高考物理复习专题四电路和电磁感应第12讲电磁感应规律及其应用课件
T A．在 t＝ 时为零 4 T B．在 t＝ 时改变方向 2 T C．在 t＝ 时最大，且沿顺时针方向 2 D．在 t＝T 时最大，且沿顺时针方向
( AC )
图(a)
图(b)
[解析]
T A 对：在 t＝ 时，交流电图线斜率为 0，即磁场变化率为 0，由 E 4
ΔΦ ΔB T ＝ ＝ S 知，E＝0。C 对 B、D 错：在 t＝ 和 t＝T 时，图线斜率最大，在 t Δt Δt 2 T T T ＝ 和 t＝T 时感应电动势最大。在 到 之间，电流由 Q 向 P 减弱，导线在 R 处 2 4 2 产生垂直纸面向里的磁场，且磁场减弱，由楞次定律知，R 产生的感应电流的磁 T 3T 场方向也垂直纸面向里，即 R 中感应电动势沿顺时针方向，同理可判断在 到 2 4 3 时，R 中电动势也为顺时针方向，在 T 到 T 时，R 中电动势为逆时针方向。 4
设两根金属棒所受安培力之和为 F，有 F＝IlB 根据牛顿第二定律有 F＝ma 联立①②③④式得 2BEl a＝ mR ⑤ ④ ③
(3)设列车减速时，cd 进入磁场后经 Δt 时间 ab 恰好进入磁场，此过程中穿 过两金属棒与导轨所围回路的磁通量的变化为 ΔΦ，平均感应电动势为 E1，由法 拉第电磁感应定律有 ΔΦ E1＝ Δt 其中 ΔΦ＝Bl2 设回路中平均电流为 I′，由闭合电路欧姆定律有 E1 I′ ＝ 2R ⑧ ⑦ ⑥
C
D
[解析]
设线路中只有一边切割磁感线时产生的感应电流为 i。 等效电路的连接 电流 I＝2i(顺时针) I＝ 0 I＝2i(逆时针) I＝ 0 l 0～ 2 l ～l 2 3l l～ 2
线框位移
3l ～ 2l 2 分析知，只有选项 D 符合要求。
4．(多选)(2018·全国Ⅲ， 20)如图 (a)，在同一平面内固定有一长直导线 PQ 和一导线框R， R在 PQ的右侧。导线PQ中通有正弦交流电i，i的变化如图(b)所 示，规定从Q到P为电流正方向。导线框R中的感应电动势
1 2 1 2 B2πr －4πr
R
1 2 B′－B πr 2 ＝ R
B′ 3 所以 B ＝ 。 2
2． ( 多选 )(2018·全国Ⅰ， 19) 如图，两个线圈绕在同一根
铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿
南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针 悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。下 列说法正确的是 ( AD )
I总 I总 讨论：若 恰为整数，设其为 n，则需设置 n 块有界磁场；若 不是整数， I0 I0 I总 设 的整数部分为 N，则需设置 N＋1 块有界磁场。 I0
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楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用
1．楞次定律中“阻碍”的表现
(1)阻碍磁通量的变化(增反减同)。 (2)阻碍物体间的相对运动(来拒去留)。 (3)阻碍原电流的变化(自感现象) 2．楞次定律和右手定则的适用对象 (1)楞次定律：一般适用于线圈面积不变，磁感应强度发生变化的情形。 (2)右手定则：一般适用于导体棒切割磁感线的情形。
6． (2018·天津， 12) 真空管道超高速列车的动力系统是一种将电能直接转 换成平动动能的装置。图1是某种动力系统的简化模型，图中粗实线表示固定在
水平面上间距为l的两条平行光滑金属导轨，电阻忽略不计。ab和cd是两根与导
轨垂直、长度均为l、电阻均为R的金属棒，通过绝缘材料固定在列车底部，并 与导轨良好接触，其间距也为l，列车的总质量为 m。列车启动前，ab、cd处于
3．求感应电动势大小的五种类型 ΔΦ (1)磁通量变化型：E＝n Δt 。 ΔB (2)磁感应强度变化型：E＝nS Δt 。 ΔS (3)面积变化型：E＝nB Δt 。 (4)平动切割型：E＝Blv。 1 2 (5)转动切割型：E＝ Bl ω。 2
(2018·山西省高三下学期模拟)如图，水平桌面上固定有一半径 典例 1 为R的光滑金属细圆环，环面水平，圆环总电阻为 r；空间有一匀强磁场，磁感 应强度大小为B，方向竖直向下；一长度为 2R、电阻可忽略的导体棒AC置于圆 环左侧并与环相切，切点为棒的中点。一拉力作用于棒中点使其以恒定加速度a 从静止开始向右运动，运动过程中棒与圆环接触良好。下列说法正确的是
磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下，如图1所示。为
使列车启动，需在M、N间连接电动势为E的直流电源，电源内阻及导线电阻忽 略不计。列车启动后电源自动关闭。
图1
图2
(1)要使列车向右运行，启动时图1中M、N哪个接电源正极，并简要说明理
由。 (2)求刚接通电源时列车加速度a的大小。 (3)列车减速时，需在前方设置如图2所示的一系列磁感应强度为B的匀强磁 场区域，磁场宽度和相邻磁场间距均大于 l。若某时刻列车的速度为v0，此时ab、
3．(2018· 全国Ⅱ，18)如图，在同一水平面内有两根平 行长导轨，导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域，区 域宽度均为 l，磁感应强度大小相等、方向交替向上向下。 3 一边长为 l 的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动。线框中感应电流 i 随时间 2 t 变化的正确图线可能是 ( D )
