16 专题四 第16课时 电磁感应定律及其应用（课件PPT）-【高考快车道】2026年高考物理大二轮专题复习与策略（江苏专版）

第16课时　电磁感应定律及其应用 专题四　电路与电磁感应 1 [建体系·知关联](教师用书独具) 第16课时　电磁感应定律及其应用 [析考情·明策略] 真题呈现 2025江苏T15(动生电动势及电热的求解) 2024江苏T10(楞次定律的应用) 2023江苏T8(导体棒转动切割磁感线产生的动生电动势) 2022江苏T5(已知磁感应强度随时间变化的关系式求电动势) 考情分析 本讲的考查集中在楞次定律、法拉第电磁感应定律的应用、电磁感应中的图像问题、电路问题、动力学和能量问题，题型以选择题为主；计算题常以“导体棒”切割磁感线为背景，还可能会涉及动量的问题。 第16课时　电磁感应定律及其应用 考点1| 楞次定律和法拉第电磁感应定律 1．判定感应电流方向的两种方法 (1)楞次定律：一般用于线圈面积不变，磁感应强度发生变化的情形。 (2)右手定则：一般用于导体棒切割磁感线的情形。 考点1 考点2 考点3 课后限时练 考点4 第16课时　电磁感应定律及其应用 4 2．求感应电动势的方法 (1)感生电动势： E＝n (2)动生电动势： 考点1 考点2 考点3 课后限时练 考点4 第16课时　电磁感应定律及其应用 [案例1]　在三角形ABC区域中存在着磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，三边电阻均为R的三角形导线框abc沿AB方向从A点以速度v匀速穿过磁场区域。如图所示，ab＝L，AB＝2L，∠abc＝∠ABC＝90°，∠acb＝∠ACB＝30°。线框穿过磁场的过程中(　　) A．感应电流先沿顺时针方向，后沿逆时针方向 B．感应电流先增大，后减小 C．通过线框的电荷量为 D．通过线框的电荷量为零 √ 考点1 考点2 考点3 课后限时练 考点4 第16课时　电磁感应定律及其应用 [题眼点拨]　①“三角形导线框”表明线框进入磁场过程中有效长度发生变化。 ②“穿过磁场区域”表明通过线框的磁通量先增大，后减少。 考点1 考点2 考点3 课后限时练 考点4 第16课时　电磁感应定律及其应用 D　[线框穿过磁场的过程中，磁通量先增加后减少，则根据楞次定律可知，感应电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向，选项A错误；线框穿过磁场的过程中，切割磁感线的有效长度先增大、后减小、再增大，则感应电流先增大、后减小、再增大，选项B错误；根据q＝，因线框进入和穿出磁场时磁通量的变化量大小相同，且感应电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向，可知通过线框的电荷量为零，选项C错误，D正确。] [案例2]　(2024·江苏卷T10)如图所示，在绝缘的水平面上，有闭合的两个线圈a、b，线圈a处在垂直纸面向里的匀强磁场中，线圈b位于右侧无磁场区域，现将线圈a从磁场中匀速拉出，线圈a、b中产生的感应电流方向分别是(　　) A．顺时针，顺时针 B．顺时针，逆时针 C．逆时针，顺时针 D．逆时针，逆时针 √ 考点1 考点2 考点3 课后限时练 考点4 第16课时　电磁感应定律及其应用 A　[将线圈a从磁场中匀速拉出的过程中，穿过线圈a的磁通量在减小，则根据楞次定律可知线圈a产生的电流方向为顺时针，由于将线圈a从磁场中匀速拉出，则线圈a中产生的电流为恒定电流，则线圈a靠近线圈b的过程中，线圈b的磁通量在向外增大，同理可得线圈b产生的电流方向为顺时针。故选A。] [案例3]　(2022·江苏卷T5)如图所示，半径为r的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化关系为B＝B0＋kt，B0、k为常量且k＞0，则图中半径为R的单匝圆形线圈中产生的感应电动势大小为(　　) A．πkr2 B．πkR2 C．πB0r2 D．πB0R2 √ 考点1 考点2 考点3 课后限时练 考点4 第16课时　电磁感应定律及其应用 A　[由题意可知磁感应强度的变化率为＝k，根据法拉第电磁感应定律可知E＝＝＝πkr2，故选A。] 