第一讲 电磁感应定律和楞次定律

2021年1月22日发(作者：羊鸣)



【思维导图】



【考情报告】

年份

2011

2012

2013

卷
Ⅰ

2013

卷
Ⅱ

题号

17

18

17

20

17

25

16

19

题型

选择题

选择题

选择题

选择题

选择题

计算题

选择题

选择题

分值

6
分

6
分

6
分

6
分

6
分

19
分

6
分

6
分

知识点

考查变压器、电功率和有效值的概念

考查电磁感应、安培力和牛顿运动定律

考查自耦变压器、电功率和交变电流的有效值概念

考查安培定则、电磁感应、楞次定律和左手定则

考查电磁感应、电阻定律和闭合电路欧姆定律

考查电磁感应的综合应用

考查电磁感应和闭合电路欧姆定律

考查电磁感应和电磁学中的物理学发展史




电磁感应及其综合应用是历来高考必考内容
,
尽管该 内容多年没有在全国卷的计算题中出现
,
但
2013
年高考中作为必考的压轴题让人们重新看到了它的重要性
.
从综合程度上说
,
电磁感应包含动 力学、功能关系、直流电路、交流电等多方面知识
,
是知
识与技能为一体的最好平台< br>.


【知能诊断】



1
.< br>(2012
年高考·北京理综卷
)
物理课上
,
老师做了一个奇 妙的“跳环实验”
.
如图
,
她把一个带铁芯的线圈
L
、开关
S
和电源用导线连
接起来后
,
将一金属套环置于线圈
L上
,
且使铁芯穿过套环
.
闭合开关
S
的瞬间
,
套环立刻跳起
.
某同学另找来器材再探究此实验
.
他
连接好 电路
,
经重复试验
,
线圈上的套环均未动
.
对比老师演示的 实验
,
下列四个选项中
,
导致套环未动的原因可能是
(


)
.

A.
线圈接在了直流电源上

B.
电源电压过高

C.
所选线圈的匝数过多

D
.
所用套环的材料与老师的不同

【疑惑】
(1)
在老师做的实验中
,
套环跳起来的原因是什么
?
(2)
套环选用绝缘材料会有什么后果
?

2
.
(2012
年高考·新课标全国卷
)
如图
,
一载流长直导线和一矩形 导线框固定在同一平面内
,
线框在长直导线右侧
,
且其长边与长直导
线平行
.
已知在
t=
0
到
t=t
1
的时间 间隔内
,
直导线中电流
i
发生某种变化
,
而线框中的感应电 流总是沿顺时针方向
;
线框受到的安培
力的合力先水平向左、后水平向右
.< br>设电流
i
正方向与图中箭头所示方向相同
,
则
i
随时 间
t
变化的图线可能是
(


)
.




【疑惑】是否可以从安培力的方向发生改变来确定电流方向也发生改变
?

3
.
(2013
年高考·新课标全国卷
Ⅰ
)
如图
,
在水平面
(
纸面
)
内有三根相同的均匀金属棒
ab
、
ac
和
MN
,
其中
ab
、
ac
在
a
点接触
,
构成
“V”字形导轨
.
空间存在垂直 于纸面的均匀磁场
.
用力使
MN
向右匀速运动
,
从图示位置 开始计时
,
运动中
MN
始终与∠
bac
的平分线
垂 直且和导轨保持良好接触
.
下列关于回路中电流
i
与时间
t
的关系图线
,
可能正确的是
(


)
.


【疑惑】
(1)
闭合回路中切割磁感线的有效长度如何变化
?
(2)
闭合回路中电阻是如何变化的呢
?

4
.
如图所示
,
在匀强磁场中矩形线圈的匀速转动的周期为
T
,
转轴O
1
O
2
垂直于磁场方向
,
线圈电阻为
2 Ω
.
从线圈平面与磁场方向
平行时开始计时
,
线圈转过
60° 时的感应电流为
1 A
.
那么
(


)
.

A
.
线圈消耗的电功率为
4 W
B
.
线圈中感应电流的有效值为
2 A
C
.
任意 时刻线圈中的感应电动势为
e=
4cos
t

D
.
任意时刻穿过线圈的磁通量为
Φ=
sin
t

【疑惑】
(1)
线框在图示位置时感应电动势是最大值还是最小值
?
(2)
磁通量的大小与磁通量的变化率是什么关系
?
(3)
感应电动势的最大值与有效值是什么关系
?







5
.
如图甲所示
,
光 滑平行金属导轨
MN
、
PQ
所在平面与水平面成
θ
角
,
M
、
P
两端接一阻值为
R
的定值电阻
,
阻值为
r
的金属棒
ab
垂直导轨放置
,
其他部分电阻不计
.
整个装置处在磁感应强度为
B
的匀强磁场中
,
磁场方向垂 直导轨平面向上
.t=
0
时对棒施一
平行于导轨的外力
F
,
棒由静止开始沿导轨向上运动
,
通过
R
的感应电流随时间
t
变化的关系如图乙所示
.
下列关于穿过回路
abPMa
的磁通量Φ
和磁通量的瞬时变化率

以及
a
、
b
两端 的电势差
U
ab
和通过棒的电荷量
q
随时间变化的图象中
,
正确的是
(


)
.




【疑惑】
(1)
感应电流
I
∝
t
,根据
q=It
,
电荷量
q
是不是也与
t
成正比
?
(2)
由于
I
∝
t
,
是不是
E
和
Φ
也与
t
成正比
?

6
.
(2013
年高考·江苏物理卷
)
如图所示
,
匀强磁场中有 一矩形闭合线圈
abcd
,
线圈平面与磁场垂直
.
已知线圈的匝数< br>N=
100,
边长
ab=
1
.
0 m
、
bc=
0
.
5 m,
电阻
r=
2 Ω
.
磁感应强度
B
在
0
~
1 s
内从零均匀变化到
0
.
2 T
.
在
1 s
~
5 s
内从
0
.
2 T
均匀变化到
-
0
.
2 T,
取
垂直纸面向里为磁场的正方向
.
求
:
(1)0
.
5 s
时线圈内感应电动势的大小
E
1
和感应电流的方向
.

(2)
在
1 s
~
5 s
内通过线圈的电荷量
q.

(3)
在
0
~
5 s
内线圈产生的焦耳热
Q.

【疑惑】
(1)
在
1 s
~
5 s
内磁感应强度
B
从
0
.
2 T
均匀变化到
-
0
.
2 T,
磁通量的变化量是不是为零呢
?



(2)
通过线圈的电荷量
q
是不是与磁通量变化的快慢有关
?




第一讲

电磁感应定律和楞次定律


【高效整合】

一、感应电动势的大小

1
.
法拉第电磁感应定律

内容
:
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
.

公式
:
E=n



=n

=n

(
适用于任何情况
)
.


2
.
导线切割磁感线