專題2一、目標(biāo)要求重、難點(diǎn)法拉第電磁感應(yīng)定律重點(diǎn)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)難點(diǎn)二、①定義：②特點(diǎn)：①內(nèi)容：②表達(dá)式：③單位：a．磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，垂直于磁場(chǎng)方向的回路面積隨時(shí)間發(fā)生變化：b．垂直于磁場(chǎng)方向的回路面積不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間發(fā)生變化：在Δt的時(shí)間導(dǎo)體棒向右移動(dòng)的距離：x=vΔt這段過程中閉合電路的面積變化為：ΔS=l·x=則穿過閉合電路的磁通量的變化量為：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律：a．當(dāng)B、l、v三者兩兩垂直時(shí)，導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為．在國(guó)際單位制中，電動(dòng)勢(shì)E、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、導(dǎo)線長(zhǎng)度l和速度v的單位分別是伏特(V)、特斯拉(T)、(2)轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線三、題型1：典例一：（2019年全國(guó)一卷）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）中虛線所示。一硬質(zhì)細(xì)導(dǎo)線的電阻率為、橫截面積為，將該導(dǎo)線做成半徑為的圓環(huán)固定在紙面內(nèi)，圓心在上。時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向如圖（a）所示；磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖（b）所示。題型2：典例二：（2020秋?金臺(tái)區(qū)期末）如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為、A．， B．， C．，題型3：典例三：（2016?新課標(biāo)Ⅱ?多選）法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖如圖所示。銅圓盤安裝在豎直的銅軸上，兩銅片、四、一、1.（多選）如圖所示，n=100匝的線框垂直放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框面積為S=20cm2，線框的總電阻為R=20Ω，若磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度在△t=0.2s的時(shí)間內(nèi)由0.1T增加到0.5T，則下面說法正確的是(C．產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E=0.4V D．產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小為I=0.22.（多選）如圖甲所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形單匝線框水平放置，左側(cè)一半置于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。線框左側(cè)連接電阻R，右側(cè)連接電容器，其余部分電阻不計(jì)。若磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化規(guī)律如圖乙所示，則在0～2t0時(shí)間內(nèi)(3.如圖甲所示，一個(gè)圓形線圈的匝數(shù)n=100，線圈面積S=200cm2，線圈的電阻r=1Ω，線圈外接一個(gè)阻值R=4Ω的電阻，將線圈置于垂直于線圈平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示。以下說法正確的是：A．線圈兩端的電壓逐漸增大 B．電阻R上消耗的功率為4×10﹣4C．線圈電阻r消耗的功率為4×10﹣4W D．前4s內(nèi)通過R的電荷量為4×10﹣44.如圖所示，矩形線圈有N匝，長(zhǎng)為a，寬為b，每匝電阻為R。當(dāng)以速度v勻速拉出磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和流經(jīng)線圈的感應(yīng)電流大小分別為：5.如圖所示，導(dǎo)體AB切割磁感線時(shí)會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，從而在電路中形成電流。以下說法正確的是(7.（2013?北京）如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為，方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬桿在平行金屬導(dǎo)軌上以速度向右勻速滑動(dòng)，中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為；若磁感應(yīng)強(qiáng)度增為，其他條件不變，中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變?yōu)?，則通過電阻的電流方向及與之比分別為8.（多選）如圖所示，abcd為水平光滑平行金屬導(dǎo)軌，間距為l，電阻不計(jì)。導(dǎo)軌間有垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。金屬桿置于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌接觸點(diǎn)為M、N點(diǎn)，與導(dǎo)軌成θ角。金屬桿以ω的角速度繞N點(diǎn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)至與導(dǎo)軌ab垂直，期間金屬桿與導(dǎo)軌保持良好接觸，單位長(zhǎng)度電阻為r。在金屬桿轉(zhuǎn)動(dòng)過程中：C．M點(diǎn)電勢(shì)低于N點(diǎn)電勢(shì) D．M、9.英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋提出，磁場(chǎng)變化時(shí)會(huì)在空間激發(fā)感生電場(chǎng)。