第十二章 電磁感應(yīng)-2026版大一輪高中物理（原卷版）

第十二章電磁感應(yīng)卷別/年份海南廣東湖南全國甲湖北甘肅全國乙河北山東北京202420232024202320242023202420232024202420232024202220242024電磁感應(yīng)現(xiàn)象、楞次定律T6法拉第電磁感應(yīng)定律T4T14T4T21自感、渦流和電磁阻尼T1T6T17電磁感應(yīng)中的圖像問題T21T8電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題T25T14T11電磁感應(yīng)中的動量問題T13T8T14T25實驗:探究影響感應(yīng)電流方向的因素T15試題情境生活實踐類電磁爐、電子秤、電磁卡、電磁焊接技術(shù)、磁電式速度傳感器、真空管道超高速列車、磁懸浮列車、電磁驅(qū)動、電磁阻尼等學(xué)習(xí)探索類導(dǎo)軌+桿模型問題,電磁感應(yīng)與動力學(xué)、能量、動量綜合問題,電磁感應(yīng)中的圖像問題考向預(yù)測高考對本章知識的考查主要有楞次定律,法拉第電磁感應(yīng)定律,電磁感應(yīng)中的圖像、動力學(xué)、能量和動量問題。試題難度有大有小,有選擇題也有計算題。以計算題形式考查時常以導(dǎo)軌+桿(單桿或雙桿)或線框進出磁場為背景考查三大觀點在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用第1講電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律實驗14:探究影響感應(yīng)電流方向的因素■目標(biāo)要求1.知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的條件并會分析解決實際問題。2.會根據(jù)楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向,會應(yīng)用楞次定律的推論分析問題。3.能綜合應(yīng)用安培定則、左手定則、右手定則和楞次定律解決實際問題?？键c1電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律必|備|知|識1.磁通量。(1)磁通量。①定義:磁感應(yīng)強度B與垂直磁場方向的面積S的。

②公式:Φ=(B⊥S);單位:韋伯(Wb)。

③矢標(biāo)性:磁通量是,但有正負。

(2)磁通量的變化量:ΔΦ=Φ2-Φ1。2.電磁感應(yīng)現(xiàn)象。(1)電磁感應(yīng)現(xiàn)象。當(dāng)穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時,閉合導(dǎo)體回路中有產(chǎn)生的現(xiàn)象。

(2)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。①閉合導(dǎo)體回路;②發(fā)生變化。

3.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。

(2)適用范圍:一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象。4.右手定則。(1)內(nèi)容:伸開右手,使拇指與其余四個手指垂直,并且都與手掌在同一個平面內(nèi);讓從掌心進入,并使拇指指向的方向,這時四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。

(2)適用情況:導(dǎo)線產(chǎn)生感應(yīng)電流。

5.實驗:探究影響感應(yīng)電流方向的因素。(1)實驗思路。如圖所示,通過將條形磁鐵插入或拔出線圈來改變穿過螺線管的磁通量,根據(jù)電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向判斷感應(yīng)電流的方向。(2)實驗器材。電流表、條形磁鐵、螺線管、電池、開關(guān)、導(dǎo)線、滑動變阻器等。(3)實驗現(xiàn)象。相對運動情況原磁場方向向下向下向上向上Φ的變化情況增加減少減少增加感應(yīng)電流的磁場方向(線圈中)向上向下向上向下感應(yīng)電流在線圈中的方向自下而上自上而下自下而上自上而下感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向的關(guān)系相反相同相同相反(4)實驗結(jié)論。當(dāng)穿過線圈的磁通量增加時,感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相反;當(dāng)穿過線圈的磁通量減少時,感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相同。關(guān)|鍵|能|力考向1磁通量電磁感應(yīng)現(xiàn)象【典例1】如圖所示,匝數(shù)為N、面積為S的閉合線圈abcd水平放置,與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場夾角為45°?，F(xiàn)將線圈以ab邊為軸順時針轉(zhuǎn)動90°,則()A.整個過程中線圈中未產(chǎn)生感應(yīng)電流B.線圈水平放置時的磁通量為2C.整個過程中線圈中的磁通量始終不為0D.整個過程中線圈的磁通量變化量大小為2BS考向2實驗:探究影響感應(yīng)電流方向的因素【典例2】圖1(2024·北京卷)用如圖1所示的實驗裝置探究影響感應(yīng)電流方向的因素。如圖2所示,分別把條形磁體的N極或S極插入、拔出螺線管,觀察并標(biāo)記感應(yīng)電流的方向。圖2關(guān)于本實驗,下列說法正確的是(多選,填選項字母)。

