《（江蘇專版）2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題十 電磁感應(yīng)課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（江蘇專版）2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題十 電磁感應(yīng)課件.ppt（133頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、專題十電磁感應(yīng),高考物理(江蘇專用),考點(diǎn)一楞次定律法拉第電磁感應(yīng)定律 1.(2014江蘇單科,1,3分)如圖所示,一正方形線圈的匝數(shù)為n,邊長為a,線圈平面與勻強(qiáng)磁場垂直,且一半處在磁場中。在t時間內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不變,大小由B均勻地增大到2B。在此過程中,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為(),五年高考,A組自主命題江蘇卷題組,A.B. C.D.,錯解分析本題易錯選C,原因有兩種可能:一是對磁通量概念的理解有誤,認(rèn)為面積S=a2;二是審題不清,認(rèn)為磁感應(yīng)強(qiáng)度“增加了”2B。由此可見,解題過程中一定要細(xì)心再細(xì)心!,,2.(2011江蘇單科,2,3分)如圖所示,固定的水平長直導(dǎo)線中通有電流I,矩形線

2、框與導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi),且一邊與導(dǎo)線平行。線框由靜止釋放,在下落過程中(),A.穿過線框的磁通量保持不變 B.線框中感應(yīng)電流方向保持不變 C.線框所受安培力的合力為零 D.線框的機(jī)械能不斷增大,答案B由通電直導(dǎo)線周圍磁感線的分布規(guī)律可知,線框下落過程中穿過其中的磁感線越來越少,故磁通量在不斷變小,故A錯;下落時穿過線框的磁通量始終減小,由楞次定律可知感應(yīng)電流的方向保持不變,故B正確;線框上下兩邊受到的安培力方向雖相反,但上邊所處位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度始終大于下邊所處位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度,故上邊所受的安培力大于下邊所受的安培力,其合力不為零,故C錯;由能量守恒可知下落時一部分機(jī)械能會轉(zhuǎn)化為線框通電發(fā)熱產(chǎn)

3、生的內(nèi)能,故線框的機(jī)械能減少,D錯。,評析考查知識點(diǎn)多,幾乎涵蓋了電磁學(xué)的所有知識,如左、右手定則,楞次定律和電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系,難度適中,因考查的都是基本知識,故得分率高。,,3.(2016江蘇單科,6,4分)(多選)電吉他中電拾音器的基本結(jié)構(gòu)如圖所示,磁體附近的金屬弦被磁化,因此弦振動時,在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流經(jīng)電路放大后傳送到音箱發(fā)出聲音。下列說法正確的有() A.選用銅質(zhì)弦,電吉他仍能正常工作 B.取走磁體,電吉他將不能正常工作 C.增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應(yīng)電動勢 D.弦振動過程中,線圈中的電流方向不斷變化,答案BCD銅質(zhì)弦無法被磁化,不能產(chǎn)生磁場引起線圈中磁通量的變

4、化從而產(chǎn)生感應(yīng)電流,所以銅質(zhì)弦不能使電吉他正常工作,故A項(xiàng)錯誤;取走磁體,金屬弦無法被磁化,線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流,B項(xiàng)正確;由E=n知,C項(xiàng)正確;金屬弦來回振動,線圈中磁通量不斷增加或減小,電 流方向不斷變化,D項(xiàng)正確。,考查點(diǎn)本題考查產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件、法拉第電磁感應(yīng)定律、感應(yīng)電流方向等知識,屬于容易題。,易錯點(diǎn)撥有些學(xué)生受生活中吉他銅質(zhì)弦的影響,誤選A項(xiàng),這就提醒我們解題一定要結(jié)合所學(xué)的物理知識,深入思考推理,不要憑想象。,失分警示銅質(zhì)材料不能被磁化,銅質(zhì)弦振動時不會在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。,審題關(guān)鍵磁體把金屬弦磁化;被磁化了的弦振動時,使線圈內(nèi)磁通量發(fā)生變化,從而產(chǎn)生了感應(yīng)電流。,,4

5、.(2014江蘇單科,7,4分)如圖所示,在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯,現(xiàn)接通交流電源,過了幾分鐘,杯內(nèi)的水沸騰起來。若要縮短上述加熱時間,下列措施可行的有(),A.增加線圈的匝數(shù) B.提高交流電源的頻率 C.將金屬杯換為瓷杯,D.取走線圈中的鐵芯,答案AB該裝置的工作原理是,線圈內(nèi)變化的電流產(chǎn)生變化的磁場,從而使金屬杯內(nèi)產(chǎn)生渦流,再把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,使杯內(nèi)的水升溫。交流電源的頻率一定時,線圈產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值Bm越大,杯內(nèi)磁通量變化就越快,產(chǎn)生的渦流就越大,增加線圈的匝數(shù)會使線圈產(chǎn)生的磁場Bm增大,而取走線圈中的鐵芯會使線圈產(chǎn)生的磁場Bm減小,故A對、D錯。交流電源的頻率增大,

6、杯內(nèi)磁通量變化加快,產(chǎn)生的渦流增大,故B正確。瓷為絕緣材料,不能產(chǎn)生渦流,故C錯。,考查點(diǎn)本題從改變線圈構(gòu)造、工作電源、加熱容器等多個視角考查考生對渦流的理解,屬于容易題。,學(xué)習(xí)指導(dǎo)渦流不是重、難點(diǎn),學(xué)習(xí)中很容易忽視它。由此可見,我們在學(xué)習(xí)過程中,不留知識漏洞,才不會在高考中留下遺憾。,,5.(2016江蘇單科,13,15分)據(jù)報道,一法國攝影師拍到“天宮一號”空間站飛過太陽的瞬間。照片中,“天宮一號”的太陽帆板輪廓清晰可見。如圖所示,假設(shè)“天宮一號”正以速度v=7.7 km/s繞地球做勻速圓周運(yùn)動,運(yùn)動方向與太陽帆板兩端M、N的連線垂直,M、N間的距離L=20 m,地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直于v

7、、MN所在平面的分量B=1.010-5 T。將太陽帆板視為導(dǎo)體。 (1)求M、N間感應(yīng)電動勢的大小E; (2)在太陽帆板上將一只“1.5 V,0.3 W”的小燈泡與M、N相連構(gòu)成閉合電路,不計(jì)太陽帆板和導(dǎo)線的電阻,試判斷小燈泡能否發(fā)光,并說明理由; (3)取地球半徑R=6.4103 km,地球表面的重力加速度g=9.8 m/s2,試估算“天宮一號”距離地球表面的高度h(計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。,解析(1)法拉第電磁感應(yīng)定律E=BLv,代入數(shù)據(jù)得E=1.54 V (2)不能,因?yàn)榇┻^閉合回路的磁通量不變,不產(chǎn)生感應(yīng)電流。 (3)在地球表面有G=mg 勻速圓周運(yùn)動G=m 解得h=-R,代入數(shù)據(jù)

