专题9 电磁感应 题源1 感应电流的产生和方向-【备战高考】备战2027高考物理母题题源同步练

专题9 电磁感应 考纲·题型解读 1.常考查感应电流产生的条件；应用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向， 2.考查感生电动势与动生电动势的计算；公式E=B的应用，常见模型有平动切割、转动切割，且常与力、电综合考查；自 感常以选择题的形式进行考查，主要考查对自感现象的深刻理解 3.常以大型计算题的形式考查电磁感应与直流电路、力学知识、能量守恒的综合应用问题，难度一般较大；电磁感应中的图 象问题也是一个考查热点 《十年高考母题题源揭秘 题源1 感应电流的产生和方向 “补偿”原磁通量的减少，即反抗原磁场的减弱」 ④“阻碍”不等于“阻止”，当由于原磁通量的增加引起 解题模型1.1 感应电流时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，其 1.感应电流方向的判定 作用仅仅使原磁通量的增加变慢了，但磁通量仍在增加： 楞次定律和右手定则都可以判断感应电流的方向，当 当由于原磁通量的减少而引起感应电流时，感应电流的磁 闭合回路的磁通量发生变化时，用楞次定律；当部分导体 场方向与原磁场方向相同，其作用仅仅使原磁通量的减少 切割磁感线时，用右手定则， 变慢了，但磁通量仍在减少，“阻碍”也并不意味着“相反” 应用楞次定律判断感应电流方向的基本步骤： 在理解楞次定律时，不要错误地把“阻碍”作用认为感应电 (1)确定原磁场的方向 流产生磁场的方向和原磁场方向相反，事实上，它们可能 (2)明确回路中磁通量变化的情况. 同向，也可能反向，需根据磁通量的变化情况判断， (3)应用楞次定律的“增反减同”，确定感应电流磁场 (3)楞次定律中的因果关系 的方向。 闭合导体回路中磁通量的变化是产生感应电流的原 (4)应用右手定则，确定感应电流方向. 因，而感应电流磁场的出现是感应电流存在的结果，简单 2.对楞次定律的理解 地说，只有当穿过闭合导体回路中的磁通量发生变化时， (1)明确各个物理量之间的关系 才会有感应电流的磁场出现. 当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合回路 (4)楞次定律与能量守恒 中会产生感应电流，而感应电流与其他电流一样，也会产 感应电流的磁场对闭合导体回路中磁通量的变化起 生磁场，即感应电流的磁场，这样回路中就存在两个磁 阻碍作用，这种阻碍作用正是能量守恒定律这一普遍规律 场—一原来的磁场（引起感应电流的磁场）和感应电流的 在电磁感应现象中的体现。 磁场，原磁场（原磁通量）要增加时，感应电流的磁场阻碍它 在电磁感应现象中总是伴随着能量的转化和守恒，当 的增加，两个磁场就方向相反；原磁场（原磁通量）要减弱 外力克服磁场力做功时，就有其他形式的能转化为电能，当 时，感应电流的磁场阻碍它的减弱，两个磁场就方向相同， 磁场力做正功时，就有电能转化为其他形式的能例如将条 (2)对“阻碍”含义的理解 形磁铁插入或拔出闭合的螺线管的过程中，线圈中产生感 ①谁起阻碍作用？要明确起阻碍作用的是“感应电流 应电流，感应电流的磁场阻碍磁铁与螺线管的相对运动 的磁场” (阻碍不等于阻止，相对运动继续进行)，在整个过程中外 ②阻碍什么？感应电流的磁场阻碍的是“引起感应电 力克服磁场力做功，把其他形式的能转化为电能。 流的磁通量的变化”，而不是阻碍原磁场，也不是阻碍原磁 [真题1](2023·上海)如图，通电导线MN与单匝矩形 通量. 线圈abcd共面，位置靠近ab且相互绝缘.当MN中电流突然减 ③怎样阻碍？当引起感应电流的磁通量（原磁通量） 小时，线圈所受安培力的合力方向 增加时，感应电流的磁场就与原磁场的方向相反，感应电 M 流的磁场“反抗”原磁通量的增加；当原磁通量减少时，感 应电流的磁场就与原磁场的方向相同，感应电流的磁场 ·127· A.向左 B.向右 C.垂直纸面向外 D.垂直纸面向里 [解析]当MN中电流突然减小时，单匝矩形线圈abcd垂 直纸面向里的磁通量减小，根据楞次定律，单匝矩形线图abcd 中产生的感应电流方向为顺时针方向，由左手定则可知，线圈所 受安培力的合力方向向右，选项B正确， [答案]B [真题2](2023·上海)如图，均匀带正电的绝缘圆环a与 金属圆环b同心共面放置，当a绕O点在其所在平面内旋转时， b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆 环a ( A.顺时针加速旋转 B.顺时针减速旋转 C.逆时针加速旋转 D.逆时针减速旋转 [解析]导线框左边进入磁场时由楞次定律可以判断感应 [解析]此题关键在于楞次定律的应用，均匀带正电的圆 电流方向为逆时针方向，故CD错误；当导线框左边全部进入磁 环旋转相当于通电导线，b有收缩趋势说明口环中电流在减小， 场时，切割长度不变，感应电流大小不变，当导线框左边刚好全 转速减慢，使得穿过b环的磁通量减小，所以b环中感应电流的 部出磁场时，导线框右边刚好全部进入磁场，此后可以全部在磁 方向与a环方向相同B正确. 场中切割磁感线运动一段距离，产生的感应电动势、感应电流不 [答案]B 变，所以A错误，B正确」 [真题3](2023·北京)物理课上，老师做了一个奇妙的 [答案]B “跳环实验”如图，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导 [真题5](2023·安徽)如图所示，足够长平行金属导轨倾 线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套 斜放置，倾角为37°，宽度为0.5m,电阻忽略不计，其上端接一小 环，闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起某同学另找来器材再探究 灯泡，电阻为12.一导体棒MN垂直于导轨放置，质量为 此实验.他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均未动.