A.需要記錄感應(yīng)電流的大小B.通過觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向確定感應(yīng)電流的方向C.圖2中甲和乙表明,感應(yīng)電流的方向與條形磁體的插入端是N極還是S極有關(guān)考向3感應(yīng)電流方向的判斷1.判斷電磁感應(yīng)現(xiàn)象能否發(fā)生的一般流程。2.感應(yīng)電流方向判斷的兩種方法。方法一:用楞次定律判斷。方法二:用右手定則判斷。該方法適用于部分導(dǎo)體切割磁感線。判斷時注意掌心、四指、拇指的方向:(1)掌心——磁感線穿入;(2)拇指——導(dǎo)體運動的方向;(3)四指——感應(yīng)電流的方向?！镜淅?】(2024·北京卷)如圖所示,線圈M和線圈P繞在同一個鐵芯上,下列說法正確的是()A.閉合開關(guān)瞬間,線圈M和線圈P相互吸引B.閉合開關(guān),達到穩(wěn)定后,電流表的示數(shù)為0C.斷開開關(guān)瞬間,流過電流表的電流方向由a到bD.斷開開關(guān)瞬間,線圈P中感應(yīng)電流的磁場方向向左【典例4】(2023·江蘇卷)如圖所示,圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場,OC導(dǎo)體棒的O端位于圓心,棒的中點A位于磁場區(qū)域的邊緣?，F(xiàn)使導(dǎo)體棒繞O點在紙面內(nèi)逆時針轉(zhuǎn)動。O、A、C點電勢分別為φO、φA、φC,則()A.φO>φC B.φC>φAC.φO=φA D.φO-φA=φA-φC考點2楞次定律的拓展應(yīng)用關(guān)|鍵|能|力楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為:感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因,列表說明如下。內(nèi)容阻礙原磁通量變化——“增反減同”阻礙相對運動——“來拒去留”使回路面積有擴大或縮小的趨勢——“增縮減擴”阻礙原電流的變化——“增反減同”例證磁鐵靠近線圈,B感與B原方向相反磁鐵靠近,是斥力磁鐵遠離,是引力P、Q是光滑固定導(dǎo)軌,a、b是可動金屬棒,磁鐵下移,a、b靠近合上S,B先亮【典例5】(2020·全國卷Ⅲ)如圖,水平放置的圓柱形光滑玻璃棒左邊繞有一線圈,右邊套有一金屬圓環(huán)。圓環(huán)初始時靜止。將圖中開關(guān)S由斷開狀態(tài)撥至連接狀態(tài),電路接通的瞬間,可觀察到()A.撥至M端或N端,圓環(huán)都向左運動B.撥至M端或N端,圓環(huán)都向右運動C.撥至M端時圓環(huán)向左運動,撥至N端時向右運動D.撥至M端時圓環(huán)向右運動,撥至N端時向左運動【典例6】(多選)如圖所示,光滑固定的金屬導(dǎo)軌M、N水平放置,兩根導(dǎo)體棒P、Q平行放置在導(dǎo)軌上,形成一個閉合回路。已知重力加速度為g,則當(dāng)一條形磁鐵從高處下落接近回路時()A.P、Q將相互靠攏B.P、Q將互相遠離C.磁鐵的加速度仍為gD.磁鐵的加速度小于g考點3“三個定則,一個定律”的綜合應(yīng)用關(guān)|鍵|能|力安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律的應(yīng)用對比基本現(xiàn)象因果關(guān)系應(yīng)用規(guī)律運動電荷、電流產(chǎn)生磁場因電生磁安培定則磁場對運動電荷、電流有作用力因電受力左手定則部分導(dǎo)體做切割磁感線運動因動生電右手定則閉合回路磁通量變化因磁生電楞次定律【典例7】(2024·江蘇卷)如圖所示,在絕緣的水平面上,有閉合的兩個線圈a、b,線圈a處在勻強磁場中,現(xiàn)將線圈a從磁場中勻速拉出,線圈a、b中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向分別是()A.順時針,順時針 B.順時針,逆時針C.逆時針,順時針 D.逆時針,逆時針把握高考微點,實現(xiàn)素能提升完成P422微練41第2講法拉第電磁感應(yīng)定律自感和渦流■目標(biāo)要求1.理解法拉第電磁感應(yīng)定律,會用E=nΔΦΔt進行有關(guān)計算。2.會計算導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。3.考點1法拉第電磁感應(yīng)定律的理解和應(yīng)用必|備|知|識1.感應(yīng)電動勢。(1)概念:在中產(chǎn)生的電動勢。

