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1、（全国通用）2017版高考物理二轮复习考前三个月专题11电磁感应规律及其应用教案专题11 电磁感应规律及其应用考题一楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用1.楞次定律中“阻碍”的主要表现形式(1)阻碍原磁通量的变化“增反减同”；(2)阻碍相对运动“来拒去留”；(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势“增缩减扩”；(4)阻碍原电流的变化(自感现象)“增反减同”.2.楞次定律和右手定则的适用对象(1)楞次定律：一般适用于线圈面积不变，磁感应强度发生变化的情形.(2)右手定则：一般适用于导体棒切割磁感线的情形.3.求感应电动势大小的五种类型(1)磁通量变化型：En.(2)磁感应强度变化型：EnS.(3)面积变
2、化型：EnB.(4)平动切割型：EBlv.(5)转动切割型：EnBl2.注意：公式EnS中的S是垂直于磁场方向的有效面积.例1(2016浙江16)如图1所示，a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长la3lb，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则()图1A.两线圈内产生顺时针方向的感应电流B.a、b线圈中感应电动势之比为91C.a、b线圈中感应电流之比为34D.a、b线圈中电功率之比为31解析根据楞次定律可知，两线圈内均产生逆时针方向的感应电流，选项A错误；因磁感应强度随时间均匀增大，设k，根据法拉第电磁感应定律可得
3、Ennl2，则()2，选项B正确；根据I可知，Il，故a、b线圈中感应电流之比为31，选项C错误；电功率PIEnl2，则Pl3，故a、b线圈中电功率之比为271，选项D错误.答案B变式训练1.如图2所示，a、b、c三个线圈是同心圆，b线圈上连接有直流电源E和开关K，则下列说法正确的是()图2A.在K闭合的一瞬间，线圈a中有逆时针方向的瞬时电流，有收缩趋势B.在K闭合的一瞬间，线圈c中有顺时针方向的瞬时电流，有收缩趋势C.在K闭合电路稳定后，再断开K的一瞬间，线圈c中有感应电流，线圈a中没有感应电流D.在K闭合的一瞬间，线圈b中有感应电动势；在K闭合电路稳定后，再断开K的一瞬间，线圈b中仍然有感
4、应电动势答案D解析K闭合时线圈b中有顺时针的电流，根据右手定则可知内部有向里增大的磁场，则a线圈产生阻碍原磁通量变化的电流，根据楞次定律可知，电流方向为逆时针，线圈受到向外的安培力，故有扩张的趋势，故A错误；根据楞次定律可知，c中感应电流为逆时针且有收缩的趋势，故B错误；在K闭合电路稳定后，再断开K的一瞬间，两线圈中均有磁通量的变化，故线圈中均有感应电流，故C错误；在K闭合的一瞬间，线圈b中有感应电动势；在K闭合电路稳定后，再断开K的一瞬间，线圈b中仍然有感应电动势，故D正确.2.(2016海南4)如图3，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直面内，环的圆心与两导线距离相等，环的直径小于
5、两导线间距.两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流.若()图3A.金属环向上运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向B.金属环向下运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向C.金属环向左侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向D.金属环向右侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向答案D解析根据楞次定律，当金属圆环上、下移动时，穿过圆环的磁通量不发生变化，故没有感应电流产生，故选项A、B错误；当金属圆环向左移动时，则穿过圆环的磁场垂直纸面向外并且增强，故根据楞次定律可以知道，产生的感应电流为顺时针，故选项C错误；当金属圆环向右移动时，则穿过圆环的磁场垂直纸面向里并且增强，故根据楞次定律可
6、以知道，产生的感应电流为逆时针，故选项D正确.3.(2016全国甲卷20)法拉第圆盘发电机的示意图如图4所示.铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触.圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中.圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是()图4A.若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定B.若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动C.若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍答案AB解析将圆盘看成无数幅条组成，它们都在切割磁感线从而产生感应电动势和感应电流，则当圆
7、盘顺时针(俯视)转动时，根据右手定则可知圆盘上感应电流从边缘流向中心，流过电阻的电流方向从a到b，B对；由法拉第电磁感应定律得感应电动势EBLBL2，I，恒定时，I大小恒定，大小变化时，I大小变化，方向不变，故A对，C错；由PI2R知，当变为原来的2倍时，P变为原来的4倍，D错.4.如图5所示，一根弧长为L的半圆形硬导体棒AB在水平拉力F作用下，以速度v0在竖直平面内的U形框架上匀速滑动，匀强磁场的磁感应强度为B，回路中除电阻R外，其余电阻均不计，U形框左端与平行板电容器相连，质量为m的带电油滴静止于电容器两极板中央，半圆形硬导体棒AB始终与U形框接触良好.则以下判断正确的是()图5A.油滴所
8、带电荷量为B.电流自上而下流过电阻RC.A、B间的电势差UABBLv0D.其他条件不变，使电容器两极板距离减小，电容器所带电荷量将增加，油滴将向上运动答案BD解析导体棒AB在水平拉力F作用下向右运动，由右手定则可知，导体棒AB相当于电源，A端是正极，故电流自上而下流过电阻R，B对；导体棒AB的弧长为L，与磁场切割有效长度为，故A、C错；根据电容器C，C，两极板距离d减小，C增大，Q增加，电场强度E增大，油滴将向上运动，D对.考题二电磁感应中的图象问题解决电磁感应图象问题的方法技巧(1)解决电磁感应图象问题的“三点关注”：关注初始时刻，如初始时刻感应电流是否为零，是正方向还是负方向.关注变化过程
9、，看电磁感应发生的过程分为几个阶段，这几个阶段是否和图象变化相对应.关注大小、方向的变化趋势，看图线斜率的大小、图线的曲、直是否和物理过程对应.(2)解决电磁感应图象问题的一般步骤：明确图象的种类，即是Bt图还是t图，或者Et图、It图等.分析电磁感应的具体过程.用右手定则或楞次定律确定方向对应关系.结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数关系式.根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等.画图象或判断图象.(3)图象选择技巧：求解物理图象的选择题时可用“排除法”，即排除与题目要求相违背的图象，留下正确图象.例2(2016四川7)如图6所示，电阻不计、间距为L的
10、光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻R.质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上，受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动，外力F与金属棒速度v的关系是FF0kv(F0、k是常量)，金属棒与导轨始终垂直且接触良好.金属棒中感应电流为i，受到的安培力大小为F安，电阻R两端的电压为UR，感应电流的功率为P，它们随时间t变化图象可能正确的有()图6解析设金属棒在某一时刻速度为v，由题意可知，感应电动势EBLv，回路电流Iv，即Iv；安培力F安BILv，方向水平向左，即F安v；R两端电压URIRv，即URv；感应电流功率PEIv2，即Pv2.
