专题15 电磁感应定律及其应用--2024年高考物理二轮热点题型归纳与变式演练（新高考通用）

专题15 电磁感应定律及其应用 题型一 楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用 【解题指导】 (1)理解“谁”阻碍“谁”，及如何阻碍． (2)理解楞次定律的广义形式，“结果”阻碍“原因”． 【典例分析1】（2023·河南开封·统考一模）如图所示，金属导体圆环用绝缘支架固定在铁架台上，圆环面水平。在圆环正上方，一质量为m，可视为质点的小磁铁通过细线吊在铁架台的横杆上，细线与圆环的轴线重合，小磁铁距铁架台底面的高度为h。现剪断细线，小磁铁沿圆环轴线下落到铁架台底面上。不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A．小磁铁落在铁架台底面上时的速度大小为 B．小磁铁下落的整个过程中，加速度先小于g后大于g C．在小磁铁下落的整个过程中，圆环对小磁铁的作用力先竖直向上后竖直向下 D．在小磁铁下落的整个过程中，圆环中的感应电流先逆时针后顺时针（从上往下看） 【典例分析2】（2023上·吉林长春·高三东北师大附中校考阶段练习）如图所示，当条形磁铁N极移近螺线管时，关于螺线管中A点与B点电势关系，下列说法正确的是（    ）    A．A点电势低于B点电势 B．A点电势等于B点电势 C．A点电势高于B点电势 D．无法确定 【典例分析3】（2023上·福建福州·高三校联考期中）如图甲所示，线圈套在长玻璃管上，线圈的两端与电流传感器（可看作理想电流表）相连。将强磁铁从长玻璃管上端由静止释放，磁铁下落过程中将穿过线圈，并不与玻璃管摩擦。实验观察到如图乙所示的感应电流随时间变化的图像，从上往下看线圈中顺时针为电流的正方向。下列判断正确的是（　　） A．本次实验中朝下的磁极是N极 B．t1~t2与t2~t3两段时间里图线与坐标轴围成的面积相等 C．磁铁下落过程减少的重力势能等于增加的动能 D．磁铁若从更高处释放，t2时刻穿过线圈的磁通量更大 【方法提炼】 1.感应电流方向的判断方法 (1)右手定则，即根据导体在磁场中做切割磁感线运动的情况进行判断。 (2)楞次定律，即根据穿过闭合回路的磁通量的变化情况进行判断。 2．楞次定律中“阻碍”的主要表现形式 (1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”。 (2)阻碍相对运动——“来拒去留”。 (3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”。 (4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”。 3．感应电动势大小的计算 情景图 研究对象 回路(不一定闭合) 一段直导线(或等效直导线) 绕一端转动的一段导体棒 绕与B垂直的轴转动的导线框 表达式 E＝n E＝BLv E＝BL2ω 从图示时刻计时E＝NBS·ωcosωt 【变式演练】 1．（2023·广西·统考三模）三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框，正方形线框的边长与圆线框的直径相等，圆线框的半径与正六边形线框的边长相等，如图所示。把它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中线框所在平面均与磁场方向垂直，正方形、圆形和正六边形线框中感应电动势大小分别为、和。则（　　） A． B． C． D． 2．（2023上·江苏南京·高三校联考期中）如图所示，一不可伸长的细绳的上端固定，下端系在边长为l=0.40m的正方形金属框的D点上。金属框的一条对角线AC水平，其下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。己知构成金属框的导线单位长度的阻值为=5.0×10-3Ω/m。在t=0到t=3.0s时间内，磁感应强度大小随时间t的变化关系为B（t）=0.3-0.1t（SI制）。则下列说法正确的是（　　） A．t=0到t=3.0s时间内，金属框中产生的感应电动势为0.016V B．t=0到t=3.0s时间内，金属框中的电流方向为A→D→C→B→A C．t=2.0s时金属框所受安培力的大小为N D．在t=0到t=2.0s时间内金属框产生的焦耳热为0.032J 3.(多选)空间存在一方向与纸面垂直、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变 B．圆环中的感应电流始终沿顺时针方向 C．圆环中的感应电流大小为 D．圆环中的感应电动势大小为 4.（2023上·山西运城·高三校联考阶段练习）如图所示，螺线管竖直固定，螺线管正下方水平地面上有一金属圆环，螺线管的轴线通过圆环的圆心，给螺线管通入如图所示方向的电流，电流均匀增大，圆环保持不动，则下列说法正确的是（　　）    A．从上往下看，圆环中有顺时针方向的感应电流 B．圆环中磁通量均匀增大 C．圆环