专题07 电磁感应的简单应用（考点串讲）-2024-2025学年高二物理上学期期末考点大串讲（人教版2019）

专题07 电磁感应的简单应用 高二物理上学期·期末复习大串讲 知识串讲 方法模型归纳 巩固提升 人教版 知识串讲 01 知识点1　电磁感应的探索历程 1．“电生磁”的发现. 1820年，丹麦物理学家__________发现了电流的磁效应. 2．“磁生电”的发现. 1831年，英国物理学家________发现了电磁感应现象.产生的电流叫作___________. 奥斯特 法拉第 感应电流 知识串讲 01 3．法拉第的概括. 法拉第把引起感应电流的原因概括为五类： (1)变化的________. (2)变化的________. (3)________的恒定电流. (4)________的磁铁. (5)在磁场中运动的________. 电流 磁场 运动 运动 导体 知识串讲 01 4．电磁感应. 法拉第把他发现的“磁生电”的现象叫作__________，产生的电流叫作感应电流. 5．发现电磁感应现象的意义. (1)使人们对电与磁内在联系的认识更加完善，宣告了________作为一门统一学科的诞生. (2)使人们找到了__________的条件，开辟了人类的电气化时代. 电磁感应 电磁学 磁生电 知识串讲 01 知识点2　产生感应电流的条件 1．探究导体棒在磁场中运动是否产生感应电流(如图所示). 实验操作 实验现象 (有无电流) 分析论证 导体棒静止 ________ 闭合电路包围的面积______时，电路中有感应电流产生；包围的面积______时，电路中无感应电流产生 导体棒平行磁感线运动 ________ 导体棒切割磁感线运动 ________ 无 无 有 变化 不变 知识串讲 01 2．探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生感应电流(如图所示). 有 实验操作 实验现象 (有无电流) 分析论证 N极插入线圈 ________ 线圈中的磁场________时，线圈中有感应电流；线圈中的磁场______时，线圈中无感应电流 N极停在线圈中 ________ N极从线圈中抽出 ________ S极插入线圈 ________ S极停在线圈中 ________ S极从线圈中抽出 ________ 无 有 有 无 有 变化 不变 知识串讲 01 3．归纳结论. 只要穿过________导体回路的________发生变化，闭合电路中就有感应电流. 知识点3　电磁感应现象的应用 1．________是根据电磁感应原理制造的，它开辟了人类社会的电气化时代. 2．生产、生活中广泛使用的变压器、电磁炉等都是根据__________原理制造的. 闭合 磁通量 发电机 电磁感应 知识串讲 01 　楞次定律 1. 内容： 感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的________________. 特别提醒：“阻碍”并不意味着“相反”．感应电流产生磁场的方向和原磁场方向可能同向，也可能反向，需根据磁通量的变化情况判断． 磁通量的变化 知识串讲 01 2. 判断感应电流方向的“四步法” 3. 适用范围：一切电磁感应现象． 知识串讲 01 　右手定则 1. 内容： 伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从________进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时________所指的方向就是感应电流的方向，如图所示. 2. 适用范围： 适用于闭合电路部分导体______________产生感应电流的情况． 掌心 四指 切割磁感线 方法模型归纳 02 一.电流的磁效应与电磁感应现象 1．磁通量的变化大致可分为以下几种情况. (1)磁感应强度B不变，有效面积S发生变化.如图甲所示. (2)面积S不变，磁感应强度B发生变化.如图乙所示. (3)磁感应强度B和面积S都不变，它 们之间的夹角发生变化.如图丙所示. 2．电磁感应现象：法拉第把他发现的磁生电的现象叫作电磁感应现象. 