如圖所示，一個(gè)半徑為r的絕緣圓環(huán)水平放置，環(huán)內(nèi)存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，環(huán)上有一帶電量為+q的小球。已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增加，變化率為k。若小球在環(huán)上運(yùn)動(dòng)一周，則感生電場(chǎng)對(duì)小球做功的大小是多少？10.一架直升機(jī)懸停于南半球的地磁極上方，地磁場(chǎng)方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。螺旋槳葉片長(zhǎng)度為L(zhǎng)，轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為f，從地磁場(chǎng)方向看，螺旋槳順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。葉片近軸端為a，遠(yuǎn)軸端為b。忽略葉片到轉(zhuǎn)軸中心的距離，用E表示每個(gè)葉片的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，則(11.（2021?六模擬?多選）1831年10月28日，法拉第展示人類歷史上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)圓盤發(fā)電機(jī)。12.如圖，均勻金屬圓環(huán)總電阻為4R，磁場(chǎng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過圓環(huán)。金屬桿OM長(zhǎng)l，阻值為R，M端與環(huán)接觸良好，繞過圓心O的軸以恒定角速度ω順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。一阻值為R的電阻一端通過導(dǎo)線連接環(huán)上的A點(diǎn)，另一端連接金屬桿轉(zhuǎn)軸O處的端點(diǎn)。判斷正確的是(D．通過電阻R的電流的最大值為，且P、13.如圖甲所示，單匝正方形線框abcd的電阻R=0.5Ω，邊長(zhǎng)L=20cm，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于線框平面，磁感強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示。求：(1)0～2(2)3(3)0～4二、1.（2015?安徽?多選）如圖所示，為水平放置的平行“匸”形光滑金屬導(dǎo)軌，間距為，導(dǎo)軌間有垂直與導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。已知金屬桿傾斜放置，與導(dǎo)軌形成一定角度，單位長(zhǎng)度的電阻已知。金屬桿以恒定速度沿平行于導(dǎo)軌的方向滑動(dòng)，確保與導(dǎo)軌接觸良好。2.（2015?新課標(biāo)Ⅱ）如圖，直角三角形金屬框放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，方向平行于邊向上。當(dāng)金屬框繞邊以角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，、、三點(diǎn)的電勢(shì)分別為、、．已知邊的長(zhǎng)度為。4.（2014?江蘇）如圖所示，一正方形線圈的匝數(shù)為，邊長(zhǎng)為，線圈平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，且一半處在磁場(chǎng)中．在△時(shí)間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不變，大小由5.（2020?天津）如圖所示，垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化。正方形硬質(zhì)金屬框放置在磁場(chǎng)中，金屬框平面與磁場(chǎng)方向垂直，電阻，邊長(zhǎng)。（3）在到時(shí)間內(nèi)，金屬框中電流的電功率?！敬鸢浮?【解析】、由左手定則可知：、由電阻定律可知，圓環(huán)電阻：由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：感應(yīng)電流：【答案】：【解析】由右手定則判斷可知，中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)椋瑒t通過電阻的電流方向?yàn)?。金屬桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：，故錯(cuò)誤，正確。故選：?！敬鸢浮浚骸窘馕觥?、銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：，、、、、若圓盤角速度加倍，回路電流也加倍，但根據(jù)電流產(chǎn)生的熱功率并非簡(jiǎn)單地變?yōu)樵瓉淼?倍，因此上述結(jié)論錯(cuò)誤。故選：。五、一、1.【答案】：【解析】：依據(jù)楞次定律，在△t=0.2s的時(shí)間內(nèi)由0.1T增加到0.5T，則感應(yīng)電流方向，逆時(shí)針方向，故A錯(cuò)誤，B正確；磁通量的變化量為：△Φ=S×△B=20×10﹣4×(0.5﹣0.1)=8×10﹣4Wb，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E=n=100×=0.4再由閉合電路歐姆定律有：I===0.02故選：2.【答案】：【解析】：故選：3.【答案】：【解析】依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，磁通量的變化率保持恒定，導(dǎo)致電動(dòng)勢(shì)恒定，從而電阻兩端的電壓也恒定，因此選項(xiàng)A錯(cuò)誤。由法拉第電磁感應(yīng)定律：E=n=n=100××0.02V=0.1V，由閉合電路歐姆定律，可知電路中的電流為I==A=0.02A，則電阻R上消耗的功率為P=I2R=0.022×4W=1.6×10﹣5W，故B錯(cuò)誤；由上可知，電路中的電流為I=0.02A，所以線圈電阻r消耗的功率P=I2r=0.022×1W=4×10﹣4W，故C正確；前4s內(nèi)通過R的電荷量Q=It=0.02×4C=0.08故選：4.