28专题：法拉第电磁感应定律问题(PXH)

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(完整版)法拉第电磁感应定律的例题

法拉第电磁感应定律的例题【例1】如图所示，磁感强度B=1.2T的匀强磁场中有一折成30°角的金属导轨aob，导轨平面垂直磁场方向。

一条直线MN垂直ob方向放置在轨道上并接触良好。

当MN以v=4m/s从导轨O点开始向右平动时，若所有导线单位长度的电阻r=0.1Ω/m。

求：（1）经过时间t后，闭合回路的感应电动势的瞬时值和平均值；（2）闭合回路中的电流大小和方向。

【分析】磁场B与平动速度v保持不变，但MN切割磁感线有效【解答】 (1)设运动时间为t后，在ob上移动S=vt=4t，MN的回路总电阻R=Lr=10.9t×0.1=1.09t【说明】 (1)本题切割的有效长度是时间的函数，所以电动势的平均值、即时值与有效长度的平均值、即时值有关(2)解这一类有效长度随时间变化的问题，关键是找到有效长度与时间的函数关系。

【例2】如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，长L电阻R0的裸电阻丝cd在宽L的平行金属轨道上向右滑行，速度为v。

已知R1=R2=R0，其余电阻忽略不计，求电键K闭合与断开时，M、N两点的电势差U MN。

【分析】 cd在磁场中做切割磁感线的运动，这部分电路是电源，你知道电键K 断开和闭合，U cd有什么不同吗？电键K断开时，电路abcd不闭合，只产生感应电动势，而没有感应电流，N、c、b等势，M、a、d等势，U MN=U dc=E；电键K闭合时，电路中有感应电流，此时U MN=U dc为路端电压。

【解答】ε=BLvK断开时，U MN=U dc=ε=BLv【说明】 1、不要以为切割磁感线导体两端电压都等于感应电动势，通过此题想想在什么情况下，两端电压不等于电动势的值。

2、cd部分是电源，在电源内部，电流方向是从低电势流向高电势（规定为电动势的方向），所以U MN=U dc为正值。

【例3】如图所示，小灯泡的规格为“2V、4W”，接在光滑水平导轨上，轨距0.1m，电阻不计。

专题28-法拉第电磁感应定律

第28讲法拉第电磁感应定律自感和涡流学习目标知道：自感和涡流理解：法拉第电磁感应定律，并会运用其进行相关计算.重点：感应电动势的计算难点：自感现象的理解、运用知识回顾一、法拉第电磁感应定律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。

这就是法拉第电磁感应定律。

1. 对E=△Φ/△t 的理解：（1）E 与△Φ/△t 代表的含义不同。

E 代表电动势（电路领域）， △Φ/△t 代表磁通量的变化率（磁场领域），它们只是在数值上相等。

（2）△Φ只能以绝对值代入E=△Φ/△t 式中。

（3）由E=△Φ/△t 求出的只能是平均感应电动势。

2. E 的常见表达式有三种：（1）通式：E = n △Φ/△t = n △B/△t S = nB △S/△t（2）平动切割式：E = BLV （ V 只能是相对于磁场的垂直切割速度，即垂直切割相对速度，不一定是对地的速度）（3）转动切割式：E = 21B ωL 2二、自感现象1. 自感——由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。

产生的电动势叫自感电动势。

电流I 变化时，自感电动势阻碍电流的变化（当I 增加，自感电动势反抗I 的增加，当I 减小，自感电动势补充I 的减小）2. 原因——导体本身的电流变化，引起磁通量的变化3. 自感电动势和自感系数t IL E ∆∆=（1）反映电流变化的快慢（2）自感系数L 决定于线圈的自身（长度、截面积、匝数、铁芯）（3）自感电动势由L 和I 的变化率共同决定（4）单位：亨利 1H ＝103 mH 1mH ＝10 3μH自感现象只有在通过电路电流发生变化才会产生．在判断电路性质时，一般分析方法是：当流过线圈L 的电流突然增大瞬间，我们可以把L 看成一个阻值很大的电阻；当流经L 的电流突然减小的瞬间，我们可以把L 看作一个电源，它提供一个跟原电流同向的电流．三、涡流1. 涡流定义块状金属放在变化的磁场中，或让它在磁场中运动，金属块内有感应电场产生，从而形成闭合回路，这时感生电场力可以在整块金属内部引起闭合涡旋状的感应电流，所以叫做涡电流。

法拉第电磁感应定律(专题训练)

法拉第电磁感应定律一：感应电流（电动势)产生的条件（1）感应电流产生条件：（2）感应电动势产生条件：1.关于电磁感应，下列说法正确的是()A. 线圈中磁通量变化越大，产生的感应电动势越大B. 在电磁感应现象中，有感应电动势，就一定有感应电流产生C. 闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生D. 磁感应强度与导体棒及其运动方向相互垂直时，可以用右手定则判断感应电流的方向2.图中能产生感应电流的是()A. B. C. D.3.如图所示，一个闭合三角形导线框位于竖直平面内，其下方固定一根与线框所在的竖直平面平行且相距很近(但不重叠)的水平直导线，导线中通以图示方向的恒定电流。

不计阻力，线框从实线位置由静止释放至运动到直导线下方虚线位置过程中()A. 线框中的磁通量为零时其感应电流也为零B. 线框中感应电流方向先为顺时针后为逆时针C. 线框减少的重力势能全部转化为电能D. 线框受到的安培力方向始终竖直向上4.如图所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一根金属导体棒ab，有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为θ。

在下列各过程中，一定能在闭合回路中产生感应电流的是()A. ab向右运动，同时使θ角增大(0<θ<90°)B. 磁感应强度B减小，同时使θ角减小C. ab向左运动，同时减小磁感应强度BD. ab向右运动，同时增大磁感应强度B和角θ(0<θ<90°)5.如图所示，有一矩形闭合导体线圈，在范围足够大的匀强磁场中运动、下列图中回路能产生感应电动势的是()A. 水平运动B. 水平运动C. 绕轴转动D. 绕轴转动二：楞次定律（右手定则）内容：6.如图所示，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。

法拉第电磁感应定律

法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是物理学中的重要定律之一，它揭示了电磁现象中的一种基本关系。