A
B
A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动 B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向 C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向
D．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向
外的方向转动
[解析] 根据安培定则，开关闭合时铁芯上产生水平向右的磁场。
1 2 3 4
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高 考 真 题
1．(2018· 全国Ⅰ，17)如图，导体轨道 OPQS 固定，其中 PQS 是半圆弧，Q 为半圆弧的中点，O 为圆心。轨道的电阻忽 略不计。OM 是有一定电阻、可绕 O 转动的金属杆，M 端位于 PQS 上，OM 与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感 应强度的大小为 B。 现使 OM 从 OQ 位置以恒定的角速度逆时针转到 OS 位置并 固定(过程Ⅰ)；再使磁感应强度的大小以一定的变化率从 B 增加到 B′(过程Ⅱ)。 B′ 在过程Ⅰ、Ⅱ中，流过 OM 的电荷量相等，则 B 等于 5 A． 4 3 B． 2 7 C． 4 D．2 ( B )
5．(多选)(2018· 江苏，9)如图所示，竖直放置 的“ ”形光滑导轨宽为 L，矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ
的高和间距均为 d，磁感应强度为 B。质量为 m 的 水平金属杆由静止释放， 进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度 相等。金属杆在导轨间的电阻为 R，与导轨接触良 好， 其余电阻不计， 重力加速度为 g。 金属杆( BC ) A．刚进入磁场Ⅰ时加速度方向竖直向下 B．穿过磁场Ⅰ的时间大于在两磁场之间的运动时间 C．穿过两磁场产生的总热量为 4mgd m2gR2 D．释放时距磁场Ⅰ上边界的高度 h 可能小于 4 4 2B L
l、v三者互相垂直。
②瞬时性：若v为瞬时速度，则E为相应的瞬时感应电动势。 ③有效性：公式中的l为导体切割磁感线的有效长度。
(2)应用电磁感应定律应注意的三个问题 ΔΦ ①公式 E＝n Δt 求解的是一个回路中某时间内的平均感应电动势，在磁通量 均匀变化时，瞬时值才等于平均值。 ΔB ②利用公式 E＝nS Δt 求感应电动势时，S 为线圈在磁场范围内的有效面积， 且适用于 B 与 S 垂直的情况。 ③通过回路截面的电荷量 q 仅与 n、ΔΦ 和回路电阻 R 有关，与时间长短无 nΔΦ nΔΦ 关。推知如下 q＝ I Δt＝ ΔtR Δt＝ R 。
〔类题演练 1〕(多选)(2018· 福建省厦门大学二模)已知无限长通电直导线周 I 围某处磁场的磁感应强度大小为 B＝kr，式中常量 k＞0，I 为电流强度，r 为该 点到直导线的距离。如图所示，将通有恒定电流的长直导线固定在光滑绝缘水平 面上，某一时刻，金属环在该平面上以速度 v0 沿图示方向运动 ( AD )
C 对：由于进入两磁场时速度相等，由动能定理知， W 安 1－mg· 2d＝0， W 安 1＝2mgd。 即通过磁场Ⅰ产生的热量为 2mgd，故穿过两磁场产生的总热量为 4mgd。D 错：设刚进入磁场Ⅰ时速度为 v，则由机械能守恒定律知 1 2 mgh＝ mv ， 2 B2L2v 进入磁场时 ma＝BIL－mg＝ R －mg， ma＋gR 解得 v＝ ， B2L2 m2a＋g2R2 m2gR2 由①②式得 h＝ > 4 4。 2B4L4g 2B L ② ①
BLv B2R 2aR 8BR 2aR 时产生电流为：I＝ R ＝ ＝ ，故选项 C 错误；棒经过环心时 r r 4 16B2R2 2aR 受到的安培力为：F＝BIL＝ ，故选项 D 正确。 r
方法总结
对电磁感应定律的理解
(1)E＝Blv的“三性” ①正交性：本公式是在一定条件下得出的，除磁场为匀强磁场外，还需 B 、
cd均在无磁场区域，试讨论：要使列车停下来，前方至少需要多少块这样的有
界磁场？
[解析]
(1)列车要向右运动，安培力方向应向右。根据左手定则，接通电源
后，金属棒中电流方向由 a 到 b、由 c 到 d，故 M 接电源正极。 (2)由题意，启动时 ab、cd 并联，设回路总电阻为 R 总，由电阻的串并联知 识得 R R 总＝ 2 设回路总电流为 I，根据闭合电路欧姆定律有 E I＝ R总 ② ①
A．棒运动过程中产生的感应电流在棒中由 A 流向 C 2R B．棒通过整个圆环所用的时间为 a 4BR 2aR C．棒经过环心时流过棒的电流为 r 16B2R2 2aR D．棒经过环心时所受安培力的大小为 r
( D )
[解析]
据题意，当棒运动过程中，由右手定则可得感应电流方向为从 C 到
1 2 A，故选项 A 错误；由于棒做匀加速运动，棒通过整个环的时间为：2R＝ at ， 2 即 t＝ 2 R 2 ，故选项 B 错误；棒经过环心时速度为： v ＝2aR，即 v＝ 2aR，此 a
