专题27 法拉第电磁感应定律（精讲）-2019年高考物理双基突破（二）

专题27 法拉第电磁感应定律（精讲）-2019年高考物理双基突破（二）

‎ 一、法拉第电磁感应定律 ‎1．感应电动势 ‎（1）感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势。‎ ‎（2）产生条件：穿过回路的磁通量发生改变，与电路是否闭合无关。‎ ‎（3）方向判断：感应电动势的方向用楞次定律或右手定则判断。‎ ‎2．法拉第电磁感应定律 ‎（1）内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。‎ ‎（2）公式：E＝n，其中n为线圈匝数。‎ ‎（3）感应电流与感应电动势的关系：遵循闭合电路的欧姆定律，即I＝。‎ ‎ 注意：①上式适用于回路磁通量发生变化的情况，回路不一定要闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化就会产生感应电动势；若电路是闭合的就会有感应电流产生。‎ ‎②ΔΦ不能决定E的大小，才能决定E的大小，而与ΔΦ之间无大小上的必然联系。‎ ‎③公式E=n，若Δt取一段时间，则E为△t这段时间内感应电动势的平均值。‎ ‎④磁通量的变化率是Φ－t图象上某点切线的斜率。‎ ‎3．对Φ、ΔΦ和的理解和易错点拨 ‎（1）不能通过公式正确地计算Φ、ΔΦ和的大小，错误地认为它们都与线圈的匝数n成正比。‎ ‎（2）认为公式中的面积S就是线圈的面积，而忽视了无效的部分；不能通过Φ－t（或B－t）图象正确地求解。‎ ‎（3）认为Φ＝0（或B＝0）时一定等于0。‎ ‎（4）不能正确地分析初、末状态穿过线圈的磁通量的方向关系，从而不能正确利用公式ΔΦ＝Φ2－Φ1求解ΔΦ。‎ ‎（5）Φ、ΔΦ、三个概念的区别：磁通量Ф=BScosθ，表示穿过这一平面的磁感线条数；磁通量的变化量△Ф=Ф2－Ф1表示磁通量变化的多少；磁通量的变化率表示磁通量变化的快慢。Ф大，ΔФ及不一定大，大，Ф及ΔФ也不一定大。它们的区别类似于力学中的v、Δv及a=的区别。‎ ‎4．法拉第电磁感应定律应用的三种情况 ‎（1）磁通量的变化是由面积变化引起的，ΔΦ＝B·ΔS，则E＝n。‎ ‎（2）磁通量的变化是由磁场变化引起时，ΔΦ＝ΔB·S，则E＝n。‎ ‎（3）磁通量的变化是由于面积和磁场共同变化引起时，则根据定义求，ΔΦ＝Φ末－Φ初，E＝n≠n。‎ ‎【题1】将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是 A．感应电动势的大小与线圈的匝数无关 ‎ B．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大 C．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大 D．感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同 ‎【答案】C ‎【解析】由法拉第电磁感应定律E＝n知，感应电动势的大小与线圈匝数有关，A错；感应电动势正比于，与磁通量的大小无直接关系，B错误、C正确；根据楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，即“增反减同”，D错误。 ‎ ‎【题7】如图所示，abcd为水平放置的平行“”形光滑金属导轨，间距为l，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计。已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成θ角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动（金属杆滑动过程中与导轨接触良好）。则 A．电路中感应电动势的大小为 ‎ B．电路中感应电流的大小为 C．金属杆所受安培力的大小为 ‎ D．金属杆的发热功率为 ‎【答案】B ‎【题8】如图，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上。当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc。已知bc边的长度为l。下列判断正确的是 A．Ua＞Uc，金属框中无电流 ‎ B．Ub＞Uc，金属框中电流方向沿abca C．Ubc＝－Bl2ω，金属框中无电流 ‎ D．Ubc＝Bl2ω，金属框中电流方向沿acba ‎【答案】C ‎ 三、感应电动势的计算及电势高低的判断 ‎1．计算：求解感应电动势常见情况 ‎ 情景 图 研究 对象 回路（不一 定闭合）‎ 一段直导线（或 等效成直导线）‎ 绕一端转动 的一段导体棒 绕与B垂直的 轴转动的导线框 表达 式 E＝n E＝BLv（L为 有效长度）‎ E＝BL2ω E＝NBSωcos ωt ‎2．说明 ‎（1）当ΔΦ仅由B的变化引起时，则E＝n；当ΔΦ仅由S的变化引起时，则E＝n；当ΔΦ由B、S的变化同时引起时，则E＝n≠n。‎ ‎（2）磁通量的变化率是Φ－t图象上某点切线的斜率。‎ ‎3．判断：把产生感应电动势的那部分电路或导体当作电源的内电路，那部分导体相当于电源．若电路是不闭合的，则先假设有电流通过，然后应用楞次定律或右手定则判断出电流的方向．电源内部电流的方向是由负极（低电势）流向正极（高电势），外电路顺着电流方向每经过一个电阻电势都要降低。‎ ‎【题9】（多选）如图所示，在一磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场中，垂直于磁场方向水平放着两根相距为h＝0.1 m的平行金属导轨MN和PQ，导轨电阻忽略不计，在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值R＝0.3 Ω的电阻，导轨上跨放着一根长为L＝0.2 m，每米阻值r＝2.0 Ω 的金属棒ab，金属棒与导轨正交放置，交点为c、d，当金属棒在水平拉力作用于以速度v＝4.0 m/s向左做匀速运动时，则下列说法正确的是 A．金属棒a、b两端点间的电势差为0.2 V B．水平拉金属棒的力的大小为0.02 N C．金属棒a、b两端点间的电势差为0.32 V ‎ D．回路中的发热功率为0.06 W ‎【答案】BC ‎【题10】如图所示，两个端面半径同为R的圆柱形铁芯同轴水平放置，相对的端面之间有一缝隙，铁芯上绕导线并与电源连接，在缝隙中形成一匀强磁场。一铜质细直棒ab水平置于缝隙中，且与圆柱轴线等高、垂直。让铜棒从静止开始自由下落，铜棒下落距离为0.2R时铜棒中电动势大小为E1，下落距离为0.8R时电动势大小为E2.忽略涡流损耗和边缘效应。关于E1、E2‎ 的大小和铜棒离开磁场前两端的极性，下列判断正确的是 A．E1>E2，a端为正 B．E1>E2，b端为正 C．E1

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