第十二章電磁感應高考調研考綱導航內容要求說明78.79.80.自感現象81.日光燈ⅡⅡⅠⅠ1.導體切割磁感線時感應電動勢的計算，只限于L垂直于B、v的情況2.在電磁感應現象里，不要求判斷電路中各點電勢的高低3.不要求用自感系數計算自感電動勢命題取向1.近幾年高考中對本章的考查，命題頻率較高的是感應電流的產生條件、方向判定和導體切割磁感線產生感應電動勢的計算，這部分是高考的熱點.2.電磁感應現象與磁場、電路、力學等知識相聯系的綜合題仍然為考查學生綜合能力的好題，預計今后幾年高考會出現有關題目.3.電磁感應與實際相結合的問題：錄音原理、話筒工作原理、繼電器控制電路的工作原理、日光燈工作原理等在復習備考中也要引起足夠的重視.本章高考命題集中在以下四個方面：（1）產生感應電流的條件，運用楞次定律和右手定則判定E感和I感的方向；（2）運用和E=BLv分析和計算感應電動勢的大小以及通電和斷電過程中自感現象的分析；（3）電磁感應現象與磁場、電路、力學、能量等知識相聯系的綜合題的分析與計算;（4）電磁感應圖象問題.今后的命題依然集中在這四個方面，尤其是電磁感應與受力分析，能量轉化綜合的方面.備考方略本章要重點掌握產生感應電流的條件——穿過閉合線圈的磁通量發生變化；掌握判斷感應電流方向的重要方法——楞次定律；掌握確定感應電動勢大小的一般規律——法拉第電磁感應定律.在解題時要審清題意，如果是求Δt時間內的平均感應電動勢，要考慮用計算；如果求瞬時感應電動勢或者是求導體切割磁感線方面的平均感應電動勢，應考慮用公式要嚴格區別磁通量Φ和磁通量的變化量ΔΦ及磁通量的變化率等重要概念.學好本章知識是學好“交流電”一章的基礎.要重視本章內容與其他知識的綜合問題.第一課時電磁感應現象楞次定律第一關：基礎關展望高考基礎知識一、磁通量知識講解（1）定義：設在磁感應強度為B的勻強磁場中，有一個與磁場方向垂直的平面，面積為S，我們把B與S的乘積叫做穿過這個面積的磁通量，簡稱磁通.（2）公式：Φ=BS(條件B⊥S)如果B與S的夾角為α，則Φ=BSsinα.（3）單位：在國際單位制中，磁通量的單位是韋伯，簡稱韋，符合是Wb.二、磁通量的變化知識講解磁通量是標量,但有正負之分.若規定從某一方向穿過平面的磁通量為正,則反向穿過的磁通量為負,求合磁通量時應注意相反方向抵消后所剩余的凈磁通量.(1)磁通量的變化ΔΦ=Φ2-Φ1(2)幾種常見引起磁通變化的情形①投影面積不變,磁感應強度變化,即ΔΦ=ΔB\5S②磁感應強度不變,投影面積發生變化,即ΔΦ=B\5ΔS,其中投影面積的變化又有兩種形式:a.處在磁場中的閉合回路面積發生變化.b.閉合回路面積不變,但與磁場方向的夾角發生變化,從而引起投影面積變化.③磁感應強度和投影面積均發生變化,但此時不能簡單地認為,而采用公式ΔΦ=Φ2-Φ1.活學活用面積為S的矩形導線框abcd處在磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向與線框平面為θ角（如圖所示）.當線框以ab為軸順時針轉過90°的過程中，穿過abcd的磁通量的變化量ΔΦ=_____________.解析：磁通量由磁感應強度矢量在垂直于線框平面方向上的分量決定.選平面法線n的方向為正，開始時B與線框平面成θ角，磁通量Φ1=B·S·sinθ;線框平面按題意方向轉動時，磁通量減少，當轉過90°時，磁通量變為Φ2=-B·S·cosθ.