2025年高中物理试卷(带答案)第2讲　法拉第电磁感应定律　自感现象.docx

第2讲法拉第电磁感应定律自感现象

课程标准

素养目标

1.通过实验，理解法拉第电磁感应定律．

2.通过实验，了解自感现象和涡流现象．

3.能举例说明自感现象和涡流现象在生产生活中的应用．

物理观念：法拉第电磁感应定律、涡流、电磁驱动、电磁阻尼、自感现象、互感现象．

科学思维：利用磁场、磁感线等模型综合分析电磁感应问题，从能量角度利用楞次定律分析问题，从动量角度分析电磁感应类问题．

考点一法拉第电磁感应定律的理解与应用

【必备知识·自主落实】

1．感应电动势

(1)概念：在____________现象中产生的电动势．

(2)产生条件：穿过回路的________发生改变，与电路是否闭合________．

(3)“方向”判断：感应电动势的方向用________或________判断．

在电源内部由负极指向正极

2．法拉第电磁感应定律

(1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的________成正比．

(2)公式：E＝nΔΦΔt，其中n为线圈匝数

感应电动势与匝数有关，ΔΦΔt与匝数无关

(3)感应电流与感应电动势的关系：遵守闭合电路的________定律，即I＝ER+r

【关键能力·思维进阶】

1．法拉第电磁感应定律的理解

(1)感应电动势的大小由线圈的匝数和穿过线圈的磁通量的变化率ΔΦΔt共同决定，而与磁通量Φ的大小、变化量ΔΦ的大小没有必然联系

(2)磁通量的变化率ΔΦΔt对应Φ-t图线上某点切线的斜率

2．应用法拉第电磁感应定律时应注意的两个问题

(1)公式E＝nΔΦΔt求解的是一个回路中某段时间内的平均感应电动势，在磁通量均匀变化时，瞬时值才等于平均值

(2)利用公式E＝nSΔBΔt求感应电动势时，S为线圈在磁场范围内的有效面积

例1[2023·湖北卷]

近场通信(NFC)器件应用电磁感应原理进行通讯，其天线类似一个压平的线圈，线圈尺寸从内到外逐渐变大．如图所示，一正方形NFC线圈共3匝，其边长分别为1.0cm、1.2cm和1.4cm，图中线圈外线接入内部芯片时与内部线圈绝缘．若匀强磁场垂直通过此线圈，磁感应强度变化率为103T/s，则线圈产生的感应电动势最接近()

A．0.30VB．0.44V

C．0.59VD．4.3V

例2[2023·天津卷]

如图，有一正方形线框静止悬挂着，其质量为m、电阻为R、边长为l.空间中有一个三角形磁场区域，其磁感应强度大小为B＝kt(k0)，方向垂直于线框所在平面向里，且线框中磁场区域的面积为线框面积的一半，已知重力加速度为g，求：

(1)感应电动势E；

(2)线框开始向上运动的时刻t0.

考点二导体棒切割磁感线产生感应电动势

【必备知识·自主落实】

导体切割磁感线的情形

(1)若B、l、v相互垂直，则E＝Blv．

v是导体相对磁场的速度

(2)v∥B时，E＝0.

(3)公式中l为有效长度，示例图：

【关键能力·思维进阶】

1．感应电动势大小计算

切割方式

表达式

垂直切割

E＝Blv

倾斜切割

E＝Blvsinθ，其中θ为v与B的夹角

旋转切割(以一端为轴)

E＝12Bl2ω

2.感应电动势“方向”判断

(1)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．

(2)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．

(3)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．

考向1导体棒平动切割磁感线

例3如图所示，

水平面内光滑的平行长直金属导轨间距为L，左端接电阻R，导轨上静止放有一金属棒．正方形虚线框内有竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场，该磁场正以速度v匀速向右移动，则()

A．电阻R两端的电压恒为BLv

B．电阻R中有从a向b的电流

C．导体棒以速度v向左运动

D．导体棒也向右运动，只是速度比v小

考向2导体棒转动切割磁感线

例4[2023·江苏卷]如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，OC导体棒的O端位于圆心，棒的中点A位于磁场区域的边缘．现使导体棒绕O点在纸面内逆时针转动．O、A、C点电势分别为φO、φA、φC，则()

A．φOφCB．φCφA

C．φO＝φAD．φO－φA＝φA－φC

例5(多选)[2024·广东汕头统考三模]如图甲是法拉第发明的铜盘发电机，也是人类历史上第一台发电机．利用这个发电机给平行金属板电容器供电，如图乙．已知铜盘的半径为L，加在盘下侧的匀强磁场磁感应强度为B1，盘匀速转动的角速度为ω，每块平行板长度为d，板间距离也为d，板间加垂直纸面向内、磁感应强度为B2的匀强磁场．下列选项