高中物理二轮专题7.ppt
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专题七 电磁感应现象及其应用
高考真题体验
【例 1】 (2011· 广东高考)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
【例2】 (2019·江苏高考)如图所示，固定的水平长直导 线中通有电流I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边 与导线平行．线框由静止释放，在下落过程中( )
A．穿过线框的磁通量保持不变 B．线框中感应电流方向保持不变 C．线框所受安培力的合力为零 D．线框的机械能不断增大
【解析】 本题主要考查楞次定律以及安培力问 题．意在考查学生的推理能力．当线框由静止向下运动时， 穿过线框的磁通量逐渐减小，根据楞次定律可得产生的感 应电流的方向为顺时针且方向不发生变化，A错误，B正确； 因线框上下两边所在处的磁场强弱不同，线框所受的安培 力的合力一定不为零，C错误；整个线框所受的安培力的 合力竖直向上，对线框做负功，线框的机械能减小，D错 误．
核心知识回顾
一 、 安 培 定则 、 左 手定 则 、 右手 定 则 、楞 次 定律 的 应用情 况
运动电荷、电流产生磁场
磁场对运动电荷、电流作用力
电磁感
部分导体切割磁感线运动
应
闭合电路磁通量变化
安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律
二、对楞次定律的理解 1．谁阻碍谁——感应电流的磁场阻碍产生感应电流的 磁场的磁通量的变化． 2．阻碍什么——阻碍的是穿过回路的磁通量的变化， 而不是磁通量本身． 3．如何阻碍——当原磁通量增加时，感应电流的磁场 方向与原磁场方向相反；当原磁通量减少时，感应电流的 磁场方向与原磁场方向相同，即“增反减同”.
根据能量守恒，产生的焦耳热等于棒机械能的减少量， Q＝mgssinθ－12mv2.棒受到的最大安培力为B2RL2v.
【例4】 (2019·全国高考)如图，两根足够长的金属导轨ab、 cd竖直放置，导轨间距离为L，电阻不计．在导轨上端并接两个 额定功率均为P、电阻均为R的小灯泡．整个系统置于匀强磁场 中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直．现将一质量为m、 电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释放．金属棒 下落过程中保持水平，且与导轨接触良好．已知某时刻后两灯 泡保持正常发光．重力加速度为g.求：
【答案】 B
【例3】 (2019·福建高考)如图，足够长的U型光滑金属导 轨平面与水平面成θ角(0<θ<90°)，其中MN与PQ平行且间距 为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻 不计．金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持 垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为R，当流过ab棒某一 横截面的电量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过
【解析】 本题考查法拉第电磁感应定律、楞次定律， 考查考生对影响感应电动势大小因素的理解及楞次定律的 应用．线圈平面与磁场方向垂直，因此 E＝nΔΔΦt ，感应电 动势的大小与线圈的匝数及磁通量的变化率有关，匝数越 多，磁通量变化越快，感应电动势则越大．若磁场的磁感 应强度在减小，则感应电流的磁场方向与原磁场方向相同， 若磁场的磁感应强度在增大，则感应电流的磁场方向与原 磁场方向相反，C 项正确．
联立①②③式得 B＝m2Lg
R P
(2)设灯泡正常发光时，导体棒的速率为 v，由电 磁感应定律与欧姆定律得
E＝BLv ⑤ E＝RI0 ⑥ 联立①②④⑤⑥式得 v＝m2Pg ⑦
考点考情分析
高频考点 1.法拉第电磁感应定律 2.楞次定律 3.自感、涡流
要求 Ⅱ Ⅱ Ⅰ
考情分析
1.高考对本专题知识的考查选择题和计算题两种题型均 有，考查的难度低、中、高档题均有． 2．主要考查法拉第电磁感应定律、楞次定律、右手定则 及其应用；并以图象形式考查感应电流方向的判断及感 应电动势大小的计算．本专题知识还与直流电路、电场 、运动定律、能量守恒等知识结合起来综合命题，对考 生的综合分析能力要求较高.
