【期中复习】2023-2024学年人教版高二物理下册专题训练-专题04 电磁感应.zip

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TOC \ "1-3" \h \u \l "_Tc1768" PAGEREF _Tc1768 \h 2
\l "_Tc23927" PAGEREF _Tc23927 \h 2
\l "_Tc22537" 考点01 楞次定律 PAGEREF _Tc22537 \h 2
\l "_Tc30725" 考题1：利用楞次定律判断电流的方向 PAGEREF _Tc30725 \h 3
\l "_Tc2479" 考题2：利用右手定则判断电流的方向 PAGEREF _Tc2479 \h 4
\l "_Tc24003" 考点02 “三定则”、“一定律”的综合应用 PAGEREF _Tc24003 \h 4
\l "_Tc27773" 考题3：增反减同 PAGEREF _Tc27773 \h 5
\l "_Tc27873" 考题4：来拒去留 PAGEREF _Tc27873 \h 5
\l "_Tc15788" 考题5：增缩减扩 PAGEREF _Tc15788 \h 6
\l "_Tc3663" 考点03 法拉第电磁感应定律 PAGEREF _Tc3663 \h 7
\l "_Tc26764" 考题6：由B-t图像求电动势 PAGEREF _Tc26764 \h 7
\l "_Tc30165" 考题7：感生电动势产生的环形电场对小球的加速作用 PAGEREF _Tc30165 \h 8
\l "_Tc14508" 考点04 导体切割磁感线产生的感应电动势 PAGEREF _Tc14508 \h 9
\l "_Tc13316" 考题8：导体棒平到你切割产生的动生电动势 PAGEREF _Tc13316 \h 9
\l "_Tc10896" 考题9：导体棒转动切割产生的动生电动势 PAGEREF _Tc10896 \h 10
\l "_Tc12454" 考题10：双杆在导轨上运动问题 PAGEREF _Tc12454 \h 11
\l "_Tc14055" 考点05 自感和涡流 PAGEREF _Tc14055 \h 12
\l "_Tc6538" 考点06 电磁感应与电路的综合问题 PAGEREF _Tc6538 \h 13
\l "_Tc5275" 考题11：自感现象中的电流变化 PAGEREF _Tc5275 \h 13
\l "_Tc28904" 考题12：涡流的原理、应用与防止 PAGEREF _Tc28904 \h 14
\l "_Tc4146" 考点07 电磁感应中的图像问题 PAGEREF _Tc4146 \h 15
\l "_Tc32689" 考题13：根据电磁感应选择图像 PAGEREF _Tc32689 \h 15
\l "_Tc19282" 考题14：根据图像分析判断电磁感应过程 PAGEREF _Tc19282 \h 17
考点01 楞次定律
楞次定律
（1）内容：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．
（2）适用情况：所有的电磁感应现象．
（3）楞次定律中“阻碍”的含义

右手定则
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平面内；让磁感线从手心进入，并使拇指指向导线运动方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。

判断感应电流方向的“三步走”
考题1：利用楞次定律判断电流的方向
【例1】（多选）（23-24高二上·辽宁鞍山·期中）如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面。现让金属杆PQ向右做减速运动，在之后的运动过程中，关于感应电流的方向，下列说法正确的是（ ）
A．PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向
B．PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向
C．可能T具有收缩趋势，PQ受到向右的安培力
D．可能T具有扩张趋势，PQ受到向左的安培力
【变式】（22-23高二下·陕西西安·阶段练习）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、，当在外力的作用下运动时，在磁场的作用下向右运动，则所做的运动可能是（ ）
A．向右减速运动B．向右加速运动
C．向左减速运动D．向左匀速运动
考题2：利用右手定则判断电流的方向
【例2】（23-24高二上·宁夏银川·期中）如图所示装置中，平行导轨光滑、水平放置，cd杆原来静止。当ab杆做如下哪些运动时，cd杆将向左移动（ ）
A．向左匀速运动B．向左减速运动
C．向右加速运动D．向右减速运动
【变式】（22-23高二下·陕西渭南·期中）两根相互平行的金属导轨水平放置于图中所示的匀强磁场中，在导轨上与导轨接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动。当AB在外力F作用下向右运动时，下列说法中正确的是（ ）

