高考物理二轮复习考点精讲精练12讲 电磁感应及应用（2份，原卷版+解析版）

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12讲 电磁感应及应用
带电粒子在磁场中的运动的思维导图
重难点突破
1.三定则、一定律
(1)安培定则：判断运动电荷、电流产生的磁场方向。
(2)左手定则：判断磁场对运动电荷、电流的作用力的方向。
(3)楞次定律：判断闭合电路磁通量发生变化产生的感应电流的磁场方向。
(4)右手定则：判断闭合电路中部分导体切割磁感线产生的感应电流的方向。
2．楞次定律推论
(1)“增反减同”；(2)“来拒去留”；(3)“增缩减扩”；(4)“增离减靠”。
3．求感应电动势的方法
(1)平均感应电动势： eq \x\t(E)＝n eq \f(ΔΦ,Δt)。
(2)垂直切割：E＝BLv。
(3)导体棒绕与磁场平行的轴匀速转动：E＝ eq \f(1,2)Bl2ω。
(4)线圈绕与磁场垂直的轴匀速转动：e＝nBSωsin ωt。
4．感应电荷量的求法
(1)当回路中的磁通量发生变化时，由于感应电场的作用使电荷发生定向移动而形成感应电流。通过的电荷量的表达式为q＝ eq \x\t(I)Δt＝n eq \f(ΔΦ,ΔtR总)·Δt＝n eq \f(ΔΦ,R总)。
(2)导体棒做切割磁感线运动而产生感应电流时，通过的电荷量q满足关系式：－B eq \x\t(I)lΔt＝－Blq＝mΔv。
5．电磁感应中的电路问题
(1)确定电源：E＝n eq \f(ΔΦ,Δt)或E＝Blv。
(2)分析电路结构：分析内、外电路，以及外电路的串并联关系，画出等效电路图。
(3)应用闭合电路欧姆定律及串并联电路的基本规律等列方程求解。
考点应用
1.左右手的使用-三定则、一定律
例1：（2023秋·山东临沂·高二临沂第三中学校考期末）如图，一束电子沿z轴负向流动，则在图中y轴上A点的磁场方向是（ ）
A．+x方向B．-x方向C．+y方向D．-y方向
跟踪训练1：（2021春·四川南充·高二开学考试）下面四幅图表示了电场强度E、磁感应强度B、通电直导线电流Ⅰ、电荷速度v、电场力和磁场力F的方向之间的关系，其中正确的是（ ）
A．B．
C．D．
2.楞次定律的理解
电磁感应的效果总要阻碍引起电磁感应的原因
阻碍原磁通量变化——“增反减同”
阻碍相对运动——“来拒去留
阻碍回路面积扩大或缩小——“增缩减扩”
阻碍原电流的变化——“增反减同”
例2：（2023秋·上海长宁·高二上海市延安中学校考期末）如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一闭合电路，当PQ在外力的作用下运动时，MN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．向右匀速运动D．向左匀速运动
跟踪训练2：（2023秋·北京东城·高二统考期末）如图所示，直导线与矩形金属线框位于同一竖直平面内，中通有如图所示（向上）方向的电流，在中电流减小的过程中，下列选项正确的是（ ）
A．穿过线框的磁感线垂直纸面向外 B．线框中的磁通量不变
C．边感应电流的方向为 D．边受到的安培力方向向上
公式E＝n eq \f(ΔΦ,Δt)与E＝Blv的比较
E＝n eq \f(ΔΦ,Δt)闭合回路平均电动势对电磁感应现象广泛适用
E＝Blv回路中做切割磁感线运动的部分导体
①若v为瞬时速度，则求的是瞬时感应电动势
②若v为平均速度，则求的是平均感应电动势
适用于导体垂直切割磁感线的电磁感应现象
例3：（2022春·广东东莞·高二东莞市东华高级中学期中）如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨上间接有灯泡A。金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现使金属棒ab以一定的初速度v开始向右运动，此后（ ）
A．棒ab匀减速运动直到停止 B．棒ab中的感应电流方向由b到a
C．棒ab所受的安培力方向水平向右D．灯泡A逐渐变暗
跟踪训练3：（2023秋·吉林辽源·高二辽源市第五中学校校考期末）如图所示的半圆形闭合回路半径为a，电阻为R。虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于半圆形回路所在的平面。回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是（ ）
A．感应电流方向沿顺时针方向B．半圆形闭合导线所受安培力方向向右
C．感应电动势最大值2BavD．感应电动势平均值
4.应用法拉第电磁感应定律时的两点注意
(1)公式E＝n eq \f(ΔΦ,Δt)求解的是一个回路中某段时间内的平均电动势，在磁通量均匀变化时，瞬时值才等于平均值。
(2)应用E＝nS eq \f(ΔB,Δt)求感应电动势时，S为回路在磁场范围内的有效面积。