在生活和工作中，电磁感应定律有许多重要的应用，如发电机、变压器等。

本文将详细介绍法拉第电磁感应定律的背景、原理和应用，以帮助读者更好地理解和应用这一定律。

首先，我们来了解一下法拉第电磁感应定律的背景。

19世纪初，英国物理学家迈克尔·法拉第进行了一系列关于电磁感应的实验。

他发现，当导体运动穿过磁场或磁场变化时，导体中就会产生感应电流。

根据这个实验现象，法拉第提出了电磁感应定律。

接下来，我们来了解法拉第电磁感应定律的原理。

法拉第电磁感应定律的核心思想是：当电磁感应发生时，感应电动势的大小正比于磁场的变化率。

具体而言，感应电动势的大小等于磁场变化率的负数与导体回路中的电流之积。

根据法拉第电磁感应定律的公式，我们可以推导出导体中感应电流的大小。

感应电流的大小等于导体中感应电动势和电阻之比。

在实际应用中，为了增大感应电流的大小，我们可以选择导体的材质、改变导体的形状和尺寸等。

除了原理，法拉第电磁感应定律还有一些重要的应用。

其中，最常见的应用之一就是发电机。

发电机利用磁场变化产生的感应电动势驱动电子流动，从而生成电流。

发电机的工作原理就是基于法拉第电磁感应定律的。

此外，变压器也是利用法拉第电磁感应定律的重要应用之一。

变压器通过改变输入线圈和输出线圈的匝数比，来实现输入电压和输出电压的变换。

这个过程中，根据法拉第电磁感应定律，变压器的工作原理也可以解释为线圈中的磁场变化产生感应电动势的过程。

除了上述应用，法拉第电磁感应定律还广泛应用于物理实验、电磁学研究、电磁感应传感器等领域。

例如，在物理实验中，我们可以利用法拉第电磁感应定律来观测磁场对导体的作用；在电磁学研究中，我们可以利用法拉第电磁感应定律来研究磁场对电流的影响等等。

综上所述，法拉第电磁感应定律是电磁学中的重要定律，其在生活和工作中有着广泛的应用。

通过研究法拉第电磁感应定律，我们可以更好地理解电磁现象，从而应用于实际问题中。

第28讲法拉第电磁感应定律自感现象

第28讲法拉第电磁感应定律自感现象1．法拉第电磁感应定律 (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__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：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：E ＝n ΔΦΔt ，其中n 为线圈匝数，ΔΦΔt 为磁通量的__变化率__．(3)导体切割磁感线时的感应电动势①导体垂直切割磁感线时，感应电动势可用E ＝__Bl v __求出，式中l 为导体切割磁感线的有效长度；②导体棒在磁场中转动时，导体棒以端点为轴，在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动产生感应电动势E ＝Bl v ＝12Bl 2ω.(平均速度等于中点位置的线速度12lω)2．自感、涡流 (1)自感现象①概念：由于导体本身的__电流__变化而产生的电磁感应现象称为自感． ②自感电动势a ．定义：在自感现象中产生的__感应电动势__叫做自感电动势；b ．表达式：E ＝L ΔIΔt③自感系数La ．相关因素：与线圈的__大小__、形状、__匝数__以及是否有铁芯有关；b ．单位：亨利(H)，1 mH ＝__10－3__H,1 μH ＝__10－6__H ． (2)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．(3)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，安培力的方向总是__阻碍__导体的运动．(4)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使导体运动起来．1．判断正误(1)穿过线圈的磁通量越大，则线圈中产生的感应电动势越大．( × ) (2)电磁感应现象中通过回路的电荷量q ＝ΔΦR，仅与磁通量的变化量及回路总电阻有关．( √ )(3)导体棒在磁场中运动一定能产生感应电动势．( × ) (4)公式E ＝Bl v 中的l 就是导体的长度．( × )(5)断电自感中，自感感应电动势方向与原电流方向一致．( √ ) (6)回路中磁通量变化量越大，回路产生的感应电流越大．( × ) (7)在自感现象中，感应电流一定和原电流方向相反．( × )2．如图所示，一正方形线圈的匝数为n ，边长为a ，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中．在Δt 时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B 均匀地增大到2B .在此过程中，线圈中产生的感应电动势为( B )A ．Ba 22ΔtB ．nBa 22ΔtC ．nBa 2ΔtD ．2nBa 2Δt3．如图所示，在磁感应强度为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN 在平行金属导轨上以速度v 向右匀速滑动，MN 中产生的感应电动势为E 1；若磁感应强度增为2B ，其他条件不变，MN 中产生的感应电动势变为E 2.则通过电阻R 的电流方向及E 1与E 2之比分别为( C )A ．c →a 2∶1B ．a →c 2 ∶1C ．a →c 1∶2D ．c →a 1∶2一对法拉第电磁感应定律的理解 1．Φ、ΔΦ、ΔΦΔt 的对比理解注意：①Φ、ΔΦ、ΔΦΔt 的大小之间没有必然的联系，Φ＝0，ΔΦΔt 不一定等于0；②感应电动势E 与线圈匝数n 有关，但Φ、ΔΦ、ΔΦΔt的大小均与线圈匝数无关．2．法拉第电磁磁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时，ΔΦ＝B ΔS ，则E ＝n B ΔSΔt.(2)磁通量的变化是由磁场变化引起时，ΔΦ＝ΔBS ，则E ＝n ΔBSΔt ，S 是磁场范围内的有效面积．(3)磁通量的变化是由于面积和磁场变化共同引起的，则根据定义求，ΔΦ＝Φ末－Φ初，E ＝n B 2S 2－B 1S 1Δt ≠n ΔB ΔS Δt．应用法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt时应注意(1)研究对象：E ＝n ΔΦΔt的研究对象是一个回路，而不是一段导体．(2)物理意义：由E ＝n ΔΦΔt 求的是Δt 时间内的平均感应电动势，当Δt →0时，则E 为瞬时感应电动势．(3)由E ＝n ΔΦΔt 求得的电动势是整个回路的感应电动势，而不是回路中某段导体的电动势，整个回路的电动势为零，其回路中某段导体的感应电动势不一定为零．[例1]如图，两条相距l 的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内，其左端接一阻值为R 的电阻，一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上，在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为S 的区域，区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场，磁感应强度大小B 1随时间t 的变化关系为B 1＝kt ，式中k 为常量；在金属棒右侧还有一匀强磁场区域，区域左边界MN (虚线)与导轨垂直，磁场的磁感应强度大小为B 0，方向也垂直于纸面向里．某时刻，金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动，在t 0时刻恰好以速度v 0越过MN ，此后向右做匀速运动．金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好，它们的电阻均忽略不计．求：(1)在t ＝0到t ＝t 0时间间隔内，流过电阻的电荷量的绝对值；(2)在时刻t (t >t 0)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小．解析 (1)在金属棒越过MN 之前，t 时刻穿过回路的磁通量为Φ＝ktS ，①设在从t 时刻到t ＋Δt 的时间间隔内，回路磁通量的变化量为ΔΦ，流过电阻R 的电荷量为Δq ．由法拉第电磁感应定律有ε＝－ΔΦΔt ，② 由欧姆定律有i ＝εR ，③ 由电流的定义有i ＝ΔqΔt ，④ 联立①②③④式得|Δq |＝kSRΔt .⑤由⑤式得，在t ＝0到t ＝t 0的时间间隔内，流过电阻R 的电荷量q 的绝对值为 |q |＝kt 0SR.⑥(2)当t >t 0时，金属棒已越过MN .由于金属棒在MN 右侧做匀速运动，有f ＝F ， ⑦ 式中，f 是外加水平恒力，F 是匀强磁场施加的安培力．设此时回路中的电流为I ，F 的大小为F ＝B 0lI ，⑧ 此时金属棒与MN 之间的距离为s ＝v 0(t －t 0)， ⑨ 匀强磁场穿过回路的磁通量为Φ′＝B 0ls ， ⑩ 回路的总磁通量为Φt ＝Φ＋Φ′，⑪式中，Φ仍如①式所示．由①⑨⑩⑪式得，在时刻t (t >t 0)穿过回路的总磁通量为 Φt ＝B 0l v 0(t －t 0)＋kSt ，⑫在t 到t ＋Δt 的时间间隔内，总磁通量的改变ΔΦt 为 ΔΦt ＝(B 0l v 0＋kS )Δt ，⑬由法拉第电磁感应定律得，回路感应电动势的大小为εt ＝ΔΦt Δt，⑭ 由欧姆定律有I ＝εtR，⑮联立⑦⑧⑬⑭⑮式得f ＝(B 0l v 0＋kS )B 0lR．答案 (1)kt 0S R (2)B 0l v 0(t －t 0)＋kSt (B 0l v 0＋kS )B 0lR二导体切割磁感线产生感应电动势 1．导体平动切割磁感线对于导体平动切割磁感线产生感应电动势的计算式E ＝Bl v ，应从以下几个方面理解和掌握．(1)正交性：该公式适用于匀强磁场，且B 、l 、v 三者两两垂直，若三者中任意二者平行，则导体都不切割磁感线，E ＝0．(2)平均性：导体平动切割磁感线时，若v 为平均速度，则E 为平均感应电动势，即E ＝Bl v ．(3)瞬时性：若v 为瞬时速度，则E 为相应的瞬时感应电动势．(4)有效性：公式中的l 为有效切割长度，即导体在与v 垂直的方向上的投影长度．下表为常见切割情景中的有效长度.接一阻值为R 的电阻．质量为m 的金属杆静置在导轨上，其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ 的磁感应强度大小为B 、方向竖直向下．当该磁场区域以速度v 0匀速地向右扫过金属杆后，金属杆的速度变为v .导轨和金属杆的电阻不计，导轨光滑且足够长，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触．求：(1)MN 刚开始扫过金属杆时，杆中感应电流的大小I ； (2)MN 刚开始扫过金属杆时，杆的加速度大小a ； (3)PQ 刚要离开金属杆时，感应电流的功率P ．