专题05 电磁感应（期中复习课件）高二物理下学期人教版

这是一份高中物理高二年级下学期期中复习课件，聚焦电磁感应专题，通过研析考情明确核心考点，梳理必备知识构建体系，破解重难题型提供解题技巧，设置分层验收练习，形成完整学习支架。 资料特色突出核心素养培养，结合楞次定律应用、电磁感应图像等题型，通过典例解析与变式训练提升科学思维与模型建构能力，实验探究题如感应电流方向判断强化科学探究，分层练习满足不同学情，助力学生巩固基础、突破难点，为教师教学提供系统资源支持。高二年级学生处于承上启下阶段，需巩固电磁感应基础并提升综合应用能力，本资料通过系统设计帮助学生适应期中复习节奏，为后续学习及高考备考奠定基础。

专题05电磁感应 高二年级物理下学期 期中复习大串讲 人教社版 明•期中考情 记•必备知识 破•重难题型 过•分层验收 明•期中考情 第一部分 明•期中考情 记•必备知识 破•重难题型 过•分层验收 2 核心考点 复习目标 考情规律 电磁感应现象与产生条件 能准确判断闭合回路中是否产生感应电流或感应电动势，并说明理由（磁通量是否变化）。 基础必考点。常以选择题形式考查对“磁通量变化”这一本质条件的理解。易错点：误认为有磁场、有切割、有电流就一定有感应电流。 楞次定律与感应电流方向判断 能熟练运用楞次定律（“增反减同”）或右手定则判断感应电流（或感应电动势）的方向，并能解释“来拒去留”等现象。 高频核心考点。选择题中常结合具体操作（如磁铁插入拔出线圈）考查方向判断。易错点：混淆楞次定律（适用于所有情况）与右手定则（只适用于切割）的适用范围。 法拉第电磁感应定律 能准确理解并应用公式E=nΔΦ/Δt计算感应电动势的大小，理解ΔΦ/Δt是磁通量的变化率。 核心计算考点。是计算一切感应电动势的基础。常考查对公式中n、ΔΦ含义的理解，以及ΔΦ的计算（如面积变化、磁场变化）。 核心考点 复习目标 考情规律 导体切割磁感线产生的动生电动势 能熟练应用公式E=Blvsinθ计算平动切割时的电动势，并能判断其方向（右手定则）。 重点计算考点，应用极广。常作为综合题的起点。易错点：忽视速度v与磁感线方向的夹角θ 电磁感应中的电路问题 能将产生感应电动势的部分等效为电源，正确画出等效电路图，并求解路端电压、电流、电功率等。 综合应用基础。是处理几乎所有电磁感应综合问题的第一步。易错点：电源内外电路识别错误 电磁感应中的图像问题 能分析并绘制感应电动势E、感应电流I、安培力F等随时间t或位移x变化的图像。 高频难点。考查对物理过程的动态分析能力。常见类型：线框进出磁场、导体棒变速运动等。 电磁感应中的动力学问题（单杆模型） 能对在磁场中运动的导体棒进行受力分析，应用牛顿第二定律分析其加速度、速度的变化，并求解稳定状态（如匀速运动时的最大速度）。 综合压轴热点。常与动量、能量结合，构成计算题。核心模型：阻尼式、发电式、含源电动式、含容充电式。 核心考点 复习目标 考情规律 电磁感应中的能量问题 能分析电磁感应过程中的能量转化关系，并熟练计算安培力做的功、产生的焦耳热、机械功率等。 综合压轴热点。常作为动力学问题的延续，考查能量守恒观点的应用。关键方法：焦耳热常通过克服安培力做功或能量守恒来求解。 电磁感应中的动量问题（单杆、双杆） 能在电磁感应情境中应用动量定理或动量守恒定律，求解电荷量、位移、速度等问题。 能力拔高考点。是近年命题趋势，尤其在双杆模型中。常用结论：q=nΔΦ/R总；BIL·Δt=mΔv（动量定理）。 自感、互感与涡流 能解释自感（通电、断电）、互感（变压器原理）及涡流（电磁炉、阻尼）现象，并能分析简单自感电路中的电流变化。 现象与应用考点。常以选择题形式考查对原理的理解和图像（如I-t图）分析。易错点：断电自感中电流方向判断错误。 记•必备知识 第二部分 明•期中考情 记•必备知识 破•重难题型 过•分层验收 磁通量 知识点01 公式： Φ＝BS，S为垂直磁场方向的投影面积，磁通量为标量。 物理意义： 磁通量的大小可形象表示为穿过某一面积的磁感线条数的多少。 磁通量的变化： ΔΦ＝Φ2－Φ1。 电磁感应现象 知识点02 电磁感应现象 当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中产生感应电流的现象。 产生感应电流的条件 ①条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化。 ②特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动。 能量转化 发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为电能。 感应电流方向的判定 知识点03 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磁通量的变化。 “阻碍”不一定是相反，“阻碍”的是磁通量的变化；“阻碍”也不是阻止，而是延缓了磁通量的变化过程。 ②适用范围：一切电磁感应现象。 右手定则 ①内容：如图所示，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；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。 ②适用情况：导线切割磁感线产生感应电流。 法拉第电磁感应定律 知识点04 感应电动势 ①概念：在电磁感应现象中产生的电动势。 ②产生条件：穿过回路的磁通量发生改变，与电路是否闭合无关。 ③方向判断：感应电动势的方向用楞次定律或右手定则判断。 法拉第电磁感应定律 ①内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。 ②公式： ，其中n为线圈匝数。 ③感应电流与感应电动势的关系：遵守闭合电路的欧姆定律，即 I=。 导体切割磁感线的情形 自感、涡流、电磁阻尼、电磁驱动 知识点05 自感现象 ①概念：当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在线圈本身激发出感应电动势，这种现象称为自感。 ②自感电动势 定义：由于自感而产生的感应电动势叫作自感电动势。 表达式：E＝L 。 ③自感系数L 相关因素：与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关。 单位：亨利(H)，1mH＝10-3H，1μH＝10-6H。 涡流 当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导体中都会产生感应电流，这种电流像水的漩涡，所以叫涡流。 电磁阻尼 导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体的运动。 电磁驱动 如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流使导体受到安培力而运动起来。 破•重难题型 第三部分 明•期中考情 记•必备知识 破•重难题型 过•分层验收 【典例1】某学习小组同学如图甲所示的装置探究“影响感应电流方向的因素”，螺线管、滑动变阻器、开关与电池构成闭合回路；螺线管与电流计构成闭合电路，螺线管套在螺线管的外面。 要想使电流计指针发生偏转，下列四种操作中可行的是（） 闭合开关，螺线管和螺线管相对静止向上运动 闭合开关，螺线管不动，螺线管插入或拔出螺线管 闭合开关，螺线管、不动，移动滑动变阻器的滑片 螺线管、和滑动变阻器的滑片不动，闭合或断开开关 探究影响感应电流方向的因素 题型一 利用图乙所示的装置进一步探究感应电流的方向与磁通量变化的关系，螺线管与电流计构成闭合电路。正确连接好实验电路后，将条形磁铁极朝下插入螺线管，观察到灵敏电流计的指针向右偏。 将条形磁铁极朝下拔出螺线管，观察到灵敏电流计的指针 填“向左偏”或“向右偏”； 将条形磁铁极朝下插入螺线管，观察到灵敏电流计的指针 填“向左偏”或“向右偏”。 探究影响感应电流方向的因素 题型一 【答案】 向左偏 向左偏 【解析】要想使电流计指针发生偏转，即螺线管与电流计构成闭合电路产生感应电流，螺线管的磁通量发生变化。 A.闭合开关，螺线管和螺线管相对静止向上运动，螺线管的磁通量不变，故不产生感应电流，故A错误； B.闭合开关，螺线管不动，螺线管相当于电磁铁，插入或拔出螺线管过程，螺线管磁通量发生变化，产生感应电流，故B正确； C.闭合开关，螺线管、不动，移动滑动变阻器的滑片螺线管的电流发生变化，产生的磁场变化，螺线管的磁通量发生变化，产生感应电流，故C正确； D.螺线管、和滑动变阻器的滑片不动，闭合或断开开关瞬间螺线管的电流发生变化，产生的磁场变化，螺线管的磁通量发生变化，产生感应电流，故D正确； 故选BCD； 【答案】 向左偏 向左偏 【解析】将条形磁铁极朝下拔出螺线管，磁通量变化与插入的变化相反，产生的感应电流方向相反，观察到灵敏电流计的指针向左偏； 将条形磁铁极朝下插入螺线管，穿过螺线管的磁场方向与极朝下插入的磁场方向相反，产生的感应电流的方向相反，观察到灵敏电流计的指针向左偏。 故答案为：；向左偏；向左偏。 【变式1】某同学用以下实验装置探究电磁感应现象中的感应电流，为灵敏电流计已知电流从“”接线柱流入，指针向右偏转；电流从“”接线柱流入，指针向左偏转。 如图甲，当导体棒水平向右运动时，该同学观察到灵敏电流计的指针 填“向左偏转”“向右偏转”或“不偏转”。 如图乙，闭合开关的瞬间，该同学观察到灵敏电流计的指针 填“向左偏转”“向右偏转”或“不偏转”。 【变式1】某同学用以下实验装置探究电磁感应现象中的感应电流，为灵敏电流计已知电流从“”接线柱流入，指针向右偏转；电流从“”接线柱流入，指针向左偏转。 如图乙，闭合开关，电路稳定后，快速移动滑动变阻器的滑片与缓慢移动滑动变阻器的滑片相比，观察到灵敏电流计的指针偏角更 填“大”或“小”。 【答案】向左偏转 向左偏转 大 【解析】由右手定则可知，当导体棒水平向右运动时，感应电流方向为，电流从“”接线柱流入，指针向左偏转。 闭合开关的瞬间，穿过右侧线圈的磁通量增大，感应电流的磁场与左侧线圈中电流产生的磁场方向相反，由右手螺旋定则可知，感应电流从灵敏电流计的“”接线柱流入，故指针向左偏转。 闭合开关，电路稳定后，快速移动滑动变阻器的滑片，左侧线圈中电流变化得更快，电流产生的磁场也变化得更快，右侧线圈中的磁通量也变化得更快，由法拉第电磁感应定律可知，产生的感应电动势更大，感应电流也更大，所以灵敏电流计的指针偏角更大。 感应电流方向的判断 题型二 解｜题｜技｜巧 通用方法：楞次定律，步骤为定原磁场方向→判磁通量增减→感应磁场“增反减同”→安培定则定电流方向。 导体切割磁感线：直接用右手定则，磁感线垂直穿手心，拇指为运动方向，四指为感应电流方向。 口诀辅助：来拒去留、增缩减扩、增反减同。 闭合回路磁通量发生变化，才有感应电流。 【典例1】在第场“南方教研大讲堂”罗老师展示的课例中，她用磁力小车做了小实验。