期末复习冲刺01 电磁感应 （基本概念+典型题型）-2023-2024学年高二物理下学期期末复习专题（人教版2019）

这是一份期末复习冲刺01 电磁感应 （基本概念+典型题型）-2023-2024学年高二物理下学期期末复习专题（人教版2019），文件包含期末复习冲刺01电磁感应基本概念+典型题型原卷版docx、期末复习冲刺01电磁感应基本概念+典型题型解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共43页， 欢迎下载使用。
知识梳理
一、产生感应电流的条件
1、产生感应电流的条件： 中 。
2、产生感应电流的方法 .
（1）磁铁运动。 （2）闭合电路一部分运动。（3）磁场强度B变化或有效面积S变化。
注：第（1）（2）种方法产生的电流叫“动生电流”，第（3）种方法产生的电流叫“感生电流”。不管是动生电流还是感生电流，我们都统称为“感应电流”。
3、对“磁通量变化”需注意的两点 .
（1）磁通量有正负之分，求磁通量时要按代数和（标量计算法则）的方法求总的磁通量（穿过平面的磁感线的净条数）。
（2）“运动不一定切割，切割不一定生电”。导体切割磁感线，不是在导体中产生感应电流的充要条件，归根结底还要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化。
二、感应电流的方向
1、楞次定律 .
（1）内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是要 。
（2）“阻碍”的含义 .
①“阻碍”可能是“反抗”，也可能是“补偿”.
当引起感应电流的磁通量（原磁通量）增加时，感应电流的磁场就与原磁场的方向相反，感应电流的磁场“反抗”原磁通量的增加；当原磁通量减少时，感应电流的磁场就与原磁场的方向相同，感应电流的磁场“补偿”原磁通量的减少。（“增反减同”）
②“阻碍”不等于“阻止”，而是“延缓”.
③“阻碍”不意味着“相反”.
（3）“阻碍”的形式 .
2、右手定则 .
（1）内容：伸开右手，让拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线 （或倾斜）从手心进入，拇指指向导体 的方向，其余四指所指的方向就是 的方向。
（2）作用：判断感应电流的方向与磁感线方向、导体运动方向间的关系。
（3）适用范围：导体切割磁感线。
三、法拉第电磁感应定律 .
1、公式和E=BLvsinθ的区别和联系 .
（1）两公式比较 .
四、电磁感应规律的应用 .
1、法拉第电机 .
（1）电机模型 .
（2）原理：应用导体棒在磁场中切割磁感线而产生感应电动势。.
① 铜盘可以看作由无数根长度等于铜盘半径的导体棒组成，导体棒在转动过程中要切割磁感线。
② 大小： （其中L为棒的长度，ω为角速度）
③ 方向：在内电路中，感应电动势的方向是由电源的负极指向电源的正极，跟内电路的电流方向一致。产生感应电动势的那部分电路就是电源，用右手定则或楞次定律所判断出的感应电动势的方向，就是电源内部的电流方向，所以此电流方向就是感应电动势的方向。判断出感应电动势方向后，进而可判断电路中各点电势的高低。
五、自感现象及其应用 .
1、自感现象 .
（1）自感现象与自感电动势的定义：
当导体中的电流发生变化时，导体本身就产生感应电动势，这个电动势总是 导体中原来电流的变化。这种由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫做 。这种现象中产生的感应电动势，叫做自感电动势。
（2）自感电动势的大小. 跟穿过线圈的 有关，还跟线圈本身的特性有关，可用公式表示，其中L为自感系数。
（3）通电自感和断电自感的比较
（4）断电自感中的“闪”与“不闪”问题辨析 .
L
L
K
I1
I2
R
① 如图所示，电路闭合处于稳定状态时，线圈L和灯L并联，其电
流分别为I1和I2，方向都是从右到左。
② 在断开开关K瞬间，灯L中原来的从右到左的电流I1立即消失，
R′
而由于线圈电流I2由于自感不能突变，故在开关K断开的瞬间
通过线圈L的电流应与断开前那瞬间的数值相同，都是为I2，方
向还是从右到左，由于线圈的自感只是“阻碍” I2的变小，不
是阻止I2变小，所以I2维持了一瞬间后开始逐渐减小，由于线圈
和灯构成闭合回路，所以在这段时间内灯L中有自左向右的电
流通过。
③ 如果原来I2＞I1 ，则在灯L熄灭之前要闪亮一下；如果原来I2≤I1 ，则在灯L熄灭之前不会闪亮一下。
④ 原来的I1和I2哪一个大，要由线圈L的直流电阻R′ 和灯L的电阻R的大小来决定（分流原理）。如果R′≥R ，则I2≤I1 ；如果R′＜R ，则I2＞I1 .