解析 (1)感应电动势E ＝Bd v 0，感应电流I ＝ER ，解得I ＝Bd v 0R ．(2)安培力F ＝BId ，根据牛顿第二定律有F ＝ma ，解得a ＝B 2d 2v 0mR ．(3)金属杆切割磁感线的速度v ′＝v 0－v ，则感应电动势 E ＝Bd (v 0－v )，电功率P ＝E 2R ，解得P ＝B 2d 2(v 0－v )2R ．答案 (1)Bd v 0R (2)B 2d 2v 0mR (3)B 2d 2(v 0－v )2R公式E ＝Bl v 与公式E ＝n ΔΦΔt 的比较2．导体转动切割磁感线当导体在垂直于磁场的平面内，绕一端以角速度ω匀速转动时，产生的感应电动势为E＝Bl v ＝12Bl 2ω，如图所示．(1)以中点为轴时，E ＝0(相同两段的代数和)；(2)以端点为轴时，E ＝12Bωl 2(平均速度取中点位置时的线速度12ωl )；(3)以任意点为轴时，E ＝12Bω(l 21－l 22)(不同两段的代数和)．[例3]半径分别为r 和2r 的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为r 、质量为m 且质量分布均匀的直导体棒AB 置于圆导轨上面．BA 的延长线通过圆导轨中心O ，装置的俯视图如图所示．整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B ，方向竖直向下．在内圆导轨的C 点和外圆导轨的D 点之间接有一阻值为R 的电阻(图中未画出)．直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O 逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触．设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒和导轨的电阻均可忽略．重力加速度大小为g ，求：(1)通过电阻R 的感应电流的方向和大小； (2)外力的功率．[思维导引] ①导体棒绕O 点匀速转动，可先求出在Δt 时间内导体棒扫过的面积，根据法拉第电磁感应定律求出导体棒产生的感应电动势；②根据能量守恒定律，外力做的功等于导体棒克服摩擦力做功与电阻R 上产生的热量之和，再由P ＝WΔt求出外力的功率．解析 (1)在Δt 时间内，导体棒扫过的面积为ΔS ＝12ωΔt [(2r )2－r 2]，①根据法拉第电磁感应定律，导体棒上感应电动势的大小为 E ＝B ΔS Δt，②根据右手定则，感应电流的方向是从B 端流向A 端，因此，通过电阻R 的感应电流的方向是从C 端流向D 端．由欧姆定律可知，通过电阻R 的感应电流的大小I 满足I ＝ER，③联立①②③式得I ＝3ωBr 22R .④ (2)在竖直方向有mg －2F N ＝0，⑤式中，由于质量分布均匀，内、外圆导轨对导体棒的正压力大小相等，其值为F N .两导轨对运行的导体棒的滑动摩擦力均为F f ＝μF N ，⑥在Δt 时间内，导体棒在内、外圆导轨上扫过的弧长分别为 l 1＝rωΔt ⑦ 和l 2＝2rωΔt ，⑧克服摩擦力做的总功为 W f ＝F f (l 1＋l 2)．⑨ 在Δt 时间内，消耗在电阻R 上的功为W R ＝I 2R Δt ， ⑩根据能量转化和守恒定律知，外力在Δt 时间内做的功为 W ＝W f ＋W R ， ⑪ 外力的功率为P ＝WΔt，⑫由④～⑫式得P ＝32μmgωr ＋9ω2B 2r 44R．答案 (1)从C 端流向D 端 3ωBr 22R (2)32μmgωr ＋9ω2B 2r 44R三自感现象1．自感现象“阻碍”作用的理解(1)流过线圈的电流增加时，线圈中产生的自感电动势与电流方向相反，阻碍电流的增加，使其缓慢地增加．(2)流过线圈的电流减小时，线圈中产生的自感电动势与电流方向相同，阻碍电流的减小，使其缓慢地减小．2．自感现象的四个特点(1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化． (2)通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化．(3)电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体．(4)线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向．3．自感现象中的能量转化通电自感中，电能转化为磁场能；断电自感中，磁场能转化为电能．分析自感现象的两点注意(1)通过自感线圈中的电流不能发生突变，即通电过程中，电流是逐渐变大，断电过程中，电流是逐渐变小，此时线圈可等效为“电源”，该“电源”与其他电路元件形成回路．(2)断电自感现象中灯泡是否“闪亮”问题的判断，在于对电流大小的分析，若断电后通过灯泡的电流比原来强，则灯泡先闪亮后再慢慢熄灭．[例4]如图所示的电路中，电源的电动势为E ，内阻为r ，线圈L 的电阻不计，电阻R 的阻值大于灯泡D 的阻值．在t ＝0时刻闭合开关S ，经过一段时间后，在t ＝t 1时刻断开S.在如图所示A 、B 两点间电压U AB 随时间t 变化的图象中，正确的是( B )解析由于自感现象，t ＝0时刻U AB 较大，随着时间的推移U AB 减小；断开S ，L 中的电流方向不变，大小减小，经过L 、R 、D 形成回路，故U AB 符号(正负)改变，大小逐渐减小至0.故选项B 正确．1．穿过某线圈的磁通量随时间的变化关系如图所示，在线圈内产生感应电动势最大值的时间是( C )A ．0～2 sB ．2～4 sC ．4～6 sD ．6～10 s解析 Φ－t 图象中，图象斜率越大，ΔΦΔt越大，感应电动势就越大．2．如图所示，平行金属导轨的间距为d ，一端跨接一阻值为R 的电阻，匀强磁场的磁感应强度为B ，方向垂直于导轨所在平面向里，一根长直金属棒与导轨成60°角放置，且接触良好，则当金属棒以垂直于棒的恒定速度v 沿金属导轨滑行时，其他电阻不计，电阻R 中的电流为( A )A ．Bd v R sin 60°B ．Bd v RC ．Bd v sin 60°RD ．Bd v cos 60°R解析因磁感应强度B 的方向、棒的运动方向及棒本身三者相互垂直，故E ＝BL v ，其中L ＝dsin 60°，结合闭合电路的欧姆定律可知选项A 正确． 3．(2017·湖北武汉模拟)如图所示，A 、B 、C 是3个完全相同的灯泡，L 是一个自感系数较大的线圈(直流电阻可忽略不计)．则( A )A ．S 闭合时，A 灯立即亮，然后逐渐熄灭B ．S 闭合时，B 灯立即亮，然后逐渐熄灭C ．电路接通稳定后，三个灯亮度相同D ．电路接通稳定后，S 断开时，C 灯立即熄灭解析因线圈L 的自感系数较大且直流电阻可忽略不计，S 闭合时，A 灯立即亮，然后逐渐熄灭，选项A 正确．S 闭合时，B 灯先不太亮，然后变亮，选项B 错误．电路接通稳定后，B 、C 灯亮度相同，A 灯不亮，选项C 错误．电路接通稳定后，S 断开时，C 灯逐渐熄灭，选项D 错误．4．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ω逆时针转动时，a 、b 、c 三点的电势分别为φa 、φb 、φc .已知bc 边的长度为l .下列判断正确的是( C )A ．φa >φc ，金属框中无电流B ．φb >φc ，金属框中电流方向沿a －b －c －aC ．U bc ＝－12Bl 2ω，金属框中无电流 D ．U bc ＝12Bl 2ω，金属框中电流方向沿a －c －b －a 解析金属框abc 平面与磁场平行．转动过程中磁通量始终为零，所以无感应电流产生，选项B 、D 错误．转动过程中bc 边和ac 边均切割磁感线，产生感应电动势，由右手定则判断φa <φc ，φb <φc ，选项A 错误．由转动切割产生感应电动势的公式得U bc ＝－12Bl 2ω，选项C 正确．5．如图甲所示，一个电阻值为R ，匝数为n 的圆形金属线圈与阻值为2R 的电阻R 1连接成闭合回路．线圈的半径为r 1，在线圈中半径为r 2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B 随时间t 变化的关系图线如图乙所示．图线与横、纵轴的截距分别为t 0和B 0，导线的电阻不计．求0至t 1时间内：(1)通过电阻R 1的电流大小和方向；(2)通过电阻R 1的电荷量q 和热量Q ．解析 (1)由图象分析可知，0至t 1时间内有ΔB Δt ＝B 0t 0，由法拉第电磁感应定律有E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔB ΔtS ，而S ＝πr 22，由闭合电路欧姆定律有I 1＝E R 1＋R．联立以上各式解得通过电阻R 1上的电流大小为I 1＝nB 0πr 223Rt 0，由楞次定律可得通过电阻R 1上的电流方向为从b 到a ．(2)通过电阻R 1上的电荷量q ＝I 1t 1＝nB 0πr 22t 13Rt 0，电阻R 1上产生的热量Q ＝I 21R 1t 1＝2n 2B 20π2r 42t 19Rt 20．答案 (1)nB 0πr 223Rt 0，方向从b 到a (2)nB 0πr 22t 13Rt 0 2n 2B 20π2r 42t 19Rt 20[例1](2017·贵州贵阳检测·6分)半径为r 、电阻为R 的n 匝圆形线圈在边长为l 的正方形区域abcd 外，匀强磁场充满并垂直穿过该正方形区域，如图甲所示．当磁场随时间的变化规律如图乙所示时，穿过圆形线圈磁通量的变化率为________，t 0时刻线圈产生的感应电流为________．[答题送检]来自阅卷名师报告 [解析] 磁通量的变化率为ΔΦΔt ＝ΔB Δt S ＝B 0t 0l 2，根据法拉第电磁感应定律得线圈中的感应电动势E ＝n ΔΦΔt ＝n B 0t 0l 2，再根据闭合电路欧姆定律得感应电流I ＝E R ＝n B 0l 2t 0R． [答案] B 0t 0l 2 n B 0l 2t 0R1．(多选)如图，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针转动．现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场，圆盘开始减速．在圆盘减速过程中，以下说法正确的是( ABD )A ．处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高B ．所加磁场越强越易使圆盘停止转动C ．若所加磁场反向，圆盘将加速转动D ．若所加磁场穿过整个圆盘，圆盘将匀速转动解析把圆盘看成沿半径方向紧密排列的“辐条”，由右手定则知，圆心处电势高，选项A 正确；所加磁场越强，感应电流越强，安培力越大，对圆盘转动的阻碍越大，选项B 正确；如果磁场反向，由楞次定律可知，仍阻碍圆盘转动，选项C 错误；若将整个圆盘置于磁场中，则圆盘中无感应电流，圆盘将匀速转动，选项D 正确．