磁力小车如图甲所示，它的内部结构可以简化为如图乙所示，其中、是具有单向导电性的发光二极管正向电阻为零，反向电阻为无穷大，与线圈构成闭合回路。实验前，磁力小车静止在水平桌面上不计一切阻力。关于实验现象，下列说法正确的是() A.将强磁铁极快速靠近小车，二极管将闪亮 B.将强磁铁极快速靠近小车，二极管将闪亮 C.将强磁铁极快速靠近小车，小车将向右运动 D.将强磁铁极快速靠近小车，小车将向左运动 23 【答案】ABC 【解析】、当将强磁铁极快速靠近小车时，线圈中向右的磁通量增加，由楞次定律和安培定则知，回路产生逆时针方向的电流，二极管将闪亮；当将强磁铁极快速靠近小车时，线圈中向左的磁通量增加，由楞次定律和安培定则知，回路产生顺时针方向的电流，二极管将闪亮；故AB正确； 、无论强磁铁极还是极靠近小车，线圈中磁通量均增加，由楞次定律知，为了阻碍通过线圈的磁通量增加，小车将向右运动，故C正确，D错误。 故选ABC。 【变式1】如图所示，导体、可在水平轨道上自由滑动，且两水平轨道在中央交叉处互不相通。当导体棒向左移动时() A.中感应电流的方向为到 B.中感应电流的方向为到 C.向左移动 D.向右移动 【答案】AD 【解析】由右手定则可判断中感应电流方向为从到，从而中电流方向为从到，根据左手定则可判定中安培力方向水平向右，即向右移动，、D正确。 楞次定律推论的应用 题型三 解｜题｜技｜巧 牢记楞次定律核心推论：增反减同、来拒去留、增缩减扩、阻碍相对运动。 磁通量增加，感应磁场与原磁场反向；减少则同向，快速判断方向。 导体或磁铁靠近时排斥，远离时吸引；回路面积随磁通量增减自动收缩（趋势）或扩张（趋势）。 直接用推论定性判断运动、形变、电流方向，不用逐步分析。 楞次定律推论的应用 题型三 解｜题｜技｜巧 【典例1】在获悉法拉第发现电磁感应现象之后，楞次立即开始进行电工方面的实验研究，并于 A:条形磁铁靠近线圈时电子秤示数增大 B:条形磁铁靠近铝环时铝环会向左摆动 C:通电直导线的电流增大时矩形线框会向右运动或有向右运动的趋势 D:调整滑片到某一位置闭合开关后电流表中有恒定电流 【答案】AC 【解析】A.根据楞次定律可知条形磁铁靠近线圈时，条形磁铁和线圈相互排斥，则电子秤示数增大，故A正确； B.根据楞次定律可知条形磁铁靠近铝环时由于安培力铝环会向右摆动，B错误； C.根据楞次定律可知通电直导线的电流向上或向下增大时，矩形线框会向右运动或有向右运动的趋势，故C正确； D.根据楞次定律可知调整滑片到某一固定位置，闭合开关电路中电流稳定后，通过线圈的磁通量不变，电流表中无电流，D错误。 【变式1】如图所示，在水平桌面上有一金属圆环，在它圆心正上方有一条形磁铁极性不明，当条形磁铁下落时，可以判定() A.环中将产生俯视顺时针方向的感应电流 B.环对桌面的压力将增大 C.环有面积缩小的趋势 D.磁铁将受到竖直向下的电磁作用力 【答案】BC 【解析】A.由于磁铁的极性不明，无法确定环中感应电流的方向，故A错误； B.磁铁靠近圆环，穿过环的磁通量增大，根据楞次定律的推论可知，环有面积减小和远离磁铁的趋势，故环对桌面的压力将增大，故BC正确； D.根据力的作用是相互的，可知，磁铁受到环对它施加的竖直向上的作用力，故D错误。 故选BC。 法拉第电磁感应定律的理解及应用 题型四 解｜题｜技｜巧 定律公式：E=nΔΦ/Δt，感应电动势与磁通量变化率成正比，与大小、变化量无关。 导体切割：E=BLv（垂直切割），有效长度取垂直速度与磁场分量。 转动切割：E=BωL2/2，注意转轴位置。 求电量用q=nΔΦ/R总，与时间无关。 32 【典例1】图甲为某款“自发电”无线门铃按钮，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是() A.按下按钮过程，螺线管端电势较高 B.松开按钮后，穿过螺线管的磁通量为零 C.按住按钮不动，螺线管中产生恒定的感应电动势 D.若按下和松开按钮的时间相同，螺线管产生大小相同的感应电动势 【答案】D 【解析】A.按下按钮过程，通过螺线管的磁场向左、磁通量增大，根据楞次定律增反减同结合右手螺旋定则，可知电流从端流出，则螺线管端电势较高，故A错误； B.松开按钮后，穿过螺线管的磁通量变小，但不为零，故B错误； C.按住按钮不动，穿过螺线管的磁通量不变，螺线管中不会产生感应电动势，故C错误； D.按下和松开按钮过程，若按下和松开按钮的时间相同，螺线管中磁通量的变化率相同，故螺线管产生的感应电动势大小相同，故D正确。 故选D。 【变式1】穿过同一闭合回路的磁通量随时间变化的图像分别如图中的所示，下列关于回路中感应电动势的论述正确的是() A.图回路产生恒定不变的感应电动势 B.图回路产生的感应电动势一直在变大 C.图回路时间内产生的感应电动势小于时间内产生的感应电动势 D.图回路产生的感应电动势先变小再变大 【答案】D 【解析】题图中磁通量不变，无感应电动势，A错误；题图中磁通量随时间均匀增大，图像的斜率不变，也就是说产生的感应电动势不变，B错误；设题图中回路在时间内磁通量随时间变化的图像的斜率的绝对值为，在时间内磁通量随时间变化的图像的斜率的绝对值为，从图像中发现：大于，所以在时间内产生的感应电动势大于在时间内产生的感应电动势，C错误；题图中磁通量随时间变化的图像的斜率的绝对值先变小后变大，所以感应电动势先变小后变大，D正确。 导体切割磁感线产生感应电动势 题型五 解｜题｜技｜巧 平动切割：垂直时E=BLv，倾斜时取有效长度和垂直分量。 转动切割：绕一端旋转E=BωL2/2，注意角速度与线速度关系。 有效长度为导线两端点在垂直速度方向上的投影长度。 