8、得h4105 m(數(shù)量級正確都算對),答案(1)1.54 V(2)見解析(3)4105 m,考查點(diǎn)本題考查感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件、法拉第電磁感應(yīng)定律、萬有引力提供向心力、黃金代換式等考點(diǎn),情景清晰簡單,對分析推理能力要求不高,屬于中等難度題。,易錯點(diǎn)撥雖然MN連線在切割磁感線,M點(diǎn)電勢高于N點(diǎn)電勢,但在M、N之間連小燈泡,整個回路在磁場中平動,磁通量不變。,,1.(2018課標(biāo),17,6分)如圖,導(dǎo)體軌道OPQS固定,其中PQS是半圓弧,Q為半圓弧的中點(diǎn),O為圓心。軌道的電阻忽略不計(jì)。OM是有一定電阻、可繞O轉(zhuǎn)動的金屬桿,M端位于PQS上,OM與軌道接觸良好?？臻g存在與半圓所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場,

9、磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B?，F(xiàn)使OM從OQ位置以恒定的角速度逆時針轉(zhuǎn)到OS位置并固定(過程);再使磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小以一定的變化率從B增加到B(過程)。在過程、中,流過OM的電荷量相等,則等于() A.B.C.D.2,B組統(tǒng)一命題、省(區(qū)、市)卷題組,答案B本題考查法拉第電磁感應(yīng)定律及電荷量公式。由公式E=,I=,q=It得q=,設(shè) 半圓弧半徑為r,對于過程,q1=,對于過程,q2=,由q1=q2得,=,故B項(xiàng)正 確。,規(guī)律總結(jié)電磁感應(yīng)中電荷量的求解方法,1.q=It。,2.q=,其中的求解有三種情況:(1)只有S變化,=BS;(2)只有B變化,=BS;(3)B和S 都變化,=2-1。,,2.(201

10、7課標(biāo),15,6分)如圖,在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中有一U形金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌平面與磁場垂直。金屬桿PQ置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路PQRS,一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi),線框與導(dǎo)軌共面。現(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運(yùn)動,在運(yùn)動開始的瞬間,關(guān)于感應(yīng)電流的方向,下列說法正確的是() A.PQRS中沿順時針方向,T中沿逆時針方向 B.PQRS中沿順時針方向,T中沿順時針方向 C.PQRS中沿逆時針方向,T中沿逆時針方向 D.PQRS中沿逆時針方向,T中沿順時針方向,答案D金屬桿PQ向右運(yùn)動,穿過PQRS的磁通量增加,由楞次定律可知,感應(yīng)電流在PQRS內(nèi)的磁場方向垂直紙面向外,由安培定則可判

11、斷PQRS中產(chǎn)生逆時針方向的電流。穿過T的磁通量是外加勻強(qiáng)磁場和PQRS產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場的磁通量代數(shù)和,穿過T的合磁通量垂直紙面向里減小,據(jù)楞次定律和安培定則可知,T中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流,故D正確。,易錯點(diǎn)撥對楞次定律的深度理解 線框與導(dǎo)軌共面且與磁場垂直。當(dāng)金屬桿PQ向右運(yùn)動時,PQRS中向里的磁通量增加,從而產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流。T中原有垂直紙面向里的磁通量不變,而增加了因PQRS中感應(yīng)電流產(chǎn)生的向外的磁通量,導(dǎo)致T中垂直紙面向里的合磁通量減小,從而產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流。,,3.(2017北京理綜,19,6分)圖1和圖2是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個電路圖,L1和L2為電感線

12、圈。實(shí)驗(yàn)時,斷開開關(guān)S1瞬間,燈A1突然閃亮,隨后逐漸變暗;閉合開關(guān)S2,燈A2逐漸變亮,而另一個相同的燈A3立即變亮,最終A2與A3的亮度相同。下列說法正確的是() A.圖1中,A1與L1的電阻值相同 B.圖1中,閉合S1,電路穩(wěn)定后,A1中電流大于L1中電流 C.圖2中,變阻器R與L2的電阻值相同,D.圖2中,閉合S2瞬間,L2中電流與變阻器R中電流相等,答案C本題考查自感現(xiàn)象判斷。在圖1中斷開S1瞬間,燈A1突然閃亮,說明斷開S1前,L1中的電流大于A1中的電流,故L1的阻值小于A1的阻值,A、B選項(xiàng)均錯誤;在圖2中,閉合S2瞬間,由于L2的自感作用,通過L2的電流很小,D錯誤;閉合S2

13、后,最終A2與A3亮度相同,說明兩支路電流相等,故R與L2的阻值相同,C項(xiàng)正確。,知識拓展斷電自感現(xiàn)象深入分析 圖1實(shí)驗(yàn)為斷電自感實(shí)驗(yàn),當(dāng)S1斷開后,L1與A1構(gòu)成一個閉合回路,L1的自感電動勢使回路中的電流保持一段時間,故A1會逐漸變暗。,,4.(2017課標(biāo),18,6分)掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動對STM的擾動,在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板,并施加磁場來快速衰減其微小振動,如圖所示。無擾動時,按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場;出現(xiàn)擾動后,對于紫銅薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是(),答案A本題考查電磁阻尼。若要有

14、效衰減紫銅薄板上下及左右的微小振動,則要求施加磁場后,在紫銅薄板發(fā)生上下及左右的微小振動時,穿過紫銅薄板橫截面的磁通量都能發(fā)生變化。由選項(xiàng)圖可知只有A滿足要求,故選A。,5.(2015課標(biāo),15,6分)如圖,直角三角形金屬框abc放置在勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向平行于ab邊向上。當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度逆時針轉(zhuǎn)動時,a、b、c三點(diǎn)的電勢分別為Ua、Ub、Uc。已知bc邊的長度為l。下列判斷正確的是() A.UaUc,金屬框中無電流 B.UbUc,金屬框中電流方向沿a-b-c-a C.Ubc=-Bl2,金屬框中無電流 D.Uac=Bl2,金屬框中電流方向沿a-c-b-a,答案C閉合金

15、屬框在勻強(qiáng)磁場中以角速度逆時針轉(zhuǎn)動時,穿過金屬框的磁通量始終為零,金屬框中無電流。由右手定則可知Ub=Ua

16、磁針的N極指向垂直紙面向外的方向 D.開關(guān)閉合并保持一段時間再斷開后的瞬間,小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動,答案AD本題考查電流的磁效應(yīng)、楞次定律等知識。當(dāng)開關(guān)閉合瞬間,右側(cè)線圈中電流突然增大,鐵芯上向右的磁場增強(qiáng),由楞次定律可知左側(cè)線圈中正面感應(yīng)電流向上,則遠(yuǎn)處直導(dǎo)線上電流向左,由安培定則可知小磁針處直導(dǎo)線上電流產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里,A項(xiàng)正確。開關(guān)閉合并保持一段時間后,磁場不再變化,左側(cè)線圈中沒有感應(yīng)電流,小磁針N、S極回到原始方向,故B、C兩項(xiàng)錯誤。開關(guān)斷開的瞬間,右側(cè)線圈中電流減小,左側(cè)線圈正面感應(yīng)電流向下,遠(yuǎn)處直導(dǎo)線上電流向右,由安培定則知,小磁針處直導(dǎo)線上電流產(chǎn)生的磁場方

