專題27法拉第電磁感應(yīng)定律

目錄

題型一實驗：探究影響感應(yīng)電流方向的因素........................................1

題型二感應(yīng)電流的產(chǎn)生和方向判斷.................................................6

題型三楞次定律推論的應(yīng)用.......................................................9

題型四“三定則、一定律”的應(yīng)用..................................................12

題型五法拉第電磁感應(yīng)定律的理解及應(yīng)用.........................................14

題型六導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢........................................17

類型1平動切割磁感線.......................................................18

類型2轉(zhuǎn)動切割磁感線.......................................................19

類型3有效長度問題.........................................................22

題型六自感現(xiàn)象.................................................................24

題型一實驗：探究影響感應(yīng)電流方向的因素

1.實驗設(shè)計

如圖2所示，通過將條形磁體插入或拔出線圈來改變穿過螺線管的磁通量，根據(jù)電流表指針

的偏轉(zhuǎn)方向判斷感應(yīng)電流的方向。

2.實驗結(jié)論

當(dāng)穿過線圈的磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相反；當(dāng)穿過線圈的磁通量減

小時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相同。

3.注意事項

實驗前應(yīng)首先查明電流表中電流的流向與電流表指針偏轉(zhuǎn)方向之間的關(guān)系，判斷的方法是:

采用如圖所示的電路，把一節(jié)干電池與電流表及線圈串聯(lián)，由于電流表量程較小，所以在電

路中應(yīng)接入限流變阻器R,電池采用舊電池，開關(guān)S采用瞬間接觸，記錄指針偏轉(zhuǎn)方向。

【例1】（2023?海南?統(tǒng)考模擬預(yù)測）某同學(xué)在“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實驗中，首先按圖甲接

線，判斷電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系，然后依次按圖乙將電流表與A線圈連

成一個閉合回路，按圖丙將電流表與導(dǎo)體棒仍連成一個閉合回路（圖中N、S兩極上下正

對）。在圖甲中，當(dāng)閉合開關(guān)S時，觀察到電流表指針向右偏轉(zhuǎn)（不通電時電流表指針停在

正中央），貝1J：

（1）在圖乙中，在磁體S極插入線圈A的過程中，電流表的指針將偏轉(zhuǎn)；磁體放在

A中不動時，電流表的指針將偏轉(zhuǎn)。（均選填“向左”、“向右”或“不發(fā)生”）

（2）在圖丙中，處在兩磁極之間的導(dǎo)體棒仍向右移動過程中，電流表的指針將偏轉(zhuǎn)；

導(dǎo)體棒必豎直向上移動過程中，電流表的指針將偏轉(zhuǎn)。（均選填“向左”、“向右”或“不

發(fā)生”）

【例2】.（2023?全國?高三專題練習(xí)）為了探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，如圖所示為“探究產(chǎn)生感應(yīng)電

流的條件的實驗裝置”。

(1)如圖1所示，下列操作中，電流表的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是()

A.將條形磁鐵放在線圈中不動

B.將條形磁鐵插入線圈

C.將條形磁鐵從線圈中拔出

D.將條形磁鐵從圖示位置向左移動

(2)某實驗小組將電池、線圈A、線圈B、滑動變阻器、靈敏電流計、開關(guān)按照如圖2所

示的方式連接。當(dāng)閉合開關(guān)時發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針左偏。由此可知：

(a)當(dāng)滑動變阻器的滑片P向左移動時，靈敏電流計的指針(填“左偏”、“不動”、

“右偏”)；

(b)將線圈A拔出時，靈敏電流計的指針(填“左偏”、“不動”、“右偏”)。

(3)某同學(xué)在實驗室按如圖2所示重做電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實驗，當(dāng)他接通、斷開開關(guān)時，電

流表的指針都沒有偏轉(zhuǎn)，其可能的原因_______。

A.開關(guān)接線柱斷路

B.電流表的正負(fù)極接錯

C.線圈B的接頭接反

D.蓄電池的正負(fù)極接反

【例3】.(2023春?上海嘉定?高三統(tǒng)考階段練習(xí))為探究“影響感應(yīng)電流方向的因素”，某同

學(xué)實驗如下：

(1)首先按圖甲所示連接電路，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)靈敏電流計指針向左偏轉(zhuǎn)；再按圖乙所