2. 如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管P 和塑料管Q 竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块( C )A ．在P 和Q 中都做自由落体运动B ．在两个下落过程中的机械能都守恒C ．在P 中的下落时间比在Q 中的长D ．落至底部时在P 中的速度比在Q 中的大解析小磁块在铜管中下落时，由于电磁阻尼作用，不做自由落体运动，而在塑料管中不受阻力作用而做自由落体运动，因此在P 中下落得慢，用时长，到达底端速度小，选项C 正确，A 、B 、D 错误．3．(2018·广西南宁质检)(多选)半径为a 、右端开小口的导体圆环和长为2a 的导体直杆，单位长度电阻均为R 0.圆环水平固定放置，整个内部区域分布着垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B .直杆在圆环上以速度v 平行于直径CD 向右做匀速直线运动，直杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心O 开始，直杆的位置由θ确定，如图所示．则( ACD )A ．θ＝0时，直杆产生的电动势为2Ba vB ．θ＝π3时，直杆产生的电动势为3Ba vC ．θ＝0时，直杆受的安培力大小为4B 2a v (π＋2)R 0D ．θ＝π3时，直杆受的安培力大小为3B 2a v (5π＋3)R 0解析当θ＝0时，直杆切割磁感线的有效长度l 1＝2a ，所以直杆产生的电动势E 1＝Bl 1v ＝2Ba v ，选项A 正确；此时直杆上的电流I 1＝E 1(πa ＋2a )R 0＝2B v (π＋2)R 0，直杆受到的安培力大小F 1＝BI 1l 1＝4B 2a v (π＋2)R 0，选项C 正确；当θ＝π3时，直杆切割磁感线的有效长度l 2＝2a cos π3＝a ，直杆产生的电动势E 2＝Bl 2v ＝Ba v ，选项B 错误；此时直杆上的电流I 2＝E 2⎝⎛⎭⎫2πa －2πa 6＋a R 0＝3B v (5π＋3)R 0，直杆受到的安培力大小F 2＝BI 2l 2＝3B 2a v (5π＋3)R 0，选项D 正确． 4．(2018·湖北黄冈模拟)如图所示，匀强磁场的磁感应强度方向竖直向上，大小为B 0，用电阻率为ρ、横截面积为S 的导线做成的边长为l 的正方形线框abcd 水平放置，OO ′为过ad 、bc 两边中点的直线，线框全部都位于磁场中．现把线框右半部分固定不动，而把线框左半部分以OO ′为轴向上转动60°，如图中虚线所示．(1)求转动过程中通过导线横截面的电荷量；(2)若转动后磁感应强度随时间按B ＝B 0＋kt 变化(k 为常量)，求出磁场对线框ab 边的作用力大小随时间变化的关系式．解析 (1)线框在转动过程中产生的平均电动势E ＝ΔΦΔt ＝B 0ΔS Δt．由欧姆定律得线框的平均电流I ＝E R ．由电阻定律得R ＝ρ4l S．转动过程中通过导线横截面的电荷量q ＝I Δt ＝B 0ΔS ρ4l S，其中ΔS ＝l 22－l 22·cos60°＝l 24．以上各式联立得q ＝B 0lS 16ρ． (2)转动后，磁感应强度按B ＝B 0＋kt 变化，在线框中产生的感应电动势大小E ＝S 有效ΔB Δt ，其中ΔB Δt ＝k ，S 有效＝l 22＋l 22·cos 60°.代入得E ＝3l 2k 4．由欧姆定律得I ＝E R，ab 边受安培力F ＝BIl ，以上各式联立得F ＝(B 0＋kt )3kl 2S 16ρ．答案 (1)B 0lS 16ρ (2)F ＝(B 0＋kt )3kl 2S 16ρ1．(2017·全国卷Ⅱ)(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 Ω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t ＝0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( BC )A ．磁感应强度的大小为0.5 TB ．导线框运动速度的大小为0.5 m/sC ．磁感应强度的方向垂直于纸面向外D ．在t ＝0.4 s 至t ＝0.6 s 这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.1 N解析由题图乙可知，导线框运动的速度大小v ＝L t ＝0.10.2m /s ＝0.5 m/s ，选项B 正确；导线框进入磁场的过程中，cd 边切割磁感线，由E ＝BL v ，得B ＝E L v ＝0.010.1×0.5T ＝0.2 T ，选项A 错误；由图可知，导线框进入磁场的过程中，感应电流的方向为顺时针方向，根据楞次定律可知，磁感应强度方向垂直纸面向外，选项C 正确；在0.4～0.6 s 这段时间内，导线框正在出磁场，回路中的电流大小I ＝E R ＝0.010.005A ＝2 A ，则导线框受到的安培力F ＝BIL ＝0.2×2×0.1 N ＝0.04 N ，选项D 错误．2．(2017·天津卷)如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R .金属棒ab 与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下．现使磁感应强度随时间均匀减小，ab 始终保持静止，下列说法正确的是( D )A ．ab 中的感应电流方向由b 到aB ．ab 中的感应电流逐渐减小C ．ab 所受的安培力保持不变D ．ab 所受的静摩擦力逐渐减小解析根据楞次定律，感应电流产生的磁场向下，再根据安培定则，可判断ab 中感应电流方向从a 到b ，选项A 错误；磁场变化是均匀的，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势恒定不变，感应电流I 恒定不变，选项B 错误；安培力F ＝BIL ，由于I 、L 不变，B 减小，所以ab 所受的安培力逐渐减小，根据力的平衡条件，静摩擦力逐渐减小，选项C 错误，D 正确．3．(多选)电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音．下列说法正确的有( BCD )A ．选用铜质弦，电吉他仍能正常工作B ．取走磁体，电吉他将不能正常工作C ．增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D ．弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化解析由于铜质弦不能被磁化，因此振动时不能产生变化的磁场，线圈中不能产生感应电流，因此电吉他不能正常工作，选项A 错误；取走磁体，没有磁场，金属弦不能被磁化，振动时不能产生变化的磁场，线圈中不能产生感应电流，电吉他不能正常工作，选项B 正确；增加线圈的匝数，由法拉第电磁感应定律可知，线圈中的感应电动势会增大，选项C 正确；弦振动过程中，线圈中的磁场方向不变，但磁通量一会儿增大，一会儿减小，产生的电流方向不断变化，选项D 正确．4．(多选)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示．铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P 、Q 分别与圆盘的边缘和铜轴接触．圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B 中．圆盘旋转时，关于流过电阻R 的电流，下列说法正确的是( AB )A ．若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定B ．若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a 到b 的方向流动C ．若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化D ．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R 上的热功率也变为原来的2倍解析设圆盘的半径为r ，圆盘转动的角速度为ω，则圆盘转动产生的电动势为E ＝12Br 2ω，可知，转动的角速度恒定，电动势恒定，电流恒定，选项A 正确；根据右手定则可知，从上向下看，圆盘顺时针转动，圆盘中电流由边缘指向圆心，即电流沿a 到b 的方向流动，选项B 正确；圆盘转动方向不变，产生的电流方向不变，选项C 错误；若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电动势变为原来的2倍，电流变为原来的2倍，由P ＝I 2R 可知，电阻R 上的热功率变为原来的4倍，选项D 错误．5．如图为无线充电技术中使用的导电线圈示意图，线圈匝数为n ，面积为S .若在t 1到t 2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B 1均匀增加到B 2，则该段时间线圈两端a 和b 之间的电势差φa －φb ( C )A ．恒为nS (B 2－B 1)t 2－t 1B ．从0均匀变化到nS (B 2－B 1)t 2－t 1C ．恒为－nS (B 2－B 1)t 2－t 1D ．从0均匀变化到－nS (B 2－B 1)t 2－t 1解析根据法拉第电磁感应定律得，感应电动势E ＝n ΔΦΔt ＝n (B 2－B 1)S t 2－t 1，由楞次定律和右手螺旋定则可判断b 点电势高于a 点电势，因磁场均匀变化，所以感应电动势恒定，因此a 、b 两点电势差恒为φa －φb ＝－n (B 2－B 1)S t 2－t 1，选项C 正确． 6．(多选)如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来．若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有( AB )A ．增加线圈的匝数B ．提高交流电源的频率C ．将金属杯换为瓷杯：D ．取走线圈中的铁芯解析当电磁铁接通交流电源时，金属杯处在变化的磁场中产生涡电流发热，使水温升高．要缩短加热时间，需增大涡电流，即增大感应电动势或减小电阻．增加线圈匝数、提高交变电流的频率都是为了增大感应电动势，瓷杯不能产生涡电流，取走铁芯会导致磁性减弱．所以选项A 、B 正确，C 、D 错误．7．(多选)如图，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好．在向右匀速通过M 、N 两区的过程中，导体棒所受安培力分别用F M 、F N 表示．不计轨道电阻．以下叙述正确的是( BCD )A ．F M 向右B ．F N 向左。