可見，磁通量的變化量為ΔΦ=Φ2-Φ1=-BScosθ-BS·sinθ=-BS(cosθ+sinθ)，即穿過線框的正向磁通量減少了BS（cosθ+sinθ）.實際上，在線框轉過90°的過程中，穿過線框的磁通量是由正向BS·sinθ減小到零，再由零增大到負向BS·cosθ.答案：-BS(cosθ+sinθ)三、電磁感應知識講解因磁通量變化而產生電流的現象叫做電磁感應，所產生的電流叫做感應電流.法拉第把引起電流的原因概括為五類：變化的電流、變化的磁場、運動的恒定電流、運動的磁場、在磁場中運動的導體.四、產生感應電流的條件知識講解只要穿過閉合電路的磁通量發生變化，閉合電路就有感應電流產生，即產生感應電流的條件有兩個：（1）電路為閉合回路；（2）回路中磁通量發生變化，ΔΦ≠0.活學活用2.如圖所示，在無限長的直線電流的磁場中，有一個閉合的金屬線框abcd,線框平面與直導線在同一個平面內，要使線框中產生感應電流，則()A.增大導線中的電流B.金屬框水平向左平動C.金屬框豎直向下平動D.垂直紙面向外平動解析：增大導線中的電流，線框內任一點的磁感應強度都增大，則穿過線圈的磁通量增大；離導線越遠，磁感應強度越小，與導線距離相等的點，磁感應強度大小相等，則金屬框水平向左平動，磁通量不變；豎直向下平動，磁通量變小；垂直紙面向外平動，磁通量也變小，由感應電流產生的條件可知，選項A、C、D的方法可使線框中產生感應電流，故應選A、C、D.答案：ACD第二關：技法關解讀高考解題技法一、關于磁通量的理解及計算技法講解1.對磁通量的理解(1)磁通量Φ表示穿過某一面積磁感線的條數(這是在人為規定畫磁感線時要使穿過單位面積的磁感線條數等于該處的磁感應強度值之后的一種形象說法)，對于勻強磁場，Φ=BS，其中S是垂直于磁場方向上的面積，若平面與磁場不垂直，則需求出它在垂直于磁場方向上投影平面的面積，才能用上式計算．(2)磁通量是標量，但有正負，若磁感線從某一方向穿過S規定為正時，那么從相反方向穿過S時則為負．2.關于磁通量的計算(1)磁通量為穿過某一面積的磁感線的條數．如果穿過某一面積的磁感線由兩部分組成時，應注意：①兩部分磁感線同向時，Φ＝Φ1+Φ2；②兩部分磁感線反向時，Φ＝|Φ1-Φ2|.(2)磁通量與線圈的匝數無關，也就是磁通量的大小不受線圈匝數的影響，同理，磁通量的變化量ΔΦ＝Φ末-Φ初，也不受線圈匝數的影響．(3)根據磁通量的計算式知，引起磁通量變化的原因可能是S未變，B發生變化；也可能是B未變，S發生變化；或者B和S均未變，而它們之間夾角有變化等，要具體問題具體分析．求磁通量的變化用公式ΔΦ＝Φ末-Φ初，公式應用時先規定一個正面，然后根據從正面穿過為正，從反面穿過為負，把初、末磁通量代入計算.典例剖析例1如圖所示，大圓導線環A中通有電流I，方向如圖.另在導線環所在的平面畫了一個圓B，它的一半面積在A環內，一半面積在A環外，試判斷圓B內的磁通量的方向.解析：在A環內磁場方向垂直紙面向里，A環外部磁場方向垂直紙面向外，由于磁感線是閉合曲線，所以在A的內部及外部磁感線條數相等，由于A外部的面積比內部面積大得多，那么B內>B外，B圓面一半在A內一半在A外，可得Φ內=B內S>Φ外=B外S，由于穿過的方向不同，抵消后，剩余的是垂直于紙面向里穿的磁感線，故B圓面內總的磁通量是垂直于紙面向里的.