1、第1讲楞次定律法拉第电磁感应定律,第九章电磁感应交变电流,考试标准,内容索引,过好双基关回扣基础知识 训练基础题目,研透命题点细研考纲和真题 分析突破命题点,课时作业限时训练 练规范 练速度,过好双基关,一、电磁感应现象1.磁通量(1)公式： .适用条件： 磁场.磁感应强度的方向 S所在的平面.(2)几种常见引起磁通量变化的情形.B变化，S不变， .B不变，S变化， .B、S两者都变化， ，不能用BS来计算.,BS,匀强,垂直于,BS,BS,21,2.电磁感应现象(1)产生感应电流的条件：穿过闭合回路的 发生变化.特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做 运动.(2)电磁感应现象中的能量转化：发生
2、电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为 ，该过程遵循 .,磁通量,切割磁感线,电能,能量守恒定律,自测1(多选)如图1所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框.在下列四种情况下，线框中不会产生感应电流的是A.如图甲所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动B.如图乙所示，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动C.如图丙表示，线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动D.如图丁所示，线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动,答案,图1,二、感应电流方向的判断1.楞次定律(1)内容：感应电流的磁场总要 引起感应电流的 的变化.(2)适用范围：适用于一切回路
3、变化的情况.2.右手定则(1)内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让 从掌心进入，并使拇指指向 的方向，这时四指所指的方向就是 的方向.(2)适用情况：导体 产生感应电流.,阻碍,磁通量,磁通量,磁感线,导线运动,感应电流,切割磁感线,自测2(多选)如图2所示，匀强磁场垂直圆形线圈指向纸内，a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点，现用外力在上述四点将线圈拉成正方形，且线圈仍处在原先所在平面内，则在线圈发生形变的过程中A.线圈中无感应电流B.线圈中有感应电流C.感应电流的方向为abcdaD.感应电流的方向为adcba,答案,图2,三、法拉第电磁感应定律1.感应电
4、动势(1)感应电动势：在 中产生的电动势.(2)产生条件：穿过回路的 发生改变，与电路是否闭合无关.(3)方向判断：感应电动势的方向用 或 判断.2.法拉第电磁感应定律(1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的_ 成正比.(2)公式：E ，其中n为线圈匝数.,电磁感应现象,磁通量,楞次定律,右手定则,磁通量的,变化率,自测3(多选)将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是A.感应电动势的大小与线圈的匝数有关B.穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C.穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向
5、始终相同,答案,四、导线切割磁感线时的感应电动势导线切割磁感线时，可有以下三种情况：,Blv,五、自感和涡流1.自感现象由于通过导体自身的 而产生的电磁感应现象.2.自感电动势(1)定义：在 中产生的感应电动势.(2)表达式：E(3)自感系数L：相关因素：与线圈的大小、形状、 以及是否有 等因素有关.单位：亨利(H)，1 mH H，1 H H.,电流发生变化,自感现象,匝数,铁芯,103,106,3.涡流(1)定义：当线圈中的电流发生变化时，在它附近的导体中产生的像水中的旋涡一样的 .(2)涡流的应用涡流热效应的应用，如 .涡流磁效应的应用，如探雷器.,感应电流,真空冶炼炉,自测4(多选)电磁
6、炉为新一代炊具，无烟、无明火、无污染、不产生有害气体、无微波辐射、高效节能等是电磁炉的优势所在.电磁炉是利用电流通过线圈产生磁场，当磁场的磁感线通过含铁质锅底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速发热，然后再加热锅内食物.下列相关说法中正确的是A.锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的B.恒定磁场越强，电磁炉的加热效果越好C.锅体中的涡流是由变化的磁场产生的D.提高磁场变化的频率，可提高电磁炉的加热效果,答案,研透命题点,命题点一感应电流方向的判断,考向1应用楞次定律判断感应电流的方向,例1(多选)下列各选项是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和