法拉第电磁感应定律试题及答案

法拉第电磁感应定律试题及答案法拉第电磁感应定律试题及答案（40分钟 5 0分）一、选择题（本题共5小题，每小题6分，共30分）1.关于感应电动势，下列说法中正确的是（）A.电源电动势就是感应电动势B.产生感应电动势的那部分导体相当于电源C.在电磁感应现象中没有感应电流就一定没有感应电动势D.电路中有电流就一定有感应电动势2.（2013揭阳高二检测）从同一位置将一磁铁缓慢地或迅速地插到闭合线圈中同样位置处，不发生变化的物理量有（）A.磁通量的变化率B.感应电流的大小C.消耗的机械能D.磁通量的变化量3.穿过某线圈的磁通量随时间的变化关系如图所示，在线圈内产生感应电动势最大值的时间是（）A.0～2 sB.2～4 sC.4～6 sD.6～10 s4.（2013白城高二检测）一接有电压表的矩形线圈在匀强磁场中向右做匀速运动，如图所示，下列说法正确的是（）A.线圈中有感应电流，有感应电动势B.线圈中无感应电流，也无感应电动势C.线圈中无感应电流，有感应电动势D.线圈中无感应电流，但电压表有示数5.如图甲所示，圆形线圈M的匝数为50匝，它的两个端点a、b 与理想电压表相连，线圈中磁场方向如图，线圈中磁通量的变化规律如图乙所示，则ab两点的电势高低与电压表读数为（）A.φa>φb，20VB.φa>φb，10VC.φa<φb，20VD.φa<φb，10V二、非选择题（本题共2小题，共20分。

需写出规范的解题步骤）6.（10分）如图所示，用质量为m、电阻为R的均匀导线做成边长为l的单匝正方形线框MNPQ，线框每一边的电阻都相等。

将线框置于光滑绝缘的水平面上。

在线框的右侧存在竖直方向的有界匀强磁场，磁场边界间的距离为2l，磁感应强度为B。

在垂直MN边的水平拉力作用下，线框以垂直磁场边界的速度v匀速穿过磁场。

在运动过程中线框平面水平，且MN边与磁场的边界平行。

求：（1）线框MN边刚进入磁场时，线框中感应电流的大小；（2）线框MN边刚进入磁场时，M、N两点间的电压；（3）在线框从MN边刚进入磁场到PQ边刚穿出磁场的过程中，线框中产生的热量是多少？7.（10分）（能力挑战题）如图所示，矩形线圈在0.01s内由原始位置Ⅰ转落至位置Ⅱ。

高中物理法拉第电磁感应定律压轴题知识点及练习题及答案

高中物理法拉第电磁感应定律压轴题知识点及练习题及答案一、高中物理解题方法：法拉第电磁感应定律1．如图()a ，平行长直导轨MN 、PQ 水平放置，两导轨间距0.5L m =，导轨左端MP 间接有一阻值为0.2R =Ω的定值电阻，导体棒ab 质量0.1m kg =，与导轨间的动摩擦因数0.1μ=，导体棒垂直于导轨放在距离左端 1.0d m =处，导轨和导体棒电阻均忽略不计.整个装置处在范围足够大的匀强磁场中，0t =时刻，磁场方向竖直向下，此后，磁感应强度B 随时间t 的变化如图()b 所示，不计感应电流磁场的影响.当3t s =时，突然使ab 棒获得向右的速度08/v m s =，同时在棒上施加一方向水平、大小可变化的外力F ，保持ab 棒具有大小为恒为24/a m s =、方向向左的加速度，取210/g m s =．()1求0t =时棒所受到的安培力0F ；()2分析前3s 时间内导体棒的运动情况并求前3s 内棒所受的摩擦力f 随时间t 变化的关系式；()3从0t =时刻开始，当通过电阻R 的电量 2.25q C =时，ab 棒正在向右运动，此时撤去外力F ，此后ab 棒又运动了2 6.05s m =后静止.求撤去外力F 后电阻R 上产生的热量Q ．【答案】(1)00.025F N =，方向水平向右(2) ()0.01252?f t N =-(3) 0.195J 【解析】【详解】解：()1由图b 知：0.20.1T /s 2B t == 0t =时棒的速度为零，故回路中只有感生感应势为：0.05V B E Ld t tΦ=== 感应电流为：0.25A E I R== 可得0t =时棒所受到的安培力：000.025N F B IL ==，方向水平向右；()2ab 棒与轨道间的最大摩擦力为：00.10.025N m f mg N F μ==>=故前3s 内导体棒静止不动，由平衡条件得： f BIL =由图知在03s -内，磁感应强度为：00.20.1B B kt t =-=-联立解得： ()0.01252(3s)f t N t =-<；()3前3s 内通过电阻R 的电量为：10.253C 0.75C q I t =⨯=⨯= 设3s 后到撤去外力F 时又运动了1s ，则有： 11BLs q q I t R RΦ-=== 解得：16m s = 此时ab 棒的速度设为1v ，则有：221012v v as -=解得：14m /s v =此后到停止，由能量守恒定律得：可得：21210.195J 2Q mv mgs μ=-=2．如图为电磁驱动与阻尼模型，在水平面上有两根足够长的平行轨道PQ 和MN ，左端接有阻值为R 的定值电阻，其间有垂直轨道平面的磁感应强度为B 的匀强磁场，两轨道间距及磁场宽度均为L ．质量为m 的金属棒ab 静置于导轨上，当磁场沿轨道向右运动的速度为v 时，棒ab 恰好滑动．棒运动过程始终在磁场范围内，并与轨道垂直且接触良好，轨道和棒电阻均不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．（1）判断棒ab 刚要滑动时棒中的感应电流方向，并求此时棒所受的摩擦力f 大小；（2）若磁场不动，将棒ab 以水平初速度2v 运动，经过时间22mR t B L =停止运动，求棒ab 运动位移x 及回路中产生的焦耳热Q ；（3）若t =0时棒ab 静止，而磁场从静止开始以加速度a 做匀加速运动，下列关于棒ab 运动的速度时间图像哪个可能是正确的？请分析说明棒各阶段的运动情况．【答案】(1)22B L v f R=；(2)22 mvR x B L = 2Q mv =；(3)丙图正确【解析】【详解】（1）根据右手定则，感应电流方向a 至b依题意得，棒刚要运动时，受摩擦力等于安培力：f=F A又有F A =BI 1L ，1BLv I R = 联立解得：22B L v f R= （2）设棒的平均速度为v ，根据动量定理可得：02Ft ft mv --=-又有F BIL =，BLv I R =，x vt = 联立得：22mvR x B L= 根据动能定理有：()21022A fx W m v --=-根据功能关系有：Q =W A得：Q =mv 2（3）丙图正确当磁场速度小于v 时，棒ab 静止不动；当磁场速度大于v 时，E=BLΔv ，棒ab 的加速度从零开始增加，a 棒<a 时，Δv 逐渐增大，电流逐渐增大，F A 逐渐增大，棒做加速度逐渐增大的加速运动；当a 棒=a 时，Δv 保持不变，电流不变，F A 不变，棒ab 的加速度保持不变，开始做匀加速运动．3．如图所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光滑且电阻不计。