( AC )
图(a)
图(b)
[解析]
T A 对：在 t＝ 时，交流电图线斜率为 0，即磁场变化率为 0，由 E 4
ΔΦ ΔB T ＝ ＝ S 知，E＝0。C 对 B、D 错：在 t＝ 和 t＝T 时，图线斜率最大，在 t Δt Δt 2 T T T ＝ 和 t＝T 时感应电动势最大。在 到 之间，电流由 Q 向 P 减弱，导线在 R 处 2 4 2 产生垂直纸面向里的磁场，且磁场减弱，由楞次定律知，R 产生的感应电流的磁 T 3T 场方向也垂直纸面向里，即 R 中感应电动势沿顺时针方向，同理可判断在 到 2 4 3 时，R 中电动势也为顺时针方向，在 T 到 T 时，R 中电动势为逆时针方向。 4
设两根金属棒所受安培力之和为 F，有 F＝IlB 根据牛顿第二定律有 F＝ma 联立①②③④式得 2BEl a＝ mR ⑤ ④ ③
(3)设列车减速时，cd 进入磁场后经 Δt 时间 ab 恰好进入磁场，此过程中穿 过两金属棒与导轨所围回路的磁通量的变化为 ΔΦ，平均感应电动势为 E1，由法 拉第电磁感应定律有 ΔΦ E1＝ Δt 其中 ΔΦ＝Bl2 设回路中平均电流为 I′，由闭合电路欧姆定律有 E1 I′ ＝ 2R ⑧ ⑦ ⑥
C
D
[解析]
设线路中只有一边切割磁感线时产生的感应电流为 i。 等效电路的连接 电流 I＝2i(顺时针) I＝ 0 I＝2i(逆时针) I＝ 0 l 0～ 2 l ～l 2 3l l～ 2
线框位移
3l ～ 2l 2 分析知，只有选项 D 符合要求。
4．(多选)(2018·全国Ⅲ， 20)如图 (a)，在同一平面内固定有一长直导线 PQ 和一导线框R， R在 PQ的右侧。导线PQ中通有正弦交流电i，i的变化如图(b)所 示，规定从Q到P为电流正方向。导线框R中的感应电动势
1 2 1 2 B2πr －4πr
R
1 2 B′－B πr 2 ＝ R
B′ 3 所以 B ＝ 。 2
2． ( 多选 )(2018·全国Ⅰ， 19) 如图，两个线圈绕在同一根
铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿
南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针 悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。下 列说法正确的是 ( AD )
I总 I总 讨论：若 恰为整数，设其为 n，则需设置 n 块有界磁场；若 不是整数， I0 I0 I总 设 的整数部分为 N，则需设置 N＋1 块有界磁场。 I0
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楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用
1．楞次定律中“阻碍”的表现
(1)阻碍磁通量的变化(增反减同)。 (2)阻碍物体间的相对运动(来拒去留)。 (3)阻碍原电流的变化(自感现象) 2．楞次定律和右手定则的适用对象 (1)楞次定律：一般适用于线圈面积不变，磁感应强度发生变化的情形。 (2)右手定则：一般适用于导体棒切割磁感线的情形。
6． (2018·天津， 12) 真空管道超高速列车的动力系统是一种将电能直接转 换成平动动能的装置。图1是某种动力系统的简化模型，图中粗实线表示固定在
水平面上间距为l的两条平行光滑金属导轨，电阻忽略不计。ab和cd是两根与导
轨垂直、长度均为l、电阻均为R的金属棒，通过绝缘材料固定在列车底部，并 与导轨良好接触，其间距也为l，列车的总质量为 m。列车启动前，ab、cd处于
3．求感应电动势大小的五种类型 ΔΦ (1)磁通量变化型：E＝n Δt 。 ΔB (2)磁感应强度变化型：E＝nS Δt 。 ΔS (3)面积变化型：E＝nB Δt 。 (4)平动切割型：E＝Blv。 1 2 (5)转动切割型：E＝ Bl ω。 2
(2018·山西省高三下学期模拟)如图，水平桌面上固定有一半径 典例 1 为R的光滑金属细圆环，环面水平，圆环总电阻为 r；空间有一匀强磁场，磁感 应强度大小为B，方向竖直向下；一长度为 2R、电阻可忽略的导体棒AC置于圆 环左侧并与环相切，切点为棒的中点。一拉力作用于棒中点使其以恒定加速度a 从静止开始向右运动，运动过程中棒与圆环接触良好。下列说法正确的是
磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下，如图1所示。为
使列车启动，需在M、N间连接电动势为E的直流电源，电源内阻及导线电阻忽 略不计。列车启动后电源自动关闭。
图1
图2
(1)要使列车向右运行，启动时图1中M、N哪个接电源正极，并简要说明理
由。 (2)求刚接通电源时列车加速度a的大小。 (3)列车减速时，需在前方设置如图2所示的一系列磁感应强度为B的匀强磁 场区域，磁场宽度和相邻磁场间距均大于 l。若某时刻列车的速度为v0，此时ab、
3．(2018· 全国Ⅱ，18)如图，在同一水平面内有两根平 行长导轨，导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域，区 域宽度均为 l，磁感应强度大小相等、方向交替向上向下。 3 一边长为 l 的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动。线框中感应电流 i 随时间 2 t 变化的正确图线可能是 ( D )
