第2講法拉第電磁感應(yīng)定律自感和渦流知識(shí)梳理·雙基自測(cè)ZHISHISHULISHUANGJIZICE知識(shí)梳理知識(shí)點(diǎn)1法拉第電磁感應(yīng)定律1．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(1)概念：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。(2)產(chǎn)生條件：穿過回路的磁通量發(fā)生改變，與電路是否閉合無關(guān)。(3)方向判斷：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用楞次定律或右手定則判斷。注意：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與電源電動(dòng)勢(shì)的方向一樣，都規(guī)定為在電源內(nèi)部由負(fù)極指向正極。2．法拉第電磁感應(yīng)定律(1)內(nèi)容：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟穿過這一回路的磁通量的變化率成正比。(2)公式：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，其中n為線圈匝數(shù)。(3)感應(yīng)電流與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系：遵守閉合電路的歐姆定律，即I＝eq\f(E,R＋r)。3．導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(1)若B、l、v相互垂直，則E＝Blv。(2)v∥B時(shí)，E＝0。知識(shí)點(diǎn)2自感、渦流1．自感現(xiàn)象(1)概念：由于導(dǎo)體本身的電流變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為自感。(2)自感電動(dòng)勢(shì)①定義：在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫作自感電動(dòng)勢(shì)。②表達(dá)式：E＝Leq\f(ΔI,Δt)。(3)自感系數(shù)L①相關(guān)因素：與線圈的大小、形狀、匝數(shù)以及是否有鐵芯有關(guān)。②單位：亨利(H)，1mH＝10－3H,1μH＝10－6H。2．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)生感應(yīng)電流，這種電流像水的漩渦，所以叫渦流。思考：(1)穿過線圈的磁通量變化越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是否也越大？(2)利用E＝Blv推導(dǎo)出導(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)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式。[答案](1)否(2)E＝Bleq\x\to(v)＝Bleq\f(ωl,2)＝eq\f(1,2)Bl2ω雙基自測(cè)一、堵點(diǎn)疏通1．磁通量變化越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也越大。(×)2．磁通量變化越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大。(√)3．磁通量的變化率描述的是磁通量變化的快慢。(√)4．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)。(×)5．線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)越大，自感系數(shù)就越大。(×)6．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)。(√)二、對(duì)點(diǎn)激活1．(多選)如圖所示，用相同導(dǎo)線繞成的兩個(gè)單匝線圈a，b的半徑分別為r和2r，圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)B的邊緣恰好與a線圈重合，若磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大，開始時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不為0，則(BD)A．任意時(shí)刻，穿過a，b兩線圈的磁通量之比均為1︰4B．任意時(shí)刻，穿過a，b兩線圈的磁通量之比均為1︰1C．a(chǎn)，b兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為1︰2D．a(chǎn)，b兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為1︰1[解析]任意時(shí)刻，穿過a，b兩線圈的磁感線條數(shù)相等，磁通量相等，故磁通量之比為1︰1，故A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得E＝eq\f(ΔB,Δt)S，S為線圈在磁場(chǎng)范圍內(nèi)的有效面積，S＝πr2，因?yàn)镾相等，eq\f(ΔB,Δt)也相等，所以a，b兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為1︰1，故C錯(cuò)誤，D正確。2．金屬探測(cè)器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于安檢場(chǎng)所，關(guān)于金屬探測(cè)器的論述正確的是(C)A．金屬探測(cè)器可用于食品生產(chǎn)，防止細(xì)小的砂石顆粒混入食品中B．金屬探測(cè)器探測(cè)地雷時(shí)，探測(cè)器的線圈中產(chǎn)生渦流C．金屬探測(cè)器探測(cè)金屬時(shí)，被測(cè)金屬中感應(yīng)出渦流D．