2019年高考物理 双基突破（二）专题27 法拉第电磁感应定律精讲.doc

专题27 法拉第电磁感应定律 一、法拉第电磁感应定律1感应电动势（1）感应电动势：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。2法拉第电磁感应定律（1）内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。（2）公式：En，其中n为线圈匝数。（3）感应电流与感应电动势的关系：遵循闭合电路的欧姆定律，即I。 注意：上式适用于回路磁通量发生变化的情况，回路不一定要闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化就会产生感应电动势；若电路是闭合的就会有感应电流产生。不能决定E的大小，才能决定E的大小，而与之间无大小上的必然联系。公式E=n，若t取一段时间，则E为t这段时间内感应电动势的平均值。磁通量的变化率是t图象上某点切线的斜率。3对、和的理解和易错点拨（1）不能通过公式正确地计算、和的大小，错误地认为它们都与线圈的匝数n成正比。（2）认为公式中的面积S就是线圈的面积，而忽视了无效的部分；不能通过t（或Bt）图象正确地求解。（3）认为0（或B0）时一定等于0。（4）不能正确地分析初、末状态穿过线圈的磁通量的方向关系，从而不能正确利用公式21求解。（5）、三个概念的区别：磁通量=BScos，表示穿过这一平面的磁感线条数；磁通量的变化量=21表示磁通量变化的多少；磁通量的变化率表示磁通量变化的快慢。大，及不一定大，大，及也不一定大。它们的区别类似于力学中的v、v及a=的区别。4法拉第电磁感应定律应用的三种情况（1）磁通量的变化是由面积变化引起的，BS，则En。（2）磁通量的变化是由磁场变化引起时，BS，则En。（3）磁通量的变化是由于面积和磁场共同变化引起时，则根据定义求，末初，Enn。【题1】将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是A感应电动势的大小与线圈的匝数无关 B穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同【答案】C【解析】由法拉第电磁感应定律En知，感应电动势的大小与线圈匝数有关，A错；感应电动势正比于，与磁通量的大小无直接关系，B错误、C正确；根据楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，即“增反减同”，D错误。 【题7】如图所示，abcd为水平放置的平行“”形光滑金属导轨，间距为l，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计。已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动（金属杆滑动过程中与导轨接触良好）。则A电路中感应电动势的大小为 B电路中感应电流的大小为C金属杆所受安培力的大小为 D金属杆的发热功率为【答案】B【题8】如图，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上。当金属框绕ab边以角速度逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc。已知bc边的长度为l。下列判断正确的是AUaUc，金属框中无电流 BUbUc，金属框中电流方向沿abcaCUbcBl2，金属框中无电流 DUbcBl2，金属框中电流方向沿acba【答案】C 三、感应电动势的计算及电势高低的判断1计算：求解感应电动势常见情况 情景图研究对象回路（不一定闭合）一段直导线（或等效成直导线）绕一端转动的一段导体棒绕与B垂直的轴转动的导线框表达式EnEBLv（L为有效长度）EBL2ENBScos t2说明（1）当仅由B的变化引起时，则En；当仅由S的变化引起时，则En；当由B、S的变化同时引起时，则Enn。（2）磁通量的变化率是t图象上某点切线的斜率。3判断：把产生感应电动势的那部分电路或导体当作电源的内电路，那部分导体相当于电源若电路是不闭合的，则先假设有电流通过，然后应用楞次定律或右手定则判断出电流的方向电源内部电流的方向是由负极（低电势）流向正极（高电势），外电路顺着电流方向每经过一个电阻电势都要降低。【题9】（多选）如图所示，在一磁感应强度B0.5 T的匀强磁场中，垂直于磁场方向水平放着两根相距为h0.1 m的平行金属导轨MN和PQ，导轨电阻忽略不计，在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值R0.3 的电阻，导轨上跨放着一根长为L0.2 m，每米阻值r2.0 的金属棒ab，金属棒与导轨正交放置，交点为c、d，当金属棒在水平拉力作用于以速度v4.0 m/s向左做匀速运动时，则下列说法正确的是A金属棒a、b两端点间的电势差为0.2 VB水平拉金属棒的力的大小为0.02 NC金属棒a、b两端点间的电势差为0.32 V D回路中的发热功率为0.06 W【答案】BC【题10】如图所示，两个端面半径同为R的圆柱形铁芯同轴水平放置，相对的端面之间有一缝隙，铁芯上绕导线并与电源连接，在缝隙中形成一匀强磁场。一铜质细直棒ab水平置于缝隙中，且与圆柱轴线等高、垂直。让铜棒从静止开始自由下落，铜棒下落距离为0.2R时铜棒中电动势大小为E1，下落距离为0.8R时电动势大小为E2.忽略涡流损耗和边缘效应。关于E1、E2的大小和铜棒离开磁场前两端的极性，下列判断正确的是AE1E2，a端为正 BE1E2，b端为正CE1E2，a端为正 DE1E2，b端为正 【答案】D 【解析】当铜棒向下运动时，由左手定则可知，铜棒中的自由电子由于受洛伦兹力作用将向a端运动，故铜棒b端为正极。作出铜棒下落时的截面图（从右向左看）如图所示，当铜棒下落距离为0.2R时，由机械能守恒定律可得mvmg0.2R，所以v1，此时铜棒的有效切割长度L12，铜棒的感应电动势E1BL1v12BR。当铜棒下落距离为0.8R时，由机械能守恒定律可得mvmg0.8R，所以v2，此时铜棒的有效切割长度L22，铜棒的感应电动势E2BL2v22BR，故E1E2，D正确。 【题11】（多选）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0.1 m、总电阻为0.005 的正方形导线框abcd位于纸面内，cd边与磁场边界平行，如图甲所示。已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd边于t0时刻进入磁场。线框中感应电动势随时间变化的图线如图乙所示（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0.5 TB导线框运动的速度的大小为0.5 m/sC磁感应强度的方向垂直于纸面向外D在t0.4 s至t0.6 s这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.1 N【答案】BC【题12】法拉第发明了世界上第一台发电机。如图，圆形金属盘安置在电磁铁的两个磁极之间，两电刷M、N分别与盘的边缘和中心点接触良好，且与灵敏电流计相连。金属盘绕中心轴沿图示方向转动，则A电刷M的电势高于电刷N的电势B若只将电刷M移近N，电流计的示数变大C若只提高金属盘转速，电流计的示数变大D若只将变阻器滑片向左滑动，灵敏电流计的示数变大【答案】C