A
B
A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动 B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向 C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向
D．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向
外的方向转动
[解析] 根据安培定则，开关闭合时铁芯上产生水平向右的磁场。
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1．(2018· 全国Ⅰ，17)如图，导体轨道 OPQS 固定，其中 PQS 是半圆弧，Q 为半圆弧的中点，O 为圆心。轨道的电阻忽 略不计。OM 是有一定电阻、可绕 O 转动的金属杆，M 端位于 PQS 上，OM 与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感 应强度的大小为 B。 现使 OM 从 OQ 位置以恒定的角速度逆时针转到 OS 位置并 固定(过程Ⅰ)；再使磁感应强度的大小以一定的变化率从 B 增加到 B′(过程Ⅱ)。 B′ 在过程Ⅰ、Ⅱ中，流过 OM 的电荷量相等，则 B 等于 5 A． 4 3 B． 2 7 C． 4 D．2 ( B )
5．(多选)(2018· 江苏，9)如图所示，竖直放置 的“ ”形光滑导轨宽为 L，矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ
的高和间距均为 d，磁感应强度为 B。质量为 m 的 水平金属杆由静止释放， 进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度 相等。金属杆在导轨间的电阻为 R，与导轨接触良 好， 其余电阻不计， 重力加速度为 g。 金属杆( BC ) A．刚进入磁场Ⅰ时加速度方向竖直向下 B．穿过磁场Ⅰ的时间大于在两磁场之间的运动时间 C．穿过两磁场产生的总热量为 4mgd m2gR2 D．释放时距磁场Ⅰ上边界的高度 h 可能小于 4 4 2B L
l、v三者互相垂直。
②瞬时性：若v为瞬时速度，则E为相应的瞬时感应电动势。 ③有效性：公式中的l为导体切割磁感线的有效长度。
(2)应用电磁感应定律应注意的三个问题 ΔΦ ①公式 E＝n Δt 求解的是一个回路中某时间内的平均感应电动势，在磁通量 均匀变化时，瞬时值才等于平均值。 ΔB ②利用公式 E＝nS Δt 求感应电动势时，S 为线圈在磁场范围内的有效面积， 且适用于 B 与 S 垂直的情况。 ③通过回路截面的电荷量 q 仅与 n、ΔΦ 和回路电阻 R 有关，与时间长短无 nΔΦ nΔΦ 关。推知如下 q＝ I Δt＝ ΔtR Δt＝ R 。
〔类题演练 1〕(多选)(2018· 福建省厦门大学二模)已知无限长通电直导线周 I 围某处磁场的磁感应强度大小为 B＝kr，式中常量 k＞0，I 为电流强度，r 为该 点到直导线的距离。如图所示，将通有恒定电流的长直导线固定在光滑绝缘水平 面上，某一时刻，金属环在该平面上以速度 v0 沿图示方向运动 ( AD )
C 对：由于进入两磁场时速度相等，由动能定理知， W 安 1－mg· 2d＝0， W 安 1＝2mgd。 即通过磁场Ⅰ产生的热量为 2mgd，故穿过两磁场产生的总热量为 4mgd。D 错：设刚进入磁场Ⅰ时速度为 v，则由机械能守恒定律知 1 2 mgh＝ mv ， 2 B2L2v 进入磁场时 ma＝BIL－mg＝ R －mg， ma＋gR 解得 v＝ ， B2L2 m2a＋g2R2 m2gR2 由①②式得 h＝ > 4 4。 2B4L4g 2B L ② ①
BLv B2R 2aR 8BR 2aR 时产生电流为：I＝ R ＝ ＝ ，故选项 C 错误；棒经过环心时 r r 4 16B2R2 2aR 受到的安培力为：F＝BIL＝ ，故选项 D 正确。 r
方法总结
对电磁感应定律的理解
(1)E＝Blv的“三性” ①正交性：本公式是在一定条件下得出的，除磁场为匀强磁场外，还需 B 、
cd均在无磁场区域，试讨论：要使列车停下来，前方至少需要多少块这样的有
界磁场？
[解析]
(1)列车要向右运动，安培力方向应向右。根据左手定则，接通电源
后，金属棒中电流方向由 a 到 b、由 c 到 d，故 M 接电源正极。 (2)由题意，启动时 ab、cd 并联，设回路总电阻为 R 总，由电阻的串并联知 识得 R R 总＝ 2 设回路总电流为 I，根据闭合电路欧姆定律有 E I＝ R总 ② ①
A．棒运动过程中产生的感应电流在棒中由 A 流向 C 2R B．棒通过整个圆环所用的时间为 a 4BR 2aR C．棒经过环心时流过棒的电流为 r 16B2R2 2aR D．棒经过环心时所受安培力的大小为 r
( D )
[解析]
据题意，当棒运动过程中，由右手定则可得感应电流方向为从 C 到
1 2 A，故选项 A 错误；由于棒做匀加速运动，棒通过整个环的时间为：2R＝ at ， 2 即 t＝ 2 R 2 ，故选项 B 错误；棒经过环心时速度为： v ＝2aR，即 v＝ 2aR，此 a
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【RJ版春季课程高三物理】 第12讲：电磁感应 _教案.pptx
