高考物理大一輪復(fù)習(xí)第10章電磁感應(yīng)（課件試題教學(xué)案）（打包10套）.zip,高考,物理,一輪,復(fù)習(xí),10,電磁感應(yīng),課件,試題,教學(xué),打包
第10章 電磁感應(yīng)
第1節(jié) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律
一、磁通量
1．概念：磁感應(yīng)強(qiáng)度B與面積S的乘積．
2．計(jì)算
(1)公式：Φ＝BS.
(2)適用條件：①勻強(qiáng)磁場(chǎng)；②S是垂直磁場(chǎng)的有效面積．
(3)單位：韋伯(Wb)，1 Wb＝1_T·m2.
3．意義：穿過(guò)某一面積的磁感線的條數(shù)．
4．標(biāo)矢性：磁通量是標(biāo)量，但有正、負(fù)．
二、電磁感應(yīng)
1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象
當(dāng)穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，電路中有電流產(chǎn)生，這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象．
2．產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的條件
(1)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件
無(wú)論回路是否閉合，只要穿過(guò)線圈平面的磁通量發(fā)生變化，回路中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源．
(2)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件
①電路閉合．②磁通量變化．
三、感應(yīng)電流方向的判斷
1．右手定則：伸開(kāi)右手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線從掌心垂直進(jìn)入，并使拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向．如右圖所示．
2．楞次定律
內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化．
[自我診斷]
1．判斷正誤
(1)磁通量雖然是標(biāo)量，但有正、負(fù)之分．(√)
(2)當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中一定產(chǎn)生感應(yīng)電流．(×)
(3)穿過(guò)線圈的磁通量與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān)．(√)
(4)電路中磁通量發(fā)生變化時(shí)，就一定會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流．(×)
(5)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是與原磁場(chǎng)方向相反．(×)
(6)楞次定律和右手定則都可以判斷感應(yīng)電流的方向，二者沒(méi)什么區(qū)別．(×)
(7)回路不閉合時(shí)，穿過(guò)回路的磁通量發(fā)生變化也會(huì)產(chǎn)生“阻礙”作用．(×)
2．如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)矩形閉合導(dǎo)線框．在下列四種情況下，線框中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流的是( )
A．如圖甲所示，保持線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場(chǎng)中左右運(yùn)動(dòng)
B．如圖乙所示，保持線框平面始終與磁感線平行，線框在 磁場(chǎng)中上下運(yùn)動(dòng)
C．如圖丙所示，線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線垂直的軸線AB轉(zhuǎn)動(dòng)
D．如圖丁所示，線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線平行的軸線CD轉(zhuǎn)動(dòng)
解析：選C.保持線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場(chǎng)中左右運(yùn)動(dòng)，磁通量一直為零，故磁通量不變，無(wú)感應(yīng)電流，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；保持線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場(chǎng)中上下運(yùn)動(dòng)，磁通量一直為零，故磁通量不變，無(wú)感應(yīng)電流，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線垂直的軸線AB轉(zhuǎn)動(dòng)，磁通量周期性地改變，故一定有感應(yīng)電流，故選項(xiàng)C正確；線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線平行的軸線CD轉(zhuǎn)動(dòng)，磁通量一直為零，故磁通量不變，無(wú)感應(yīng)電流，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．
3．如圖，在一水平、固定的閉合導(dǎo)體圓環(huán)上方，有一條形磁鐵(N極朝上，S極朝下)由靜止開(kāi)始下落，磁鐵從圓環(huán)中穿過(guò)且不與圓環(huán)接觸，關(guān)于圓環(huán)中感應(yīng)電流的方向(從上向下看)，下列說(shuō)法正確的是( )
A．總是順時(shí)針
B．總是逆時(shí)針
C．先順時(shí)針后逆時(shí)針
D．先逆時(shí)針后順時(shí)針
解析：選C.磁鐵從圓環(huán)中穿過(guò)且不與圓環(huán)接觸，則導(dǎo)體環(huán)中，先是向上的磁通量增加，磁鐵過(guò)中間以后，向上的磁通量減少，根據(jù)楞次定律，產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向先順時(shí)針后逆時(shí)針，選項(xiàng)C正確．
4．如圖所示，AOC是光滑的金屬導(dǎo)軌，電阻不計(jì)，AO沿豎直方向，OC沿水平方向；PQ是金屬直桿，電阻為R，幾乎豎直斜靠在導(dǎo)軌AO上，由靜止開(kāi)始在重力作用下運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中P、Q端始終在金屬導(dǎo)軌AOC上；空間存在著垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則在PQ桿從開(kāi)始滑動(dòng)到P端滑到OC的過(guò)程中，PQ中感應(yīng)電流的方向( )
A．始終是由P→Q
B．始終是由Q →P
C．先是由P→Q，后是由Q →P
D．先是由Q →P，后是由P→Q
解析：選C.在PQ桿滑動(dòng)的過(guò)程中，△POQ的面積先增大后減小，穿過(guò)△POQ的磁通量先增加后減少，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的方向先是由P →Q，后是由Q →P，C正確．
考點(diǎn)一 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的判斷
1．穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化的四種情況
(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，線圈面積S發(fā)生變化．
(2)線圈面積S不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化．
(3)線圈面積S變化，磁感應(yīng)強(qiáng)度B也變化，它們的乘積BS發(fā)生變化．
(4)線圈面積S不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B也不變，但二者之間夾角發(fā)生變化．
2．判斷電磁感應(yīng)現(xiàn)象能否發(fā)生的一般流程：
1. 如圖所示，一個(gè)U形金屬導(dǎo)軌水平放置，其上放有一個(gè)金屬導(dǎo)體棒ab，有一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)斜向上穿過(guò)軌道平面，且與豎直方向的夾角為θ.在下列各過(guò)程中，一定能在軌道回路里產(chǎn)生感應(yīng)電流的是( )
