人教高中物理专题23 电磁感应基本规律及应用（解析版）.docx

专题23 电磁感应基本规律及应用
[题型导航]
题型一 电磁感应现象的理解和判断 1
题型二 感应电流方向的两种判断方法 4
题型三 楞次定律的应用 6
题型四 三定则一定律的应用 10
[考点分析]
题型一 电磁感应现象的理解和判断
1．磁通量
(1)定义：在匀强磁场中，磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积的乘积．
(2)公式：Φ＝BS.
适用条件：①匀强磁场．
②S为垂直磁场的有效面积．
(3)磁通量是标量(填“标量”或“矢量”)．
(4)磁通量的意义：
①磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数．
②同一线圈平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量最大；当它跟磁场方向平行时，磁通量为零；当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时，磁通量为零．
2．电磁感应现象
(1)电磁感应现象：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中有感应电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应．
(2)产生感应电流的条件：穿过闭合回路的磁通量发生变化．
产生感应电动势的条件：无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，线圈中就有感应电动势产生．
(3)电磁感应现象中的能量转化：发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为电能，该过程遵循能量守恒定律．
如图所示，通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通量变化量大小分别为△Φ1和△Φ2，则（　　）
A．△Φ1＞△Φ2，两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现
B．△Φ1＝△Φ2，两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现
C．△Φ1＜△Φ2，两次运动中线框中均无感应电流出现
D．△Φ1＜△Φ2，两次运动中线框中均有感应电流出现
【解答】解：设在位置Ⅰ时磁通量大小为Φ1，位置Ⅱ时磁通量大小为Φ2。
第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ，穿过线框的磁感线方向没有改变，磁通量变化量△Φ1＝Φ1﹣Φ2，根据楞次定律判断可知，感应电流沿adcba方向；
第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ，穿过线框的磁感线的方向发生改变，磁通量变化量△Φ2＝Φ1+Φ2，根据楞次定律判断可知，感应电流沿adcba方向；
则可知，△Φ1＜△Φ2，两次运动中线框中均有感应电流出现，故D正确，ABC错误。
故选：D。
如图所示，一水平放置的N匝矩形线框面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向斜向上，与水平面成30°角，现若使矩形框以左边的一条边为轴转到竖直的虚线位置，则此过程中磁通量的变化量的大小是（　　）
A．3−12BS B．3+12NBS C．3+12BS D．3−12NBS
【解答】解：矩形线圈abcd如图所示放置，匀强磁场方向向左上方，平面水平放置时通过线圈的磁通量为Φ1＝BSsinθ=BSsin30°=12BSBScos30°=32BS。
当规定此时穿过线圈为正面，则当线圈绕ad轴转90°角时，穿过线圈反面，则其的磁通量Φ2＝﹣BScos
θ′=−BScos30°=−32BS。
因此穿过线圈平面的磁通量的变化量为△Φ=Φ2−Φ1=−32BS−12BS=−3+12BS。
故选：C。
（多选）如图所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为θ，在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是（　　）
A．ab向右运动，同时使θ减小
B．使磁感应强度B减小，θ角同时也减小
C．ab向左运动，同时减小磁感应强度B
D．ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ角（0°＜θ＜90°）
【解答】解：感应电流产生的条件①闭合回路，②穿过闭合导体回路的磁通量发生变化。即穿过闭合导体回路的磁通量发生变化闭合导体回路中就有感应电流。
A、根据磁通量的公式：Φ＝BScosθ，ab向右运动，S增大，同时使θ减小，磁通量增大。一定能产生感应电流。故A正确；
B、根据磁通量的公式：Φ＝BScosθ，磁感应强度B减小，θ角同时也减小，不能确定磁通量的变化。故B错误；
C、根据法拉第电磁感应定律，由导体棒向左运动产生的动生电流为逆时针方向，而B减小根据楞次定律感应出的电流也为逆时针方向，所以两者同向。故C正确；
D、根据磁通量的公式：Φ＝BScosθ，ab向右运动，S增大，同时增大磁感应强度B和θ角，不能确定磁通量的变化。故D错误。
故选：AC。
题型二 感应电流方向的两种判断方法
如图，长直导线MN置于三角形金属线框abc上，彼此绝