关键一点 在分析判断感应电流的方向时，右手定则与左手定则 容易相混，要抓住“因果关系”才能无误，“因动而生 电”——用右手定则；“因电而生动”——用左手定则．
三、感应电动势的两种求法
两种 方法
E＝nΔΔΦt
E＝Blv
研究
一段直导线
一个回路(不一
对象
(或等效成直
定闭合)
不同
导线)
适用 范围 不同
(1)磁感应强度的大小；
(2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率．
【解析】 (1)设小灯泡的额定电流为 I0，有 P＝I02R ① 由题意，在金属棒沿导轨竖直下落的某时刻后， 小灯泡保持正常发光，流经 MN 的电流为 I＝2I0 ②
Biblioteka Baidu
此时金属棒 MN 所受的重力和安培力相等，下落
的速度达到最大值，有
mg＝BLI ③
v 为瞬时速度→瞬时感应电 动势
关键一点 (1)在电磁感应中，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．
条件 不同
物理 意义 不同
具有普遍性，无论什么 只适于导线切割磁感线的情
方式引起磁通量的变化 况
都适用
不一定是匀强磁场，E l、v、B 之间必须两两互相
由ΔΔΦt 决定，与 ΔΦ 大小 垂直，且 l 为切割磁感线导
无必然联系
体的有效长度
v 为平均速度→平均感应电
一般情况下为 Δt时间内 动势
的平均感应电动势
程中( B)
A．运动的平均速度大小为12v
B．下滑的位移大小为BqRL
C．产生的焦耳热为 qBLv
D．受到的最大安培力大小为B2RL2vsinθ
【解析】 本题考查导体棒切割磁感线的电磁感应现象，
意在考查考生应用法拉第电磁感应定律、牛顿第二定律、能
量守恒定律解决电磁感应综合问题的能力．分析棒的受力， 有 mgsinθ－B2RL2v＝ma，分析可得棒做加速度减小的加速运 动，故其平均速度不等于初末速度的平均值，A 错．设沿斜 面下滑的位移为 s，则电荷量 q＝I·Δt＝ΔΔΦt ·R1·Δt＝ΔRΦ＝BRsL， 解得位移 s＝BqRL，B 正确．
高考真题体验
【例 1】 (2011· 广东高考)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
【例2】 (2019·江苏高考)如图所示，固定的水平长直导 线中通有电流I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边 与导线平行．线框由静止释放，在下落过程中( )
A．穿过线框的磁通量保持不变 B．线框中感应电流方向保持不变 C．线框所受安培力的合力为零 D．线框的机械能不断增大
【解析】 本题主要考查楞次定律以及安培力问 题．意在考查学生的推理能力．当线框由静止向下运动时， 穿过线框的磁通量逐渐减小，根据楞次定律可得产生的感 应电流的方向为顺时针且方向不发生变化，A错误，B正确； 因线框上下两边所在处的磁场强弱不同，线框所受的安培 力的合力一定不为零，C错误；整个线框所受的安培力的 合力竖直向上，对线框做负功，线框的机械能减小，D错 误．
核心知识回顾
一 、 安 培 定则 、 左 手定 则 、 右手 定 则 、楞 次 定律 的 应用情 况
运动电荷、电流产生磁场
磁场对运动电荷、电流作用力
电磁感
部分导体切割磁感线运动
应
闭合电路磁通量变化
安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律
二、对楞次定律的理解 1．谁阻碍谁——感应电流的磁场阻碍产生感应电流的 磁场的磁通量的变化． 2．阻碍什么——阻碍的是穿过回路的磁通量的变化， 而不是磁通量本身． 3．如何阻碍——当原磁通量增加时，感应电流的磁场 方向与原磁场方向相反；当原磁通量减少时，感应电流的 磁场方向与原磁场方向相同，即“增反减同”.
根据能量守恒，产生的焦耳热等于棒机械能的减少量， Q＝mgssinθ－12mv2.棒受到的最大安培力为B2RL2v.