A．a(chǎn)b向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)使θ減小
B．使磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，θ角同時(shí)也減小
C．a(chǎn)b向左運(yùn)動(dòng)，同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B
D．a(chǎn)b向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和θ角(0°<θ<90°)
解析：選A.本題中引起磁通量變化都有兩個(gè)方面，面積的變化和夾角改變，向右運(yùn)動(dòng)的同時(shí)θ減小都會(huì)使磁通量變大，所以A項(xiàng)正確．
2．現(xiàn)將電池組、滑動(dòng)變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流計(jì)及開(kāi)關(guān)按如圖所示連接．下列說(shuō)法中正確的是( )
A．開(kāi)關(guān)閉合后，線圈A插入或拔出都會(huì)引起電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)
B．線圈A插入線圈B中后，開(kāi)關(guān)閉合和斷開(kāi)的瞬間電流計(jì)指針均不會(huì)偏轉(zhuǎn)
C．開(kāi)關(guān)閉合后，滑動(dòng)變阻器的滑片P勻速滑動(dòng)，會(huì)使電流計(jì)指針靜止在中央零刻度
D．開(kāi)關(guān)閉合后，只有滑動(dòng)變阻器的滑片P加速滑動(dòng)，電流計(jì)指針才能偏轉(zhuǎn)
解析：選A.只要閉合回路磁通量發(fā)生變化就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A正確，B錯(cuò)誤；開(kāi)關(guān)閉合后，只要滑片P滑動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，故C、D錯(cuò)誤．
3．(多選)1824年，法國(guó)科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實(shí)驗(yàn)”．實(shí)驗(yàn)中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖所示．實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圓盤在磁針的磁場(chǎng)中繞過(guò)圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，但略有滯后．下列說(shuō)法正確的是( )
A．圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
B．圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)
C．在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，磁針的磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤的磁通量發(fā)生了變化
D．圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)
解析：選AB.A.當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓盤的半徑切割磁針產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，選項(xiàng)A正確；
B．如圖所示，銅圓盤上存在許多小的閉合回路，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)小的閉合回路的磁通量發(fā)生變化，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流阻礙其相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但抗拒不了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故磁針會(huì)隨圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)，但略有滯后，選項(xiàng)B正確；
C．在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，磁針的磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤的磁通量始終為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；
D．圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)形成的電流的磁場(chǎng)方向沿圓盤軸線方向，會(huì)使磁針沿軸線方向偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．
確定磁通量變化的兩種方法
(1)通過(guò)對(duì)穿過(guò)回路磁感線條數(shù)的分析和計(jì)算，可以確定磁通量是否變化．
(2)依據(jù)公式Φ＝BSsin θ(θ是B與S的夾角)確定磁通量與哪些因素有關(guān)．
考點(diǎn)二 楞次定律的理解及應(yīng)用
1．判斷感應(yīng)電流方向的兩種方法
方法一 用楞次定律判斷
方法二 用右手定則判斷
該方法適用于切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流．判斷時(shí)注意掌心、拇指、四指的方向：
(1)掌心——磁感線垂直穿入；
(2)拇指——指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向；
(3)四指——指向感應(yīng)電流的方向．
2．楞次定律推論的應(yīng)用
楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為：感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因，列表說(shuō)明如下：
內(nèi)容
例證
阻礙原磁通量變化——“增反減同”
阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)——“來(lái)拒去留”
使回路面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)——“增縮減擴(kuò)”
B減小，線圈擴(kuò)張
阻礙原電流的變化——“增反減同”
考向1：應(yīng)用楞次定律判感應(yīng)電流方向
[典例1] 如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一質(zhì)量為m、阻值為R的閉合矩形金屬線框abcd用絕緣輕質(zhì)細(xì)桿懸掛在O點(diǎn)，并可繞O點(diǎn)擺動(dòng)．金屬線框從右側(cè)某一位置靜止開(kāi)始釋放，在擺動(dòng)到左側(cè)最高點(diǎn)的過(guò)程中，細(xì)桿和金屬線框平面始終處于同一平面，且垂直紙面．則線框中感應(yīng)電流的方向是( )
A．a(chǎn)→b→c→d→a
B．d→c→b→a→d
C．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→a
D．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d
解析 由楞次定律可知，在線框從右側(cè)擺動(dòng)到O點(diǎn)正下方的過(guò)程中，向上的磁通量在減小，故感應(yīng)電流的方向沿d→c→b→a→d；同理，線框從O點(diǎn)正下方向左側(cè)擺動(dòng)的過(guò)程中，電流方向沿d→c→b→a→d，B正確．
答案 B
考向2：右手定則判感應(yīng)電流的方向
[典例2] 如圖所示，MN、GH為光滑的水平平行金屬導(dǎo)軌，ab、cd為跨在導(dǎo)軌上的兩根金屬桿，垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)MN、GH所在的平面，則( )
A．若固定ab，使cd向右滑動(dòng)，則abdc回路有電流，電流方向?yàn)閍→b→d→c→a
B．若ab、cd以相同的速度一起向右滑動(dòng)，則abdc回路有電流，電流方向?yàn)閍→c→d→b→a
C．若ab向左、cd向右同時(shí)運(yùn)動(dòng)，則abdc回路中的電流為零
D．若ab、cd都向右運(yùn)動(dòng)，且兩桿速度vcd＞vab，則abdc回路有電流，電流方向?yàn)閍→c→d→b→a