方法模型归纳 02 例1　如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置. (1)将图中所缺的导线补接完整. (2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转一下，那么合上开关后可能出现的情况有：①将线圈A迅速抽出线圈B时，灵敏电流计指针将____________. ②线圈A插入线圈B后，将滑动变阻器的滑片迅速向左拉时，灵敏电流计指针____________.(均填“向左偏转一下” “向右偏转一下”或“不动”). 方法模型归纳 02 【答案】(1)如图　(2)①向左偏转一下 ②向左偏转一下 方法模型归纳 02 变式1　(2023年佛山名校期中)如图所示的实验装置中用于研究电磁感应现象的是 (　　) 【答案】B 方法模型归纳 02 二.判断感应电流能否产生 判断回路中是否产生感应电流的思路. 方法模型归纳 02 例2　如图所示，矩形线框abcd由静止开始运动，若要使线框中产生感应电流且磁通量逐渐变大，则线框的运动情况应该是 (　　) A．向右平动(ad边还没有进入磁场) B．向上平动(ab边还没有离开磁场) C．以bc边为轴转动(ad边还没有转入磁场) D．以ab边为轴转动(转角不超过90°) 【答案】A 方法模型归纳 02 变式2　如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，有一闭合导体环，环面与磁场垂直．当导体环在磁场中完成下述运动时，可能产生感应电流的是(　　) A．导体环保持水平且在磁场中向上或向下运动 B．导体环保持水平向左或向右加速平动 C．导体环以垂直环面、通过环心的轴转动 D．导体环以一条直径为轴，在磁场中转动 【答案】D 方法模型归纳 02 三.楞次定律 楞次定律中“阻碍”的含义 方法模型归纳 02 1. 应用楞次定律的基本思路： 2. 上图描述了磁通量变化、磁场方向、感应电流方向三个因素的关系，只要知道了其中任意两个因素，就可以确定第三个因素． 方法模型归纳 02 方法模型归纳 02 例3.在电磁感应现象中，下列说法中正确的是( ) A. 感应电流产生的磁场总是跟原来的磁场方向相反 B. 感应电流产生的磁场总是阻碍原磁通量的变化 C. 闭合线框放在匀强磁场中做切割磁感线运动，一定产生感应电流 D. 闭合线框放在变化的磁场中一定能产生感应电流 B 方法模型归纳 02 变式3. (多选)(2022·河北定州高二上期末)研究发现，通电长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度与电流成正比、与距导线的距离成反比．如图所示，长直导线MN中通有竖直向上的电流I，其右侧有一个矩形线框ABCD，线框与导线始终在同一个平面内，下列说法中正确的是( ) BD 方法模型归纳 02 A. 若I恒定，线框向上平动时，则线框中产生A→B→C→D→A方向的感应电流 B. 若I恒定，线框向右平动时，则线框中产生A→B→C→D→A方向的感应电流 C. 若线框固定，MN中的电流增大，则线框中产生A→B→C→D→A方向的感应电流 D. 若线框固定，MN中的电流减小，则线框中产生A→B→C→D→A方向的感应电流 方法模型归纳 02 例4.(2022·辽宁葫芦岛高二上期末)如图所示，直导线固定于纸面内，一矩形线框，在纸面内从abcd位置平移到a′b′c′d′位置的过程中，关于线框内产生的感应电流方向，下列说法中正确的是( ) A. 一直逆时针 B. 顺时针→逆时针 C. 逆时针→顺时针→逆时针 D. 顺时针→逆时针→顺时针 D 方法模型归纳 02 变式4.矩形线圈ABCD位于长直通电导线MN附近，线圈与导线在同一个平面内，线圈的两条长边与导线平行．长直导线中电流i与时间t的关系有下列四种情况，规定M→N电流的方向为正，如图所示则能使矩形线圈中始终产生ABCD方向电流的是( ) B 方法模型归纳 02 四.电磁感应中电路的分析和计算 1.电路分析. 产生感应电动势的那部分导体或线圈相当于电源,其电阻相当于电源的内阻,这部分电路相当于内电路,电路的其他部分可看作外电路,必要时画出等效电路图,利用闭合电路的有关知识进行分析计算. 2.“电源”正、负极的确定. 