电磁感应考点例析1.

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1、电磁感应考点例析（一） 电磁感应这部分内容是物理重点内容之一。其中感应电流、楞次定律、右手定则的试题约 占本部分 25%左右，运用法拉第电磁感应定律的试题约为 25%左右，而通断电过程中的自 感现象问题约占 15%左右，综合性试题则占到本部分的 30左右，有关实验等约占 8左 右。近年来高考对本章内容考查命题频率极高的是感应电流的产生条件、方向判定和导体 切割磁感线产生的感应电动势的计算，且要求较高。几乎是年年有考；其他像电磁感应现 象与磁场、电路和力学、热学、能量及动量等知识相联系的综合题及图像问题在近几年高 考中也时有出现；另外，该部分知识与其他学科的综合应用也在高考试题中出现，试题题 型

2、全面，选择题、解答论述题都可涉及，尤其是解答题因难度大、涉及知识点多、综合能 力强，多以中档以上题目出现来增加试题的区分度，而选择和填空题多以中档左右的试题 出现。二. 夯实基础知识 1. 磁通量：磁感应强度 B 与垂直磁场方向的面积 S 的乘积叫穿过这个面积的磁通量，=BS，若面积 S 与 B 不垂直，应以 B 乘以 S 在垂直磁场方向上的投影面积 S，即 =B S=BScos，磁通量的物理意义就是穿过某一面积的磁感线条数。 2. 磁通量改变的方式： 线圈跟磁体之间发生相对运动，这种改变方式是 S 不变而相当 于 B 发生变化； 线圈不动，线圈所围面积也不变，但穿过线圈面积的磁感应强度是时

3、间的函数； 线圈所围面积发生变化，线圈中的一部分导体做切割磁感线运动，其实质也 是 B 不变而 S 增大或减小； 线圈所围面积不变，磁感应强度也不变，但二者之间夹角 发生变化，如匀强磁场中转动的矩形线圈就是典型例子。 3. 磁通量改变的结果：磁通量改变的最直接的结果是产生感应电动势，若线圈或线框是闭 合的。则在线圈或线框中产生感应电流，因此产生感应电流的条件就是：穿过闭合回路的 磁通量发生变化。 4. 感应电流、感应电动势方向的判定： 是用右手定则，主要用于闭合回路的一部分导 体做切割磁感线运动时，产生的感应电动势与感应电流的方向判定，应用时要特别注意四 指指向是电源内部电流的方向，因而也是电

4、势升高的方向， 是楞次定律，感应电流的磁 场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 （来拒去留） 5. 楞次定律：楞次定律用来判断感应电流方向：感应电流具有这样的方向，即感应电流的 磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 （1）利用楞次定律判定感应电流方向的一般步骤是： 明确闭合回路中引起感应电流的原磁场方向； 确定原磁场穿过闭合回路中的磁通量如何变化（是增大还是减小） ； 根据楞次定律确定感应电流的磁场方向。注意“阻碍”不是阻止，阻碍磁通量变指：磁 通量增加时，阻碍增加（感应电流的磁场和原磁场方向相反，起抵消作用） （实际上磁通量 还是增加） ；磁通量减少时，阻碍减少（感应电流的磁场和原磁场

5、方向一致，起补偿作用） （实际上磁通量还是减小） 。简称“增反减同” 。 利用安培定则（右手螺旋定则）确定感应电流方向。 （2）对楞次定律中“阻碍”的含义还可以推广为，感应电流的效果总是要阻碍产生感应电 流的原因： 阻碍原磁通量的变化或原磁场的变化； 阻碍相对运动，可理解为“来拒去留” ； 使线圈面积有扩大或缩小的趋势； 阻碍原电流的变化。 有时应用以上推论解题比用楞次定律本身更方便。 导体切割磁感线运动时产生感应电流，其方向用右手定则判定，内容是：伸开右手让姆指 跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直从手心进入，拇指指向导体 运动方向，其余四指的方向就是感应电流的方向。 （3

