熱點題型?選擇題攻略

電路與電磁感應(yīng)

目錄

01.題型綜述.....................................................................................1

02.解題攻略.....................................................................................1

題組01直流電路的動態(tài)分析...........................................................1

題組02交流電的產(chǎn)生、描述以及變壓器..................................................8

題組03楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用..........................................17

題組04電磁感應(yīng)的圖象問題...........................................................23

題組05電磁感應(yīng)中的力、電綜合與能量轉(zhuǎn)化問題........................................33

題組06電磁感應(yīng)中的動量問題.........................................................45

03.高考練場.................................................................................56

01題型綜述____________________________________________

電路的基本結(jié)構(gòu)與規(guī)律與電磁感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的機制一直是高考命題的熱點，尤其喜歡以選擇題的

形式考察電路的簡單分析、電磁感應(yīng)的基本規(guī)律以及變壓器的相關(guān)計算等。本專題包括了兩類電路模型的

分析比較，電磁感應(yīng)的綜合問題。通過本專題的復(fù)習(xí)與講解旨在培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決綜合問題的能

力。

02解題攻略

題組01直流電路的動態(tài)分析

【提分秘籍】

1.直流電路的動態(tài)分析方法

（I）程序法：部分電路阻值變化-電路總電阻尺總變化一干路電流/變化一路端電壓U變化一各分量變化,

pnR（增大R（增大7（減小〃（增大內(nèi)分

即州減小f減小T外增大T叼減小一口。

（2）串反并同法：所謂“串反”，即某一電阻阻值增大（減小）時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端的

電壓、電功率都減小（增大）。所謂“并同”，即某一電阻阻值增大（減小）時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的

電流、兩端的電壓、電功率都增大（減小）。

2.直流電路中的功率變化的判斷

（1）定值電阻的功率隨其電壓或電流的增大而增大。

⑵外電阻越接近電源的內(nèi)阻，電源輸出功率越大，等于內(nèi)阻時電源的輸出功率最大。

（3）判斷變化電阻的功率時，可以將其他電路等效到電源內(nèi)部，當(dāng)變化電阻等于等效電阻時其功率最大，若

不能等于則越接近越大。

【典例剖析】

【例1-1］（2025高三上?山東濟南?階段練習(xí)）在如圖所示電路中，電源電動勢E=12V,內(nèi)阻r=8O,定值

電阻4=2。，為=10。,a=200,滑動變阻器凡的取值范圍為0~30。，所有電表均為理想電表。閉合開

關(guān)S,在滑動變阻器的滑片從。端滑到b端的過程中，電壓表V：電壓表V?、電流表A示數(shù)的變化量分別為

At/p△&、A/o下列說法正確的是（）

■?------?~

A.V讀數(shù)變小，V?讀數(shù)變大，大于性囚

B?陶=200,圖=30。

C.凡的功率先增大后減小，最大值為0.36W

D.電源的輸出功率先增大后減小，最大值為4.5W

【答案】C

【詳解】將4和用等效為電源內(nèi)阻，則等效電源的電動勢

%—=6V

+R2+r

等效內(nèi)阻

Y+&+R?

A.當(dāng)滑動變阻器的滑片從。端滑到6端的過程中，凡變大，總電阻變大，總電流減小，路端電壓變大，V

讀數(shù)變小，則V?讀數(shù)變大，因

u路端-Ux+U2

可知小于從囚，故A錯誤;

B.根據(jù)歐姆定律

q=IR3

根據(jù)閉合電路的歐姆定律

用=%+/(4+G

=6+/—25Q

故B錯誤;