7、电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流.各选项中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中正确的是,答案,解析,解析根据楞次定律可确定感应电流的方向：以C选项为例，当磁铁向下运动时：(1)闭合线圈原磁场的方向向上；(2)穿过闭合线圈的磁通量的变化增加；(3)感应电流产生的磁场方向向下；(4)利用安培定则判断感应电流的方向与图中箭头方向相同.运用以上分析方法可知，C、D正确.,答案,解析,变式1(多选)如图3，两同心圆环A、B置于同一水平面上，其中B为均匀带负电绝缘环，A为导体环.当B绕轴心顺时针转动且转速增大时，下列说法正确的是A.A中产生逆时针的感
8、应电流B.A中产生顺时针的感应电流C.A具有收缩的趋势D.A具有扩展的趋势,图3,解析由题图可知，B为均匀带负电绝缘环，B中电流为逆时针方向，由右手螺旋定则可知，电流的磁场垂直纸面向外且逐渐增大；由楞次定律可知，磁场增大时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反，所以感应电流的磁场的方向垂直纸面向里，A中感应电流的方向为顺时针方向，故A错误，B正确；B环外的磁场的方向与B环内的磁场的方向相反，当B环内的磁场增强时，A环具有面积扩展的趋势，故C错误，D正确.,考向2楞次定律推论的应用楞次定律推论的应用技巧1.线圈(回路)中磁通量变化时，阻碍原磁通量的变化应用“增反减同”的规律；2.导体与磁体间有相对运
9、动时，阻碍相对运动应用“来拒去留”的规律；3.当回路可以形变时，感应电流可使线圈面积有扩大或缩小的趋势应用“增缩减扩”的规律；4.自感现象中，感应电动势阻碍原电流的变化应用“增反减同”的规律.,答案,例2(多选)如图4所示，光滑固定的金属导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落接近回路时A.P、Q将相互靠拢B.P、Q将相互远离C.磁铁的加速度仍为gD.磁铁的加速度小于g,图4,解析,解析根据楞次定律的另一种表述感应电流的效果，总要反抗产生感应电流的原因.本题中“原因”是回路中磁通量的增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和
10、磁铁的靠近.所以，P、Q将相互靠拢且磁铁的加速度小于g，应选A、D.,考向3切割类感应电流方向的判断例3(多选)如图5所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外.一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2，则A.导线框进入磁场时，感应电流方向为abcdaB.导线框离开磁场时，感应电流方向为abcdaC.导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右D.导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左,图5,答案,解析,解析导线框进入磁场时，cd边切割磁感线，由右手定则可知，电流方向沿adcba，由左手定则可知cd边受到的安培力方向向左；导线框离开磁场时，ab边处于磁场中且在做
11、切割磁感线运动，同样用右手定则和左手定则可以判断电流的方向为abcda，安培力的方向仍然向左，故选项B、D正确.,命题点二法拉第电磁感应定律的理解及应用,求感应电动势大小的五种类型及对应解法,4.平动切割型：EBlv(B、l、v三者垂直)(1)l为导体切割磁感线的有效长度. (2)v为导体相对磁场的速度.,例4(多选)如图6所示，先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈拉出有界匀强磁场区域，已知v12v2，则在先后两种情况下A.线圈中的感应电流之比I1I221B.线圈中的感应电流之比I1I212C.线圈中产生的焦耳热之比Q1Q221D.通过线圈某截面的电荷量之比q1q212,图6,答案,解析,解析
12、由题意v12v2，根据EBLv可知，感应电动势之比E1E2v1v221，则感应电流之比I1I2E1E221，故A正确，B错误；,变式2(多选)穿过一个电阻为1 的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒钟均匀地减少4 Wb，则A.线圈中感应电动势一定是每秒减少4 VB.线圈中感应电动势一定是4 VC.线圈中感应电流一定是每秒减少4 AD.线圈中感应电流一定是4 A,答案,解析,变式3(多选)用一根横截面积为S、电阻率为的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的一条直径.如图7所示，在ab的左侧存在一个均匀变化的匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，磁感应强度大小随时间的变化率 k(k0).则A.圆环中产生
