专题24 法拉第电磁感应定律的理解及应用-【起飞计划】2024年高考物理热点知识清单与题型讲练（全国通用）

专题24 法拉第电磁感应定律的理解及应用 题型一 对法拉第电磁感应定律的理解及应用 1 题型二 导体切割磁感线产生感应电动势 4 类型1 平动切割磁感线 4 类型2 转动切割磁感线 6 类型3 有效长度问题 8 题型三 自感现象 9 题型四 涡流 电磁阻尼和电磁驱动 12 题型一 对法拉第电磁感应定律的理解及应用 1．感应电动势 (1)感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势．产生感应电动势的那部分导体就相当于电源，导体的电阻相当于电源内阻． (2)感应电流与感应电动势的关系：遵循闭合电路欧姆定律，即I＝. 2．感应电动势大小的决定因素 (1)感应电动势的大小由穿过闭合电路的磁通量的变化率和线圈的匝数共同决定，而与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ的大小没有必然联系． (2)当ΔΦ仅由B的变化引起时，则E＝n；当ΔΦ仅由S的变化引起时，则E＝n；当ΔΦ由B、S的变化同时引起时，则E＝n≠n. 3．磁通量的变化率是Φ－t图象上某点切线的斜率． [题型专练1]. （2022秋•河南期末）如图所示，面积为S的N匝闭合线圈abcd水平放置，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面与磁场磁感应强度的夹角为45°。现将线圈以ab边为轴以角速度ω按顺时针转动90°，则（　　） A．线框水平时，线框中磁通量为NBS B．线框转动90°过程中，线框中磁通量变化量为0 C．线框转动过程中，感应电流先沿adcba后沿abcda D．线框转动90°过程中，线框中平均电动势为NBSω [题型专练2]. （2023秋•金凤区校级期中）在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环，导体环面积为S＝0.1m2，导体环的总电阻为R＝10Ω。规定导体环中电流的正方向如图甲所示，磁场方向向上为正。磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示，B0＝0.1T。则（　　） A．t＝1s时，导体环中电流为零 B．第2s内，导体环中电流与正方向相反 C．第3s内，通过导体环中电流大小为10﹣3A D．第4s内，通过导体环中电流大小为10﹣2A [题型专练3]. （2022秋•香坊区校级期末）如图所示，a、b是两个用同样的导线制成的单匝圆形闭合线圈，线圈半径ra＝3rb。匀强磁场垂直于线圈平面，且磁感应强度随时间均匀增加。下列判断正确的是（　　） A．线圈a、b中感应电流均为顺时针方向 B．线圈a、b的感应电动势之比是3：1 C．线圈a、b的感应电流之比是9：1 D．线圈a、b在t时间内，产生的热量之比是27：1 [题型专练4]. （2023春•青羊区校级月考）用电阻为r的硬质细导线，做成半径为R的圆环，垂直圆环面的磁场充满其内接正方形，t＝0时磁感应强度的方向如图（a）所示，磁感应强度随时间t的变化关系如图（b）所示，则圆环中产生的感应电动势为（　　） A． B． C． D． [题型专练5]. （2023•乐清市校级开学）如图甲所示，在竖直方向分布均匀的磁场中水平放置一个金属圆环，圆环所围面积为0.1m2，圆环电阻为0.2Ω。在1s内圆环中的感应电流I从上往下看为顺时针方向。磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示（其中在4∼5s的时间段呈直线）。则（　　） A．在0～5s时间段，感应电流先减小后增大再减小 B．在0～2s时间段感应电流沿顺时针方向，在2～5s时间段感应电流也沿顺时针方向 C．在0～5s时间段，圆环最大发热功率为5.0×10﹣4W D．在0～2s时间段，通过圆环横截面的电荷量为5.0×10﹣1C 题型二 导体切割磁感线产生感应电动势 1．公式E＝Blv的使用条件 (1)匀强磁场． (2)B、l、v三者相互垂直． (3)如不垂直，用公式E＝Blvsin θ求解，θ为B与v方向间的夹角． 2．“瞬时性”的理解 (1)若v为瞬时速度，则E为瞬时感应电动势． (2)若v为平均速度，则E为平均感应电动势． 3．切割的“有效长度” 公式中的l为有效切割长度，即导体在与v垂直的方向上的投影长度．图4中有效长度分别为： 图4 甲图：l＝sin β； 乙图：沿v1方向运动时，l＝；沿v2方向运动时，l＝0. 丙图：沿v1方向运动时，l＝R；沿v2方向运动时，l＝0；沿v3方向运动时，l＝R. 4．“相对性”的理解 E＝Blv中的速度v是相对于磁场的速度，若磁场也运动，应注意速度间的相对关系． 类型1 平动切割磁感线 [题型专练6]. （2023秋•金坛区期中）如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。t＝0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置恰好使MDEN构成一个边长为l的正方形。为使MN棒中不产生感应电流，从t＝0开始，磁感应强度B应该怎样随时间t变化，下列关系式中正确的是（