專題27法拉第電磁感應定律

目錄

題型一實驗：探究影響感應電流方向的因素........................................1

題型二感應電流的產生和方向判斷.................................................6

題型三楞次定律推論的應用.......................................................9

題型四“三定則、一定律”的應用..................................................12

題型五法拉第電磁感應定律的理解及應用.........................................14

題型六導體切割磁感線產生的感應電動勢........................................17

類型1平動切割磁感線.......................................................18

類型2轉動切割磁感線.......................................................19

類型3有效長度問題.........................................................22

題型六自感現象.................................................................24

題型一實驗：探究影響感應電流方向的因素

1.實驗設計

如圖2所示，通過將條形磁體插入或拔出線圈來改變穿過螺線管的磁通量，根據電流表指針

的偏轉方向判斷感應電流的方向。

2.實驗結論

當穿過線圈的磁通量增加時，感應電流的磁場與原磁場的方向相反；當穿過線圈的磁通量減

小時，感應電流的磁場與原磁場的方向相同。

3.注意事項

實驗前應首先查明電流表中電流的流向與電流表指針偏轉方向之間的關系，判斷的方法是:

采用如圖所示的電路，把一節干電池與電流表及線圈串聯，由于電流表量程較小，所以在電

路中應接入限流變阻器R,電池采用舊電池，開關S采用瞬間接觸，記錄指針偏轉方向。

【例1】（2023?海南?統考模擬預測）某同學在“研究電磁感應現象”的實驗中，首先按圖甲接

線，判斷電流表指針的偏轉方向與電流方向的關系，然后依次按圖乙將電流表與A線圈連

成一個閉合回路，按圖丙將電流表與導體棒仍連成一個閉合回路（圖中N、S兩極上下正

對）。在圖甲中，當閉合開關S時，觀察到電流表指針向右偏轉（不通電時電流表指針停在

正中央），貝1J：

（1）在圖乙中，在磁體S極插入線圈A的過程中，電流表的指針將偏轉；磁體放在

A中不動時，電流表的指針將偏轉。（均選填“向左”、“向右”或“不發生”）

（2）在圖丙中，處在兩磁極之間的導體棒仍向右移動過程中，電流表的指針將偏轉；

導體棒必豎直向上移動過程中，電流表的指針將偏轉。（均選填“向左”、“向右”或“不

發生”）

【例2】.（2023?全國?高三專題練習）為了探究電磁感應現象，如圖所示為“探究產生感應電

流的條件的實驗裝置”。

(1)如圖1所示，下列操作中，電流表的指針不發生偏轉的是()

A.將條形磁鐵放在線圈中不動

B.將條形磁鐵插入線圈

C.將條形磁鐵從線圈中拔出

D.將條形磁鐵從圖示位置向左移動

(2)某實驗小組將電池、線圈A、線圈B、滑動變阻器、靈敏電流計、開關按照如圖2所

示的方式連接。當閉合開關時發現靈敏電流計的指針左偏。由此可知：

(a)當滑動變阻器的滑片P向左移動時，靈敏電流計的指針(填“左偏”、“不動”、

“右偏”)；

(b)將線圈A拔出時，靈敏電流計的指針(填“左偏”、“不動”、“右偏”)。

(3)某同學在實驗室按如圖2所示重做電磁感應現象的實驗，當他接通、斷開開關時，電

流表的指針都沒有偏轉，其可能的原因_______。

A.開關接線柱斷路

B.電流表的正負極接錯

C.線圈B的接頭接反

D.蓄電池的正負極接反

【例3】.(2023春?上海嘉定?高三統考階段練習)為探究“影響感應電流方向的因素”，某同

學實驗如下：

(1)首先按圖甲所示連接電路，閉合開關后，發現靈敏電流計指針向左偏轉；再按圖乙所

示連接電路，閉合開關后，發現電流計指針向右偏轉。進行上述實驗的目的是檢驗()

A.各儀器及導線是否完好

B.干電池是否為新電池

C.電流計測量的電流是否準確

D.電流計指針偏轉方向與電流方向的關系

(2)接下來用如圖所示的裝置做實驗，圖中螺線管上的粗線標示的是導線的繞行方向。某

次實驗中在條形磁鐵插入螺線管的過程中，觀察到電流計指針向右偏轉，說明螺線管中的電

流方向(從上往下看)是沿(選填“順時針”或“逆時針”)方向，由此可推斷磁鐵下端

的磁極為極。

(3)用通電螺線管代替條形磁鐵，實驗器材如圖所示，請完善實物連接圖.

