内容正文:
微专题Ⅰ-2 电磁感应
命题视角(一) 楞次定律、法拉第电磁感应定律
[真题试能力]
1.(2023·海南高考)汽车测速利用了电磁感应现象,汽车可简化为一个矩形线圈abcd,埋在地下的线圈分别为1、2,通上顺时针(俯视)方向电流,当汽车经过线圈时( )
A.线圈1、2产生的磁场方向竖直向上
B.汽车进入线圈1过程产生感应电流方向为abcd
C.汽车离开线圈1过程产生感应电流方向为abcd
D.汽车进入线圈2过程受到的安培力方向与速度方向相同
解析:选C 由题意知,埋在地下的线圈1、2通有顺时针(俯视)方向的电流,则根据安培定则,可知线圈1、2产生的磁场方向竖直向下,A错误;汽车进入线圈1过程中,磁通量增大,根据楞次定律可知产生感应电流方向为adcb,B错误;汽车离开线圈1过程中,磁通量减小,根据楞次定律可知产生感应电流方向为abcd,C正确;汽车进入线圈2过程中,磁通量增大,根据楞次定律可知产生感应电流方向为adcb,再根据左手定则,可知汽车受到的安培力方向与速度方向相反,D错误。
2.(2023·湖北高考)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1.0 cm、1.2 cm和1.4 cm,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103 T/s,则线圈产生的感应电动势最接近( )
A.0.30 V B.0.44 V
C.0.59 V D.4.3 V
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解析:选B 根据法拉第电磁感应定律可知E===103×(1.02+1.22+1.42)×10-4 V=0.44 V,故选B。
3.(2023·江苏高考)如图所示,圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,OC导体棒的O端位于圆心,棒的中点A位于磁场区域的边缘。现使导体棒绕O点在纸面内逆时针转动,O、A、C点电势分别为φO、φA、φC,则( )
A.φO > φC B.φC > φA
C.φO=φA D.φO-φA=φA-φC
解析:选A 由题图可看出导体棒OA段转动切割磁感线,根据右手定则可知感应电动势的方向由A指向O,所以φO > φA,导体棒AC段不在磁场中,不切割磁感线,不产生感应电动势,则φC=φA,A正确,B、C错误;根据以上分析可知φO-φA > 0,φA-φC=0,则φO-φA > φA-φC,D错误。
[固本提素养]
1.判断感应电流方向的两种方法
(1)利用右手定则判断(适用于切割磁感线的运动)。
(2)利用楞次定律判断(适用于回路磁通量变化的情况)。
2.求解感应电动势常用的四种方法
表达式
E=n
E=BLvsin θ
E=BL2ω
E=NBSω·sin(ωt+φ0)
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情境图
研究
对象
回路(不一定闭合)
一段直导线(或等效成直导线)
绕一端转动的一段导体棒
绕与B垂直的轴转动的导线框
意义
一般求平均感应电动势,当Δt→0时求的是瞬时感应电动势
一般求瞬时感应电动势,当v为平均速度时求的是平均感应电动势
用平均值法求瞬时感应电动势
求瞬时感应电动势
适用条件
所有磁场(匀强磁场定量计算、非匀强磁场定性分析)
匀强磁场
匀强磁场
匀强磁场
3.感应电荷量的计算
磁通量变化时迁移的电荷量:q=I·Δt=·Δt=n·Δt=n,q仅由回路电阻R和磁通量的变化量ΔΦ决定。
[精练速过关]
1.(2023·银川高三模拟)(多选)如图甲所示是一种手摇发电的手电筒,内部有一固定的线圈和可来回运动的条形磁铁,其原理图如图乙所示,当沿图中箭头方向来回摇动手电筒过程中,条形磁铁在线圈内来回运动,灯泡发光。在此过程中,下列说法正确的是( )
A.增加摇动频率,灯泡变亮
B.线圈对磁铁的作用力方向不变
C.磁铁从线圈一端进入与从该端穿出时,灯泡中电流方向相反
D.磁铁从线圈一端进入再从另一端穿出的过程中,灯泡中电流方向相反
解析:选ACD 由法拉第电磁感应定律E=
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,知增加摇动频率,磁通量变化变快,则线圈中电动势变大,电路电流变大,所以灯泡变亮,A正确;由楞次定律知磁铁向下靠近时线圈对磁铁的作用力为斥力,竖直向上,磁铁向上远离时线圈对磁铁的作用力为引力,竖直向下,所以线圈对磁铁的作用力方向发生变化,B错误;磁铁从线圈同一端进出时原磁场方向相同,但进入时原磁场增加,穿出时减小,由楞次定律可知感应电流方向相反,C正确;磁铁从线圈一端进入再从另一端穿出,由楞次定律“增反减同”可知电流方向相反,D正确。
2.如图所示,水平放置的铝制圆盘与蹄形磁铁的转轴在同一竖直线上,圆盘