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1、专题十 电磁感应,考点一 电磁感应现象 楞次定律,1.电磁感应现象,2.楞次定律的理解及应用,正 误 辨 识 (1)闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生。( ) (2)穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中不一定有感应电流产生。( ) (3)线框不闭合时，即使穿过线框的磁通量发生变化，线框中也没有感应电流产生。( ) (4)当导体切割磁感线时，一定产生感应电动势。( ) (5)由楞次定律知，感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反。( ),(6)回路不闭合，穿过回路的磁通量变化时，也会产生“阻碍”作用。( ) (7)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化。( ) 答案
2、(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7),物 理 学 史 (1)1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象。 (2)1834年，俄国物理学家楞次总结了确定感应电流方向的定律楞次定律。,判断产生感应电流的方法,【解题方略】 判断产生感应电流的两种方法 (1)闭合电路的一部分导体切割磁感线； (2)一闭合二变磁，即导体回路必须闭合，穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，二者缺一不可。 【例1】 (2016河北正定模拟)如图所示为感应式发电机，a、b、c、d是空间四个可用电刷与铜盘边缘接触的点，O1、O2是铜盘轴线导线的接线端，M、N是电流表的接线端。现在将铜盘转动，能观察到感应电流
3、的是( ),A.将电流表的接线端M、N分别连接a、c位置 B.将电流表的接线端M、N分别连接O1、a位置 C.将电流表的接线端M、N分别连接O1、O2位置 D.将电流表的接线端M、N分别连接c、d位置,解析 当铜盘转动时，其切割磁感线产生感应电动势，此时铜盘相当于电源，铜盘边缘和中心相当于电源的两个极，则要想观察到感应电流，M、N应分别连接电源的两个极即可，故可知只有B项正确。 答案 B,楞次定律、右手定则的应用,【解题方略】 “四点法”判断感应电流的方向,【例2】 (2016贵州遵义航天中学模拟)如图所示，在通电长直导线AB的一侧悬挂一可以自由摆动的闭合矩形金属线圈P，AB在线圈平面内。当发
4、现闭合线圈向右摆动时( ),A.AB中的电流减小，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流 B.AB中的电流不变，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流 C.AB中的电流增大，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流 D.AB中的电流增大，用楞次定律判断得线圈中产生顺时针方向的电流,解析 根据安培定则可知导线框所在处的磁场方向垂直纸面向里，若直导线中的电流增大，穿过线框的磁通量增大，根据楞次定律得到；线框中感应电流方向为逆时针方向；根据左手定则可知导线框所受安培力指向线框内，由于靠近导线磁场强，则安培力较大；远离导线磁场弱，则安培力较小。因此线圈离开AB直导线，即向右摆动，反之产生顺时
5、针方向的电流，向左摆动，故C正确。 答案 C,技巧秘诀 利用楞次定律的推论解题的优点是简单迅速，但要正确区分涉及的两个磁场(一是引起感应电流的原磁场，二是感应电流的磁场)或两个电流(产生原磁场的原电流及感应电流)。当涉及导体间相对运动时用“来拒去留”；涉及磁通量变化及原电流变化时用“增反减同”。,感应电流与安培力的综合应用,【解题方略】 1.解答此类问题首先要分清左手定则、右手定则、安培定则,2.其次根据具体情况选用力的平衡条件、牛顿运动定律、动能定理解题。 【例3】 (2014山东理综，16，6分)(多选)如图，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧
6、靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好。在向右匀速通过M、N两区的过程中，导体棒所受安培力分别用FM、FN表示。不计轨道电阻。以下叙述正确的是( ),A.FM向右 B.FN向左 C.FM逐渐增大 D.FN逐渐减小,答案 BCD,考点二 法拉第电磁感应定律 自感 涡流,1.基本概念和规律,2.自感中小灯泡“闪亮”与“不闪亮”的讨论,正 误 辨 识 (1)线圈中磁通量越大，产生的感应电动势越大。( ) (2)线圈中磁通量变化越大，产生的感应电动势越大。( ) (3)线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大。( ) (4)线圈匝数n越多，磁通量越大，产生的感应电动势也越大。( ) (5)线圈中的电
7、流越大，自感系数也越大。( ),(6)对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势越大。( ) (7)自感电动势阻碍电流的变化，但不能阻止电流的变化。( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7),形 象 思 考 电磁感应现象的两类情况分析 (1)当磁场增强时，试判断导线圈中的感应电场和感生电动势的方向。,(2)当导体棒向右运动时，试判断动生电动势的方向。,答案 (1)磁场增强时，在导线圈中会产生感应电动势。从上向下看为顺时针方向 (2)做切割磁感线运动的导体棒会产生动生电动势，导体棒相当于一个电源。(C端为电源正极，D端为负极),感应电动势大小的计算,【解题方略】
8、 1.求解感应电动势常见情况与方法,【例1】 (多选)半径为a、右端开小口的导体圆环和长为2a的导体直杆，单位长度的电阻均为R0。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，杆的位置由确定，如图所示。则( ),答案 AD,技巧秘诀 求解感应电动势大小的计算方法,【解题方略】,通电自感和断电自感的判断,【例2】 (2016福建福州检测)如图所示，电路中A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈，C是电容很大的电容器。当S闭合与断开时，A、B灯泡
