1、高频考点分类突破 基础知识自主梳理 目 录 ONTENTSC学科素养提升 4 课时作业 第2讲 法拉第电磁感应定律 自感 涡流 第十章 电磁感应 一、法拉第电磁感应定律1感应电动势(1)概念：在中产生的电动势(2)产生条件：穿过回路的发生改变，与电路是否闭合(3)方向判断：感应电动势的方向用或判断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成正比(2)公式：Ent，其中 n 为线圈匝数(3)感应电流与感应电动势的关系：遵守闭合电路的定律，即 I .电磁感应现象磁通量无关楞次定律右手定则磁通量的变化率欧姆ERr3导体切割磁感线的情形(1)若 B、l、v 相互垂直，则
2、 E.(2)vB 时，E0.二、自感、涡流1自感现象(1)概念：由于导体本身的变化而产生的电磁感应现象称为自感(2)自感电动势定义：在自感现象中产生的感应电动势叫作表达式：ELIt.Blv电流自感电动势(3)自感系数 L相关因素：与线圈的、形状、以及是否有铁芯有关单位：亨利(H)，1 mH H,1 H H.2涡流当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导体中都会产生，这种电流像水的漩涡，所以叫涡流大小匝数103106感应电流判一判 记一记易错易混 判一判(1)磁通量变化越大，产生的感应电动势也越大()(2)磁通量变化越快，产生的感应电动势就越大()(3)磁场相对导体棒运动时，导体棒中也可能产生
3、感应电动势()(4)线圈匝数 n 越多，磁通量越大，产生的感应电动势越大()(5)线圈中的电流越大，自感系数也越大()(6)自感电动势阻碍电流的变化，但不能阻止电流的变化()(7)当导体在匀强磁场中垂直磁场方向运动时(运动方向和导体垂直)，感应电动势为EBLv.()(8)涡流就是自感()规律结论 记一记(1)在应用公式计算感应电动势时，应注意公式的适用条件：Ent 适用于磁通量变化易求的情形；EBlv 适用于导体棒平动切割磁感线的情形；EBl v 12Bl2 适用于导体棒转动切割磁感线的情形(2)解题中常用到的二级结论计算通过导体截面的电荷量的两个途径：q I tI ER，E nt qnRFA
4、BL I，FAtpqpBL安培力做功时的能量转化：电能机械能平动直杆所受的安培力：FAB2L2vR总；热功率：P 热B2L2v2R总.考点一 对法拉第电磁感应定律的理解及应用自主学习型 1感应电动势的决定因素(1)由 Ent 知，感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的变化率t 和线圈匝数 n共同决定，磁通量 较大或磁通量的变化量 较大时，感应电动势不一定较大(2)t 为单匝线圈产生的感应电动势大小2法拉第电磁感应定律的两个特例(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，EnBt S.(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，EnBSt.1法拉第电
5、磁感应定律应用 A、B 两闭合圆形导线环用相同规格的导线制成，它们的半径之比 rArB21，在两导线环包围的空间内存在一正方形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直于两导线环所在的平面，如图所示在磁场的磁感应强度随时间均匀增大的过程中，下列说法正确的是()A两导线环内所产生的感应电动势相等BA 环内所产生的感应电动势大于 B 环内所产生的感应电动势C流过 A、B 两导线环的感应电流的大小之比为 14D流过 A、B 两导线环的感应电流的大小之比为 11某一时刻穿过 A、B 两导线环的磁通量均为穿过磁场所在区域面积上的磁通量，设磁场区域的面积为 S，则 BS，由 Et Bt S(S 为磁场区域面积)，对
6、 A、B 两导线环，有EAEB1，所以 A 正确，B 错误；IER，R lS1(S1 为导线的横截面积)，l2r，所以IAIBEArBEBrA12，C、D 错误A2法拉第电磁感应定律与楞次定律应用 如图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为 n，面积为S.若在 t1 到 t2 时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由 B1均匀增加到 B2，则该段时间线圈两端 a 和 b 之间的电势差 ab()A恒为nSB2B1t2t1 B从 0 均匀变化到nSB2B1t2t1C恒为nSB2B1t2t1 D从 0 均匀变化到nSB2B1t2t1根据法拉第电磁感应定律得，感应电动势
