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【考纲下载】 1电磁感应现象 () 2磁通量 () 3法拉第电磁感应定律 () 4楞次定律 () 5自感、涡流 (),【考情上线】 1电磁感应牵涉的知识面很广，是高考的热点内容之一，试题综合 程度高，难度较大 2从近几年的高考考查情况看，命题频率较高的有：关于各种图象 的考查(如t图、Bt图和It图)，感应电流的产生条件及方 向的判定，导体切割磁感线产生感应电动势的计算，电磁感应现 象与磁场、电路、力学等知识的综合，以及电磁感应与实际相结 合的题目 3复习本章知识时，除了掌握基本规律和方法外，还要注意多与其 他章节(特别是电路部分)内容结合，提高综合分析能力,一、电磁感应现象 1产生感应电流的条件：穿过闭合电路的 发生变 化 2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 3电磁感应现象的实质 是产生感应电动势，如果回路闭合则产生感应电流；如 果回路不闭合，则只有感应电动势而无感应电流,磁通量,电能,二、楞次定律和右手定则 1磁通量 (1)公式： . (2)单位：韦伯(韦)，符号：Wb,1 Wb1 Tm2. (3)适用条件：匀强磁场； S是垂直磁场并在磁场中的有效面积,BS,2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 引起感应电流的 的变化 (2)适用情况：所有电磁感应现象,阻碍,磁通量,2右手定则 (1)内容：伸开右手，使拇指跟其余四个手指 ，并且 都与手掌在同一个 ，让磁感线从掌心进入，并使拇指指向 的方向，这时 所指的方向就是感应电流的方向 (2)适用情况：闭合电路部分导体 磁感线时产生感应 电流,垂直,平面内,导线运动,四指,切割,(1)磁通量BS，S是指充满磁感线且与磁感线垂直的 有效面积，不一定是线圈面积 (2)磁通量是否发生变化，是判定电磁感应现象的惟一依 据，而引起磁通量变化的途径有多种,1如图911所示，一个矩形线圈 与通有相同大小的电流的平行直导 线处于同一平面内，而且处在两导 线的中央，则 ( ) 图911 A两电流同向时，穿过线圈的磁通量为零 B两电流反向时，穿过线圈的磁通量为零 C两电流同向或反向，穿过线圈的磁通量相等 D因两电流产生的磁场是不均匀的，因此不能判定穿 过线圈的磁通量是否为零,解析：两电流同向时，在线圈范围内，产生的磁场方向相反，大小对称，穿过线圈的磁通量为零故正确答案为A.,答案：A,2关于电磁感应，下列说法正确的是 ( ) A导体相对磁场运动，导体内一定会产生感应电流 B导体做切割磁感线的运动，导体内一定会产生感应电 流 C闭合电路在磁场中做切割磁感线的运动，电路中一定 会产生感应电流 D穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中一定会产生 感应电流,解析：产生感应电流有两个必要条 件：一是闭合电路，二是回路中磁 通量发生变化，二者缺一不可D 项满足这两个条件，因此电路中一 定有感应电流导体相对磁场运动或导体做切割磁感线运动时，不一定组成闭合电路，故A、B错误；即使是闭合回路做切割磁感线运动，回路中磁通量也不一定发生变化，如图所示，闭合导体abcd虽然切割磁感线，但回路中磁通量始终未变，故无感应电流产生，C错误,答案：D,3如图912所示为地磁场磁感线的 示意图在北半球地磁场的竖直分量 向下飞机在我国上空匀速巡航，机 翼保持水平，飞行高度不变由于地 图912 磁场的作用，金属机翼上有电势差设飞行员左方机翼末端处的电势为1，右方机翼末端处的电势为2，下列判断正确的是 ( ),若飞机从西往东飞，1比2高 若飞机从东往西飞，2比1高 若飞机从南往北飞，1比2高 若飞机从北往南飞，2比1高 A B C D,解析：对A选项：磁场竖直分量向下，手心向上，拇指指向飞机飞行方向，四指指向左翼末端，故12，正确同理，飞机从东往西飞，仍是12，错从南往北、从北往南飞，都是12，故正确，错，故选项A正确,答案： A,4电阻R、电容C与一线圈连成闭合 回路，条形磁铁静止于线圈的正 上方，N极朝下，如图913所 示现使磁铁开始自由下落，在 N极接近线圈上端的过程中，流过 图913 R的电流方向和电容器极板的带电情况是 ( ) A从a到b，上极板带正电 B从a到b，下极板带正电 C从b到a，上极板带正电 D从b到a，下极板带正电,解析：由楞次定律知线圈中感应电流方向从上向下看为顺时针，线圈下端为电源正极，所以流过R的电流方向为从b向a，电容器下极板带正电，故D正确，A、B、C错误,答案：D,5如图914所示，金属棒ab置 于水平放置的U形光滑导轨上， 在ef 右侧存在有界匀强磁场B， 磁场方向垂直导轨平面向下， 在ef左侧的无磁场区域cdef内有 图914 一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后，下列说法正确的是 ( ) A圆环L有收缩趋势 B圆环L有扩张趋势 C圆环内产生的感应电流变大 D圆环内产生的感应电流不变,解析：由于金属棒ab在恒力F的作用下向右运动，则abcd回路中产生逆时针方向的感应电流，则在圆环处产生垂直于纸面向外的磁场，随着金属棒向右加速运动，通过圆环的磁通量将增大，由楞次定律可知，圆环将有收缩的趋势以阻碍通过圆环的磁通量的增大，随着金属棒速度的增大，感应电动势、感应电流、安培力随之增大，故金属棒所受合力逐渐减小，因此金属棒向右运动的加速度减小，磁通量的变化率减小，所以在圆环中产生的感应电流不断减小故正确答案为A.,答案：A,师 之 说 1BS的含义 BS只适用于磁感应强度B与面积S垂直的情况当S与垂直于B的平面间的夹角为时，则有BScos.可理解为B(Scos)，即等于B与S在垂直于B方向上分量的乘积；也可理解为(Bcos)S，即等于B在垂直于S方向上的分量与S的乘积如图915甲所示,2面积S的含义 S不一定是某个线圈的真正面积，而是线圈在磁场范围内的面积如图915乙所示，S应为线圈面积的一半 3多匝线圈的磁通量 多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关，因为不论线圈匝数多少，穿过线圈的磁感线条数相同，而磁感线条数可表示磁通量的大小,4合磁通量求法 若某个平面内有不同方向和强弱的磁场共同存在，当计算穿过这个面的磁通量时，先规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，平面内各个方向的磁通量的代数和等于这个平面内的合磁通量,关键一点 (1)磁通量是标量，其正、负值仅表示磁感线是正向还 是反向穿过线圈平面 (2)同一线圈平面，如果正向穿过平面的磁感线条数与 反向穿过平面的条数一样多，则0.,如图916所示，边长 为100 cm的正方形闭合线圈置于匀强 磁场中，线圈ab、cd两边中点连线OO 的左右两侧分别存在方向相同、磁感应 强度大小各为B10.6 T，B20.40 T的匀强磁场，若从上往下看，线圈逆时针方向转过37时，穿过线圈的磁通量改变了多少？线圈从初始位置转过180时，穿过线圈平面的磁通量改变了多少？,思路点拨 根据磁通量的定义，分别求出转动前后通过线圈abcd的磁通量，再求出磁通量的改变量,答案 0.1 Wb 1.0 Wb,求解磁通量时，当B与S不垂直时，可用两个方法求合磁通量：一是分解B，用垂直于S的分量B求；二是投影S，将S投影到与B垂直的方向上，并求出S投影，然后利用BS投影求.,学 之 用 1如图917所示，有两个同心放 置且共面的金属圆环，条形磁铁穿 过圆心且与两环面垂直，比较通过 两环的磁通量a、b，则( ) 图 917 Aab Bab Cab D不能确定,解析：由于磁感线是闭合曲线，在磁体内部是由S极指向N极，在磁体外部是由N极指向S极，且在磁体外部的磁感线分布在磁体的周围较大的空间又由于穿过圆环a、b的磁通量均为内外，因此线圈面积越大，磁感线抵消得越多，合磁通量越小，故b环的磁通量较小A项正确,答案：A,师 之 说 1楞次定律中“阻碍”的含义,2楞次定律的使用步骤,3楞次定律的推广 对楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的效果 总是阻碍产生感应电流的原因： (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”； (4)阻碍原电流的变化(自感现象)“增反减同”,4楞次定律与右手定则的比较,关键一点 如果问题不涉及感应电流的方向，则用楞次定律的推广含义进行研究，可以使分析问题的过程简化,如图918所示，光滑 