（4）連好電路，并將B線圈插入A線圈中。在閉合電鍵瞬間，發現靈敏電流計的指針向右

偏了一下，若要使靈敏電流計的指針向左偏轉，滑動變阻器的滑片應向滑動。

【例4】.（2023?全國?模擬預測）甲、乙、丙三位同學利用如圖所示裝置探究影響感應電流

方向的因素。

（1）如圖。，甲同學在斷開開關時發現靈敏電流計指針向右偏轉，下列操作中同樣能使指

針向右偏轉的有o

A.閉合開關

B.開關閉合時將滑動變阻器的滑片向左滑動

C,開關閉合時將A線圈從8線圈中拔出

D.開關閉合時將A線圈倒置再重新插入B線圈中

（2）為確切判斷5線圈中的感應電流方向，應在實驗前先查明靈敏電流計

的關系。

（3）如圖6,乙同學將條形磁鐵從8線圈上方由靜止釋放，使其筆直落入B線圈中，多次

改變釋放高度，發現釋放高度越高，靈敏電流計指針偏轉過的角度越大。該現象說明了線圈

中（選填“磁通量”“磁通量變化量”或“磁通量變化率”）越大，產生的感應電流越

大。

（4）丙同學設計了如圖。所示的裝置來判斷感應電流的方向。他先使用多用電表的歐姆擋

對二極管正負極進行確認，某次測量時發現多用電表指針幾乎沒有偏轉，說明此時黑表筆接

觸的是二極管的（選填“正極”或“負極”）。實驗操作時將磁鐵插入線圈時，只有燈

（選填"C”或"D”）短暫亮起。

題型二感應電流的產生和方向判斷

1.產生感應電流的三種情況

結

論?.

只

要

穿

過

閉合

回

導

體

磁

的

路

發

量

磁通量通

化

變

生

導

合

閉

回

路

體

就

有

中

應

電

感

流

2.用楞次定律判斷

方向

B的

原磁場

回路及

研究的

一明確要

原

—

二

變

，

三

感

，

四

電

流

則判斷

右手定

3.用

入。

線穿

磁感

心——

⑴掌

。

方向

動的

體運

向導

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（2）拇指

向。

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電流

感應

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（3）四

的勻

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圖所

試）如

學業考

三統考

南?高

23?湖

]（20

[例1

）

（

的是

正確

說法

下列

置.

三個位

b.c

過。、

次經

，依

處落下

圈自高

閉合線

場，

強磁

-

1

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電流

生感應

不會產

置。

在位

線畫

A.

運動

做加速

6一定

位置

圈在

B.線

應電流

產生感

置c會

和位

置6

有位

圈只

C.線

產生

應電流

都有感

個位置

c三

、b、

線圈a

D.