【答案】：【解析】：如圖所示，在將線圈勻速拉出的過程中切割磁感線的導(dǎo)體長(zhǎng)度為a，則據(jù)知，每匝線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Bav，對(duì)N匝線圈相當(dāng)于N個(gè)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的串聯(lián)，即整個(gè)線圈產(chǎn)生的總電動(dòng)勢(shì)，對(duì)于線圈中的電流，根據(jù)歐姆定律有，每匝線圈的電阻為R，則N匝線圈的總電阻為NR，所以電流：故選：5.【答案】：【解析】：故選：6.【答案】：【解析】、、對(duì)導(dǎo)體棒根據(jù)牛頓第二定律可得加速度大小為：、根據(jù)左手定則可得導(dǎo)線受到的安培力向左，故正確。故選：。7.【答案】：【解析】：由右手定則判斷可知，中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)?，則通過電阻的電流方向?yàn)椤９蔬x：。8.【答案】：【解析】根據(jù)楞次定律可得回路中的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，所以金屬桿中感應(yīng)電流的方向是由M流向N，故A錯(cuò)誤；設(shè)MN在回路中的長(zhǎng)度為x，其接入電路的電阻為R=rx，根據(jù)導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小計(jì)算公式可得E=BL2ω，感應(yīng)電流的大小為：I===，由于B、ω、當(dāng)L減小而r保持不變時(shí)，電流I始終減小，因此B選項(xiàng)正確。由于導(dǎo)軌電阻不計(jì)，路端電壓為零，故MN兩點(diǎn)間的電壓也為零，M、N兩點(diǎn)電勢(shì)相等，故C錯(cuò)誤，D正確。故選：9.【答案】：【解析】：磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增加，其變化率為k，故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：小球帶正電，小球在環(huán)上運(yùn)動(dòng)一周，則感生電場(chǎng)對(duì)小球的作用力所做功的大小是：故選：10.【答案】：【解析】：每個(gè)葉片切割磁感線運(yùn)動(dòng)，依據(jù)右手定則，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向從a至b，表明a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)。b端的線速度大小為：v=Lω=2πLf，所以每個(gè)葉片中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：故選：11.【答案】：【解析】：解：、根據(jù)右手定則判斷，電流方向從低電勢(shì)（負(fù)極）流向高電勢(shì)（正極）。因此，點(diǎn)的電勢(shì)比點(diǎn)低，故結(jié)論錯(cuò)誤。當(dāng)棒轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線時(shí)，其速度可采用平均線速度表示，該平均線速度等同于棒中點(diǎn)的線速度。因此，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、回路電流以及電阻兩端的電壓也隨之確定。故錯(cuò)誤、正確；、根據(jù)焦耳定律，通過的電流相同，時(shí)間相等，可得，故正確。故選：。12.【答案】：【解析】：OM作為電源，外電阻增大，總電流減小，內(nèi)電壓減小，路端電壓增大，所以外電阻最大時(shí)，OM兩點(diǎn)間電勢(shì)差絕對(duì)值的最大，其最大值為U=Imin×2R=，故A錯(cuò)誤；M端線速度為v=ωl，OM切割磁感線的平均速度為=，OM轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)恒為E=Bl=Bl2ω，故B正確；當(dāng)M端位于最上端時(shí)，圓環(huán)兩部分電阻相等，并聯(lián)電阻最大，電流最小，R并=×2R=R，通過電阻R的電流的最小值為Imin==，根據(jù)右手定則可得電流方向從Q到P，故C錯(cuò)誤；當(dāng)M位于最下端時(shí)圓環(huán)被接入的電阻為0，此時(shí)有最大電流Imax==，根據(jù)右手定則可得電流方向從Q到P，P、故選：13.【答案】：(1)0～2s內(nèi)通過ab邊橫截面的電荷量4.8×10﹣2(2)3s時(shí)ab邊所受安培力的大小1.44×10﹣3(3)0～4s內(nèi)線框中產(chǎn)生的焦耳熱1.152×10﹣3【解析】：(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律得：感應(yīng)電流；電量q=I△t；解得q=4.8×10﹣2C；由圖得3s時(shí)的B=0.3T；代入數(shù)值得F=1.44×10﹣3N；(3)由焦耳定律得Q=I2Rt；代入數(shù)值得Q=1.152×10﹣3J．二、1.【答案】：【解析】：、電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：，故錯(cuò)誤。、電路中感應(yīng)電流的大小為：，故正確。、金屬桿所受安培力的大小為：，故錯(cuò)誤。、金屬桿的熱功率為：，故錯(cuò)誤。故選：。2.【答案】：【解析】：、導(dǎo)體棒、在切割磁感線運(yùn)動(dòng)中，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。根據(jù)右手定則，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向從某點(diǎn)到另一點(diǎn)，或反之亦然。因此，磁通量始終保持為零，不變，導(dǎo)致金屬框內(nèi)無電流產(chǎn)生，故結(jié)論錯(cuò)誤。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小由于磁通量始終為零，因此金屬框中無電流，故正確。選：。3.【解析】：【解析】：穿過線圈的磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增加，故產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，有：依據(jù)楞次定律，當(dāng)線圈閉合時(shí)，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通量向左，因此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)表現(xiàn)為順時(shí)針方向（從右側(cè)觀察）