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2019-2020年高考物理總復(fù)習(xí) 第十章 電磁感應(yīng)教案 考 綱 要 求 考 情 分 析 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 Ⅰ 1.命題規(guī)律 近幾年高考對本章內(nèi)容重點(diǎn)考查了感應(yīng)電流的產(chǎn)生、感應(yīng)電動勢的方向判斷和大小計算等。常以選擇題形式考查對基礎(chǔ)知識、基本規(guī)律的理解與應(yīng)用，以計算題的形式考查綜合性知識，如動力學(xué)、能量、電路、圖像等知識與電磁感應(yīng)結(jié)合的問題，一般難度較大，分值較高。 2.考查熱點(diǎn) 預(yù)計xx年高考對本章仍將以法拉第電磁感應(yīng)定律為核心，利用與之相關(guān)的力電綜合問題，考查學(xué)生的綜合分析及運(yùn)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的能力。在復(fù)習(xí)過程中還要多關(guān)注電磁感應(yīng)現(xiàn)象與現(xiàn)代科技、生活相結(jié)合的新情景題目。 磁通量 Ⅰ 法拉第電磁感應(yīng)定律 Ⅱ 楞次定律 Ⅱ 自感、渦流 Ⅰ 一、理解磁通量的概念 1.概念：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，與磁場方向垂直的面積S與B的乘積。 2．公式：Φ＝BS。 3．單位：1 Wb＝1_Tm2。 4．公式的適用條件 (1)勻強(qiáng)磁場； (2)磁感線的方向與平面垂直，即B⊥S。 [小題練通] 1．判斷正誤 (1)穿過線圈的磁通量和線圈的匝數(shù)無關(guān)。(√) (2)閉合電路內(nèi)只要有磁通量，就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。() (3)線框不閉合時，即使穿過線框的磁通量發(fā)生變化，線框中也沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生。(√) (4)感應(yīng)電流的磁場一定阻礙引起感應(yīng)電流的磁場的磁通量的變化。(√) 2．如圖所示，一個矩形線圈與兩條通有相同大小電流的平行直導(dǎo)線處于同一平面，并且處在兩導(dǎo)線的中央，則(　　) A．兩導(dǎo)線電流同向時，穿過線圈的磁通量為零 B．兩導(dǎo)線電流反向時，穿過線圈的磁通量為零 C．兩導(dǎo)線電流同向或反向，穿過線圈的磁通量都相等 D．兩導(dǎo)線電流產(chǎn)生的磁場是不均勻的，不能判定穿過線圈的磁通量是否為零 解析：選A　根據(jù)安培定則，兩導(dǎo)線電流同向時，它們在線圈處產(chǎn)生的磁場反向，穿過線圈的磁通量為零；兩導(dǎo)線電流反向時，它們在線圈處產(chǎn)生的磁場同向，穿過線圈的磁通量不為零，故選項(xiàng)A正確。 (1)Φ＝BS中的S應(yīng)指閉合回路中處于勻強(qiáng)磁場中的有效面積。 (2)若假設(shè)磁感線向某一方向穿進(jìn)磁通量為正，則向外穿出為負(fù)，計算合磁通量時正、負(fù)可以抵消。 二、認(rèn)識電磁感應(yīng)現(xiàn)象 1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象 當(dāng)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時，電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生的現(xiàn)象。 2．產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 (1)條件：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化； (2)特例：閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動。 3．產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，如果回路閉合則產(chǎn)生感應(yīng)電流；如果回路不閉合，則只有感應(yīng)電動勢，而無感應(yīng)電流。 [小題練通] 1．(xx北京西城區(qū)期末)從1822年至1831年的近十年時間里，英國科學(xué)家法拉第心系“磁生電”。