（

的是

正確

法，

的說

幅圖

丁四

丙、

乙、

甲、

關于

下列

測）

擬預

東?模

23?廣

】（20

【例2

A.圖甲中，當兩導體棒以相同的速度在導軌上勻速向右運動時，導體棒中能產生感應電流

B.圖乙中，當導體棒H在勻強磁場中以恒定的角速度轉動時，導體棒中能產生感應電流

C.圖丙中，當閉合圓環導體（水平放置）某一直徑正上方的直導線中通有直電流時，閉合

圓環導體中能產生感應電流

D.圖丁中，當滑動變阻器的滑片尸向右滑動時，不閉合的導體環中能產生感應電流

【例3】（2023?湖北武漢?統考模擬預測）如圖所示平面內，在通有圖示方向電流/的長直導

線右側，固定一正方形導線框用打，湖邊與直導線平行。調節電流/的大小，使得空間各

點的磁感應強度隨時間均勻增加，則（）

A.導線框中產生的感應電流逐漸增大

B.導線框中產生的感應電流沿順時針方向

C.導線框的反邊受到的安培力大小恒定

D.導線框整體受到的安培力方向水平向右

【例3】.（2022?廣東選擇考模擬）如圖為電磁剎車實驗裝置，小車底面安裝有矩形導線框abed,

線框底面平行于地面，在小車行進方向有與。6加等寬、等長的有界勻強磁場，磁場方向垂

直地面向上。小車進入磁場前撤去牽引力，小車穿過磁場后滑行一段距離停止。則小車（）

A.進入磁場時，矩形導線框中感應電流的方向為adcba

B.離開磁場時，矩形導線框中感應電流的方向為油加。

C.穿過磁場的過程中，中間有一段時間矩形導線框中沒有感應電流

D.穿過磁場的過程中，矩形導線框受到的安培力方向始終水平向左

題型三楞次定律推論的應用

內容例證

可

阻礙原磁通量變化——“增反減

同“B原

磁鐵靠近線圈，8域與2娘方向相反

///////////

磁鐵靠近，是斥力

阻礙相對運動一“來拒去留”/〃〃(/〃〃

^NAS.

噫7

磁鐵遠離，是引力

汨］

Qi

使回路面積有擴大或縮小的趨

a1)

勢——“增縮減擴”

P、。是光滑固定導軌，〃、b是可動金屬棒，磁鐵下移，a、

b靠近

A

阻礙原電流的變化——“增反減

同”