法拉第电磁感应定律习题知识点及练习题含答案解析

法拉第电磁感应定律习题知识点及练习题含答案解析一、高中物理解题方法：法拉第电磁感应定律1．如图所示，正方形单匝线框bcde边长L＝0.4 m，每边电阻相同，总电阻R＝0.16 Ω.一根足够长的绝缘轻质细绳跨过两个轻小光滑定滑轮，一端连接正方形线框，另一端连接物体P，手持物体P使二者在空中保持静止，线框处在竖直面内．线框的正上方有一有界匀强磁场，磁场区域的上、下边界水平平行，间距也为L＝0.4 m，磁感线方向垂直于线框所在平面向里，磁感应强度大小B＝1.0 T，磁场的下边界与线框的上边eb相距h＝1.6 m．现将系统由静止释放，线框向上运动过程中始终在同一竖直面内，eb边保持水平，刚好以v ＝4.0 m/s的速度进入磁场并匀速穿过磁场区，重力加速度g＝10 m/s2，不计空气阻力．（1）线框eb边进入磁场中运动时，e、b两点间的电势差U eb为多少？（2）线框匀速穿过磁场区域的过程中产生的焦耳热Q为多少？（3）若在线框eb边刚进入磁场时，立即给物体P施加一竖直向下的力F，使线框保持进入磁场前的加速度匀加速运动穿过磁场区域，已知此过程中力F做功W F＝3.6 J，求eb边上产生的焦耳Q eb为多少？【答案】（1）1.2 V（2）3.2 J（3）0.9 J【解析】【详解】(1)线框eb边以v=4.0 m/s的速度进入磁场并匀速运动，产生的感应电动势为：10.44V=1.6 VE BLv==⨯⨯因为e、b两点间作为等效电源，则e、b两点间的电势差为外电压：U eb=34E=1.2 V.(2)线框进入磁场后立即做匀速运动，并匀速穿过磁场区，线框受安培力：F安=BLI根据闭合电路欧姆定律有：I=E R联立解得解得F安=4 N所以克服安培力做功：=2=420.4J=3.2J W F L ⨯⨯⨯安安而Q =W 安，故该过程中产生的焦耳热Q =3.2 J(3)设线框出磁场区域的速度大小为v 1，则根据运动学关系有：22122v v a L -=而根据牛顿运动定律可知：()M m g a M m-=+ 联立整理得： 12(M+m )( 21v -v 2)=(M-m )g ·2L 线框穿过磁场区域过程中，力F 和安培力都是变力，根据动能定理有：W F -W'安+(M-m )g ·2L =12(M+m )( 21v -v 2) 联立解得：W F -W'安=0而W'安= Q'，故Q'=3.6 J又因为线框每边产生的热量相等，故eb 边上产生的焦耳热：Q eb =14Q'=0.9 J. 答：(1)线框eb 边进入磁场中运动时，e 、b 两点间的电势差U eb =1.2 V.(2)线框匀速穿过磁场区域的过程中产生的焦耳热Q =3.2 J.(3) eb 边上产生的焦耳Q eb =0.9J.2．如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨MN 、PQ 竖直放置，其宽度1L m =，一匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的上端M 与P 之间连接一阻值为0.40R =Ω的电阻，质量为0.01m kg =、电阻为0.30r =Ω的金属棒ab 紧贴在导轨上.现使金属棒ab 由静止开始下滑，下滑过程中ab 始终保持水平，且与导轨接触良好，其下滑距离x 与时间t 的关系如图乙所示，图象中的OA 段为曲线，AB 段为直线，导轨电阻不计，g 取210/(m s 忽略ab 棒运动过程中对原磁场的影响)．()1判断金属棒两端a 、b 的电势哪端高；()2求磁感应强度B 的大小；()3在金属棒ab 从开始运动的1.5s 内，电阻R 上产生的热量．【答案】(1) b 端电势较高(2)0.1B T = (3) 0.26J 【解析】【详解】()1由右手定可判断感应电流由a 到b ，可知b 端为感应电动势的正极，故b 端电势较高。

法拉第电磁感应定律习题知识点及练习题及答案解析

法拉第电磁感应定律习题知识点及练习题及答案解析一、高中物理解题方法：法拉第电磁感应定律1．如图甲所示，一个圆形线圈的匝数n＝100，线圈面积S＝200cm2，线圈的电阻r＝1Ω，线圈外接一个阻值R＝4Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。

求：（1）线圈中的感应电流的大小和方向；（2）电阻R两端电压及消耗的功率；（3）前4s内通过R的电荷量。

【答案】（1）0﹣4s内，线圈中的感应电流的大小为0.02A，方向沿逆时针方向。

4﹣6s 内，线圈中的感应电流大小为0.08A，方向沿顺时针方向；（2）0﹣4s内，R两端的电压是0.08V；4﹣6s内，R两端的电压是0.32V，R消耗的总功率为0.0272W；（3）前4s内通过R的电荷量是8×10﹣2C。

【解析】【详解】（1）0﹣4s内，由法拉第电磁感应定律有：线圈中的感应电流大小为：由楞次定律知感应电流方向沿逆时针方向。

4﹣6s内，由法拉第电磁感应定律有：线圈中的感应电流大小为：，方向沿顺时针方向。

（2）0﹣4s内，R两端的电压为：消耗的功率为：4﹣6s内，R两端的电压为：消耗的功率为：故R消耗的总功率为：（3）前4s内通过R的电荷量为：2．如下图所示，MN 、PQ 为足够长的光滑平行导轨，间距L =0.5m.导轨平面与水平面间的夹角θ= 30°，NQ 丄MN ，N Q 间连接有一个3R =Ω的电阻，有一匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为01B T =，将一根质量为m =0.02kg 的金属棒ab 紧靠NQ 放置在导轨上，且与导轨接触良好，金属棒的电阻1r =Ω，其余部分电阻不计，现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ 平行，当金属棒滑行至cd 处时速度大小开始保持不变，cd 距离NQ 为 s=0.5 m ，g =10m/s 2。