固定的金属导轨M、N水平放置，两 根导体棒P、Q平行放置在导轨上， 形成一个闭合回路，一条形磁铁从高 处下落接近回路时 ( ) 图918 AP、Q将相互靠拢 BP、Q将相互远离 C磁铁的加速度仍为g D磁铁的加速度大于g,思路点拨 可以应用楞次定律确定P、Q中的感应电流的方向，再根据左手定则确定感应电流受到的安培力来确定P、Q的运动方向，根据感应电流的磁场的“阻碍”作用确定磁铁的加速度还可以根据楞次定律的一些结论直接解答,解析 法一：设磁铁下端为 N极，如图所示，根据楞次定 律可判断出P、Q中的感应电 流方向，根据左手定则可判断 P、Q所受安培力的方向可见，P、Q将互相靠拢由于回路所受安培力的合力向下，由牛顿第三定律，磁铁将受到向上的反作用力，从而加速度小于g.当磁铁下端为S极时，根据类似的分析可得到相同的结果，所以，本题应选A .,法二：根据楞次定律的另一种表述感应电流的效果，总要反抗产生感应电流的原因本题中“原因”是回路中磁通量的增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近所以，P、Q将互相靠近且磁铁的加速度小于g，应选A .,答案 A,发生电磁感应时，若要判断导体棒的运动趋势或回路面积的变化趋势，不一定要判断出感应电流的方向，只需要根据楞次定律的推广含义直接判断，可使问题简化.,学 之 用,1如图919所示，粗糙水平 桌面上有一质量为m的铜质矩 形线圈当一竖直放置的条形 磁铁从线圈中线AB正上方等高 快速经过时，若线圈始终不动， 图919 则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是 ( ) AFN先小于mg后大于mg，运动趋势向左 BFN先大于mg后小于mg，运动趋势向左 CFN先小于mg后大于mg，运动趋势向右 DFN先大于mg后小于mg，运动趋势向右,解析：当磁铁沿矩形线圈中线AB正上方通过时，线圈中产生感应电流，感应电流的方向(从上向下看)先逆时针再顺时针，则线圈先是上方为N极下方为S极，后改为上方为S极下方为N极，则线圈受到的支持力先大于mg后小于mg，水平方向的运动趋势向右故正确答案为D.,答案：D,感应电流方向的判定,师 之 说,1利用右手定则判断闭合电路的一部分导体做切割磁感 线运动时产生的感应电流方向，有以下几种常见情况： (1)导体平动切割磁感线； (2)导体转动切割磁感线； (3)导体不动，磁场运动，等效为磁场不动，导体反方向切 割磁感线,2应用楞次定律判断感应电流方向的步骤 (1)确定原磁场的方向； (2)明确回路中磁通量的变化情况； (3)应用楞次定律的“增反减同”，确定感应电流的磁场的方向； (4)应用安培定则，确定感应电流的方向,3楞次定律和右手定则的关系 (1)从研究对象上说，楞次定律研究的是整个闭合回路，右 手定则研究的是闭合回路的一部分导体，即一段导体做 切割磁感线的运动 (2)从适用范围上说，楞次定律可应用于因磁通量变化引起 感应电流的各种情况(包括一部分导体切割磁感线运动的 情况)，右手定则只适用于一段导体在磁场中做切割磁感 线运动的情况因此，右手定则是楞次定律的一种特殊 情况,关键一点 (1)若导体不动，回路中磁通量变化，应该用楞次定律判 断感应电流的方向而不能用右手定则 (2)若是回路中的一部分导体做切割磁感线运动产生感应 电流，用右手定则判断较为简单，用楞次定律进行判 定也可以，但较为麻烦,如图9110所示为一种早 期发电机原理示意图，该发电机由固 定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆 柱形磁铁构成，两磁极相对于线圈平 面对称在磁极绕转轴匀速转动过程 图9110 中，磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧 运动(O是线圈中心)，则 ( ) A从X到O，电流由E经G流向F，先增大再减小 B从X到O，电流由F经G流向E，先减小再增大 C从O到Y，电流由F经G流向E，先减小再增大 D从O到Y，电流由E经G流向F，先增大再减小,思路点拨 从X到O过程中穿过线圈的磁通量如何变化？能否由楞次定律得出感应电流的方向？导线处的磁感应强度如何变化，磁通量变化快慢又是如何的，则电流变化又会如何呢？