17、向垂直紙面向外,故D項(xiàng)正確。,審題指導(dǎo)關(guān)鍵詞在審題中的作用 關(guān)鍵詞:同一根鐵芯,意味著左右兩側(cè)線圈中磁通量變化率相同;遠(yuǎn)處,說明此處小磁針不再受線圈中磁通量變化的影響;小磁針懸掛在直導(dǎo)線正上方,說明磁針的偏轉(zhuǎn)受直導(dǎo)線上電流產(chǎn)生的磁場影響。,,7.(2018課標(biāo),20,6分)(多選)如圖(a),在同一平面內(nèi)固定有一長直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R,R在PQ的右側(cè)。導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電i,i的變化如圖(b)所示,規(guī)定從Q到P為電流正方向。導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動勢() A.在t=時為零 B.在t=時改變方向 C.在t=時最大,且沿順時針方向,D.在t=T時最大,且沿順時針方向,答案AC本題考查楞次定律的應(yīng)

18、用及法拉第電磁感應(yīng)定律。由i-t圖像可知,在t=時,= 0,此時穿過導(dǎo)線框R的磁通量的變化率=0,由法拉第電磁感應(yīng)定律可知,此時導(dǎo)線框R中的 感應(yīng)電動勢為0,選項(xiàng)A正確;同理在t=和t=T時,為最大值,為最大值,導(dǎo)線框R中的感應(yīng) 電動勢為最大值,不改變方向,選項(xiàng)B錯誤;根據(jù)楞次定律,t=時,導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動勢的方 向?yàn)轫槙r針方向,而t=T時,導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動勢的方向?yàn)槟鏁r針方向,選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯誤。,一題多解當(dāng)導(dǎo)線PQ中電流變大時,穿過導(dǎo)線框R的磁通量變大,由楞次定律可知,為阻礙磁通量變大,R有向右的運(yùn)動趨勢,根據(jù)兩直導(dǎo)線電流同向相吸,異向相斥,可判斷R中的電流方向。同理,可判斷當(dāng)

19、導(dǎo)線PQ中電流變小時導(dǎo)線框R中的電流方向。,,8.(2015課標(biāo),19,6分,)(多選)1824年,法國科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實(shí)驗(yàn)”。實(shí)驗(yàn)中將一銅圓盤水平放置,在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針,如圖所示。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),當(dāng)圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時,磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動起來,但略有滯后。下列說法正確的是() A.圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢 B.圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動 C.在圓盤轉(zhuǎn)動的過程中,磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發(fā)生了變化 D.圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動形成電流,此電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動,答案AB如圖所示(圖中圓盤為正視剖面圖),

20、將銅圓盤等效為無數(shù)個長方形線圈的組合,則每個線圈繞OO軸轉(zhuǎn)動時,均有感應(yīng)電流產(chǎn)生,這些感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場對小磁針有作用力,從而使小磁針轉(zhuǎn)動起來,可見A、B均正確。由于圓盤面積不變,與磁針間的距離不變,故整個圓盤中的磁通量沒有變化,C錯誤。圓盤中自由電子隨圓盤一起運(yùn)動形成的電流的磁場,由安培定則可判斷出在中心方向豎直向下,其他位置關(guān)于中心對稱,此磁場不能導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動,D錯誤。,9.(2016課標(biāo),24,14分)如圖,兩固定的絕緣斜面傾角均為,上沿相連。兩細(xì)金屬棒ab(僅標(biāo)出a端)和cd(僅標(biāo)出c端)長度均為L,質(zhì)量分別為2m和m;用兩根不可伸長的柔軟輕導(dǎo)線將它們連成閉合回路abdca,并通過固定

21、在斜面上沿的兩光滑絕緣小定滑輪跨放在斜面上,使兩金屬棒水平。右斜面上存在勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于斜面向上。已知兩根導(dǎo)線剛好不在磁場中,回路電阻為R,兩金屬棒與斜面間的動摩擦因數(shù)均為,重力加速度大小為g。已知金屬棒ab勻速下滑。求 (1)作用在金屬棒ab上的安培力的大小; (2)金屬棒運(yùn)動速度的大小。,答案(1)mg(sin -3 cos )(2)(sin -3 cos ),,解析(1)設(shè)兩導(dǎo)線的張力大小之和為T,右斜面對ab棒的支持力的大小為N1,作用在ab棒上的安培力的大小為F,左斜面對cd棒的支持力大小為N2。對于ab棒,由力的平衡條件得 2mg sin =N1+T+F N

22、1=2mg cos 對于cd棒,同理有 mg sin +N2=T N2=mg cos 聯(lián)立式得 F=mg(sin -3 cos ) (2)由安培力公式得 F=BIL 這里I是回路abdca中的感應(yīng)電流。ab棒上的感應(yīng)電動勢為 =BLv 式中,v是ab棒下滑速度的大小。由歐姆定律得,I= 聯(lián)立式得 v=(sin -3 cos ),1.(2016北京理綜,16,6分)如圖所示,勻強(qiáng)磁場中有兩個導(dǎo)體圓環(huán)a、b,磁場方向與圓環(huán)所在平面垂直。磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間均勻增大。兩圓環(huán)半徑之比為21,圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分別為Ea和Eb。不考慮兩圓環(huán)間的相互影響。下列說法正確的是() A.EaEb=41,感應(yīng)電

23、流均沿逆時針方向 B.EaEb=41,感應(yīng)電流均沿順時針方向 C.EaEb=21,感應(yīng)電流均沿逆時針方向 D.EaEb=21,感應(yīng)電流均沿順時針方向,C組教師專用題組,答案B由題意可知=k,導(dǎo)體圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E==S=r2,因rarb= 21,故EaEb=41;由楞次定律知感應(yīng)電流的方向均沿順時針方向,選項(xiàng)B正確。,,2.(2016浙江理綜,16,6分)如圖所示,a、b兩個閉合正方形線圈用同樣的導(dǎo)線制成,匝數(shù)均為10匝,邊長la=3lb,圖示區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間均勻增大,不考慮線圈之間的相互影響,則() A.兩線圈內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流 B.a、b線圈

