面积S不变，磁感应强度B也不变，但二者之间夹角发生变化2判断电磁感应现象能否发生的一般流程3楞次定律的使用步骤例1如图5所示，在两根平行长直导线M、N中通以同方向、同大小的电流，矩形导线框abcd的两边与两导线平行，且与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，则在移动过程中线框中感应电流方向是()图5A沿abcd不变 B沿adcb不变C由abcd变成adcb D由adcb变成abcd答案B解析本题中M与N中电流的方向相同，在M的右侧电流所产生的磁场方向垂直纸面向里，且离得越远，磁感应强度越小；在N的左侧电流所产
9、生的磁场方向垂直纸面向外，且离得越远，磁感应强度越小也就是说，MN之间的磁场是变化的，要正确解决此问题，我们需要应用楞次定律，可以判断出，闭合线框abcd在从N到M的运动过程中，垂直纸面向外的磁通量减少，垂直纸面向里的磁通量增加，为了阻碍磁通量的变化，线框中的电流始终沿着adcb方向故选项B正确利用楞次定律判断感应电流和感应电动势的方向1利用楞次定律判断的电流方向也是电路中感应电动势的方向，利用右手定则判断的电流方向也是做切割磁感线运动的导体上感应电动势的方向若电路为开路，可假设电路闭合，应用楞次定律或右手定则确定电路中假想电流的方向即为感应电动势的方向2在分析电磁感应现象中的电势高低时，一定
10、要明确产生感应电动势的那部分电路就是电源在电源内部，电流方向从低电势处流向高电势处变式题组1如图6所示，直导线ab通有电流I，矩形线圈ABCD由图中实线位置运动到虚线所示位置的过程中，若第一次是平移，第二次是翻转180.设前后两次通过线圈平面磁通量的变化为1、2，下列说法正确的是()图6A12 B12C12 D无法比较答案B2(多选)如图7所示，下列情况能产生感应电流的是()图7A如图甲所示，导体AB顺着磁感线运动B如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时C如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通时D如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻
11、值时答案BD解析A中导体AB顺着磁感线运动，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化，无感应电流，故选项A错误；B中条形磁铁插入线圈时，线圈中的磁通量增加，拔出时线圈中的磁通量减少，都有感应电流产生，故选项B正确；C中开关S一直接通，回路中为恒定电流，螺线管A产生的磁场稳定，螺线管B中的磁通量无变化，线圈中不产生感应电流，故选项C错；D中开关S接通，滑动变阻器的阻值变化使闭合回路中的电流变化，螺线管A的磁场变化，螺线管B中的磁通量变化，线圈中产生感应电流，故选项D正确3.如图8所示，一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方，直导线与圆环在同一竖直面内，当通电直导线中电流增大时，弹性圆环的
12、面积S和橡皮绳的长度l将()图8AS增大，l变长BS减小，l变短CS增大，l变短DS减小，l变长答案D解析当通电直导线中电流增大时，穿过金属圆环的磁通量增大，金属圆环中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流要阻碍磁通量的增大一是用缩小面积的方式进行阻碍；二是用远离直导线的方式进行阻碍，故选项D正确法拉第电磁感应定律的理解及应用1决定因素感应电动势的大小由穿过闭合电路的磁通量的变化率和线圈匝数共同决定，而与磁通量、磁通量的变化量的大小没有必然联系，为单匝线圈产生的感应电动势大小2适用范围法拉第电磁感应定律适用于任何情况下感应电动势的计算，但在中学物理中一般用来计算某段时间内的平均电动势若所取时间极
13、短，即t趋近于零时，所求感应电动势为该时刻的瞬时感应电动势3两种常见情况(1)回路与磁场垂直的面积S不变，磁感应强度发生变化，则BS，EnS.(2)磁感应强度B不变，回路与磁场垂直的面积发生变化，则BS，EnB.例2(多选)如图9甲所示，一个阻值为R、匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路线圈的半径为r1，在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示图线与纵、横轴的截距分别为B0和t0，导线的电阻不计则0至t1时间内()图9A电流的方向为由a到bB电流的大小为C通过电阻R1的电量为D电阻R1上产生的热量为答案BC
14、解析由图乙可知穿过线圈的磁通量在均匀减少，据楞次定律结合安培定则可判断出通过R1的电流方向为由b到a，故A错误线圈中的感应电动势Enn|r，据闭合电路欧姆定律求得电流I，故B正确通过R1的电量qIt1，故C正确R1上产生的热量由焦耳定律求得，QI2R1t1，故D错误对、和的理解和易错点拨1不能通过公式正确地计算、和的大小，错误地认为它们都与线圈的匝数n成正比2认为公式中的面积S就是线圈的面积，而忽视了无效的部分；不能通过t(或Bt)图象正确地求解.3认为0(或B0)时，一定等于零4不能正确地分析初、末状态穿过线圈的磁通量的方向关系，从而不能正确利用公式21求解.变式题组4将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是()A感应电动势