7、 Ent nB2B1St2t1，由楞次定律和右手螺旋定则可判断 b 点电势高于 a 点电势，因磁场均匀变化，所以感应电动势恒定，因此 a、b 两点电势差恒为 abnSB2B1t2t1，选项C 正确C3电动势及电荷量的综合问题(2018高考全国卷)如图，导体轨道 OPQS 固定，其中 PQS 是半圆弧，Q 为半圆弧的中点，O为圆心轨道的电阻忽略不计OM 是有一定电阻、可绕 O 转动的金属杆M 端位于 PQS 上，OM 与轨道接触良好空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为 B.现使 OM 从 OQ 位置以恒定的角速度逆时针转到 OS 位置并固定(过程)；再使磁感应强度的大小以一定
8、的变化率从 B 增加到 B(过程)在过程、中，流过 OM 的电荷量相等，则BB 等于()A.54 B.32 C.74 D2过程回路中磁通量变化 114BR2，设 OM 的电阻为 R，流过 OM 的电荷量 Q11R.过程回路中磁通量变化 212(BB)R2，流过 OM的电荷量 Q22R.又 Q2 Q1，联立解得BB 32，选项 B 正确B易错警示应用法拉第电磁感应定律应注意的 3 个问题1公式 Ent 求解的是一个回路中某段时间内的平均电动势，在磁通量均匀变化时，瞬时值才等于平均值2利用公式 EnSBt 求感应电动势时，S 为线圈在磁场范围内的有效面积3通过回路截面的电荷量 q 仅与 n、和回路
9、电阻 R 有关，与时间长短无关推导如下：q I tntRtnR.考点二 切割类电动势的计算 自主学习型1三种切割方式感应电动势大小的计算切割方式感应电动势的表达式情景垂直切割EBlv倾斜切割EBlvsin，其中 为 v 与B 的夹角旋转切割(以一端为轴)E12Bl22.EBlv 的三个特性(1)正交性：本公式要求磁场为匀强磁场，而且 B、l、v 三者互相垂直(2)有效性：公式中的 l 为导体切割磁感线的有效长度如图，导体棒的有效长度为ab 间的距离(3)相对性：EBlv 中的速度 v 是导体相对磁场的速度，若磁场也在运动，应注意速度间的相对关系1平动切割(多选)(2017高考全国卷)两条平行虚
10、线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直边长为 0.1 m、总电阻为 0.005 的正方形导线框 abcd 位于纸面内，cd 边与磁场边界平行，如图(a)所示已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd 边于 t0 时刻进入磁场线框中感应电动势随时间变化的图线如图(b)所示(感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正)下列说法正确的是()A磁感应强度的大小为 0.5 TB导线框运动速度的大小为 0.5 m/sC磁感应强度的方向垂直于纸面向外D在 t0.4 s 至 t0.6 s 这段时间内，导线框所受的安培力大小为 0.1 N由 E-t 图象可知，线框经过 0.2 s 全部进入磁场，则速度 vlt0
11、.10.2 m/s0.5 m/s，选项 B 正确；导体框进入磁场过程中 cd 边切割磁感线，由图象可知，E0.01 V，根据 EBlv 得，BElv0.010.10.5 T0.2 T，选项 A 错误；根据右手定则及正方向的规定可知，磁感应强度的方向垂直于纸面向外，选项 C 正确；在 t0.4 s 至 t0.6 s 这段时间内，导线框中的感应电流 IER 0.010.005 A2 A,所受的安培力大小为 FBIl0.220.1 N0.04 N，选项 D 错误BC2转动切割 如图所示，半径为 r 的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场 B 中，绕 O 轴以角速度 沿逆时针方向匀速转动，则通过电阻 R 的