A．磁场对导体棒CD的作用力水平向左B．磁场对导体棒AB的作用力水平向右
C．导体棒CD内有电流通过，方向是D．导体棒CD内有电流通过，方向是
考点02 “三定则”、“一定律”的综合应用
1.“三定则”、“一定律”的比较
2.“三定则”的应用区别
三个定则容易混淆特别是左、右手易错用,抓住因果关系是关键
（1）因电而生磁(I→B)→安培定则.
（2）因动而生电(v、B→I)→右手定则
（3）因电而受力(I、B→F)→左手定则
3. 相互联系
（1）应用楞次定律，一般要用到安培定则.
（2）研究感应电流受到的安培力，一般先用右手定则确定电流方向，再用左手定则确定安培力的方向，有时也可以直接应用楞次定律的推论(“来拒去留”或“增缩减扩”)确定.
考题3：增反减同
【例3】（2023下·贵州黔东南·高二统考期末）如图所示，匝数为N、面积为S的圆形线圈，圆内有垂直线圈平面的匀强磁场，磁感应强度的变化规律为，其中。线圈与磁场外小灯泡相连，小灯泡和线圈的电阻均为R，其它电阻不计，则电路中（ ）

A．电流由a经灯泡流向bB．感应电动势大小为
C．流过灯泡的电流大小为D．a、b间电压的大小为
【变式】（多选）（2019·广东深圳·高二深圳市耀华实验学校开学考试）如图所示，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将彼此靠拢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
考题4：来拒去留
【例4】（2023下·山东淄博·高二统考期末）图甲为某款“自发电”无线门铃按钮，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程，磁铁靠近螺线管；松开门铃按钮过程，磁铁远离螺线管回归原位。下列说法正确的是（ ）

A．按下按钮过程，螺线管P端电势较高
B．若更快按下按钮，则螺线管中产生的感应电动势更大
C．按住按钮不动，螺线管中产生恒定的感应电动势
D．松开按钮的过程中螺线管与磁铁相互排斥
【变式】（2022上·云南玉溪·高二云南省玉溪第三中学校考阶段练习）如图，金属棒、放在水平导轨上，条形磁铁自由下落，在加速接近导轨时，金属棒、未滑动，下列说法错误的是（ ）
A．磁铁加速度小于gB．金属棒受到向右的摩擦力
C．导轨对金属棒的支持力大于金属棒的重力D．金属棒有c指向d的感应电流
考题5：增缩减扩
【例5】（2023上·黑龙江哈尔滨·高二哈尔滨三中校考期末）如图所示，金属圆环A用轻绳悬挂，所在平面与纸面垂直，圆心与长直螺线管中心轴线共线，整个装置静止，电键S始终闭合，当滑动变阻器触片P向右移动的过程中，圆环将（ ）
A．向右运动，并有扩张趋势B．向右运动，并有收缩趋势
C．向左运动，并有扩张趋势D．向左运动，并有收缩趋势
【变式】（2023上·河南驻马店·高二统考期末）英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间产生感生电场。如图所示，一个半径为r的光滑、绝缘细圆环水平放置，环上套一带电荷量为＋q的小球，环内存在竖直向上的匀强磁场。已知磁场的磁感应强度随时间均匀增加，其变化率为k。则感生电场对小球的作用力的大小是（ ）
A．B．C．D．
考点03 法拉第电磁感应定律
1．感应电动势
(1)感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势．
(2)产生条件：穿过回路的磁通量发生改变，与电路是否闭合无关．
(3)方向判断：感应电动势的方向用楞次定律或右手定则判断．
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，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比．
(2)公式：E＝neq \f(ΔΦ,Δt)，其中n为线圈匝数．
(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I＝eq \f(E,R＋r).
3. 法拉第电场感应定律的理解
①当ΔΦ仅由B的变化引起时，则E＝neq \f(ΔB·S,Δt)；当ΔΦ仅由S的变化引起时，则E＝neq \f(B·ΔS,Δt)；当ΔΦ由B、S的变化同时引起时，则E＝neq \f(B2S2－B1S1,Δt)≠neq \f(ΔB·ΔS,Δt).
②磁通量的变化率eq \f(ΔΦ,Δt)是Φ－t图象上某点切线的斜率．
考题6：由B-t图像求电动势
【例6】（20-21高二下·内蒙古赤峰·期中）如图甲所示，一个圆形线圈的匝数n=1000匝，线圈面积S=200cm2，线圈的电阻r=1Ω，在线圈外接一个阻值R=4Ω的电阻。把线圈放入一个方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示，求：
（1）从计时起，在t=2s时穿过线圈的磁通量是多少？
（2〉在t=5s时ab两点的电势差Uab是多少？