结论：在断电自感现象中，灯泡L要闪亮一下再熄灭必须满足线圈L的直流电阻R′小于灯L的电阻R 。
同步练习一
一、单选题
1．下列与电磁感应现象有关的四幅图像的说法正确的是（ ）
A．甲图中，用一根电阻线对折后绕制（双线并绕法）成的线圈安装在线圈架，让条形磁体下落穿过管，线圈会有感应电流产生
B．乙图中，法拉第做的第一次磁生电的实验，断开开关的瞬间，因为原线圈中没有电流，所以副线圈中也无电流
C．丙图中，当电吉他的弦不是磁性材料制成时，拨动弦时也会产生感应电流
D．丁图中的法拉第圆盘发电机，把圆盘看成由无数根金属辐条组成，当转动时辐条与电流计构成的回路的磁通量发生变化，因此产生感应电流
2．如图为某品牌手机无线充电的原理示意图。若某段时间内送电线圈产生的磁场在逐渐增强，则（ ）
A．此时送电线圈中的电流由端口1流入
B．此时受电线圈的端口3为正极
C．此时受电线圈的面积有扩大的趋势
D．受电线圈中电流产生的磁场方向与图示磁场方向相同
3．如果考场所处的地磁场磁感应强度大小为，且与水平夹角为（），有一扇闭合金属框架玻璃窗朝向正南方，面积为，下列说法正确的是（ ）
A．窗户关闭时，金属框架的磁通量
B．窗户从关闭到推开90°，金属框架磁通量变化量的绝对值约为
C．将窗户推开90°过程中，金属框架无感应电流产生
D．将窗户推开到90°时，金属框架磁通量的绝对值约为
4．如图甲所示，这是磁电式电表内部结构示意图，蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套有一个可以绕轴转动的铝框，在铝框上绕有铜线圈。电表指针固定在线圈上，可与线圈一起转动，线圈的两端分别接在两个螺旋弹簧上，被测电流经过这两个弹簧流入线圈。蹄形磁铁与铁芯间的磁场可看作是均匀辐向分布的，如图乙所示，无论线圈转到什么位置，线圈平面总与线圈所在磁场的方向平行。关于磁电式电表，下列说法正确的是（ ）
A．用木制框代替铝框，在使用电表时可以使指针更迅速稳定在示数位置上
B．改变线圈中电流的方向，指针的偏转方向不变
C．减少线圈的匝数可以提高电表的灵敏度
D．磁电式电表的原理是通电线圈在磁场中因受安培力而转动
5．某同学用图甲电路探究自感现象对电流的影响，闭合开关后灯泡发光，过一会再断开开关，图乙为电流传感器采集的电流随时间变化的图像。已知乙图中单元格边长为0.4s和0.1A，线圈直流电阻与灯泡电阻相同，电流传感器内阻不计。则（ ）
A．开关闭合后灯泡缓慢变亮
B．开关断开后灯泡闪一下然后逐渐熄灭
C．开关断开后通过灯泡的电流方向向左
D．开关断开后流过灯泡的电荷量约为0.2C
6．CPU卡是一种基于芯片的智能卡，内部集成了处理器、存储器和加密模块等多个组件，正常工作电流约为，其天线为如图所示的线圈，线圈尺寸从内到外逐渐变大，共3匝，其边长分别为、和，正常工作时匀强磁场垂直穿过线圈，磁感应强度的变化率为，则CPU卡工作时的功率约为（ ）
A． B．
C．D．
7．如图为某同学设计的电磁弹射装置示意图，平行的足够长光滑水平导轨MN、PQ间距为，置于磁感应强度为的匀强磁场中，质量为，长度为导体棒ab垂直放在导轨上。单刀双掷开关先打向c，内阻不计电动势为的电源给电容为C的电容器充电，充完电后打向d，导体棒ab在安培力的作用下发射出去。阻力不计，下列说法正确的是（ ）
A．导体棒达到最大速度前，做加速度逐渐增大的加速运动
B．导体棒以最大速度发射出去后，电容器储存的电荷量为零
C．导体棒能达到的最大速度为
D．导体棒达到最大速度时，电容器放出的电荷量为
8．如图所示，光滑的金属圆环型轨道MN、PQ竖直放置，两环之间ABDC内（含边界）有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B0，AB水平且与圆心等高，CD竖直且延长线过圆心，电阻为r、长为2l的轻质金属杆，有小孔的一端套在内环MN上，另一端连接带孔金属球，球的质量为m，球套在外环PQ上，且都与轨道接触良好，内圆半径r1=l，外圆半径r2=3l，PM间接有阻值为R的电阻，让金属杆从AB处静止释放，金属杆第一次即将离开磁场时，金属球的速度为v，其他电阻不计，忽略一切摩擦，重力加速度为g。则（ ）