13、沿逆时针方向的感应电流B.圆环具有扩张的趋势C.圆环中感应电流的大小为D.图中a、b两点间的电势差的绝对值为,答案,解析,图7,解析k0，磁通量均匀减少，根据楞次定律可知，圆环中产生沿顺时针方向的感应电流，选项A错误；圆环在磁场中的部分，受到向外的安培力，所以有扩张的趋势，选项B正确；,拓展点1导体棒切割产生的感应电动势的计算例5(多选)如图8所示，PN与QM两平行金属导轨相距1 m，电阻不计，两端分别接有电阻R1和R2，且R16 ，ab杆的电阻为2 ，在导轨上可无摩擦地滑动，垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1 T.现ab以恒定速度v3 m/s匀速向右移动，这时ab杆上消耗的电功率与R
14、1、R2消耗的电功率之和相等.则A.R26 B.R1上消耗的电功率为0.375 WC.a、b间电压为3 VD.拉ab杆水平向右的拉力为0.75 N,答案,解析,图8,解析如图，ab杆切割磁感线产生感应电动势，由于ab杆上消耗的电功率与R1、R2消耗的电功率之和相等，则内、外电阻相等， 2，解得R23 ，因此A错误；,ab杆所受安培力FBIl0.75 N，ab杆匀速移动，因此拉力大小为0.75 N，D正确.,拓展点2圆盘转动切割产生的感应电动势的计算例6(多选)如图9所示为法拉第圆盘发电机.半径为r的导体圆盘绕竖直轴以角速度旋转，匀强磁场B竖直向上，电刷a与圆盘表面接触，接触点距圆心为 ，电刷b
15、与圆盘边缘接触，两电刷间接有阻值为R的电阻，忽略圆盘电阻与接触电阻，则A.ab两点间的电势差为B.通过电阻R的电流强度为C.通过电阻R的电流方向为从上到下D.圆盘在ab连线上所受的安培力与ab连线垂直，与转向相反,答案,图9,命题点三电磁感应中的图象问题,1.解决图象问题的一般步骤(1)明确图象的种类，即是Bt图还是t图，或者Et图、It图等；(2)分析电磁感应的具体过程；(3)用右手定则或楞次定律确定方向的对应关系；(4)结合法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、牛顿运动定律等知识写出相应的函数关系式；(5)根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等；(6)画图象或判断图象正误.
16、,2.电磁感应中图象类选择题的两种常见解法(1)排除法：定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化)，特别是物理量的正负，排除错误的选项.(2)函数法：根据题目所给条件定量的写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系对图象作出分析和判断.,例7(多选)如图10所示，abcd为一边长为l的正方形导线框，导线框位于光滑水平面内，其右侧为一匀强磁场区域，磁场的边界与线框的cd边平行，磁场区域的宽度为2l，磁感应强度为B，方向竖直向下，线框在一垂直于cd边的水平恒定拉力F作用下沿水平方向向右运动，直至通过磁场区域，cd边刚进入磁场时，线框开始匀速运动，
17、规定线框中电流沿逆时针时方向为正，则导线框从刚进入磁场到完全离开磁场的过程中，a、b两端的电压Uab及导线框中的电流i随cd边的位置坐标x变化的图线可能是,图10,答案,解析,线框进入过程中，线框中的电流大小恒定且为逆时针，完全进入磁场时电流为零；线框离开磁场，做减速运动，加速度逐渐减小，线框刚好完全离开磁场时，速度逐渐趋近于匀速运动时的速度，不可能为零，故此时电流也不可能为零，故C错误，D正确.,变式4(多选)如图11，矩形闭合线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻，线框下落过程形状不变，ab边始终保持与磁场水平边界OO平行，线框平面与
18、磁场方向垂直，设OO下方磁场区域足够大，不计空气影响，则下列哪一个图象可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律,答案,图11,解析,解析线框先做自由落体运动，若ab边进入磁场后重力小于安培力，则做减速运动，由F 知线框所受的安培力减小，加速度逐渐减小，vt图象的斜率应逐渐减小，故A、B错误；线框先做自由落体运动，ab边进入磁场后若重力大于安培力，则做加速度减小的加速运动，cd边进入磁场后做匀加速直线运动，加速度为g，故C正确；线框先做自由落体运动，ab边进入磁场后若重力等于安培力，则做匀速直线运动，cd边进入磁场后做匀加速直线运动，加速度为g，故D正确.,变式5(多选)如图12甲所示，光
19、滑绝缘水平面，虚线MN的右侧存在方向竖直向下、磁感应强度大小为B2 T的匀强磁场，MN的左侧有一质量为m0.1 kg的矩形线圈bcde，电阻R2 ，bc边长L10.2 m.t0时，用一恒定拉力F拉线圈，使其由静止开始向右做匀加速运动，经过1 s，线圈的bc边到达磁场边界MN，此时立即将拉力F改为变力，又经过1 s，线圈恰好完全进入磁场，在整个运动过程中，线圈中感应电流i随时间t变化的图象如图乙所示.则A.恒定拉力大小为0.05 NB.线圈在第2 s内的加速度大小为1 m/s2C.线圈be边长L20.5 mD.在第2 s内流过线圈的电荷量为0.2 C,答案,解析,图12,在第2 s内，v22v1
