專題11電磁感應(yīng)現(xiàn)象和應(yīng)用01專題網(wǎng)絡(luò)·思維腦圖02考情分析·解密高考03高頻考點·以考定法04核心素養(yǎng)·難點突破05創(chuàng)新好題·輕松練考點內(nèi)容學(xué)習(xí)目標(biāo)楞次定律1.掌握楞次定律的內(nèi)涵及幾種常用的情況；2.了解兩類電動勢的產(chǎn)生，會計算對應(yīng)的感應(yīng)電動勢；3.了解自感與互感現(xiàn)象及渦流現(xiàn)象；4.會分析解讀常見的電磁感應(yīng)圖像問題，并會結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律寫出表達式；5.會畫等效電路圖，會求解電路中的參數(shù)兩類電動勢計算自感、互感及渦流電磁感應(yīng)圖像問題楞次定律與法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用感應(yīng)電流方向的判斷楞次定律：線圈面積不變，磁感應(yīng)強度發(fā)生變化的情形，往往用楞次定律．右手定則：導(dǎo)體棒切割磁感線的情形往往用右手定則．楞次定律中“阻礙”的主要表現(xiàn)形式阻礙原磁通量的變化——“增反減同”；阻礙物體間的相對運動——“來拒去留”；使線圈面積有擴大或縮小的趨勢——一般情況下為“增縮減擴”；阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)——一般情況下為“增反減同”．法拉第電磁感應(yīng)定律的理解及應(yīng)用感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢．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)．法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比．公式：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，其中n為線圈匝數(shù)．感應(yīng)電流與感應(yīng)電動勢的關(guān)系：I＝eq\f(E,R＋r).說明：E的大小與Φ、ΔΦ無關(guān)，決定于磁通量的變化率eq\f(ΔΦ,Δt).求感應(yīng)電動勢的方法法拉第電磁感應(yīng)定律：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(S不變時，E＝nS\f(ΔB,Δt),B不變時，E＝nB\f(ΔS,Δt)))導(dǎo)體棒垂直切割磁感線：E＝Blv.導(dǎo)體棒以一端為圓心在垂直勻強磁場的平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動：E＝eq\f(1,2)Bl2ω.線圈繞與磁場垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(從線圈位于中性面開始計時)：e＝nBSωsinωt.通過回路截面的電荷量q＝eq\x\to(I)Δt＝eq\f(nΔΦ,R總Δt)Δt＝eq\f(nΔΦ,R總).q僅與n、ΔΦ和回路總電阻R總有關(guān)，與時間長短無關(guān)，與Φ是否均勻變化無關(guān)．動生電動勢導(dǎo)體平動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的算式E＝Blv的理解直接使用E＝Blv的條件是：在勻強磁場中，B、l、v三者互相垂直．如果不相互垂直，應(yīng)取垂直分量進行計算．有效長度：公式E＝Blv中的l為導(dǎo)體兩端點連線在垂直于速度方向上的投影長度．如圖，導(dǎo)體的有效長度分別為：圖甲：l＝eq\x\to(cd)sinβ.圖乙：沿v方向運動時，l＝eq\x\to(MN).圖丙：沿v1方向運動時，l＝eq\r(2)R；沿v2方向運動時，l＝R.相對速度：E＝Blv中的速度v是導(dǎo)體相對磁場的速度，若磁場也在運動，應(yīng)注意速度間的相對關(guān)系．導(dǎo)體轉(zhuǎn)動切割磁感線如圖，當(dāng)長為l的導(dǎo)體在垂直于勻強磁場(磁感應(yīng)強度為B)的平面內(nèi)，繞一端以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)導(dǎo)體運動Δt時間后，轉(zhuǎn)過的弧度θ＝ωΔt，掃過的面積ΔS＝eq\f(1,2)l2ωΔt，則E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(BΔS,Δt)＝eq\f(1,2)Bl2ω(或E＝Bleq\x\to(v)＝Bleq\f(vA＋vC,2)＝Bleq\f(ωl,2)＝eq\f(1,2)Bl2ω)．