1、專題四電磁感應(一)時間：2021.03. 04創作：歐陽地【知識梳理】一、電離感應楞次定律仁電磁感應現象利用磁場產生的現象，叫電磁感應現象。所產生的電 流叫，所產生的電動勢叫。2、發生電離感應現象，產生感應電流的條件：發生電磁感應現象，產生感應電流的條件通常有如下 兩種表述。(1) 當穿過線圈的發生變化時就將發生電磁感應現 象，線圈里產生。如線圈閉合，則線圈子里就將產 生(3)當導體在磁場中做切割磁感線的運動時就將發 生電磁感應現象，導體里產生感應電動勢，如做切割感 線運動的導體是某閉合電路的一部分，則電路里就將產 生感應電流。產生感應電動勢的那部分導體相當于。應指出的是：閉合電路的一部分做

2、切割磁感線運動 時，穿過閉合電路的磁通量也將發生變化。所以上述兩 個條件從根本上還應歸結磁通量的變化。但如果矩形線 圈"cd在勻強磁場0中以速度y平動時，盡管線圈的力 和md邊都在做切割磁感線運動，但由于穿過線圈的磁通 量沒有變，所以線圈回路中沒有感應電流。3、感應電流方向的判斷(1 )右手定則：伸開右手，讓拇指跟其余四指垂 直，并且都跟手掌在一個平面內，讓磁感線垂直從進 入，指向導體運動的方向，其余四指指的就是的方向。注意：四指指向還可以理解為感應電動勢的方向、 該部分導體的高電勢處。4、榜次定律(判斷感應電流方向)(1) 楞次定律的內容：感應電流具有這樣的方向， 感應電流的磁場總

3、是引起感應電流的磁通量的變化.(2) 對楞次定律中阻礙二字的正確理解“阻礙”不是阻止，這里是阻而未止。阻礙磁通量變 化指：磁通量增加時，阻礙增加(感應電流的磁場和原磁場 方向相反，起抵消作用)；磁通量減少時，阻礙減少(感應電流的磁場和原磁場 方向一致，起補償作用)，簡稱“增反減同”(3) 楞次定律的應用步驟“一原、二感、三電流” 明確引起感應電流的原磁場在被感應的回路上的 方向； 搞清原磁場穿過被感應的回路中的磁通量增減情 況； 根據楞次定律確定感應電流的磁場的方向； 運用安培定則判斷出感生電流的方向。二、法拉第電磁感應定律互感和自感1、法拉第電離感應定律在電磁感應現象中，電路中感應電動勢的大

4、小，跟穿 過這一電路的成正比。公式：，其中n為線圈的匝數。2、法拉第電離感應定律的理解(1) Ei竺的兩種基本形式：當線圈面積S不/變，垂直于線圈平面的磁場B發生變化時，E=a ； At當磁場B不變，垂直于磁場的線圈面積S發生變化時， Ef竺。A/(2) 感應電動勢的大小取決于穿過電路的磁通量的 變化率竺，與$的大小及()的大小沒有必然聯系。(3) 若竺為恒定(如：面積S不變，磁場B均勻變 化，竺“,或磁場B不變，面積S均勻變化，竺=/), 則感應電動勢恒定。若竺為變化量，則感應電動勢E也 為變化量，e=Q 計算的是At時間內平均感應電動勢， 當tTO時，E=n竺的極限值才等于瞬時感應電動勢。

5、A/3、磁通量卩、離通量的變化g、腹通量的變化率竺(1) 磁通量0是指穿過某面積的磁感線的條數，計算 式為0=BSsin8,其中6為磁場B與線圈平面S的夾角。(2) 磁通量的變化R指線圈中末狀態的磁通量©與 初狀態的磁通量®之差，8=02-卩，計算磁通量以及磁通 量變化時，要注意磁通量的正負。(3) 磁通量的變化率。磁通量的變化率竺是描述磁 通量變化快慢的物理量。表示回路中平均感應電動勢的 大小，是07圖象上某點切線的斜率。竺與W以及。沒有 必然聯系。4、對公式E =B!v的研究(1) 與公式F二坐的比較。At一般地說，公式E = IvB只能用于計算導體切割磁感 線時產生的

6、感應電動勢。公式E二紐則可以用來計算所有電磁感應現象中產生 At的感應電動勢；但公式E二竺只能用于計算在如時間內 At的平均感應電動勢，而公式E = IvB則既可以用來計算 某段時間內的平均感應電動勢，又可以用來計算某個時 刻的瞬時感應電動勢，只要把公式中的1/分別以某段時 間內的平均速度或某個時刻的瞬時速度代入即可。(2) 適用條件除了磁場必須是勻強的外，磁感強度 & 切割速度 厶導體棒長度/三者中任意兩個都應垂直的，即 3丄丄以丄3這三個關系必須是同時成立的。如有不垂直 的情況，應通過正交分解取其垂直分量代入。(3) 公式中/的意義公式E = IvB中/的意義應理解為導體的有效切割

