专题13.2　法拉第电磁感应定律 自感和涡流【讲】——2023年高考物理一轮复习讲练测（人教）（解析版）.docx

专题13.2　法拉第电磁感应定律 自感和涡流【讲】
【讲核心素养】
1.物理观念：自感现象和涡流现象。
通过实验，了解自感现象和涡流现象。能举例说明自感现象和涡流现象在生产生活中的应用。
2.科学思维：电磁感应规律的理解和应用。
通过实验，理解法拉第电磁感应定律。
【讲考点题型】
【知识点一】　法拉第电磁感应定律的理解及应用
1．感应电动势
（1）概念：在电磁感应现象中产生的电动势。
（2）产生：只要穿过回路的磁通量发生变化，就能产生感应电动势，与电路是否闭合无关。
（3）方向：产生感应电动势的电路（导体或线圈）相当于电源，电源的正、负极可由右手定则或楞次定律判断。
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变化率成正比。
（2）公式：E＝n，其中为磁通量的变化率，n为线圈匝数。
3.应用注意点
公式E＝n的应用，ΔΦ与B、S相关，可能是＝B，也可能是＝S，当B＝kt时，＝kS.
【特别提醒】感应电动势求解的“四种”模型
情景图
研究对象
回路（不一定闭合）
一段直导线（或等效成直导线）
绕一端垂直匀强磁场匀速转动的一段导体棒
绕与B垂直的轴匀速转动的导线框
表达式
E＝n
E＝Blvsin θ
E＝Bl2ω
E＝NBSωsin ω t（从中性面位置开始计时）
【例1】（2022·江苏·高考真题）如图所示，半径为r的圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化关系为，、k为常量，则图中半径为R的单匝圆形线圈中产生的感应电动势大小为（　　）
A． B． C． D．
【答案】 A
【解析】由题意可知磁场的变化率为
根据法拉第电磁感应定律可知
故选A。
【素养升华】本题考察的学科素养主要是科学思维。
【变式训练1】（2022·河北·高考真题）将一根绝缘硬质细导线顺次绕成如图所示的线圈，其中大圆面积为，小圆面积均为，垂直线圈平面方向有一随时间t变化的磁场，磁感应强度大小，和均为常量，则线圈中总的感应电动势大小为（　　）
A． B． C． D．
【答案】 D
【解析】由法拉第电磁感应定律可得大圆线圈产生的感应电动势
每个小圆线圈产生的感应电动势
由线圈的绕线方式和楞次定律可得大、小圆线圈产生的感应电动势方向相同，故线圈中总的感应电动势大小为
故D正确，ABC错误。
故选D。
【规律总结】应用法拉第电磁感应定律应注意的三个问题
（1）公式E＝n求解的是一个回路中某段时间内的平均电动势，在磁通量均匀变化时，瞬时值才等于平均值．
（2）利用公式E＝nS求感应电动势时，S为线圈在磁场范围内的有效面积．
（3）通过回路截面的电荷量q仅与n、ΔΦ和回路电阻R有关，与时间长短无关．推导如下：q＝Δt＝Δt＝.
【知识点二】导体切割磁感线产生感应电动势的常见类型
1.大小计算
切割方式
表达式
垂直切割
E＝Blv
倾斜切割
E＝Blvsin θ，其中θ为v与B的夹角
旋转切割（以一端为轴）
E＝Bl2ω
说明　（1）导体与磁场方向垂直。（2）磁场为匀强磁场。
2.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。
【方法总结】感生电动势与动生电动势的区别
【例2】（多选）（2022·广东·深圳市光明区高级中学模拟预测）如图甲所示，发光竹蜻蜓是一种常见的儿童玩具。某同学对竹蜻蜓的电路作如下简化：如图乙所示，导电圆环绕垂直于圆环平面、通过圆心的金属轴以角速度逆时针匀速转动（俯视）。圆环上接有三根金属辐条、、，辐条互成角。在圆环左半部分张角也为角的范围内（两条虚线之间）分布着垂直圆环平面向下磁感应强度为的匀强磁场，在转轴与圆环的边缘之间通过电刷、与一个灯（二极管）相连。除灯电阻外，其他电阻不计。下列说法中正确的是（　　）
A．若棒进入磁场中，点电势小于点电势
B．金属辐条在磁场中旋转产生的是正弦式交变电流
C．若导电圆环顺时针转动（俯视），也能看到灯发光
D．角速度比较大时，能看到灯更亮
【答案】 AD
【解析】A．由右手定则可知切割磁感线产生的感应电流在OP辐条上从P流向O，OP为电源时O为正极，P为负极，所以点电势小于点电势，故A正确；
B．金属辐条在磁场中旋转产生的感应电流大小和方向都恒定为直流电，故B错误；