A．金属球向下运动过程中通过电阻R的电流方向由P流向M
B．金属杆第一次即将离开磁场时，R两端的电压
C．金属杆第一次即将离开磁场时，R上产生的焦耳热
D．金属杆从AB运动到CD的过程中，通过R的电荷量
9．如图所示，在直角坐标系xOy的第一象限中有一等腰直角三角形OAC区域，其内部存在垂直纸面向里的匀强磁场，它的OC边在x轴上且长为L。边长也为L的正方形导线框的一条边也在x轴上，时刻，该线框恰好位于图中所示位置，此后线框在外力F的作用下沿x轴正方向以恒定的速度v通过磁场区域。规定逆时针方向为导线框中电流的正方向，则线框通过磁场区域的过程中，线框中的感应电流i、穿过线框平面的磁通量Ф、通过线框横截面的电荷量q、外力F随线框的位移x变化的图像中错误的是（图中曲线是抛物线的一部分）（ ）
A． B． C． D．
10．在如图所示的倾角为θ的光滑斜面上存在着两个磁感应强度大小均为B的匀强磁场区域，区域I的磁场方向垂直斜面向上，区域Ⅱ的磁场方向垂直斜面向下，磁场宽度HP及PN均为L，一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形导线框abcd，由静止开始沿斜面下滑，t1时刻ab边刚越过GH进入磁场I区域，此时导线框恰好以速度v1做匀速直线运动；t2时刻ab边下滑到JP与MN的中间位置，此时导线框又恰好以速度v2做匀速直线运动。重力加速度为g，下列说法中正确的是（ ）
A．当ab边刚越过JP时，导线框的加速度大小为
B．导线框两次匀速直线运动的速度之比
C．从t1到t2的过程中，导线框克服安培力做功的大小等于重力势能的减少量
D．从t1到t2的过程中，有机械能转化为电能
二、多选题
11．如图所示是一种经颅磁刺激的医疗技术，在人体头部上方放置的金属线圈内通以脉冲电流，电流流经线圈产生高强度脉冲磁场，磁场穿过头颅对脑部特定区域产生感应电流，下列说法正确的是（ ）
A．脉冲电流流经线圈会产生高强度的磁场是电磁感应现象
B．变化的磁场会使得脑部特定区域产生感应电场
C．若将脉冲电流改为恒定电流，也会持续对脑部产生感应电流
D．若脉冲电流最大强度不变，但脉冲电流时间缩短，则在脑部产生的感应电流会增强
12．如图甲是航母电磁阻拦技术的原理简图，飞机着舰时通过绝缘阻拦索钩住水平导轨上的金属棒ab并关闭动力系统，在匀强磁场中减速滑行。若忽略导轨电阻、摩擦和空气阻力，ab所受安培力F随位移s的变化如图乙，则在飞机滑行过程（ ）
A．飞机的加速度与位移成正比B．飞机的加速度与速度成正比
C．通过ab的电荷量与位移成正比D．回路产生的焦耳热与位移成正比
13．如图所示，光滑的平行金属导轨1、2间距为2L，粗糙的平行金属导轨3、4间距为L，两组导轨处于同一平面且与水平面的夹角为37°，整个装置处在方向垂直导轨平面向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，当质量为m、垂直于导轨1、2的金属棒甲沿着1、2以速度v匀速下滑时，质量为2m的金属棒乙恰好垂直于导轨静止在3、4上，且乙受到的静摩擦力正好达到最大值，重力加速度为g，、，导轨电阻不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A．回路的电流为 B．回路的总电阻为
C．乙受到的静摩擦力沿着斜面向下
D．乙与3、4之间的动摩擦因数为
14．某工厂用水平绝缘传送带输送完全相同的正方形单匝铜圈。为了检测出个别未闭合的不合格铜圈，让图示传送带以速度v匀速通过一方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场区域，进入磁场前，铜圈与传送带相对静止且等距离排列，根据穿过磁场后铜圈间的距离，就能检测出不合格铜圈。已知铜圈质量为m，边长为L，每条边的电阻为R，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。则（ ）