(1)求金属棒达到稳定时的速度是多大；(2)金属棒从静止开始到稳定速度的过程中，电阻R 上产生的热量是多少？(3)若将金属棒滑行至cd 处的时刻记作t =0,从此时刻起，让磁感应强度逐渐减小，可使金属棒中不产生感应电流，则t =1s 时磁感应强度应为多大？【答案】(1)8m/s 5 (2)0.0183J(3) 5T 46【解析】【详解】(1) 在达到稳定速度前，金属棒的加速度逐渐减小，速度逐渐增大，达到稳定速度时，有sin A mg F θ=其中,A EF BIL I R r==+ 根据法拉第电磁感应定律，有E BLv = 联立解得：m 1.6sv =(2) 根据能量关系有21·sin 2mgs mv Q θ=+ 电阻R 上产生的热量R RQ Q R r=+ 解得：0.0183J R Q =(3) 当回路中的总磁通量不变时，金属棒中不产生感应电流，此时金属棒将沿导轨做匀加速运动，根据牛顿第二定律，有：sin mg ma θ=根据位移时间关系公式，有212x vt at =+设t 时刻磁感应强度为B ，总磁通量不变，有：()BLs B L s x '=+当t =1s 时，代入数据解得，此时磁感应强度：5T 46B '=3．如图1所示，MN 和PQ 为竖直放置的两根足够长的光滑平行金属导轨，两导轨间距为l ，电阻均可忽略不计．在M 和P 之间接有阻值为R 的定值电阻，导体杆ab 质量为m 、电阻不计，并与导轨接触良好．整个装置处于磁感应强度为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场中．将导体杆ab 由静止释放．求：（1）a. 试定性说明ab 杆的运动；b. ab 杆下落稳定后，电阻R 上的热功率．（2）若将M 和P 之间的电阻R 改为接一电动势为E ，内阻为r 的直流电源，发现杆ab 由静止向上运动（始终未到达MP 处），如图2所示．a. 试定性说明ab 杆的运动：b. 杆稳定运动后，电源的输出功率．（3）若将M 和P 之间的电阻R 改为接一电容为C 的电容器，如图3所示．ab 杆由静止释放．请推导证明杆做匀加速直线运动，并求出杆的加速度．【答案】（1）加速度逐渐减小的变加速直线运动；P=2222m g RB l （2）加速度逐渐减小的加速；P=mgE Bl -2222m g r B l（3）a=22mgm B l C + 【解析】(1)a 、对ab 杆下滑过程，由牛顿第二定律22B l vmg ma R-=，可知随着速度的增大，加速度逐渐减小，当22B l vmg R=时，加速度为零，杆做匀速直线运动；故杆先做加速度逐渐减小的加速，再做匀速直线运动.b 、ab 杆稳定下滑时，做匀速直线运动：22B l vmg R=,可得22mgR v B l =故22222222B l v mgR m g RP v mg R B l B l=⋅=⋅=(2)a 、对ab 杆上滑过程，由牛顿第二定律：BIL mg ma -=，上滑的速度增大，感应电流与电源提供的电流方向相反，总电流逐渐减小，故加速度逐渐减小；同样加速度为零时杆向上匀速直线运动.B 、杆向上匀速时，BIl mg = mg I Bl=电源的输出功率2P EI I r =- 解得：2()Emg mg P r Bl Bl=- (3)设杆下滑经t ∆时间，由牛顿第二定律：mg BIl ma -=，电容器的充电电流QI t∆=∆ 电容器增加的电量为：Q C U CBL v ∆=∆=∆ 而va t∆=∆ 联立解得：mg B CBla l ma -⋅⋅=可知杆下滑过程给电容器充电的过程加速度恒定不变，故为匀加速直线运动．解得：22mga m B l C=+【点睛】对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，重点是分析安培力作用下物体的平衡问题；另一条是能量，分析电磁感应现象中的能量如何转化是关键．4．如图所示，一无限长的光滑金属平行导轨置于匀强磁场B 中，磁场方向垂直导轨平面，导轨平面竖直且与地面绝缘，导轨上M 、N 间接一电阻R ，P 、Q 端接一对沿水平方向的平行金属板，导体棒ab 置于导轨上，其电阻为3R ，导轨电阻不计，棒长为L ，平行金属板间距为d ．今导体棒通过定滑轮在一物块拉动下开始运动，稳定后棒的速度为v ，不计一切摩擦阻力．此时有一带电量为q 的液滴恰能在两板间做半径为r 的匀速圆周运动，且速率也为v ．求：（1）速度v 的大小；（2）物块的质量m ．【答案】(1）2gdrL，（222B l dLrR g【解析】【详解】（1）设平行金属板间电压为U ．液滴在平行金属板间做匀速圆周运动，重力与电场力必定平衡，则有：Uqmg d= 由2v qvB m r=得mv r qB=联立解得gdrBU v=则棒产生的感应电动势为： ·(3)4U gdrB B R R R v=+= 由E BLv =棒，得 4gdrv vL=棒（2）棒中电流为：U gdrB I R vR== ab 棒匀速运动，外力与安培力平衡，则有 2gdrLB F BIL vR ==而外力等于物块的重力，即为 2gdrLB mg vR=解得2drLB m vR=5．如图所示，一个单匝矩形线圈水平放在桌面上，在线圈中心上方有一竖直的条形磁体，此时线圈内的磁通量为0.05Wb.在0.5s 的时间内，将该条形磁体从图示位置竖放到线圈内的桌面上，此时线圈内的磁通量为0.10Wb ，试求此过程：（1）线圈内磁通量的变化量；（2）线圈中产生的感应电动势大小。

高考物理法拉第电磁感应定律习题知识点及练习题及答案解析

高考物理法拉第电磁感应定律习题知识点及练习题及答案解析一、高中物理解题方法：法拉第电磁感应定律1．如图甲所示,两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L 1=1m,导轨平面与水平面成θ=30°角，上端连接阻值R =1.5Ω的电阻，质量为m =0.2Kg 、阻值r=0.5Ω的金属棒放在两导轨上,距离导轨最上端为L 2=4m,棒与导轨垂直并保持良好接触．整个装置处于一匀强磁场中,该匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示．为保持ab 棒静止,在棒上施加了一平行于导轨平面的外力F ，g =10m/s 2求：（1）当t =1s 时,棒受到安培力F 安的大小和方向; （2）当t =1s 时,棒受到外力F 的大小和方向;（3）4s 后,撤去外力F ，金属棒将由静止开始下滑,这时用电压传感器将R 两端的电压即时采集并输入计算机,在显示器显示的电压达到某一恒定值后,记下该时刻棒的位置，测出该位置与棒初始位置相距2m,求棒下滑该距离过程中通过金属棒横截面的电荷量q. 【答案】（1）0.5N ；方向沿斜面向上（2）0.5N ，方向沿斜面向上（3）1.5C 【解析】【分析】【详解】（1）0-3s 内，由法拉第电磁感应定律得：122V BE L L t t∆Φ∆===∆∆ T =1s 时，F 安=BIL 1=0.5N 方向沿斜面向上（2）对ab 棒受力分析，设F 沿斜面向下，由平衡条件： F +mg sin30° -F 安=0 F =-0.5N外力F 大小为0.5N ．方向沿斜面向上（3）q =It ,EI R r =+；E t∆Φ=∆； 1∆Φ=BL S 联立解得1 1.512C 1.5C 1.50.5BL S q R r ⨯⨯===++2．如图所示，两平行光滑的金属导轨MN 、PQ 固定在水平面上，相距为L ，处于竖直向下的磁场中，整个磁场由n 个宽度皆为x0的条形匀强磁场区域1、2、3、…n 组成，从左向右依次排列，磁感应强度的大小分别为B 、2B 、3B 、…nB ，两导轨左端MP 间接入电阻R ，一质量为m 的金属棒ab 垂直于MN 、PQ 放在水平导轨上，与导轨电接触良好，不计导轨和金属棒的电阻。

法拉第的电磁感应定律专题(高中)