示連接電路，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流計指針向右偏轉(zhuǎn)。進行上述實驗的目的是檢驗()

A.各儀器及導(dǎo)線是否完好

B.干電池是否為新電池

C.電流計測量的電流是否準(zhǔn)確

D.電流計指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系

(2)接下來用如圖所示的裝置做實驗，圖中螺線管上的粗線標(biāo)示的是導(dǎo)線的繞行方向。某

次實驗中在條形磁鐵插入螺線管的過程中，觀察到電流計指針向右偏轉(zhuǎn)，說明螺線管中的電

流方向(從上往下看)是沿(選填“順時針”或“逆時針”)方向，由此可推斷磁鐵下端

的磁極為極。

(3)用通電螺線管代替條形磁鐵，實驗器材如圖所示，請完善實物連接圖.

（4）連好電路，并將B線圈插入A線圈中。在閉合電鍵瞬間，發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針向右

偏了一下，若要使靈敏電流計的指針向左偏轉(zhuǎn)，滑動變阻器的滑片應(yīng)向滑動。

【例4】.（2023?全國?模擬預(yù)測）甲、乙、丙三位同學(xué)利用如圖所示裝置探究影響感應(yīng)電流

方向的因素。

（1）如圖。，甲同學(xué)在斷開開關(guān)時發(fā)現(xiàn)靈敏電流計指針向右偏轉(zhuǎn)，下列操作中同樣能使指

針向右偏轉(zhuǎn)的有o

A.閉合開關(guān)

B.開關(guān)閉合時將滑動變阻器的滑片向左滑動

C,開關(guān)閉合時將A線圈從8線圈中拔出

D.開關(guān)閉合時將A線圈倒置再重新插入B線圈中

（2）為確切判斷5線圈中的感應(yīng)電流方向，應(yīng)在實驗前先查明靈敏電流計

的關(guān)系。

（3）如圖6,乙同學(xué)將條形磁鐵從8線圈上方由靜止釋放，使其筆直落入B線圈中，多次

改變釋放高度，發(fā)現(xiàn)釋放高度越高，靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)過的角度越大。該現(xiàn)象說明了線圈

中（選填“磁通量”“磁通量變化量”或“磁通量變化率”）越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越

大。

（4）丙同學(xué)設(shè)計了如圖。所示的裝置來判斷感應(yīng)電流的方向。他先使用多用電表的歐姆擋

對二極管正負(fù)極進行確認(rèn)，某次測量時發(fā)現(xiàn)多用電表指針幾乎沒有偏轉(zhuǎn)，說明此時黑表筆接

觸的是二極管的（選填“正極”或“負(fù)極”）。實驗操作時將磁鐵插入線圈時，只有燈

（選填"C”或"D”）短暫亮起。

題型二感應(yīng)電流的產(chǎn)生和方向判斷

1.產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種情況

結(jié)

論?.

只

要

穿

過

閉合

回

導(dǎo)

體

磁

的

路

發(fā)

量

磁通量通

化

變

生

導(dǎo)

合

閉

回

路

體

就

有

中

應(yīng)

電

感

流

2.用楞次定律判斷

方向

B的

原磁場

回路及

研究的

一明確要

原

—

二

變

，

三

感

，

四

電

流

則判斷

右手定

3.用

入。

線穿

磁感

心——

⑴掌

。

方向

動的

體運

向?qū)?/p>

---指

（2）拇指

向。

的方

電流

感應(yīng)

指向

指——

（3）四

的勻

面向里

直于紙

間有垂

H之

I和

虛線

示，

圖所

試）如

學(xué)業(yè)考

三統(tǒng)考

南?高

23?湖

]（20

[例1

）

（

的是

正確

說法

下列

置.