c.將4等效為新電源的內(nèi)阻，內(nèi)阻為

々=q+&=25。

當(dāng)外電路電阻等于電源內(nèi)阻時輸出功率最大，則當(dāng)滑動變阻器的滑片從。端滑到6端的過程中，電阻從0

增加到30Q,可知的功率先增大后減小，當(dāng)a=25。時功率最大，最大值為

故C正確；

D.當(dāng)滑動變阻器的滑片在。端時，電源E的外電阻為

當(dāng)滑動變阻器的滑片在6端時，電源E的外電阻為

電源E的內(nèi)阻r=8。，根據(jù)電源輸出功率和外電阻關(guān)系可知，滑動變阻器的滑片從。端滑到6端的過程中,

電源的輸出功率一直減小，故D錯誤。

故選C。

【例1-2].（2024?北京朝陽?模擬預(yù)測）如圖甲所示的電路中，定值電阻凡=&。白熾燈泡L的伏安特性曲

線如圖乙所示。電源電動勢K=100V,內(nèi)阻不計。當(dāng)開關(guān)S斷開時，燈泡消耗的實際電功率為24W,則開

關(guān)閉合后，燈泡消耗的實際功率約為（）

A.20WB.D.9W

【答案】C

【詳解】當(dāng)開關(guān)S斷開時，燈泡消耗的實際電功率為24W,即電壓電流的乘積為24W,根據(jù)乙圖可知，電

壓為H=40V,電流為/|=0.60A,根據(jù)閉合電路歐姆定律

UX=E-IXRX

解得

Ri=100Q

據(jù)題意，定值電阻4=%,故

R2=100。

開關(guān)閉合后，電源和4、均構(gòu)成一個新電源、，此新電源電動勢和內(nèi)阻分別為

(E100

E\=R?=xl00V=50V

la+&/100+100

此新電源短路電流為

心1.0A

圖中畫出此新電源的圖像，圖像與白熾燈泡的伏安特性曲線交點即為燈泡的電壓電流，分別為

U2=26V,/2=0.46A

燈泡消耗的實際功率

P2=U2I2=26x0.46W=11.96W?12W

故選c。

I/A

【變式演練】

【變式1-1］（2025高三上?江蘇連云港?期中）如圖所示的閉合電路中，?、此為定值電阻。當(dāng)變阻器&的

滑動觸頭尸向上滑動時，理想電壓表與電流表的示數(shù)分別為U、I,其變化量的絕對值分別為AU、A/o下

列說法中正確的是（）

......——1------

E__%I"-

r\（v）RzJ-ip

Y丫Ro」

qsT

—

A.。不變B./變大

c.?=R\D.&的功率變大

M

【答案】D

【詳解】AB.當(dāng)變阻器&的滑動觸頭P向上滑動時，阻值增大，則總電阻增大，總電流變小，路端電壓增

大，即U增大，/變小，選項AB錯誤；

C.根據(jù)

U=E-Ir

可知

NU

-----=r

AZ

選項C錯誤；

D.路端電壓增大，總電流變小，以電壓變小，可知心兩端電壓增大，則此的功率變大，選項D正確。

故選D。

【變式1-2］（2025高三上?河北石家莊?階段練習(xí)）如圖所示，當(dāng)電動機兩端電壓為外時，通過電動機的電

流為人風(fēng)扇不轉(zhuǎn)動。當(dāng)電動機兩端電壓為U時，通過電動機的電流為/,電動機正常工作，帶動風(fēng)扇轉(zhuǎn)動。

若電動機的內(nèi)阻為上則下列說法正確的是（）

A.電動機的內(nèi)阻尺寧

B.電動機正常工作時，產(chǎn)生的熱量為

c.電動機正常工作時，輸出功率為口-半

D.電動機正常工作時，效率為1-

【答案】C

【詳解】A.當(dāng)電動機正常工作時，有

U>IR

所以

R〈口

I

故A錯誤；

B.電動機正常工作時，產(chǎn)生的熱量為

放

故B錯誤；

C.電動機正常工作時，輸出功率為

1

Pii=UI-IR

氏旦

A

所以

故C正確；

D.電動機正常工作時，效率為

n=^-xlOO%=(l-

xlOO%

UI

故D錯誤。

故選c。

【變式1-3］（2025高三上?廣東深圳?階段練習(xí)）如圖所示的電路中，E為電源，其內(nèi)電阻為r,V為理想電

壓表，L為阻值恒定的小燈泡，凡為定值電阻，鳥為半導(dǎo)體材料制成的光敏電阻（光照越強，電阻越小）,

電容器兩極板處于水平狀態(tài)，閉合開關(guān)S,電容器中心尸點有一帶電油滴處于靜止狀態(tài)，電源負極接地，下

列說法正確的是（）

A.若將此的滑片下移，電壓表的示數(shù)增大

B.若光照變強，則尸點電勢升高

C.若光照變強，則燈泡變暗

D.若斷開8節(jié)點，并將電容器上極板上移，油滴仍然保持靜止

【答案】D

【詳解】A.由于電容器在直流電路中相當(dāng)于斷路，所以當(dāng)電路穩(wěn)定時，為相當(dāng)于導(dǎo)線，將鳥的滑片下移

時，電壓表的示數(shù)保持不變，故A錯誤；

BC.若光照變強，光敏電阻A減小，總電阻變小，電流變大，則通過小燈泡的電流變大，燈泡變亮；電容

器兩端電壓為

U=E-/（r+K）/變大，則U變小，即電容器兩板間的電壓變小，場強變小，P點與下極板間電勢差變小,

則尸點電勢降低，故BC錯誤；

D.斷開8節(jié)點，電容器電量保持不變，并將電容器上極板上移，根據(jù)

