选修32第四章电磁感应 专题整合深化提升Word格式.docx

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（3）增缩减扩:

磁通量增加时,回路面积有缩小趋势;

磁通量减少时,回路面积有扩张趋势。

特例:

套在电磁铁外的回路面积变化趋势与此相反。

电磁铁电流增大时,套在电磁铁外的回路有扩张趋势。

（4）阻碍电流变化:

自感现象。

3.判断感应电流方向的基本步骤:

（1）明确研究对象是哪一个闭合电路。

（2）明确原磁场的方向。

（3）判断闭合回路内原磁场的磁通量是增加还是减少。

（4）由楞次定律判断感应电流的磁场方向。

（5）由安培定则判断感应电流的方向。

4.运用楞次定律判定感应电流方向的步骤:

（1）“一原,二感,三电流”,即:

①明确原磁场方向;

②确定感应电流的磁场;

③判定感应电流的方向。

（2）流程:

根据原磁场（B原方向及ΔΦ情况）确定感应磁场（B感方向）判断感应电流（I感方向）。

【对点训练】

1.在水平桌面上放一闭合弹性金属环,如图所示,当其正上方的一条形磁铁向下运动时　（　　）

A.圆环有收缩趋势,对桌面的压力减小

B.圆环有扩张趋势,对桌面的压力增大

C.圆环有收缩趋势,对桌面的压力增大

D.圆环有扩张趋势,对桌面的压力减小

【解析】选C。

当条形磁铁向下运动时,穿过金属环的磁通量增大,为了阻碍磁通量的增大,金属圆环要减小面积,所以圆环有收缩的趋势;

根据感应电流的磁场阻碍相对运动,金属圆环对桌面的压力变大。

故选项C正确。

2.关于楞次定律,下列说法正确的是　（　　）

A.感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化

B.闭合电路的一部分导体在磁场中运动时,必受磁场阻碍作用

C.原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场同向

D.感应电流的磁场总是跟原磁场反向,阻碍原磁场的变化

【解析】选A。

感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,选项A正确;

闭合电路的一部分导体在磁场中平行磁感线运动时,不受磁场阻碍作用,选项B错误;

原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场反向,选项C错误;

当原磁场增强时感应电流的磁场跟原磁场反向,当原磁场减弱时跟原磁场同向,选项D错误。

3.（多选）如图所示,矩形闭合线圈放置在水平薄板上,有一块蹄形磁铁如图示方式置于平板的正下方（磁极间距略大于矩形线圈的宽度）。

当磁铁匀速向右通过线圈正下方时,线圈仍静止不动,那么线圈受到薄板的摩

擦力方向和线圈中产生感应电流的方向（从上向下看）是　（　　）

A.摩擦力方向一直向左

B.摩擦力方向先向左、后向右

C.感应电流的方向顺时针→逆时针→顺时针

D.感应电流方向顺时针→逆时针

【解析】选A、C。

穿过线圈的磁通量先向上方向增加,后减少,当线圈通过磁铁中间以后,磁通量先向下方向增加,后减少,所以感应电流的方向顺时针→逆时针→顺时针,故C正确,D错误;

根据楞次定律可以判断:

磁铁向右移动过程中,磁场对线圈有向右的安培力作用,所以摩擦力方向向左,故A正确,B错误。

【补偿训练】

（多选）如图,在水平光滑桌面上,两相同的矩形刚性小线圈分别叠放在固定的绝缘矩形金属框的左右两边上,且每个小线圈都各有一半面积在金属框内。

在金属框接通逆时针方向电流的瞬间　（　　）

A.两小线圈会有相互靠拢的趋势

B.两小线圈会有相互远离的趋势

C.两小线圈中感应电流都沿顺时针方向

D.左边小线圈中感应电流沿顺时针方向,右边小线圈中感应电流沿逆时针方向

【解析】选B、C。

金属框接通电流的瞬间,两个小线圈的磁通量均增大,根据楞次定律,为了阻碍磁通量的增大,它们必须相互远离,选项A错误,B正确;

由环形电流的磁场分布规律知两小线圈中原磁场方向均垂直纸面向外,根据“增反减同”原则得,选项C正确,D错误。

考点二　电磁感应中的图象问题

1.图象问题:

图象类型

（1）磁感应强度B、磁通量Φ、感应电动势E和感应电流I随时间t变化的图象,即B-t图象、Φ-t图象、E-t图象和I-t图象

（2）对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况,还常涉及感应电动势E和感应电流I随线圈位移x变化的图象,即E-x图象和I-x图象

问题类型

（1）由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象

（2）由给定的有关图象分析电磁感应过程,求解相应的物理量

应用知识

左手定则、安培定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿定律、相关数学知识等

2.解决图象问题的基本方法:

（1）明确图象的种类,是B-t图象还是Φ-t图象,或者E-t图象、I-t图象。

（2）分析电磁感应的具体过程。

（3）结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律列出方程。

（4）根据方程,进行数学分析,如斜率及其变化、两坐标轴的截距等。

（5）画图象或判断图象。

3.电磁感应中i-t图象的解题技巧:

电磁感应中常涉及感应电流i随时间t变化的图象,即i-t图象,在图象中一定要注意以下两点:

（1）首先利用楞次定律确定电流的方向问题,特别是由一种状态过渡到另一种状态时,电流的方向是否变化是考查的重点。

（2）电流的大小问题则涉及电磁感应定律,特别是动生电动势中两两垂直,等效长度以及速度分解都是考查的重点。

1.如图所示,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”字型导轨。

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　（　　）

金属棒MN匀速向右切割磁感线产生的感应电动势为E=BLv,设

∠bac=2θ,金属棒单位长度的电阻为r,则整个回路的电阻为R=r（L+×

2）=r（1+）L,再根据欧姆定律可得回路中的电流为:

i====定值,故图A正确。

2.（2015·

山东高考）如图甲,R0为定值电阻,两金属圆环固定在同一绝缘平面内。

左端连接在一周期为T0的正弦交流电源上,经二极管整流后,通过R0的电流i始终向左,其大小按图乙所示规律变化。

规定内圆环a端电势高于b端时,a、b间的电压uab为正,下列uab-t图象可能正确的是（　　）

【解题指南】解答本题时应从以下两点进行分析:

（1）感应电动势的变化周期一定与圆环中电流周期相同。

（2）本题可考虑排除法。

从图乙可以看出,圆环中电流周期为0.5T0,则感应电动势的变化周期也是0.5T0,观察四个图象,A、B、D的周期都不是0.5T0,只有C周期是0.5T0,所以A、B、D错误,C正确。

3.如图所示,匀强磁场区域为一个等腰直角三角形,其直角边长为L,磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度大小为B,一边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd,从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域,取沿a→b→c→d→a的感应电流为正,则表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图象正确的是　（　　）

0～L过程中无电流,从L～2L的过程中,线圈bc边切割磁感线的有效长度在线性增加,当完全进入时i应当达到最大,且方向沿a→b→c→d→a,为正方向,所以D错;

从2L～3L过程中ad边切割磁感线,有效长度也在线性增加,但方向为a→d→c→b→a,为反方向,故只有C正确。

将一段导线绕成图甲所示的闭合回路,并固定在水平面（纸面）内。

回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中。

回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ,以向里为磁场Ⅱ的正方向,其磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示。

用F表示ab边受到的安培力,以水平向右为F的正方向,能正确反映F随时间t变化的图象是　（　　）

【解析】选B。

根据图乙可知,在0～时间内,先是向里的磁通量均匀减小,然后向外的磁通量均匀增加,根据法拉第电磁感应定律E==S和楞次定律可知,这段时间内感应电流恒定不变,感应电流方向由b向a,由左手定则可以判定,

0～时间内,ab边受到恒定的水平向左的力F;

同理可以判定,在～T时间内,先是向外的磁通量均匀减小,然后向里的磁通量均匀增加,这段时间内ab边中将产生恒定的由a向b的感应电流,根据左手定则不难判断,这段时间内ab边受到恒定的水平向右的力F,因此,只有选项B正确。

考点三　电磁感应中的电路问题

1.电磁感应中电路知识的关系图:

2.电磁感应中电路问题的解题思路:

（1）明确电源的电动势。

E=n=nS=nB,E=BLv,E=BL2ω。

（2）明确电源的正、负极:

根据电源内部电流的方向是从负极流向正极,即可确定电源的正、负极。

（3）明确电源的内阻:

即相当于电源的那部分电路的电阻。

（4）明确电路关系:

即构成回路的各部分电路的串、并联关系。

（5）结合闭合电路欧姆定律和电功、电功率等能量关系列方程求解。

1.（2017·

杭州高二检测）如图所示,竖直平面内有一金属圆环,半径为a,总电阻为R（指拉直时两端的电阻）,磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面,与环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为的导体棒AB,AB由水平位置紧贴环面摆下,当摆到竖直位置时,B点的线速度为v,则这时AB两端的电压大小为　（　　）

A.　　　B.　　　C.　　　D.Bav

摆到竖直位置时,AB切割磁感线的瞬时感应电动势E′=B·

2a·

=Bav。

由闭合电路欧姆定律有UAB=·

=Bav,故选A。

广东高考）如图甲所示,平行长直金属导轨水平放置,间距L=0.4m。

导轨右端接有阻值R=1Ω的电阻,导体棒垂直放置在导轨上,且接触良好。

导体棒及导轨的电阻均不计,导轨间正方形区域abcd内有方向竖直向下的匀强磁场,bd连线与导轨垂直,长度也为L,从0时刻开始,磁感应强度B的大小随时间t变化,规律如图乙所示;

同一时刻,棒从导轨左端开始向右匀速运动,1s后刚好进入磁场。

若使棒在导轨上始终以速度v=1m/s做直线运动,求:

（1）棒进入磁场前,回路中的电动势E。

（2）棒在运动过程中受到的最大安培力F,以及棒通过三角形abd区域时电流i与时间t的关系式。

【解析】

（1）棒在进入磁场前,棒没有切割磁感线,但磁场的强弱发生变化,导致磁通量发生变化。

abcd的面积S=L2　①

E=n=n　②

由①②联立得:

E=0.04V

（2）棒进入磁场中后,做切割磁感线运动,当棒到达bd时,产生的感应电流最大,同时切割长度最大,到达bd时,产生的感应电动势E=BLbdv　③

产生的感应电流I=　④

所受最大安培力F=BILbd　⑤

由③④⑤联立得:

F=0.04N

棒通过三角形abd区域时,切割的长度l=2v（t-1）　⑥

产生的感应电动势E=Blv　⑦

感应电流i=　⑧

由⑥⑦⑧联立得感应电流为:

i=

答案:

（1）0.04V　

（2）0.04N　i=