在他的研究過程中有兩個重要環(huán)節(jié)：(1)敏銳地覺察并提出“磁生電”的閃光思想；(2)通過大量實(shí)驗(yàn)，將“磁生電”(產(chǎn)生感應(yīng)電流)的情況概括為五種：變化的電流、變化的磁場、運(yùn)動的恒定電流、運(yùn)動的磁鐵、在磁場中運(yùn)動的導(dǎo)體。結(jié)合你學(xué)過的相關(guān)知識，試判斷下列說法正確的是(　　) A．環(huán)節(jié)(1)提出“磁生電”思想是受到了麥克斯韋電磁場理論的啟發(fā) B．環(huán)節(jié)(1)提出“磁生電”思想是為了對已經(jīng)觀察到的“磁生電”現(xiàn)象做出合理解釋 C．環(huán)節(jié)(2)中五種“磁生電”的條件都可以概括為“穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化” D．環(huán)節(jié)(2)中“在磁場中運(yùn)動的導(dǎo)體”這種情況不符合“穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化”這一條件 解析：選C　法拉第提出“磁生電”的閃光思想是受奧斯特發(fā)現(xiàn)電流周圍存在磁場的影響，A、B錯；環(huán)節(jié)(2)中“磁生電”的條件由法拉第總結(jié)概括為“穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化”，C對，D錯。 2．如圖所示，矩形線框在磁場內(nèi)做的各種運(yùn)動中，能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　) 解析：選B　產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，選項(xiàng)B符合要求。 判斷感應(yīng)電流的流程 (1)確定研究的回路。 (2)弄清楚回路內(nèi)的磁場分布，并確定該回路的磁通量Φ。 (3) 三、楞次定律和右手定則 1.楞次定律 (1)內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化； (2)適用范圍：適用于一切回路磁通量變化的情況。 2．右手定則 (1)使用方法 讓磁感線穿入右手手心，大拇指指向?qū)w運(yùn)動的方向，其余四指指向感應(yīng)電流的方向。 (2)適用范圍：適用于部分導(dǎo)體切割磁感線的情況。 [小題練通] 1．(多選)如圖是驗(yàn)證楞次定律實(shí)驗(yàn)的示意圖，豎直放置的線圈固定不動，將磁鐵從線圈上方插入或拔出，線圈和電流表構(gòu)成的閉合回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。各圖中分別標(biāo)出了磁鐵的極性、磁鐵相對線圈的運(yùn)動方向以及線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向等情況，其中表示正確的是(　　) 解析：選CD　根據(jù)楞次定律可確定感應(yīng)電流的方向：如對C圖分析，當(dāng)磁鐵向下運(yùn)動時：(1)閉合線圈原磁場的方向——向上；(2)穿過閉合線圈的磁通量的變化——增加；(3)感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向——向下；(4)利用安培定則判斷感應(yīng)電流的方向——與圖中箭頭方向相同。線圈的上端為S極，磁鐵與線圈相互排斥。綜合以上分析知，C、D正確。 2．(xx長沙重點(diǎn)高中測試)MN、GH為光滑的水平平行金屬導(dǎo)軌，ab、cd為跨在導(dǎo)軌上的兩根金屬桿，勻強(qiáng)磁場垂直穿過MN、GH所在的平面，如圖所示，則(　　) A．若固定ab，使cd向右滑動，則abdc回路有電流，電流方向由a到b到d到c B．若ab、cd以相同的速度一起向右滑動，則abdc回路有電流，電流方向由c到d到b到a C．若ab向左、cd向右同時運(yùn)動，則abdc回路電流為零 D．若ab、cd都向右運(yùn)動，且兩棒速度vcd>vab，則abdc回路有電流，電流方向由c到d到b到a 解析：選D　若固定ab，使cd向右滑動，由右手定則知應(yīng)產(chǎn)生順時針方向的電流，故A錯。若ab、cd同向運(yùn)動且速度大小相同，ab、cd所圍的面積不變，磁通量不變，則不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故B錯。若ab向左、cd向右同時運(yùn)動，則abdc中有順時針方向的電流，故C錯。若ab、cd均向右運(yùn)動，且vcd>vab，則ab、cd所圍的面積增大，磁通量也增大，則產(chǎn)生由c到d到b到a的電流，故D正確。 (1)注意理解“阻礙”的意義，阻礙不是阻止，要弄清“增反減同”、“來拒去留”等。 (2)不要混淆右手定則、安培定則、左手定則，三個定則適用對象、使用方法都不相同。 四、楞次定律的綜合應(yīng)用 [典例]　(多選)把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直線圈平面，當(dāng)磁鐵運(yùn)動時，線圈內(nèi)產(chǎn)生了圖中方向的電流，則磁鐵的運(yùn)動情況是(　　) A．向左運(yùn)動　　　　　 　B．向右運(yùn)動 C．向上運(yùn)動 D．向下運(yùn)動 [解析]　根據(jù)右手螺旋定則，可得線圈感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向?yàn)橄蛴?，根?jù)楞次定律增反減同可得線圈中的磁通量減小，而磁鐵向左運(yùn)動，向上運(yùn)動，向下運(yùn)動都能使得線圈中的磁通量減小，故A、C、D正確。 [答案]　ACD 本題先確定了感應(yīng)電流的方向，再判斷產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，是楞次定律的推廣應(yīng)用。判斷順序是由感應(yīng)電流磁場方向看和原磁場方向相同還是相反，再根據(jù)楞次定律判斷線圈中磁通量增加還是減小，最后判斷出磁鐵的運(yùn)動情況。 [集訓(xùn)沖關(guān)] 1．如圖所示，通電導(dǎo)線MN與單匝矩形線圈abcd共面，位置靠近ab且相互絕緣。當(dāng)MN中電流突然減小時，線圈所受安培力的合力方向(　　) A．向左　　　　　　　 　B．向右 C．垂直紙面向外 D．垂直紙面向里 解析：選B　法一：當(dāng)MN中電流突然減小時，單匝矩形線圈abcd垂直紙面向里的磁通量減少，根據(jù)楞次定律，線圈abcd中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r針方向，由左手定則可知ab邊與cd邊所受安培力方向均向右，所以線圈所受安培力的合力方向向右，B正確。 法二：由對楞次定律中“阻礙”的理解可知，當(dāng)MN中電流突然減小而導(dǎo)致線圈abcd垂直紙面向里的磁通量減少時，線圈abcd一定會有向右運(yùn)動的趨勢以“阻礙”其磁通量的減少，所以其所受安培力的合力方向向右，B正確。 2．如圖甲所示，長直導(dǎo)線與導(dǎo)線框abcd固定在同一平面內(nèi)。直導(dǎo)線中通以如圖乙所示的大小和方向都隨時間作周期性變化的交流電，并取圖甲所示向上的電流方向?yàn)橹睂?dǎo)線中電流的正方向。關(guān)于0～T時間內(nèi)線框abcd中感應(yīng)電流的方向，下列說法正確的是(　　) A．由順時針方向變?yōu)槟鏁r針方向 B．由逆時針方向變?yōu)轫槙r針方向 C．由順時針方向變?yōu)槟鏁r針方向，再變?yōu)轫槙r針方向 D．由逆時針方向變?yōu)轫槙r針方向，再變?yōu)槟鏁r針方向 解析：選D　由題圖乙，在0～時間內(nèi)電流正向增大，根據(jù)安培定則，矩形線圈所處的磁場垂直紙面向里，由于磁通量增大，由增反減同，矩形線圈中的感應(yīng)磁場應(yīng)垂直紙面向外，感應(yīng)電流為逆時針，同理，～，～，～T內(nèi)感應(yīng)電流的方向依次為順時針、順時針、逆時針，故D正確。 一、單項(xiàng)選擇題 1.如圖所示，a、b、c三個閉合線圈放在同一平面內(nèi)，當(dāng)線圈a中有電流I通過時，穿過它們的磁通量分別為Фa、Фb、Фc，下列說法中正確的是(　　) A．Фa<Фb<Фc　　　　 　B．Фa>Фb>Фc C．Фa<Фc<Фb D．Фa>Фc>Фb 解析：選B　當(dāng)a中有電流通過時，穿過a、b、c三個閉合線圈的向里的磁感線條數(shù)一樣多，向外的磁感線的條數(shù)c最多，其次是b，a中沒有向外的磁感線，因此，根據(jù)合磁通量的計算，應(yīng)該是Фa>Φb>Фc。 2.如圖所示，一通電螺線管b放在閉合金屬線圈a內(nèi)，螺線管的中心線恰好和線圈的一條直徑MN重合。要使線圈a中產(chǎn)生感應(yīng)電流，可采用的方法有(　　) A．使螺線管在線圈a所在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動 B．使螺線管上的電流發(fā)生變化 C．使線圈以MN為軸轉(zhuǎn)動 D．使線圈以與MN垂直的直徑為軸轉(zhuǎn)動 解析：選D　題圖所示位置，線圈a所在平面與磁感線平行，穿過線圈的磁通量為零，當(dāng)按A、B、C所述方式變化時，線圈a所在平面仍與磁感線平行，磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流；按D所述方式變化時，由于線圈與磁場夾角變化引起磁通量變化，能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流，故選D。 