【变式】（23-24高二上·河北保定·期中）如图甲所示，一个面积为S的n匝（图中只画了2匝）圆形线圈放在垂直纸面向里的磁场中，将线圈外接一个阻值为R的电阻和一个理想电压表，线圈的电阻也为R，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．时间内电压表的示数为
B．时间内R上的电流为
C．和时间内，流过线圈的电流之比为
D．和时间内，外接电阻消耗的功率之比为
考题7：感生电动势产生的环形电场对小球的加速作用
【例7】（22-23高二下·北京海淀·期中）英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示，一个半径为r的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场，环上套一电荷量为的小球。已知磁感应强度B随时间均匀增加，其变化率为k，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是（ ）

A．0B．
C．D．
【变式】（多选）（22-23高二下·浙江嘉兴·期中）如图所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环口径的带正电的小球，正以速度v0沿逆时针方向匀速转动。若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设运动过程中小球的电荷量不变，那么（ ）

A．磁场力对小球一直不做功
B．小球受到的磁场力不断增大
C．小球受到玻璃环的弹力不断增大
D．小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动
考点04 导体切割磁感线产生的感应电动势
1．公式E＝Blv的使用条件
(1)匀强磁场．
(2)B、l、v三者相互垂直．
2．“瞬时性”的理解
(1)若v为瞬时速度，则E为瞬时感应电动势．
(2)若v为平均速度，则E为平均感应电动势．
3．切割的“有效长度”
公式中的l为有效切割长度，即导体在与v垂直的方向上的投影长度．图中有效长度分别为：
甲图：沿v1方向运动时，l＝eq \x\t(cd)；沿v2方向运动时，l＝eq \x\t(cd)·sin β；
乙图：沿v1方向运动时，l＝eq \x\t(MN)；沿v2方向运动时，l＝0；
丙图：沿v1方向运动时，l＝eq \r(2)R；沿v2方向运动时，l＝0；沿v3方向运动时，l＝R.
4．“相对性”的理解
E＝Blv中的速度v是相对于磁场的速度，若磁场也运动，应注意速度间的相对关系．
考题8：导体棒平到你切割产生的动生电动势
【例8】（23-24高二上·江苏常州·期中）如图所示，固定于水平面上的金属架处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒沿框架以速度向右做匀速运动。时，磁感应强度为，此时到达的位置恰好使构成一个边长为的正方形。为使棒中不产生感应电流，从开始，磁感应强度应该怎样随时间变化，下列关系式中正确的是（ ）

A．B．C．D．
【变式】（23-24高二上·云南昆明·期中）如图所示，导体棒ab跨接在金属框架MNPQ上与框架围成一个边长为L的正方形回路，空间有垂直框架平面的匀强磁场，磁感应强度为，方向如图。电路中除ab棒以外其余电阻均不计。若磁感应强度保持不变，让ab棒以恒定速度v向右运动时，导体棒中的电流大小为I；若保持ab棒在初始位置不动，让磁感应强度B随时间t均匀变化，要使通过导体棒的电流仍为I，磁感应强度的变化率应为（ ）
A．B．C．D．
考题9：导体棒转动切割产生的动生电动势
【例9】（23-24高二上·浙江·期中）如图所示，半径为L的导电圆环（电阻不计）绕垂直于圆环平面、通过圆心O的金属轴以角速度逆时针匀速转动。圆环上接有电阻均为r的三根金属辐条OA、OB、OC，辐条互成角。在圆环圆心角的范围内（两条虚线之间）分布着垂直圆环平面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，圆环的边缘通过电刷P和导线与一个阻值也为r的定值电阻相连，定值电阻的另一端通过导线接在圆环的中心轴上，在圆环匀速转动过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．金属辐条OA、OB、OC进出磁场前后，辐条中电流的大小不变，方向改变
B．定值电阻两端的电压为
C．通过定值电阻的电流为
D．圆环转动一周，定值电阻产生的热量为
【变式】（多选）（22-23高二下·甘肃天水·期中）1831年10月28日，法拉第展示人类历史上第一台发电机圆盘发电机。结构示意图如甲图，可等效为乙图所示圆盘中任意一个半径都在切割磁感线，在之间接上电阻，已知转盘匀速转动的角速度为，的长度为，每条半径对应的电阻都为，匀强磁场的磁感应强度为，下列说法正确的是（ ）