探測(cè)過程中金屬探測(cè)器與被測(cè)物體相對(duì)靜止與相對(duì)運(yùn)動(dòng)探測(cè)效果相同[解析]金屬探測(cè)器只能探測(cè)金屬，不能用于食品生產(chǎn)，不能防止細(xì)小的砂石顆?；烊胧称分校珹錯(cuò)誤；金屬探測(cè)器探測(cè)金屬時(shí)，被測(cè)金屬中感應(yīng)出渦流，B錯(cuò)誤，C正確；探測(cè)過程中金屬探測(cè)器應(yīng)與被測(cè)物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)，相對(duì)靜止時(shí)無法得到探測(cè)效果，D錯(cuò)誤。核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破HEXINKAODIANZHONGDIANTUPO考點(diǎn)一法拉第電磁感應(yīng)定律的理解及應(yīng)用1．應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)時(shí)應(yīng)注意(1)研究對(duì)象：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)的研究對(duì)象是一個(gè)回路，而不是一段導(dǎo)體。(2)物理意義：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)求的是Δt時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)Δt→0時(shí)，則E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。(3)E＝neq\f(ΔΦ,Δt)求得的電動(dòng)勢(shì)是整個(gè)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而不是回路中某段導(dǎo)體的電動(dòng)勢(shì)，整個(gè)回路的電動(dòng)勢(shì)為零，其回路中某段導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定為零。2．法拉第電磁感應(yīng)定律應(yīng)用的三種情況(1)磁通量的變化是由面積變化引起時(shí)，ΔΦ＝B·ΔS，則E＝nBeq\f(ΔS,Δt)。(2)磁通量的變化是由磁場(chǎng)變化引起時(shí)，ΔΦ＝ΔB·S，則E＝neq\f(ΔB,Δt)·S，S是磁場(chǎng)范圍內(nèi)的有效面積。(3)磁通量的變化是由于面積和磁場(chǎng)變化共同引起的，則根據(jù)定義求，ΔΦ＝Φ末－Φ初，E＝neq\f(B2S2－B1S1,Δt)≠neq\f(ΔBΔS,Δt)。3．在圖像問題中磁通量的變化率eq\f(ΔΦ,Δt)是Φ－t圖像上某點(diǎn)切線的斜率，利用斜率和線圈匝數(shù)可以確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小。例1(2019·江蘇卷)如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)用軟導(dǎo)線制成的單匝閉合線圈，線圈平面與磁場(chǎng)垂直。已知線圈的面積S＝0.3m2、電阻R＝0.6Ω，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2T?，F(xiàn)同時(shí)向兩側(cè)拉動(dòng)線圈，線圈的兩邊在Δt＝0.5s時(shí)間內(nèi)合到一起(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值E；(2)感應(yīng)電流的平均值I，并在圖中標(biāo)出電流方向；(3)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q。[解析](1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值E＝eq\f(ΔΦ,Δt)磁通量的變化ΔΦ＝BΔS解得E＝eq\f(BΔS,Δt)代入數(shù)據(jù)得E＝0.12V。(2)平均電流I＝eq\f(E,R)代入數(shù)據(jù)得I＝0.2A(電流方向如圖(3)電荷量q＝IΔt代入數(shù)據(jù)得q＝0.1[答案](1)0.12V(2)0.2A(電流方向見解析中圖)(3名師點(diǎn)撥求電荷量三法(1)q＝It(式中I為回路中的恒定電流、t為時(shí)間)①由于導(dǎo)體棒勻速切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)使閉合回路中的電流恒定，根據(jù)電流定義式可知q＝It。②閉合線圈中磁通量均勻增大或減小且回路中電阻保持不變，則電路中的電流I恒定，時(shí)間t內(nèi)通過線圈橫截面的電荷量q＝It。(2)q＝neq\f(ΔΦ,R)(其中R為回路電阻、ΔΦ為穿過閉合回路的磁通量的變化量)①閉合回路中的電阻R不變、并且只有磁通量變化為電路提供電動(dòng)勢(shì)。②從表面來看，穿過回路的磁通量與時(shí)間無關(guān)；但ΔΦ與時(shí)間有關(guān)、隨時(shí)間而變化。(3)Δq＝CBLΔv(式中C為電容器的電容、B為勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度、L為導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長度、Δv為導(dǎo)體棒切割速度的增量)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電容器接在切割磁感線的導(dǎo)體棒兩端，不計(jì)一切電阻，電容器兩極板間的電壓等于導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E，電容器的充電(或放電)電流I＝eq\f(Δq,Δt)＝eq\f(CΔU,Δt)，又E＝BLv，則ΔU＝BL(Δv)可得Δq＝CBLΔv?！