合上S,B先亮

【例1】（2023?北京朝陽?統考二模）如圖所示，用細線吊起一個鋁環，將磁鐵的N極沿鋁環

的中心軸線靠近鋁環，鋁環向右擺動。下列說法正確的是（）

A.N極靠近鋁環時，從左向右看鋁環中的感應電流方向為順時針

B.鋁環右擺的過程中，磁鐵對鋁環做的功大于鋁環動能的增加量

C.僅將鋁環改為鐵環，鐵環也一定會向右擺動

D.若將磁鐵的S極沿鋁環的中心軸線靠近鋁環，鋁環將會向左擺動

【例2】.（2023?北京東城?北京市廣渠門中學校考三模）在勻強磁場中放置一個金屬圓環，

磁場方向與圓環平面垂直。規定圖1所示磁場方向為正。當磁感應強度8隨時間/按圖2所

示的正弦規律變化時，下列說法正確的是（）

圖1圖2

A.A時刻，圓環中無感應電流

B.J時刻，圓環上各點受到的安培力最大

C.時間內，圓環中感應電流方向始終沿順時針方向

D.時間內，圓環先出現擴張趨勢，后出現收縮趨勢

【例3工（2023?海南?統考模擬預測）如圖，固定的彈性金屬圓環與螺線管共軸，在閉合開

關S的瞬間，有關環中的感應電流/的方向（從環的右側往左側看）和環形變的說法正確的

是（）

A.順時針方向，擴張B.順時針方向，收縮

C.逆時針方向，擴張D.逆時針方向，收縮

【例4】.（2023?河北滄州?滄縣中學校考模擬預測）如圖甲所示，一長直導線與閉合金屬線

框位于同一豎直平面內，長直導線中的電流i隨時間/的變化關系如圖乙所示（以水平向右

為電流的正方向），則在0L時間內，下列說法正確的是（）

長直導線

閉合金屬線框

甲乙

A.穿過線框的磁通量一直減小

B.線框中始終產生順時針方向的感應電流

C.線框先有收縮的趨勢后有擴張的趨勢

D.線框所受安培力的合力先向下后向上

【例5】（2023?廣東?模擬預測）某同學設想的減小電梯墜落時造成傷害的一種應急安全裝置

如圖所示，在電梯轎廂底部安裝永久強磁鐵，磁鐵N極朝上，電梯井道內壁上鋪設若干金

屬線圈，線圈在電梯轎廂墜落時能自動閉合，從而減小對箱內人員的傷害。當電梯轎廂墜落

到圖示位置時，下列說法正確的是（）

A.從上往下看，金屬線圈A中的感應電流沿順時針方向

B.從上往下看，金屬線圈B中的感應電流沿順時針方向

C.金屬線圈A對電梯轎廂下落有阻礙作用，B沒有阻礙作用

D.金屬線圈B有收縮的趨勢，A有擴張的趨勢

題型四“三定則、一定律”的應用

“三個定則”“一個定律”的比較

名稱用途選用原則

安培定則判斷電流產生的磁場（方向）分布因電生磁

左手定則判斷通電導線、運動電荷所受磁場力的方向因電受力

右手定則判斷導體切割磁感線產生的感應電流方向或電源正負極因動生電

因磁通量

楞次定律判斷因回路磁通量改變而產生的感應電流方向

變化生電

【例1】（2023?全國?高三專題練習）如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的

金屬棒PQ、MN,的左邊有一如圖所示的閉合電路，當P。在一外力的作用下運動時,

向右運動，則尸。所做的運動可能是（）

A.向右加速運動B.向左加速運動

C.向右減速運動D,向左減速運動

【例2】.（2021?全國?高三專題練習）如圖所示，一電子以初速度v沿與金屬板平行的方向

飛入極板間，發現電子向M板偏轉，則可能是（）

A.電鍵S閉合瞬間

B.電鍵S由閉合到斷開瞬間

C.電鍵S是閉合的，變阻器滑片P向左迅速滑動

D.電鍵S是閉合的，變阻器滑片P向右迅速滑動

【例3】.（2023?高三單元測試）如圖甲所示，螺線管P穿過一固定圓形線圈Q,P中通有變

化的電流。規定圖示電流方向為正，電流隨時間變化的規律如圖乙所示，則（）

A.,時亥I],從上往下看,線圈Q中有順時針方向的電流

B.這時刻，線圈Q中沒有感應電流

C.ti~t2時間內，Q中電流在增大

D.攵~右時間內，Q中磁通量的變化率在增大

【例4】(2023?廣東?統考二模)如圖甲所示，驅動線圈通過開關S與電源連接，發射線圈放

在絕緣且內壁光滑的發射導管內。閉合開關S后，在。內驅動線圈的電流心隨時間，的

變化如圖乙所示。在這段時間內，下列說法正確的是()

A.驅動線圈內部的磁場水平向左

C.f=0時發射線圈所受的安培力最大D.f=時發射線圈中的感應電流最大

題型五法拉第電磁感應定律的理解及應用

1.感應電動勢

⑴感應電動勢：在電磁感應現象中產生的電動勢.

(2)產生條件：穿過回路的磁通量發生改變,與電路是否閉合無關.

2.法拉第電磁感應定律

(1)內容：閉合電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比.

(2)公式：￡=普，其中〃為線圈匝數.

(3)感應電流與感應電動勢的關系：/=急.

(4)說明：E的大小與。、無關，決定于磁通量的變化率笑.

2.若已知⑦一/圖像，則圖線上某一點的切線斜率為等.

3.當A0僅由8的變化引起時，E=n-,其中S為線圈在磁場中的有效面積.若8=為

ktf貝（J△/=k.

4.當△⑦僅由S的變化引起時，E=nB-r:.

=7粵薩由右合等.求瞬時值是分別求出動生電動勢El

5.當5、S同時變化時，則E

和感生電動勢也并進行疊加.

【例1】（2022?上海?高考真題）如圖所示，將一個單位長度電阻為％的均勻圓形金屬線圈用

一根不可伸長的輕繩懸掛在天花板下，線圈的半徑為R,粗細不計。過圓心。的直線MN的

下方有方向始終垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應強度B的大小隨時間/的變化關系為

B=Bo-kt（Bo>O,k>O）,直線MN與線圈的交點為。、b。則下列說法正確的是（）

A.線圈中產生的電流大小恒為/=；!—

B.線圈中有逆時針方向的感應電流

C.線圈所受到的安培力大小恒定不變

D.。-2時間內線圈中產生的焦耳熱為。=可&

【例2】（2023?湖南長沙?長沙一中校考二模）如圖所示，固定的均勻矩形鋁框abed,長度為

2L,寬度為L,左邊邊長為上的正方形區域漏^內存在與鋁框平面垂直的勻強磁場。已知

鋁的電阻率為小單位體積內的自由電子數為%電子的電荷量為e。某時刻起，磁感應強

度以變化率些=%均勻增加。則（）

△t

XXX!

XXX：

XXX：

beC

A.空間中產生順時針方向的恒定電場

B.鋁框中的自由電子受到電場力的作用順時針方向定向移動形成電流

kL

C.自由電子定向移動的平均速率v=—

t>nep

D.一個電子沿鋁框運動一周，電場力做功卬=次L2

【例3】（2023?全國?高三專題練習）如圖所示，用均勻導線做成的單匝正方形線圈的面積為

S,正方形的一半放在垂直于線圈平面向里的勻強磁場中，a,b分別為兩對邊的中點，線圈

的總電阻為凡下列說法正確的是（）

；a