多棒串联电动势相加，并联取单棒电动势。 【典例1】如图，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为；将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度运动时，棒两端的感应电动势大小为则等于() A. B. C. D. 【答案】B 【解析】设金属棒的长度为，左侧的金属棒有效的切割长度为，垂直切割磁感线，产生的感应电动势为，右侧的金属棒有效的切割长度为，垂直切割磁感线，产生的感应电动势为，则，故ACD错误，B正确。 39 【变式1】如图所示，导体棒长为，绕点以角速度沿逆时针方向匀速转动，长为，且三点在一直线上，有一匀强磁场磁感应强度为，充满转动平面且与转动平面垂直，那么两端的电势差大小为() A. B. C. D. 【答案】C 【解析】解：两端的电势差大小等于金属棒中感应电动势的大小，为： ，故选C。 自感现象 题型六 解｜题｜技｜巧 自感遵循楞次定律，感应电动势阻碍电流的变化，即“增反减同”。 通电自感：线圈阻碍电流增大，灯泡逐渐变亮；断电自感：阻碍电流减小，灯泡闪亮或缓慢熄灭。 断电是否闪亮，看线圈稳定电流是否大于灯泡原电流。 有铁芯、匝数多，自感系数大，自感效应更明显。 【典例1】在如图所示电路中，为自感系数较大的线圈，直流电阻不计，灯泡和是两个相同的灯泡，为定值电阻，下列说法正确的是 A.开关闭合瞬间，灯泡和都立即变亮 B.开关闭合稳定后，灯泡和一样亮 C.开关由闭合再突然断开，逐渐熄灭，闪亮一下再熄灭 D.开关由闭合再突然断开，线圈的左端电势高于右端 43 【答案】C 【解析】A.开关闭合瞬间，逐渐变亮，立即变亮，故A错误 B.闭合稳定后更亮，B错误 开关断开时，逐渐熄灭，闪亮一下再熄灭，线圈右端电势更高，故C正确，D错误。 【变式1】如图所示，图甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈．实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关，灯逐渐变亮．而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同．下列说法正确的是() A.图甲中，与的电阻值相同 B.图甲中，闭合，电路稳定后，中电流大于中电流 C.图乙中，变阻器与的电阻值相同 D.图乙中，闭合瞬间，中电流与变阻器中电流相等 【答案】C 【解析】A.图甲中，断开的瞬间，灯闪亮，是因为电路稳定时，的电流小于的电流，则可知的电阻小于的电阻，故A错误； B.图甲中，的电阻小于的电阻，闭合，电路稳定后，灯泡中的电流小于线圈中的电流，故B错误； C.图乙中，因为闭合开关后，最终与的亮度相同，两个支路的总电阻相同，因两个灯泡电阻相同，所以变阻器与的电阻值相同，故C正确； D.图乙中，闭合瞬间，对电流有阻碍作用，所以中电流小于变阻器中电流，故D错误。 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 题型七 解｜题｜技｜巧 涡流：整块导体磁通量变化产生感应电流，应用于真空冶炼、安检、电磁灶。 电磁阻尼：导体相对磁场运动，涡流阻碍相对运动，做减速运动。 电磁驱动：磁场运动带动导体运动，两者同向但转速不同。 本质均为电磁感应+安培力作用，用楞次定律“阻碍相对运动”判断。 【典例1】扫描隧道显微镜可用来探测样品表面原子尺度上的形貌．为了有效隔离外界振动对的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示．无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是() A B C D 【答案】A 【解析】施加磁场来衰减振动是利用电磁阻尼实现的，即振动过程中发生电磁感应现象，产生的感应电流在磁场中受安培力阻碍其振动． 选项的图中紫铜薄板无论上下振动还是左右振动都会出现磁通量的变化，从而会产生电磁感应现象； 选项的图中紫铜薄板上下振动时没有磁通量的变化，不会产生电磁感应现象； 选项的图中紫铜薄板无论上下振动还是左右振动均不会产生电磁感应现象； 选项的图中紫铜薄板上下振动时不会产生电磁感应现象，故最有效的方案是，选项A正确． 【变式1】以下哪个措施是为了防止涡流的危害() A.电磁炉所用的锅要用金属厚平底锅 B.变压器用互相绝缘的硅片叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯 C.利用金属探测器探测埋在地下的地雷 D.磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上 【答案】B 【解析】选项都是对涡流的应用，选项是利用电磁阻尼尽快使得线圈停止运动，只有选项是防止涡流的危害，故选B。 电磁感应中的电路问题 题型八 解｜题｜技｜巧 确定电源：切割导体或磁通量变化的线圈为等效电源，用楞次定律/右手定则判极性。 用法拉第电磁感应定律E=nΔΦ/Δt或E=BLv求电动势。 画等效电路图，分清内、外电路，用闭合电路欧姆定律I= E/(R+r)。 求电量用q=nΔΦ/R总，与速度、时间无关。 【典例1】如图所示，、两个闭合线圈用同样的导线制成，匝数均为匝，半径，图示区域内有匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀减小，则下列说法正确的是() A.