答案：垂直紙面向里例2與磁感應強度B=0.8T的勻強磁場垂直的單匝線圈，面積S為0.05m2解析：磁通量是穿過某一面積磁感線的“條數”，它與線圈的匝數無關.磁通量盡管是標量，但也有“方向”Φ=BS=4.0×10-2Wb；由于與線圈的匝數無關，所以Φ2=Φ1=BS=4.0×10-2Wb，由以上分析知Φ3=BScosα=-2.0×10-2Wb,故ΔΦ=|Φ3-Φ1|=6.0×10-2Wb.×10-2Wb4.0×10-2Wb6.0×10-2Wb二、如何理解并能正確應用楞次定律技法講解楞次定律指出：感應電流的方向總是要使感應電流的磁場阻礙引起感應電流的磁通量的變化．“阻礙”兩字是定律的核心．從以下幾方面正確理解這一定律．(1)“阻礙”兩字的含義“阻礙”是指阻礙原磁場的磁通量的變化．由于這種阻礙作用使原磁場緩變，而不是指感應電流的磁場一定與原磁場方向相反．若穿過閉合回路的磁通量增加，則感應電流的磁場就要阻礙這一增加，其方向與原磁場方向相反；若穿過閉合回路的磁通量減少，則感應電流的磁場就要阻礙這一減少，其方向與原磁場方向相同．以上規律可簡單概括為“增反減同”四個字．(2)從能量角度理解能量守恒是自然界的普遍規律，能量的轉化是通過做功來量度的，這一點正是楞次定律的根據所在，實際上楞次定律是能量轉化和守恒定律在電磁感應現象中的具體體現．(3)從力的角度理解由能量觀點可以推論出產生磁場的物體與閉合線圈之間的相互作用力，可概括為四個字“近斥遠拉”，即感應電流受到的安培力指向減弱原磁通量變化的方向．(4)從兩個磁通量的關系理解當原磁通量增加時，閉合回路本身要“設法”制約原磁通量的增加；當原磁通量減少時，則閉合回路本身要“設法”增加磁通量來補充原磁通，也就是說，原磁通量與感應電流的磁通量是互相制約和補充的．典例剖析例3如圖所示，ab是一個可繞垂直于紙面的軸O轉動的閉合矩形導線框，當滑動變阻器的滑片P自左向右滑動時，從紙外向紙內看，線框ab將（）A.保持靜止不動B.逆時針轉動C.順時針轉動D.發生轉動，但電源極性不明，無法確定轉動方向解析：無論電源的極性如何，在兩電磁鐵中間的區域內應產生水平的某一方向磁場，當滑片P向右滑動時，電流減小，兩電磁鐵之間的磁場減弱，即穿過ab線框的磁通量減小．雖然不知ab中的感應電流方向，但由楞次定律中的“阻礙”可直接判定線框ab應順時針方向轉動(即向穿過線框的磁通量增大的位置——豎直位置轉動)．所以應選C.答案：C例4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，當PQ在外力作用下運動時，MN在磁場力作用下向右運動，則PQ所做的運動可能是（）A．向右勻加速運動B．向左勻加速運動C．向右勻減速運動D．向左勻減速運動解析：設PQ向右運動，用右手定則和安培定則判定可知穿過L1的磁感線方向向上，若PQ向右加速運動，則穿過L1的磁通量增加，用楞次定律判定可知通過MN的感應電流方向是N→M，對MN用左手定則判定可知MN向左運動，可見A選項不正確．若PQ向右減速運動，則穿過L1的磁通量減少，用楞次定律判定可知通過MN的感應電流方向是M→N，用左手定則判定可知MN是向右運動，可見C正確.同理設PQ向左運動，用上述類似方法可判定B正確而D錯誤.本題應選BC.答案：BC第三關：訓練關笑對高考隨堂訓練1.