C=-^~,C=2,E=—

471kdUd

整理得

E=四2

3

保持不變，油滴仍然保持靜止，故D正確。

故選Do

題組02交流電的產(chǎn)生、描述以及變壓器

【提分秘籍】

1.解決交變電流問題要注意的幾點

(1)理解幾個特殊位置的磁通量、磁通量的變化率、感應(yīng)電動勢及感應(yīng)電流的特點。

①線圈平面與中性面重合時，S18,。最大，—=0,e=0,z=0,電流方向?qū)l(fā)生改變。

Nt

②線圈平面與中性面垂直時，S\\B,0=0,五最大，e最大，i最大,電流方向不變。

(2)區(qū)分交變電流的峰值、瞬時值、有效值和平均值。

(3)確定交變電流中電動勢、電壓、電流的有效值后就可以運用直流電路的規(guī)律處理交流電路中的能量問題。

(4)交變電流瞬時值表達式書寫的基本思路

_2兀

①根據(jù)已知圖象或由公式確定正、余弦交變電流的峰值，其中。=亍=2W、=2兀〃(〃為轉(zhuǎn)速)。

②明確線圈的初始位置，找出對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式。

a.若線圈從中性面位置開始計時，則eT圖象為正弦函數(shù)，e=Emsmcot;

b.若線圈從垂直中性面位置開始計時，則el圖象為余弦函數(shù)，e=￡mcosof。

2.計算交變電流有效值的方法

(1)分段計算電熱，然后求和得出一個周期內(nèi)產(chǎn)生的總熱量.

U2

(2)利用兩個公式0=尸放和。=7■/可分別求得電流有效值和電壓有效值.

(3)若圖象部分是正弦(或余弦)式交變電流，其中的々但必須是從零至最大值或從最大值至零)和［周期部分可

42

直接應(yīng)用正弦式交變電流有效值與最大值間的關(guān)系/=$、。=窄求解.

V2V2

3.變壓器動態(tài)變化分析方法

(1)變壓器動態(tài)分析常見的兩種情況

①負載不變，匝數(shù)比變化；

②匝數(shù)比不變，負載變化。

(2)處理此類問題應(yīng)注意三點

①根據(jù)題意分清變量和不變量；

②要弄清，，誰決定誰，，的制約關(guān)系—電壓是輸入決定輸出，電流和功率是輸出決定輸入；

③動態(tài)分析順序：

n\

a.由Ui和一決定。2；

b.由負載電阻R和5決定A；

C.由尸2=歷/2確定尸1；

d.由P1=U/確定/1。

4.解決遠距離輸電問題的一般思路

(1)電路分析：遠距離輸電線路由升壓變壓器、輸電線、降壓變壓器和負載四部分組成。

(2)電壓關(guān)系：升壓變壓器輸入電壓必是不變的，根據(jù)義=2可以確定升壓變壓器的輸出電壓。2,輸電線上

U3“3

有一定的電壓損失，幾降壓變壓器輸入端電壓—NU,降壓變壓器輸出電壓。4由一=一確定。

UAri4

(3)功率關(guān)系：升壓變壓器輸入功率為尸1，輸電線上損失功率為AP=7?R,降壓變壓器輸出功率為修，則尸1

=尸4+必=尸4+0區(qū)。

[J\ffl[w7^4

(4)電流關(guān)系：用戶電路的電流由/4=——確定，降壓變壓器的電流由一=一確定，升壓變壓器的輸出電流/2=

R用U〃3

J]Wn

h，升壓變壓器的輸入電流由一=一確定。

hn\

【典例剖析】

【例2-1】如圖甲所示為一臺小型發(fā)電機構(gòu)造示意圖，線圈逆時針轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電動勢隨時間按正弦規(guī)律變

化，圖象如圖乙所示。發(fā)電機線圈內(nèi)電阻為1.0。，外接燈泡的電阻為4.0Q。則()

圖甲圖乙

A.在，=0.005s的時刻，穿過線圈磁通量最大

B.通過燈泡的電流為0.8A

C.電壓表的示數(shù)為5V

D.前0.01s內(nèi)燈泡消耗的電能為0.04J

【答案】D

【詳解】A.在z=0.005s的時刻，感應(yīng)電動勢最大，此時穿過線圈磁通量為零，故A錯誤；B.電動勢有效

值E=^V=5V通過燈泡的電流為八畀=1A故B錯誤；C.電壓表的示數(shù)為。=次=4V故C錯誤；D.前

6R+r

0.01s內(nèi)燈泡消耗的電能為￡=/27?/=1葭4*0.0打=0.041故口正確。故選D。

【例2-2].如圖所示，圖甲為方波交流電源的電壓隨時間周期性變化的圖像，圖乙所示為給方波交流電源

加上二極管后得到的電壓隨時間周期性變化的圖像，則圖甲和圖乙中電壓有效值之比為()