三個位

b.c

過。、

次經(jīng)

，依

處落下

圈自高

閉合線

場，

強磁

-

1

一一又

又"「

"'—

Tx

x"

B

X

x;

;X

X

b：

n

二

一pC

_j

______

ci__

電流

生感應(yīng)

不會產(chǎn)

置。

在位

線畫

A.

運動

做加速

6一定

位置

圈在

B.線

應(yīng)電流

產(chǎn)生感

置c會

和位

置6

有位

圈只

C.線

產(chǎn)生

應(yīng)電流

都有感

個位置

c三

、b、

線圈a

D.

（

的是

正確

法，

的說

幅圖

丁四

丙、

乙、

甲、

關(guān)于

下列

測）

擬預(yù)

東?模

23?廣

】（20

【例2

A.圖甲中，當(dāng)兩導(dǎo)體棒以相同的速度在導(dǎo)軌上勻速向右運動時，導(dǎo)體棒中能產(chǎn)生感應(yīng)電流

B.圖乙中，當(dāng)導(dǎo)體棒H在勻強磁場中以恒定的角速度轉(zhuǎn)動時，導(dǎo)體棒中能產(chǎn)生感應(yīng)電流

C.圖丙中，當(dāng)閉合圓環(huán)導(dǎo)體（水平放置）某一直徑正上方的直導(dǎo)線中通有直電流時，閉合

圓環(huán)導(dǎo)體中能產(chǎn)生感應(yīng)電流

D.圖丁中，當(dāng)滑動變阻器的滑片尸向右滑動時，不閉合的導(dǎo)體環(huán)中能產(chǎn)生感應(yīng)電流

【例3】（2023?湖北武漢?統(tǒng)考模擬預(yù)測）如圖所示平面內(nèi)，在通有圖示方向電流/的長直導(dǎo)

線右側(cè)，固定一正方形導(dǎo)線框用打，湖邊與直導(dǎo)線平行。調(diào)節(jié)電流/的大小，使得空間各

點的磁感應(yīng)強度隨時間均勻增加，則（）

A.導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流逐漸增大

B.導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流沿順時針方向

C.導(dǎo)線框的反邊受到的安培力大小恒定

D.導(dǎo)線框整體受到的安培力方向水平向右

【例3】.（2022?廣東選擇考模擬）如圖為電磁剎車實驗裝置，小車底面安裝有矩形導(dǎo)線框abed,

線框底面平行于地面，在小車行進方向有與。6加等寬、等長的有界勻強磁場，磁場方向垂

直地面向上。小車進入磁場前撤去牽引力，小車穿過磁場后滑行一段距離停止。則小車（）

A.進入磁場時，矩形導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的方向為adcba

B.離開磁場時，矩形導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的方向為油加。

C.穿過磁場的過程中，中間有一段時間矩形導(dǎo)線框中沒有感應(yīng)電流

D.穿過磁場的過程中，矩形導(dǎo)線框受到的安培力方向始終水平向左

題型三楞次定律推論的應(yīng)用

內(nèi)容例證

可

阻礙原磁通量變化——“增反減

同“B原

磁鐵靠近線圈，8域與2娘方向相反

///////////

磁鐵靠近，是斥力

阻礙相對運動一“來拒去留”/〃〃(/〃〃

^NAS.

噫7

磁鐵遠離，是引力

汨］

Qi

使回路面積有擴大或縮小的趨

a1)

勢——“增縮減擴”

P、。是光滑固定導(dǎo)軌，〃、b是可動金屬棒，磁鐵下移，a、

b靠近

A

阻礙原電流的變化——“增反減

同”

合上S,B先亮

【例1】（2023?北京朝陽?統(tǒng)考二模）如圖所示，用細(xì)線吊起一個鋁環(huán)，將磁鐵的N極沿鋁環(huán)