20、22a2L2，得L21 m，C项错误.,课时作业,1.(多选)磁电式仪表的线圈通常用铝框做骨架，把线圈围绕在铝框上，这样做的目的是A.防止涡流而设计的 B.利用涡流而设计的C.起电磁阻尼的作用 D.起电磁驱动的作用,答案,解析,解析常用铝框做骨架，当线圈在磁场中转动时，导致铝框的磁通量变化，从而产生感应电流，出现安培阻力，使其很快停止转动.这样做的目的是利用涡流，起到电磁阻尼的作用，故B、C正确，A、D错误.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析根据右手定则，A中感应电流方向是ab；B、C、D中感应电流方向都是ba，故选B、C、D.,2.(多选)下列选项表示的是闭合
21、电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景，导体ab上的感应电流方向为ba的是,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,3.(多选)如图1所示，匀强磁场垂直于软导线回路平面，由于磁场发生变化，回路变为圆形.则该磁场A.逐渐增强，方向向外B.逐渐增强，方向向里C.逐渐减弱，方向向外D.逐渐减弱，方向向里,答案,图1,解析回路变为圆形，面积增大，说明闭合回路的磁通量减少，所以磁场逐渐减弱，而磁场方向可能向外，也可能向里，故选项C、D正确.,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,4.(多选)如图2所示，几位同学在做“摇绳发电”实验
22、：把一条长导线的两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上，形成闭合回路.两个同学迅速摇动AB这段“绳”.假设图中情景发生在赤道，地磁场方向与地面平行，由南指向北.图中摇“绳”同学是沿东西站立的，甲同学站在西边，手握导线的A点，乙同学站在东边，手握导线的B点.下列说法正确的是A.当“绳”摇到最高点时，“绳”中电流最小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，“绳”中电流从A流向BD.在摇“绳”过程中，“绳”中电流总是从A流向B,图2,答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析金属圆环从位置到位置过程中，由楞次定律知，金属圆环在磁铁上端时受力向
23、上，在磁铁下端时受力也向上，则金属圆环对磁铁的作用力始终向下，对磁铁受力分析可知FT1mg，FT2mg，A、C正确.,5.(多选)如图3所示，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过.现将环从位置释放，环经过磁铁到达位置.设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为FT1和FT2，重力加速度大小为g，则A.FT1mg B.FT1mgC.FT2mg D.FT2mg,图3,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析由法拉第电磁感应定律知E ，故t0及t2102 s时刻，E0，A错，C对；t1102 s时刻，E最大，B对；在02102 s
24、时间内，0，故E0，D错.,6.(多选)(2016宁波市联考)单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间t的关系图象如图4所示，则A.在t0时刻，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大B.在t1102 s时刻，感应电动势最大C.在t2102 s时刻，感应电动势为零D.在02102 s时间内，线圈中感应电动势的平均值为零,图4,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,7.如图5所示，在O点正下方有一个有理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是A.A、B两点在同一水平线B.A点高于B点C.A点低于
25、B点D.铜环将做等幅摆动,解析由于铜环刚进入和要离开磁场过程中，会产生感应电流，一部分机械能转化为电能，所以铜环运动不到与A点等高点，即B点低于A点，故B正确.,答案,解析,图5,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,8.(多选)如图6所示，粗细均匀的导线绕成匝数为n、半径为r的圆形闭合线圈.线圈放在磁场中，磁场的磁感应强度随时间均匀增大，线圈中产生的电流为I，下列说法正确的是A.电流I与匝数n成正比B.电流I与线圈半径r成正比C.电流I与线圈面积S成正比D.电流I与导线横截面积S0成正比,答案,解析,图6,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,9.