解析 由右手定則可判斷出A項(xiàng)做法使回路產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻碾娏?，故A項(xiàng)錯(cuò)．若ab、cd同向運(yùn)動(dòng)且速度大小相同，ab、cd所圍面積不變，磁通量不變，故不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故B項(xiàng)錯(cuò)．若ab向左，cd向右，則abdc回路中有順時(shí)針?lè)较虻碾娏?，故C項(xiàng)錯(cuò)．若ab、cd都向右運(yùn)動(dòng)，且兩桿速度vcd＞vab，則ab、cd所圍面積發(fā)生變化，磁通量也發(fā)生變化，由楞次定律可判斷出，abdc回路中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻碾娏?，故D項(xiàng)正確．
答案 D
考向3：“阻礙法”的應(yīng)用
[典例3] (2017·東北三省五校聯(lián)考)如圖，圓環(huán)形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一豎直螺線管b，二者軸線重合，螺線管與電源和滑動(dòng)變阻器連接成如圖所示的電路．若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng)，下列表述正確的是( )
A．線圈a中將產(chǎn)生俯視順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流
B．穿過(guò)線圈a的磁通量減少
C．線圈a有擴(kuò)張的趨勢(shì)
D．線圈a對(duì)水平桌面的壓力FN將增大
解析 當(dāng)滑片P向下移動(dòng)時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻減小，由閉合電路歐姆定律可知通過(guò)b的電流增大，從而判斷出穿過(guò)線圈a的磁通量增加，方向向下，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律即可判斷出線圈a中感應(yīng)電流方向俯視應(yīng)為逆時(shí)針，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；再根據(jù)楞次定律“阻礙”含義的推廣，線圈a應(yīng)有收縮或遠(yuǎn)離b的趨勢(shì)來(lái)阻礙磁通量的增加，所以C錯(cuò)誤，D正確．
答案 D
感應(yīng)電流方向判斷的兩點(diǎn)注意
(1)楞次定律可應(yīng)用于磁通量變化引起感應(yīng)電流的各種情況(包括一部分導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況)．
(2)右手定則只適用于一段導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情景，是楞次定律的一種特殊情況．
考點(diǎn)三 “三定則、一定律”的理解及應(yīng)用
1．“三個(gè)定則、一個(gè)定律”的應(yīng)用對(duì)比：
名稱
基本現(xiàn)象
因果關(guān)系
應(yīng)用的定則或定律
電流的磁效應(yīng)
運(yùn)動(dòng)電荷、電流產(chǎn)生磁場(chǎng)
因電生磁
安培定則
洛倫茲力、安培力
磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷、電流有作用力
因電受力
左手定則
電磁感應(yīng)
部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)
因動(dòng)生電
右手定則
閉合回路磁通量變化
因磁生電
楞次定律
2.三個(gè)定則、一個(gè)定律”的相互聯(lián)系：
(1)應(yīng)用楞次定律時(shí)，一般要用到安培定則．
(2)研究感應(yīng)電流受到的安培力，一般先用右手定則確定電流方向，再用左手定則確定安培力的方向，有時(shí)也可以直接應(yīng)用楞次定律的推論確定．
1．(多選)如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放有平行金屬導(dǎo)軌，它與大線圈M相連接，要使小導(dǎo)線圈N獲得順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，則放在金屬導(dǎo)軌上的金屬棒ab的運(yùn)動(dòng)情況是(兩線圈共面放置)( )
A．向右勻速運(yùn)動(dòng) B．向左加速運(yùn)動(dòng)
C．向右減速運(yùn)動(dòng) D．向右加速運(yùn)動(dòng)
解析：選BC.欲使N產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，由楞次定律可知有兩種情況：一是M中有沿順時(shí)針?lè)较蛑饾u減小的電流，使其在N中的磁場(chǎng)方向向里，且磁通量在減?。欢荕中有逆時(shí)針?lè)较蛑饾u增大的電流，使其在N中的磁場(chǎng)方向向外，且磁通量在增大．因此對(duì)前者應(yīng)使ab向右減速運(yùn)動(dòng)；對(duì)于后者，則應(yīng)使ab向左加速運(yùn)動(dòng)．
2．(多選)如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ、MN，MN的左邊有一如圖所示的閉合電路，當(dāng)PQ在一外力的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，MN向右運(yùn)動(dòng)，則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是( )
A．向右加速運(yùn)動(dòng)
B．向左加速運(yùn)動(dòng)
C．向右減速運(yùn)動(dòng)
D．向左減速運(yùn)動(dòng)
解析：選BC.MN向右運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明MN受到向右的安培力，因?yàn)閍b在MN處的磁場(chǎng)垂直紙面向里MN中的感應(yīng)電流由M→NL1中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上.若L2中磁場(chǎng)方向向上減弱PQ中電流為Q→P且減小向右減速運(yùn)動(dòng)；若L2中磁場(chǎng)方向向下增強(qiáng)PQ中電流為P→Q且增大向左加速運(yùn)動(dòng)．
3．(多選)如圖所示，兩個(gè)線圈套在同一個(gè)鐵芯上，線圈的繞向在圖中已經(jīng)標(biāo)出．左線圈連著平行導(dǎo)軌M和N，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，在導(dǎo)軌垂直方向上放著金屬棒ab，金屬棒處在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．下列說(shuō)法中正確的是( )
A．當(dāng)金屬棒ab向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)，c點(diǎn)電勢(shì)高于d點(diǎn)
B．當(dāng)金屬棒ab向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)，c點(diǎn)與d點(diǎn)等電勢(shì)
C．當(dāng)金屬棒ab向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)，c點(diǎn)電勢(shì)高于d點(diǎn)
D．當(dāng)金屬棒ab向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)，d點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)
解析：選BD.當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動(dòng)而切割磁感線時(shí)，金屬棒產(chǎn)生恒定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由右手定則判斷電流方向由a→b.根據(jù)電流從電源(ab相當(dāng)于電源)正極流出沿外電路回到電源負(fù)極的特點(diǎn)，可以判斷b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)．又左線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定，則感應(yīng)電流也恒定，所以穿過(guò)右線圈的磁通量保持不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，A錯(cuò)誤，B正確．當(dāng)ab向右做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由右手定則可推斷φb>φa，電流沿逆時(shí)針?lè)较颍?