A．由图可知，3号铜圈不合格
B．合格铜圈进入磁场的过程中，通过该铜圈的电荷量为
C．要利用该系统识别不合格铜圈，铜圈与传送带之间的动摩擦因数必须小于
D．如果该系统能识别边长为L的不合格铜圈，那么该系统也一定能识别同种材料制成的边长为2L的不合格铜圈
15．某工厂为了检验正方形线圈的合格率，将线圈放在传送带上，传送带所在空间中加上竖直向下的匀强磁场，磁场边界与平行且与线圈速度方向成，磁感应强度为B。如图所示，线圈与传送带一起以恒定速度v向右运动，线圈与传送带间的动摩擦因数为μ。线圈进入磁场过程中线圈恰好不打滑，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。已知线圈质量为m，匝数为N，边长为L，总电阻为R，且磁场宽度大于L。下列说法正确的是（ ）
A．线圈进入磁场过程中，电流方向为
B．在线圈进入磁场的过程中，线圈对传送带的摩擦力始终沿所在直线方向，且最大值为
C．线圈在进入磁场的过程中通过截面的电荷量为
D．在不改变传送带速度的情况下，相同质量、材料、边长但匝数为的线圈进入磁场过程也恰好不打滑
三、实验题
16．某同学在“研究电磁感应现象”实验中，实物电路连接如图。
（1）实物图中有一个元件的位置接错了回路，请指出该元件的名称 。
（2）在实验过程中，除了需要查清流入电流表的电流方向与指针偏转方向之间的关系外，还应查清 （选填“A”、“B”或“A和B”）中导线的绕制方向。
回答下面的（3）（4）（5）三个问题，需从下列选项中选出一个，在答题卷相应填空横线上，只须填上你选出的那个序号即可：
（A）原磁场方向 （B）B线圈中磁通量的变化情况
（C）感应电流的磁场方向 （D）B线圈中磁通量的变化快慢
（3）为了探究感应电流方向的规律，实验应研究原磁场方向、磁通量的变化情况、 三者的关系。
（4）实验中发现滑动变阻器触头向左与向右移动时，B线圈中电流表指针偏转方向不同，说明感应电流的方向与 有关。
（5）实验中发现滑动变阻器触头向左与向右移动快慢不同时，B线圈中电流表指针偏转幅度不同，说明感应电流的大小与 有关。
17．彭同学正在探究影响感应电流方向的因素，已知当电流从灵敏电流计的正接线柱流入时，灵敏电流计的指针向右偏转。
（1）如图甲所示，导体棒ab向右匀速平移的过程中，电流计的指针将 （填“向左”“向右”或“不发生”）偏转。
（2）该同学研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系时采用了如图乙所示的实验装置，该同学用螺旋测微器测量挡光片的宽度示数如图丙所示，则挡光片的宽度d＝ mm；实验中让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间和感应电动势的平均值E，改变小车速度进行多次实验，得到多组数据，为了更直观地体现E和的关系，若以E为纵坐标，则横坐标应为 ；误差范围内绘制的图像为一条直线，则得出的结论是 。
四、解答题
18．如图所示，长方形的金属线框处在匀强磁场中，磁感应强度大小为B、方向与金属线框垂直向里，线框宽度为L，线框左右两边各接阻值为R的电阻。一金属棒ab在线框平面内做简谐振动，已知棒的最大速度为，金属棒及线框的电阻不计，不计摩擦，棒与线框接触良好。求：
（1）金属棒上的最大感应电动势；
（2）整个装置的热功率P。
19．某半径为r的闭合导体圆环，电阻为R。将圆环垂直磁场方向置于一匀强磁场中，当磁感应强度大小B随时间t按照的规律均匀减小时（、均为已知量），求：
（1）圆环中的感应电动势E和感应电流I各为多大？
（2）在时刻圆环中张力T多大？
20．如图所示，三根金属直导轨M1N1、MN、M2N2在同一水平面内平行放置，导轨间距d=2m，在M1M之间接一定值电阻R=1Ω，在N1N2之间接一半圆形导轨，垂直导轨平面向下有磁感应强度B=0.1T的匀强磁场。一根长为2d的导体棒ab垂直放置在导轨上，a端与MN导轨接触，在水平恒力F=0.4N作用下向右运动，到达NN1位置前已经匀速；之后棒以N点为圆心顺时针转动，角速度ω=5rad/s，直至棒（b端）脱离M₂N₂导轨为止。不计导体棒、导轨的电阻，不计一切摩擦，求：