圖甲圖乙

A.V2：1B.1：V2C.1：2D.2：1

【答案】A

【詳解】根據(jù)有效值定義44+無4=^才可得圖甲喏（+"；士=噎7解得“L"。圖乙，同理可得

R'R2R22

TB%="。=6

%?7+0=嚏"解得〃有2=——“0故”有2V21故選A。

22---u

2a0

【例2-3】如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比々：〃2=〃：1，在原線圈回路中接有定值電阻A，副線

圈回路中接有滑動變阻器鳥。原線圈一側(cè)接在電壓恒為Z的正弦式交流電源上，電流表和電壓表均為理想

交流電表。滑動變阻器滑片自上向下滑動時，下列說法正確的是（）

B.電流表的示數(shù)增大

C.電壓表的示數(shù)減小D.電流表的示數(shù)先增大后減小

【答案】BC

【詳解】設(shè)原副線圈中電流分別為4、12,由于是理想變壓器，則

U2n2

ZL=生.

【2"1

Uz=l國

-/內(nèi)

聯(lián)立解得4=

2

%+R2n

滑動變阻器滑片自上向下滑動時，&減小，乙變大，5減小，電壓表示數(shù)％減小，故BC正確，AD錯誤。

故選BCo

【例2-4】近些年中國研發(fā)出多項獨有的先進技術(shù)，其中特高壓輸電技術(shù)讓中國標準成為了國際標準，該技

術(shù)可使輸電線電壓高達1000千伏及以上等級。某電廠對用戶進行供電的原理如圖所示。發(fā)電機的輸出電壓

為Ui=300V,輸電線的總電阻r=50。，為了減小輸電線路上的損耗采用了高壓輸電技術(shù)。變壓器視為理

想變壓器，其中升壓變壓器的匝數(shù)比為4：%=1：1°°°，用戶獲得的電壓為S=220V。若在某一段時間內(nèi),

B.降壓變壓器的匝數(shù)比為4：4=14925:11

C.輸電線上損失的功率為9.0xl()4w

D.若改用1000千伏超高壓輸電，則輸電線路上可減少損失的電功率為4050W

【答案】B

【詳解】A.由月=。/得升壓變壓器的輸入電流為

P9,0X106

xA=3X104A

300

由升壓變壓器原副線圈電流與線圈匝數(shù)的關(guān)系為

1000

/21

可得輸電線上的電流為

I2=30A

故A錯誤；

B.由題意可得

U\_41

U2n21000

可得

5

U2=3X10V

因為

U2=U3+I2r

所以

q=298500V

所以降壓變壓器的匝數(shù)比為

U3_n3_298500_14925

220-11

故B正確；

C.輸電線上損失的功率為

24

尊=l\r=30x50W=4.5x10W

故C錯誤；

B.若改用1000千伏超高壓輸電，則升壓變壓器原副線圈的匝數(shù)值比為

U1%3003

丁一丁五一10000

所以輸電線上的電流為

此時輸電線上損失的功率為

,22

&=/2r=9X50W=4050W

即輸電線路上可減少損失的電功率為

AP=4員-遂'=40950W

故D錯誤。

故選Bo

【變式演練】

【變式2-1］（2025高三上?江蘇徐州?階段練習(xí)）圖甲是某燃氣灶點火裝置的原理圖，轉(zhuǎn)換器將直流電壓轉(zhuǎn)

換為圖乙所示的正弦交流電壓，并加在一臺理想變壓器的原線圈上，電壓表為交流電表。當(dāng)變壓器副線圈

電壓的瞬時值大于5000V時，就會在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進而點燃氣體。開關(guān)閉合后（）

A.電壓表的示數(shù)為5VB.放電針每隔時間T點火一次

C.穿過原、副線圈的磁通量之比為1:1D.將鋼針替換為鋼球，更容易引發(fā)電火花

【答案】C

【詳解】A.電壓表的示數(shù)為交流電電壓的有效值，為

u&

1V2V22

故A錯誤;

B.由圖可知半個周期內(nèi)，副線圈電壓的瞬時值能夠大于5000V,所以放電針每隔時間彳點火一次，一個周

期T內(nèi)點火兩次，故B錯誤；

C.理想變壓器無漏磁現(xiàn)象，穿過原、副線圈的磁通量是相同的，所以穿過原副線圈的磁通量之比為1:1,

故c正確；

D.若將鋼針替換為鋼球，不容易發(fā)生尖端放電現(xiàn)象，不容易引發(fā)電火花進而點燃氣體，故D錯誤。

故選Co

【變式2-21.（2024?湖北?模擬預(yù)測）如圖所示，理想變壓器原線圈接入電壓恒定的正弦交流電，副線圈接

入最大阻值為R的滑動變阻器和阻值為R的定值電阻，電壓表和電流表均為理想交流電表。在變阻器滑片

B.電壓表V示數(shù)減小

C.定值電阻R消耗的功率減小D.原線圈的輸入功率先減小后增大

【答案】C

【詳解】B.根據(jù)

