（江苏专版）2019年高考物理总复习 第39讲 法拉第电磁感应定律讲义.doc

第第 3939 讲讲 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律考情剖析考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求法拉第电磁感应定律 楞次定律 15 年16 年17 年, T13计算，考查感应电动势大小的计算,应用数学处理物理问题 T6选择，考查楞次定律、法拉第电磁感 应定律,理解与分析综合 T13计算，考查法拉第电磁感应定律,分析综合及应用数学处理物理问题 T13计算，考查法拉第电磁感应定律,分析综合及应用数学处理物理问题 弱项清单,1.平均感应电动势和瞬时电动势概念理解不清； 2感应电动势 EBLv 和安培力 FBIL 公式混淆；3感应电动势 E表达式中物理量的具体含义模糊不清S·B t知识整合1法拉第电磁感应定律(1)内容：闭合电路中感应电动势的大小跟穿过这一电路的_成正比 (2)公式：E_，其中 n 为线圈的_ 2部分导体切割磁感线时的感应电动势 (1)导体在匀强磁场中平动 一般情况：运动速度 v 和磁感线方向的夹角为 ，则 E_ 常用情况：运动速度 v 和磁感线方向垂直，则 E_ (2)导体棒在匀强磁场中转动 长为 L 的导体棒以端点为轴，在垂直于磁感线的平面内以角速度 匀速转动时产生的 感应电动势 E_方法技巧考点 1 法拉第电磁感应定律的理解 1决定感应电动势大小的因素感应电动势 E 的大小取决于穿过电路的磁通量的变化率和线圈的匝数 n，而与磁通量 的大小、磁通量变化量 的大小无必然联系 2磁通量变化通常有两种方式(1)磁感应强度 B 不变，垂直于磁场的回路面积发生变化，此时 En；BS t(2)垂直于磁场的回路面积 s 不变，磁感应强度发生变化，此时 EnS，其中是B tB tB­t 图象的斜率3公式 En中，若t 取一段时间，则 E 为t 时间内感应电动势的平均值； t若t 趋近于零，则表示感应电动势的瞬时值 【典型例题 1】 穿过某闭合回路的磁通量 随时间 t 变化的图象分别如图中 所示，下列关于该回路中的感应电动势的论述，正确的是( )A图中，回路产生的感应电动势恒定不变B图中，回路产生的感应电动势一直在变大C图中，回路在 0t1时间内产生的感应电动势小于 t1t2时间内产生的感应电 动势D图中，回路产生的感应电动势先变小后变大 【典型例题 2】 如图所示，半径为 2r 的弹性螺旋线圈内有垂直纸面向外的圆形匀强 磁场区域，磁场区域的半径为 r，磁感应强度为 B，已知弹性螺旋线圈的电阻为 R，线圈与 磁场区域共圆心，则以下说法中正确的是( )A当线圈的半径由 2r 变到 3r 的过程中，线圈内有顺时针的电流B当线圈的半径由 2r 变到 1.5r 的过程中，线圈内有顺时针的电流C当线圈的半径由 2r 变到 0.5r 的过程中，通过线圈横截面上的电荷量为3r2B 4RD当线圈的半径由 2r 变到 0.5r 的过程中，通过线圈横截面上的电荷量为15r2B 4R考点 2 导体切割磁感线时的感应电动势 1导体棒切割磁感线时，可有以下三种情况切割方式电动势表达式说明垂直切割EBLv倾斜切割EBLvsin其中 为 v 与 B 的夹角旋转切割(以一端为轴)E BL21 2导体棒与磁场方向垂直；磁场为匀强磁场2.理解公式 EBLv 的“四性” (1)正交性：本公式是在一定条件下得出的，除磁场为匀强磁场外，还需 B、L、v 三者 互相垂直 (2)瞬时性：若 v 为瞬时速度，则 E 为相应的瞬时感应电动势 (3)有效性：公式中的 L 为导体切割磁感线的有效长度 (4)相对性：EBLv 中的速度 v 是导体相对磁场的速度，若磁场也在运动，应注意速 度间的相对关系(17 年南通模拟)法拉第发明了世界上第一台发电机如图所示，圆 形金属盘安置在电磁铁的两个磁极之间，两电刷 M、N 分别与盘的边缘和中心电接触良 好且与灵敏电流计相连金属盘绕中心轴沿图示方向转动，则( )A电刷 M 的电势高于电刷 N 的电势B若只将电刷 M 移近 N，电流计的示数变大C若只提高金属盘转速，电流计的示数变大D若只将变阻器滑片向左滑动，电流计的示数变大考点 3 公式 En与 EBLvsin 的区别与联系 tEn tEBLv区别研究对象闭合回路做切割磁感线运动的部分导体适用范围对任何电磁感应现象都适用只适用于导体切割磁感线的情形联系,公式 EBLv 是法拉第电磁感应定律的特例，可由 En推导得到 【典型 t例题 3】 如图所示，边长为 a 的导线框 abcd 处于磁感应强度为 B0的匀强磁场中，bc 边 与磁场右边界重合现发生以下两个过程：一是仅让线框以垂直于边界的速度 v 匀速向右 运动，二是仅使磁感应强度随时间均匀变化若导线框在上述两个过程中产生的感应电流 大小相等，则磁感应强度随时间的变化率为( )A. B. C. D.2B0v aB0v aB0v 2a4B0v a当堂检测 1.