从O到Y的情况又如何呢？,解析 由题图和楞次定律知：从XO，电流由F经G流向E，且磁通量变化由快变慢，在O处磁通量几乎不变，故线圈中感应电动势E感先增大后减小，感应电流I感亦先增大后减小，A、B均错；同理，从O到Y，电流由E经G流向F，E感先增大后减小，I感亦先增大后减小，故D对，C错,答案 D,利用楞次定律判断感应电流的方向时，一定要先判断原磁场的方向和磁通量的变化，然后根据楞次定律判断感应电流磁场的方向，进而判断感应电流的方向.,学 之 用 3如图9111所示，在水平地面下埋 着一条沿东西方向通有恒定电流的水 平直导线现用一串有灵敏电流计的 图9111 闭合圆形检测线圈检测此通电直导线的位置若不考虑地磁场的影响，检测线圈在水平面内，从距直导线很远处的北边移至距直导线很远处的南边的过程中，俯视检测线圈下列说法正确的是 ( ),A线圈中感应电流的方向先顺时针后逆时针 B线圈中感应电流的方向始终为逆时针 C线圈在导线正上方时，穿过线圈的磁通量为零 D线圈在导线正上方时，线圈中的电流为零,解析：由地下通电直导线的电流方向和右手螺旋定则可判断出周围的磁感线分布，左侧水平地面磁场方向向下，右侧水平地面磁场方向向上，则检测线圈从左向右运动过程中，磁通量先增大后减小为零，再增大，最后再减小；由楞次定律知，线圈中感应电流的方向先逆时针后顺时针，然后再逆时针，线圈在导线正上方时，穿过线圈的磁通量为零，选项 C正确,答案： C,师 之 说,1三个定则的区别,2.相互联系 (1)电流可以产生磁场，当电流的磁场发生变化时，也会发 生电磁感应现象 (2)感应电流在原磁场中也要受安培力，这是确定感应电流 阻碍“相对运动”的依据 (3)有些综合问题中，有时要同时应用三个定则,关键一点 三个定则容易相混，特别是左、右手 易错，关键是抓住因果关系： (1)因电而生磁(IB)安培定则 (2)因动而生电(v、BI安)右手定则； (3)因电而受力(I、BF安)左手定则,如图9112所示，两个线圈 套在同一个铁芯上，线圈的绕向在图中已 经标出左线圈连着平行导轨M和N，导轨 电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab， 图 9112金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁场中下列说法中正确的是 ( ),A当金属棒ab向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电 势高于d点 B当金属棒ab向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点与d 点等电势 C当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电 势高于d点 D当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，c点与d 点等电势,思路点拨 金属棒ab在磁场中切割磁感线产生感应电流，从而在左边线圈中产生磁场，这个磁场会通过铁芯穿过右边的线圈若磁场变化，则在右边线圈中产生感应电动势和感应电流,解析 当金属棒ab向右匀速运动而切割磁感线时，金属棒中产生恒定感应电动势，由右手定则判断电流方向由ab.根据电流从电源(ab相当于电源)正极流出沿外电路回到电源负极的特点，可以判断b点电势高于a点又左线圈中的感应电动势恒定，则感应电流也恒定，所以穿过右线圈的磁通量保持不变，不产生感应电流，c点与d点等电势选项A错B对,当金属棒ab向右做加速运动时，由右手定则可推断ba，电流沿逆时针方向又由EBLv可知金属棒ab两端的E不断增大，那么左边电路中的感应电流也不断增大，由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的，并且场强不断增强，所以右边的线圈中的向上的磁通量不断增加由楞次定律可判断右边电路中的感应电流的方向应沿逆时针，而在右线圈绕成的电路中，感应电动势仅产生在绕在铁芯上的那部分线圈上把这个线圈看做电源，由于电流是从c沿内电路(即右线圈)流向d，所以d点电势高于c点选项C、D错 综上所述，选项B 正确,答案 B,正确使用右手定则和楞次定律，抓住两个电路之间的关系，准确地判定感应电流的方向，是解决问题的关键和基础.,学之用 