3．如圖所示，一根條形磁鐵自左向右穿過一個閉合螺線管，則電路中(　　) A．始終有感應(yīng)電流自a向b流過電流表G B．始終有感應(yīng)電流自b向a流過電流表G C．先有a→G→b方向的感應(yīng)電流，后有b→G→a方向的感應(yīng)電流 D．將不會產(chǎn)生感應(yīng)電流 解析：選C　條形磁鐵從左邊進(jìn)入螺線管的過程中，在螺線管內(nèi)產(chǎn)生的磁場方向向右，且穿過螺線管的磁通量不斷增加，根據(jù)楞次定律，產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是a→G→b，條形磁鐵從螺線管中向右穿出的過程中，在螺線管中產(chǎn)生的磁場方向仍向右，穿過螺線管的磁通量不斷減小，根據(jù)楞次定律，產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是b→G→a，故C正確。 4.如圖所示，當(dāng)導(dǎo)線ab在電阻不計的金屬導(dǎo)軌上滑動時，線圈c向右擺動，則ab的運(yùn)動情況是(　　) A．向左或向右勻速運(yùn)動 B．向左或向右減速運(yùn)動 C．向左或向右加速運(yùn)動 D．只能向右勻加速運(yùn)動 解析：選B　當(dāng)導(dǎo)線ab在導(dǎo)軌上滑行時，線圈c向右運(yùn)動，說明穿過線圈的磁通量正在減少，即右側(cè)回路中的感應(yīng)電流減小，導(dǎo)線正在減速運(yùn)動，與方向無關(guān)，故A、C、D錯誤，B正確。 5.(xx泰州一模)如圖所示，在長載流直導(dǎo)線近旁固定有兩平行光滑導(dǎo)軌A、B，導(dǎo)軌與直導(dǎo)線平行且在同一水平面內(nèi)，在導(dǎo)軌上有兩根可自由滑動的導(dǎo)體棒ab和cd。當(dāng)載流直導(dǎo)線中的電流逐漸減弱時，導(dǎo)體棒ab和cd的運(yùn)動情況是(　　) A．一起向左運(yùn)動 B．一起向右運(yùn)動 C．相向運(yùn)動，相互靠近 D．相背運(yùn)動，相互遠(yuǎn)離 解析：選D　根據(jù)右手螺旋定則知，直流電流下方的磁場方向垂直紙面向里，電流減小時，磁場減弱，根據(jù)楞次定律得，回路中的感應(yīng)電流為acdb，根據(jù)左手定則知，ab所受安培力方向向左，cd所受安培力向右，即ab和cd相背運(yùn)動，相互遠(yuǎn)離，故D正確，A、B、C錯誤，故選D。 二、多項(xiàng)選擇題 6.如圖所示，法拉第研究“磁生電”現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置原理圖。兩個線圈分別繞在一個鐵環(huán)上，線圈A接直流電源，線圈B接靈敏電流表，下列哪些情況能使線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電流(　　) A．開關(guān)S閉合或斷開瞬間 B．開關(guān)S閉合一段時間之后 C．開關(guān)S閉合后，改變滑動變阻器滑片的位置時 D．拿走鐵環(huán)，再做這個實(shí)驗(yàn)，開關(guān)S閉合或斷開的瞬間 解析：選ACD　根據(jù)法拉第對產(chǎn)生感應(yīng)電流的五類概括，選項(xiàng)A、C、D符合變化的電流(變化的磁場)產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象。而開關(guān)S閉合一段時間之后，A線圈中是恒定電流，產(chǎn)生恒定的磁場，B線圈中磁通量穩(wěn)定不變，故不能使B線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，故選A、C、D。 7．如圖所示，固定的水平長直導(dǎo)線中通有直流I，矩形線框與導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi)，且一邊與導(dǎo)線平行。線框由靜止釋放，在下落過程中(　　) A．穿過線框的磁通量保持不變 B．線框中感應(yīng)電流方向保持不變 C．線框所受安培力的合力為零 D．線框的機(jī)械能不斷減小 解析：選BD　線框下落過程中，穿過線框的磁通量減小，選項(xiàng)A錯誤；由楞次定律可判斷出感應(yīng)電流方向一直沿順時針方向，選項(xiàng)B正確；線框受到的安培力的合力豎直向上，但小于重力，則合力不為零，選項(xiàng)C錯誤；在下落過程中，安培力對線框做負(fù)功，則其機(jī)械能減小，選項(xiàng)D正確。 8.如圖所示，光滑平行金屬導(dǎo)軌PP′和QQ′，都處于同一水平面內(nèi)，P和Q之間連接一電阻R。