沧兪接?xùn)練1〕(2021·廣東七校聯(lián)合體聯(lián)考)(多選)如圖所示，半徑為2r的彈性螺旋線圈內(nèi)有垂直紙面向外的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)區(qū)域的半徑為r，已知彈性螺旋線圈的電阻為R，線圈與磁場(chǎng)區(qū)域共圓心，則以下說法中正確的是(BC)A．保持磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，線圈的半徑由2r變到3r的過程中，有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流產(chǎn)生B．保持磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，線圈的半徑由2r變到0.5r的過程中，有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流產(chǎn)生C．保持線圈半徑不變，使磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間按B＝kt變化，線圈中的電流為eq\f(kπr2,R)D．保持線圈半徑不變，使磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間按B＝kt變化，線圈中的電流為eq\f(2kπr2,R)[解析]本題考查楞次定律的應(yīng)用和感生電流的計(jì)算。由于磁場(chǎng)的面積和磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，線圈的半徑由2r變到3r的過程中，穿過線圈的磁通量不變，所以在線圈中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故A錯(cuò)誤；由于磁場(chǎng)的面積和磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，線圈的半徑由2r變到0.5r的過程中，線圈包含磁場(chǎng)的面積變小，磁通量變小，根據(jù)楞次定律可知，線圈中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，故B正確；保持線圈半徑不變，使磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間按B＝kt變化，磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，穿過線圈的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知，線圈中產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路歐姆定律，可知感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(\f(ΔΦ,Δt),R)＝eq\f(ΔBS,ΔtR)＝keq\f(S,R)＝eq\f(kπr2,R)，故C正確，D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)二導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算1．導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線對(duì)于導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算式E＝Blv，應(yīng)從以下幾個(gè)方面理解和掌握。(1)正交性本公式是在一定條件下得出的，除了磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，還需B、l、v三者相互垂直。實(shí)際問題中當(dāng)它們不相互垂直時(shí)，應(yīng)取垂直的分量進(jìn)行計(jì)算，公式可為E＝Blvsinθ，θ為B與v方向間的夾角。(2)平均性導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線時(shí)，若v為平均速度，則E為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即eq\x\to(E)＝Bleq\x\to(v)。(3)瞬時(shí)性若v為瞬時(shí)速度，則E為相應(yīng)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。(4)有效性公式中的l為有效切割長度，即導(dǎo)體與v垂直的方向上的投影長度。下圖中有效長度分別為：甲圖：l＝cdsinβ(容易錯(cuò)算成l＝absinβ)。乙圖：沿v1方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，l＝MN；丙圖：沿v1方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，l＝eq\r(2)R；沿v2方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，l＝R。(5)相對(duì)性E＝Blv中的速度v是相對(duì)于磁場(chǎng)的速度，若磁場(chǎng)也運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)注意速度間的相對(duì)關(guān)系。2．導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線當(dāng)導(dǎo)體在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)，繞一端以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝Bleq\x\to(v)＝eq\f(1,2)Bl2ω，如圖所示。