又由E＝BLv可知ab導(dǎo)體兩端的E不斷增大，那么左邊電路中的感應(yīng)電流也不斷增大，由安培定則可判斷它在鐵芯中的磁感線方向是沿逆時(shí)針?lè)较虻?，并且?chǎng)強(qiáng)不斷增強(qiáng)，所以右邊電路的線圈中的向上的磁通量不斷增加．由楞次定律可判斷右邊電路的感應(yīng)電流方向應(yīng)沿逆時(shí)針，而在右線圈組成的電路中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)僅產(chǎn)生在繞在鐵芯上的那部分線圈上．把這個(gè)線圈看作電源，由于電流是從c沿內(nèi)電路(即右線圈)流向d，所以d點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)，C錯(cuò)誤，D正確．
左、右手定則區(qū)分技巧
(1)抓住“因果關(guān)系”：“因動(dòng)而電”——用右手；“因電而動(dòng)”——用左手．
(2)形象記憶：把兩個(gè)定則簡(jiǎn)單地總結(jié)為“通電受力用左手，運(yùn)動(dòng)生電用右手”．“力”的最后一筆“丿”方向向左，用左手；“電”的最后一筆“乚”方向向右，用右手．
課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練
[基礎(chǔ)鞏固題組]
1．在法拉第時(shí)代，下列驗(yàn)證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實(shí)驗(yàn)中，能觀察到感應(yīng)電流的是( )
A．將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，然后觀察電流表的變化
B．在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后觀察電流表的變化
C．將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接，往線圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表的變化
D．繞在同一鐵環(huán)上的兩個(gè)線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表的變化
解析：選D.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件為：閉合回路內(nèi)磁通量發(fā)生變化．A項(xiàng)中，線圈繞在磁鐵上，磁通量未變，不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，A錯(cuò)誤．同理B錯(cuò)誤．C項(xiàng)中，往線圈中插入條形磁鐵的瞬間，線圈中磁通量發(fā)生變化，此時(shí)線圈中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，但插入后磁通量不再變化，無(wú)感應(yīng)電流，故到相鄰房間觀察時(shí)無(wú)示數(shù)，C錯(cuò)誤．D項(xiàng)中，在線圈通電或斷電的瞬間，磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，D正確．
2．如圖所示，一個(gè)金屬圓環(huán)水平放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，若要使圓環(huán)中產(chǎn)生圖中箭頭方向的瞬時(shí)感應(yīng)電流，下列方法可行的是( )
A．使勻強(qiáng)磁場(chǎng)均勻增大
B．使圓環(huán)繞水平軸ab如圖轉(zhuǎn)動(dòng)30°
C．使圓環(huán)繞水平軸cd如圖轉(zhuǎn)動(dòng)30°
D．保持圓環(huán)水平并使其繞過(guò)圓心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)
解析：選A.根據(jù)右手定則，圓環(huán)中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)豎直向下與原磁場(chǎng)方向相反，根據(jù)楞次定律，說(shuō)明圓環(huán)磁通量在增大．磁場(chǎng)增強(qiáng)則磁通量增大，A正確．使圓環(huán)繞水平軸ab或cd轉(zhuǎn)動(dòng)30°，圓環(huán)在垂直磁場(chǎng)方向上的投影面積減小，磁通量減小，只會(huì)產(chǎn)生與圖示方向相反的感應(yīng)電流，B、C錯(cuò)誤．保持圓環(huán)水平并使其繞過(guò)圓心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，圓環(huán)仍與磁場(chǎng)垂直，磁通量不變，不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，D錯(cuò)誤．
3．如圖甲所示，在同一平面內(nèi)有兩個(gè)相互絕緣的金屬圓環(huán)A、B，圓環(huán)A平分圓環(huán)B為面積相等的兩部分，當(dāng)圓環(huán)A中的電流如圖乙所示變化時(shí)，甲圖中A環(huán)所示的電流方向?yàn)檎铝姓f(shuō)法正確的是( )
A．B中始終沒(méi)有感應(yīng)電流
B．B中有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流
C．B中有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流
D．B中先有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，后有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流
解析：選B.由于圓環(huán)A中的電流發(fā)生了變化，故圓環(huán)B中一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生，由楞次定律判定B中有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，故選項(xiàng)B正確．
4．(多選)如圖，兩同心圓環(huán)A、B置于同一水平面上，其中B為均勻帶負(fù)電絕緣環(huán)，A為導(dǎo)體環(huán)．當(dāng)B繞軸心順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)且轉(zhuǎn)速增大時(shí)，下列說(shuō)法正確的是( )
A．A中產(chǎn)生逆時(shí)針的感應(yīng)電流
B．A中產(chǎn)生順時(shí)針的感應(yīng)電流
C．A具有收縮的趨勢(shì)
D．A具有擴(kuò)展的趨勢(shì)
解析：選BD.由圖可知，B為均勻帶負(fù)電絕緣環(huán)，B中電流為逆時(shí)針?lè)较颍捎沂致菪▌t可知，電流的磁場(chǎng)垂直紙面向外且逐漸增大；由楞次定律可知，磁場(chǎng)增大時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的方向相反，所以感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里，A中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?，故A錯(cuò)誤，B正確；B環(huán)外的磁場(chǎng)的方向與B環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)的方向相反，當(dāng)B環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí)，A環(huán)具有面積擴(kuò)展的趨勢(shì)，故C錯(cuò)誤，D正確．
5．(多選)航母上飛機(jī)彈射起飛是利用電磁驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的．電磁驅(qū)動(dòng)原理如圖所示，當(dāng)固定線圈上突然通過(guò)直流電流時(shí)，線圈端點(diǎn)的金屬環(huán)被彈射出去．現(xiàn)在固定線圈左側(cè)同一位置，先后放有分別用橫截面積相等的銅和鋁導(dǎo)線制成形狀、大小相同的兩個(gè)閉合環(huán)，且電阻率ρ銅<ρ鋁．閉合開(kāi)關(guān)S的瞬間( )
A．從左側(cè)看環(huán)中感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较?