整個裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中?，F(xiàn)垂直于導(dǎo)軌放置一根導(dǎo)體棒MN，用一水平向右的力F拉動導(dǎo)體棒MN，以下關(guān)于導(dǎo)體棒MN中感應(yīng)電流方向和它所受安培力的方向的說法正確的是(　　) A．感應(yīng)電流方向是N→M 　B．感應(yīng)電流方向是M→N C．安培力水平向左 D．安培力水平向右 解析：選AC　本題考查左、右手定則和楞次定律。 法一：由右手定則易知，MN中感應(yīng)電流方向是N→M，再由左手定則可判知，MN所受安培力方向垂直棒水平向左。 法二：由楞次定律知，感應(yīng)電流的產(chǎn)生，必然阻礙引起感應(yīng)電流的原因。本題中，感應(yīng)電流是由于MN相對于磁場向右運(yùn)動引起的，則安培力必然阻礙這種相對運(yùn)動，由安培力既垂直于電流又垂直于磁場方向可判知，MN所受安培力方向必然垂直于MN水平向左，再由左手定則，容易判斷出感應(yīng)電流的方向是N→M，故正確選項(xiàng)為A、C。 第58課時　法拉第電磁感應(yīng)定律(重點(diǎn)突破課) [必備知識] 一、法拉第電磁感應(yīng)定律 1．感應(yīng)電動勢 (1)定義：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢； (2)產(chǎn)生條件：穿過回路的磁通量發(fā)生改變，與電路是否閉合無關(guān)； (3)方向判斷：感應(yīng)電動勢的方向用楞次定律或右手定則判斷。 2．法拉第電磁感應(yīng)定律 (1)內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)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：E＝n，其中n為線圈匝數(shù)，為磁通量的變化率。 感應(yīng)電動勢的大小與磁通量大小無關(guān)，與磁通量變化的大小也無關(guān)，與磁通量變化的快慢(變化率)有關(guān)。 3．導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢 (1)垂直切割：E＝Blv，式中l(wèi)為導(dǎo)體切割磁感線的有效長度。 (2)不垂直切割：E＝Blvsin_θ，式中θ為v與B的夾角。 (3)勻速轉(zhuǎn)動：導(dǎo)體棒在垂直勻強(qiáng)磁場方向以角速度ω繞一端轉(zhuǎn)動切割磁感線時，E＝Bl2ω。 二、自感、渦流 1．自感現(xiàn)象 (1)概念：由于導(dǎo)體本身的電流變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為自感。 (2)自感電動勢 ①定義：在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫作自感電動勢； ②表達(dá)式：E＝L； (3)自感系數(shù)L ①相關(guān)因素：與線圈的大小、形狀、匝數(shù)以及是否有鐵芯有關(guān)； ②單位：亨利(H)，1 mH＝10－3 H,1 μH＝10－6 H。 2．渦流 當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時，在它附近的任何導(dǎo)體中都會產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流像水的漩渦，所以叫渦流。 [小題熱身] 1.如圖所示，半徑為r的n匝線圈套在邊長為L的正方形abcd之外，勻強(qiáng)磁場局限在正方形區(qū)域內(nèi)且垂直穿過正方形，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度以的變化率均勻變化時，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小為(　　) A．πr2　　　　　　　 　B．L2 C．nπr2 D．nL2 解析：選D　根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小為E＝n＝nL2。 2.如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，金屬桿MN在平行金屬導(dǎo)軌上以速度v向右勻速滑動，MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E1；若磁感應(yīng)強(qiáng)度增為2B，其他條件不變，MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢變?yōu)镋2。