24、中感應(yīng)電動勢之比為91 C.a、b線圈中感應(yīng)電流之比為34 D.a、b線圈中電功率之比為31,答案B磁場均勻增大,穿過兩線圈的磁通量增大,根據(jù)楞次定律可知兩線圈內(nèi)會產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流,選項(xiàng)A錯誤;由法拉第電磁感應(yīng)定律E=n=nl2,得==,選項(xiàng)B正 確;由電阻定律R=,得==,由閉合電路歐姆定律可得I=,即==,選項(xiàng)C錯 誤;由P=得==,選項(xiàng)D錯誤。,3.(2015安徽理綜,19,6分)如圖所示,abcd為水平放置的平行“”形光滑金屬導(dǎo)軌,間距為l,導(dǎo) 軌間有垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,導(dǎo)軌電阻不計(jì)。已知金屬桿MN傾斜放置,與導(dǎo)軌成角,單位長度的電阻為r,保持金屬桿以

25、速度v沿平行于cd的方向滑動(金屬桿滑動過程中與導(dǎo)軌接觸良好)。則() A.電路中感應(yīng)電動勢的大小為 B.電路中感應(yīng)電流的大小為 C.金屬桿所受安培力的大小為,D. 金屬桿的熱功率為,答案B金屬桿MN切割磁感線的有效長度為l,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=Blv,A錯誤;金屬桿MN的有效電阻R=,故回路中的感應(yīng)電流I===,B正確;金屬桿受到的安培力F ===,C錯誤;金屬桿的熱功率P=I2R==,D錯誤。,4.(2015重慶理綜,4,6分)圖為無線充電技術(shù)中使用的受電線圈示意圖,線圈匝數(shù)為n,面積為S。若在t1到t2時間內(nèi),勻強(qiáng)磁場平行于線圈軸線向右穿過線圈,其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小由B1均勻增加到B2,則該

26、段時間線圈兩端a和b之間的電勢差a-b(),A.恒為 B.從0均勻變化到 C.恒為 - D.從0均勻變化到 -,答案C由楞次定律判定,感應(yīng)電流從a流向b,b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)電勢,因?yàn)榇艌鼍鶆蛟黾?所以a-b為恒定的,故a-b=-nS,可見C正確。,5.(2015山東理綜,17,6分)(多選)如圖,一均勻金屬圓盤繞通過其圓心且與盤面垂直的軸逆時針勻速轉(zhuǎn)動?，F(xiàn)施加一垂直穿過圓盤的有界勻強(qiáng)磁場,圓盤開始減速。在圓盤減速過程中,以下說法正確的是(),A.處于磁場中的圓盤部分,靠近圓心處電勢高 B.所加磁場越強(qiáng)越易使圓盤停止轉(zhuǎn)動 C.若所加磁場反向,圓盤將加速轉(zhuǎn)動 D.若所加磁場穿過整個圓盤,圓盤將勻速轉(zhuǎn)

27、動,答案ABD根據(jù)右手定則,處于磁場中的圓盤部分,感應(yīng)電流從靠近圓盤邊緣處流向靠近圓心處,故靠近圓心處電勢高,A正確;安培力F=,磁場越強(qiáng),安培力越大,B正確;磁場反向時, 安培力仍是阻力,C錯誤;若所加磁場穿過整個圓盤,則磁通量不再變化,沒有感應(yīng)電流,安培力為零,故圓盤不受阻力作用,將勻速轉(zhuǎn)動,D正確。,考點(diǎn)二電磁感應(yīng)中的綜合問題 A組自主命題江蘇卷題組 1.(2011江蘇單科,5,3分)如圖所示,水平面內(nèi)有一平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌光滑且電阻不計(jì)。勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌平面垂直。阻值為R的導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌靜止放置,且與導(dǎo)軌接觸良好。t=0時,將開關(guān)S由1擲到2.q、i、v和a分別表示電容器所帶的電荷量、

28、棒中的電流、棒的速度和加速度。下列圖像正確的是(),答案D當(dāng)S由1擲到2時,電容器瞬間放電,導(dǎo)體中產(chǎn)生放電電流,從而使導(dǎo)體棒向右運(yùn)動,當(dāng)導(dǎo)體棒向右運(yùn)動時又會在導(dǎo)體棒中產(chǎn)生反向感應(yīng)電流,當(dāng)q減小到感應(yīng)電動勢和電容器上的電壓平衡穩(wěn)定時,q將保持不變,故A錯;當(dāng)穩(wěn)定后導(dǎo)體棒中的i為零,故B錯;電容器放電相當(dāng)于給導(dǎo)體棒一個沖量,導(dǎo)體棒將做a減小的加速運(yùn)動,當(dāng)穩(wěn)定時,i=0,a=0,v達(dá)到最大且保持勻速直線運(yùn)動。故C錯D正確。,評析本題為數(shù)形結(jié)合的綜合應(yīng)用題,考查了電容器放電、電磁感應(yīng)、力和運(yùn)動的關(guān)系以及圖像的分析判斷能力,綜合性強(qiáng),難度大,得分率低。,,,2.(2018江蘇單科,9,4分)(多選)如圖

29、所示,豎直放置的“”形光滑導(dǎo)軌寬為L,矩形勻強(qiáng)磁場 、的高和間距均為d,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。質(zhì)量為m的水平金屬桿由靜止釋放,進(jìn)入磁場和時的速度相等。金屬桿在導(dǎo)軌間的電阻為R,與導(dǎo)軌接觸良好,其余電阻不計(jì),重力加速度為g。金屬桿() A.剛進(jìn)入磁場時加速度方向豎直向下 B.穿過磁場的時間大于在兩磁場之間的運(yùn)動時間 C.穿過兩磁場產(chǎn)生的總熱量為4mgd,D.釋放時距磁場 上邊界的高度h可能小于,答案BC本題考查電磁感應(yīng)與動力學(xué)、能量問題的綜合應(yīng)用。要使桿進(jìn)入磁場和時的速度相等,桿剛進(jìn)入磁場時必須減速運(yùn)動,加速度方向豎直向上,故A錯誤。桿在區(qū)做加速度減小的減速運(yùn)動,在兩磁場之間做a=g的勻加速運(yùn)動,運(yùn)動

30、過程如圖所示(其中v1為桿剛進(jìn)入時的速度,v2為桿剛出時的速度),圖線與時間軸所圍的面積表示位移,兩段運(yùn)動的位移相等,則t1t2-t1,故B正確。對桿從進(jìn)入磁場至剛穿出磁場的過程應(yīng)用動能定理得mg3d+W安=m-m,對桿穿過兩磁場之間的過程應(yīng)用動能定理得mgd=m-m,解得W安=-4mgd,由 功能關(guān)系得Q=-W安=4mgd,故C正確。若桿剛進(jìn)入磁場時恰好勻速,則有=mg,v1=, 代入h=得h=,因?yàn)闂U剛進(jìn)入時必須做減速運(yùn)動,故一定有h,故D錯誤。,疑難突破(1)利用v-t圖像分析運(yùn)動過程和運(yùn)動時間,可以化難為易。 (2)對于D選項(xiàng),以桿剛進(jìn)入時恰好勻速運(yùn)動作為參照,問題便迎刃而解。,,3.