26、(多选)边长为a的闭合金属正三角形框架，完全处于垂直于框架平面的匀强磁场中，现把框架匀速拉出磁场，如图7所示，则选项图中电动势、外力、外力功率与位移图象规律与这一过程相符合的是,答案,图7,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,10.(多选)如图8所示，a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为7匝，边长la3lb，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则A.两线圈内产生沿顺时针方向的感应电流B.a、b线圈中感应电动势之比为91C.a、b线圈中感应
27、电流之比为31D.a、b线圈中电功率之比为31,图8,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析因磁感应强度随时间均匀增大，根据楞次定律可知，两线圈内均产生沿逆时针方向的感应电流，选项A错误；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,11.(多选)一个闭合回路由两部分组成，如图9所示，右侧是电阻为r的圆形导线，置于竖直方向均匀变化的磁场B1中；左侧是光滑的倾角为的平行导轨，宽度为d，其电阻不计.磁感应强度为B2的匀强磁场垂直导轨平面向上，且只分布在左侧，一个质量为m、电阻为R、长度
28、为d的导体棒此时恰好能静止在导轨上，分析下述判断正确的是A.圆形导线中的磁场可以是向上均匀减弱B.导体棒ab受到的安培力大小为mgsin C.回路中的感应电流为D.圆形导线中的电热功率为,答案,解析,图9,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析导体棒静止在斜面上，根据左手定则，可知流过导体棒的电流是ba，根据楞次定律，圆形线圈中的磁场应是向上均匀增强，A错误；导体棒受安培力的方向沿斜面向上，因此F安mgsin ，B正确；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,12.在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中，B0.2 T，有一水平放置的光滑框架，宽度
29、为L0.4 m，框架上放置一垂直于框架、长度也为L0.4 m、质量为0.05 kg、电阻为1 的金属杆cd，如图10所示，框架电阻不计，金属杆始终与框架接触良好.若杆cd以恒定加速度a2 m/s2由静止开始做匀加速直线运动，求：,图10,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,(1)在5 s内平均感应电动势是多少？,答案,解析,答案0.4 V,5 s内磁通量的变化量为BxL2 Wb,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,(2)在5 s末回路中的电流多大？,答案,解析,答案0.8 A,解析第5 s末：vat10 m/s此时感应电动势：EBLv,1,2,3
30、,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,(3)第5 s末作用在杆cd上的水平外力多大？,答案,解析,答案0.164 N,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析杆cd匀加速直线运动，由牛顿第二定律得：FF安ma即FBILma0.164 N.,13.轻质细线吊着一质量为m0.42 kg、边长为L1 m、匝数n10的正方形线圈，其总电阻为r1 .在线圈的中间位置以下区域分布着磁场，如图11甲所示.磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示.(g10 m/s2),图11,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,(1)判断线圈中产生的感应电流的方向是顺时针还是逆时针；,答案逆时针,解析由楞次定律知感应电流的方向为逆时针方向.,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,(2)求线圈的电功率；,答案0.25 W,答案,解析,解析由法拉第电磁感应定律得,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,(3)求在t4 s时轻质细线的拉力大小.,答案1.2 N,答案,解析,由题图乙知，t4 s时，B0.6 T，F安nBIL100.60.51 N3 N线圈受力平衡，则F安F线mg，解得F线1.2 N.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,