6、）应用右手定则时应注意： 右手定则仅在导体切割磁感线时使用，应用时要注意磁场方向、运动方向、感应电流方 向三者互相垂直。 当导体的运动方向与磁场方向不垂直时，拇指应指向切割磁感线的分速度方向。 若形成闭合回路，四指指向感应电流方向；若未形成闭合回路，四指指向高电势。 “因电而动”用左手定则。 “因动而电”用右手定则。 （左通右感） 导体切割磁感线产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流的特例，所以判定电流方向 的右手定则也是楞次定律的一个特例。用右手定则能判定的，一定也能用楞次定律判定， 只是对导体在磁场中切割磁感线而产生感应电流方向的判定用右手定则更为简便。三. 法拉第电磁感应定律（自感）1

7、. 法拉第电磁感应定律：这是最普遍的表达式，表明了感应电动势的大小取决于磁通量变化的快慢和线圈匝数 n。 （注意区分 、）计算的是 t 时间内的平均电动势，只有当恒定不变时，平均电动势跟瞬时电动势才相等。 E = BLv 适用于部分导体做切割磁感线运动产生的电动势，且导体运动方向跟磁场方向垂 直。E = BLvsin 中导体运动方向跟磁感线有夹角 ，实际上 vsin 是 v 垂直磁感线的分量。 E = NBs 是线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴做匀速转动时产生的最大电动势， N 是线圈匝数。 自感现象中的自感电动势正比于自身电流的变化率，符合电磁感应现象的规律。体现出了感应电流的效果阻碍产

8、生感应电流的原因，日光灯是它的典型应用。2. 自感系数，反映电流变化快慢相同时，不同线圈产生的自感电动势大小不同的性质，线圈越长，横截面越大，单位长度上匝数越多，自感系数就越大。 3. 法拉第电磁感应定律的两种表达形式： （1）电磁感应现象中感应电动势的大小跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正比，。 表示磁通量变化的快慢。 是磁通量的平均变化率，E 是 t 时间内的平均感应电动势。 具体表达式还有、，使用时注意有效面积。 可推出电量计算式 q=（2）导体切割磁感线运动时，E = BLvsin。 式中 为导体运动速度 v 与磁感应强度 B 的夹角。此式只适用于匀强磁场，若是非匀 强磁场则要求 L

9、很短。 v 恒定时，产生的 E 恒定；v 发生变化时，求出的 E 是与 v 对应的瞬时值；v 为某段时 间的平均速度时，求出的 E 为该段时间内的感应电动势的平均值。 导体平动切割时 L 用垂直于 v 的有效长度；转动切割时，速度 v 用切割部分的平均速 度。 产生感应电动势的那部分导体相当电源，在解决具体问题时导体可以看成电动势等于感 应电动势，内阻等于该导体内阻的等效电源。 感应电动势是反映电磁感应本质的物理量，跟电路是否闭合及组成的电路的外电阻的大小 无关；感应电流的形成则要求电路闭合，并且电路中感应电动势的总和要不为零，感应电流的大小还与组成电路的外电阻有关，。4. 电磁感应规律的综合

10、应用 （1）电磁感应规律与电路 在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导 体或回路就相当于电源，将它们接上电容器，便可使电容器充电，将它们接上电阻等用电 器，便可对用电器供电，在回路中形成电流。因此电磁感应问题又往往跟电路问题联系起 来，解决这类问题，一方面要考虑电磁学中的有关规律，另一方面又要考虑电路中的有关 规律，一般解此类问题的基本思路是： 明确哪一部分电路产生电磁感应，则这部分电路就是等效电源。 正确分析电路的结构，画出等效电路图。 结合有关的电路规律建立方程求解。 （2）电磁感应和力学 电磁感应与力学综合中，又分为两种情况： 与动力学、运动学结合