反思感悟： (1)“找、判、定”三步确定电势的高低 考点1 考点2 考点3 课后限时练 考点4 第16课时　电磁感应定律及其应用 (2)电磁感应中电荷量的求解方法 q＝t＝n(n：匝数，ΔΦ：磁通量变化量，R＋r：闭合电路的总电阻) 考点1 考点2 考点3 课后限时练 考点4 第16课时　电磁感应定律及其应用 【教师备选资源】 某直升机在我国某地上空悬停，长度为L的螺旋桨叶片在水平面内顺时针匀速转动(俯视)，转动角速度为ω。该处地磁场的水平分量为Bx，竖直分量为By。叶片的近轴端为a，远轴端为b。忽略转轴的尺寸，则叶片中感应电动势为(　　) A．BxLω，a端电势高于b端电势 B．BxL2ω，a端电势低于b端电势 C．ByL2ω，a端电势高于b端电势 D．ByL2ω，a端电势低于b端电势 √ 考点1 考点2 考点3 课后限时练 考点4 第16课时　电磁感应定律及其应用 D　[我国某地上空地磁场有竖直向下的分量，大小为By，当螺旋桨叶片在水平面内顺时针匀速转动(俯视)时，根据右手定则可知，a端电势低于b端电势；大小为E＝ByL＝ByL2ω，故选D。] 考点2| 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 1．可以产生涡流的两种情况 (1)把块状金属放在变化的磁场中。 (2)让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动。 考点2 考点3 课后限时练 考点1 考点4 第16课时　电磁感应定律及其应用 17 2．电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系   电磁阻尼 电磁驱动 区别 产生电流的原因 由于导体在磁场中运动，导体中产生感应电流 由于磁场相对于导体运动，导体中产生感应电流 安培力 方向 导体所受安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动 导体所受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动 本质联系 都属于电磁感应现象，安培力的作用效果都是阻碍导体与磁场间发生相对运动 考点2 考点3 课后限时练 考点1 考点4 第16课时　电磁感应定律及其应用 [案例4]　(2025·江苏扬州模拟)有一个铜盘，轻轻拨动它，能长时间地绕轴自由转动。如果在转动时把蹄形磁体的两极放在铜盘的边缘，但并不与铜盘接触，如图所示，铜盘就能在较短的时间内停止。关于该实验现象，下列说法正确的是(　　) A．铜盘被磁化后，与磁体相互作用导致明显减速 B．铜盘的磁通量不变，因此不会产生感应电流 C．对调蹄形磁体磁极的位置，实验现象也相同 D．将铜盘全部放在足够大的匀强磁场中，实验现象更明显 √ 考点2 考点3 课后限时练 考点1 考点4 第16课时　电磁感应定律及其应用 C　[铜不会被磁化，故A错误；虽然穿过整个铜盘的磁通量不变，但由于铜盘是导体，在铜盘内部可以看作形成了无数个闭合回路，当铜盘转动时，位于铜盘不同位置的闭合回路的磁通量会发生变化，从而产生感应电流，故B错误；对调蹄形磁体磁极的位置，只是磁场方向变为反向，铜盘中同样会产生感应电流阻碍其运动，实验现象也相同，故C正确；将铜盘全部放在足够大的匀强磁场中，铜盘各个位置的磁感应强度相同，当铜盘转动时，位于铜盘不同位置的闭合回路的磁通量不会发生变化，无法产生感应电流阻碍其运动，不会有明显减速现象，故D错误。] [案例5]　(2024·江苏盐城二模)如图所示是汽车上使用的电磁制动装置示意图。电磁制动是一种非接触的制动方式，其原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，使导体受到阻碍运动的制动力。下列说法正确的是(　　) A．制动过程中，导体不会产生热量 B．如果导体反向转动，此装置将不起制动作用 C．制动力的大小与线圈中电流的大小无关 D．