31、(2017江蘇單科,13,15分)如圖所示,兩條相距d的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi),其右端接一阻值為R的電阻。質(zhì)量為m的金屬桿靜置在導(dǎo)軌上,其左側(cè)的矩形勻強(qiáng)磁場區(qū)域MNPQ的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下。當(dāng)該磁場區(qū)域以速度v0勻速地向右掃過金屬桿后,金屬桿的速度變?yōu)関。導(dǎo)軌和金屬桿的電阻不計(jì),導(dǎo)軌光滑且足夠長,桿在運(yùn)動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸。求: (1)MN剛掃過金屬桿時,桿中感應(yīng)電流的大小I; (2)MN剛掃過金屬桿時,桿的加速度大小a;,(3)PQ 剛要離開金屬桿時,感應(yīng)電流的功率P。,解析本題考查法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、牛頓第二定律。 (1)感應(yīng)

32、電動勢E=Bdv0 感應(yīng)電流I= 解得I= (2)安培力F=BId 牛頓第二定律F=ma 解得a= (3)金屬桿切割磁感線的速度v=v0-v,則 感應(yīng)電動勢E=Bd(v0-v) 電功率P= 解得P=,答案(1) (2) (3),,方法技巧感應(yīng)電動勢的求法 感應(yīng)電動勢可分為感生電動勢和動生電動勢。感生電動勢用公式E=n求解,且只能求解平 均電動勢。動生電動勢用公式E=BLv求解,既可以求平均電動勢,也可以求瞬時電動勢。用E=BLv求解電動勢時,v為導(dǎo)體棒垂直切割磁感線的速度。,4.(2015江蘇單科,13,15分)做磁共振(MRI)檢查時,對人體施加的磁場發(fā)生變化時會在肌肉組織中產(chǎn)生感應(yīng)電流。某

33、同學(xué)為了估算該感應(yīng)電流對肌肉組織的影響,將包裹在骨骼上的一圈肌肉組織等效成單匝線圈,線圈的半徑r=5.0 cm,線圈導(dǎo)線的截面積A=0.80 cm2,電阻率=1.5 m。如圖所示,勻強(qiáng)磁場方向與線圈平面垂直,若磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0.3 s內(nèi)從1.5 T均勻地減為零,求:(計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字) (1)該圈肌肉組織的電阻R; (2)該圈肌肉組織中的感應(yīng)電動勢E; (3)0.3 s內(nèi)該圈肌肉組織中產(chǎn)生的熱量Q。,答案(1)6103 (2)410-2 V(3)810-8 J,解析(1)由電阻定律得R=,代入數(shù)據(jù)得R=6103 (2)感應(yīng)電動勢E=,代入數(shù)據(jù)得E=410-2 V (3)由焦耳定律得Q=

34、t,代入數(shù)據(jù)得Q=810-8 J,考查點(diǎn)本題考查了電阻定律、法拉第電磁感應(yīng)定律和電功三個方面的內(nèi)容,模型已構(gòu)建好,主要考查基本規(guī)律的簡單應(yīng)用,屬于中等難度題。,學(xué)習(xí)指導(dǎo)考生在本題中出現(xiàn)的錯誤主要有以下幾方面:不理解公式中各字母的含義,亂套公式;單位換算錯誤;未按有效數(shù)字的要求表達(dá)結(jié)果;運(yùn)算結(jié)果錯誤。由以上種種錯誤可見,學(xué)習(xí)過程中不僅要牢記公式,更重要的是要理解式中各字母的物理意義;解題過程中要細(xì)心、細(xì)心、再細(xì)心!,,,5.(2014江蘇單科,13,15分,)如圖所示,在勻強(qiáng)磁場中有一傾斜的平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距為L,長為3d,導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為,在導(dǎo)軌的中部刷有一段長為d的薄絕緣涂層。勻

35、強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向與導(dǎo)軌平面垂直。質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒從導(dǎo)軌的頂端由靜止釋放,在滑上涂層之前已經(jīng)做勻速運(yùn)動,并一直勻速滑到導(dǎo)軌底端。導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直,且僅與涂層間有摩擦,接在兩導(dǎo)軌間的電阻為R,其他部分的電阻均不計(jì),重力加速度為g。求:,(1)導(dǎo)體棒與涂層間的動摩擦因數(shù); (2)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動的速度大小v; (3)整個運(yùn)動過程中,電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q。,答案(1)tan (2) (3)2mgd sin -,,解析(1)在絕緣涂層上 受力平衡mg sin =mg cos 解得=tan (2)在光滑導(dǎo)軌上 感應(yīng)電動勢E=BLv 感應(yīng)電流I= 安培力F安=BIL 受力平衡F安=mg si

36、n 解得v= (3)摩擦生熱Q摩=mgd cos 由能量守恒定律得3mgd sin =Q+Q摩+mv2 解得Q=2mgd sin -,解題思路因?yàn)榘簟耙恢眲蛩倩綄?dǎo)軌底端”,所以,棒在絕緣涂層上滑動時,“下滑力”等于滑動摩擦力。棒開始做變加速運(yùn)動,待勻速時速度達(dá)到最大,由合外力等于零列式可得最大速度v。對棒運(yùn)動的全過程應(yīng)用能量守恒定律,便可輕而易舉地解出。,考查點(diǎn)本題考查了共點(diǎn)力的平衡、摩擦力、法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、安培力、能量守恒定律等知識,要求考生具有一定的綜合分析能力,屬于中等難度題。,6.(2013江蘇單科,13,15分)如圖所示,勻強(qiáng)磁場中有一矩形閉合線圈abcd,線圈平面與

37、磁場垂直。已知線圈的匝數(shù)N=100,邊長ab=1.0 m、bc=0.5 m,電阻r=2 。磁感應(yīng)強(qiáng)度B在01 s內(nèi)從零均勻變化到0.2 T。在15 s內(nèi)從0.2 T均勻變化到-0.2 T,取垂直紙面向里為磁場的正方向。求: (1)0.5 s時線圈內(nèi)感應(yīng)電動勢的大小E和感應(yīng)電流的方向; (2)在15 s內(nèi)通過線圈的電荷量q; (3)在05 s內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱Q。,答案(1)10 Vadcba (2)10 C(3)100 J,,解析(1)感應(yīng)電動勢E1=N 磁通量的變化1=SB1 解得E1=N 代入數(shù)據(jù)得E1=10 V 感應(yīng)電流的方向?yàn)閍dcba (2)同理可得E2=N 感應(yīng)電流I2= 電荷量q