可知副線圈電壓保持不變，即電壓表V示數(shù)不變，故B錯誤；

A.分析右端電路可知，R與滑動變阻器下半部分并聯(lián)后，再與上半部分串聯(lián)接入電路。設(shè)滑動變阻器下邊

的電阻為x,則副線圈中的總電阻為

l

R^.=R-x+^-=R-n,

副x+RRJ

X2X

當(dāng)變阻器滑片從。端向6端緩慢移動的過程中，副線圈的阻值增大，根據(jù)

,2啜

可知副線圈電流減小，由

乙=也

4

可知原線圈電流減小，即電流表A示數(shù)減小，故A錯誤；

C.在變阻器滑片從。端向b端緩慢移動的過程中，滑動變阻器下半部分和五并聯(lián)部分電壓減小，定值電阻

尺消耗的功率

減小，故C正確；

D.原線圈的輸入功率

4A=也

隨著原線圈電流的減小而減小，故D錯誤。

故選C?

【變式2-3］（2024?全國?模擬預(yù)測）如圖所示，變壓器為理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)比4:%=1：2；

%、為為定值電阻，Ri=R,Rz=l6R,滑動P可以改變接入電路的線圈匝數(shù)，在“、6兩端接入電壓最大值

A.P從上向下滑的過程中電阻4的功率先增大后減小

B.P從上向下滑的過程中變壓器的輸出功率先減小后增大

C.P下滑到線圈的中點時，變壓器的輸出功率最大，為J

8R

D.P下滑到線圈的中點時，4消耗的功率為第

【答案】C

【詳解】A.等效電路如圖所示

ZL=%.

h?i

可得等效電阻為

7

所以通過4的電流為

1與+R

P從上向下滑的過程中R變小，，變大，所以電阻用的功率一直變大，故A錯誤;

B.由等效電路可知，當(dāng)尺'=為時，解得

nx_1

n24

即P下滑到線圈的中點時鳥的功率最大，最大功率

此時4消耗的功率與&相同，則P從上向下滑的過程中變壓器的輸出功率先增大后減小，故B錯誤；

C.由上述分析可知，P下滑到線圈的中點時，變壓器的輸出功率最大，為仁，c正確；

8R

D.由上述分析可知，P下滑到線圈的中點時，4消耗的功率為e，D錯誤。

8R

故選Co

【變式2-41.（2024?全國?模擬預(yù)測）逆變器是把直流電轉(zhuǎn)變成交流電的裝置，駕車外出野營或旅游時，用

逆變器連接到汽車蓄電池上就能輸出正弦式交變電流，可以帶動家用的電風(fēng)扇、電飯煲、照明燈等電器正

常工作。逆變器主要由交流轉(zhuǎn)換器和變壓電路組成，逆變器中的交流轉(zhuǎn)換器可以將電壓為的直流電轉(zhuǎn)變

成"=&U°sinl00m的交變電流。將一逆變器的輸入端接到汽車蓄電池上，在另一端接有燈泡和電風(fēng)扇，逆

變器內(nèi)變壓器原線圈接有理想交流電流表，開始時開關(guān)K閉合，電流表讀數(shù)為5.5A,燈泡和電風(fēng)扇都正常

工作。已知燈泡的額定電壓為220V,電阻為22000,電風(fēng)扇的額定電壓為220V,內(nèi)部電動機線圈電阻為

100Q,汽車蓄電池的電壓為12V,變壓器可視為理想變壓器，電風(fēng)扇可視為一電動機，燈泡為純電阻元件。

下列說法正確的是（）

交

流

轉(zhuǎn)

