第十一章电磁感应第2讲 法拉第电磁感应定律 自感与涡流01高考要求Part One1.通过实验，理解法拉第电磁感应定律。2.通过实验，了解自感现象和涡流现象。能举例说明自感现象和涡流现象在生产生活中的应用。电磁感应这部分内容是物理重点内容之一。高考考查频率较高的是电磁感应与磁场、电路、力学、能量综合的问题。有时会出现一些数学函数图像，考查图像信息的加工能力。题型全面，选择题、计算题都有涉及，选择题以中低档出现，计算题以中高档题出现。2010—2022年广东卷“电磁感应”高频考点追踪列表如下：02核心考点Part Two03感应电动势Part Three(1)产生条件：穿过电路的磁通量发生了变化，与电路是否闭合无关。 ?(3)感应电流与感应电动势的关系：遵循闭合电路的欧姆定律，即(2)方向判断：感应电动势的方向用楞次定律或右手定则判断。 ?磁通量变化感应电动势感应电流闭合回路04电磁感应定律Part Four德国物理学家纽曼(F.E.Neumann,1798-1895)和韦伯(W.E.Weber，1804-1891)经过理论分析，得到：闭合回路中感应电动势的大小与穿过回路磁通量的变化率成正比。注意：公式中ΔΦ取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。05磁通量变化量Part Five(1)由面积变化引起时，ΔΦ=BΔS，则(2)由磁场变化引起时， ΔΦ=SΔB，则(3)由面积和磁场共同变化引起时，根据定义求ΔΦ=Φ2-Φ1，则06平动切割Part Six(1)导体ab以速度v匀速切割磁感线(2)磁场B与运动方向v夹角为θ(如图所示)E=BLvsinθ其中v⊥B，v⊥L，且L为有效长度07旋转切割Part Seven例1 (改编)图1为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S。在0到t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小随时间变化的规律如图2所示，则下列说法正确的是( )。A.在0~t1时间内，线圈两端a和b之间的电势差恒为
B.在0~t1时间内，线圈两端a和b之间的电势差从0均匀变化到C.在t1~t2时间内，线圈两端a和b之间的电势差为0D.在t1~t2时间内，线圈两端a和b之间的电势差为恒定且不为0的值C变式1 (2019年全国卷Ⅰ)(多选)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图1中虚线MN所示，一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上。t=0时磁感应强度的方向如图1所示；磁感应强度B随时间t的变化关系如图2所示。则在t=0到t=t1的时间间隔内( )。A.圆环所受安培力的方向始终不变B.圆环中的感应电流始终沿顺时针方向C.圆环中的感应电流大小为
D.圆环中的感应电动势大小为BC1.（2022广东·肇庆二模）开口极小的金属环P、Q用不计电阻的导线相连组成闭合回路，金属环P内存在垂直圆环平面向里的匀强磁场，匀强磁场的磁感应强度随时间的变化率为k，若使金属环Q中产生逆时针方向逐渐增大的感应电流，则（ ）A．k>0且k值保持恒定
B．k>0且k值逐渐增大C．k＜0且k值逐渐增大
D．k＜0且k逐渐减小B例3 (2015年广东卷)如图1所示，平行长直金属导轨水平放置，间距L=0.4m。导轨右端接有阻值R=1Ω的电阻，导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好。导体棒及导轨的电阻均不计，导轨间正方形区域abcd内有方向竖直向下的匀强磁场，bd连线与导轨垂直，长度也为L。从0时刻开始，磁感应强度B的大小随时间t变化，规律如图2所示；同一时刻，棒从导轨左端开始向右匀速运动，1 s后刚好进入磁场。若使棒在导轨上始终以速度v=1m/s做直线运动，求：(1)棒进入磁场前，回路中的电动势E的大小。(2)棒在运动过程中受到的最大安培力F的大小，以及棒通过三角形abd区域时电流I与时间t的关系式。
变式2 (改编)如图所示,在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，长为L的金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动。金属导轨电阻不计，金属杆与导轨的夹角为θ，电阻为2R，ab间电阻为R，M、N两点间电势差为U，则M、N两点电势的高低及U的大小分别为( )。A.M点电势高， B.M点电势高，C.N点电势高， D.N点电势高，B例4 (2021年广东卷)(多选)如图所示，水平放置足够长光滑金属导轨abc和de，ab与de平行，bc是以O为圆心的圆弧导轨，圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁场，金属杆OP的O端与e点用导线相接，P端与圆弧bc接触良好，初始时，可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上，若杆OP绕O点在匀强磁场区内从b到c匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的有( )。A.杆OP产生的感应电动势恒定B.杆OP受到的安培力不变C.杆MN做匀加速直线运动D.杆MN中的电流逐渐减小