自感與互感通電自感和斷電自感的比較電路圖器材要求A1、A2同規(guī)格，R＝RL，L較大L很大(有鐵芯)通電時在S閉合瞬間，燈A2立即亮起來，燈A1逐漸變亮，最終一樣亮燈A立即亮，然后逐漸變暗達到穩(wěn)定斷電時回路電流減小，燈泡逐漸變暗，A1電流方向不變，A2電流反向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總結(jié)自感電動勢總是阻礙原電流的變化電磁感應(yīng)中的圖像問題1．電磁感應(yīng)中常見的圖像：常見的有磁感應(yīng)強度、磁通量、感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流、速度、安培力等隨時間或位移的變化圖像．2．解答此類問題的兩個常用方法排除法：定性分析電磁感應(yīng)過程中某個物理量的變化情況，把握三個關(guān)注，快速排除錯誤的選項．這種方法能快速解決問題，但不一定對所有問題都適用．函數(shù)關(guān)系法：根據(jù)題目所給的條件寫出物理量之間的函數(shù)關(guān)系，再對圖像作出判斷，這種方法得到的結(jié)果準(zhǔn)確、詳細，但不夠簡捷．電磁感應(yīng)中的電路問題1．電磁感應(yīng)中的電源做切割磁感線運動的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路相當(dāng)于電源．電動勢：E＝Blv或E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，這部分電路的阻值為電源內(nèi)阻．用右手定則或楞次定律與安培定則結(jié)合判斷，感應(yīng)電流流出的一端為電源正極．2．分析電磁感應(yīng)電路問題的基本思路3．電磁感應(yīng)中電路知識的關(guān)系圖考向一：楞次定律【探究重點】用右手定則判斷，該方法只適用于導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流，注意三個要點：掌心——磁感線穿入；拇指——指向?qū)w運動的方向；四指——指向感應(yīng)電流的方向．內(nèi)容例證增反減同磁體靠近線圈，B感與B原方向相反當(dāng)I1增大時，環(huán)B中的感應(yīng)電流方向與I1相反；當(dāng)I1減小時，環(huán)B中的感應(yīng)電流方向與I1相同來拒去留磁體靠近，是斥力磁體遠離，是引力阻礙磁體與圓環(huán)相對運動增縮減擴(適用于單向磁場)P、Q是光滑固定導(dǎo)軌，a、b是可動金屬棒，磁體下移上移，a、b靠近遠離，使回路面積有縮小擴大的趨勢增離減靠當(dāng)開關(guān)S閉合時，左環(huán)向左擺動、右環(huán)向右擺動，遠離通電線圈通過遠離和靠近阻礙磁通量的變化說明以上情況“殊途同歸”，實質(zhì)上都是以不同的方式阻礙磁通量的變化【高考解密】(2022·河北卷·5)將一根絕緣硬質(zhì)細導(dǎo)線順次繞成如圖所示的線圈，其中大圓面積為S1，小圓面積均為S2，垂直線圈平面方向有一隨時間t變化的磁場，磁感應(yīng)強度大小B＝B0＋kt，B0和k均為常量，則線圈中總的感應(yīng)電動勢大小為()A．kS1 B．5kS2C．k(S1－5S2) D．k(S1＋5S2)【考向預(yù)測】（2023·江蘇省八市高三下學(xué)期三模補償訓(xùn)練）如圖所示，邊長為L、阻值為R的正方形單匝金屬線圈abcd從圖示位置（線圈平面與紙面相平行）開始繞通過b、d兩點的軸EF以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，EF的左側(cè)有垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，右側(cè)沒有磁場，下列說法正確的是（）A.在圖示位置線圈的磁通量最大，磁通量的變化率也最大B.從圖示位置轉(zhuǎn)出磁場的過程中，線圈中產(chǎn)生a→d→c→b→a方向的感應(yīng)電流C.線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為D.線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為考向二：兩類電動勢問題【探究重點】感生電動勢公式：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，其中n為線圈匝數(shù)．動聲電動勢：直接使用E＝Blv的條件是：在勻強磁場中，B、l、v三者互相垂直．如果不相互垂直，應(yīng)取垂直分量進行計算．【高考解密】(2022·江蘇卷·5)如圖所示，半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化關(guān)系為B＝B0＋kt，B0、k為常量，則圖中半徑為R的單匝圓形線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為()A．