7、長 度。所謂導體的有效切割長度，指的是切割導體兩端點 的連線在同時垂直于和3的方向上的投影的長度。(4) 公式中1/的意義對于公式E = IvB中的I/,首先應理解為導體與磁場 間的相對速度，所以即使導體不動因則磁場運動，也能 使導體切割磁感線而產生感應電動勢；其次，還應注意 到應該是垂直切割速度；另外，還應注意到在“旋轉 切割”這類問題中，導體棒上各部分的切割速度不同， 此時的v則應理解為導體棒上各部分切割速度的平均 值，在數值上一般等于旋轉導體棒中點的切割速度。5、自感現象(1)自感現象當閉合回路的導體中的電流發生變化時，導體本身 就產生，這個電動勢總是導體中原來電流的變化。這種 由于導體

8、本身的電流發生變化而產生的電磁感應現象， 叫做自感現象。(2) 實質：由于回路中流過導體自身的電流發生變 化而產生的電磁感應現象。(3) 電流變化特點：由于感應電流總是阻礙線圈中 自身電流的增大或減小，故其本身的電流的增大或減小 總表現為一種“延緩”效應。即電流變化的同時產生影 響導體中電流變化的因素，此瞬時電流不會發生突變， 而是較慢地達到那種變化。(4) 自感電動勢概念：在自感現象中產生的感應電動勢叫自感電動 勢。其效果表現為延緩導體中電流的變化。大小:er=l11 A/方向：當流過導體的電流減弱時，E倉的方向與原電流 的方向相同，當流過導體的電流增強時，E自的方向與原 電流的方向相反。【

9、高考常考題型與典型例題】題型一楞次定律的理解及應用解題思路：1、判斷饌通量的變化趨勢2、依據榜次定律判斷感應電流或感應電動勢產生的離場3、根據右手定則判定感應電流的方向I B例一 （2009,浙江理綜）如圖所示，在磁感應 強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中， 有一質量為m、阻值為R的閉合矩形金屬線框用絕緣輕質細桿懸掛在O點，并可繞O點 擺動。金屬線框從右側某一位置靜止開始釋 放，在擺動到左側最高點的過程中，細桿和金 屬線框平面始終處于同一平面，且垂直紙面。則線框中感應電流的方向是A ci > h > c d >(.1B d>“一>C. 先是 d>cT/?

10、>（/>，后是 a>/?D先是 aTb>ct>“，后是 TdbTdd 例二（2011,上海）如圖，均勻帶正電的絕緣圓環a 與金屬圓環b同心共面放置，當a繞0點在其所在平面 內旋轉時，b中產生順時針方向的感應電流，且具有 收縮趨勢，由此可知，圓環aA. 順時針加速旋轉 B.順時針減速旋轉C.逆時針加速旋轉 D.逆時針減速旋轉題型二 法拉第電磁感應定律應用解題思路：緊抓定義：感應電動勢與離通量變化率的關 系例一 （2010,江蘇單科）一矩形線框置于勻強磁場中， 線框平面與磁場方向垂直，先保持線框的面積不變，將 磁感應強度在1 s時間內均勻地增大到原來的兩倍，接 著保持

11、增犬后的磁感應強度不變，在1 s時間內，再將 線框的面積均勻地減小到原來的一半，先后兩個過程 中，線框中感應電動勢的比值為A. - B. 1 C. 2D.42例二（200乙 山東理綜）用相同導線繞繞制的邊長為L或 2L的四個閉合導體線框、以相同的速度勻速進入右側勻 強磁場，如圖所示。在每個線框進入磁場的過程中，M、N兩點間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Udo下列判斷正確的 是ad Arx x x x x x x X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X 題型三自感現象的

12、應用A. Ua<Ub<Uc<UdB. UdVUbVUaV 氏c. ua=ub=uc=udD. UbVUaVUdVUc解題思路：1、判靳是通電自感還是斷電自感2、根據自感的原理判斷感應電流的方向3、圖象的判定例一 （2010,北京理綜）在如圖所示的電路中，兩個相同的小燈泡厶和厶分別串聯一個帶鐵芯的電感線圈L和一個滑動變阻器/?。閉合開關S 后，調整/?,使厶和厶發光的亮度一樣，此時流 過兩個燈泡的電流均為/o然后，斷開S。若才 時刻 再閉合S,則在t前后的一小段時間內，正確反映流 過厶的電流八、流過厶的電流隨時間才變化的圖像A.B.C.D.例二（2008,江蘇單科）如圖所示的電