（1）导体棒ab匀速运动的速度大小；
（2）从N1N位置转到N2N位置过程中导体棒ab克服安培力做的功；
（3）从N1N位置转到b端刚脱离M2N2导轨过程中通过R的电量。
21．如图所示为一质量为m的动车电磁刹车装置的原理图。动车底部固定三个相同的、水平放置的正方形金属线圈，每个线圈的匝数均为N，边长均为L，电阻均为R，相邻的两线圈之间的间隔均为L。动车刹车时，在其行驶区域内会产生磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场，磁场区域与无磁场区域间隔排列，每个磁场区域的宽度均为L，无磁场区域的宽度均为2L。以速度匀速行驶的动车刹车时，撤去动车的动力，动车从开始刹车到停下来行驶的距离为60L。刹车过程中，机械阻力始终为车重的0.1倍；空气阻力始终为所有线圈受到的安培力的0.1倍。已知重力加速度大小为g，求：
（1）线圈1从开始进入一磁场区域到完全进入该磁场区域的过程中，通过线圈1导线某横截面的电荷量；
（2）整个刹车过程中，三个线圈总共产生的焦耳热Q；
（3）整个刹车过程所用的时间t。
(选做)22．如图所示是两组固定的间距皆为d的平行金属导轨（倾角为30°的abce和光滑水平桌面上的fghj），两者在e、b两点绝缘但平滑连接。abce处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，ac间接一阻值为R的电阻。fh间接一恒流源（电流大小恒为I且方向如圆圈中箭头所示），fghj所在的正方形区域kpqn处于另一磁场中。正方形金属线框水平放置在fg、hj间，左侧紧靠pq。线框右侧水平导轨间有一个长度为的区域，处于竖直向下的磁感应强度为的匀强磁场中。将质量为m、电阻为R的导体棒A从倾斜导轨上某一位置静止释放，其在到达be前已达稳定速度。A始终与导轨垂直且接触良好，经过kpqn时磁场方向水平向左、磁感应强度大小（x为A到kn的距离）。已知线框质量为3m、边长为、自感系数为L，不计线框电阻；A与线框发生弹性碰撞后即撤出导轨区域。除kp、nq两段导轨动摩擦因数为外，其余部分皆光滑。求：
（1）倾斜导轨所处磁场的磁感应强度大小；
（2）A经过区域kpqn过程中摩擦产生的热量Q；
（3）线框出磁场时的速度大小。
感应电流的效果总是要反抗（或阻碍）引起感应电流的原因
（1）就磁通量而言，感应电流的磁场总是阻碍原磁场磁通量的变化.（“ ”）
（2）就电流而言，感应电流的磁场阻碍原电流的变化，即原电流增大时，感应电流磁场方向与原电流磁场方向相反；原电流减小时，感应电流磁场方向与原电流磁场方向相同. （“ ”）
（3）就相对运动而言，由于相对运动导致的电磁感应现象，感应电流的效果阻碍相对运动.（“ ”）
（4）就闭合电路的面积而言，电磁感应应致使回路面积有变化趋势时，则面积收缩或扩张是为了阻碍回路磁通量的变化.（“ ”）（注意个别反例）
E=BLvsinθ
区
别
研究对象
整个闭合电路
回路中做切割磁感线运动的那部分导体
适用范围
各种电磁感应现象
只适用于导体切割磁感线运动的情况
计算结果
一般情况下，求得的是Δt内的平均感应电动势
一般情况下，求得的是某一时刻的瞬时感应电动势
适用情形
常用于磁感应强度B变化所产生的电磁感应现象（磁场变化型）
常用于导体切割磁感线所产生的电磁感应现象（切割型）
联系
E=Blvsinθ是由在一定条件下推导出来的，该公式可看作法拉第电磁感应定律的一个推论或者特殊应用。
电路
现象
自感电动势的作用
通电自感
接通电源的瞬间，灯泡L2马上变亮，而灯泡L1是逐渐变亮 .
阻碍电流的增加
续表
电路
现象
自感电动势的作用
断电自感
断开开关的瞬间，灯泡L1逐渐变暗，有时灯泡会闪亮一下，然后逐渐变暗 .
阻碍电流的减小