①感生電動勢:由于而激發(fā)出感生電場,由感生電場而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。

②動生電動勢:由于導(dǎo)體在磁場中而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。

(2)條件:無論電路是否閉合,只要穿過電路的發(fā)生變化,電路中就一定有感應(yīng)電動勢。

(3)與感應(yīng)電流的關(guān)系:遵守歐姆定律,即I=。

2.法拉第電磁感應(yīng)定律。(1)定律內(nèi)容:閉合電路中感應(yīng)電動勢的大小,跟穿過這一電路的成正比。

(2)公式:E=。其中n為線圈的。

(1)磁通量為零時磁通量的變化率不一定為零()(2)穿過線圈的磁通量變化越大,感應(yīng)電動勢越大()(3)電路斷開,磁通量發(fā)生變化時不產(chǎn)生感應(yīng)電流,也沒有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生()關(guān)|鍵|能|力1.對法拉第電磁感應(yīng)定律的理解。(1)感應(yīng)電動勢的大小由線圈的匝數(shù)和穿過線圈的磁通量的變化率ΔΦΔt共同決定,而與磁通量Φ的大小、變化量ΔΦ(2)磁通量的變化率ΔΦΔt對應(yīng)Φ-t2.應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律的三種情況。(1)磁通量的變化是由面積變化引起時,ΔΦ=B·ΔS,則E=nB·ΔSΔt(2)磁通量的變化是由磁場變化引起時,ΔΦ=ΔB·S,則E=nΔB·SΔt(3)磁通量的變化是由面積和磁場變化共同引起時,則ΔΦ=Φ末-Φ初,E=nB2S2-【典例1】近場通信(NFC)器件應(yīng)用電磁感應(yīng)原理進行通訊,其天線類似一個壓平的線圈,線圈尺寸從內(nèi)到外逐漸變大。如圖所示,一正方形NFC線圈共3匝,其邊長分別為1.0cm、1.2cm和1.4cm,圖中線圈外線接入內(nèi)部芯片時與內(nèi)部線圈絕緣。若勻強磁場垂直通過此線圈,磁感應(yīng)強度變化率為103T/s,則線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最接近()A.0.30V B.0.44VC.0.59V D.4.3V【典例2】(多選)(2025·河南模擬)某同學(xué)探究金屬物品在變化磁場中的熱效應(yīng)。如圖所示,用粗細均勻橫截面積為S、電阻率為ρ的金屬絲制成半徑為R的金屬圓環(huán),在金屬圓環(huán)內(nèi)有半徑為r的圓形區(qū)域,區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化關(guān)系為B=B0+kt,其中B0、k為正的常量,在金屬圓環(huán)中,下列說法正確的是()A.感應(yīng)電流的方向為逆時針B.感應(yīng)電動勢的大小為πkR2C.感應(yīng)電流的大小為kSD.感應(yīng)電流的熱功率為π考點2導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢必|備|知|識導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的三種情形。(1)垂直切割時,E=。