A．点电势比点高
B．电阻两端的电压为
C．流过电阻的电流是
D．相等时间内，电阻产生的热量与圆盘产生的热量之比为
考题10：双杆在导轨上运动问题
【例10】（22-23高二下·江苏淮安·期中）如图所示，一电阻可忽略的U形光滑金属框abcd置于水平绝缘平台上，ab、dc足够长，一根电阻为R的导体棒MN置于金属框上，现给金属框水平向右的初速度v0，运动过程中，装置始终处于竖直向下的匀强磁场中，MN与金属框保持良好接触，且与bc边保持平行。则金属棒加速度a、速度v、产生的感应电动势EMN、回路中电流强度i随时间t变化的关系图像可能正确的是（ ）

A． B． C． D．
【变式】（多选）（2023·广西·模拟预测）如图所示，两足够长的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨间距为L，导轨间有方向竖直向下的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，质量均为m、有效电阻均为R的金属棒和垂直于导轨放置，均处于静止状态，现给棒一个方向水平向左、大小为的初速度，下列说法正确的是（ ）
A．从棒开始运动到回路无电流的过程中，回路产生的焦耳热为
B．从棒开始运动到回路无电流的过程中，回路产生的焦耳热为
C．最终回路无电流通过后，两棒间的距离比静止时增大
D．最终回路无电流通过后，两棒间的距离比静止时增大
考点05 自感和涡流
1．自感现象
(1)概念：由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫做自感电动势．
(2)表达式：E＝Leq \f(ΔI,Δt).
(3)自感系数L的影响因素：与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关．
(4)自感现象“阻碍”作用的理解：
①流过线圈的电流增加时，线圈中产生的自感电动势与电流方向相反，阻碍电流的增加，使其缓慢地增加．
②流过线圈的电流减小时，线圈中产生的自感电动势与电流方向相同，阻碍电流的减小，使其缓慢地减小．
线圈就相当于电源，它提供的电流从原来的IL逐渐变小．
（5）自感中“闪亮”与“不闪亮”问题
2．涡流现象
(1)涡流：块状金属放在变化磁场中，或者让它在磁场中运动时，金属块内产生的旋涡状感应电流．
(2)产生原因：金属块内磁通量变化→感应电动势→感应电流．
(3)涡流的利用：冶炼金属的高频感应炉利用强大的涡流产生焦耳热使金属熔化；家用电磁炉也是利用涡流原理制成的．
(4)涡流的减少：各种电机和变压器中，用涂有绝缘漆的硅钢片叠加成的铁芯，以减少涡流．
考点06 电磁感应与电路的综合问题
对电源的理解：在电磁感应问题中，切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于电源；
对电路的理解：内电路：该部分导体或线圈，外电路：由电阻、灯泡、电容器等用电器构成
问题分类
（1）确定等效电源的正负极，感应电流的方向，电势的高低，电容器极板的带点性质等问题；
（2）根据闭合电路求解电路中的总电阻、路端电压、电功率等问题；
（3）根据电磁感应的平均电动势求解电路中通过的电荷量；
4. 解决电磁感应中电路问题的“三部曲”
考题11：自感现象中的电流变化
【例11】（2023上·浙江宁波·高二校联考期末）如图所示电路中，L是一电阻可忽略不计的自感线圈，a、b为L的左、右两端点，A、B、C为完全相同的三个灯泡。电源内阻忽略不计，则下列说法正确的是（ ）
A．闭合电键瞬间，A、B、C同时亮起，然后A灯逐渐熄灭
B．闭合电键稳定后，断开电键瞬间，A灯电流反向
C．闭合电键稳定后，断开电键瞬间，a点电势高于b点
D．闭合电键稳定后，断开电键瞬间，自感电动势大于电源电动势
【变式】（多选）（2023下·内蒙古赤峰·高二统考期末）如图所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻都小于灯泡H的灯丝电阻。接通电路达到稳定时，灯泡H能发光。下列判断正确的是（ ）