12、电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计)()A由 c 到 d，IBr2R B由 d 到 c，IBr2RC由 c 到 d，IBr22R D由 d 到 c，IBr22R由右手定则判定通过电阻 R 的电流的方向是由 d 到 c；而金属圆盘产生的感应电动 E12Br2，所以通过电阻 R 的电流大小是 IBr22R，选项 D 正确D考点三 自感现象和涡流 师生互动型 1自感现象的四大特点(1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化(2)通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化(3)电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体(4)线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不能使过程
13、停止，更不能使过程反向2自感中“闪亮”与“不闪亮”问题与线圈串联的灯泡与线圈并联的灯泡电路图通电时电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮电流突然增大，然后逐渐减小达到稳定断电时电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，电流方向不变电路中稳态电流为 I1、I2：若 I2I1，灯泡逐渐变暗；若 I2I1，灯泡闪亮后逐渐变暗两种情况灯泡中电流方向均改变典例(2017高考北京卷)图 1 和图 2 是教材中演示自感现象的两个电路图，L1 和 L2 为电感线圈实验时，断开开关 S1 瞬间，灯 A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关 S2，灯 A2 逐渐变亮，而另一个相同的灯 A3立即变亮，最终 A2与 A3 的亮度相同下列说法正确的
14、是()A图 1 中，A1 与 L1 的电阻值相同B图 1 中，闭合 S1，电路稳定后，A1 中电流大于 L1 中电流C图 2 中，变阻器 R 与 L2 的电阻值相同D图 2 中，闭合 S2 瞬间，L2 中电流与变阻器 R 中电流相等思路点拨(1)弄清电路结构及电感线圈、灯泡的位置(2)电感线圈在电路中的作用是阻碍电流变化解析 在图 1 中断开 S1 瞬间，灯 A1 突然闪亮，说明断开 S1前，L1中的电流大于A1 中的电流，故 L1 的阻值小于 A1 的阻值，A、B 选项均错误；在图 2 中，闭合 S2瞬间，由于 L2 的自感作用，通过 L2 的电流很小，D 错误；闭合 S2 后，最终 A2
15、与A3 亮度相同，说明两支路电流相等，故 R 与 L2 的阻值相同，C 项正确答案 C易错警示(1)通过自感线圈中的电流不能发生突变，即通电过程中，电流逐渐变大；断电过程中，电流逐渐变小，此时线圈可等效为“电源”，该“电源”与其他电路元件形成回路(2)断电自感现象中灯泡是否“闪亮”问题的判断，在于对电流大小的分析，若断电后通过灯泡的电流比原来强，则灯泡先闪亮后再慢慢熄灭1自感现象分析(多选)如图所示，A、B、C 是三个完全相同的灯泡，L 是一个自感系数较大的线圈(直流电阻可忽略不计)，则()AS 闭合时，A 灯立即亮，然后逐渐熄灭BS 闭合时，B 灯立即亮，然后逐渐熄灭C电路接通稳定后，三个灯
16、亮度相同D电路接通稳定后，S 断开时，C 灯逐渐熄灭因线圈 L 的直流电阻可忽略不计，S 闭合时，A 灯立即亮，然后逐渐熄灭，A 正确S 闭合时，B 灯先不太亮，然后逐渐变亮，B 错误电路接通稳定后，B、C 灯亮度相同，A 灯不亮，C 错误电路接通稳定后，S 断开时，C 灯逐渐熄灭，D 正确AD2含容电路自感现象分析(多选)(2019贵州贵阳模拟)在如图所示的电路中，电源电动势为 E，内阻为 r，线圈 L 的电阻不计以下判断正确的是()A闭合 S，稳定后，电容器的 a 极板带正电B闭合 S，稳定后，电容器两端电压小于 EC断开 S 的瞬间，通过 R1 的电流方向向右D断开 S 的瞬间，通过 R
17、2 的电流方向向右闭合 S，稳定后，电容器相当于断路，线圈 L 相当于短路，所以电容器 b 极板与电源正极相连，带正电荷，A 项错误；电源有内阻，电容器两端电压等于电路的路端电压，小于电源电动势，B 项正确；断开 S 瞬间，电容器与 R2构成回路放电，通过 R2 的电流方向向左，D 项错误；断开 S 瞬间，由于自感现象，线圈 L 相当于临时电源，阻碍原来的电流减小，通过线圈的电流方向不变，R1 与线圈 L 构成回路，所以通过 R1 的电流方向向右，C 项正确BC3对涡流的理解(多选)如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来若要缩短上述加热时间，下