(2)傾斜切割時,E=,其中θ為v與B的夾角。

(3)旋轉(zhuǎn)切割(以導(dǎo)體的一端為軸)時,E=。

(1)公式E=Blv的適用條件是B、l、v三者的方向兩兩垂直()(2)只要磁場與導(dǎo)體棒間有相對運動,導(dǎo)體棒中就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢()(3)長度一定的導(dǎo)體棒的速度越大,磁感應(yīng)強度越大,感應(yīng)電動勢一定越大()關(guān)|鍵|能|力1.E=Blv的三個特性。(1)正交性:本公式要求磁場為勻強磁場,而且B、l、v三者的方向兩兩垂直。(2)有效性。公式E=Blv中的l為導(dǎo)體兩端點連線在垂直于速度方向上的投影長度。如圖,導(dǎo)體的有效長度分別為:甲乙丙圖甲:l=cdsinθ。圖乙:沿v方向運動時,l=MN。圖丙:沿v1方向運動時,l=2R;沿v2方向運動時,l=R。(3)相對性:E=Blv中的速度v是導(dǎo)體相對磁場的速度,若磁場也在運動,應(yīng)注意速度間的相對關(guān)系。2.導(dǎo)體旋轉(zhuǎn)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的三種情況。(1)以中點為軸時,E=0,即兩段產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小相等,方向相反,代數(shù)和為0,如圖甲所示。(2)以端點為軸時,E=12Bl2ω,也可理解為切割的平均速度為12lω(3)以任意點為軸,E=12Bω(l22-l12),其中l(wèi)1、l甲乙丙考向1平動切割磁感線【典例3】(2024·甘肅卷)如圖,相距為d的固定平行光滑金屬導(dǎo)軌與阻值為R的電阻相連,處在磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中。長度為L的導(dǎo)體棒ab沿導(dǎo)軌向右做勻速直線運動,速度大小為v,則導(dǎo)體棒ab所受的安培力為()A.B2dB.B2dC.B2LD.B2L考向2旋轉(zhuǎn)切割磁感線【典例4】(2024·湖南卷)如圖,有一硬質(zhì)導(dǎo)線Oabc,其中abc是半徑為R的半圓弧,b為圓弧的中點,直線段Oa長為R且垂直于直徑ac。該導(dǎo)線在紙面內(nèi)繞O點逆時針轉(zhuǎn)動,導(dǎo)線始終在垂直紙面向里的勻強磁場中。則O、a、b、c各點電勢關(guān)系為()A.φO>φa>φb>φc B.φO<φa<φb<φcC.φO>φa>φb=φc D.φO<φa<φb=φc考向3感生電動勢和動生電動勢同時存在問題【典例5】如圖所示,兩根平行金屬導(dǎo)軌固定在水平桌面上,每根導(dǎo)軌每米的電阻為r0=0.10Ω/m,導(dǎo)軌的端點P、Q用電阻可忽略的導(dǎo)線相連,兩導(dǎo)軌間的距離l=0.20m。有隨時間變化的勻強磁場垂直于桌面,已知磁感應(yīng)強度B與時間t的關(guān)系為B=kt,比例系數(shù)k=0.020T/s。一電阻不計的金屬桿可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動,在滑動過程中保持與導(dǎo)軌垂直。在t=0時刻,金屬桿緊靠在P、Q端,在外力作用下,桿以恒定的加速度從靜止開始向?qū)к壍牧硪欢嘶瑒?求在t=6.0s時金屬桿所受的安培力。磁場變化的同時導(dǎo)體做切割磁感線運動,求某時刻的電動勢時,有兩點容易產(chǎn)生錯誤之處:(1)求動生電動勢時磁感應(yīng)強度B應(yīng)代入該時刻的磁感應(yīng)強度;(2)求感生電動勢時回路的面積應(yīng)代入該時刻回路的面積?？键c3自感現(xiàn)象必|備|知|識1.概念:由于導(dǎo)體本身的變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為自感,由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫作。

2.表達式:E=。

3.自感系數(shù)L。(1)相關(guān)因素:與線圈的、形狀、以及是否有有關(guān)。

(2)單位:亨利,符號是H(1mH=10-3H,1μH=10-6H)。(1)線圈中電流越大,自感電動勢越大()(2)對同一線圈,電流的變化越快,線圈中的自感電動勢也越大()(3)自感電動勢起到阻止原電流變化的作用()關(guān)|鍵|能|力1.自感現(xiàn)象的四大特點。(1)自感電動勢總是阻礙導(dǎo)體中原電流的變化。(2)通過線圈中的電流不能發(fā)生突變,只能緩慢變化。(3)電流穩(wěn)定時,自感線圈相當(dāng)于普通導(dǎo)體。(4)線圈的自感系數(shù)越大,自感現(xiàn)象越明顯;自感電動勢只是延緩了過程的進行,但它不能使過程停止,更不能使過程反向。2.自感中“閃亮”與“不閃亮”問題。與線圈串聯(lián)的燈泡與線圈并聯(lián)的燈泡電路圖與線圈串聯(lián)的燈泡與線圈并聯(lián)的燈泡通電時電流逐漸增大,燈泡逐漸變亮電流突然增大,然后逐漸減小達到穩(wěn)定斷電時電流逐漸減小,燈泡逐漸變暗,電流方向不變電路中穩(wěn)態(tài)電流為I1、I2:①若I2≤I1,燈泡逐漸變暗;②若I2>I1,燈泡閃亮后逐漸變暗。兩種情況下燈泡中電流方向均改變【典例6】(多選)如圖所示,A、B是相同的白熾燈,L是自感系數(shù)很大、電阻可忽略的自感線圈。下列說法正確的是()A.閉合開關(guān)S時,A、B燈同時亮,且達到正常B.閉合開關(guān)S時,B燈比A燈先亮,最后一樣亮C.閉合開關(guān)S時,A燈比B燈先亮,最后一樣亮D.斷開開關(guān)S時,A燈與B燈同時慢慢熄滅對自感現(xiàn)象的深度理解(1)電流穩(wěn)定時,線圈中不產(chǎn)生自感電動勢,線圈相當(dāng)于導(dǎo)體,是否需要考慮其電阻,依題意而定。(2)通電自感:通電時線圈中產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的增大,隨著電流的增大,電流的變化率減小,自感電動勢減小,阻礙作用減弱。(3)斷電自感:斷電時線圈相當(dāng)于電源,是把線圈中儲存的磁場能轉(zhuǎn)化為電能釋放出來?？键c4渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動必|備|知|識1.渦流現(xiàn)象。(1)渦流:塊狀金屬放在的磁場中,或者讓它在磁場中運動時,金屬塊內(nèi)產(chǎn)生的漩渦狀感應(yīng)電流。