11、的动态分析，思考方法是：电磁感应现象中感应电动势感应电 流通电导线受安培力合外力变化加速度变化速度变化感应电动势变化周 而复始地循环，循环结束时，加速度等于零，导体达到稳定状态。 与功、能、动量守恒的综合应用。从能量转化的观点求解此类问题可使解题简化。例： 闭合电路的部分导体做切割磁感线运动引起的电磁感应现象中，都有安培力做功。正是导 体通过克服安培力做功将机械能转化为电能，这个功值总是与做功过程中转化为电能的数 值相等。在无摩擦的情况下，又与机械能的减少数值相等，在只有电阻的电路中，电能又 在电流流动的过程中克服电阻转化为电热 Q 热，这样可得到关系式 E 机E 电Q 热， 按照这个关系式解

12、题，常常带来很大方便。【典型例题】 问题 1：电磁感应中的动力学问题这类问题覆盖面广，题型也多种多样；但解决这类问题的关键在于通过运动状态的分析 来寻找过程中的临界状态，如速度、加速度取最大值或最小值的条件等，基本思路是： 例 1 如图所示，AB、CD 是两根足够长的固定平行金属导轨，两导轨间的距离为 L，导 轨平面与水平面的夹角为 ，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场， 磁感应强度为 B，在导轨的 AC 端连接一个阻值为 R 的电阻，一根质量为 m、垂直于导轨 放置的金属棒 ab，从静止开始沿导轨下滑，求此过程中 ab 棒的最大速度。已知 ab 与导轨 间的动摩擦因数为 ，

13、导轨和金属棒的电阻都不计。解析：ab 沿导轨下滑过程中受四个力作用，即重力 mg，支持力 FN 、摩擦力 Ff 和安培力F 安，如图所示，ab 由静止开始下滑后，将是（为增大符号） ，所以这是个变加速过程，当加速度减到 a=0 时，其速度即增到最大 v=vm，此时 必将处于平衡状态，以后将以 vm 匀速下滑ab 下滑时因切割磁感线，要产生感应电动势，根据电磁感应定律：E=BLv 闭合电路 AC ba 中将产生感应电流，根据闭合电路欧姆定律： I=E/R 据右手定则可判定感应电流方向为 aAC ba，再据左手定则判断它受的安培力 F 安方向如图 示，其大小为：F 安=BIL 取平行和垂直导轨的两

14、个方向对 ab 所受的力进行正交分解，应有：FN = mgcos Ff= mgcos 由可得以 ab 为研究对象，根据牛顿第二定律应有：mgsin mgcos-=maab 做加速度减小的变加速运动，当 a=0 时速度达最大因此，ab 达到 vm 时应有：mgsinmgcos=0 由式可解得例 2 如图所示，两根相距为 L 的足够长的平行金属导轨，位于水平的 xy 平面内，一端接有阻值为 R 的电阻。在的一侧存在沿竖直方向的均匀磁场，磁感应强度 B 随 x 的增大而增大，B=kx，式中的 k 是一常量。一金属杆与金属导轨垂直，可在导轨上滑动。当t=0 时金属杆位于 x=0 处，速度为，方向沿 x

15、 轴的正方向。在运动过程中，有一大小可调节的外力 F 作用于金属杆以保持金属杆的加速度恒定，大小为 a，方向沿 x 轴正方向。 除电阻 R 以外其余电阻都可以忽略不计。求： （1）当金属杆的速度大小为时，回路中的感应电动势有多大？ （2）若金属杆的质量为 m，施加于金属杆上的外力与时间的关系如何？解析：（1）根据速度和位移的关系式 由题意可知，磁感应强度为 感应电动势为 （2）金属杆在运动过程中，安培力方向向左，因此，外力方向向右。由牛顿第二定律得FBIL=ma 因为 所以例 3 如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为r0=0.10/m，导轨的端点 P、Q 用电阻可以忽略的导线相连，两导轨间的距离 l=0.20m。 有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感应强度 B 与时间 t 的关系为 B=kt，比例系 数 k=0.020T/s。一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨 垂直。在 t=0 时刻，金属杆紧靠在 P、Q 端，在外力作用下，杆以恒定的加速度从静止开 始向导轨的另一端滑动，求在 t=6.0s 时金属杆所受的安培力。 解析：用 a 表示金属杆的加速度，在 t 时刻，金属杆与初始位置的距离 L