根据楞次定律、安培定则或右手定则可以判断感应电流的方向,电源内部的电流由负极流向正极. 方法模型归纳 02 方法模型归纳 02 例5.穿过闭合回路的磁通量Φ随时间t的变化图像分别如图所示,下列关于回路中产生的感应电动势的说法正确的是(　) 甲 乙 丙 丁 A.图甲回路中感应电动势恒定不变 B.图乙回路中感应电动势恒定不变 C.图丙回路中0~t1时间内感应电动势小于t1~t2时间内感应电动势 D.图丁回路中感应电动势先变大后变小 答案:B 方法模型归纳 02 例6.如图所示,在磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中,金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动,MN中产生的感应电动势为E1;若磁感应强度变为2B,其他条件不变,MN中产生的感应电动势变为E2.通过电阻R的电流方向及E1∶E2分别为(　　) A.c→a,2∶1 B.a→c,2∶1 C.a→c,1∶2 D.c→a,1∶2 答案: C　 方法模型归纳 02 变式5.(多选)如图所示,将一导线弯成半径为r的半圆形闭合线框.虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直于回路所在的平面.线框以速度v向右匀速进入磁场,直径CD始终与MN垂直.从D点到达边界开始到C点进入磁场为止,下列结论正确的是(　　) A.感应电流方向不变 B.CD段导线始终不受安培力 C.感应电动势的最大值E=Brv D.感应电动势的平均值=πBrv 答案:ACD 方法模型归纳 02 例7.如图甲所示,单匝线圈两端A、B与一理想电压表相连,线圈内有一垂直于纸面向里的匀强磁场,线圈中的磁通量变化规律如图乙所示.下列说法正确的是 (　　) A.0~0.1 s内磁通量的变化量为0.15 Wb B.电压表读数为 V C.B端比A端的电势高 D.电压表“+”接线柱接A端 答案:D 方法模型归纳 02 五.电磁感应现象的应用 电磁感应现象在生产生活中的应用非常广泛，如磁悬浮列车、发电机、变压器、手机的无线充电技术、感应焊接、电感器、电磁炉、电视、手机和收音机等的信号收发、感应磁卡的信号传输等.下面以其中几个应用为例具体说明. 方法模型归纳 02 应用实例 原理图 说明 发电机   线框在磁场中匀速转动，穿过线框的磁通量周期性变化，产生大小、方向周期性变化的电流 话筒   声音使膜片振动，连接在膜片上的线圈随着一起振动，线圈在永久磁体的磁场中切割磁感线，从而形成微弱的电流，再经过放大电路将输入信号放大后输出 方法模型归纳 02 应用实例 原理图 说明 金属探测器   探测器中有一个通有大小和方向都变化的电流的发射线圈，当发射线圈周围有金属物时，金属物中会产生环状电流，环状电流的磁场反过来影响接收线圈中的电流，使探测器报警 电磁炉   陶瓷板下面的线圈接入大小和方向都变化的电流以后，会形成变化的磁场，铁锅、不锈钢锅的底部在变化的磁场中产生环状的感应电流，让锅底快速发热，实现对食物的加热 方法模型归纳 02 例8　(2023年高州名校段考)如图所示为一种门磁系统，它将强磁棒固定在门框上，线圈和发射系统固定在房门上，当房门关闭时穿过线圈的磁通量最大，当线圈中出现一定强度的电压、电流信号时，自动触发后面的信号发射系统，远程向后台发出报警信号，下列说法中正确是(　　) A．门磁系统的工作原理是利用了电流的磁效应 B．当房门缓慢打开时门线圈中电压、电流较小 C．房门不动时，线圈中会产生电流 D．将强磁棒与线圈和发射系统交换位置后不能 起到报警的作用 【答案】B 方法模型归纳 02 变式6　(多选)(2023年广州名校段考)如图是话筒的原理图，在弹性膜片后面粘接金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，声波使膜片振动，将声音信号转变为电信号．下列说法正确的是 (　　) A．话筒是利用电流的热效应工作的 B．话筒是利用电磁感应原理工作的 C．膜片振动时，金属线圈中会产生感应电流 D．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变 【答案】BC 巩固提升 03 1．