4如图9113所示，水平放置的两条 光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、 MN，当PQ在外力的作用下运动时， MN在磁场力的作用下向右运动，则PQ 图9113 所做的运动可能是 ( ),向右加速运动 向左加速运动 向右减速运动 向左减速运动 A B C D,解析：当PQ向右运动时，用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由QP，由安培定则可知穿过L1的磁场方向是自下而上的；若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律可以判断流过MN的感应电流是从NM的，用左手定则可判定MN受到向左的安培力，将向左运动，可见不正确若PQ向右减速运动，流过MN的感应电流方向、感应电流所受的安培力的方向均将反向，MN向右运动，所以是正确的同理可判断是正确的，是错误的,答案：C,1(2010山东高考)如图9114所示， 空间存在两个磁场，磁感应强度大 小均为B，方向相反且垂直纸面， MN、PQ为其边界，OO为其对称 图9114 轴一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度v0向右运动，当运动到关于OO对称的位置时 以下说法不正确的是 ( ) A穿过回路的磁通量为零 B回路中感应电动势大小为2Blv0 C回路中感应电流的方向为顺时针方向 D回路中ab边与cd边所受安培力方向相同,解析：当回路运动到关于OO对称的位置时，穿过回路的两个相反方向的磁场面积相等，且磁感应强度大小均为B，穿过回路的磁通量为零，选项A正确；ab、cd两个边均切割磁感线产生感应电动势，由右手定则可判断出，两个边产生的感应电流的方向均为逆时针方向，所以回路中感应电动势大小为2Blv0，选项B正确，选项C错误；根据左手定则可判断出回路中ab、cd两个边所受安培力的方向相同，选项D正确,答案： C,2(2009浙江高考)如图9115所示， 在磁感应强度大小为B、方向竖直 向上的匀强磁场中，有一质量为m、 阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用 图 9115 绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点摆动金属线框从右侧某一位置静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面则线框中感应电流的方向是 ( ),Aabcda Bdcbad C先是dcbad，后是abcda D先是 abcda，后是dcbad,解析：线框从右侧开始由静止释放，穿过线框平面的磁通量逐渐减少，由楞次定律可得感应电流的方向为dcbad；过O点纵轴线框继续向左摆动过程中，穿过线框平面的磁通量逐渐增大，由楞次定律可得感应电流的方向仍为dcbad，故B选项正确,答案：B,3(2011惠州模拟)某同学在学习了法拉第电磁感应定律之 后，自己制作了一个手动手电筒，如图9113是手电筒的简单结构示意图，左右两端是两块完全相同的条形磁铁，中间是一根绝缘直杆，由绝缘细铜丝烧制的多匝环形线圈只可在直杆上自由滑动，线圈两端接一灯泡，晃动手电筒时线圈也来回滑动，灯泡就会发光，其中O点是两磁极连线的中点，a、b两点关于O点对称，则下列说法中正确的是 ( ),图9113,A线圈经过O点时穿过的磁通量最大 B线圈经过O点时受到的磁场力最大 C线圈沿不同方向经过b点时所受的磁场力方向相反 D线圈沿同一方向经过a、b两点时其中的电流方向相同,解析：由条形磁铁周围的磁感线分布可知，线圈经过O点时穿过的磁通量最小，受到的磁场力最小，选项A错误，B错误；线圈从O到b运动时感应电流为顺时针(从左向右看)，b到O运动时感应电流为逆时针，选项C正确；线圈从左向右运动时，经过a点时感应电流为逆时针(从左向右看)，经过b点时感应电流为顺时针，选项D错误,答案：C,点击此图片进入课下提知能,同学们,来学校和回家的路上要注意安全,同学们,来学校和回家的路上要注意安全,
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