B．銅環(huán)受到的安培力大于鋁環(huán)受到的安培力
C．若將環(huán)放置在線圈右方，環(huán)將向左運(yùn)動(dòng)
D．電池正負(fù)極調(diào)換后，金屬環(huán)不能向左彈射
解析：選AB.線圈中電流為右側(cè)流入，磁場(chǎng)方向?yàn)橄蜃?，在閉合開(kāi)關(guān)的過(guò)程中，磁場(chǎng)變強(qiáng)，則由楞次定律可知，環(huán)中感應(yīng)電流由左側(cè)看為順時(shí)針，A正確．由于銅環(huán)的電阻較小，故銅環(huán)中感應(yīng)電流較大，故銅環(huán)受到的安培力要大于鋁環(huán)的，B正確．若將環(huán)放在線圈右方，根據(jù)“來(lái)拒去留”可得，環(huán)將向右運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤．電池正負(fù)極調(diào)換后，金屬環(huán)受力仍向左，故仍將向左彈出，D錯(cuò)誤．
6．多年來(lái)物理學(xué)家一直設(shè)想用實(shí)驗(yàn)證實(shí)自然界中存在“磁單極子”．磁單極子是指只有S極或只有N極的磁性物質(zhì)，其磁感線分布類似于點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布．如圖所示的實(shí)驗(yàn)就是用于檢測(cè)磁單極子的實(shí)驗(yàn)之一，abcd為用超導(dǎo)材料圍成的閉合回路．設(shè)想有一個(gè)N極磁單極子沿abcd軸線從左向右穿過(guò)超導(dǎo)回路，那么在回路中可能發(fā)生的現(xiàn)象是( )
A．回路中無(wú)感應(yīng)電流
B．回路中形成持續(xù)的abcda流向的感應(yīng)電流
C．回路中形成持續(xù)的adcba流向的感應(yīng)電流
D．回路中形成先abcda流向后adcba流向的感應(yīng)電流
解析：選C.N極磁單極子的磁感線分布類似于正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布，由楞次定律知，回路中形成方向沿adcba流向的感應(yīng)電流，由于回路為超導(dǎo)材料做成的，電阻為零，故感應(yīng)電流不會(huì)消失，C項(xiàng)正確．
[綜合應(yīng)用題組]
7．(多選)如圖所示，一接有電壓表的矩形閉合線圈ABCD向右勻速穿過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是( )
A．線圈中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，有感應(yīng)電流
B．線圈中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，無(wú)感應(yīng)電流
C．AB邊兩端有電壓，且電壓表有示數(shù)
D．AB邊兩端有電壓，但電壓表無(wú)示數(shù)
解析：選BD.由于通過(guò)回路的磁通量不變，故回路中無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，A項(xiàng)錯(cuò)；由歐姆定律知電壓表示數(shù)U＝IRV＝0，C項(xiàng)錯(cuò)；由于AB棒切割磁感線AB兩端有電壓，B、D項(xiàng)正確．
8．如圖所示，在載流直導(dǎo)線近旁固定有兩平行光滑導(dǎo)軌A、B，導(dǎo)軌與直導(dǎo)線平行且在同一水平面內(nèi)，在導(dǎo)軌上有兩條可自由滑動(dòng)的導(dǎo)體棒ab和cd，當(dāng)載流直導(dǎo)線中的電流逐漸增強(qiáng)時(shí)，導(dǎo)體棒ab和cd的運(yùn)動(dòng)情況是( )
A．一起向左運(yùn)動(dòng)
B．一起向右運(yùn)動(dòng)
C．a(chǎn)b和cd相向運(yùn)動(dòng)，相互靠近
D．a(chǎn)b和cd相背運(yùn)動(dòng)，相互遠(yuǎn)離
解析：選C.電流增強(qiáng)時(shí)，電流在abdc回路中產(chǎn)生的垂直紙面向里的磁場(chǎng)增強(qiáng)，回路中磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知回路要減小面積以阻礙磁通量的增加，因此，兩導(dǎo)體棒要相向運(yùn)動(dòng)，相互靠近．選項(xiàng)C正確．
9．如圖所示，在水平地面下有一條沿東西方向鋪設(shè)的水平直導(dǎo)線，導(dǎo)線中通有自東向西穩(wěn)定、強(qiáng)度較大的直流電流．現(xiàn)用一閉合的檢測(cè)線圈(線圈中串有靈敏電流計(jì)，圖中未畫(huà)出)檢測(cè)此通電直導(dǎo)線的位置，若不考慮地磁場(chǎng)的影響，在檢測(cè)線圈位于水平面內(nèi)，從距直導(dǎo)線很遠(yuǎn)處由北向南沿水平地面通過(guò)導(dǎo)線的上方并移至距直導(dǎo)線很遠(yuǎn)處的過(guò)程中，俯視檢測(cè)線圈，其中感應(yīng)電流的方向是( )
A．先順時(shí)針后逆時(shí)針
B．先逆時(shí)針后順時(shí)針
C．先順時(shí)針后逆時(shí)針，然后再順時(shí)針
D．先逆時(shí)針后順時(shí)針，然后再逆時(shí)針
解析：選D.如圖為地下通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)的正視圖，當(dāng)線圈在通電直導(dǎo)線正上方的左側(cè)時(shí)由楞次定律知，線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，同理在右側(cè)也為逆時(shí)針，當(dāng)線圈一部分在左側(cè)一部分在右側(cè)時(shí)為順時(shí)針，故D正確．
10．(多選)如圖，一均勻金屬圓盤繞通過(guò)其圓心且與盤面垂直的軸逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．現(xiàn)施加一垂直穿過(guò)圓盤的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圓盤開(kāi)始減速．在圓盤減速過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的是( )
A．處于磁場(chǎng)中的圓盤部分，靠近圓心處電勢(shì)高
B．所加磁場(chǎng)越強(qiáng)越易使圓盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)
C．若所加磁場(chǎng)反向，圓盤將加速轉(zhuǎn)動(dòng)
D．若所加磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤，圓盤將勻速轉(zhuǎn)動(dòng)
解析：選ABD.設(shè)想把金屬圓盤切割成無(wú)數(shù)根導(dǎo)體棒，導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流，根據(jù)右手定則可知，靠近圓心處的電勢(shì)高，選項(xiàng)A正確；根據(jù)E＝BLv可知，所加磁場(chǎng)B越強(qiáng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E越大，感應(yīng)電流越大，因F＝BIL，所以安培力也越大，安培力對(duì)圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)阻礙作用越強(qiáng)，選項(xiàng)B正確；若所加磁場(chǎng)反向，根據(jù)楞次定律可知安培力阻礙圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，故圓盤仍將減速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若所加磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤，圓盤的半徑切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，但圓盤內(nèi)沒(méi)有渦流，故沒(méi)有安培力，不消耗機(jī)械能，所以圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確．
11．(多選)如圖所示，鐵芯上有兩個(gè)線圈A和B.線圈A跟電源相連，LED(發(fā)光二極管，具有單向?qū)щ娦?M和N并聯(lián)后接在線圈B兩端．圖中所有元件均正常，則( )
A．S閉合瞬間，A中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
B．S斷開(kāi)瞬間，A中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
C．S閉合瞬間，M亮一下，N不亮
D．S斷開(kāi)瞬間，M和N二者均不亮