則通過電阻R的電流方向及E1與E2之比分別為(　　) A．c→a,2∶1 B．a(chǎn)→c,2∶1 C．a(chǎn)→c,1∶2 D．c→a,1∶2 解析：選C　由右手定則可知，電阻R上電流的方向?yàn)閍→c，由E＝BLv可知，E1∶E2＝1∶2，C正確。 3．(多選)如圖甲、乙電路中，電阻R和自感線圈L的電阻都很小。閉合S，使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡A發(fā)光，則(　　) A．在電路甲中，斷開S，A將漸漸變暗 B．在電路甲中，斷開S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗 C．在電路乙中，斷開S，A將漸漸變暗 D．在電路乙中，斷開S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗 解析：選AD　在電路斷開時，電感線圈的自感電動勢阻礙原電流減小，此時電感線圈在電路中相當(dāng)于一個電源，表現(xiàn)為兩個方面：一是自感電動勢所對應(yīng)的電流方向與原電流方向一致；二是在斷電瞬間，自感電動勢所對應(yīng)的電流大小與原電流的大小相等，以后以此電流開始緩慢減小到零。 題圖甲中，燈泡A與電感線圈L在同一個支路中，流過的電流相同，斷開開關(guān)S時，線圈L中的自感電動勢要維持原電流不變，所以，開關(guān)斷開的瞬間，燈泡A的電流不變，以后電流漸漸變小。因此，燈泡A漸漸變暗。題圖乙中，燈泡A所在支路的電流比電感線圈所在支路的電流要小(因?yàn)殡姼芯€圈的電阻很小)，斷開開關(guān)S時，電感線圈的自感電動勢要阻礙電流的變小，此瞬間電感線圈中的電流不變，電感線圈相當(dāng)于一個電源給燈泡A供電。因此，反向流過A的電流瞬間要變大，然后漸漸變小，所以燈泡A要先更亮一下，然后漸漸變暗。 4．如圖所示，在一個繞有線圈的可拆變壓器鐵芯上分別放一小鐵鍋水和一玻璃杯水。給線圈通入電流，一段時間后，一個容器中水溫升高，則通入的電流與水溫升高的是(　　) A．恒定直流、小鐵鍋 B．恒定直流、玻璃杯 C．變化的電流、小鐵鍋 D．變化的電流、玻璃杯 解析：選C　通入恒定直流時，所產(chǎn)生的磁場不變，不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項(xiàng)A、B錯誤；通入變化的電流，所產(chǎn)生的磁場發(fā)生變化，在空間產(chǎn)生感生電場，小鐵鍋是導(dǎo)體，感生電場在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生渦流，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使水溫升高；渦流是由變化的磁場在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的，所以玻璃杯中的水不會升溫，選項(xiàng)C正確，D錯誤。 提能點(diǎn)(一)　法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 [典例]　(xx北京高考)如圖所示，勻強(qiáng)磁場中有兩個導(dǎo)體圓環(huán)a、b，磁場方向與圓環(huán)所在平面垂直。磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間均勻增大。兩圓環(huán)半徑之比為2∶1，圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分別為Ea和Eb。不考慮兩圓環(huán)間的相互影響。下列說法正確的是(　　) A．Ea∶Eb＝4∶1，感應(yīng)電流均沿逆時針方向 B．Ea∶Eb＝4∶1，感應(yīng)電流均沿順時針方向 C．Ea∶Eb＝2∶1，感應(yīng)電流均沿逆時針方向 D．Ea∶Eb＝2∶1，感應(yīng)電流均沿順時針方向 [解析]　由楞次定律知，題中圓環(huán)感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場與原磁場方向相反，故感應(yīng)電流沿順時針方向。由法拉第電磁感應(yīng)定律知E＝＝＝，由于兩圓環(huán)半徑之比Ra∶Rb＝2∶1，所以Ea∶Eb＝4∶1，選項(xiàng)B正確。 [答案]　B 本題考查了楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 (1)應(yīng)用楞次定律，要充分利用“增反減同”的結(jié)論先確定感應(yīng)電流磁場的方向，再判斷感應(yīng)電流方向。 (2)應(yīng)用電磁感應(yīng)定律，將公式E＝推廣為E＝S。