纸面向里的匀强磁场，一个顶角为 45°的三角形导体线框，自距离磁场左侧 边界 L 处以平行于纸面向上的速度匀速通过了该区域，若以逆时针为正方 向，回路中感应电流 I 随时间 t 的变化关系图像正确的是 ( )
三、 情感、态度与价值观 1、理解和认识楞次定律和电磁感应图像问题，培养 学生的分析能力 2、结合解决电磁感应中动力学问题和能量问题，培 养学生综合分析解决问题的能力 对楞次定律和电磁感应图像问题的考查、对电磁感
教学难点
教学过程
一、考纲要求
考点 电磁感应现象 磁通量 法拉第电磁感应定律 楞次定律 自感、涡流
圈 ab 边中产生的感应电流先沿 b→a 方向再沿 a→b 方
向 B. 线圈进入磁场Ⅰ过程和离开磁场Ⅱ过程所受安培力方 向 都平行斜面向上
4R mgsin θ＋F
C．线圈 ab 边刚进入磁场 Ⅰ 时的速度大小为
B2L2
D．线圈进入磁场Ⅰ做匀速运动的过程中，拉力 F 所做的功等于线圈克服安
培力所做的功
【答案】AC 【解析】 由楞次定律可知圆环穿过磁场区域的过程中，环中感应电流方向先
顺时针又逆时针再顺时针，故 A 正确．当圆环直径与边界线 b 重合时，圆环左
右两半环均产生感应电动势，故圆环中的感应电动势 E＝2B·2 R·v＝4BRv；圆环
中的电功率
E2 P＝ r ＝
16B2rR2v2，故
B
错误．电路中的平均电动势
置，导轨左端用一阻值为 R 的电阻连接，导棒与导轨接触良好．整个装置处于竖直向上、磁感
应强度为 B 的匀强磁场中．现使金属棒以初速度 v 沿导轨向右运动直至静
止，若金属棒在整个运动过程中通过的电荷量为 q.下列说法正确的是
() A. 金属棒在导轨上做匀减速运动 B. 整个过程中金属棒克服安培力做功为12mv2 C．整个过程中金属棒在导轨上发生的位移为qBRL D．整个过程中电阻 R 上产生的焦耳热为12mv2
三、 情感、态度与价值观 1、理解和认识楞次定律和电磁感应图像问题，培养 学生的分析能力 2、结合解决电磁感应中动力学问题和能量问题，培 养学生综合分析解决问题的能力 对楞次定律和电磁感应图像问题的考查、对电磁感
教学难点
教学过程
一、考纲要求
考点 电磁感应现象 磁通量 法拉第电磁感应定律 楞次定律 自感、涡流
圈 ab 边中产生的感应电流先沿 b→a 方向再沿 a→b 方
向 B. 线圈进入磁场Ⅰ过程和离开磁场Ⅱ过程所受安培力方 向 都平行斜面向上
4R mgsin θ＋F
C．线圈 ab 边刚进入磁场 Ⅰ 时的速度大小为
B2L2
D．线圈进入磁场Ⅰ做匀速运动的过程中，拉力 F 所做的功等于线圈克服安
培力所做的功
【答案】AC 【解析】 由楞次定律可知圆环穿过磁场区域的过程中，环中感应电流方向先
顺时针又逆时针再顺时针，故 A 正确．当圆环直径与边界线 b 重合时，圆环左
右两半环均产生感应电动势，故圆环中的感应电动势 E＝2B·2 R·v＝4BRv；圆环
中的电功率
E2 P＝ r ＝
16B2rR2v2，故
B
错误．电路中的平均电动势
置，导轨左端用一阻值为 R 的电阻连接，导棒与导轨接触良好．整个装置处于竖直向上、磁感
应强度为 B 的匀强磁场中．现使金属棒以初速度 v 沿导轨向右运动直至静
止，若金属棒在整个运动过程中通过的电荷量为 q.下列说法正确的是
() A. 金属棒在导轨上做匀减速运动 B. 整个过程中金属棒克服安培力做功为12mv2 C．整个过程中金属棒在导轨上发生的位移为qBRL D．整个过程中电阻 R 上产生的焦耳热为12mv2
高考物理一轮复习 第十二章第三节 电磁感应规律的综合应用课件 人教版
三、电磁感应中动力学和能量转化问题分析 1．两种状态处理 (1)导体处于平衡态——静止或匀速直线运动状态． 处理方法：根据平衡条件合外力等于零列式分析． (2)导体处于非平衡态——加速度不为零． 处理方法：根据牛顿第二定律进行分析或结合功能关系分析. 2．电磁感应问题中两大研究对象及其相互制约关系
3．解决图象问题的一般步骤 (1)明确图象的种类，即是B—t图还是Φ—t图，或者E—t图、 I—t图等． (2)分析电磁感应的具体过程． (3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系． (4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿定律等规律写 出函数关系式． (5)根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截 距等． (6)画图象或判断图象．
3．电磁感应中的能量转化特点 外力克服安培力做功，把机械能或其他能量转化成电能；感应 电流通过电路做功又把电能转化成其他形式的能(如内能).即
(2)用楞次定律判断，感应电流所受安培力的方向一定和导体切 割磁感线运动的方向__相__反____．
3．分析导体受力情况(包含安培力在内的全面受力分析)．
4．根据平衡条件或牛顿第二定律列方程．
四、电磁感应中的能量转化 1．电磁感应现象的实质是其他形式的能转化为_电__能____． 2．感应电流在磁场中受安培力,外力克服安培力_做__功__，将其他 形式的能转化为__电__能__,电流做功再将电能转化为__内__能__. 3．电流做功产生的热量用焦耳定律计算,公式为_Q__＝__I_2R__t __. 名师点拨：电磁感应的能量转化符合能量守恒定律，克服安培 力做功是把其他形式的能转化为电能,电能最终转化为焦耳热. 因此同一方程中，克服安培力做功，转化成的电能及产生的焦 耳热不能同时出现．
I
Δt＝nRΔ总Φ.