水平放置的扁平條形磁鐵，在磁鐵的左端正上方有一線框，線框平面與磁鐵垂直，當線框從左端正上方沿水平方向移到右端正上方的過程中，穿過它的磁通量的變化是()A.先減小后增大B.始終減小C.始終增大D.先增大后減小Φ=B·S定性判斷出穿過閉合線圈的磁通量先增大后減小，選D項.答案：D2如圖所示為地磁場磁感線的示意圖，在北半球地磁場的豎直分量向下.飛機在我國上空勻速巡航，機翼保持水平，飛機高度不變，由于地磁場的作用，φ1，右方機翼末端處的電勢為φ2，則（）A.若飛機從西往東飛，φ1比φ2高B.若飛機從東往西飛，φ2比φ1高C.若飛機從南往北飛，φ1比φ2高D.若飛機從北往南飛，φ2比φ1高解析：飛機水平飛行，飛機的機翼相當于一個導體要切割地磁場向下的分量，產生感應電動勢，兩端電勢高低不同.用右手定則可判斷出機翼中假想的電流方向，即由低電勢指向高電勢的方向，判斷出A、C正確.答案：AC3.如圖所示，在勻強磁場中放有平行銅導軌，它與大線圈M相連接，要使小線圈N獲得順時針方向的感應電流，則放在導軌上的裸金屬棒ab的運動情況是（兩線圈共面放置）（）A.向右勻速運動B.向左加速運動C.向右減速運動D.向右加速運動解析：欲使N產生順時針方向的感應電流，感應電流的磁場方向為垂直紙面向里，由楞次定律可知有兩種情況：一是M中有順時針方向逐漸減小的電流，使其在N中的磁場方向向里，且磁通量在減小；二是M中有逆時針方向逐漸增大的電流，使其在N中的磁場方向向外，且磁通量在增大.因此，對于前者，應使ab減速向右運動；對于后者，則應使ab加速向左運動，故應選B、C.（注意：勻速運動只能產生恒定電流；勻變速運動產生均勻變化的電流）答案：BC４如圖所示，豎直放置的螺線管與導線ａｂｃｄ構成回路，導線所圍區域內有一垂直紙面向里的變化的勻強磁場，螺線管

下方水平桌面上有一導體環，導線ａｂｃｄ

所圍區域內磁場的磁感應強度按圖中

哪一圖線所示的方式變化時，導體圓環

將受到向上的磁場作用力（）解析：由楞次定律環受到向上的磁場作用力的原因螺線管磁場的變化導體中電流的變化導體所圍區域內磁場的變化.線圈受到向上的磁場力，根據楞次定律意義，可知螺線管產生的磁場在減弱，使穿過線圈的磁通量在減少，從而線圈在磁場力作用下欲往上運動，阻礙磁通量的減少，而螺線管的磁場在減弱，即其中的感應電流在減小，由此可知穿過導體所圍區域內的磁場的磁感應強度B隨時間的變化越來越慢，反映在圖象上就是圖線的斜率越來越小，故正確的選項是A.答案：A5.小明制作了如圖（a)所示的電磁翹翹板參加學校的科技節活動，該電磁翹翹板是在兩端封閉的透明塑料管中放有一塊磁性很強的磁鐵，塑料管外繞有金屬絲作為線圈，在線圈兩端并取兩只發光二極管，其電路如圖（b)所示，二極管具有單向導電性，演示時，將塑料管上下翹動，這時會看見兩只發光二極管輪流發光.請回答下列問題：(1)電磁翹翹板中發光二極管輪流發光是根據______原理工作的，也是根據這一原理工作的_____________（填“電動機”或“發電機”）（2）電磁翹翹板上下翹動時，為什么發光二極管會輪流發光？答案：(1)電磁感應，發電機（2）磁鐵在線圈中左右移動，相當于線圈導體在磁場中做切割磁感線運動，便會在線圈中產生感應電流，磁鐵在線圈中左右移動的方向不同，在線圈中產生的感應電流方向也就不同,因此二極管會輪流發光.