2023届高考物理二轮学案：常见磁场中的电磁感应现象

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专题四电路和电磁感应第二讲楞次定律　法拉第电磁感应定律

第一课时常见磁场中的电磁感应现象

在不同磁场中探究电磁感应现象可以帮助考生深入理解法拉第电磁感应定律，所以高考常将电磁感应现象结合实际情境进行考查，以定性分析为主，难度中等。解决这类问题的关键是要清楚不同磁场的分布特点，分析出电磁感应过程中穿过闭合回路的磁通量的变化情况，以不变应万变。

(一)理清电磁感应的知识体系

1．“三定则”“两定律”的用途

三定则	安培定则：判断运动电荷、电流产生的磁场方向
左手定则：判断磁场对运动电荷、电流的作用力的方向
右手定则：判断部分导体切割磁感线产生感应电流的方向
两定律	楞次定律：判断闭合电路磁通量发生变化产生感应电流的方向
法拉第电磁感应定律：确定感应电动势的大小

2．求感应电动势的两种方法

(1)E＝nΔt(ΔΦ)，用来计算感应电动势的平均值。

(2)E＝BLv和E＝2(1)BL²ω，主要用来计算感应电动势的瞬时值。

3．楞次定律中“阻碍”的主要表现形式

(1)“增反减同”——阻碍原磁通量的变化，或阻碍原电流的变化(自感现象)。

(2)“增缩减扩”——使线圈面积有扩大或缩小的趋势。

(3)“来拒去留”——阻碍相对运动。

(二)掌握两类特殊的电磁感应现象

1．在分析与地磁场有关的电磁感应问题时，要掌握地磁场的分布情况，在北半球地磁场方向斜向下，在南半球地磁场方向斜向上，在赤道上空水平向北

2．解决二次感应问题常用的两种方法是顺序推理法或逆推法.

典型例题

1、如图所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为θ.在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是（）

ab向右运动，同时使θ减小

B．使磁感应强度B减小，θ角同时也减小

C．ab向左运动，同时增大磁感应强度B

D．ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ角(0°<θ<90°)

2.（多选）如图所示，两根固定的硬质平行直导线及虚线AB在同一平面内，两导线关于AB对称，导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流I，将与两平行直导线位于同一平面内的硬质矩形金属线框，从图中实线位置向右平移到虚线位置的过程中，下列说法正确的是(　　)

A．线框中的感应电流先沿顺时针方向后沿逆时针方向

B．线框中的感应电流一直沿顺时针方向

C．线框受到的安培力方向先向左后向右

D．线框受到的安培力方向一直向左

3.如图，沿东西方向站立的两同学(左西右东)做“摇绳发电”实验：把一条长导线的两端连在一个灵敏电流计(零刻度在表盘中央)的两个接线柱上，形成闭合回路，然后迅速摇动MN这段“绳”。假设图中情景发生在赤道处，则下列说法正确的是(　　)

A．当“绳”摇到最高点时，“绳”中电流最大

B．当“绳”摇到最低点时，“绳”受到的安培力最大

C．当“绳”向下运动时，N点电势比M点电势高

D．摇“绳”过程中，灵敏电流计指针的偏转方向不变

4、有一个铜盘，与支架之间的阻力非常小，因此轻轻拨动它，就能长时间地绕轴自由转动。如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘边缘，但并不与铜盘接触，如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．铜盘能够在较短的时间内停止转动

B．铜盘在转动过程中磁通量将不断减小

C．铜盘在转动过程中产生的感应电动势将不断减小

D．铜盘边缘的电势高于圆心的电势

5、（多选）如图所示，水平放置的两光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，PQ所处的水平光滑轨道内有垂直纸面向里的匀强磁场，当PQ在外力的作用下运动时，闭合开关S，MN在安培力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是(　　)

A．向右加速运动　　B．向左加速运动

C．向右减速运动 D．向左减速运动

巩固练习

6、（多选）如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是(　　)

A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动

B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向

C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向

D．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动

7、如图所示是某校首届中学生创意物理实验设计展评活动中获得一等奖的作品《小熊荡秋千》。两根彼此靠近且相互绝缘的金属棒C、D固定在铁架台上，C、D的两端用柔软的细导线吊了两个铜线圈P、Q(Q上粘有一张小熊的图片)，并组成一闭合回路，两个磁性很强的条形磁铁如图放置，当用手左右摆动线圈P时，线圈Q也会跟着摆动，仿佛小熊在荡秋千。关于此作品，以下说法正确的是(　　)

A．P向右摆动的过程中，P中的电流方向为逆时针方向(从右向左看)

B．P向右摆动的过程中，Q也会向右摆动

C．P向右摆动的过程中，Q会向左摆动

D．若用手左右摆动Q，P会始终保持静止

8、图甲为手机及无线充电板。图乙为充电原理示意图。充电板接交流电源，对充电板供电，充电板内的送电线圈可产生交变磁场，从而使手机内的受电线圈产生交变电流，再经整流电路转变成直流电后对手机电池充电。为方便研究，现将问题做如下简化：设送电线圈的匝数为n₁，受电线圈的匝数为n₂，面积为S，若在t₁到t₂时间内，磁场(垂直于线圈平面向上、可视为匀强磁场)的磁感应强度由B₁均匀增加到B₂。下列说法正确的是(　　)