AD2.（2022广东·梅州一模）(多选)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。半径为L的铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触，磁感应强度为B，方向如图所示，下列说法正确的是（ ）A．若从上往下看，圆盘顺时针转动，则圆盘中心电势比边缘要低B．若从上往下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动C．若圆盘转动的角速度为ω，铜盘转动产生的感应电动势大小为D．若圆盘转动的方向不变，角速度大小发生变化，
则电流方向可能发生变化BC3.（2021广州三模）如图甲是法拉第发明的铜盘发电机，也是人类历史上第一台发电机。利用这个发电机给平行金属板电容器供电，如图乙。已知铜盘的半径为L，加在盘下半侧的匀强磁场磁感应强度为B1，盘匀速转动的角速度为ω，每块平行板长度为d，板间距离也为d，板间加垂直纸面向内、磁感应强度为B2的匀强磁场。重力加速度大小为g。（1）求铜盘产生的感应电动势的大小；（2）若有一带负电的小球从电容器两板中间
水平向右射入，在复合场中做匀速圆周运动又从极板右侧边缘射出，求射入的速度大小。例5 (改编)(多选)如图所示，光滑水平面上存在有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。质量为m、边长为a的正方形线框ABCD以恒定速度斜向穿进磁场，当AC刚进入磁场时线框的速度大小为v，方向与磁场边界所成夹角为45°。若线框的总电阻为R，则( )。A.线框穿进磁场过程中，框中电流的方向为D→C→B→A→DB.AC刚进入磁场时线框中的感应电流为C.AC刚进入磁场时线框所受安培力大小为D.从线圈开始进入磁场到AC刚进入磁场的过程中，线圈内产生的平均感应电动势为CD4.（2022湛江二模）如图所示，边长为L的正方形线框ABCD，ADC边的电阻与ABC边的电阻不相等，将线框放在与线框平面垂直、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。电流I从A点流入，从C点流出，O是线框的正中心，下列说法正确的是（ ）A．线框中的电流形成的磁场在O点的磁感应强度方向一定垂直纸面向内B．线框中的电流形成的磁场在O点的磁感应强度方向一定垂直纸面向外C．整个线框在匀强磁场中受到的安培力大小为D．整个线框在匀强磁场中受到的安培力大小为C5.（2022茂名二模）在如图所示的竖直平面内，在水平线M的下方有足够大的匀强磁场，一个等腰三角形金属线框顶点C与MN重合，线框由静止释放；沿轴线DC方向竖直加速落入磁场中。从释放到线框完全进入磁场过程中，下列表述正确的是（ ）A．线框中有感应电流，方向逆时针（正视）B．线框中产生的感应电动势逐渐增大C．线框做匀加速直线运动D．线框完全进入磁场后产生的感应电流最大
B6.（2022省一模）浮桶式灯塔模型如图甲，其由带空腔的磁体和一个连着灯泡的线圈组成，磁体在空腔产生的磁场如图乙所示，磁体通过支柱固磁体定在暗礁上，线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动，且始终处于磁场中，则浮桶线圈（ ）A．当海面平静时，灯泡稳定发光B．当海水水平匀速流动时，灯泡稳定发光C．海水上下振荡幅度越大，灯泡发光越亮D．海水上下振荡速度越快，灯泡发光越亮
D变式3 (2021年广州二模)如图，L是自感系数很大、电阻不计的线圈，a、b是两个相同的小灯泡。开关S由断开到闭合( )。A.a先亮b后亮，然后b逐渐变亮B.b先亮a后亮，然后a逐渐变亮C.a、b同时亮后b逐渐变暗至熄灭D.a、b同时亮后a逐渐变暗至熄灭
C例8 (2017年全国卷Ⅰ)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示。无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是( )。A7.（2021佛山二模）在油电混合小轿车上有一种装置，刹车时能将车的动能转化为电能，启动时再将电能转化为动能，从而实现节能减排。图中，甲、乙磁场方向与轮子的转轴平行，丙、丁磁场方向与轮子的转轴垂直，轮子是绝缘体，则采取下列哪个措施，能有效地借助磁场的作用，让转动的轮子停下（ ）A．如图甲，在轮上固定如图绕制的线圈B．如图乙，在轮上固定如图绕制的闭合线圈C．如图丙，在轮上固定一些细金属棒，金属棒与轮子转轴平行D．如图丁，在轮上固定一些闭合金属线框，线框长边与轮子转轴平行D8.（2022潮州二模）电磁阻尼可以无磨损地使运动的线圈快速停下来。如图所示，扇形铜框在绝缘细杆作用下绕转轴O在同一水平面内快速逆时针转动，虚线把圆环分成八等份，扇形铜框恰好可以与其中份重合。为使线框快速停下来，实验小组设计了以下几种方案，其中虚线为匀强磁场的理想边界，边界内磁场大小均相同，其中最合理的是（ ）ABCDC例9 (多选)如图，A、B是相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线圈。下列说法正确的是( )。A.闭合开关S时，A、B灯同时亮，且达到正常B.闭合开关S时，B灯比A灯先亮，最后一样亮C.闭合开关S时，A灯比B灯先亮，最后一样亮D.断开开关S时，A灯与B灯同时慢慢熄灭
BD9.（2022广东二模）(多选)图（a）是一款无线充电手机的实物图，图（b）是其原理图。送电线图接电源。受电线圈接手机电池，则（ ） A．若送电线圈接直流电源，则受电线圈中将产生不变的电流B．若送电线圈接正弦交流电，则受
电线圈中将产生周期性变化的电流C．当送电线圈产生的磁场如图（b）
所示且逐渐变大时，受电线圈将产生向下的感应磁场D．当送电线圈产生的磁场如图（b）所示且逐渐变小时，受电线圈将产生向下的感应磁场
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