換

器

A.如果將開關(guān)K斷開，逆變器內(nèi)變壓器原線圈兩端的電壓將減小

B.逆變器內(nèi)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為6:55

C.電風(fēng)扇的額定功率為44W

D.電風(fēng)扇的效率為80%

【答案】C

【詳解】A.轉(zhuǎn)換器可以將電壓為Uo的直流電轉(zhuǎn)變成&=揚7。sin100位的交變電流，汽車蓄電池的電壓為

12V,則轉(zhuǎn)變的交變電流的電壓為

u=12>/2sinlOOTtf（V）

交電流電壓的有效值為12V,則逆變器內(nèi)變壓器原線圈兩端的電壓5=12V,不隨負載功率的變化而變化,

故A錯誤；

B.燈泡的額定電壓為220V,燈泡正常工作，則變壓器副線圈兩端的電壓〃=220V,變壓器原、副線圈的

匝數(shù)比

n2U255

故B錯誤；

C.電流表讀數(shù)為5.5A,則變壓器原線圈的電流L=5.5A,根據(jù)變壓器原、副線圈的電流與匝數(shù)的關(guān)系

4n2

可得副線圈的電流

/2—0.3A

燈泡的額定電壓為220V,電阻為22000,流過燈泡的電流

則流過電風(fēng)扇的電流

73=72-/L=0.2A

電風(fēng)扇的額定功率

P=UJ3=44W

故C正確；

D.電風(fēng)扇的熱功率

P、=I；r=4W

電風(fēng)扇的效率

P-P

7=------^xl00%=91%

P

故D錯誤。

故選C。

【變式2-51.（2024?北京朝陽?模擬預(yù)測）我們一般把變壓器分成左右兩個電路來看待，使得在分析時將問

題變得復(fù)雜。現(xiàn)在我們將變壓器與負載視為一個整體，等效為一個新的電阻R,變成一個單一的回路。若

己知原、副線圈的匝數(shù)比為左，副線圈所接電阻為A,則R等于（）

3

D-k^R

【答案】B

【詳解】設(shè)原線圈的輸入電壓為口，則副線圈的輸出電壓為

n{k

則電阻R消耗的功率為

P一一再

將變壓器與負載視為一個整體，等效為一個新的電阻R,則及'消耗的功率為

7

又

P=P'

聯(lián)立可得

R'=k2R

故選Bo

題組03楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用

【提分秘籍】

1.感應(yīng)電流方向的判斷方法

(1)右手定則，即根據(jù)導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動的情況進行判斷。

(2)楞次定律，即根據(jù)穿過閉合回路的磁通量的變化情況進行判斷。

2.楞次定律中“阻礙”的主要表現(xiàn)形式

⑴阻礙原磁通量的變化一“增反減同”。

(2)阻礙相對運動一“來拒去留”。

(3)使線圈面積有擴大或縮小的趨勢——“增縮減擴”。

⑷阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)一“增反減同”。

3.感應(yīng)電動勢大小的計算

XXXX

/xXx\-3B

（XXX）XXXXX￡XX%;1J

情景圖L\^v0<______

XXXXXXJX

d————77

XXX義

回路（不一定閉一段直導(dǎo)線（或繞一端轉(zhuǎn)動的一繞與2垂直的軸轉(zhuǎn)

研究對象

合）等效直導(dǎo)線）段導(dǎo)體棒動的導(dǎo)線框

1從圖示時刻計時E

表達式E=n----E=BLvE=-BL2co

2=NBS-CDCOSCDt

【典例剖析】

【例3-1】如圖所示，螺線管豎直固定，螺線管正下方水平地面上有一金屬圓環(huán)，螺線管的軸線通過圓環(huán)的

圓心，給螺線管通入如圖所示方向的電流，電流均勻增大，圓環(huán)保持不動，則下列說法正確的是（）

A.從上往下看，圓環(huán)中有順時針方向的感應(yīng)電流

B.圓環(huán)中磁通量均勻增大

C.圓環(huán)中感應(yīng)電流均勻增大

D.圓環(huán)受到的安培力均勻增大

【答案】BD

【詳解】AB.根據(jù)安培定則可知通電螺線管下端為N極，螺線管上電流電流均勻增大，根據(jù)電流的磁效應(yīng)，

所以磁場均勻變大，那么圓環(huán)中磁通量均勻增大，根據(jù)楞次定律可知，從上往下看，圓環(huán)中有逆時針方向

的感應(yīng)電流，A錯誤，B正確；

C.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律與對AB選項的分析可知：圓環(huán)中感應(yīng)電流大小恒定，方向不變，C錯誤；

D.由于螺線管中的磁場在圓環(huán)位置均勻變大，所以圓環(huán)受到的安培力均勻增大，D正確。

故選BD?

【例3-2】如圖所示，一不可伸長的細繩的上端固定，下端系在邊長為/=0.40m的正方形金屬框的。點上。

金屬框的一條對角線/C水平，其下方有方向垂直于金屬框所在平面的勻強磁場。己知構(gòu)成金屬框的導(dǎo)線單

位長度的阻值為A=5.0x10-3Q/m。在仁0到/=3,0s時間內(nèi)，磁感應(yīng)強度大小隨時間f的變化關(guān)系為3⑺=0.3-0.If

（SI制）。則下列說法正確的是（）

A.Z=0到Z=3.0s時間內(nèi)，金屬框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為0.016V

B.Z=0至!]f=3.0s時間內(nèi)，金屬框中的電流方向為C—8—N

C.Z=2.0s時金屬框所受安培力的大小為0.04亞N

D.在片0到Z=2.0s時間內(nèi)金屬框產(chǎn)生的焦耳熱為0.032J

【答案】C

【詳解】A.Z=0到43.0s時間內(nèi)，金屬框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為