9、的发光情况是( ),A.S刚闭合后，A亮一下又逐渐熄灭，B逐渐变亮 B.S刚闭合后，B亮一下又逐渐变暗，A逐渐变亮 C.S闭合足够长时间后，A和B一样亮 D.S闭合足够长时间后，A、B都熄灭,解析 S刚闭合后，A、B都变亮，且A比B亮，之后A逐渐熄灭，B逐渐变亮，选项A正确、B错误。S闭合足够长时间后，A熄灭，B一直都是亮的，选项C、D错误。 答案 A,技巧秘诀,【典例】 半径为r、电阻为R的n匝线圈在边长为l的正方形abcd之外，匀强磁场充满并垂直穿过该正方形区域，如图甲所示。当磁场随时间的变化规律如图乙所示时，则穿过线圈磁通量的变化率为多少？t0时刻线圈产生的感应电流为多少？,考点三 电磁
10、感应中的图象问题,1.图象问题的求解类型,2.解决图象问题的一般步骤 (1)明确图象的种类，即是Bt图还是t图，或者Et图、It图等； (2)分析电磁感应的具体过程； (3)用右手定则或楞次定律确定方向的对应关系； (4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等知识写出函数关系式； (5)根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等； (6)画图象或判断图象。,思 维 拓 展 1.分析图象问题时，常用哪些规律？ 答案 左手定则、安培定则、右手定则、楞次定律,2.分析图象问题时，常用到的6类公式 (1)感生电动势E_ (2)平动切割电动势E_ (3)转动切割电动势E_ (4)闭
11、合电路的欧姆定律I_ (5)安培力F_ (6)牛顿运动定律的相关公式等,BLv,BIL,3.分析图象选择题时，常用哪两种方法进行分析？ 答案 (1)排除法：定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化)，特别是分析物理量的正负，以排除错误的选项。 (2)函数法：根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系对图象进行分析和判断。,静态情况下的图象问题,【解题方略】 处理图象问题要做到四明确、一理解,【例1】 (2016北京海淀区期末)如图甲所示，带缺口的刚性金属圆环在纸面内固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于
12、纸面正对固定放置的平行金属板P、Q连接。圆环内有垂直于纸面变化的磁场，变化规律如图乙所示(规定磁场方向垂直于纸面向里为正方向)。图中可能正确表示P、Q两极板间电场强度E(规定电场方向由P板指向Q板为正方向)随时间t变化情况的是( ),解析 在O至T/4时，磁感应强度B减小，故圆环中产生的磁场向里，圆环中的感应电流沿顺时针，故极板P带正电，电场方向由P指向Q，即电场方向是正方向。故选项B、C错误；又因为这段时间内磁场的变化是均匀的，故产生的感应电动势大小不变，所以PQ两极板间的电压不变，电场强度不变，所以选项A错误，故选项D正确。 答案 D,动态情况下的图象问题,【解题方略】 1.以导体棒的形式
13、运动 【例2】 (多选)(2016江西吉安一中模拟)如图所示，两平行光滑的金属导轨MN、PQ固定在水平面上，相距为L，处于竖直向下的磁场中，整个磁场由n个宽度为x0的条形匀强磁场区域1、2n组成，从左向右依次排列，磁感应强度的大小分别为B、2B、3BnB，两导轨左端MP间接入电阻R，金属棒ab垂直于MN、PQ放在水平导轨上，且与导轨接触良好，不计导轨和金属棒的电阻。若在不同的磁场区域对金属棒施加不同的拉力，金属棒ab以恒定的速度v向右匀速运动。取金属棒图示位置(即磁场1区左侧)为x0，则通过ab的电流i、对棒施加的拉力F随位移x的变化图象是( ),答案 AD,2.以导体框的形式运动 【例3】
14、(2016广西钦州港期末)如图所示，两水平虚线ef、gh之间存在垂直纸面向外的匀强磁场，一质量为m、电阻为R的正方形铝线框abcd从虚线ef上方某位置由静止释放，线框运动中ab始终是水平的，已知两虚线ef、gh间距离大于线框边长，则从开始运动到ab边到达gh线之前的速度随时间的变化关系图象合理的是( ),答案 D,技巧秘诀 线框进入磁场问题的一般模型,考点四 电磁感应的综合问题,1.电磁感应中的动力学问题 (1)两种状态及处理方法,(2)力学对象和电学对象的相互关系,(3)动态分析的基本思路 解决这类问题的关键是通过运动状态的分析，寻找过程中的临界状态，如速度、加速度求最大值或最小值的条件。具
15、体思路如下：,思 维 拓 展 (1)在电磁感应现象中如何确定电源电动势的大小和方向？ (2)如何确定电磁感应现象中的电源、内阻、外电路？ (3)安培力的大小和方向如何确定？ (4)安培力做功对应的能量转化关系是什么？ (5)可用哪三种方法求解焦耳热Q?,电磁感应中的电路问题,【解题方略】 电磁感应问题往往跟电路分析问题紧密联系在一起。此类问题不仅考查电磁感应中的有关规律，如楞次定律、右手定则和法拉第电磁感应定律等，还考查电路分析的有关规律，如闭合电路的欧姆定律、焦耳定律等。,【例1】 (2015福建理综，18，6分)如图，由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd，固定在水平面
16、内且处于方向竖直向下的匀强磁场中。一接入电路电阻为R的导体棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动，滑动过程PQ始终与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦。在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中( ),A.PQ中电流先增大后减小 B.PQ两端电压先减小后增大 C.PQ上拉力的功率先减小后增大 D.线框消耗的电功率先减小后增大 思维流程,答案 C,技巧秘诀 “三步走”分析电路为主的电磁感应问题,电磁感应中的力学问题,【解题方略】 以力学问题为主的电磁感应问题与安培力和导体中的电流、导体运动的速度均有关，常涉及一根、两根或多根导体棒的运动问题。解题关键是受力分析和牛顿第二定律的应用。,1.研究对象：一根导体棒 【例2】 (2015盐城二模)如图所示，在匀强磁场中有一足够长的光滑平行金属导轨,与水平面间的夹角30，间距L0.5 m，上端接有阻值R0.3 的电阻，匀强磁场的磁感应强度大小B0.4 T