线圈电流一定时，导体运动的速度越大，制动力就越大 √ 考点2 考点3 课后限时练 考点1 考点4 第16课时　电磁感应定律及其应用 D　[电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，电流流过电阻时会产生热量，A错误；无论正转还是反转，导体都会产生感应电流，而导体受到的安培力均会阻碍导体与磁场的相对运动，B错误；线圈中电流越大，则产生的磁场越强，则转盘转动产生的涡流越强，则制动器对转盘的制动力越大，C错误；线圈电流一定时，导体运动的速度越大，转盘转动产生的涡流越强，制动力就越大，D正确。] 【教师备选资源】 一弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，让磁铁上下振动，若要使磁铁很快停下，下列铝框放置方式效果最明显的是(　　) A　　　 B　　　C　 　　　D √ 考点2 考点3 课后限时练 考点1 考点4 第16课时　电磁感应定律及其应用 A　[当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中会产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍磁铁靠近或离开线圈，这样磁铁振动时除了受空气阻力外，还要受到线圈的磁场阻力，克服阻力需要做的功较多，机械能损失较快，因而会很快停下来。故铝框放置方式效果最明显的是A。故选A。] 考点3| 互感和自感   与线圈串联的灯泡 与线圈并联的灯泡 电路图 通电时 电流I逐渐增大，灯泡逐渐变亮 电流I1突然变大，然后逐渐减小，若RL＝0，灯泡最后不亮 考点2 考点3 课后限时练 考点1 考点4 第16课时　电磁感应定律及其应用 25   与线圈串联的灯泡 与线圈并联的灯泡 断 电 时 电流I逐渐减小，灯泡逐渐变暗，电流方向不变 电路中稳态电流为I1、I2 ①若I2≤I1，灯泡逐渐变暗 ②若I2>I1，灯泡闪亮后逐渐变暗 两种情况灯泡电流方向均改变 考点2 考点3 课后限时练 考点1 考点4 第16课时　电磁感应定律及其应用 [案例6]　(2024·江苏南京金陵中学高三校考)如图所示的电路中，L1、L2、L3是三个相同的灯泡，电感L的电阻和电源的内阻可忽略，D为理想二极管。下列判断正确的是(　　) 考点2 考点3 课后限时练 考点1 考点4 第16课时　电磁感应定律及其应用 A．开关S从断开状态突然闭合时，L1逐渐变亮，L2一直不亮，L3立即变亮 B．开关S从断开状态突然闭合时，L1、L2逐渐变亮，L3立即变亮再熄灭 C．开关S从闭合状态突然断开时，L1逐渐熄灭，L2突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭，L3立即熄灭 D．开关S从闭合状态突然断开时，L1、L2逐渐熄灭，L3突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭 √ 考点2 考点3 课后限时练 考点1 考点4 第16课时　电磁感应定律及其应用 C　[由于二极管具有单向导电性，所以开关S从断开状态突然闭合时，二极管不能导通，L2一直不亮，此时L1、L3和L串联在同一回路中，L产生自感电动势阻碍通过其电流的增大，所以通过L1和L3的电流逐渐增大，L1和L3均逐渐变亮，故A、B错误；开关S从闭合状态突然断开时，通过L3的电流立即变为零，所以L3立即熄灭，L产生自感电动势阻碍通过其电流的减小，此时自感电动势的方向满足二极管导通的条件，所以L1、L2和L串联在同一回路中，通过L1的电流逐渐减小，L1逐渐熄灭，而由于L2开始时不亮，所以L2突然变亮，然后逐渐变暗熄灭，故C正确，D错误。] 【教师备选资源】 一种叫“焦耳小偷”的电路，可以“榨干”一颗旧电池的能量，其原理如图所示。一颗废旧的5号电池开路电压约为 1 V，直接点亮一个需要 1.6 V电压驱动的发光二极管是不可能的，这时可以反复快速接通和断开开关，发光二极管就会闪烁起来。下列说法正确的是(　　) A．发光二极管的正极应接在C端 B．只有开关接通的瞬间，发光二极管才会闪亮发光 C．只有开关断开的瞬间，发光二极管才会闪亮发光 D．