￡=—5=^x-Z2=0.1X-X0.402V=0.008V

Kt22

故A錯誤；

B.根據(jù)楞次定律的增反減同可知片0到Z=3.0s時間內(nèi)，金屬框中的電流方向為。—/一8-CT。。故B錯

誤；

C.由歐姆定律。可得

R

Z=2,0s時磁感應(yīng)強度為

=0.3T-0.1x2.0T=0.1T

金屬框處于磁場中的有效長度為

L=4il

所受安培力的大小為

F=BIL=0.04后N

故C正確；

D.在t=0到片2.0s時間內(nèi)金屬框產(chǎn)生的焦耳熱為

0=八比=0.016J

故D錯誤。

故選C。

【例3-3]（2025高三上?江蘇南京?期中）如圖所示，光滑水平地面上有一輛靜止小車，車上固定一個螺線

管，螺線管通過電阻R連成通路。虛線表示一光滑絕緣軌道穿過線圈內(nèi)部，一個條形磁鐵，N極向右，可

以沿著軌道運動，且磁鐵、軌道和線圈不接觸。現(xiàn)推動一下磁鐵，使它獲得向右的初速度，下列說法正確

的是（）

A.磁鐵在運動過程中，速度可能為零

B.當(dāng)磁鐵處于線圈正中位置時，磁鐵和小車的總動能最小

C.當(dāng)磁鐵向小車運動時，電阻火中的電流方向由/向8,磁鐵和小車的總動量減少

D.若磁鐵穿過了線圈并逐漸遠離線圈，則此時電阻R中的電流方向由8向/,磁鐵和小車的總動能減

少

【答案】D

【詳解】A.根據(jù)楞次定律，來拒去留可知，磁鐵一直減速，直到和小車的速度最終相同，速度不可能為零，

故A錯誤；

C.當(dāng)磁鐵向小車運動時，由楞次定律和安培定則可知，電阻R中的電流方向由/向3,系統(tǒng)不受外力，故

磁鐵和小車的總動量守恒，保持不變，故C錯誤；

BD.根據(jù)能量守恒定律可知，磁鐵的動能轉(zhuǎn)化為小車的動能與電阻R產(chǎn)生的熱量，若磁鐵穿過了線圈并逐

漸遠離線圈，根據(jù)楞次定律和安培定則可知此時電阻R中的電流方向由8向4磁鐵和小車的總動能減少,

故當(dāng)磁鐵處于線圈正中位置時，磁鐵和小車的總動能不是最小，故B錯誤，D正確。

故選D。

【變式演練】

【變式3-1］（2025高三上?湖北武漢?開學(xué)考試）有一種科普玩具由一枚強磁鐵和一根厚鋁管組成，鋁管豎

直放置，磁鐵從鋁管上端口由靜止釋放，在鋁管內(nèi)下落很慢。小明同學(xué)認為鋁管可以等效成多個鋁環(huán)疊放,

所以用套在長玻璃管外的線圈代替鋁環(huán)，結(jié)合傳感器進行研究，如圖甲所示。現(xiàn)將連接電流傳感器的線圈

套在豎直放置的長玻璃管上，如圖甲所示。將強磁鐵從離玻璃管上端高為〃處由靜止釋放，磁鐵在玻璃管

內(nèi)下落并穿過線圈。如圖乙所示是實驗中觀察到的線圈中電流隨時間變化的圖像，則（）

甲

A.該科普玩具的原理是電流的磁效應(yīng)

B.若上下翻轉(zhuǎn)磁鐵，電流先負向后正向

C.線圈匝數(shù)加倍后重復(fù)實驗，電流峰值將加倍

D.4加倍后重復(fù)實驗，電流峰值將加倍

【答案】B

【詳解】A.該科普玩具的原理是電磁感應(yīng)，故A錯誤；

B.磁鐵上下翻轉(zhuǎn)后重復(fù)實驗，穿過圓環(huán)過程中，磁通量方向相反，根據(jù)楞次定律可知，將會產(chǎn)生負向電流

后產(chǎn)生正向電流，故B正確；

C.若將線圈匝數(shù)加倍后，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律

E=n——

\t

可知，線圈中感應(yīng)電動勢也加倍，由電阻定律

R=p—

S

可知，線圈匝數(shù)加倍，長度也加倍，電阻加倍，由歐姆定律

/上

R

可知，線圈中感應(yīng)電流的峰值不會加倍，故C錯誤；

D.若沒有磁場力，則由機械能守恒定律

mgh=^mv2

可得

若將〃加倍，速度并非變?yōu)樵瓉淼?倍，實際中存在磁場力做負功，速度也不是原來的2倍，則線圈中產(chǎn)

生的電流峰值不會加倍，故D錯誤。

故選B?