13、路中，三個相同的燈泡曰、b、c和電感厶、Z.2 與直流電源連接，電感的電 阻忽略不計.電鍵K從閉合 狀態突然斷開時，下列判斷 正確的有A.日先變亮，然后逐漸變暗B. 6先變亮，然后逐漸變暗C. c先變亮，然后逐漸變暗D. b. c都逐漸變暗題型四電離感應現象在運動學中的應用解題思路：仁認真審題，分析題目中物體的初始運動狀 況和受力狀況2、分析運動及受力狀況中由電磁感應引起變 化的部分，嘗試重現題目整個物理情景。3、分析題目的臨界條件，如：速度最大，加 速度最大，距離最遠等。4、根據牛頓定律或功能關系解決問題。例一 （2011,福建理綜）如圖，足夠長的U型軌平面與磁感應強度為3的勻強磁場垂直，導

14、軌電阻不 計。金屬棒ab由靜止開始沿導軌下滑，并與兩導軌始終保持垂直且 良好接觸，"棒接入電路的電阻為/?,當流過 力棒某一橫截面的電 量為g時，棒的速度大小為I/,則金屬棒 力在這一過程中A.運動的平均速度大小為dB下滑位移犬小為必C.產生的焦耳熱為qBLvD.受到的最大安培力大小為氣工sin0例二(2011,四川理綜19分)如圖所示，間距I二0.3m 的平行金屬導軌abs和a?b2C2分別固定在兩個豎直面 內，在水平面aibib2a2區域內和傾角8=37。的斜面Cibib2c2 區域內分別有磁感應強度BF0.4T、方向豎直向上和 B2=1T.方向垂直于斜面向上的勻強磁場。電阻R二

15、0. 3。、 質量g二0.1kg、長為I的相同導體桿K、S、Q分別放置 在導軌上，S桿的兩端固定在b、b2點，K、Q桿可沿導軌 無摩擦滑動且始終接觸良好。一端系于K桿中點的輕繩 平行于導軌繞過輕質滑輪自然下垂，繩上穿有質量 m2=0. 05kg的小環。已知小環以a=6m/s2的加速度沿繩下 滑，K桿保持靜止，Q桿在垂直于桿且沿斜面向下的拉力 F作用下勻速運動。不計導軌電阻和滑輪摩擦，繩不可伸 長。取 g=10m/s2, sin37°=0. 6, cos37。二0.8。求(1) 小環所受摩擦力的大小；(2) Q桿所受拉力的瞬時功偉1、如圖，磁場垂直于紙面，磁感應強度在豎直方向均勻分x

16、axXXXX【鞏固提高】布，水平方向非均勻分布。一銅制圓環用絲線懸掛于O 點，將圓環拉至位置d后無初速釋放，在圓環從d擺向b 的過程中(A) 感應電流方向先逆時針后順時針再逆時針(B) 感應電流方向一直是逆時針(C) 安培力方向始終與速度方向相反(D) 安培力方向始終沿水平方向2、一長直鐵芯上繞有一固定線圈M,鐵芯右端與一木質 圓柱密接，木質圓柱上套有一閉合金屬環N. N可在木 質圓柱上無摩擦移動。M連接在如圖所示的電路甲，其 中R為滑線變阻器，&和®為直流電源，S為單 刀取擲開關。下列情況中，可觀測到N向左運動 的是A. 在S斷開的情況下，S向a閉合的瞬間B. 在S斷開的情

17、況下，S向b閉合的瞬間C. 在S己向a閉臺的情況下，將R的滑動頭同 c端移動時D. 在S己向a閉臺的情況下，將R的滑動頭向 d端移動時3.某同學為了驗證斷電自感現象，自己找來帶鐵心的線圈L、小燈泡A、開關S和電池組E,用導線將它們連接 成如圖所示的電路。檢查電路后，閉合開關S,小燈泡發光；再斷開開關S,小燈泡僅有 不顯著的延時熄滅現象。雖經 多次重復，仍未見老師演示時 出現的小燈泡閃亮現象，他冥 思苦想找不出原因。你認為最有可能造成小燈泡末閃亮 的原因是A. 電源的內阻較大B. 小燈泡電阻偏大C. 線圈電阻偏大D. 線圈的自感系數較大4. (15 分)如圖，兩根足夠長的金屬導軌ab、cd豎直放置，導軌間 距離為Li電阻不計。在導軌上端并接兩個額定功率均為P、電阻均為R的小燈 泡。整個系統置于勻強磁場中，磁感應強度方向與導軌所在平面垂直。現將一質量 為m、電阻可以忽略的金屬棒MN從圖示位置由靜止開始 釋放。金屬棒下落過程中保持水平，且與導軌接觸良 好。已知某時刻后兩燈泡保持正常發光。重力加速度為 go求：(1) 磁感應強度的大小：(2) 燈泡正常發光時導體棒的運動速率。5、(18分)如圖所示，兩根足夠長的光滑平行金屬導軌M