2014高考物理一轮复习 第12讲电磁感应规律及其应用课件.ppt
2.楞次定律中“阻碍”的表现： (1)阻碍_磁__通__量__的变化(增反减同)。 (2)阻碍物体间的_相__对__运__动__(来拒去留)。 (3)阻碍原电流的_变__化__(自感)。
二、感应电动势的计算 1.法拉第电磁感应定律：E= n ,用于计算_感__应__电__动__势__的__平__均__
热点考向1 电磁感应图像问题 【典例1】(2019·东营二模)如图所示， 虚线上方空间存在方向垂直纸面向里的 匀强磁场。正方形导线框绕垂直纸面的 轴O在纸面内逆时针匀速转动，转动周 期为T。从线框处于图示位置时开始计时，以O→a→b→c→O的 方向为感应电流i的正方向。对产生的感应电流i随时间t变化 规律的描述，最接近实际情况的是( )
A.Q1>Q2,q1=q2 C.Q1=Q2,q1=q2
B.Q1>Q2,q1>q2 D.Q1=Q2,q1>q2
【解析】选A。线框两次进入磁场时速度相等，设为v，线框
电阻设为R，第一次ab平行于MN进入磁场时，产生的感应电动
势E感=BLabv，感应电流为I
B L a是b v ，恒定电流，进磁场用的
R
时间 t L所b c ，以线框产生的热量
【拓展延伸】上题中，若正方形的 线框为图中所示的圆的四分之一扇 形的形状，则四个选项中的哪一个 符合线框中产生的感应电流随时间 变化的规律？
提示：在 T ～ T线，框进入磁场时，只有Ob边转动切割磁感线，
42
其感应电动势大小不变，故选项B正确。
【总结提升】 1.解答电磁感应问题的“三个关注”： (1)关注初始时刻，如初始时刻感应电流是否为零，是正方向 还是负方向。 (2)关注变化过程，看电磁感应发生的过程分为几个阶段，这 几个阶段是否和图像变化相对应。 (3)关注大小、方向的变化趋势，看图线斜率的大小、图线的 曲、直是否和物理过程对应。
2025版高考物理大一轮复习课件第十二章电磁感应第2讲法拉第电磁感应定律自感和涡流
25
考点一 考点二 考点三 考点四 限时规范训练
维度2 转动切割问题
例 3 如图所示，光滑铜环水平固定，半径为l，长为l、电阻为r的
铜棒OA的一端在铜环的圆心O处，另一端与铜环良好接触，整个装置处
在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中。现使铜棒OA以角
速度ω逆时针(俯视)匀速转动，A端始终在铜环上，定值电阻的阻值为3r，
B0；左侧匀强磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，规定垂 直纸面向外为磁场的正方向。一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为
S0，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上。求：
(1)t＝t20时，圆环受到的安培力； 甲
乙
(2)在 0～32t0 内，通过圆环的电荷量。
11
考点一 考点二 考点三 考点四 限时规范训练
03
考点三 自感
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考点一 考点二 考点三 考点四 限时规范训练
知识梳理
1.自感现象 由于导体线圈本身的电流发生变化而引起的电磁感应现象，叫作自 感。 2.自感电动势 (1)在自感现象中产生的电动势叫作自感电动势。
(2)表达式：EL＝LΔΔIt。
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考点一 考点二 考点三 考点四 限时规范训练
考点一 法拉第电磁感应定律
的理解及应用
4
考点一 考点二 考点三 考点四 限时规范训练
知识梳理
1.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__□_1_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__□_2 _楞__次__定__律_____或右手定则判
然联系。
法拉第电磁感应定律及其应用—高考物理总复习优质PPT课件
典例 如图所示，将一根绝缘硬金属导线弯曲成一 个完整的正弦曲线形状，它通过两个小金属环 a、b 与长 直金属杆导通，图中 a，b 间距离为 L，导线组成的正弦 图形顶部或底部到杆的距离都是 d.右边虚线范围内存在 磁感应强度大小为 B、方向垂直于弯曲导线所在平面的匀 强磁场，磁场区域的宽度为34L，现在外力作用下导线沿 杆以恒定的速度 v 向右运动，t＝0 时刻 a 环刚从 O 点进 入磁场区域，则下列说法正确的是( )
获取信息
稳定后L相当于导线，A被短路 后熄灭
开始充电瞬间，导通，可近似短 路
电容充电完毕——断路L通电自感 电动势为零，短路
解析：S 闭合瞬间，C 充电，B 被短路不亮，L 通电
产生自感电动势，阻碍电流增大，电流很小，A 中电流较
大，瞬间亮；S 闭合足够长时间，C 充电完毕，断路，B
变亮，L 自感电动势为零，短路，电流较大设为 I0，A 熄
程中，有逆时针的电流
C．保持半径不变，使磁场随时间按 B＝kt 变化，线 圈中的电流为kπRr2
D．保持半径不变，使磁场随时间按 B＝kt 变化，线 圈中的电流为2kRπr2
[思维点拨] 磁通量有正负，磁通量变化率 E＝nΔΔΦt . 解析：保持磁场不变，线圈的半径由 2r 变到 3r 的过
程中，穿过线圈的磁通量不变，所以在线圈中没有感应电
S闭合时，线圈产生自感电动势，阻碍电流的增大，使流过A1灯的电流比流过A2灯的电流增加得慢
开始充电瞬间，导通，可近似短路
第稳十定章 后L相电当磁于感导应线，A被短路后熄B灭．保持磁场不变，线圈的半径由 2r 变到 0.5r 的过
S闭合时，线圈产生自感电动势，阻碍电流的增大，使流过A1灯的电流比流过A2灯的电流增加得慢
高三物理主干知识梳理复习课件43(电磁感应规律的综合应用)
解析：利用右手定则判断感应电流的方向，首先为顺时针，A错；当 进入2B区域时，右边框切割磁感线，感应电流方向为顺时针，左边框 切割磁感线，感应电流方向为逆时针，两者反接总感应电流方向为顺 时针，B、C错；当线框出磁场时，线框的左边切割磁感线，电流为逆 时针方向，且电流大小应为原来的2倍，故D正确． 答案：D
小和方向； (2)画等效电路；
(3)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路的性质、电功率等公式求解．
高中物理课件
3．与上述问题相关的几个知识点 (1)电源电动势 E＝Blv 或 E＝n ΔΦ . Δt
(2)闭合电路欧姆定律 I＝
E ； R＋r
U 部分电路欧姆定律 I＝ ； R 电源的内电压 Ur＝Ir； 电源的路端电压 U＝IR＝E－Ir. (3)通过导体的电荷量 q＝IΔt＝n ΔΦ . R