(2)產(chǎn)生原因:金屬塊內(nèi)磁通量→感應(yīng)電動勢→感應(yīng)電流。

2.電磁阻尼。當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運動時,感應(yīng)電流會使導(dǎo)體受到安培力,安培力總是導(dǎo)體的運動。

3.電磁驅(qū)動。如果磁場相對于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動,在導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力而起來。

(1)電磁阻尼體現(xiàn)了能量守恒定律()(2)電磁阻尼阻礙相對運動,電磁驅(qū)動促進二者相對運動()關(guān)|鍵|能|力【典例7】(2024·甘肅卷)工業(yè)上常利用感應(yīng)電爐冶煉合金,裝置如圖所示。當(dāng)線圈中通有交變電流時,下列說法正確的是()A.金屬中產(chǎn)生恒定感應(yīng)電流B.金屬中產(chǎn)生交變感應(yīng)電流C.若線圈匝數(shù)增加,則金屬中感應(yīng)電流減小D.若線圈匝數(shù)增加,則金屬中感應(yīng)電流不變【典例8】如圖所示,彈簧上端固定,下端懸掛一個磁鐵,磁鐵的N極向下。將磁鐵托起到某一高度(彈簧處于壓縮狀態(tài))后放開,磁鐵能上下振動較長時間才停下來。如果在磁鐵下端放一個固定的閉合金屬圓環(huán)(如圖所示),仍將磁鐵托起到同一高度后放開,磁鐵就會很快地停下來。針對這個現(xiàn)象下列解釋正確的是()A.磁鐵和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒B.若磁鐵的S極向下,磁鐵振動時間會變長C.磁鐵很快停下來的主要原因是圓環(huán)中產(chǎn)生了感應(yīng)電流D.金屬圓環(huán)的制作材料一定不是鋁,因為磁鐵對鋁不會產(chǎn)生力的作用把握高考微點,實現(xiàn)素能提升完成P424微練42專題提升二十五電磁感應(yīng)中的電路、圖像問題題型1電磁感應(yīng)中的電路問題1.電磁感應(yīng)中的電源。(1)做切割磁感線運動的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路相當(dāng)于電源。電動勢:E=Blv或E=nΔΦΔt,(2)用右手定則或楞次定律與安培定則結(jié)合判斷,感應(yīng)電流流出的一端為電源正極。2.分析電磁感應(yīng)電路問題的基本思路。3.閉合回路中磁通量發(fā)生變化時,電荷發(fā)生定向移動而形成感應(yīng)電流,在Δt內(nèi)遷移的電荷量(感應(yīng)電荷量)q=I·Δt=ER總·Δt=nΔΦΔt·1R總·(1)從上式可知,線圈匝數(shù)一定時,感應(yīng)電荷量僅由回路電阻和磁通量的變化量決定,與時間無關(guān)。(2)求解電路中通過的電荷量時,I、E均為平均值?？枷?動生電動勢的電路問題【典例1】如圖所示,半徑為L的導(dǎo)電圓環(huán)(電阻不計)繞垂直于圓環(huán)平面、通過圓心O的金屬軸以角速度ω逆時針勻速轉(zhuǎn)動。圓環(huán)上接有電阻均為r的三根金屬輻條OA、OB、OC,輻條互成120°角。在圓環(huán)圓心角∠MON=120°的范圍內(nèi)(兩條虛線之間)分布著垂直圓環(huán)平面向外、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場,圓環(huán)的邊緣通過電刷P和導(dǎo)線與一個阻值也為r的定值電阻R0相連,定值電阻R0的另一端通過導(dǎo)線接在圓環(huán)的中心軸上,在圓環(huán)勻速轉(zhuǎn)動過程中,下列說法正確的是()A.金屬輻條OA、OB、OC進出磁場前后,輻條中電流的大小不變,方向改變B.定值電阻R0兩端的電壓為25BL2C.通過定值電阻R0的電流為BD.圓環(huán)轉(zhuǎn)動一周,定值電阻R0產(chǎn)生的熱量為π考向2感生電動勢的電路問題【典例2】如圖所示,一個半徑為l的金屬圓盤在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(從左向右觀察為順時針方向)。這樣構(gòu)成一個法拉第圓盤發(fā)電機。假設(shè)其電動勢為E,等效內(nèi)阻為r。下列說法正確的是()A.圓盤發(fā)電機產(chǎn)生的是交流電B.法拉第圓盤發(fā)電機的電動勢為E=12Bω2C.電源的輸出功率為BD.