、线圈中产生的感应电流方向均沿顺时针方向 B.、线圈均有收缩趋势 C.、线圈中产生的感应电动势之比 D.、线圈中产生的感应电流之比 【答案】ACD 【解析】A.根据楞次定律可知，原磁场向里减小，则感应电流的磁场与原磁场方向相同，因此感应电流为顺时针，A正确； B.根据左手定则可知，线圈受到的安培力向外，即线圈有扩张趋势，B错误； C.根据法拉第电磁感应定律可知，，而 因此电动势之比为，C正确； D.设导线横截面积为，由电阻定律 而导线长度，故电阻之比为 由欧姆定律可知，则电流之比为，D正确 故选：。 【变式1】如图所示，和是两根相互平行、竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计。是一根与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆，金属杆具有一定的质量和电阻。开始时，将开关断开，让杆由静止开始自由下落，过段时间后，再将闭合。从刚闭合开始，金属杆可能() A.做加速度不变的减速运动 B.做加速度变大的减速运动 C.做加速度变大的加速运动 D.做加速度变小的加速运动 54 【答案】D 【解析】闭合开关时，金属杆在下滑过程中，受到重力和安培力作用，若重力与安培力大小相等，金属杆的合力为零，做匀速直线运动； 闭合开关时，若安培力小于重力，则金属杆的合力向下，加速度向下，做加速运动。随着速度增大，金属杆产生的感应电动势增大，感应电流增大，金属杆受到的安培力增大，则合力减小，加速度减小，金属杆做加速度逐渐减小的加速运动； 闭合开关时，若安培力大于重力，则金属杆的合力向上，加速度向上，做减速运动。随着速度减小，金属杆产生的感应电动势减小，感应电流减小，金属杆受到的安培力减小，则合力减小，加速度减小，则金属杆做加速度逐渐减小的减速运动，故ABC不可能，可能。 故选：。 电磁感应中的图像问题 题型九 解｜题｜技｜巧 先确定磁通量变化，用楞次定律判断感应电流方向，用法拉第定律判断大小。 图像重点看：B‑t、Φ‑t、E‑t、I‑t的斜率、正负、突变点。 匀速切割时E、I恒定；匀变速时E恒定；面积变化对应E变化。 多过程分段分析，进出磁场时电流方向常相反。 【典例1】如图甲所示，等边三角形匀质导线框用绝缘细杆悬挂于天花板上，图中虚线过、边中点、，虚线下方有垂直于导线框向里的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示。已知导线框的电阻为边的长度为。若磁感应强度垂直纸面向里为正，线框中电流顺时针为正，线框所受安培力向上为正，为、两点间的电势差，则下列图像正确的是() A B C D 【答案】D 【解析】感生电动势，有效面积，感应电流，由题图乙知，内磁场均匀变化，，则内产生的恒定电流，故A、B错误； C.结合上述分析，内感生电动势，根据楞次定律可知，点电势高，由几何关系知，导线的长度为导线框总长度的，则、两点间的电势差；内磁场不变化，不产生感应电动势，、两点间的电势差为零；内，点电势高，、两点间的电势差，故C错误； D.安培力，有效长度，内磁感应强度随时间的关系为，线框所受安培力向上为正，则内安培力随时间的关系为；同理，结合上述分析，内安培力为零，内图像与内一样，故D正确。 【变式1】如图所示，有一宽为的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里。现有一边长为、粗细均匀的正方形金属线框，以恒定速度穿过磁场区域。在运动过程中，金属线框边始终与磁场区域边界平行，取边刚进入磁场为计时起点，规定逆时针方向为电流正方向，则在下列选项中，能正确反映线框中感应电流以及两点间电势差随时间变化规律的是() A B C D 【答案】BD 【解析】线框进入磁场的过程，由楞次定律可知，线框中感应电流沿逆时针方向，为正。感应电动势大小和感应电流大小分别为 ，，两点间电势差为，进入过程所用时间为，线框完全进入至恰要出磁场的过程，线圈内磁通量没有变化，没有感应电流。两点间电势差为，该过程所用时间为，线框出磁场的过程，由楞次定律可知电流方向为顺时针方向，为负。感应电动势大小和感应电流大小分别为，，两点间电势差为，穿出过程所用时间为，故BD正确，AC错误。 故选：。 电磁感应中的动力学和能量问题 题型十 解｜题｜技｜巧 动力学：先求感应电动势E=BLv，再求安培力F安=B2L2v/R，结合牛顿定律分析加速或匀速。 能量：安培力始终做负功，机械能转化为电能，再变为焦耳热。 匀速运动时：外力功率等于电路热功率；变加速用动能定理。 用楞次定律判断安培力方向，始终阻碍相对运动。 【典例1】如图所示，光滑平行导轨固定于水平面内，间距为，其所在空间存在方向竖直向上，磁感应强度大小为的匀强磁场，导轨左侧接有阻值为的定值电阻，一长为，质量为，阻值为的导体棒垂直导轨放置。导轨电阻忽略不计，导体棒运动中始终与导轨垂直且接触良好。现使导体棒获得一水平向右的速度，在导体棒向右运动的整个过程中，下列说法正确的是() A.流过电阻的电流方向为 B.导体棒向右做匀减速运动 C.导体棒开始运动时的加速度为 D.电流通过电阻产生的热量为 【答案】C 【解析】解：根据右手定则，导体棒向右运动时产生的感应电流在的方向是，故A错误； B.导体棒向右运动时，根据牛顿第二定律， 由于减小，故减小，不是匀减速运动，故B错误； C.导体棒开始运动时，由，得，故C正确； D.根据能量的转化和守恒定律可知，整个电路产生的总焦耳热等于导体棒的初动能，即和共同产生的热量，故上产生的热量小于，故D错误。 