处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析，或结合功能关系分析．
题的关键是通过受力情况和运动状态的分析，寻找过 程中的临界状态，如速度、加速度为最大值或最小值的条件．
三、电磁感应中的能量转化问题 1．电磁感应过程实质是不同形式的能量转化的过程．电磁感应过 程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力作用，因此要维持感应 电流的存在，必须有“外力”克服安培力做功．此过程中，其他形式 的能转化为电能．安培力做功的过程是电能转化为其他形式的能的过 程，安培力做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能．
高中物理课件
一、电磁感应中的电路问题 1．在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路 将产生感应电动势，该导体或回路相当于电源．因此，电磁感应问题往 往与电路问题联系在一起． 2．解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法
(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律(右手定则)确定感应电动势的大
2024届高考物理二轮专题复习与测试第一部分专题四电路和电磁感应第12讲电磁感应与电磁波命题点五电磁
命题点五电磁波的产生、发射与接收1．麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场．2．电磁波：电磁场在空间由近及远的传播形成电磁波．(1)电磁波在空间传播不需要介质．(2)真空中电磁波的速度为3.0×108 m/s.(3)电磁波是横波，满足关系v＝λf.(4)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，频率越高，波速越小．3．电磁波的发射．(1)发射条件：开放电路和高频振荡信号．(2)调制方式：①调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变．②调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变．4．电磁波的接收．(1)电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相等时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振，产生电谐振的过程叫作调谐．(2)解调：从接收到的高频电磁波中还原出所携带的信号波的方法．5．电磁波谱．(1)按波长从长到短排列电磁波谱：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．(2)电磁波的特点与应用：电磁波谱特性应用无线电波易发生衍射无线电技术红外线热效应红外线遥感可见光引起视觉照明、摄影紫外线荧光效应、杀菌消毒、防伪X射线贯穿性强医用透视γ射线贯穿本领最强工业探伤、医用化疗(多选)以声波作为信息载体的水声通信是水下长距离通信的主要手段.2020年11月10日，中国载人潜水器“奋斗者”号创造了10 909米深潜纪录．此次深潜作业利用了水声通信和电磁通信等多种通信方式进行指令传输或数据交换，如图所示．下列说法正确的是( )A．“奋斗者”号与“探索一号”通信的信息载体属于横波B．“奋斗者”号与“沧海”号通信的信息载体属于横波C．“探索一号”与通信卫星的实时通信可以通过机械波实现D．“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程解析：由题知，“奋斗者”号与“探索一号”通信是通过水声通信，由下而上，故信息载体属于纵波，故A项错误；由题知，“奋斗者”号与“沧海”号通信是通过无限蓝绿光通信，光波是横波，故信息载体属于横波，故B项正确；因为太空中没有介质，故机械波无法传播，所以“探索一号”与通信卫星的实时通信只能通过电磁通信来实现，故C项错误；在传递信息的过程也是传递能量的过程，故“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程，故D项正确．故选BD.答案：BD使用蓝牙耳机接听手机来电，信号传输示意图如图所示．蓝牙通信的电磁波( )A．是蓝光B．波长比手机通信的电磁波短C．在真空中的传播速度大小为340 m/sD．在真空中的传播速度比手机通信的电磁波速度小解析：蓝牙通信用的电磁波不在可见光频率范围内，不是光信号．故A项错误；蓝牙通信比手机通信的电磁波频率高，波长短．故B项正确；电磁波在真空中的传播速度约为3×108m/s.故C 项错误；蓝牙通信和手机通信使用的都是电磁波，在真空中传播速度相同．故D 项错误．故选B 项． 答案：B1．如图所示，家用微波炉中使用的微波频率为2 450 MHz ，则它的波长是( )A ．1.2×10－1m B ．7.35×10－17mC ．1.2×10－4m D ．7.35×10－11m解析：微波的波长为λ＝c f ＝3×1082 450×106m≈0.12 m．故选A 项．答案：A2．某同学自己绕制天线线圈，制作一个简单的收音机，用来收听中波无线电广播，初步制作后发现有一个频率最高的中波电台收不到，但可以接收其他中波电台，适当调整后，去户外使用，假设空间中存在波长分别为290 m 、397 m 、566 m 的无线电波，下列说法正确的是( ) A ．为了能收到频率最高的中波电台，应增加线圈的匝数B ．为更好接收290 m 的无线电波，应把收音机的调谐频率调到756 kHzC ．使接收电路产生电谐振的过程叫作解调D ．为了能接收到长波，应把电路中电容器的电容调大一点解析：为了能收到频率最高的中波电台，应增大调谐电路的固有频率，根据f ＝12πLC 可知应减少线圈的匝数，故A 项错误；为更好接收290 m 的无线电波，应把收音机的调谐频率调到f ＝c λ＝3.0×108290Hz≈1 034 kHz，故B 项错误；使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐，故C 项错误；为了能接收到长波，即接收到频率更低的电磁波，根据f ＝12πLC 可知，应把电路中电容器的电容调大一点，故D 项正确．故选D. 答案：D3．电磁波谱家族有众多的成员．关于电磁波的应用，下列说法不正确的是( )A．电磁炉是利用电磁波来工作的B．微波炉是利用电磁波的能量来快速煮熟食物的C．雷达是利用电磁波的反射来侦测目标的D．夜视仪是利用红外线来帮助人们在夜间看见物体的解析：电磁炉是利用电磁感应原理和电流的热效应来工作的，故A项错误，符合题意；微波是电磁波的一部分，食物分子在微波的作用下剧烈震动，内能增大，温度升高，达到加热的目的，故B项正确，不符合题意；雷达是利用电磁波的反射来侦测目标的，故C项正确，不符合题意；不同温度的物体发出的红外线特征不同，夜视仪是利用红外线来帮助人们在夜间看见物体的，故D项正确，不符合题意．故选A.答案：A。