38、=I2t2 解得q=N 代入數(shù)據(jù)得q=10 C (3)01 s內(nèi)的焦耳熱Q1=rt1 且I1=,15 s內(nèi)的焦耳熱Q2=rt2 由Q=Q1+Q2,代入數(shù)據(jù)得Q=100 J,評析本題為電磁感應(yīng)的常規(guī)物理量求解,考查學(xué)生對基本規(guī)律的理解及基本能力,難度較小。,考查點(diǎn)本題考查法拉第電磁感應(yīng)定律、電流、楞次定律、電荷量、焦耳定律等知識,要求考生具有一定的分析綜合能力,屬于中等難度題。,解題思路運(yùn)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向,運(yùn)用法拉第電磁感應(yīng)定律求感應(yīng)電動勢,再利用閉合電路歐姆定律和電流的定義式相結(jié)合求電荷量,由焦耳定律求焦耳熱。,1.(2018課標(biāo),18,6分)如圖,在同一水平面內(nèi)有兩根平行長導(dǎo)軌,導(dǎo)

39、軌間存在依次相鄰的矩形勻強(qiáng)磁場區(qū)域,區(qū)域?qū)挾染鶠閘,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向交替向上向下。一邊長為l的正 方形金屬線框在導(dǎo)軌上向左勻速運(yùn)動。線框中感應(yīng)電流i隨時間t變化的正確圖線可能是 (),B組統(tǒng)一命題、省(區(qū)、市)卷題組,,答案D本題考查右手定則、E=BLv。由右手定則判定,線框向左移動0過程,回路中電流 方向?yàn)轫槙r針,由E=2BLv可知,電流i為定值;線框向左移動l過程,線框左、右兩邊產(chǎn)生的感 應(yīng)電動勢相抵消,回路中電流為零。線框向左移動ll過程,回路中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針。 由上述分析可見,選項(xiàng)D正確。,方法技巧電磁感應(yīng)中圖像問題分析技巧 由方向的合理性可直接排除錯誤選項(xiàng),如果需要,再

40、定量分析電流大小的變化情況確定正確選項(xiàng)。,,,2.(2017天津理綜,3,6分)如圖所示,兩根平行金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi),導(dǎo)軌之間接有電阻R。金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸,整個裝置放在勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下?，F(xiàn)使磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間均勻減小,ab始終保持靜止,下列說法正確的是() A.ab中的感應(yīng)電流方向由b到a B.ab中的感應(yīng)電流逐漸減小 C.ab所受的安培力保持不變 D.ab所受的靜摩擦力逐漸減小,答案D本題考查楞次定律、電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、安培力、平衡條件。由于通過回路的磁通量向下減小,則根據(jù)楞次定律可知ab中感應(yīng)電流的方向由a到b,A錯誤。因ab不動,回

41、路面積不變;當(dāng)B均勻減小時,由E=n=nS知,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定,回路中感 應(yīng)電流I=恒定,B錯誤。由F=BIL知F隨B減小而減小,C錯誤。對ab由平衡條件有f=F,故D 正確。,一題多解廣義楞次定律 因B減小時引起回路磁通量減小,由廣義楞次定律可知回路有擴(kuò)張的趨勢,則ab所受安培力方向向右,再由左手定則可以判定ab中感應(yīng)電流的方向從a到b,故A錯誤。,,3.(2017課標(biāo),20,6分)(多選)兩條平行虛線間存在一勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與紙面垂直。邊長為0.1 m、總電阻為0.005 的正方形導(dǎo)線框abcd位于紙面內(nèi),cd邊與磁場邊界平行,如圖(a)所示。已知導(dǎo)線框一直向右做勻速直線運(yùn)動,

42、cd邊于t=0時刻進(jìn)入磁場。線框中感應(yīng)電動勢隨時間變化的圖線如圖(b)所示(感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r針時,感應(yīng)電動勢取正)。下列說法正確的是() A.磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.5 T B.導(dǎo)線框運(yùn)動速度的大小為0.5 m/s C.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外,D.在t=0. 4 s至t=0.6 s這段時間內(nèi),導(dǎo)線框所受的安培力大小為0.1 N,答案BC本題考查電磁感應(yīng)、安培力。導(dǎo)線框勻速進(jìn)入磁場時速度v== m/s=0.5 m/s, 選項(xiàng)B正確;由E=BLv,得B== T=0.2 T,選項(xiàng)A錯誤;由右手定則可確定磁感應(yīng)強(qiáng)度方 向垂直于紙面向外,選項(xiàng)C正確;導(dǎo)線框所受安培力F=BLI=BL=0.20.

43、1 N=0.04 N,選項(xiàng) D錯誤。,儲備知識根據(jù)圖像和導(dǎo)線框勻速運(yùn)動,獲取信息,結(jié)合安培力、導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢可以確定選項(xiàng)。,,4.(2016課標(biāo),20,6分)(多選)法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖如圖所示。銅圓盤安裝在豎直的銅軸上,兩銅片P、Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸。圓盤處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場B中。圓盤旋轉(zhuǎn)時,關(guān)于流過電阻R的電流,下列說法正確的是() A.若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度恒定,則電流大小恒定 B.若從上向下看,圓盤順時針轉(zhuǎn)動,則電流沿a到b的方向流動 C.若圓盤轉(zhuǎn)動方向不變,角速度大小發(fā)生變化,則電流方向可能發(fā)生變化 D.若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍,則電流在R上的熱功

44、率也變?yōu)樵瓉淼?倍,答案AB設(shè)圓盤的半徑為L,可認(rèn)為圓盤由無數(shù)根輻條構(gòu)成,則每根輻條切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BL2,整個回路中的電源為無數(shù)個電動勢為E的電源并聯(lián)而成,電源總內(nèi)阻為 零,故回路中電流I==,由此可見A正確。R上的熱功率P=I2R=,由此可見,變?yōu)樵?來的2倍時,P變?yōu)樵瓉淼?倍,故D錯。由右手定則可判知B正確。電流方向與導(dǎo)體切割磁感線的方向有關(guān),而與切割的速度大小無關(guān),故C錯。,疑難突破金屬圓盤在恒定的勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動時,其等效電源的模型如圖所示,每個電源的電動勢E=BL2(L為圓盤的半徑),內(nèi)阻為r0,則n個電源并聯(lián)后的總電動勢仍為E,總內(nèi)阻r=,n 時,r=0。,5.(2

45、018天津理綜,12,20分)真空管道超高速列車的動力系統(tǒng)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成平動動能的裝置。圖1是某種動力系統(tǒng)的簡化模型,圖中粗實(shí)線表示固定在水平面上間距為l的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌,電阻忽略不計(jì)。ab和cd是兩根與導(dǎo)軌垂直、長度均為l、電阻均為R的金屬棒,通過絕緣材料固定在列車底部,并與導(dǎo)軌良好接觸,其間距也為l,列車的總質(zhì)量為m。列車啟動前,ab、cd處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下,如圖1所示。為使列車啟動,需在M、N間連接電動勢為E的直流電源,電源內(nèi)阻及導(dǎo)線電阻忽略不計(jì)。列車啟動后電源自動關(guān)閉。 (1)要使列車向右運(yùn)行,啟動時圖1中M、N哪個接電源正極,并簡