A．开关S由断开到闭合时灯泡H将逐渐变亮
B．开关S由断开到闭合时灯泡H立即变亮
C．开关S由闭合到断开时灯泡H将逐渐变暗
D．开关S由闭合到断开时灯泡H先闪亮一下然后才变暗
考题12：涡流的原理、应用与防止
【例12】（2023上·黑龙江哈尔滨·高二哈九中校考期末）有关磁场和电磁感应在生活中的应用，说法正确的是（ ）

A．如图1所示，地磁场如果是因为地球自转形成的，则地壳应带正电
B．如图2所示，磁电式仪表中线圈顺时针转动过程中穿过铝框的磁通量减少
C．如图3所示，真空冶炼炉，它能在真空环境下，使炉内的金属产生涡流，从而炼化金属
D．如图4所示，电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差
【变式】（2023下·广东清远·高二统考期末）电磁炉具有无明火、无污染、高效节能等优点，某同学仿照电磁炉原理自己制作了一个简易电磁炉，其结构简图如图所示。在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，接通交流电源，一段时间后杯内的水就会沸腾起来。下列说法正确的是（ ）

A．若将交流电源改为恒定电流，则简易电磁炉仍能正常工作
B．若将金属杯换作陶瓷器皿，则简易电磁炉仍能正常工作
C．若仅增大交流电的频率，则简易电磁炉的功率增大
D．在线圈和金属杯之间放一层绝缘垫片，简易电磁炉将不能正常工作
考点07 电磁感应中的图像问题
1．题型简述
借助图象考查电磁感应的规律，一直是高考的热点，此类题目一般分为两类：
(1)由给定的电磁感应过程选出正确的图象；
(2)由给定的图象分析电磁感应过程，定性或定量求解相应的物理量或推断出其他图象．常见的图象有B－t图、E－t图、i－t图、v－t图及F－t图等．
2．解题关键
弄清初始条件、正负方向的对应变化范围、所研究物理量的函数表达式、进出磁场的转折点等是解决此类问题的关键．
3．解决图象问题的一般步骤
(1)明确图象的种类，即是B－t图还是Φ－t图，或者E－t图、I－t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．
4．求解电磁感应图象类选择题的两种常用方法
(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)，特别是分析物理量的正负，以排除错误的选项．
(2)函数法：根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系对图象进行分析和判断．
考题13：根据电磁感应选择图像
【例13】（23-24高二上·云南昆明·期中）形状如图所示闭合导线框abcde从图示位置开始以垂直ab边和磁感线的速度v匀速穿过匀强磁场区域，图中，匀强磁场方向垂直纸面向里。规定顺时针方向为线框中感应电流的正方向，则下图中导线框内感应电流i随时间t变化的图像正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【变式】（22-23高二下·江苏扬州·期中）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所示，磁场方向向上为正。当磁感应强度B随时间t按乙图变化时，下列关于导体环中感应电流随时间变化的图像正确的是（ ）
A．B．
C．D．
考题14：根据图像分析判断电磁感应过程
【例14】（22-23高二下·浙江嘉兴·期中）在竖直方向的匀强磁场中，水平置一矩形线圈。规定线圈中电流正方向如图甲所示，磁场向上为正。当磁感应强度B随时间t按乙图变化时，下列说法正确的是（ ）
A．t1=0.3s时电流方向为正
B．t1=0.3s时线圈有收缩的趋势
C．t1=0.3s时线圈中的电流比t2=1.3s时线圈中的电流大
D．t1=0.3s时线ab边受到的安培力比t2=1.3s时ab边受到的安培力大
【变式】（22-23高二下·山东威海·期中）如图甲，在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R，R在PQ的右侧。导线PQ中通有正弦交流电i，i的变化如图乙所示，规定从Q到P为电流正方向。导线框R中的感应电动势（ ）

A．在时为零B．在时改变方向
C．在时最大，且沿逆时针方向D．在时最大，且沿顺时针方向基本现象
应用的定则或定律
运动的电荷、电流产生磁场
安培定则
磁场对运动电荷、电流的作用力
左手定则
电磁感应
部分导体切割磁感线运动
右手定则
闭合回路磁通量发生变化
楞次定律
与线圈串联的灯泡
与线圈并联的灯泡
电路图
通电时
电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮
电流突然增大，然后逐渐减小达到稳定
断电时
电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，电流方向不变
电路中稳态电流为I1、I2：
①若I2≤I1，灯泡逐渐变暗；
②若I2＞I1，灯泡闪亮后逐渐变暗．
两种情况下灯泡中电流方向均改变