本題中兩圓環(huán)相同，Sa是Sb的四倍。 [集訓(xùn)沖關(guān)] 1.(xx浙江高考)如圖所示，a，b兩個閉合正方形線圈用同樣的導(dǎo)線制成，匝數(shù)均為10匝，邊長la＝3lb，圖示區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間均勻增大，不考慮線圈之間的相互影響，則(　　) A．兩線圈內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流 B．a(chǎn)、b線圈中感應(yīng)電動勢之比為9∶1 C．a(chǎn)、b線圈中感應(yīng)電流之比為3∶4 D．a(chǎn)、b線圈中電功率之比為3∶1 解析：選B　當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度變大時，由楞次定律知，線圈中感應(yīng)電流的磁場方向垂直紙面向外，由安培定則知，線圈內(nèi)產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，選項(xiàng)A錯誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律E＝S及Sa∶Sb＝9∶1知，Ea＝9Eb，選項(xiàng)B正確；由R＝ρ知兩線圈的電阻關(guān)系為Ra＝3Rb，其感應(yīng)電流之比為Ia∶Ib＝3∶1，選項(xiàng)C錯誤；兩線圈的電功率之比為Pa∶Pb＝EaIa∶EbIb＝27∶1，選項(xiàng)D錯誤。 2.(xx長春質(zhì)量監(jiān)測)如圖所示，用一根橫截面積為S的粗細(xì)均勻的硬導(dǎo)線做成一個半徑為r的圓環(huán)，把圓環(huán)一半置于均勻變化的磁場中，磁場方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間的變化率＝k(k>0)，ab為圓環(huán)的一條直徑，導(dǎo)線的電阻率為ρ，則下列說法中正確的是(　　) A．圓環(huán)具有擴(kuò)張的趨勢 B．圓環(huán)中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流 C．圖中a、b兩點(diǎn)間的電壓大小為kπr2 D．圓環(huán)中感應(yīng)電流的大小為 解析：選D　由楞次定律知圓環(huán)具有收縮的趨勢，且產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，故A、B錯誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得感應(yīng)電動勢為E＝＝kπr2，a、b兩點(diǎn)間的電壓為路端電壓，U＝＝kπr2，線圈電阻R＝ρ，所以感應(yīng)電流大小為I＝＝，C錯誤、D正確。 提能點(diǎn)(二)　公式E＝BLv的應(yīng)用 [典例]　(xx海南高考)如圖，空間有一勻強(qiáng)磁場，一直金屬棒與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，當(dāng)它以速度v沿與棒和磁感應(yīng)強(qiáng)度都垂直的方向運(yùn)動時，棒兩端的感應(yīng)電動勢大小為ε；將此棒彎成兩段長度相等且相互垂直的折線，置于與磁感應(yīng)強(qiáng)度相垂直的平面內(nèi)，當(dāng)它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運(yùn)動時，棒兩端的感應(yīng)電動勢大小為ε′。則等于(　　) A.　　　　　　　　　 B. C．1 D. [解析]　設(shè)金屬棒長度為l，則金屬棒不彎折時感應(yīng)電動勢ε＝Blv。彎折后，切割磁感線的有效長度l′＝l，其感應(yīng)電動勢ε′＝Bl′v＝Blv。所以＝，故B正確。 [答案]　B 本題考查切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢公式E＝Blv。解題時應(yīng)注意l是“有效長度”。 (1)若l與B不垂直，則l在垂直于B的方向的投影長度為有效長度。 (2)若l出現(xiàn)彎折的情況，則先將兩端點(diǎn)相連，再確定其有效長度。 [集訓(xùn)沖關(guān)] 1．如圖所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌MN與PQ之間接有定值電阻R，導(dǎo)體棒ab長為l且與導(dǎo)軌接觸良好，整個裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，現(xiàn)使導(dǎo)體棒ab向右勻速運(yùn)動，下列說法正確的是(　　) A．