开关断开及接通的瞬间，A端的电势均高于B端的电势 √ 考点2 考点3 课后限时练 考点1 考点4 第16课时　电磁感应定律及其应用 C　[由题图可知，发光二极管的正极应接在B端，故A错误；开关接通瞬间，发光二极管被短路，发光二极管不会闪亮发光，此时B端电势低于A端电势，故B错误；开关断开的瞬间，流过电感线圈的电流减小，电感线圈产生与原电流同向的自感电动势，发光二极管会闪亮发光，此时B端电势高于A端电势，故C正确，D错误。] 考点4| 电磁感应中的力电综合问题 1． 2． 考点2 考点3 课后限时练 考点1 考点4 32 3．求解焦耳热Q的三种方法 (1)焦耳定律：Q＝I2Rt。 (2)功能关系：Q＝W安。 (3)能量转化：Q＝ΔE其他。 考点2 考点3 课后限时练 考点1 考点4 [案例7]　如图所示，光滑导轨MN和PQ固定在竖直平面内，导轨间距为L，两端分别接有阻值均为R的定值电阻R1和R2。两导轨间有一边长为的正方形区域abcd，该区域内有磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为m的金属杆与导轨相互垂直且接触良好，从ab处由静止释放，若金属杆离开磁场前已做匀速运动，其余 电阻均不计，重力加速度为g。求： (1)金属杆离开磁场前的瞬间流过R1的电流大小和方向； (2)金属杆离开磁场时速度的大小； (3)金属杆穿过整个磁场的过程中，电阻R1上产生的焦耳热。 考点2 考点3 课后限时练 考点1 考点4 [解析]　(1)设流过金属杆的电流为I 由平衡条件得mg＝BI· 解得I＝ 所以R1中的电流大小I1＝＝，方向从P到M。 (2)设金属杆匀速运动时的速度为v 由E＝B·v E＝I· 解得v＝。 (3)由能量守恒定律得mg·＝Q＋mv2 解得Q＝ R1上产生的焦耳热为 QR1＝Q＝。 [答案]　(1)，从P到M　(2)　(3) [案例8]　(2025·江苏卷T15)圆筒式磁力耦合器由内转子、外转子两部分组成。工作原理如图甲所示。内、外转子可绕中心轴OO′转动。外转子半径为r1，由四个相同的单匝线圈紧密围成，每个线圈的电阻均为R，直边的长度均为L，与轴线平行。内转子半径为r2，由四个形状相同的永磁体组成，磁体产生径向磁场，线圈处的磁感应强度大小均为B。外转子始终以角速度ω0匀速转动，某时刻线圈abcd的直边ab与cd处的磁场方向如图乙所示。 考点2 考点3 课后限时练 考点1 考点4 (1)若内转子固定，求ab边产生感应电动势的大小E； (2)若内转子固定，求外转子转动一周，线圈abcd产生的焦耳热Q； (3)若内转子不固定，外转子带动内转子匀速转动，此时线圈中感应电流为I，求线圈abcd中电流的周期T。 [解析]　(1)根据题意可知，ab转动时的线速度为v＝ω0r1 则ab产生的感应电动势E1＝BLv＝BLω0r1。 考点2 考点3 课后限时练 考点1 考点4 (2)根据题意，由题图乙可知，若内转子固定，外转子转动过程中，ab、cd均切割磁感线，且产生的感应电流方向相反，则转动过程中感应电动势为E2＝2BLv＝2BLω0r1 感应电流为I＝ 转子转动的周期为T＝ 则abcd转一圈产生的热量Q＝I2RT＝。 (3)转子转动T时电流方向改变，大小不变，若内转子不固定，跟着外转子一起转，且abcd中的电流为I，则感应电动势为E′＝IR 又有E′＝2BLΔv 解得Δv＝ 则电流改变方向的时间为t＝＝ 则电流的周期为T＝2t＝。 [答案]　(1)BLω0r1　(2)　 (3) 反思感悟：力电综合问题的分析思路 考点2 考点3 课后限时练 考点1 考点4 【教师备选资源】 如图所示，一边长为L、电阻为R的正方形金属线框abcd可绕其水平边ad转动。线框处在竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中，已知bc边质量为m，其余质量不计。现给bc边一个瞬时冲量，使bc边获得水平速度v，线框恰能摆至水平位置。重力加速度为g。求： (1)线框刚开始运动瞬间bc边所受安培力大小F； (2)线框开始运动到水平位置过程中产生的焦耳热Q。 考点2 考点3 课后限时练 考点1 考点4 [解析]　(1)由法拉第电磁感应定律有E＝BLv 由欧姆定律有I＝ 根据安培力公式有F＝BIL，解得F＝。 (2)由能量守恒定律，可得Q＝mv2－mgL。 [答案]　(1)　(2)mv2－mgL $