課時作業三十九電磁感應現象楞次定律1.法拉第通過精心設計的一系列實驗，發現了電磁感應定律，將歷史上認為各自獨立的學科“電學”與“磁學”聯系起來.在下面幾個典型的實驗設計思想中，所作的推論后來被實驗否定的是()A.既然磁鐵可使近旁的鐵塊帶磁，靜電荷可使近旁的導體表面感應出電荷，那么靜止導線上的穩恒電流也可在近旁靜止的線圈中感應出電流B.既然磁鐵可在近旁運動的導體中感應出電動勢，那么穩恒電流也可在近旁運動的線圈中感應出電流C.既然運動的磁鐵可在近旁靜止的線圈中感應出電流，那么靜止的在磁鐵也可在近旁運動的導體中感應出電動勢D.既然運動的磁鐵可在近旁的導體中感應出電動勢，那么運動導線上的穩恒電流也可在近旁的線圈中感應出電流解析:電磁感應現象的產生條件是：穿過電路的磁通量發生變化.靜止導線上的穩恒電流產生恒定的磁場，靜止導線周圍的磁通量沒有發生變化，近旁靜止線圈中不會有感應電流產生，A錯.而B、C、D三項中都會產生電磁感應現象，有感應電動勢（或感應電流）產生.答案:A矩形導線框abcd固定勻強磁場中，磁感線的方向與導線框所在平面垂直.規定磁場的正方向垂直紙面向里，磁感應強度B隨時間變化的規律如圖甲所示，若規定順時針方向為感應電流i的正方向，下列i-t圖乙中正確的是()解析:由楞次定律可判斷出在前4s內感應電流的方向分別為負方向、正方向、正方向、負方向.由題圖可知：在每一秒內，磁感應強度的變化率的大小相同，導線框中磁通量的變化率·S的大小相同，形成的感應電流的大小相同.因此選D.答案:D3.如圖所示，沿x軸、y軸有兩根長直導線，互相絕緣.x軸上的導線中有-x方向的電流，y軸上的導線中有+y方向的電流，兩虛線是坐標軸所夾角的角平分線.a、b、c、d是四個圓心在虛線上、與坐標原點等距的相同的圓形導線環.當兩直導線中的電流從相同大小，以相同的快慢均勻減少時，各導線環中的感應電流情況是()A.a中有逆時針方向的電流B.b中有順時針方向的電流C.c中有逆時針方向的電流D.d中有順時針方向的電流答案:BC4.如圖，老師做了一個物理小實驗讓學生觀察：一輕質橫桿兩側各固定一金屬環，橫桿可繞中心點自由轉動，老師拿一條形磁鐵插向其中一個小環，后又取出插向另一個小環，同學們看到的現象是()A.磁鐵插向左環，橫桿發生轉動B.磁鐵插向右環，橫桿發生轉動C.無論磁鐵插向左環還是右環，橫桿都不發生轉動D.無論磁鐵插向左環還是右環，橫桿都發生轉動解析:右環閉合，在此過程中可產生感應電流，環受安培力作用，橫桿轉動，左環不閉合，無感應電流，無以上現象，選B.答案:B5.在沿水平方向的勻強磁場中，有一圓形金屬線圈可繞沿其直徑的豎直軸自由轉動，開始時線圈靜止，線圈平面與磁場方向既不平行也不垂直，所成的銳角為α.在磁場開始增強后的一個極短時間內，線圈平面()A.維持不動B.將向使α減小的方向轉動C.將向使α增大的方向轉動D.將轉動，因不知磁場方向，不能確定α會增大還是會減小解析:穿過線圈的磁通量Φ=BSsinα，由楞次定律可知，當原磁場增強時，sinα應變小，即α角變小，故B正確.答案:B6.如圖所示，粗糙水平桌面上有一質量為m的銅質矩形線圈.當一豎直放置的條形磁鐵從線圈中線AB正上方等高快速經過時，若線圈始終不動，則關于線圈受到的支持力FN及在水平方向運動趨勢的正確判斷是()A.FN先小于mg后大于mg，運動趨勢向左B.FN先大于mg后小于mg，運動趨勢向左C.FN先小于mg后大于mg，運動趨勢向右D.FN先大于mg后小于mg，運動趨勢向右N先大于mg后小于mg，運動趨勢向右，選D.