46、要說明理由; (2)求剛接通電源時列車加速度a的大小; (3)列車減速時,需在前方設(shè)置如圖2所示的一系列磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場寬度和相鄰磁場間距均大于l。若某時刻列車的速度為v0,此時ab、cd均在無磁場區(qū)域,試討論:要使列車停下來,前方至少需要多少塊這樣的有界磁場?,圖1 圖2,答案(1)見解析(2)(3)見解析,,解析本題考查左手定則、安培力、法拉第電磁感應(yīng)定律、動量定理等。 (1)列車要向右運(yùn)動,安培力方向應(yīng)向右。根據(jù)左手定則,接通電源后,金屬棒中電流方向由a到b、由c到d,故M接電源正極。 (2)由題意,啟動時ab、cd并聯(lián),設(shè)回路總電阻為R總,由電阻的串并聯(lián)知識得 R總=

47、 設(shè)回路總電流為I,根據(jù)閉合電路歐姆定律有 I= 設(shè)兩根金屬棒所受安培力之和為F,有 F=IlB 根據(jù)牛頓第二定律有 F=ma 聯(lián)立式得 a=,(3)設(shè)列車減速時,cd進(jìn)入磁場后經(jīng)t時間ab恰好進(jìn)入磁場,此過程中穿過兩金屬棒與導(dǎo)軌所圍回路的磁通量的變化為,平均感應(yīng)電動勢為E1,由法拉第電磁感應(yīng)定律有 E1= 其中 =Bl2 設(shè)回路中平均電流為I,由閉合電路歐姆定律有 I= 設(shè)cd受到的平均安培力為F,有 F=IlB 以向右為正方向,設(shè)t時間內(nèi)cd受安培力沖量為I沖,有 I沖=-Ft 同理可知,回路出磁場時ab受安培力沖量仍為上述值,設(shè)回路進(jìn)出一塊有界磁場區(qū)域安培力沖量為I0,有 I0=2I沖,

48、設(shè)列車停下來受到的總沖量為I總,由動量定理有 I總=0-mv0 聯(lián)立式得 = 討論:若恰為整數(shù),設(shè)其為n,則需設(shè)置n塊有界磁場;若不是整數(shù),設(shè)的整數(shù)部分為N,則 需設(shè)置N+1塊有界磁場。,6.(2016課標(biāo),24,12分)如圖,水平面(紙面)內(nèi)間距為l的平行金屬導(dǎo)軌間接一電阻,質(zhì)量為m、長度為l的金屬桿置于導(dǎo)軌上。t=0時,金屬桿在水平向右、大小為F的恒定拉力作用下由靜止開始運(yùn)動。t0時刻,金屬桿進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,且在磁場中恰好能保持勻速運(yùn)動。桿與導(dǎo)軌的電阻均忽略不計(jì),兩者始終保持垂直且接觸良好,兩者之間的動摩擦因數(shù)為。重力加速度大小為g。求 (1)金屬

49、桿在磁場中運(yùn)動時產(chǎn)生的電動勢的大小; (2)電阻的阻值。,答案(1)Blt0(2),,解析(1)設(shè)金屬桿進(jìn)入磁場前的加速度大小為a,由牛頓第二定律得 ma=F-mg 設(shè)金屬桿到達(dá)磁場左邊界時的速度為v,由運(yùn)動學(xué)公式有 v=at0 當(dāng)金屬桿以速度v在磁場中運(yùn)動時,由法拉第電磁感應(yīng)定律,桿中的電動勢為 E=Blv 聯(lián)立式可得 E=Blt0 (2)設(shè)金屬桿在磁場區(qū)域中勻速運(yùn)動時,金屬桿中的電流為I,根據(jù)歐姆定律 I= 式中R為電阻的阻值。金屬桿所受的安培力為 f=BlI 因金屬桿做勻速運(yùn)動,由牛頓運(yùn)動定律得 F-mg-f=0,聯(lián)立式得 R=,7.(2016課標(biāo),25,20分)如圖,兩條相距l(xiāng)的光滑平

50、行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面(紙面)內(nèi),其左端接一阻值為R的電阻;一與導(dǎo)軌垂直的金屬棒置于兩導(dǎo)軌上;在電阻、導(dǎo)軌和金屬棒中間有一面積為S的區(qū)域,區(qū)域中存在垂直于紙面向里的均勻磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1隨時間t的變化關(guān)系為B1=kt,式中k為常量;在金屬棒右側(cè)還有一勻強(qiáng)磁場區(qū)域,區(qū)域左邊界MN(虛線)與導(dǎo)軌垂直,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0,方向也垂直于紙面向里。某時刻,金屬棒在一外加水平恒力的作用下從靜止開始向右運(yùn)動,在t0時刻恰好以速度v0越過MN,此后向右做勻速運(yùn)動。金屬棒與導(dǎo)軌始終相互垂直并接觸良好,它們的電阻均忽略不計(jì)。求 (1)在t=0到t=t0時間間隔內(nèi),流過電阻的電荷量的絕對值; (2)

51、在時刻t(tt0)穿過回路的總磁通量和金屬棒所受外加水平恒力的大小。,解析(1)在金屬棒越過MN之前,t時刻穿過回路的磁通量為=ktS 設(shè)在從t時刻到t+t的時間間隔內(nèi),回路磁通量的變化量為,流過電阻R的電荷量為q。由法拉第電磁感應(yīng)定律有=- 由歐姆定律有i= 由電流的定義有i= 聯(lián)立式得|q|=t 由式得,在t=0到t=t0的時間間隔內(nèi),流過電阻R的電荷量q的絕對值為 |q|= (2)當(dāng)tt0時,金屬棒已越過MN。由于金屬棒在MN右側(cè)做勻速運(yùn)動,有f=F 式中,f是外加水平恒力,F是勻強(qiáng)磁場施加的安培力。設(shè)此時回路中的電流為I,F的大小為 F=B0lI 此時金屬棒與MN之間的距離為s=v0(

52、t-t0) 勻強(qiáng)磁場穿過回路的磁通量為=B0ls,答案(1)(2)B0lv0(t-t0)+kSt(B0lv0+kS),,回路的總磁通量為t=+ 式中,仍如式所示。由式得,在時刻t(tt0)穿過回路的總磁通量為 t=B0lv0(t-t0)+kSt 在t到t+t的時間間隔內(nèi),總磁通量的改變t為 t=(B0lv0+kS)t 由法拉第電磁感應(yīng)定律得,回路感應(yīng)電動勢的大小為 t= 由歐姆定律有I= 聯(lián)立式得f=(B0lv0+kS),評分參考第(1)問7分,式各1分,式2分;第(2)問13分,式2分,式各1分, 式各2分,式各1分。,易錯點(diǎn)撥(1)在計(jì)算磁通量時,用的是左側(cè)矩形面積,而不是圓形磁場面積,從