導(dǎo)體棒ab兩端的感應(yīng)電動勢越來越小 B．導(dǎo)體棒ab中的感應(yīng)電流方向是a→b C．導(dǎo)體棒ab所受安培力方向水平向右 D．導(dǎo)體棒ab所受合力做功為零 解析：選D　由于導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動，磁感應(yīng)強(qiáng)度及長度不變，由E＝Blv可知，運(yùn)動中感應(yīng)電動勢不變；由楞次定律可知，導(dǎo)體棒中的電流方向由b指向a；由左手定則可知，導(dǎo)體棒所受安培力方向水平向左；由于勻速運(yùn)動，棒的動能不變，由動能定理可知，合力做的功等于零。選項(xiàng)A、B、C錯誤，D正確。 2.(多選)(xx廣東七校聯(lián)考)如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，有一水平放置的U形導(dǎo)軌，導(dǎo)軌左端連接一阻值為R的電阻，導(dǎo)軌電阻不計。導(dǎo)軌間距離為L，在導(dǎo)軌上垂直放置一根長度為L的金屬棒MN，金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好，電阻為r，用外力拉著金屬棒向右以速度v做勻速運(yùn)動。則金屬棒運(yùn)動過程中(　　) A．金屬棒中的電流方向?yàn)橛蒒到M B．電阻R兩端的電壓為BLv C．金屬棒受到的安培力大小為 D．電阻R產(chǎn)生焦耳熱的功率為 解析：選AC　由右手定則可知金屬棒MN中的電流方向?yàn)橛蒒到M，故A正確；MN產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E＝BLv，則電阻R兩端的電壓為U＝，故B錯誤；回路中感應(yīng)電流大小為I＝，金屬棒MN受到的安培力大小為F＝BIL＝，故C正確；電阻R產(chǎn)生焦耳熱的功率為P＝I2R＝2R＝，故D錯誤。 3.如圖所示，半徑為r的金屬圓盤在垂直于盤面的勻強(qiáng)磁場B中，繞O軸以角速度ω沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，則通過電阻R的電流的方向和大小是(金屬圓盤的電阻不計)(　　) A．由c到d，I＝ B．由d到c，I＝ C．由c到d，I＝ D．由d到c，I＝ 解析：選D　由右手定則判定通過電阻R的電流的方向是由d到c；而金屬圓盤產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝Br2ω，所以通過電阻R的電流大小是I＝。選項(xiàng)D正確。 提能點(diǎn)(三)　自感 通電自感 斷開自感 電路圖 器材規(guī)格 A1、A2同規(guī)格，R＝RL，L較大 L很大(有鐵芯)，RLφb,20 V　　　　　　 B．φa>φb,10 V C.φa<φb,20 V D．φa<φb,10 V 解析：選B　由題意可知，線圈M的磁場的磁通量隨時間均勻增加，則E＝n＝50 V＝10 V；由楞次定律可知，此時感應(yīng)電流的磁場與原磁場反向，由右手螺旋定則可以看出，此時a點(diǎn)的電勢較高。 2.(xx全國丙卷)如圖，兩條相距l(xiāng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面(紙面)內(nèi)，其左端接一阻值為R的電阻；一與導(dǎo)軌垂直的金屬棒置于兩導(dǎo)軌上；在電阻、導(dǎo)軌和金屬棒中間有一面積為S的區(qū)域，區(qū)域中存在垂直于紙面向里的均勻磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1隨時間t的變化關(guān)系為B1＝kt，式中k為常量；在金屬棒右側(cè)還有一勻強(qiáng)磁場區(qū)域，區(qū)域左邊界MN(虛線)與導(dǎo)軌垂直，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，方向也垂直于紙面向里。某時刻，金屬棒在一外加水平恒力的作用下從靜止開始向右運(yùn)動，在t0時刻恰好以速度v0越過MN，此后向右做勻速運(yùn)動。金屬棒與導(dǎo)軌始終相互垂直并接觸良好，它們的電阻均忽略不計。求： (1)在t＝0到t＝t0時間間隔內(nèi)，流過電阻的電荷量的絕對值； (2)在時刻t(t＞t0)穿過回路的總磁通量和金屬棒所受外加水平恒力的大小。 解析：(1)在金屬棒越過MN之前，t時刻穿過回路的磁通量為Φ＝ktS① 設(shè)在從t時刻到t＋Δt的時間間隔內(nèi)，回路磁通量的變化量為ΔΦ，流過電阻R的電荷量為Δq。 由法拉第電磁感應(yīng)定律有ε＝② 由歐姆定律有i＝③ 由電