流過電阻R的電流方向為C→R→D考向3電磁感應(yīng)中電荷量的計算問題【典例3】(多選)如圖所示,“∠”形金屬導(dǎo)軌POQ固定在絕緣水平桌面上,∠POQ=30°,OP的長度為L,整個空間中有垂直于導(dǎo)軌平面向上、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場。一根足夠長的金屬棒MN放在導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌接觸良好,金屬棒初始時緊靠O點。給金屬棒一個水平向右的拉力,使金屬棒以速度v向右勻速運動,金屬棒MN始終與OP垂直。已知金屬棒單位長度的電阻為r,其余部分電阻不計,不計一切摩擦。金屬棒在導(dǎo)軌上從O點運動到P點過程中,下列說法正確的是()A.整個過程通過O點的電荷量為BLB.拉力的最大功率為3C.整個過程安培力的沖量大小為3D.整個過程拉力做的功為3題型2電磁感應(yīng)中的圖像問題1.圖像類型。(1)電磁感應(yīng)中常涉及磁感應(yīng)強度B、磁通量Φ、感應(yīng)電動勢E和感應(yīng)電流I等隨時間變化的圖像,即B-t圖像、Φ-t圖像、E-t圖像和I-t圖像。(2)對于切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的情況,有時還常涉及感應(yīng)電動勢E和感應(yīng)電流I等隨位移變化的圖像,即E-x圖像和I-x圖像等。2.解題關(guān)鍵。弄清初始條件、正負方向的對應(yīng)變化范圍、所研究物理量的函數(shù)表達式、進出磁場的轉(zhuǎn)折點等是解決此類問題的關(guān)鍵。3.常用方法。(1)排除法:定性地分析電磁感應(yīng)過程中物理量的變化趨勢(增大還是減小)、變化快慢(均勻變化還是非均勻變化),特別是分析物理量的正負,以排除錯誤的選項。(2)函數(shù)法:根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個物理量之間的函數(shù)關(guān)系,然后由函數(shù)關(guān)系對圖像進行分析和判斷?？枷?由給定的電磁感應(yīng)過程選擇有關(guān)圖像【典例4】(多選)(2024·全國甲卷)如圖,一絕緣細繩跨過兩個在同一豎直面(紙面)內(nèi)的光滑定滑輪,繩的一端連接一矩形金屬線框,另一端連接一物塊。線框與左側(cè)滑輪之間的虛線區(qū)域內(nèi)有方向垂直紙面的勻強磁場,磁場上下邊界水平,在t=0時刻線框的上邊框以不同的初速度從磁場下方進入磁場。運動過程中,線框始終在紙面內(nèi)且上下邊框保持水平。以向上為速度的正方向,下列線框的速度v隨時間t變化的圖像中可能正確的是()ABCD命題特點:本題考查電磁感應(yīng)中的圖像問題,屬于根據(jù)給定的電磁感應(yīng)過程選擇圖像的問題,試題要求學(xué)生對線框運動過程中的電流、安培力、合力、加速度、速度等的變化能夠正確分析才能判斷圖像的正確與否。復(fù)習(xí)建議:圖像問題的難點在動態(tài)的物理過程中分析各物理量的變化規(guī)律,分析過程中還需要進行推理,考查分析推理能力。考向2由給定的圖像分析電磁感應(yīng)過程【典例5】(多選)如圖甲所示,粗糙絕緣的水平桌面上,虛線左、右兩側(cè)空間均存在與桌面垂直的勻強磁場,右側(cè)勻強磁場的方向垂直桌面向下,磁感應(yīng)強度大小恒為2B0;左側(cè)勻強磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示,規(guī)定垂直桌面向上為磁場的正方向。由硬質(zhì)細導(dǎo)線繞成的邊長為L的正方形線框放在桌面上,對角線MN正好與虛線重合,導(dǎo)線材料的電阻率為ρ、橫截面積為S0,左側(cè)磁場變化時線框始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。在0~3T0的時間內(nèi),下列說法正確的是()甲乙A.在0~2T0線框受到的摩擦力一直向右B.在T0時刻,線框受到的安培力大小為F=2C.在32T0時刻,線框受到的摩擦力為D.在0~3T0內(nèi),通過線框的電荷量q=3考向3電磁感應(yīng)中圖像的轉(zhuǎn)化【典例6】在豎直向上的勻強磁場中,水平放置一個不變形的單匝金屬圓線圈,規(guī)定線圈中感應(yīng)電流的正方向如圖甲所示,當(dāng)磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t按圖乙變化時,圖中能正確表示線圈中感應(yīng)電動勢E變化的是()甲乙ABCD把握高考微點,實現(xiàn)素能提升完成P426專題提升練25