例4：（2022秋·湖南益阳·高二统考期末）在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环。规定导体环中电流的正方向如图甲所示，磁场向上为正。当磁感应强度随时间按乙图变化时，导体环中感应电流随时间变化的图像是（ ）
A．B．C．D．
跟踪训练4：如图所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线与磁场边界重合，线圈按图示方向匀速转动，若从图示位置开始计时，并规定电流方向沿为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是（ ）
A．B．C．D．
5.处理电磁感应中的图像问题的基本思路
(1)各物理量随时间t变化的图象，即B－t图象、Φ－t图象、E－t图象和I－t图象．
(2)导体切割磁感线运动时，还涉及感应电动势E和感应电流I随导体位移变化的图象，即E－x图象和I－x图象．
（3）解决此类问题需要熟练掌握的规律：安培定则、左手定则、楞次定律、右手定则、法拉第电磁感应定律、欧姆定律等．判断物理量增大，减小，正负等，必要时写出函数关系式，进行分析．
例5：（2015·吉林白城·高二阶段练习）一闭合线圈放在匀强磁场里，通过线圈平面的B﹣t变化如图，且线圈面积不变，则线圈的感应电动势与时间的关系可用图中哪一个选项表示（ ）
A．B．C．D．
跟踪训练5：（2020春·陕西延安·高二阶段练习）三角形线圈位于随时间t变化的磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面（纸面）向里，如图甲所示，磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示，线圈中感应电流为i，顺时针方向为电流的正方向，则i－t图线正确的是
A．B．C．D．
基础训练
1.（2023秋·宁夏中卫·高二统考期末）两根长直导线a、b平行放置，如图所示为垂直于导线的截面图，图中O点为两根导线连线的中点，M、N为a、b连线的中垂线上的两点，且与a、b等距，两导线中通有等大、反向的恒定电流。已知直线电流在某点产生的磁场的磁感应强度B的大小跟该点到通电导线的距离r成反比，则下列说法正确的是（ ）
A．在线段上的O点磁感应强度为零
B．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相反
C．M点和N点的磁感应强度大小不相等，方向相同
D．若在N点放一小磁针，静止时其北极沿由O点指向N点
2.下面四幅图表示了电场强度E、磁感应强度B、通电直导线电流Ⅰ、电荷速度v、电场力和磁场力F的方向之间的关系，其中正确的是（ ）
A．B．C．D．
3.如图所示，在匀强磁场中放置一个电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M相连，导轨上放一根导线，磁感线垂直于导轨所在平面，欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流，则导线的运动情况可能是（ ）
A．匀速向左运动 B．减速向右运动
C．加速向右运动 D．加速向左运动
4.判断如图所示的各种情况下线圈内感应电流的方向。
5.（2022秋·吉林白城·高二校考期末）如图所示，要使金属环C向线圈A运动，导线ab在金属导轨上应（ ）
A．向右做减速运动B．向左做匀速运动
C．向右做匀速运动D．向左做加速运动
能力提升
6.一闭合线圈置于磁场中，若磁感应强度B随时间变化的规律如图所示，则下图中能正确反映线圈中感应电动势E随时间t变化的图像可能是（ ）
A．B．C．D．
7.（2022秋·浙江宁波·高二效实中学校考期中）如图所示是我国预警机“空警-2000”在通过天安门上空时的情境，飞机机翼保持水平，以的速度自东向西飞行。该机的翼展（两翼尖之间的距离）为50m，已知北京地区地磁场的竖直分量向下，大小为，则（ ）
A．两翼尖之间的电势差约为0.29V B．两翼尖之间的电势差约为1.1V
C．飞机左方翼尖的电势比右方翼尖的电势高D．飞机左方翼尖的电势比右方翼尖的电势低
8.（2023秋·上海宝山·高二上海交大附中校考期末）有一面积为150cm2的金属环，电阻为0.1Ω，在环中100cm2的同心圆面上存在如图（b）所示的变化的磁场，在0.1s到0.2s的时间内环中流过的电荷量为_______C，在0.1s到0.3s的时间内环中产生的焦耳热为_______J。
8.（2022秋·上海嘉定·高二上海市嘉定区第一中学校考期末）如图所示，水平金属导轨MN和PQ的左端接有内阻不计、电动势为E的电源，质量为m、电阻为R、长为L的金属棒ab，用无摩擦的金属环套在导轨上。ab与PQ的夹角为，垂直纸面的匀强磁场磁感应强度为B。接通电源瞬间，金属棒将沿导轨运动，它的加速度为______。（导轨与连接线电阻不计）