πkr2 B．πkR2C．πB0r2 D．πB0R2【考向預(yù)測】(2023·上海市模擬)如圖所示，由均勻?qū)Ь€制成的半徑為R的圓環(huán)，以速度v勻速進入一磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場．當(dāng)圓環(huán)運動到圖示位置(∠aOb＝90°)時，a、b兩點的電勢差Uab為()A.eq\r(2)BRv B.eq\f(\r(2),2)BRvC．－eq\f(\r(2),4)BRv D．－eq\f(3\r(2),4)BRv考向三：自感與互感及渦流【探究重點】自感現(xiàn)象：當(dāng)一個線圈中的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化的磁場在線圈本身激發(fā)出感應(yīng)電動勢．這種現(xiàn)象稱為自感，由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫作自感電動勢．表達式：E＝Leq\f(ΔI,Δt).自感系數(shù)L的影響因素：與線圈的大小、形狀、匝數(shù)以及是否有鐵芯有關(guān)．渦流現(xiàn)象：塊狀金屬放在變化磁場中，或者讓它在非均勻磁場中運動時，金屬塊內(nèi)產(chǎn)生的漩渦狀感應(yīng)電流．渦流現(xiàn)象產(chǎn)生原因：金屬塊內(nèi)磁通量變化→感應(yīng)電動勢→感應(yīng)電流．【高考解密】(2022·重慶卷·13)某同學(xué)以金屬戒指為研究對象，探究金屬物品在變化磁場中的熱效應(yīng)．如圖所示，戒指可視為周長為L、橫截面積為S、電阻率為ρ的單匝圓形線圈，放置在勻強磁場中，磁感應(yīng)強度方向垂直于戒指平面．若磁感應(yīng)強度大小在Δt時間內(nèi)從0均勻增加到B0，求：(1)戒指中的感應(yīng)電動勢和電流；(2)戒指中電流的熱功率．【考向預(yù)測】(2023·北京·統(tǒng)考高考真題)如圖所示，L是自感系數(shù)很大、電阻很小的線圈，P、Q是兩個相同的小燈泡，開始時，開關(guān)S處于閉合狀態(tài)，P燈微亮，Q燈正常發(fā)光，斷開開關(guān)(

)A．P與Q同時熄滅 B．P比Q先熄滅C．Q閃亮后再熄滅 D．P閃亮后再熄滅考向四：電磁感應(yīng)圖像問題【探究重點】解題步驟明確圖像的種類，即是B－t圖還是Φ－t圖，或者E－t圖、I－t圖等；對切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的情況，還常涉及E－x圖像和i－x圖像；分析電磁感應(yīng)的具體過程；用右手定則或楞次定律確定方向的對應(yīng)關(guān)系；結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路的歐姆定律、牛頓運動定律等知識寫出相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式；根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進行數(shù)學(xué)分析，如分析斜率的變化、截距等；畫圖像或判斷圖像．常用方法排除法：定性地分析電磁感應(yīng)過程中物理量的正負，增大還是減小，以及變化快慢，來排除錯誤選項．函數(shù)法：寫出兩個物理量之間的函數(shù)關(guān)系，然后由函數(shù)關(guān)系對圖像進行分析和判斷．【高考解密】(2015·山東·高考真題)如圖甲，R0為定值電阻，兩金屬圓環(huán)固定在同一絕緣平面內(nèi)，左端連接在一周期為T0的正弦交流電源上，經(jīng)二極管整流后，通過R0的電流i始終向左，其大小按圖乙所示規(guī)律變化，規(guī)定內(nèi)圓環(huán)a端電勢高于b端時，a、b間的電壓uab為正，下列uabt圖像可能正確的是(

)A． B．C． D．【考向預(yù)測】如圖所示，將一均勻?qū)Ь€圍成一圓心角為90°的扇形導(dǎo)線框OMN，圓弧MN的圓心為O點，將O點置于直角坐標(biāo)系的原點，其中第二和第四象限存在垂直紙面向里的勻強磁場，其磁感應(yīng)強度大小為B，第三象限存在垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為2B.t＝0時刻，讓導(dǎo)線框從圖示位置開始以O(shè)點為圓心沿逆時針方向做勻速圓周運動，規(guī)定電流方向ONM為正，在下面四幅圖中能夠正確表示電流i與時間t關(guān)系的是()考向六：電磁感應(yīng)中的電路問題【探究重點】計算電荷量的導(dǎo)出公式：q＝neq\f(ΔФ,R總)，在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，只要穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