对比 0.2kg,接入电路的电阻为12，两端与导轨接触良好，与导轨间 老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是 的动摩棕因数为0.5在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁 场，磁感应强度为0.8T.将导体棒MN由静止释放，运动一段时 间后，小灯泡稳定发光，此后导体棒MN的运动速度以及小灯泡 铁 消耗的电功率分别为（重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6） M 小灯泡 N -37 A.线圈接在了直流电源上 A.2.5m/s,1W B.电源电压过高 B.5 m/s,1 W C.所选线圈的匝数过多 C.7.5m/s,9w D.所用套环的材料与老师的不同 D.15m/s.9W [解析]如果套环的材料不是金属，可能导致套环未动，D [解析]导体棒匀速下滑，由平衡条件，ngsin0=F十 正确， mg cos6.又F=BIL,I=E/(R+r),E=BLw,联立解得：u=5 [答案]D m/s;电路的总功率P=F,小灯泡的功率P1=PR/(R十r),联 [真题4](2023·海南)如图，EOF和EO'F为空间一匀 立解得：P:=1W.选项B正确. 强蓝场的边界，其中EO∥E'O',FO∥F'O',且EO⊥OF;OO'为 [答案]B ∠EOF的角平分线，OO'间的距离为1；磁场方向垂直于纸面向 [真题6](2023·上海)如图，质量为、长为L的直导线 里，一边长为1的正方形导线框沿OO'方向匀速通过磁场，t=0 用两绝缘细线悬挂于O,O'并处于匀强磁场中，当导线中通以沿 时刻恰好位于图示位置.规定导线框中感应电流沿逆时针方向 x正方向的电流【，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为 时为正，则感应电流i与时间t的关系图线可能正确的是() .侧磁感应强度方向和大小可能为 () ·128· A:正向瓷a时 地、吧的大小没有直接联系，它们之间的关系可】 Φ、△Φ、 Ry正向爱 C:负向，2n0 从图象中看出，如图所示，△0=中：一中1，图象斛率即吧 所水电动势为一定位，若国线为曲线，°可为南线上来点 D.沿悬线向上，严nd 对应切线的斜率，所求电动势可为某一时刻的瞬时值，也 [解析]根据左手定则先判断各种情况 可为某一段时间内的平均值.它们之间的关系类似于、 下安培力的方向，看是否平衡，若平衡再根据 智的关系0与 u 一可能一个很大而另一个很小，可能 平衡条件求解B的大小，若磁感应强度B沿 BIL 之正向，安培力方向向左，不可能平衡，A项 一个为零而另一个不为零 错误；若B沿y正向，安培力方向竖直向上， 可以平衡，根据平衡条件BIL=mg,可得B =3,B项正确：若B沿：负向，安培力方向 IL 水平向右，受力分析如图所示，则有mg tan0=BIL,可得B= ta9,C项正确：若B沿悬线向上，则安培力方向斜向左下， mg 不能平衡，D项错误 [答案]BC (4)几种特殊情况 [真题7](2023·上海)如图，磁场垂直于纸面，磁感应强 ①导体在匀强磁场中平动切剖磁感线时，E=B0,B、 度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布.一铜制圆环用丝 L、口两两互相垂直 线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速释放，在圆环从a摆 ②导体绕一端点在垂直于磁场的平面内以角速度” 向b的过程中 ×××· 转动时E=了ma ×××火”··· ③线框绕垂直于匀强磁场方向的一条轴以角速度 ×X9×或。。。 转动，如果从中性面开始计时，E=nBSosinot,n为匝数，S ××及×●。·· 为线框面积 ×XX·.。 (5)面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中以角速度w ×axb. 绕线图平面内的任意轴匀速转动，产生的感应电动势： × ×××···· ①线图平面与磁感线垂直时，E=0 A.感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针 ②线圈平面与磁感线平行时，E=BSw. B.感应电流方向一直是逆时针 ③线圈平面与磁感线夹角为0时，E=BSw cos0. 2.电势高低的判断方法 C.安培力方向始终与速度方向相反 (1)要明确磁场的方向及导体运动的方向 D.安培力方向始终沿水平方向 (2)据右手定则判断出感应电流的方向即感应电动势 [解析]由图可看出磁场分布特点，靠近中心线磁场较强， 的方向， 而两侧磁场较弱，根据“增反减同”的特征，可判断感应电流方 (3)把切割磁感线的导体作为电源，在电源内部电流 向，易知AD正确. 从低电势，点（负极）流向高电势点（正极）. [答案]AD 3.自感现象的理解及应用 自感现象是电磁感应现象的一个特例，在分析这一现 题源2 感应电动势 自感 象时，必须抓住其电路的三大特点：自感电动势总是阻碍 导体中原来电流的变化；通过自感线圈的电流不能突变； 解题模型2.1 电流稳定时，自感线圈就是导体，考查通电自感和断电自感 两种情况，要注意题中L的特点 1.法拉第电磁感应定律 (1)内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路 [真题8](2023·安徽)英国物理学家麦克斯韦认为，磁场 的磁通量的变化成正比. 变化时会在空间激发感生电场.如图所示，一个半径为的绝缘 (2)公成：E=0=S是=B会 △Φ △B =nBlo. 细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场B,环上套一带 电荷量为十q的小球已知磁感应强度B随时间均匀增加，其变 (3)说明：中是状态量，△0是过程量.”是中的变化 化率为k,若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力 At 所做功的大小是 () 快慢，又称磁通量的变化率. 129·