(1)以中點(diǎn)為軸時(shí)，E＝0(不同兩段的代數(shù)和)；(2)以端點(diǎn)為軸時(shí)，E＝eq\f(1,2)Bωl2(平均速度取中點(diǎn)位置時(shí)的線速度eq\f(1,2)ωl)；(3)以任意點(diǎn)為軸時(shí)，E＝eq\f(1,2)Bω(leq\o\al(2,1)－leq\o\al(2,2))(不同兩段的代數(shù)和)。例2(2020·江淮十校聯(lián)考)如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬桿MN在平行金屬導(dǎo)軌上以速度v向右勻速滑動(dòng)。金屬導(dǎo)軌間距為L電阻不計(jì)，金屬桿的電阻為2R、長度為L，ab間電阻為R，MN兩點(diǎn)間電勢(shì)差為U，則通過電阻R的電流方向及U的大小(B)A．a(chǎn)→b，BLv B．a(chǎn)→b，eq\f(BLv,3)C．a(chǎn)→b，eq\f(2BLv,3) D．b→a，eq\f(2BLv,3)[解析]由右手定則判斷可知，MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)镹→M，則通過電阻R的電流方向?yàn)閍→b，MN產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式為：E＝BLv，R兩端的電壓為：U＝eq\f(E,R＋2R)·R＝eq\f(BLv,3)，故B項(xiàng)正確?！沧兪接?xùn)練2〕邊界MN的一側(cè)區(qū)域內(nèi)，存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于光滑水平桌面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。邊長為l的正三角形金屬線框abc粗細(xì)均勻，三邊阻值相等，a頂點(diǎn)剛好位于邊界MN上，現(xiàn)使線框圍繞過a點(diǎn)且垂直于桌面的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω，如圖所示，則在ab邊開始轉(zhuǎn)入磁場(chǎng)的瞬間，ab兩端的電勢(shì)差Uab為(A)A．eq\f(1,3)Bl2ω B．－eq\f(1,2)Bl2ωC．－eq\f(1,3)Bl2ω D．eq\f(1,6)Bl2ω[解析]本題考查電磁感應(yīng)定律中的旋轉(zhuǎn)切割問題。在ab邊開始轉(zhuǎn)入磁場(chǎng)的瞬間，切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝eq\f(1,2)Bl2ω，設(shè)每邊電阻為R，由閉合電路歐姆定律可得金屬線框中電流為I＝eq\f(E,3R)，由右手定則可判斷出感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，ab兩端的電勢(shì)差Uab＝I·2R＝eq\f(1,3)Bl2ω，選項(xiàng)A正確。考點(diǎn)三自感現(xiàn)象1．自感現(xiàn)象的四大特點(diǎn)(1)自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙導(dǎo)體中原電流的變化。(2)通過線圈中的電流不能發(fā)生突變，只能緩慢變化。(3)電流穩(wěn)定時(shí)，自感線圈相當(dāng)于普通導(dǎo)體。(4)線圈的自感系數(shù)越大，自感現(xiàn)象越明顯，自感電動(dòng)勢(shì)只是延緩了過程的進(jìn)行，但它不能使過程停止，更不能使過程反向。2．自感中“閃亮”與“不閃亮”問題與線圈串聯(lián)的燈泡與線圈并聯(lián)的燈泡電路圖通電時(shí)電流逐漸增大，燈泡逐漸變亮電流突然增大，然后逐漸減小達(dá)到穩(wěn)定斷電時(shí)電流逐漸減小，燈泡逐漸變暗，電流方向不變電路中穩(wěn)態(tài)電流為I1、I2：①若I2≤I1，燈泡逐漸變暗；②若I2>I1，燈泡閃亮后逐漸變暗。兩種情況下燈泡中電流方向均改變例3在如圖所示的電路中，a、b、c為三盞完全相同的燈泡，L是自感線圈，直流電阻為RL，則下列說法正確的是(B)A．合上開關(guān)后，c先亮，a、b后亮B．?dāng)嚅_開關(guān)時(shí)，N點(diǎn)電勢(shì)高于M點(diǎn)C．?dāng)嚅_開關(guān)后，b、c同時(shí)熄滅，a緩慢熄滅D．?dāng)嚅_開關(guān)后，c馬上熄滅，b閃一下后緩慢熄滅[解析]開關(guān)S閉合瞬間，因線圈L的電流增大，產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)楞次定律可知，自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增大，通過a燈的電流逐漸增大，所以b、c先亮，a后亮，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；斷開開關(guān)S的瞬間，因線圈L的電流減小，產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)楞次定律可知通過自感線圈的電流方向與原電流方向相同，N點(diǎn)電勢(shì)高于M點(diǎn)；L和a、b組成的回路中有電流，由于原來a燈的電流小于b燈的電流，開關(guān)斷開的瞬間，通過a、b和線圈回路的電流從a燈原來的電流大小開始減小，所以b燈會(huì)先變暗，然后a、b燈一起緩慢熄滅，而c沒有電流，馬上熄滅，選項(xiàng)B正確，C、D錯(cuò)誤?！沧兪接?xùn)練3〕(多選)如圖所示的電路中，L為一個(gè)自感系數(shù)很大、直流電阻不計(jì)的線圈，D1，D2是兩個(gè)完全相同的燈泡，E是一內(nèi)阻不計(jì)的電源。t＝0時(shí)刻，閉合開關(guān)S，經(jīng)過一段時(shí)間后，電路達(dá)到穩(wěn)定，t1時(shí)刻斷開開關(guān)S。I1，I2分別表示通過燈泡D1和D2的電流，規(guī)定圖中箭頭所示的方向?yàn)殡娏髡较?