专题4.2 电磁感应的规律及应用（Word讲义）-【金版新学案】2024高考物理大二轮专题复习与测试（老教材）

第二讲　电磁感应的规律及应用 命题角度　高考对本讲知识常考查对感应电动势、感应电流等基本概念的理解，还有楞次定律(或右手定则)、法拉第电磁感应定律(或切割公式)等规律的理解及应用，还常与电路知识、图像知识、动力学和运动学知识、能量和动量规律综合考查。 命题形式　高考中本部分内容常联系生产、生活、科技等实际情景命题，常以选择题或计算 题的形式呈现，计算题一般为压轴题，综合性较强、难度较大。 考点一　楞次定律、法拉第电磁感应定律的理解及应用 1．楞次定律中“阻碍”的几种表现形式 (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”。(注意：适用于单向磁场) (4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”。 2．判断感应电流(或感应电动势)方向的两种方法 (1)楞次定律。 (2)右手定则。 3．计算感应电动势大小的两种方法 (1)应用法拉第电磁感应定律计算：E＝n ＝n·S(仅B变化)＝n (仅S变化)。 (2)应用切割公式计算 ①平动切割：E＝Blv。 ②转动切割：E＝Bl2ω。(以导体棒的一端为轴转动) (2021·河北高考)如图，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，导轨间距最窄处为一狭缝，取狭缝所在处O点为坐标原点，狭缝右侧两导轨与x轴夹角均为θ，一电容为C的电容器与导轨左端相连，导轨上的金属棒与x轴垂直，在外力F作用下从O点开始以速度v向右匀速运动，忽略所有电阻，下列说法正确的是(　　) A．通过金属棒的电流为2BCv2tan θ B．金属棒到达x0时，电容器极板上的电荷量为BCvx0tan θ C．金属棒运动过程中，电容器的上极板带负电 D．金属棒运动过程中，外力F做功的功率恒定 答案：A 解析：根据楞次定律可知电容器的上极板应带正电，C错误；由题意知导体棒匀速切割磁感线，根据几何关系可知切割长度为l＝2x tan θ，x＝vt，则产生的感应电动势为E＝2Bv2t tan θ，由题图可知电容器直接与电源相连，则电容器的电荷量为Q＝CE＝2BCv2t tan θ，则流过导体棒的电流I＝＝2BCv2tan θ，A正确；当金属棒到达x0处时，导体棒产生的感应电动势为E′＝2Bvx0tan θ，则电容器的电荷量为Q＝CE′＝2BCvx0tan θ，B错误；由于导体棒做匀速运动，则F＝F安＝BIl，由选项A可知流过导体棒的电流I恒定，但l与t成正比，则F为变力，再根据力做功的功率公式P＝Fv，可看出F为变力，v不变，则功率P随力F变化而变化，D错误。 方法技巧 感应电荷量的计算方法 1．公式：q＝Δt＝Δt＝n。 2．通过回路截面的电荷量q仅与线圈匝数n、磁通量的变化量ΔΦ和回路总电阻R有关，与时间无关。　　 学生用书↓第72页 针对练1.(多选)(2021·广东高考)如图所示，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点在匀强磁场区域内从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 答案：AD 解析：OP转动切割磁感线产生的感应电动势为E＝Br2ω，因为OP匀速转动，所以杆OP产生的感应电动势恒定，故A正确；杆OP匀速转动，在回路中产生的感应电流由M到N通过MN棒，由左手定则可知，MN棒会向左运动，MN棒运动会切割磁感线，产生感应电流与原来电流方向相反，使回路电流减小，MN棒所受合力为安培力，电流减小，安培力会减小，加速度减小，故B、C错误，D正确。 针对练2.(多选)(2023·全国甲卷)一有机玻璃管竖直放在水平地面上，管上有漆包线绕成的线圈，线圈的两端与电流传感器相连，线圈在玻璃管上部的5匝均匀分布，下部的3匝也均匀分布，下部相邻两匝间的距离大于上部相邻两匝间的距离，如图(a)所示。现让一个很小的强磁体在玻璃管内沿轴线从上端口由静止下落，电流传感器测得线圈中电流I随时间t的变化如图(b)所示。则(　　) A．小磁体在玻璃管内下降速度越来越快 B．下落过程中，小磁体的N极、S极上下颠倒了8次 C.下落过程中，小磁体受到的电磁阻力始终保持不变 D.与上部相比，小磁体通过线圈下部的过程中，磁通量变化率的最大值更大 答案：AD 解析：电流的峰值越来越大，即小磁铁在依次穿过每个线圈的过程中磁通量的变化率越来越快，因此小磁体的速度越来越大，A、D正确；假设小磁体是N极向下穿过线圈，则