的中心軸線靠近鋁環(huán)，鋁環(huán)向右擺動。下列說法正確的是（）

A.N極靠近鋁環(huán)時，從左向右看鋁環(huán)中的感應(yīng)電流方向為順時針

B.鋁環(huán)右擺的過程中，磁鐵對鋁環(huán)做的功大于鋁環(huán)動能的增加量

C.僅將鋁環(huán)改為鐵環(huán)，鐵環(huán)也一定會向右擺動

D.若將磁鐵的S極沿鋁環(huán)的中心軸線靠近鋁環(huán)，鋁環(huán)將會向左擺動

【例2】.（2023?北京東城?北京市廣渠門中學(xué)?？既＃┰趧驈姶艌鲋蟹胖靡粋€金屬圓環(huán)，

磁場方向與圓環(huán)平面垂直。規(guī)定圖1所示磁場方向為正。當(dāng)磁感應(yīng)強度8隨時間/按圖2所

示的正弦規(guī)律變化時，下列說法正確的是（）

圖1圖2

A.A時刻，圓環(huán)中無感應(yīng)電流

B.J時刻，圓環(huán)上各點受到的安培力最大

C.時間內(nèi)，圓環(huán)中感應(yīng)電流方向始終沿順時針方向

D.時間內(nèi)，圓環(huán)先出現(xiàn)擴張趨勢，后出現(xiàn)收縮趨勢

【例3工（2023?海南?統(tǒng)考模擬預(yù)測）如圖，固定的彈性金屬圓環(huán)與螺線管共軸，在閉合開

關(guān)S的瞬間，有關(guān)環(huán)中的感應(yīng)電流/的方向（從環(huán)的右側(cè)往左側(cè)看）和環(huán)形變的說法正確的

是（）

A.順時針方向，擴張B.順時針方向，收縮

C.逆時針方向，擴張D.逆時針方向，收縮

【例4】.（2023?河北滄州?滄縣中學(xué)?？寄M預(yù)測）如圖甲所示，一長直導(dǎo)線與閉合金屬線

框位于同一豎直平面內(nèi)，長直導(dǎo)線中的電流i隨時間/的變化關(guān)系如圖乙所示（以水平向右

為電流的正方向），則在0L時間內(nèi)，下列說法正確的是（）

長直導(dǎo)線

閉合金屬線框

甲乙

A.穿過線框的磁通量一直減小

B.線框中始終產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流

C.線框先有收縮的趨勢后有擴張的趨勢

D.線框所受安培力的合力先向下后向上

【例5】（2023?廣東?模擬預(yù)測）某同學(xué)設(shè)想的減小電梯墜落時造成傷害的一種應(yīng)急安全裝置

如圖所示，在電梯轎廂底部安裝永久強磁鐵，磁鐵N極朝上，電梯井道內(nèi)壁上鋪設(shè)若干金

屬線圈，線圈在電梯轎廂墜落時能自動閉合，從而減小對箱內(nèi)人員的傷害。當(dāng)電梯轎廂墜落

到圖示位置時，下列說法正確的是（）

A.從上往下看，金屬線圈A中的感應(yīng)電流沿順時針方向

B.從上往下看，金屬線圈B中的感應(yīng)電流沿順時針方向

C.金屬線圈A對電梯轎廂下落有阻礙作用，B沒有阻礙作用

D.金屬線圈B有收縮的趨勢，A有擴張的趨勢

題型四“三定則、一定律”的應(yīng)用

“三個定則”“一個定律”的比較

名稱用途選用原則

安培定則判斷電流產(chǎn)生的磁場（方向）分布因電生磁

左手定則判斷通電導(dǎo)線、運動電荷所受磁場力的方向因電受力

右手定則判斷導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向或電源正負(fù)極因動生電

因磁通量

楞次定律判斷因回路磁通量改變而產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向

變化生電

【例1】（2023?全國?高三專題練習(xí)）如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的

金屬棒PQ、MN,的左邊有一如圖所示的閉合電路，當(dāng)P。在一外力的作用下運動時,

向右運動，則尸。所做的運動可能是（）

A.向右加速運動B.向左加速運動

C.向右減速運動D,向左減速運動

【例2】.（2021?全國?高三專題練習(xí)）如圖所示，一電子以初速度v沿與金屬板平行的方向

飛入極板間，發(fā)現(xiàn)電子向M板偏轉(zhuǎn)，則可能是（）

A.電鍵S閉合瞬間

B.電鍵S由閉合到斷開瞬間

C.電鍵S是閉合的，變阻器滑片P向左迅速滑動

D.電鍵S是閉合的，變阻器滑片P向右迅速滑動

【例3】.（2023?高三單元測試）如圖甲所示，螺線管P穿過一固定圓形線圈Q,P中通有變

化的電流。規(guī)定圖示電流方向為正，電流隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，則（）