18、列措施可行的有()A增加线圈的匝数B提高交流电源的频率C将金属杯换为瓷杯D取走线圈中的铁芯当线圈上通交流电时，金属杯由于发生电磁感应现象，杯中有感应电流，对水加热，若要增大感应电流，则需要增大感应电动势或者减小杯体的电阻增加线圈的匝数，使得穿过金属杯的磁场增强，感应电动势增大，选项 A 正确；提高交变电流的频率，使得磁通量的变化率增大，感应电动势增大，选项 B正确；若将金属杯换为瓷杯，则不会产生感应电流，选项 C 错误；取走线圈中的铁芯，磁场会大大减弱，感应电动势减小，选项 D 错误AB电磁感应现象与生活密切相关，高考对这部分的考查更趋向于有关现代气息和STS 问题中信息题的考查命题背景有电磁
19、炉、电子秤、电磁卡、电磁焊接术、卫星悬绳发电、磁悬浮列车等典例展示(2017高考全国卷)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左右振动的衰减最有效的方案是()解析 由于要求有效衰减紫铜薄板的上下及左右的微小振动，则在紫铜薄板发生微小的上下或左右振动时，通过紫铜薄板横截面的磁通量应均能发生变化，产生阻碍作用，由图可以看出，只有 A 图方案中才能使两方向上的微小振动得到有效衰减答
20、案 A1磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈当以速度 v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势，其 E-t 关系如图所示如果只将刷卡速度改为v02，线圈中的 E-t 关系图可能是()解析：若将刷卡速度改为v02，线圈切割磁感线运动时产生的感应电动势大小将会减半，周期将会加倍，故 D 项正确，其他选项错误答案：D2(多选)如图是磁悬浮的原理，图中 A 是圆柱形磁铁，B 是用高温超导材料制成的超导圆环将超导圆环水平放在磁铁 A 上，它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁 A 上方的空中，则()A将 B 放入磁场的过程中，B 中将产生感应电流，稳定后，感应电流消失B将 B 放入磁场
21、的过程中，B 中将产生感应电流，稳定后，感应电流仍存在C如 A 的 N 极朝上，B 中感应电流为顺时针方向(俯视)D如 A 的 N 极朝上，B 中感应电流为逆时针方向(俯视)当将 B 环靠近 A 时，由于越靠近磁铁 A，磁场就越强，磁感线就越密，所以在靠近过程中穿过 B 环的磁通量发生改变，即在该环中会产生感应电流；由于发生了超导，即 B 环没有电阻，所以稳定后 B 环中的电流不会变小，且永远存在，故 A 错误，B 正确此时 B 环水平放在磁铁 A 上且悬浮在磁铁 A的上方空中，即其相互排斥，说明 B 环的下面是 N 极，故 B 环中感应电流为顺时针方向(俯视)，故 C 正确，D 错误BC3(
22、2019北京丰台区模拟)随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的视线小到手表、手机，大到电脑、电动汽车，都已经实现了无线充电从理论研发到实际应用的转化如图所示为某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式充电的原理图关于无线充电，下列说法正确的是()A无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”B只有将充电底座接到直流电源上才能对手机进行充电C接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同D只要有无线充电底座，所有手机都可以进行无线充电无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是电磁感应，故 A 错误；当给充电设备通以恒定直流电时，充电设备不会产生交变磁场，即不能正常充电，故B 错误；接收线圈中交变电流的频率应与发射线圈中交变电流的频率相同，故 C 正确；被充电手机内部，应该有一类似金属线圈的部件与手机电池相连，当有交变磁场时，则产生感应电动势，那么普通手机由于没有金属线圈，所以不能够利用无线充电设备进行充电，故 D 错误C课时作业 点击进入word.