，以下各圖中能定性描述電流I隨時(shí)間t變化關(guān)系的是(AC)[解析]當(dāng)S閉合時(shí)，L的自感作用會(huì)阻礙其中的電流變大，電流從D1流過；當(dāng)L的阻礙作用變小時(shí)，L中的電流變大，D1中的電流變小至零；D2中的電流為電路總電流，電流流過D1時(shí)，電路總電阻較大，電流較小，當(dāng)D1中電流為零時(shí)，電流流過L與D2，總電阻變小，電流變大至穩(wěn)定；當(dāng)S再斷開時(shí)，D2馬上熄滅，D1與L組成回路，由于L的自感作用，D1慢慢熄滅，電流反向且減小，故A，C項(xiàng)正確?？键c(diǎn)四渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)電磁阻尼電磁驅(qū)動(dòng)不同點(diǎn)成因由于導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使導(dǎo)體受到安培力由于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)引起磁通量的變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使導(dǎo)體受到安培力效果安培力的方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向相反，阻礙導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體受安培力的方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向相同，推動(dòng)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)化導(dǎo)體克服安培力做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能由于電磁感應(yīng)，磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能，通過安培力做功，電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機(jī)械能，從而對(duì)外做功相同點(diǎn)兩者都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，都遵循楞次定律，都是安培力阻礙引起感應(yīng)電流的導(dǎo)體與磁場(chǎng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)例4(2020·貴州貴陽月考)掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測(cè)樣品表面原子尺度上的形貌，為了有效隔離外界震動(dòng)對(duì)STM的擾動(dòng)，在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對(duì)紫銅薄板，并施加磁場(chǎng)來快速衰減其微小振動(dòng)，如圖所示，無擾動(dòng)時(shí)，按下列四種方案對(duì)紫銅薄板施加恒磁場(chǎng)；出現(xiàn)擾動(dòng)后，對(duì)于紫銅薄板上下及其左右振動(dòng)的衰減最有效的方案是(A)[解析]施加磁場(chǎng)來快速衰減STM的微小振動(dòng)，其原理是電磁阻尼，在振動(dòng)時(shí)通過紫銅薄板的磁通量變化，紫銅薄板中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，則其受到安培力作用，該作用阻礙紫銅薄板振動(dòng)，即促使其振動(dòng)衰減。方案A中，無論紫銅薄板上下振動(dòng)還是左右振動(dòng)，通過它的磁通量都發(fā)生變化；方案B中，當(dāng)紫銅薄板上下振動(dòng)時(shí)，通過它的磁通量可能不變，當(dāng)紫銅薄板向右振動(dòng)時(shí)，通過它的磁通量不變；方案C中，紫銅薄板上下振動(dòng)、左右振動(dòng)時(shí)，通過它的磁通量可能不變；方案D中，當(dāng)紫銅薄板上下振動(dòng)時(shí)，紫銅薄板中磁通量可能不變。綜上可知，對(duì)于紫銅薄板上下及左右振動(dòng)的衰減最有效的方案是A。名師講壇·素養(yǎng)提升MINGSHIJIANGTANSUYANGTISHENG電磁感應(yīng)在生活中的應(yīng)用電磁感應(yīng)現(xiàn)象與生活密切相關(guān)，高考對(duì)這部分的考查更趨向于有關(guān)現(xiàn)代氣息和STS問題中信息題的考查。命題背景有電磁爐、電子秤、電磁卡、電磁焊接技術(shù)、衛(wèi)星懸繩發(fā)電、磁懸浮列車等。例5(2021·北京昌平區(qū)質(zhì)檢)隨著電動(dòng)汽車的大量普及，汽車無線充電受到越來越多的關(guān)注。無線充電簡(jiǎn)單方便，不需手動(dòng)操作，沒有線纜拖拽，大大提高了用戶體驗(yàn)。將受電線圈安裝在汽車的底盤上，將供電線圈安裝在地面上，如圖所示。當(dāng)電動(dòng)汽車行駛到供電線圈裝置上時(shí)，受電線圈即可“接受”到供電線圈的電流，從而對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。關(guān)于無線充電，下列說法正確的是(A)A．無線充電技術(shù)與變壓器的工作原理相同B．為了保護(hù)受電線圈不受損壞，可在車底加裝一個(gè)金屬護(hù)板C．只有將供電線圈接到直流電源上，才能對(duì)蓄電池進(jìn)行充電D．當(dāng)受電線圈沒有對(duì)準(zhǔn)供電線圈(二者沒有完全重合)時(shí)，將不能進(jìn)行無線充電[解析]本題借助無線充電為背景考查電磁感應(yīng)問題。無線充電技術(shù)與變壓器都是利用電磁感應(yīng)原理，故A正確；加裝的金屬護(hù)板會(huì)產(chǎn)生渦流，渦流會(huì)產(chǎn)生熱量，且可能會(huì)熔化金屬，故加裝金屬護(hù)板浪費(fèi)能量，還可能損壞電器，故B錯(cuò)誤；應(yīng)將供電線圈接到交流電源上，對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，故C錯(cuò)誤；當(dāng)受電線圈沒有對(duì)準(zhǔn)供電線圈(二者沒有完全重合)時(shí)，也可以進(jìn)行無線充電，故D錯(cuò)誤。