專題提升二十六電磁感應(yīng)中的動力學(xué)、能量問題題型1電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題1.導(dǎo)體的兩種運動狀態(tài)。(1)導(dǎo)體的平衡狀態(tài)——靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。處理方法:根據(jù)平衡條件列式分析。(2)導(dǎo)體的非平衡狀態(tài)——加速度不為零。處理方法:根據(jù)牛頓第二定律進行動態(tài)分析或結(jié)合功能關(guān)系分析。2.用動力學(xué)觀點解答電磁感應(yīng)問題的一般步驟。考向1“桿+電阻”模型【典例1】(多選)(2025·南寧模擬)如圖所示,電阻不計且間距L=1m的光滑平行金屬導(dǎo)軌所在平面與水平面成53°角,上端接一阻值R=2Ω的電阻,過虛線OO'的豎直面的左側(cè)方有磁感應(yīng)強度B=1T、方向豎直向上的勻強磁場,現(xiàn)將質(zhì)量m=0.2kg、接入導(dǎo)軌間電阻r=1Ω的金屬桿ab從導(dǎo)軌上由靜止釋放,釋放位置與虛線OO'之間的距離為x=1m。金屬桿在下落的過程中與導(dǎo)軌一直垂直,且保持良好接觸,導(dǎo)軌足夠長,g取10m/s2,sin53°=0.8。則()A.金屬桿ab在整個運動過程機械能守恒B.金屬桿ab剛進入有界磁場時的速度大小為4m/sC.金屬桿ab剛進入有界磁場時的加速度大小為3.2m/s2D.金屬桿ab在磁場中運動的最大速度的大小為403分析“桿+電阻”模型時,其動態(tài)的變化過程推理很重要,過程如下:考向2“桿+電源”模型【典例2】如圖所示,足夠長的光滑導(dǎo)軌固定在水平面內(nèi),導(dǎo)軌間距為L,左側(cè)接有一電動勢為E的電源,空間存在垂直于水平面向下的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B。長度為L、質(zhì)量為m、電阻為R的導(dǎo)體棒靜止放在導(dǎo)軌上,除了導(dǎo)體棒有電阻外,其余電阻忽略不計,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好,始終垂直于導(dǎo)軌?，F(xiàn)在閉合開關(guān),同時對導(dǎo)體棒施加一水平向右的恒力F,下列說法正確的是()A.導(dǎo)體棒受到的安培力一直增大B.導(dǎo)體棒受到的安培力的方向始終不變C.導(dǎo)體棒能夠達到的最大速度為FR+BLED.導(dǎo)體棒能夠達到的最大速度為FR-BLE回路中的總電動勢等于電源的電動勢與導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小之差,隨著導(dǎo)體棒速度的增大,感應(yīng)電動勢增大,總電動勢先減小后反向增大,總電流先減小后反向增大,安培力先減小后反向增大,導(dǎo)體棒做加速運動的加速度減小(安培力先是動力后是阻力),當(dāng)加速度減小到零時,導(dǎo)體棒做勻速運動?？枷?“桿+電容器”模型【典例3】(多選)如圖所示,傾角θ=30°的斜面上放置一間距為L的光滑U形導(dǎo)軌(電阻不計),導(dǎo)軌上端連接電容為C的電容器,電容器初始時不帶電,整個裝置放在磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直斜面向下的勻強磁場中。一質(zhì)量為2m、接入導(dǎo)軌間電阻為R的導(dǎo)體棒垂直放在導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌接觸良好,另一質(zhì)量為m的重物用一根不可伸長的絕緣輕繩通過光滑的定滑輪與導(dǎo)體棒拴接,定滑輪與導(dǎo)體棒間的輕繩與斜面平行。將重物由靜止釋放,在導(dǎo)體棒到達導(dǎo)軌底端前的運動過程中(電動勢未到達電容器的擊穿電壓,已知重力加速度為g),下列說法正確的是()A.電容器M板帶正電,且兩極板所帶電荷量隨時間均勻增加B.經(jīng)時間t導(dǎo)體棒的速度為v=2mgtC.回路中電流與時間的關(guān)系為I=2BLmgtD.