解析：選ABC.閉合開(kāi)關(guān)的瞬間，穿過(guò)線圈A的磁通量增加，線圈A中將產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，故A正確．開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬間，穿過(guò)線圈A的磁通量減小，線圈A中將產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，故B正確．閉合開(kāi)關(guān)的瞬間，穿過(guò)線圈A的磁通量增加，根據(jù)安培定則可知，A中產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向向上，穿過(guò)B的磁通量向上增大時(shí)，根據(jù)楞次定律可知，B中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的方向向下，根據(jù)安培定則可知B中感應(yīng)電流的方向向下，所以線圈下端的電勢(shì)高，電流能通過(guò)二極管M，不能通過(guò)二極管N，故C正確．結(jié)合C的分析可知，S斷開(kāi)瞬間，穿過(guò)線圈B的磁通量減小，產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向與C中感應(yīng)電流的方向相反，所以感應(yīng)電流能通過(guò)二極管N，不能通過(guò)二極管M，故D錯(cuò)誤．
12．經(jīng)過(guò)不懈的努力，法拉第終于在1831年8月29日發(fā)現(xiàn)了“磁生電”的現(xiàn)象，他把兩個(gè)線圈繞在同一個(gè)軟鐵環(huán)上(如圖所示)，一個(gè)線圈A連接電池與開(kāi)關(guān)，另一線圈B閉合并在其中一段直導(dǎo)線附近平行放置小磁針．法拉第可觀察到的現(xiàn)象有( )
A．當(dāng)合上開(kāi)關(guān)，A線圈接通電流瞬間，小磁針偏轉(zhuǎn)一下，隨即復(fù)原
B．只要A線圈中有電流，小磁針就會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)
C．A線圈接通后其電流越大，小磁針偏轉(zhuǎn)角度也越大
D．當(dāng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)，A線圈電流中斷瞬間，小磁針會(huì)出現(xiàn)與A線圈接通電流瞬間完全相同的偏轉(zhuǎn)
解析：選A.當(dāng)合上開(kāi)關(guān)，A線圈接通電流瞬間，穿過(guò)A的磁通量發(fā)生變化，使得穿過(guò)B的磁通量也變化，所以在B中產(chǎn)生感生電流，電流穩(wěn)定后穿過(guò)A、B的磁通量不再變化，所以B中不再有感應(yīng)電流，即小磁針偏轉(zhuǎn)一下，隨即復(fù)原，選項(xiàng)A正確；A線圈中有電流，但是如果電流大小不變，則在B中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，即小磁針就不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；B線圈中的感應(yīng)電流大小與A中電流的變化率有關(guān)，與A中電流大小無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；當(dāng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)，A線圈電流中斷瞬間，由于穿過(guò)B的磁通量減小，則在B中產(chǎn)生的電流方向與A線圈接通電流瞬間產(chǎn)生的電流方向相反，所以小磁針會(huì)出現(xiàn)與A線圈接通電流瞬間完全相反的偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．
13．(多選)某同學(xué)將一條形磁鐵放在水平轉(zhuǎn)盤上，如圖甲所示，磁鐵可隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，另將一磁感應(yīng)強(qiáng)度傳感器固定在轉(zhuǎn)盤旁邊．當(dāng)轉(zhuǎn)盤(及磁鐵)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，引起磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量值周期性地變化，該變化的周期與轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)周期一致．經(jīng)過(guò)操作，該同學(xué)在計(jì)算機(jī)上得到了如圖乙所示的圖象．該同學(xué)猜測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度傳感器內(nèi)有一線圈，當(dāng)測(cè)得磁感應(yīng)強(qiáng)度最大時(shí)就是穿過(guò)線圈的磁通量最大時(shí)．按照這種猜測(cè)( )
A．在t＝0.1 s時(shí)刻，線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向發(fā)生了變化
B．在t＝0.15 s時(shí)刻，線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向發(fā)生了變化
C．在t＝0.1 s時(shí)刻，線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小達(dá)到了最大值
D．在t＝0.15 s時(shí)刻，線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小達(dá)到了最大值
解析：選AC.題圖乙中斜率既能反映線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向變化，又能反映感應(yīng)電流的大小變化．t＝0.1 s時(shí)刻，圖線斜率最大，意味著磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小達(dá)到了最大值，t＝0.1 s時(shí)刻前后的圖線斜率一正一負(fù)，說(shuō)明產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向發(fā)生了變化，所以A、C正確；同理可知t＝0.15 s時(shí)刻，圖線斜率不是最大值，且該時(shí)刻前后圖線斜率全為負(fù)值，說(shuō)明線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向沒(méi)有變化，而且大小并未達(dá)到最大值，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤．
14．磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)僅存在于邊長(zhǎng)為2l的正方形范圍內(nèi)，有一個(gè)電阻為R、邊長(zhǎng)為l的正方形導(dǎo)線框abcd，沿垂直于磁感線方向，以速度v勻速通過(guò)磁場(chǎng)，如圖所示，從ab進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，到線框離開(kāi)磁場(chǎng)為止．
(1)畫(huà)出穿過(guò)線框的磁通量隨時(shí)間變化的圖象；
(2)判斷線框中有無(wú)感應(yīng)電流．若有，說(shuō)明感應(yīng)電流的方向．
解析：(1)當(dāng)ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，穿過(guò)線框的磁通量均勻增加，在t1＝時(shí)線框全部進(jìn)入磁場(chǎng)，磁通量Φ＝Bl2不變化；當(dāng)在t2＝時(shí)，ab邊離開(kāi)磁場(chǎng)，穿過(guò)線框的磁通量均勻減少到零，所以該過(guò)程的Φ －t圖象如圖所示．
(2)ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)有感應(yīng)電流，根據(jù)右手定則可判知感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針；ab邊離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)有感應(yīng)電流，根據(jù)右手定則可判知感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針；中間過(guò)程t1～t2磁通量不變化，沒(méi)有感應(yīng)電流．
答案：見(jiàn)解析
第2節(jié) 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感和渦流
一、法拉第電磁感應(yīng)定律
1．法拉第電磁感應(yīng)定律
(1)內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比．
(2)公式：E＝n，n為線圈匝數(shù)．
2．導(dǎo)體切割磁感線的情形
(1)若B、l、v相互垂直，則E＝Blv.