故选：。 【变式1】如图所示，由同种材料、粗细均匀的电阻丝绕制成的矩形导体框的边长为、边长为，在外力作用下以速度向右匀速进入有界匀强磁场，第一次边与磁场边界平行、第二次边与磁场边界平行。不计空气阻力，则先后两次进入过程() A.线圈中电流之比为 B.外力做功的功率之比为 C.通过导体棒截面的电量之比为 D.刚进入磁场时，、两点间的电势差之比为 【答案】AD 【解析】A.根据可知，在导体框进入磁场的过程中，第一次与第二次切割磁感线的有效长度之比为，因此可知第一次和第二次导体框产生的感应电动势之比为，设导体框的电阻为，则感应电流为， 同一导体框，总电阻相同，则感应电流之比也等于，故A正确； B.导体框在进入磁场的过程中，上下两边所受安培力始终大小相等方向相反，因此导体棒所受安培力的合力实际等于切割磁感线的边所受安培力的大小，第一次和第二次进入磁场时电流之比为，切割磁感线的边长之比为，根据可知第一次和第二次导体框所受安培力大小之比为，而导体框匀速进入磁场，因此可知，外力大小之比为，则外力所做的功之比为，而两次导体框进入磁场中所用时间之比为，由此可得外力的功率之比为，故B错误； 【答案】AD 【解析】C.根据法拉第电磁感应定律，则，而，其中，则，因为两次导体框完全进入磁场后面积的变化量相同，因此两次通过导体棒截面的电量之比为，故C错误； D.刚进入磁场时，切割磁感线的导体相当于电源，则第一次、两点间的电势差为路端电压，有，第二次进入磁场时、两点间的电势差为，则可知两次的电势差之比为，故D正确。 故选AD。 电磁感应中的动量问题 题型十一 解｜题｜技｜巧 安培力是变力时，优先用动量定理：I安=Δp。 安培力冲量化简：∑BILΔt=BLq，q=nΔΦ/R总。 双棒切割、无外力时，系统动量守恒，安培力为内力。 最终常达到匀速，两棒电动势相等或磁通量不变。 【典例1】如图，将足够长的平行光滑导轨水平放置，空间中存在垂直导轨平面向上的匀强磁场，导轨上静止放置两平行光滑导体棒、导体棒垂直导轨且与导轨接触良好现给棒以沿导轨方向且远离棒的初速度，则之后的过程中，两导体棒：() A.速度相等时相距最远 B.静止在导轨上时距离最远 C.动量变化量大小一定相等 D.速度变化量大小一定相等 【答案】AC 【解析】两导体棒速度相等时，回路中不再有感应电流，二者以相同的速度做匀速直线运动，相距最远，故A正确，B错误； C.由于两导体棒所受安培力大小相等，根据动量定理，两导体棒动量的变化量大小相等，故C正确； D.由动量定理：，由于不知道两导体棒的质量关系，无法得到速度变化量大小的关系，故D错误。 故选AC。 【变式1】如图，在磁感应强度大小为的匀强磁场区域内，与磁场方向垂直的水平面内有两根固定的足够长的平行金属导轨，导轨间的距离为，导轨上平行放置两根导体棒和，构成矩形回路。已知两根导体棒的质量均为、电阻均为，其他电阻忽略不计，导体棒均可沿导轨无摩擦滑行。初始时刻棒静止，给棒一个向右的初速度。两导体棒在运动中始终不接触。下列说法中正确的是() A.棒开始运动时，棒中电流方向为，大小为 B.当棒速度减为时，棒的加速度大小为 C.从开始运动到最终稳定，电路中产生的电能为 D.棒的最终速度为 【答案】B 【解析】A.根据右手定则，棒电流方向由到，棒电流由，电流大小，A错误； B.两棒组成的系统动量守恒，，回路电流，棒的安培力，棒的加速度大小，B正确； 稳定时两棒共速，，，电路中产生的电能为，均错误； 正确选项B 过•分层验收 第四部分 明•期中考情 记•必备知识 破•重难题型 过•分层验收 期中基础通关练（测试时间：10分钟） 1.如图所示，一个闭合导体圆环固定在水平桌面上，一根条形磁铁沿圆环的轴线运动，使圆环内产生了感应电流。下列四幅图中，产生的感应电流方向与条形磁铁的运动情况相吻合的是() A B C D 【答案】D 【解答】A、由图示可知，在磁铁极上升过程中，穿过圆环的磁场方向向上，在磁铁远离圆环时，穿过圆环的磁通量变小，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流沿逆时针方向，故A错误； B、由图示可知，在磁铁极下落过程中，穿过圆环的磁场方向向上，在磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量变大，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流顺时针方向，故B错误； C、由图示可知，在磁铁极上升过程中，穿过圆环的磁场方向向下，在磁铁远离圆环时，穿过圆环的磁通量变小，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流沿顺时针方向，故C错误； D、由图示可知，在磁铁极下落过程中，穿过圆环的磁场方向向下，在磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量变大，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流逆时针方向，故D正确； 故选：。 2.是一个用粗细均匀的电阻丝围成的正方形单匝线框，边长为，每边电阻为，匀强磁场与线框所在平面垂直，如图所示，磁感应强度大小为，线框在外力作用下以速度向右匀速进入磁场，在进入过程中，下列说法正确的是() A.端电势低于端电势 B.两端电压的大小为 C.边不受安培力 D.