法拉第的电磁感应定律专题（高中）
高中物理中，谈到电磁感应定律，就不得不提到法拉第的电磁感应定律。

法拉第的电磁感应定律是由法国物理学家安东尼·法拉第在1820年发现的，它描述了电磁感应的原理，是电磁学的基础。

法拉第的电磁感应定律指出，当一个电流通过一个导线时，会在导线周围产生一个磁场，而当一个磁场通过一个导线时，会在导线内产生一个电流。

这就是电磁感应的原理，也就是电磁感应定律。

法拉第的电磁感应定律可以用数学表达式来表示：电流I通过一个导线时，磁感应强度B与电流I的关系为：B=μI，其中μ为磁导率，单位为Tm/A。

法拉第的电磁感应定律的应用非常广泛，它是电磁学的基础，是电动机、发电机、电磁铁、电磁线圈等电磁设备的基础。

它也是电磁波传播的基础，是电磁辐射的基础，是电磁兼容性的基础。

法拉第的电磁感应定律是物理学中重要的定律，它的发现和研究对物理学的发展有着重要的意义。

它的发现使人们更加深入地理解了电磁学，为电磁学的发展奠定了基础。

28专题：法拉第电磁感应定律(PXH)2019

运动电荷、电流产生磁场
安培定则
磁场对运动电荷、电流的作用力
左手定则
部分导体做切割磁感线运动，有感应电流产生电磁感应
闭合电路磁通量发生变化，有感应电流产生
右手定则楞次定律
考点四
栏目索引
考点四三定则、一定律的综合应用
2.右手定则与左手定则的区别
“因电而动”——用左手定则 “因动而电”——用右手定则
3.安培定则与楞次定律的区别
“因电生磁”——用安培定则 “因磁生电”——用楞次定律(或右手定则)
考点四
栏目索引
例3 (多选)如图所示，在匀强磁场中放有平行金属导轨，它与大线圈M
相连接，要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在金属导轨上
BC 的金属棒ab的运动情况是(两线圈共面放置) (
)
A.向右匀速运动 B.向左加速运动 C.向右减速运动 D.向右加速运动
如图所示连接。下列说法中正确的是 ( A )
A.开关闭合后，线圈A插入或拔出线圈B都会引起电流计指针偏转 B.线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间电流计指针均不会发生偏转 C.开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度 D.开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才能发生偏转
流为I1、I2、I3时，金属环上很小一段受到的安培力。则( AD )
A.I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向 B.I2沿逆时针方向，I3沿顺时针方向 C.f1方向指向圆心，f2方向指向圆心 D.f2方向背离圆心向外，f3方向指向圆心
考点二
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答案 AD 在Oa段,磁场方向垂直纸面向里且均匀增强,根据楞次定律和安培定则可判断产生的感应电流的方向沿逆时针方向,同理,可知 ab、bc段产生的感应电流的方向均沿顺时针方向,A正确,B错误;

法拉第电磁感应定律习题知识归纳总结附答案

法拉第电磁感应定律习题知识归纳总结附答案一、高中物理解题方法：法拉第电磁感应定律1．如图甲所示，两根足够长的水平放置的平行的光滑金属导轨，导轨电阻不计，间距为L ，导轨间电阻为R 。

PQ 右侧区域处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度大小为B ；PQ 左侧区域两导轨间有一面积为S 的圆形磁场区，该区域内磁感应强度随时间变化的图象如图乙所示，取垂直纸面向外为正方向，图象中B 0和t 0都为已知量。

一根电阻为r 、质量为m 的导体棒置于导轨上，0〜t 0时间内导体棒在水平外力作用下处于静止状态，t 0时刻立即撤掉外力，同时给导体棒瞬时冲量，此后导体棒向右做匀速直线运动，且始终与导轨保持良好接触。

求：(1)0~t 0时间内导体棒ab 所受水平外力的大小及方向 (2)t 0时刻给导体棒的瞬时冲量的大小【答案】(1) ()00=BB SL t F R r + 水平向左 (2) 00mB SBLt【解析】【详解】(1)由法拉第电磁感应定律得：010B SBS E t t t ∆Φ∆===∆∆ 所以此时回路中的电流为：()100B S E I R r R r t ==++ 根据右手螺旋定则知电流方向为a 到b.因为导体棒在水平外力作用下处于静止状态，故外力等于此时的安培力，即：()00==BB SLF F BIL R t r =+安由左手定则知安培力方向向右，故水平外力方向向左. (2)导体棒做匀速直线运动，切割磁感线产生电动势为：2E BLv =由题意知：12E E =所以联立解得：00B Sv BLt =所以根据动量定理知t 0时刻给导体棒的瞬时冲量的大小为：000mB SI mv BLt =-=答：(1)0~t 0时间内导体棒ab 所受水平外力为()00=BB SLt F R r +，方向水平向左.(2)t 0时刻给导体棒的瞬时冲量的大小00mB SBLt2．如图甲所示，一个电阻值为R ，匝数为n 的圆形金属线圈与阻值为2R 的电阻R 1连接成闭合回路。

法拉第电磁感应定律压轴题知识归纳总结附答案

法拉第电磁感应定律压轴题知识归纳总结附答案一、高中物理解题方法：法拉第电磁感应定律1．如图所示，两根间距为L 的平行金属导轨，其cd 右侧水平，左侧为竖直的14画弧，圆弧半径为r ，导轨的电阻与摩擦不计，在导轨的顶端接有阻值为R 1的电阻，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中。

现有一根阻值为R 2、质量为m 的金属杆，在水平拉力作用下，从图中位置ef 由静止开始做加速度为a 的匀加速直线运动，金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好。

开始运动后，经时间t 1，金属杆运动到cd 时撤去拉力，此时理想电压表的示数为U ，此后全属杆恰好能到达圆弧最高处ab 。

重力加速度为g 。

求：（1）金属杆从ef 运动到cd 的过程中，拉力F 随时间t 变化的表达式；（2）金属杆从ef 运动到cd 的过程中，电阻R 1上通过的电荷量；（3）金属杆从cd 运动到ab 的过程中，电阻R1上产生的焦耳热。

【答案】(1)2122211()U R R t F ma R at +=+；(2)112Ut q R =；(3)2211121()2R Q ma h mgr R R =-+ 【解析】【分析】利用法拉第电磁感应定律和电流公式联合求解。

根据能量守恒定律求出回路产生的总焦耳热，再求出R 1上产生的焦耳热。

【详解】(1) 金属杆运动到cd 时，由欧姆定律可得 11U I R =由闭合电路的欧姆定律可得 E 1＝I 1(R 1＋R 2)金属杆的速度 v 1＝at 1由法拉第电磁感应定律可得 E 1＝BLv 1解得：1211()U R R B R Lat +=；由开始运动经过时间t ，则 v=at 感应电流12BLv I R R =+ 金属杆受到的安培力 F 安 =BIL由牛顿运动定律 F －F 安＝ma可得2122211()U R R t F ma R at +=+；(2) 金属杆从 ef 运动到cd 过程中，位移2112x at = 电阻R 1上通过的电荷量： q I t =∆12E I R R =+ E t∆Φ=∆ B S ∆Φ=∆S xL ∆=联立解得：112Ut q R =； (3) 金属杆从cd 运动到ab 的过程中，由能量守恒定律可得212Q mv mgr =- 因此电阻R 1上产生的焦耳热为1112R Q Q R R =+ 可得 2211121()2R Q ma h mgr R R =-+。

法拉第电磁感应定律习题知识归纳总结附答案解析

法拉第电磁感应定律习题知识归纳总结附答案解析一、高中物理解题方法：法拉第电磁感应定律1．如图，水平面（纸面）内同距为l 的平行金属导轨间接一电阻，质量为m 、长度为l 的金属杆置于导轨上，t ＝0时，金属杆在水平向右、大小为F 的恒定拉力作用下由静止开始运动．0t 时刻，金属杆进入磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动．杆与导轨的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为μ．重力加速度大小为g ．求（1）金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小；（2）电阻的阻值．【答案】0F E Blt g m μ⎛⎫=- ⎪⎝⎭ ； R =220B l t m【解析】【分析】【详解】（1）设金属杆进入磁场前的加速度大小为a ，由牛顿第二定律得：ma=F-μmg ① 设金属杆到达磁场左边界时的速度为v ，由运动学公式有：v =at 0 ②当金属杆以速度v 在磁场中运动时，由法拉第电磁感应定律，杆中的电动势为:E=Blv ③ 联立①②③式可得:0F E Blt g m μ⎛⎫=-⎪⎝⎭④ （2）设金属杆在磁场区域中匀速运动时，金属杆的电流为I ，根据欧姆定律：I=ER⑤ 式中R 为电阻的阻值．金属杆所受的安培力为：f BIl = ⑥ 因金属杆做匀速运动，由牛顿运动定律得：F –μmg–f=0 ⑦联立④⑤⑥⑦式得: R =220B l t m2．如图所示，竖直平面内两竖直放置的金属导轨间距为L 1，导轨上端接有一电动势为E 、内阻不计的电源，电源旁接有一特殊开关S ，当金属棒切割磁感线时会自动断开，不切割时自动闭合；轨道内存在三个高度均为L 2的矩形匀强磁场区域，磁感应强度大小均为B ，方向如图。

一质量为m 的金属棒从ab 位置由静止开始下落，到达cd 位置前已经开始做匀速运动，棒通过cdfe 区域的过程中始终做匀速运动。

已知定值电阻和金属棒的阻值均为R ，其余电阻不计，整个过程中金属棒与导轨接触良好，重力加速度为g ，求：（1）金属棒匀速运动的速度大小；（2）金属棒与金属导轨间的动摩擦因数μ；（3）金属棒经过efgh区域时定值电阻R上产生的焦耳热。