例6(多選)如圖所示，通過水平絕緣傳送帶輸送完全相同的銅線圈，線圈等距離排列，且與傳送帶以相同的速度勻速運(yùn)動(dòng)。為了檢測(cè)出個(gè)別未閉合的不合格線圈，讓傳送帶通過一固定勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直于傳送帶運(yùn)動(dòng)方向．根據(jù)穿過磁場(chǎng)后線圈間的距離，就能夠檢測(cè)出不合格線圈。通過觀察圖形，判斷下列說法正確的是(BD)A．若線圈閉合，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線圈中感應(yīng)電流方向從上向下看為逆時(shí)針B．若線圈閉合，傳送帶以較大速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)對(duì)線圈的作用力增大C．從圖中可以看出，第2個(gè)線圈是不合格線圈D．從圖中可以看出，第3個(gè)線圈是不合格線圈[解析]若線圈閉合，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，穿過線圈的磁通量增大，由楞次定律可知，線圈中的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向下，所以感應(yīng)電流的方向從上向下看是順時(shí)針，故A錯(cuò)誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，傳送帶以較大速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)較大，則感應(yīng)電流較大，磁場(chǎng)對(duì)線圈的作用力增大，故B正確；由題圖知1、2、4、5、6線圈都發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng)，而第3個(gè)線圈沒有滑動(dòng)，則第3個(gè)線圈不閉合，沒有產(chǎn)生感應(yīng)電流，故C錯(cuò)誤，D正確。2年高考·1年模擬2NIANGAOKAO1NIANMONI1．(2020·天津)(多選)手機(jī)無線充電是比較新穎的充電方式。如圖所示，電磁感應(yīng)式無線充電的原理與變壓器類似，通過分別安裝在充電基座和接收能量裝置上的線圈，利用產(chǎn)生的磁場(chǎng)傳遞能量。當(dāng)充電基座上的送電線圈通入正弦式交變電流后，就會(huì)在鄰近的受電線圈中感應(yīng)出電流，最終實(shí)現(xiàn)為手機(jī)電池充電。在充電過程中(AC)A．送電線圈中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)呈周期性變化B．受電線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)恒定不變C．送電線圈和受電線圈通過互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)能量傳遞D．手機(jī)和基座無需導(dǎo)線連接，這樣傳遞能量沒有損失[解析]電磁感應(yīng)式無線充電的原理是電磁感應(yīng)。利用周期性變化的正弦式交變電流可以在送電線圈附近產(chǎn)生周期性變化的交變磁場(chǎng)，故A正確；當(dāng)受電線圈處于交變磁場(chǎng)中時(shí)，受電線圈中產(chǎn)生交變感應(yīng)電流，交變感應(yīng)電流的磁場(chǎng)是周期性變化的，故B錯(cuò)誤；送電線圈與受電線圈通過互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)能量傳遞，故C項(xiàng)正確；手機(jī)和基座之間無需導(dǎo)線連接，但是充電過程中存在磁損、熱損等，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。故選A、C。2．(2019·全國卷Ⅰ，20)(多選)空間存在一方向與紙面垂直、大小隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其邊界如圖(a)中虛線MN所示。一硬質(zhì)細(xì)導(dǎo)線的電阻率為ρ、橫截面積為S，將該導(dǎo)線做成半徑為r的圓環(huán)固定在紙面內(nèi)，圓心O在MN上。t＝0時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向如圖(a)所示；磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖(b)所示。則在t＝0到t＝t1的時(shí)間間隔內(nèi)(BC)圖(a)圖(b)A．圓環(huán)所受安培力的方向始終不變B．圓環(huán)中的感應(yīng)電流始終沿順時(shí)針方向C．圓環(huán)中的感應(yīng)電流大小為eq\f(B0rS,4t0ρ)D．圓環(huán)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為eq\f(B0πr2,4t0)[解析]A錯(cuò)：由于通過圓環(huán)的磁通量均勻變化，故圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流的大小和方向不變，但t0時(shí)刻磁場(chǎng)方向發(fā)生變化，故安培力方向發(fā)生變化。B對(duì)：根據(jù)楞次定律，圓環(huán)中感應(yīng)電流的方向始終沿順時(shí)針方向。C對(duì)，D錯(cuò)：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝eq\f(ΔB,Δt)·S′＝eq\f(B0,t0)·eq\f(πr2,2)＝eq\f(πB0r2,2t0)，根據(jù)閉合電路歐姆定律知，電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(\f(πB0r2,2t0),ρ\f(2πr