线框受到的安培力方向向左，且大小为 【答案】D 【解析】根据右手定则可知中电流方向为由到，则端电势高于端电势，故A错误边产生的感应电动势的大小为，则两端电压为等效电源的路端电压，大小为，故B错误边在磁场中的部分受安培力，在磁场外的部分不受安培力，故C错误根据左手定则可知线框受到的安培力方向向左，感应电流大小为，安培力大小为，故D正确。 3.电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结构如图甲所示。两对永磁铁可随发动机一起上下振动，每对永磁铁间均有水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小均为。磁场中，边长为的正方形线圈竖直固定在减震装置上。某时刻磁场分布与线圈位置如图乙所示，永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。关于图乙中的线圈，下列说法正确的是() A.穿过线圈的磁通量为 B.永磁铁相对线圈上升越高，线圈中感应电动势越大 C.永磁铁相对线圈上升越快，线圈中感应电动势越小 D.永磁铁相对线圈下降时，线圈中感应电流的方向为顺时针方向 【答案】D 【解析】题图乙所示位置穿过线圈的磁通量，故A错误；根据法拉第电磁感应定律可知永磁铁相对线圈上升越快，磁通量变化越快，线圈中感应电动势越大，故B、C错误；永磁铁相对线圈下降时，根据楞次定律可知线圈中感应电流的方向为顺时针方向，故D正确。 4.两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直，边长为、总电阻为的正方形导线框位于纸面内，边与磁场边界平行，如图所示。已知导线框一直向右做匀速直线运动，边于时刻进入磁场，线框中感应电动势随时间变化的图线如图所示感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正，下列说法正确的是() A.磁感应强度的大小为 B.导线框运动速度的大小为 C.磁感应强度的方向垂直于纸面向外 D.在至这段时间内，导线框所受的安培力大小为 【答案】BC 【解析】由图象可知，线框经过全部进入磁场，则速度，选项B正确；，根据可知，，选项A错误；线框进磁场过程中，感应为电流顺时针，根据右手定则可知，原磁场的磁感应强度的方向垂直于纸面向外，选项C正确；在至这段时间内，导线框中的感应电流，所受的安培力大小为，选项D错误。 5.将一面积为，匝数匝的线圈放在匀强磁场中，已知磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度随时间变化规律如图所示，线圈总电阻为，则() A.第末，线圈的感应电动势为零 B.在内线圈内的感应电动势为 C.在内线圈内的感应电流为 D.在内与内线圈内的感应电流方向相反 【答案】BC 【解析】解：由图知：， 在内线圈内的感应电动势为：； 且在内，磁通量的变化率恒定，线框中产生的感应电动势不变，始终为，故A错误，B正确； C.在内线圈内的感应电流为：，故C正确； D.在内与内图象的斜率不变，感应电动势不变、感应电流的大小和方向均不变，故D错误。 故选：。 期中重难突破练（测试时间：10分钟） 1.在边长为的等边三角形区域内存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场，一边长也为的等边三角形导线框，在纸面上以某一速度向右匀速运动，底边始终与磁场的底边界在同一直线上，如图所示。取顺时针为电流的正方向，则在线框通过磁场的过程中，线框中感应电流随时间变化的图像可能是() A B C D 【答案】B 【解析】、该题可以先根据电流的方向采用排除法进行选择，当线框进入时磁通量增大，出来时磁通量减小，因此线框中感应电流的方向会发生改变，故AC错误； 、当线框进入时，有效切割长度是随时间均匀变化的，因此根据可知，电流均匀变化，故B正确，D错误。 2.如图所示，两光滑平行金属导轨间距为，直导线垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处于垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为。电容器的电容为，除电阻外，导轨和导线的电阻均不计。现给导线一初速度，使导线向右运动，当电路稳定后，以速度向右做匀速运动时() A.电容器两端的电压为 B.电阻两端的电压为 C.电容器所带电荷量为 D.为保持匀速运动，需对其施加的拉力大小为 【答案】AC 【解答】解：、当直导线以速度向右做匀速运动时，导线产生的感应电动势恒定，电容器充电完毕，电路中无电流，故电阻两端为零。此时电容器两板间的电压大小等于感应电动势大小，即电容器两板间的电压为，故A正确，B错误； C、电容器两板间的电压为，则电容器所带电荷量，故C正确； D、因匀速运动后所受的合力为，而此时无电流，不受安培力，则无需拉力便可做匀速运动，故D错误。 3.如图所示，间距的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的一端连接阻值的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小。一根长度也为、电阻的导体棒放在导轨上，导轨的电阻可忽略不计。现用一垂直于导体棒的水平拉力拉动导体棒使其沿导轨以的速度向右匀速运动，在运动过程中保持导体棒与导轨垂直且接触良好。空气阻力可忽略不计。