(多选)一矩形线圈置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度随时间变化的 规律如图所示则线圈产生的感应电动势的情况为( )第 1 题图A0 时刻电动势为零Bt1时刻电动势为零Ct1t2时间内电动势减小Dt1t2时间内电动势增大 2如图所示，在边界 MN 左侧存在垂直纸面向外的匀强磁场，一圆形线框开始全部在 磁场中，现将其匀速拉出磁场，在线框出磁场的过程中，关于线框中的感应电流大小，下 列说法正确的是( )A一直变大 B一直变小C先变大后变小 D先变小后变大第 2 题图第 3 题图3(16 年江苏高考)(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 音下列说法中正确的有( )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 逆时针转动时，a、b、c 三点的电势分别为 Ua、Ub、Uc.已知 bc 边的长度为 l.下列判断正确的是( )第 4 题图AUa>Uc，金属框中无电流BUb>Uc，金属框中电流方向沿 abcaCUbc Bl2，金属框中无电流1 2DUbc Bl2，金属框中电流方向沿 acba1 25有一面积为 S100 cm2的金属环如图甲所示，电阻为 R0.1 ，环中磁场变化规 律如图乙所示，且磁场方向垂直环面向里，在 t1到 t2时间内，环中感应电流的方向如何？ 通过金属环的电荷量为多少？甲 乙 第 5 题图第 39 讲 法拉第电磁感应定律 知识整合 基础自测1(1)磁通量的变化率 (2)n 匝数 t2(1)BLvsin BLv (2)BL21 2方法技巧 ·典型例题 1·D 【解析】 根据公式En，图中磁通量不变，故回路中无感应电动势产生；图中磁通量随时间均匀变 t化，回路中将产生恒定的感应电动势；图中，在 0t1时间磁通量变化得快，故产生的 感应电动势比t1t2时间内产生的感应电动势大；图中，磁通量变化率先减小后增大， 回路中产生的感应电动势也先变小后变大答案选 D.·典型例题 2· C 【解析】 根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势En tn，这个面积应有磁场区域的面积变化，A、B 选项中弹性螺旋线圈中的磁通量没BS t有发生变化，故没有感应电流通过导体横截面的电荷量qttn，选项IER RC 正确 ·变式训练·C 【解析】 由安培定则可判断 U 型电磁铁左侧为 N 极，右侧为 S 极， 圆盘转动过程，等同于无数根辐向金属棒绕其一端转动而切割磁感线，根据右手定则可知圆心处电势高于圆盘边缘；电刷M移近N时L减小，根据EBL2知感应电动势减小，1 2电流计的示数变小；当转速增大时感应电动势增大，电流计的示数将变大；若只将变阻器 滑片向左滑动，电流减小，电磁铁磁性减弱，感应电动势将减小，电流计的示数变小答 案选 C. ·典型例题 3·B 【解析】 过程一为ad边切割磁感线，产生的是动生电动势，EB0av；过程二产生的是感生电动势，大小为ESa2.两个过程中感应电流大小B tB t相等，则感应电动势相等，有B0ava2，可解得，B 项正确B tB tB0v a当堂检测1BD 【解析】 根据EnS(其中是B­t图象的斜率)可知，感应电动势先减B tB t小后增大，t1时刻电动势最小为 0，故选项 B、D 正确 2C 【解析】 根在线框出磁场过程中其等效切割长度即为圆形线框与磁场边界的 相交弦长度，先变长后变短，故感应电动势先变大后变小，因而感应电流亦先变大后变小， 选 C. 3BCD 【解析】 铜质弦不能被磁化，故不能使电吉他工作，A 选项错误；取走磁 铁，金属弦不能被磁化，电吉他不能正常工作；增加线圈匝数，根据法拉第电磁感应定律，可知线圈中的感应电动势将增大；弦振动过程中，线圈中磁通量做周期性变化，故将产生 周期性变化的感应电流，BCD 选项正确 4C 【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UaUc，UbUc，选项 A 错误；由转动切割产生感应电动势的公式得UbcBl2，选项 C 正确1 25逆时针方向 0.01 C 【解析】 由楞次定律，可以判断出金属环中感应电流的方向为逆时针方向，由图乙可知：磁感应强度的变化率 B tB2B1 t2t1金属环中的磁通量的变化率·S·S tB tB2B1 t2t1环中形成的感应电流I E R/t R Rt通过金属环的电荷量QIt 由式解得Q C0.01 C.（B2B1）SR（0.20.1） × 1 × 1020.1