【變式3-2］（2025高三上?甘肅張掖?開學(xué)考試）線圈炮由加速線圈和彈丸線圈構(gòu)成，根據(jù)通電線圈之間磁

場的相互作用原理而工作。如圖所示，彈丸線圈放在絕緣且內(nèi)壁光滑的水平發(fā)射導(dǎo)管內(nèi)。閉合開關(guān)S后，在

加速線圈中接通方向如圖所示、大小變化的電流心，發(fā)現(xiàn)靜止的彈丸線圈向右發(fā)射，則下列說法正確的是

B.穿過彈丸線圈的磁通量減小

C.加速線圈中的電流驍變大

D.加速線圈中的電流驍變化越快，彈丸線圈中感應(yīng)電動勢越小

【答案】C

【詳解】A.根據(jù)安培定則可知，加速線圈內(nèi)部磁場方向向右，A錯誤；

BC.靜止的彈丸線圈向右發(fā)射，則彈丸線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律可知，加速線圈中應(yīng)通有增大

的電流使得通過彈丸線圈磁通量增大，彈丸遠離加速線圈，B錯誤，C正確；

D.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，加速線圈中的電流心變化越快，彈丸線圈中感應(yīng)電動勢越大，D錯誤。

故選Co

【變式3-3】如圖所示，圓環(huán)形導(dǎo)體線圈。平放在水平桌面上，在。的正上方固定一豎直螺線管6,二者軸

線重合，螺線管6與電源、滑動變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動變阻器的滑片P向下滑動，下列

表述正確的是（）

A.線圈。中將產(chǎn)生沿順時針方向（俯視）的感應(yīng)電流

B.穿過線圈a的磁通量減小

C.線圈a有擴張的趨勢

D.線圈。對水平桌面的壓力網(wǎng)將增大

【答案】D

【詳解】AB.當(dāng)滑動觸頭P向下移動時電阻減小，由閉合電路歐姆定律可知通過線圈6的電流增大，穿過

線圈。的磁通量增加，方向向下；根據(jù)楞次定律即可判斷出線圈。中感應(yīng)電流方向俯視應(yīng)為逆時針，故AB

錯誤；

C.根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的產(chǎn)生總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因，因為滑動觸頭向下滑動導(dǎo)致穿過線圈。

的磁通量增加，故只有線圈面積減少時才能阻礙磁通量的增加，故線圈。應(yīng)有收縮的趨勢，故c錯誤；

D.開始時線圈。對桌面的壓力等于線圈。的重力，當(dāng)滑動觸頭向下滑動時，可以用"等效法"，即將線圈a

和6看做兩個條形磁鐵，判斷知此時兩磁鐵的N極相對，互相排斥，故線圈。對水平桌面的壓力將增大，

故D正確。

故選D。

題組04電磁感應(yīng)的圖象問題

【提分秘籍】

1.圖象類型

（0-閽象）一T閉合電路歐姆定律）

（B-閽象）一

T串、并聯(lián)電路知識）

（E-t圖象~E=Blv

（i-t圖象卜-T電功、電功率、焦耳定律）

2.分析方法

T明確各種正、負號的含義）

四

「明

確T明確斜率的含義）

〔

圖

象

分

析

〕三個相似關(guān)系及其各自的物理意義：

吁N吁用,B-NB-爛,

NtAt

中-A。-喂

3.解答電磁感應(yīng)中圖象類選擇題的兩個常用方法

排定性地分析電磁感應(yīng)過程中物理量的變化趨勢（增大還是減小）、變化

除快慢（均勻變化還是非均勻變化），特別是分析物理量的正負，以排除

法錯誤的選項

函

根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個物理量之間的函數(shù)關(guān)系，然后由

數(shù)

函數(shù)關(guān)系對圖象進行分析和判斷

法

【典例剖析】

【例4-1］（2024?廣西?模擬預(yù)測）水平桌面上固定一根絕緣長直導(dǎo)線，矩形導(dǎo)線框湖〃靠近長直導(dǎo)線固定

在桌面上，如圖甲所示。當(dāng)長直導(dǎo)線中的電流按圖乙的規(guī)律變化時（圖甲所示電流方向為其正方向），則

（）

A.線框內(nèi)電流的方向為。曲加

B.0~4，線框內(nèi)電流的方向為abcda

C.t2~t.,線框所受安培力方向先向左后向右

D.線框所受安培力方向一直向左

【答案】A

【詳解】A.4~右，穿過線圈的磁通量向里減小，根據(jù)楞次定律可知，線框內(nèi)電流的方向為。兒加，選