求： 导体棒产生的感应电动势； 通过导体棒的电流，并说明通过导体棒的电流方向； 导体棒两端的电压大小，并指出哪端电势高。 【答案】解：导体棒运动产生的感应电动势为：； 根据右手定则可判断出，导体棒上的电流方向为从向 通过导体棒的电流：； 导体棒两端的电压： 根据右手定则可知端电势高。 答：导体棒产生的感应电动势为； 通过导体棒的电流为，通过导体棒的电流方向从向； 导体棒两端的电压大小为，端电势高。 4.如图所示，一边长、质量的正方形金属框，静置于光滑绝缘水平桌面上。金属框右侧宽度为的区域内存在垂直于桌面向上的匀强磁场，磁感应强度大小。对金属框施加一水平向右、大小为的恒力，当金属框进入磁场时恰好以的速度做匀速直线运动，当金属框完全进入磁场时，撤去恒力。已知金属框运动过程中左右两边始终平行于磁场边界。求 金属框的电阻； 金属框完全进入磁场过程中，通过金属框的电荷量； 金属框完全离开磁场区域时速度的大小。 【答案】解：金属框右边进入磁场切割磁感线，， 金属框中的电流， 金属框匀速运动，有， 联立以上各式，得。 金属框进入磁场时间， 通过截面的电荷量。 设金属框出磁场时速度为，由动量定理得， 金属框进入磁场和穿出磁场穿过截面的电荷量相等， 解得。 期中综合拓展（测试时间：15分钟） 1.如图所示，为水平固定的、间距为、电阻不计、足够长的“”形金属导轨；导轨处在垂直于导轨平面磁感应强度大小为的匀强磁场中。长度为、电阻不计的金属棒倾斜放置完全处在磁场当中，与导轨成夹角。若金属棒以速度速度方向平行于导轨，如图匀速运动，金属棒与导轨接触良好，下列说法正确的是() A.金属棒两端的电压为 B.整个回路中产生的电流大小为 C.电阻消耗的电功率为 D.导体棒受到的安培力为 【答案】C 【解析】【解答】金属棒切割磁感线的有效长度为，金属棒产生的感应电动势 由于金属棒的内阻不计，因此金属棒两端的电压为，故A错误； B.根据闭合电路的欧姆定律，回路中产生的电流大小为，故B错误； C.根据功率公式，电阻消耗的电功率为，故C正确； D.导体棒受到的安培力为，故D错误。 故选：。 2.如图所示，在区域Ⅰ、Ⅱ中分别有磁感应强度大小相等、垂直纸面但方向相反、宽度均为的匀强磁场区域。高为的正三角形线框从图示位置沿轴正方向匀速穿过两磁场区域，以逆时针方向为电流的正方向，下列图像中能正确描述线框中感应电流与线框移动距离关系的是() A B C D 【答案】B 【解析】正三角形线框刚进入向里的磁场Ⅰ时，的大小为零，之后随线框进入磁场距离的增大，利用楞次定律可知，感应电流沿逆时针方向，为正方向，在进入过程中，和两边的有效切割长度变大，其有效长度为 感应电动势为 感应电流为 当线框前进距离时，达到最大，即 在线圈刚进入向外的磁场区域Ⅱ瞬间，感应电流为零，之后随线框进入磁场距离的增大，利用楞次定律可知，线框中感应电流方向沿顺时针方向，即为负。进入过程中，有效切割长度变大，在该过程中，结合之前的分析其电流的瞬时值为当前进距离为时，其感应电流达到最大，结合之前的分析，其最大值为 在刚出向外的磁场区域Ⅱ瞬间，感应电流大小为零，之后随线框出磁场距离的增加，利用楞次定律可知，中感应电流方向沿逆时针方向，为正，有效切割长度变大，在该过程中，结合之前的分析其电流的瞬时值为当前进距离为时，达到最大，其最大值为 故选B。 3.如图所示，水平放置足够长光滑金属导轨和，与平行，是以为圆心的圆弧导轨，圆弧左侧和扇形内有方向如图的匀强磁场，金属杆的端与点用导线相接，端与圆弧接触良好，初始时，可滑动的金属杆静止在平行导轨上，若杆绕点在匀强磁场区内从到匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的有() A.杆产生的感应电动势恒定 B.杆受到的安培力不变 C.杆做匀加速直线运动 D.杆中的电流逐渐减小 【答案】AD 【解析】A.转动切割磁感线产生的感应电动势为因为匀速转动，所以杆产生的感应电动势恒定，故A正确； 杆匀速转动产生的感应电动势产生的感应电流由到通过棒，由左手定则可知，棒会向左运动，棒运动会切割磁感线，产生电动势与原来电流方向相反，让回路电流减小，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D正确，BC错误。 4.如图所示，平行光滑金属双导轨和，其中和为半径的光滑圆轨道，和为对应圆轨道的圆心。、在、正下方且为圆轨道和水平轨道平滑的连接点，和为足够长的水平轨道。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度，导轨间距。两导体棒、始终垂直于两轨道且与导轨接触良好，、的质量均为，电阻均为，导轨电阻不计。初始时刻，将锁定在水平导轨上，给一个的初速度，从与圆心等高的处平滑进入轨道，同时施加一个始终与速度共线的外力使沿光滑圆轨道做匀速圆周运动，当到达圆轨道底端位置时立即撤去外力，同时将解除锁定，、在以后运动过程中不会发生碰撞，重力加速度。求： 从进入圆弧轨道开始计时，在圆轨道上运动时，中电流大小随时间变化的关系式； 进入圆弧轨道开始，在轨道上运动的整个过程中、棒产生的总焦耳热。 【答案】解：棒在光滑圆轨道上做匀速圆周运动时，有 切割磁感线的电动势为 由闭合电路欧姆定律知 代入数据解得 做圆周运动时，电流最大值 运动时间 此过程热量、产生的焦耳热 在水平部分运动时，、整体动量守恒，当导体棒、稳定时，由动量守恒定律得 在水平部分运动时，、产生的焦耳热 整个过程棒、产生的焦耳热 代入数据解得： 感谢聆听 每天解决一个小问题，每周攻克 一个薄弱点，量变终会引发质变。 教师寄语 $