(2023年广大附中段考)如图是机场的安检人员用手持金属探测器检查乘客的情境．当探测线圈靠近金属物体时，在金属物体中就会产生电流，如果能检测出这种变化，就可以判定探测线圈附近有金属物体了．下列四个图中与金属探测器工作原理相同的是(　　) A．①②B．②③C．③④ D．①④ 【答案】B 巩固提升 03 2．(2023年常熟名校期中)在我国南海上有一浮桶式灯塔，其结构如图所示，浮桶下部由内、外两密封圆筒构成(图中阴影部分)，其内部为产生磁场的磁体，磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置圆形线圈能够随波浪相对磁体沿竖直方向上、下运动，线圈与塔灯相连，下列说法错误的是(　　) A．当海面无波浪时，该灯塔无法发光 B．该装置的工作原理是电磁感应现象 C．当线圈上下运动时，回路中无感应电流 D．圆形线圈上各位置的磁感应强度大小相等 【答案】C 巩固提升 03 3．(多选)如图所示，下列情况能产生感应电流的是(　　) A．如图甲所示，导体棒AB顺着磁感线运动 B．如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时 C．如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动时，开关S一直接通 D．如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时 【答案】BD 巩固提升 03 4．(2024年大理期末)如图所示，直线MN左侧有范围足够大的匀强磁场，金属线框abcd静止在磁场中，cd边与磁场边界重叠，磁场方向垂直线框平面.下列过程能在线框abcd中产生感应电流的是 (　　) A．线框向左平动 B．线框向右平动 C．线框向下平动 D．线框向上平动 【答案】B 巩固提升 03 5.如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,方向竖直向下,在磁场中有一边长为l的正方形导线框,其MN边质量为m,其余边质量不计,导线框的电阻为R,CD边有固定的水平轴,导线框可以绕其转动.现将导线框拉至水平位置由静止释放,不计摩擦和空气阻力,经过时间t导线框第一次运动到竖直位置,此时MN边的速度为v,求: (1)此过程中线框产生的平均感应电动势的大小; (2)此过程中通过线框的电荷量q; (3)线框运动到竖直位置时产生的感应电动势的大小. 巩固提升 03 解析:(1)线框在水平位置时Φ1=BS=Bl2, 转到竖直位置时Φ2=0, 根据法拉第电磁感应定律得平均感应电动势==. (2)通过线框的电荷量q=t=t=. (3)线框转到竖直位置时,MN边垂直切割磁感线,此时产生的感应电动势的大小为E=Blv. 答案:(1)　(2)　(3)Blv 巩固提升 03 4.如图所示,水平放置的平行金属导轨相距l=0.50 m,左端接一阻值R=0.20 Ω的定值电阻,磁感应强度B=0.40 T的匀强磁场,方向垂直于导轨平面.导体棒ab垂直放在导轨上,并能无摩擦地沿导轨滑动,导轨和导体棒的电阻均可忽略不计,当ab以v=4.0 m/s的速度水平向右匀速滑动时: (1)求ab棒中感应电动势的大小; (2)求回路中感应电流的大小; (3)求ab棒中哪端电势高; (4)求维持ab棒做匀速运动的水平外力F的大小. 巩固提升 03 解析:(1)根据法拉第电磁感应定律,ab棒中的感应电动势为E=Blv=0.40×0.50×4.0 V=0.80 V. (2)感应电流的大小为I== A=4.0 A. (3)ab棒相当于电源,根据右手定则知,a端电势高. (4)ab棒所受的安培力F=BIl=0.40×4.0×0.50 N=0.8 N, 由于ab以v=4.0 m/s的速度水平向右匀速滑动,外力的大小也为0.8 N. 答案:(1)0.80 V　(2)4.0 A　(3)a端　(4)0.8 N 课堂小结 3. 考查分析：感应电流方向的判断是考查重点．楞次定律的推论“增反减同”eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(Φ增加，B感与B原反向 ,Φ减小，B感与B原同向 )) 是判断感应电流磁场方向的依据，是“阻碍”的本意． $$