【例4】 (2019·全国高考)如图，两根足够长的金属导轨ab、 cd竖直放置，导轨间距离为L，电阻不计．在导轨上端并接两个 额定功率均为P、电阻均为R的小灯泡．整个系统置于匀强磁场 中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直．现将一质量为m、 电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释放．金属棒 下落过程中保持水平，且与导轨接触良好．已知某时刻后两灯 泡保持正常发光．重力加速度为g.求：
【答案】 B
【例3】 (2019·福建高考)如图，足够长的U型光滑金属导 轨平面与水平面成θ角(0<θ<90°)，其中MN与PQ平行且间距 为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻 不计．金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持 垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为R，当流过ab棒某一 横截面的电量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过
【解析】 本题考查法拉第电磁感应定律、楞次定律， 考查考生对影响感应电动势大小因素的理解及楞次定律的 应用．线圈平面与磁场方向垂直，因此 E＝nΔΔΦt ，感应电 动势的大小与线圈的匝数及磁通量的变化率有关，匝数越 多，磁通量变化越快，感应电动势则越大．若磁场的磁感 应强度在减小，则感应电流的磁场方向与原磁场方向相同， 若磁场的磁感应强度在增大，则感应电流的磁场方向与原 磁场方向相反，C 项正确．
联立①②③式得 B＝m2Lg
R P
(2)设灯泡正常发光时，导体棒的速率为 v，由电 磁感应定律与欧姆定律得
E＝BLv ⑤ E＝RI0 ⑥ 联立①②④⑤⑥式得 v＝m2Pg ⑦
考点考情分析
高频考点 1.法拉第电磁感应定律 2.楞次定律 3.自感、涡流
要求 Ⅱ Ⅱ Ⅰ
考情分析
1.高考对本专题知识的考查选择题和计算题两种题型均 有，考查的难度低、中、高档题均有． 2．主要考查法拉第电磁感应定律、楞次定律、右手定则 及其应用；并以图象形式考查感应电流方向的判断及感 应电动势大小的计算．本专题知识还与直流电路、电场 、运动定律、能量守恒等知识结合起来综合命题，对考 生的综合分析能力要求较高.
关键一点 在分析判断感应电流的方向时，右手定则与左手定则 容易相混，要抓住“因果关系”才能无误，“因动而生 电”——用右手定则；“因电而生动”——用左手定则．
三、感应电动势的两种求法
两种 方法
E＝nΔΔΦt
E＝Blv
研究
一段直导线
一个回路(不一
对象
(或等效成直
定闭合)
不同
导线)
适用 范围 不同
(1)磁感应强度的大小；
(2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率．
【解析】 (1)设小灯泡的额定电流为 I0，有 P＝I02R ① 由题意，在金属棒沿导轨竖直下落的某时刻后， 小灯泡保持正常发光，流经 MN 的电流为 I＝2I0 ②
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此时金属棒 MN 所受的重力和安培力相等，下落
的速度达到最大值，有
mg＝BLI ③
v 为瞬时速度→瞬时感应电 动势
关键一点 (1)在电磁感应中，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．
条件 不同
物理 意义 不同
具有普遍性，无论什么 只适于导线切割磁感线的情
方式引起磁通量的变化 况
都适用
不一定是匀强磁场，E l、v、B 之间必须两两互相
由ΔΔΦt 决定，与 ΔΦ 大小 垂直，且 l 为切割磁感线导
无必然联系
体的有效长度
v 为平均速度→平均感应电
一般情况下为 Δt时间内 动势
的平均感应电动势
程中( B)
A．运动的平均速度大小为12v
B．下滑的位移大小为BqRL
C．产生的焦耳热为 qBLv
D．受到的最大安培力大小为B2RL2vsinθ
【解析】 本题考查导体棒切割磁感线的电磁感应现象，
意在考查考生应用法拉第电磁感应定律、牛顿第二定律、能
量守恒定律解决电磁感应综合问题的能力．分析棒的受力， 有 mgsinθ－B2RL2v＝ma，分析可得棒做加速度减小的加速运 动，故其平均速度不等于初末速度的平均值，A 错．设沿斜 面下滑的位移为 s，则电荷量 q＝I·Δt＝ΔΔΦt ·R1·Δt＝ΔRΦ＝BRsL， 解得位移 s＝BqRL，B 正确．