，閉合回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，設(shè)在時間Δt內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量為q，則根據(jù)電流定義式eq\x\to(I)＝eq\f(q,Δt)及法拉第電磁感應(yīng)定律eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)，得q＝eq\x\to(I)Δt＝eq\f(\x\to(E),R總)Δt＝eq\f(nΔΦ,R總Δt)Δt＝eq\f(nΔΦ,R總)，即q＝neq\f(ΔΦ,R總).【高考解密】(2018·全國卷Ⅰ·17)如圖，導(dǎo)體軌道OPQS固定，其中PQS是半圓弧，Q為半圓弧的中點，O為圓心．軌道的電阻忽略不計．OM是有一定電阻、可繞O轉(zhuǎn)動的金屬桿，M端位于PQS上，OM與軌道接觸良好．空間存在與半圓所在平面垂直的勻強磁場，磁感應(yīng)強度的大小為B.現(xiàn)使OM從OQ位置以恒定的角速度逆時針轉(zhuǎn)到OS位置并固定(過程Ⅰ)；再使磁感應(yīng)強度的大小以一定的變化率從B增加到B′(過程Ⅱ)．在過程Ⅰ、Ⅱ中，流過OM的電荷量相等，則eq\f(B′,B)等于()A.eq\f(5,4)B.eq\f(3,2)C.eq\f(7,4)D．2【考向預(yù)測】如圖所示，單匝正方形線圈A邊長為0.2m，線圈平面與勻強磁場垂直，且一半處在磁場中，磁感應(yīng)強度隨時間變化的規(guī)律為B＝(0.8－0.2t)T．開始時開關(guān)S未閉合，R1＝4Ω，R2＝6Ω，C＝20μF，線圈及導(dǎo)線電阻不計．閉合開關(guān)S，待電路中的電流穩(wěn)定后．求：(1)回路中感應(yīng)電動勢的大??；(2)電容器所帶的電荷量．(2023·海南·統(tǒng)考高考真題)汽車測速利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，汽車可簡化為一個矩形線圈abcd，埋在地下的線圈分別為1、2，通上順時針(俯視)方向電流，當(dāng)汽車經(jīng)過線圈時(

)A．線圈1、2產(chǎn)生的磁場方向豎直向上B．汽車進入線圈1過程產(chǎn)生感應(yīng)電流方向為abcdC．汽車離開線圈1過程產(chǎn)生感應(yīng)電流方向為abcdD．汽車進入線圈2過程受到的安培力方向與速度方向相同(2021·北京·高考真題)某同學(xué)搬運如圖所示的磁電式電流表時，發(fā)現(xiàn)表針晃動劇烈且不易停止。按照老師建議，該同學(xué)在兩接線柱間接一根導(dǎo)線后再次搬運，發(fā)現(xiàn)表針晃動明顯減弱且能很快停止。下列說法正確的是()A．未接導(dǎo)線時，表針晃動過程中表內(nèi)線圈不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢B．未接導(dǎo)線時，表針晃動劇烈是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用C．接上導(dǎo)線后，表針晃動過程中表內(nèi)線圈不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢D．接上導(dǎo)線后，表針晃動減弱是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用(2022·黑龍江省哈爾濱三中模擬)半徑為L的圓形磁場區(qū)域如圖所示，左側(cè)磁場方向垂直紙面向外，右側(cè)磁場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度大小均為B.導(dǎo)體棒AB長為2L，與圓磁場的直徑重合．當(dāng)導(dǎo)體棒以角速度ω繞其中點在紙面內(nèi)順時針轉(zhuǎn)動時，導(dǎo)體棒兩端的電勢差UAB為()A．0 B．eq\f(BL2ω,2)C．BL2ω D．2BL2ω(2023·江蘇省公道中學(xué)模擬)有一個銅盤，輕輕撥動它，能長時間地繞軸自由轉(zhuǎn)動．如果在轉(zhuǎn)動時把蹄形磁體的兩極放在銅盤的邊緣，但并不與銅盤接觸，如圖所示，銅盤就能在較短的時間內(nèi)停止．關(guān)于該實驗現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．銅盤被磁化后，與磁體相互作用導(dǎo)致明顯減速B．銅盤的磁通量不變，因此不會產(chǎn)生感應(yīng)電流C．對調(diào)蹄形磁體磁極的位置，實驗現(xiàn)象也相同D．將銅盤全部放在范圍足夠大的勻強磁場中，實驗現(xiàn)象更明顯(2023·江蘇省楚州中學(xué)模擬)浮桶式燈塔模型如圖甲，其由帶空腔的磁體和一個連著燈泡的線圈組成，磁體在空腔產(chǎn)生