(2)E＝Blvsin θ，θ為運(yùn)動(dòng)方向與磁感線方向的夾角．
(3)導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)：導(dǎo)體棒以端點(diǎn)為軸，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直于磁感線方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Bl＝Bl2ω.
二、自感和渦流
1．自感現(xiàn)象：當(dāng)導(dǎo)體中電流發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)體本身就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)總是阻礙導(dǎo)體中原來(lái)電流的變化，這種由于導(dǎo)體本身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象．
2．自感電動(dòng)勢(shì)：在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝L，其中L叫自感系數(shù)，它與線圈的大小、形狀、圈數(shù)以及是否有鐵芯有關(guān)，自感系數(shù)的單位是亨利(H)，1 mH＝10－3H,1 μH＝10－6H.
3．渦流
當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，在它附近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生像水的漩渦狀的感應(yīng)電流．
(1)電磁阻尼：當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)．
(2)電磁驅(qū)動(dòng)：如果磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來(lái)．交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)就是利用電磁驅(qū)動(dòng)的原理工作的．
[自我診斷]
1．判斷正誤
(1)線圈中磁通量越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大．(×)
(2)線圈中磁通量變化越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大．(×)
(3)線圈中磁通量變化越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大．(√)
(4)線圈中的電流越大，自感系數(shù)也越大．(×)
(5)磁場(chǎng)相對(duì)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒中也能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．(√)
(6)對(duì)于同一線圈，電流變化越快，線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)越大．(√)
2．如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩個(gè)導(dǎo)體圓環(huán)a、b，磁場(chǎng)方向與圓環(huán)所在平面垂直．磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增大．兩圓環(huán)半徑之比為2∶1，圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別為Ea和Eb.不考慮兩圓環(huán)間的相互影響．下列說(shuō)法正確的是( )
A．Ea∶Eb＝4∶1，感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針?lè)较?
B．Ea∶Eb＝4∶1，感應(yīng)電流均沿順時(shí)針?lè)较?
C．Ea∶Eb＝2∶1，感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針?lè)较?
D．Ea∶Eb＝2∶1，感應(yīng)電流均沿順時(shí)針?lè)较?
解析：選B.由題意可知＝k，導(dǎo)體圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝＝·S＝·πr2，因ra∶rb＝2∶1，故Ea∶Eb＝4∶1；由楞次定律知感應(yīng)電流的方向均沿順時(shí)針?lè)较?，選項(xiàng)B正確．
3．如圖所示，空間有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一直金屬棒與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，當(dāng)它以速度v沿與棒和磁感應(yīng)強(qiáng)度都垂直的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E；將此棒彎成兩段長(zhǎng)度相等且相互垂直的折線，置于與磁感應(yīng)強(qiáng)度相垂直的平面內(nèi)，當(dāng)它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E′，則等于( )
A. B．
C．1 D.
解析：選B.設(shè)金屬棒長(zhǎng)度為l，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，根據(jù)電磁感應(yīng)定律得E＝Blv.金屬棒彎折后，切割磁感線運(yùn)動(dòng)的有效長(zhǎng)度變?yōu)閘，故E′＝Blv.因此＝，B正確．
4．(2017·江蘇鹽城中學(xué)學(xué)情檢測(cè))(多選)如圖所示，L是自感系數(shù)很大的線圈，但其自身的電阻幾乎為零．A和B是兩個(gè)完全相同的燈泡，則下列說(shuō)法中正確的有( )
A．當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合瞬間，A、B兩燈同時(shí)亮，最后B燈熄滅
B．當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，A、B兩燈同時(shí)熄滅
C．當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，a點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)電勢(shì)低
D．當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，流經(jīng)燈泡B的電流是由a到b
解析：選AD.開(kāi)關(guān)S閉合瞬間，線圈L對(duì)電流有阻礙作用，則相當(dāng)于燈泡A與B串聯(lián)，因此同時(shí)亮，且亮度相同，穩(wěn)定后B被短路熄滅，選項(xiàng)A正確；穩(wěn)定后當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)后，A馬上熄滅，由于自感，線圈中的電流只能慢慢減小，其相當(dāng)于電源，左端電勢(shì)高，與燈泡B構(gòu)成閉合回路放電，流經(jīng)燈泡B的電流是由a到b，B閃一下再熄滅，選項(xiàng)D正確，B、C錯(cuò)誤．
考點(diǎn)一 法拉第電磁感應(yīng)定律的理解及應(yīng)用
1．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的決定因素
(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由穿過(guò)閉合電路的磁通量的變化率和線圈的匝數(shù)共同決定，而與磁通量Φ、磁通量的變化量ΔΦ的大小沒(méi)有必然聯(lián)系．
(2)當(dāng)ΔΦ僅由B引起時(shí)，則E＝n；當(dāng)ΔΦ僅由S引起時(shí)，則E＝n；當(dāng)ΔΦ由B、S的變化同時(shí)引起，則E＝n≠n.
