_专题复习篇 专题5 第2讲 电磁感应定律及其应用—2021届高三物理二轮新高考复习讲义

电磁感应定律及其应用

[建体系·知关联]

[析考情·明策略]

考情分

析纵览2020年山东、海南、北京、天津各省市等级考物理试题，对本讲的考查集中在楞次定律，法拉第电磁感定律的应用，电磁感应中的图象问题、电路问题、动力学和能量问题，题型以选择题为主；计算题常以“导体棒”切割磁感线为背景，还可能会涉及动量的问题。

素养呈

现1.感应电流的产生、方向判断及大小计算

2.电磁感应中的电路分析及图象问题

3.电磁感应中的动力学、能量问题

素养落

实1.掌握楞次定律、法拉第电磁感应定律，并灵活应用

2.掌握电磁感应中图象的分析技巧

3.做好电磁感应中的电路分析、电源分析、动力学和能量转化分析

考点1| 楞次定律和法拉第电磁感应定律

新储备·等级考提能

1．判定感应电流方向的两种方法

(1)楞次定律：一般用于线圈面积不变，磁感应强度发生变化的情形。

(2)右手定则：一般用于导体棒切割磁感线的情形。

2．求感应电动势的方法

(1)感生电动势：E ＝n ΔΦΔ

t ⎩⎪⎨⎪⎧ S 不变时E ＝nS ΔB Δt B 不变时E ＝nB ΔS Δt

(2)动生电动势：⎩

⎪⎨⎪⎧

平动切割：E ＝Bl v 转动切割：E ＝12Bl 2ω 新案例·等级考评价

[案例1] (多选)在三角形ABC 区域中存在着磁感应强度大小为B ，方向垂直纸面向里的匀强磁场，三边电阻均为R 的三角形导线框abc 沿AB 方向从A 点以速度v 匀速穿过磁场区域。如图所示，ab ＝L ，AB ＝2L ，∠abc ＝∠ABC ＝90°，∠acb ＝∠ACB ＝30°。线框穿过磁场的过程中( )

A ．感应电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向

B ．感应电流先增大，后减小

C ．通过线框的电荷量为3BL 2

6R

D ．c 、b 两点的最大电势差为3BL v

[题眼点拨] ①“三角形导线框”表明线框进入磁场过程中有效长度发生变化。 ②“穿过磁场区域”表明磁通量先增大，后减少。

AD [线圈穿越磁场的过程中，磁通量先增加后减小，则根据楞次定律可知，感应电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向，选项A 正确；线框穿过磁场的过程中，切割磁感线的有效长度先增加、后减小、再增加，则感应电流先增加、后减小、再增加，选

项B错误；根据q＝ΔΦ

R总

，因进入和穿出磁场时，磁通量的变化量相同，且感应电流先

沿逆时针方向，后沿顺时针方向，可知通过线框的电荷量为零，选项C错误；当线框完全进入磁场时，c、b两点的电势差最大，最大为Ucb＝E＝B·3L v＝3BL v，选项D 正确。]

反思感悟：(1)“找、判、定”三步确定电势的高低

(2)电磁感应中电荷量的求解方法

q＝I－t＝n ΔΦ

R＋r

(n：匝数，ΔΦ：磁通量变化量，R＋r：闭合电路的总电阻) [跟进训练]

1．(多选)(2020·济南市高三第一次模拟考试)如图所示，铜圆盘安装在竖直的铜轴上，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场中，电路通过电刷与圆盘的边缘和铜轴接触良好，电源电动势为E，内阻为r，R为定值电阻。先将开关闭合，待圆盘转速稳定后再断开开关，不计一切摩擦，下列说法正确的是()

A．闭合开关时，从上往下看圆盘逆时针转动

B．闭合开关，转速稳定时，流过圆盘的电流为零

C．断开开关时，a点电势低于b点电势

D．断开开关后，流过定值电阻R的电流方向与原电流方向相反

BC[根据题意可知，铜圆盘中的电流是从轴线流入，从边缘流出，根据左手定则可以判断出，从上往下看铜圆盘是顺时针转动，A错误。闭合开关转速稳定时，因为圆盘在转动的过程中产生电动势，相当于电源提供的电流和圆盘转动切割磁感线产生的电

流相抵消，铜圆盘不受安培力，其中的电流为零，B正确。断开开关时，由于惯性，从上往下看铜圆盘仍然是顺时针转动的，根据安培定则可知，铜圆盘的轴心是感应电动势的正极，a点电势低于b点电势，流过定值电阻R的电流方向与原来的方向相同，C正确，D错误。]

2．(多选)(2020·湖北部分重点中学新起点考试)将一根粗细均匀的导线折成如图所示的闭合线框，线框上C、D连线的左侧是半径为r的半圆，右侧与C、D连线形成等边三角形。将线框放在光滑水平面上，其右侧为磁感应强度大小为B、方向垂直水平面向下的匀强磁场(虚线为磁场边界)，现用外力拉着线框以速度v匀速水平向右进入该磁场，且运动过程中C、D连线与磁场边界始终平行，下列说法正确的是()

A．线框进入磁场的过程中产生的感应电动势不变

B．线框进入磁场的过程中产生的感应电动势先变大后变小

C．C、D连线到达磁场边界时，C、D两端的电压为2πBr v π＋4

D．C、D连线到达磁场边界时，C、D两端的电压为2Br v

BC[线框进入磁场的过程中，切割磁感线的有效长度先增大后减小，产生的感应电动势先增大后减小，选项A错误，B正确；C、D连线到达磁场边界时，产生的感应

电动势E＝2Br v，线框导线总长度为L＝πr＋4r，C、D两端电压为U＝2Br v×

πr

πr＋4r＝

2πBr v

π＋4，选项C正确，D错误。]

3．(多选)如图，水平放置两个同心金属半圆环，半径分别为r和2r，两环间分布着垂直于纸面向里的匀强磁场。磁感应强度大小为B。在两环间连接一个电容为C的电容器，c、d是电容器的两个极板，ab是可绕圆心转动，长为r的金属杆，沿半径方向放置在两环间且接触良好。现让其绕圆心以恒定角速度ω沿逆时针转动。不计一切电阻，则下列说法正确的是()