答案:D7.某部小說中描述一種竊聽電話：竊賊將并排在一起的兩根電話線分開，在其中一根電話線旁邊鋪設一條兩端分別與耳機連接的導線，這條導線與電話線是絕緣的，如圖所示.下列說法正確的是()A.不能竊聽到電話，因為電話線中電流太小B.不能竊聽到電話，因為電話線與耳機沒有接通C.可以竊聽到電話，因為電話中的電流是恒定電流，在耳機電路中引起感應電流D.可以竊聽到電話，因為電話中的電流是交流電，在耳機電路中引起感應電流解析:電話線與耳機線相互絕緣，故電話線中的電流不可能進入耳機內，由于電話線中電流是音頻電流（即交變電流），不斷變化，耳機、導線組成的閉合電路中有不斷變化的磁通量，故耳機中產生與電話線中頻率一樣的感應電流，人可以竊聽到談話內容.答案:D8.如圖所示，在勻強磁場中，MN、PQ是兩根平行的金屬導軌，而ab、cd為串有電壓表和電流表的兩根金屬棒，同時以相同速度向右運動時，正確的有()A.電壓表有讀數，電流表有讀數B.電壓表無讀數，電流表有讀數C.電壓表無讀數，電流表無讀數D.電壓表有讀數，電流表無讀數解析:此題考查對電磁感應現象的理解和對電壓表、電流表示數的理解.兩棒以相同速度向右運動時，因穿過面abcd的磁通量不變，回路中沒有感應電流，電流表和電壓表均不會有讀數.答案:C9.在探究電磁感應現象的實驗中：（1）首先要確定電流表指針偏轉方向與電流方向間的關系.實驗中所用電流表量程為100μA,電源電動勢為1.5V，待選的保護電阻有三種R1=100kΩ，R2=1kΩ,R3=10Ω,應選用_______.（2）已測得電流表指針向右偏時，電流是由eq\o\ac(○,+)接線柱流入，由于某種原因，螺線管副線圈繞線標識已沒有了，通過實驗查找繞線方向.如圖所示，當磁鐵N極插入線圈時，電流表指針向左偏，在圖中畫出副線圈的繞線方向.（3）在圖示甲裝置中，若將條形磁鐵S極在下端，從螺線管中拔出，這時電流表的指針應向___________偏.解析:（1）1.（2）當磁鐵N極插入螺線管時，根據楞次定律，感應電流的磁場阻礙磁通量的增加，螺線管上端應為N極，下端為S極，又電流表指針向左偏，可知電流方向是由電流表eq\o\ac(○,+)接線柱流出至螺線管上端接線柱，由安培定則可判斷螺線管的繞線方向如圖乙所示.（3）若將條形磁鐵S極在下端，從螺線管中撥出時，感應電流磁場方向為阻礙磁通量的減少，螺線管上端應為N極，下端為S極，由螺線管的繞線方向可以判定電流是從電流表的eq\o\ac(○,+)接線柱流入，故指針向左偏.答案:（1）R1（2）如圖乙（3）左10.為觀察電磁感應現象，某學生將電流表、螺線管A和B、蓄電池、開關用導線連接成如圖所示的實驗電路.（1）當接通和斷開開關時，電流表的指針都沒有偏轉，其原因是()A.開關位置接錯B.電流表的正、負極接反C.線圈B的接頭3、4接反D.蓄電池的正、負極接反（2）在開始實驗之前，需要先確定電流表指針偏轉方向與電流方向之間的關系，為此還需要的器材是__________________.具體方法是______________.解析:本題考查了感應電流產生的條件.（1）因感應電流產生的條件是閉合回路中的磁通量發生了變化，由電路