高考物理二轮复习第一部分专题整合专题四电磁感应和电路第讲电磁感应的规律及应用课件.ppt
2019-9-11
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E
比为RR′＝
π， 22
故电流之比
为I′I
＝ER′＝
ER×ER′′
＝
R′
2π2×π2＝ 12，故 C 正确，D 错误。
答案 AC
2019-9-11
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4．(多选)(2018·南京联考)航母上飞机弹射起飞是利 用电磁驱动来实现的。电磁驱动原理如图 4－2－8 所示， 当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈端点的金属环 被弹射出去。现在固定线左侧同一位置，先后放有分别 用横截面积相等的铜和铅导线制成形状、大小相同的两 个闭合环，且电阻率 ρ 铜＜ρ 铝。合上开关 S 的瞬间
2019-9-11
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图 4－2－6
A．在 t＝T4时为零
B．在 t＝T2时改变方向
C．在 t＝T2时最大，且沿顺时针方向
D．在 t＝T 时最大，且沿顺时针方向
2019-9-11
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解析 因通电导线的磁感应强度大小正比于电流
的大小，故导线框 R 中磁感应强度与时间的变化关系类
2019-9-11
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图 4－2－7 A．圆环和线框中的电流方向都为顺时针 B．圆环和线框中的电流方向都为逆时针 C．圆环和线框中的电流大小之比为 2∶1 D．圆环和线框中的电流大小之比为 2∶1
2019-9-11
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解析 根据楞次定律可知，当磁场均匀减弱时，线 圈内产生的感应磁场方向与原磁场方向相同，即感应电 流方向都为顺时针，A 正确，B 错误；设圆形半径为 a， 则圆环面积为 S＝πa2，圆环周长为 L＝2πa，正方形框 面积为 S′＝2a2，正方形线框边长之和为 L′＝4 2a， 因为磁场是均匀减小的，故 E＝ΔΔBt·S，所以圆环和正方 形线框中的电动势之比为EE′＝SS′＝π2，两者的电阻之
2024届高考物理二轮复习专题课件：+电磁感应
【考向】自感、互感
A．如图甲，人造地球卫星经过地面跟踪站上空，地面接收到信号频 率先增大后减小 B．如图乙，A、B两灯均发亮，若断开开关，A灯和B灯都会立即熄灭 C．如图丙，高频感应炉是利用炉外线圈产生的热量使炉内的金属熔 化 D．如图丁，利用该装置验证向心力与角速度的关系时，要保持皮带 连接的两个塔轮半径相同
A．线圈abcd中的电流方向为顺时针B．线圈abcd中的电流
方向为逆时针C．线圈abcd受到的安培力方向与车前行方向
一致D．线圈abcd受到的安培力方向与车前行方向相反
【答案】BC 【详解】AB．当汽车保险杠撞上前面的障碍物C时，电磁缓冲器是磁场相对于保 险杠上的线圈运动，可以反过来以磁场为参考系，则保险杠上的线圈abcd相对于 磁场反方向运动，根据右手定则或楞次定律，可知线圈abcd中的电流方向为逆时 针，故A错误，B正确； CD．根据左手定则可知bc边受到的安培力方向与车前行方向一致，故C正确，D 错误。故选BC。
二、网络构建、知识梳理
“三个定则”“一个定律”的比较
名称 电流的磁效应 磁场对电流的作用
电磁感应
应用的定则或定律 安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律
基本现象 运动电荷、电流产生磁场 磁场对运动电荷、电流有作用力 部分导体做切割磁感线运动
闭合回路磁通量变化
自感、互感问题
通电自感和断电自感的比较
B．闭合回路中的感应电动势为 k S1 2S2
C．定值电阻两端的电流大小为 k S1 S2
D．定值电阻两端的电压为
Rk
S1
R
2S2
r
Rr
例2、如图所示，水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ， 它们的电阻可忽略不计，在M和P之间接有阻值为R的定值电阻，导体棒ab长 L＝0.5m，其电阻为r，与导轨接触良好，整个装置处于方向竖直向上的匀 强磁场中，磁感应强度B＝0.4T，现使ab以＝10m/s的速度向左做匀速运动.
2024届高考一轮复习物理课件(新教材粤教版)：电磁感应中的电路及图像问题
A.通过M的电流方向为O→a B.通过 M 的电流大小为B6l2rω
√C.QO 两点间电压为Bl42ω √D.PQ 两点间电压为3B2l2ω
根据右手定则可知金属棒O端为负极，Q端为正
极，则通过M的电流方向从a→O，A错误； 金属棒转动产生的电动势为 E＝Bl·ω2l，则有 I＝ RE总＝B4l2rω，B 错误； 由于其余电阻忽略不计，则 QO 两点间电压，即电阻 M 上的电压， 根据欧姆定律有 U＝Ir＝Bl42ω，C 正确；
由法拉第电磁感应定律有 E＝ΔΔBt S，S＝12L2， 代入数据得E＝4×10－3 V
(2)电容器所带的电荷量. 答案 4.8×10－8 C
由闭合电路的欧姆定律得 I＝R1＋E R2， 由部分电路的欧姆定律得U＝IR2， 电容器所带电荷量为Q＝CU＝4.8×10－8 C.
考向2 动生电动势的电路问题
又 q1＝q2，即B12πr2R－41πr2＝B′－RB12πr2 所以BB′＝32，故选 B.
电磁感应中的图像问题
1.解题关键 弄清初始条件、正负方向的对应变化范围、所研究物理量的函数表达式、 进出磁场的转折点等是解决此类问题的关键. 2.解题步骤 (1)明确图像的种类，即是B－t图还是Φ－t图，或者E－t图、I－t图等； 对切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常涉及E－x图像和i －x图像； (2)分析电磁感应的具体过程； (3)用右手定则或楞次定律确定方向的对应关系；
√
线圈移动 0～L，即在 0～Lv时间内，线圈进磁场，垂直 纸面向里通过线圈的磁通量增大，线圈中产生逆时针方 向的感应电流(正)，线圈切割磁感线的有效长度 l 均匀 增大，感应电流 I＝ER＝BRvl均匀增大； 线圈移动 L～2L，即在Lv～2vL时间内，线圈出磁场，垂直纸面向里通过 线圈的磁通量减少，线圈中产生顺时针方向的感应电流(负)，线圈切割