A.,時亥I],從上往下看,線圈Q中有順時針方向的電流

B.這時刻，線圈Q中沒有感應(yīng)電流

C.ti~t2時間內(nèi)，Q中電流在增大

D.攵~右時間內(nèi)，Q中磁通量的變化率在增大

【例4】(2023?廣東?統(tǒng)考二模)如圖甲所示，驅(qū)動線圈通過開關(guān)S與電源連接，發(fā)射線圈放

在絕緣且內(nèi)壁光滑的發(fā)射導(dǎo)管內(nèi)。閉合開關(guān)S后，在。內(nèi)驅(qū)動線圈的電流心隨時間，的

變化如圖乙所示。在這段時間內(nèi)，下列說法正確的是()

A.驅(qū)動線圈內(nèi)部的磁場水平向左

C.f=0時發(fā)射線圈所受的安培力最大D.f=時發(fā)射線圈中的感應(yīng)電流最大

題型五法拉第電磁感應(yīng)定律的理解及應(yīng)用

1.感應(yīng)電動勢

⑴感應(yīng)電動勢：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢.

(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).

2.法拉第電磁感應(yīng)定律

(1)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.

(2)公式：￡=普，其中〃為線圈匝數(shù).

(3)感應(yīng)電流與感應(yīng)電動勢的關(guān)系：/=急.

(4)說明：E的大小與。、無關(guān)，決定于磁通量的變化率笑.

2.若已知⑦一/圖像，則圖線上某一點的切線斜率為等.

3.當(dāng)A0僅由8的變化引起時，E=n-,其中S為線圈在磁場中的有效面積.若8=為

ktf貝（J△/=k.

4.當(dāng)△⑦僅由S的變化引起時，E=nB-r:.

=7粵薩由右合等.求瞬時值是分別求出動生電動勢El

5.當(dāng)5、S同時變化時，則E

和感生電動勢也并進行疊加.

【例1】（2022?上海?高考真題）如圖所示，將一個單位長度電阻為％的均勻圓形金屬線圈用

一根不可伸長的輕繩懸掛在天花板下，線圈的半徑為R,粗細(xì)不計。過圓心。的直線MN的

下方有方向始終垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B的大小隨時間/的變化關(guān)系為

B=Bo-kt（Bo>O,k>O）,直線MN與線圈的交點為。、b。則下列說法正確的是（）

A.線圈中產(chǎn)生的電流大小恒為/=；!—

B.線圈中有逆時針方向的感應(yīng)電流

C.線圈所受到的安培力大小恒定不變

D.。-2時間內(nèi)線圈中產(chǎn)生的焦耳熱為。=可&

【例2】（2023?湖南長沙?長沙一中?？级＃┤鐖D所示，固定的均勻矩形鋁框abed,長度為

2L,寬度為L,左邊邊長為上的正方形區(qū)域漏^內(nèi)存在與鋁框平面垂直的勻強磁場。已知

鋁的電阻率為小單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為%電子的電荷量為e。某時刻起，磁感應(yīng)強

度以變化率些=%均勻增加。則（）

△t

XXX!

XXX：

XXX：

beC

A.空間中產(chǎn)生順時針方向的恒定電場

B.鋁框中的自由電子受到電場力的作用順時針方向定向移動形成電流

kL

C.自由電子定向移動的平均速率v=—

t>nep

D.一個電子沿鋁框運動一周，電場力做功卬=次L2

【例3】（2023?全國?高三專題練習(xí)）如圖所示，用均勻?qū)Ь€做成的單匝正方形線圈的面積為

S,正方形的一半放在垂直于線圈平面向里的勻強磁場中，a,b分別為兩對邊的中點，線圈

的總電阻為凡下列說法正確的是（）

；a