13.3法拉第电磁感应定律-2024年高考物理一轮复习100考点100讲

2024年高考一轮复习100考点100讲 第13章 电磁感应 第13.3讲 法拉第电磁感应定律 【知识点精讲】 1．感应电动势 (1)概念：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：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：E＝n，其中n为线圈匝数。 (3)感应电流与感应电动势的关系：遵守闭合电路的欧姆定律，即I＝。 3．对磁通量变化率的理解 (1)磁通量变化率描述的是磁通量变化的快慢，即单位时间内变化量或磁通量变化与所需时间的比值。 (2)在磁通量与时间关系图线中，某时刻的变化率为该时刻图线切线的斜率，显然和该时刻的磁通量无关。 4．导体切割磁感线时的感应电动势 (1)导体垂直切割磁感线时，感应电动势可用E＝Blv求出，式中l为导体切割磁感线的有效长度。 【特别提醒】．公式E＝Blv的使用条件：匀强磁场，B、l、v三者相互垂直。 E＝Blv的“三性” (i)正交性：本公式是在一定条件下得出的，除磁场为匀强磁场外，还需B、l、v三者互相垂直。 (ii)瞬时性：若v为瞬时速度，则E为相应的瞬时感应电动势。 (iii)有效性：公式中的L为导体切割磁感线的有效长度。 如图中，棒的有效长度为ab间的距离。 (2)导体棒在磁场中转动时，导体棒以端点为轴，在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动产生感应电动势E＝Bl＝Bl2ω(平均速度等于中点位置的线速度lω)。 【方法归纳】 　法拉第电磁感应定律应用 1．应用法拉第电磁感应定律解题的一般步骤 (1)分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况； (2)利用楞次定律确定感应电流的方向； (3)灵活选择法拉第电磁感应定律的不同表达形式列方程求解。 2．磁通量变化通常有两种方式 (1)磁感应强度B不变，垂直于磁场的回路面积发生变化，此时E＝nB。 (2)垂直于磁场的回路面积不变，磁感应强度发生变化，此时E＝nS，其中是B－t图象的斜率。 3．决定感应电动势E大小的因素 E的大小由和线圈的匝数共同决定。 【最新高考题精练】 1． （2023高考湖北卷）近场通信（NFC）器件应用电磁感应原理进行通讯，其天线类似一个压平的线圈，线圈尺寸从内到外逐渐变大。如图所示，一正方形NFC线圈共3匝，其边长分别为、和，图中线圈外线接入内部芯片时与内部线圈绝缘。若匀强磁场垂直通过此线圈，磁感应强度变化率为，则线圈产生的感应电动势最接近（ ） A. B. C. D. 2. （2023天津卷）如图，有一正方形线框，质量为m，电阻为R，边长为l，静止悬挂着，一个三角形磁场垂直于线框所在平面，磁感线垂直纸面向里，且线框中磁区面积为线框面积一半，磁感应强度变化B = kt（k > 0），已知重力加速度g，求： （1）感应电动势E； （2）线框开始向上运动的时刻t0； 3.（2021年高考广东学业水平选择性测试）如图7所示，水平放置足够长光滑金属导轨abc和de，ab与de平行，bc是以O为圆心的圆弧导轨.。圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁场．金属杆OP的O端与e点用导线相接，P端与圆弧bc接触良好．初始时，可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上．若杆OP绕O点在匀强磁场区内从b到c匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的有 A. 杆OP产生的感应电动势恒定 B. 杆OP受到的安培力不变 C. 杆MN做匀加速直线运动 D. 杆MN中的电流逐渐减小 4.(9分) （2020高考北京卷） 如图甲所示，匝的线圈(图中只画了2匝)，电阻，其两端与一个的电阻相连，线圈内有指向纸内方向的磁场。线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。 (1)判断通过电阻的电流方向； (2)求线圈产生的感应电动势； (3)求电阻两端的电压。 5.（15分）（2020高考江苏物理）如图所示，电阻为的正方形单匝线圈的边长为，边与匀强磁场边缘重合.磁场的宽度等于线圈的边长，磁感应强度大小为.在水平拉力作用下，线圈以的速度向右穿过磁场区域.求线圈在上述过程中 （1）感应电动势的大小E； （2）所受拉力的大小F； （3）感应电流产生的热量Q. 6.（2019·新课标全国Ⅰ卷）空间存在一方向与直面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图（a）中虚线MN所示，一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上。t=0时磁感应强度的方向如图（a）所示。磁感应强度B随时间t的变化关系如图（b）所示，则在t=0到t=t1的时间间隔内（ ） A．圆环所受安培力的方向始终不