重物和導(dǎo)體棒在運動過程中減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能和回路的焦耳熱導(dǎo)體棒做變速運動,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是變化的,電容器兩端電壓變化,則電路中有電流。題型2電磁感應(yīng)中的能量問題1.電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化。安培力做功2.求解焦耳熱Q的三種方法。考向1應(yīng)用功能關(guān)系解答電磁感應(yīng)中的能量問題【典例4】如圖所示,兩根電阻不計的光滑金屬導(dǎo)軌平行放置在傾角為θ的斜面上,導(dǎo)軌間距為L,導(dǎo)軌下端接有電阻R,磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直于斜面向上,電阻可忽略不計的金屬棒ab質(zhì)量為m,受到沿斜面向上且與金屬棒垂直的恒力F的作用,金屬棒沿導(dǎo)軌以速度v勻速上滑,則它在上滑h高度的過程中,下列說法正確的是()A.安培力對金屬棒所做的功為W=BB.金屬棒克服安培力做的功等于回路中產(chǎn)生的焦耳熱C.拉力F做的功等于回路中增加的焦耳熱D.金屬棒克服重力做的功等于恒力F做功考向2應(yīng)用能量守恒定律解答電磁感應(yīng)中的能量問題【典例5】(多選)如圖所示,相距為d的兩水平直線L1和L2分別是水平向里的勻強磁場的邊界,磁場的磁感應(yīng)強度為B,正方形線框abcd邊長為L(已知L<d)。將線框在磁場上方由靜止釋放,釋放位置ab邊距L1為h,ab邊進入磁場時速度為v0,cd邊剛穿出磁場時速度也為v0,從ab邊剛進入磁場到cd邊剛穿出磁場的整個過程中()A.線框中一直都有感應(yīng)電流B.線框經(jīng)過L1和L2時受到的安培力做負功C.線框產(chǎn)生的熱量為mg(d+L)D.線框產(chǎn)生的熱量為mg(h+d+L)把握高考微點,實現(xiàn)素能提升完成P428專題提升練26專題提升二十七動量觀點在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用題型1動量定理在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用動量定理在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的應(yīng)用。導(dǎo)體棒或金屬框在感應(yīng)電流所引起的安培力作用下做非勻變速直線運動時,安培力的沖量為:I安=BILt=BLq,通過導(dǎo)體棒或金屬框的電荷量為:q=IΔt=ER總Δt=nΔΦΔtR總Δt=nΔΦR總,磁通量變化量:ΔΦ如果安培力是導(dǎo)體棒或金屬框受到的合外力,則I安=mv2-mv1。當(dāng)題目中涉及速度v、電荷量q、運動時間t、運動位移x時用動量定理求解更方便。【典例1】(多選)(2024·湖南卷)某電磁緩沖裝置如圖所示,兩足夠長的平行金屬導(dǎo)軌置于同一水平面內(nèi),導(dǎo)軌左端與一阻值為R的定值電阻相連,導(dǎo)軌BC段與B1C1段粗糙,其余部分光滑,AA1右側(cè)處于豎直向下的勻強磁場中,一質(zhì)量為m的金屬桿垂直導(dǎo)軌放置?，F(xiàn)讓金屬桿以初速度v0沿導(dǎo)軌向右經(jīng)過AA1進入磁場,最終恰好停在CC1處。已知金屬桿接入導(dǎo)軌之間的阻值為R,與粗糙導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ,AB=BC=d。導(dǎo)軌電阻不計,重力加速度為g,下列說法正確的是()A.金屬桿經(jīng)過BB1的速度為vB.在整個過程中,定值電阻R產(chǎn)生的熱量為12mv02-C.金屬桿經(jīng)過AA1B1B與BB1C1C區(qū)域,金屬桿所受安培力的沖量相同D.若將金屬桿的初速度加倍,則金屬桿在磁場中運動的距離大于原來的2倍【典例2】中國高鐵技術(shù)世界領(lǐng)先,被網(wǎng)友稱為中國現(xiàn)代版的“四大發(fā)明”之一,其運行過程十分平穩(wěn)。如圖甲所示為某科研小組設(shè)計的列車電磁驅(qū)動系統(tǒng)的原理示意圖,ABCD是水平固定在列車下方的n匝正方形金屬線圈,每匝線圈的電阻均為R,邊長均為d,用兩條不計電阻的導(dǎo)線與智能輸出系統(tǒng)(可輸出大小和方