11、分析金属棒运动情况，由牛顿运动第二定律可得F0kvvma，即F0(k)vma.因为金属棒从静止开始运动，所以F00 .(1)若k，金属棒水平向右做匀加速直线运动.所以在此情况下没有选项符合；(2)若k，F合随v增大而增大，即a随v增大而增大，说明金属棒在做加速度增大的加速运动，根据四个物理量与速度的关系可知B选项符合；(3)若k，F合随v增大而减小，即a随v增大而减小，说明金属棒在做加速度减小的加速运动，直到加速度减小为0后金属棒做匀速直线运动，根据四个物理量与速度关系可知C选项符合.综上所述，选项B、C符合题意.答案BC变式训练5.在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一个面积不变的单匝金属圆线圈
12、，规定线圈中感应电流的正方向如图7甲所示，取线圈中磁场B的方向向上为正，当磁场中的磁感应强度B随时间t如图乙变化时，下列图中能正确表示线圈中感应电流变化的是()图7答案A解析在0 s内，根据法拉第电磁感应定律，En.根据楞次定律，感应电动势的方向与图示箭头方向相反，为负值；在T内，根据法拉第电磁感应定律，En2E，所以感应电流是之前的2倍.再根据楞次定律，感应电动势的方向与图示方向相反，为负值.故A正确.6.如图8所示，有一个边界为正三角形的匀强磁场区域，边长为a，磁感应强度方向垂直纸面向里，一个导体矩形框的长为a，宽为，平行于纸面沿着磁场区域的轴线匀速穿越磁场区域，导体框中感应电流的正方向为
13、逆时针方向，以导体框刚进入磁场时为t0时刻，则导体框中的感应电流随时间变化的图象是()图8答案D解析由右手定则可知，线框进入磁场过程与离开磁场过程感应电流方向相反，故A错误；由图示可知，线框开始进入磁场的一段时间内，切割磁感线的有效长度L不变，电流I大小不变，当线框右边部分穿出磁场过程，切割磁感线的有效长度L减小，感应电流减小，线框右边完全离开磁场后，线框左边完全进入磁场，然后线框左边切割磁感线，感应电流反向，此后一段时间内，线框切割磁感线的有效长度L不变，感应电流大小不变，线框左边离开磁场过程，线框切割磁感线的有效长度L减小，感应电流减小，故B、C错误，D正确.7.宽度均为d且足够长的两相邻
14、条形区域内，各存在磁感应强度大小均为B、方向相反的匀强磁场.电阻为R、边长为d的等边三角形金属框的AB边与磁场边界平行，金属框从图9所示位置以垂直于AB边向右的方向做匀速直线运动，取逆时针方向电流为正，从金属框C端刚进入磁场开始计时，框中产生的感应电流随时间变化的图象是()图9答案A考题三电磁感应中的动力学问题电磁感应与动力学综合题的解题策略(1)分析“源”：找准主动运动者，用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解感应电动势的大小和方向；(2)分析“路”：画出等效电路图，求解回路中的电流的大小及方向；(3)分析“力”：分析安培力对导体棒运动速度、加速度的影响，从而推得对电流的影响，最后确定导体棒的最
15、终运动情况；(4)列“方程”：列出牛顿第二定律或平衡方程求解.例3(2016全国甲卷24)如图10，水平面(纸面)内间距为l的平行金属导轨间接一电阻，质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上.t0时，金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动.t0时刻，金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动.杆与导轨的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为.重力加速度大小为g.求：图10(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小；(2)电阻的阻值.解析(1)设金属杆进入磁场前的加速度大小为a，由牛顿第二定律得Fmgma设金属杆到达磁场左边界时的速度为v，由运动学公式有vat0当金属杆以速度v在磁场中运动时，由法拉第电磁感应定律知产生的电动势为EBl