2．磁通量的變化率是Φ－t圖象上某點(diǎn)切線的斜率．
3．應(yīng)用E＝n時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題
(1)由于磁通量有正負(fù)之分，計(jì)算磁通量的變化時(shí)一定要規(guī)定磁通量的正方向．正向的磁通量增加與反向的磁通量減少產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向相同．
(2)公式E＝n是求解回路某段時(shí)間內(nèi)平均電動(dòng)勢(shì)的最佳選擇．若為恒量，則平均電動(dòng)勢(shì)等于瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)．
(3)用公式E＝nS求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)，S為線圈在磁場(chǎng)范圍內(nèi)垂直磁場(chǎng)方向的有效面積．
1．圖為無(wú)線充電技術(shù)中使用的受電線圈示意圖，線圈匝數(shù)為n，面積為S.若在t1到t2時(shí)間內(nèi)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)平行于線圈軸線向右穿過(guò)線圈，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小由B1均勻增加到B2，則該段時(shí)間線圈兩端a和b之間的電勢(shì)差φa－φb( )
A．恒為
B．從0均勻變化到
C．恒為－
D．從0均勻變化到－
解析：選C.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝n＝n，由楞次定律和右手螺旋定則可判斷b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)電勢(shì)，因磁場(chǎng)均勻變化，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定，因此a、b兩點(diǎn)電勢(shì)差恒為φa－φb＝－n，選項(xiàng)C正確．
2．(2016·湖南衡陽(yáng)聯(lián)考)用均勻?qū)Ь€做成的正方形線圈邊長(zhǎng)為l，如圖所示，正方形的一半放在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)磁場(chǎng)以的變化率增強(qiáng)時(shí)，不考慮磁場(chǎng)的變化對(duì)虛線右側(cè)的影響，則( )
A．線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍dbca
B．線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E＝·l2
C．線圈中a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)
D．線圈中b、a兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為
解析：選D.處于磁場(chǎng)中的線圈面積不變，增大時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量增大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流的方向?yàn)閍cbda方向，A項(xiàng)錯(cuò)；產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的acb部分等效為電源，b端為等效電源的正極，電勢(shì)高于a端，C項(xiàng)錯(cuò)；由法拉第電磁感應(yīng)定律E＝＝·，知B項(xiàng)錯(cuò)；adb部分等效為外電路，b、a兩點(diǎn)間電勢(shì)差為等效電路的路端電壓，U＝·R＝＝，D項(xiàng)正確．
3．A、B兩閉合圓形導(dǎo)線環(huán)用相同規(guī)格的導(dǎo)線制成，它們的半徑之比rA∶rB＝2∶1，在兩導(dǎo)線環(huán)包圍的空間內(nèi)存在一正方形邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直于兩導(dǎo)線環(huán)所在的平面，如圖所示．在磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是( )
A．兩導(dǎo)線環(huán)內(nèi)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等
B．A環(huán)內(nèi)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大于B環(huán)內(nèi)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
C．流過(guò)A、B兩導(dǎo)線環(huán)的感應(yīng)電流的大小之比為1∶4
D．流過(guò)A、B兩導(dǎo)線環(huán)的感應(yīng)電流的大小之比為1∶1
解析：選A.某一時(shí)刻穿過(guò)A、B兩導(dǎo)線環(huán)的磁通量均為穿過(guò)磁場(chǎng)所在區(qū)域面積上的磁通量，設(shè)磁場(chǎng)區(qū)域的面積為S，則Φ＝BS，由E＝＝S(S為磁場(chǎng)區(qū)域面積)，對(duì)A、B兩導(dǎo)線環(huán)，有＝1，所以A正確，B錯(cuò)誤；I＝，R＝ρ(S1為導(dǎo)線的橫截面積)，l＝2πr，所以＝＝，C、D錯(cuò)誤．
4．(2017·連云港質(zhì)檢)如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一矩形閉合線圈abcd，線圈平面與磁場(chǎng)垂直．已知線圈的匝數(shù)N＝100，邊長(zhǎng)ab＝1.0 m、bc＝0.5 m，電阻r＝2 Ω.磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0～1 s 內(nèi)從零均勻變化到0.2 T．在1 s～5 s內(nèi)從0.2 T均勻變化到－0.2 T，取垂直紙面向里為磁場(chǎng)的正方向．求：
(1)0.5 s時(shí)線圈內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E和感應(yīng)電流的方向；
(2)在1 s～5 s內(nèi)通過(guò)線圈的電荷量q；
解析：(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1＝
磁通量的變化量ΔΦ1＝ΔB1S
解得E1＝
代入數(shù)據(jù)得E1＝10 V
由楞次定律得，感應(yīng)電流的方向?yàn)閍→d→c→b→a.
(2)同理可得在1 s～5 s內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
E2＝N
感應(yīng)電流I2＝
電荷量q＝I2Δt2
解得q＝N
代入數(shù)據(jù)得q＝10 C
答案：(1)10 V a→d→c→b→a (2)10 C
應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律的兩點(diǎn)注意
(1)一般步驟：
①分析穿過(guò)閉合電路的磁場(chǎng)方向及磁通量的變化情況；
②利用楞次定律確定感應(yīng)電流的方向；
③靈活選擇法拉第電磁感應(yīng)定律的不同表達(dá)形式列方程求解．
(2)一個(gè)結(jié)論：通過(guò)回路截面的電荷量q僅與n、ΔΦ和回路總電阻R總有關(guān)，與時(shí)間長(zhǎng)短無(wú)關(guān)．推導(dǎo)如下：q＝Δt＝·Δt＝.
考點(diǎn)二 導(dǎo)體棒切割類電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算
1．導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線
(1)一般情況：運(yùn)動(dòng)速度v和磁感線方向夾角為θ，則E＝Blvsin θ.
(2)常用情況：運(yùn)動(dòng)速度v和磁感線方向垂直，則E＝Blv.
(3)若導(dǎo)體棒不是直的，則E＝Blv中的l為切割磁感線的導(dǎo)體棒的有效長(zhǎng)度．下圖中，棒的有效長(zhǎng)度均為ab間的距離．
2．導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線
導(dǎo)體棒以端點(diǎn)為軸，在垂直于磁感線的平面內(nèi)以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Bωl2(導(dǎo)體棒的長(zhǎng)度為l)．
1. 如圖，直角三角形金屬框abc放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向平行于ab邊向上，當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)分別為Ua、Ub、Uc.已知bc邊的長(zhǎng)度為l.下列判斷正確的是( )
A．Ua>Uc，金屬框中無(wú)電流
B．Ub>Uc，金屬框中的電流方向沿a-b-c-a
C．Ubc＝－Bl2ω，金屬框中無(wú)電流
D．Uac＝Bl2ω，金屬框中電流方向沿a-c-b-a
解析：選C.金屬框abc平面與磁場(chǎng)平行，轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中磁通量始終為零，所以無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤．轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中bc邊和ac邊均切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由右手定則判斷Ua
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