53、而導(dǎo)致出錯。(2)當(dāng)金屬棒越過MN后計(jì)算磁通量時,得出的金屬棒與MN的距離s=v0t,從而導(dǎo)致出錯。,1.(2014重慶理綜,8,16分)某電子天平原理如圖所示,E形磁鐵的兩側(cè)為N極,中心為S極,兩極間的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,磁極寬度均為L,忽略邊緣效應(yīng)。一正方形線圈套于中心磁極,其骨架與秤盤連為一體,線圈兩端C、D與外電路連接。當(dāng)質(zhì)量為m的重物放在秤盤上時,彈簧被壓縮,秤盤和線圈一起向下運(yùn)動(骨架與磁極不接觸),隨后外電路對線圈供電,秤盤和線圈恢復(fù)到未放重物時的位置并靜止,由此時對應(yīng)的供電電流I可確定重物的質(zhì)量。已知線圈匝數(shù)為n,線圈電阻為R,重力加速度為g。問 (1)線圈向下運(yùn)動過程中,

54、線圈中感應(yīng)電流是從C端還是從D端流出? (2)供電電流I是從C端還是從D端流入?求重物質(zhì)量與電流的關(guān)系。,(3)若線圈消耗的最大功率為P,該電子天平能稱量的最大質(zhì)量是多少?,C組教師專用題組,解析(1)感應(yīng)電流從C端流出 (2)設(shè)線圈受到的安培力為FA 外加電流從D端流入 由FA=mg和FA=2nBIL得m=I (3)設(shè)稱量最大質(zhì)量為m0 由m=I和P=I2R得m0=,答案(1)由右手定則知感應(yīng)電流從C端流出 (2)外加電流從D端流入m=I (3),,2.(2014天津理綜,11,18分)如圖所示,兩根足夠長的平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角=30的斜面上,導(dǎo)軌電阻不計(jì),間距L=0.4 m。導(dǎo)軌所在空間

55、被分成區(qū)域和,兩區(qū)域的邊界與斜面的交線為MN,中的勻強(qiáng)磁場方向垂直斜面向下,中的勻強(qiáng)磁場方向垂直斜面向上,兩磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B=0.5 T。在區(qū)域中,將質(zhì)量m1=0.1 kg,電阻R1=0.1 的金屬條ab放在導(dǎo)軌上,ab剛好不下滑。然后,在區(qū)域中將質(zhì)量m2=0.4 kg,電阻R2=0.1 的光滑導(dǎo)體棒cd置于導(dǎo)軌上,由靜止開始下滑。cd在滑動過程中始終處于區(qū)域的磁場中,ab、cd始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸,取g=10 m/s2。問 (1)cd下滑的過程中,ab中的電流方向; (2)ab剛要向上滑動時,cd的速度v多大; (3)從cd開始下滑到ab剛要向上滑動的過程中,cd

56、滑動的距離x=3.8 m,此過程中ab上產(chǎn)生的熱量Q是多少。,解析(1)由a流向b。 (2)開始放置ab剛好不下滑時,ab所受摩擦力為最大靜摩擦力,設(shè)其為Fmax,有 Fmax=m1g sin 設(shè)ab剛要上滑時,cd棒的感應(yīng)電動勢為E,由法拉第電磁感應(yīng)定律有 E=BLv 設(shè)電路中的感應(yīng)電流為I,由閉合電路歐姆定律有 I= 設(shè)ab所受安培力為F安,有 F安=ILB 此時ab受到的最大靜摩擦力方向沿斜面向下,由平衡條件有 F安=m1g sin +Fmax 綜合式,代入數(shù)據(jù)解得 v=5 m/s (3)設(shè)cd棒的運(yùn)動過程中電路中產(chǎn)生的總熱量為Q總,由能量守恒有,答案(1)由a流向b(2)5 m/s(3

57、)1.3 J,,m2gx sin =Q總+m2v2 又Q=Q總 解得Q=1.3 J,3.(2016上海單科,33,14分)如圖,一關(guān)于y軸對稱的導(dǎo)體軌道位于水平面內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與平面垂直。一足夠長、質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒沿x方向置于軌道上,在外力F作用下從原點(diǎn)由靜止開始沿y軸正方向做加速度為a的勻加速直線運(yùn)動,運(yùn)動時棒與x軸始終平行。棒單位長度的電阻為,與電阻不計(jì)的軌道接觸良好,運(yùn)動中產(chǎn)生的熱功率隨棒位置的變化規(guī)律為P=k(SI)。求: (1)導(dǎo)體軌道的軌道方程y=f(x); (2)棒在運(yùn)動過程中受到的安培力Fm隨y的變化關(guān)系; (3)棒從y=0運(yùn)動到y(tǒng)=L過程中外力F的功。,答案(

58、1)y=x2(2)Fm=y (3)L2+maL,,解析(1)設(shè)棒運(yùn)動到某一位置時與軌道接觸點(diǎn)的坐標(biāo)為(x,y),安培力Fm= 安培力的功率P=Fmv==k 棒做勻加速運(yùn)動 v2=2ay R=2x 代入前式得y=x2 軌道形狀為拋物線。 (2)安培力Fm=v= 以軌道方程代入得 Fm=y (3)由動能定理W=Wm+mv2 安培力做功Wm=L2,棒在y=L處的動能為mv2=maL 外力做功W=L2+maL,4.(2015浙江理綜,24,20分)小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一個“電磁天平”,如圖1所示,等臂天平的左臂為掛盤,右臂掛有矩形線圈,兩臂平衡。線圈的水平邊長L=0.1 m,豎直邊長H=0.3 m,匝數(shù)為N

59、1。線圈的下邊處于勻強(qiáng)磁場內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度B0=1.0 T,方向垂直線圈平面向里。線圈中通有可在02.0 A范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的電流I。掛盤放上待測物體后,調(diào)節(jié)線圈中電流使天平平衡,測出電流即可測得物體的質(zhì)量。(重力加速度取g=10 m/s2) 圖1 (1)為使電磁天平的量程達(dá)到0.5 kg,線圈的匝數(shù)N1至少為多少? (2)進(jìn)一步探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象,另選N2=100匝、形狀相同的線圈,總電阻R=10 。不接外電流,兩臂平衡。如圖2所示,保持B0不變,在線圈上部另加垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,且磁感應(yīng)強(qiáng)度B,隨時間均勻變大,磁場區(qū)域?qū)挾萪=0.1 m。當(dāng)掛盤中放質(zhì)量為0.01 kg的物體時,天平平衡,求

60、此時磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率。 圖2,解析(1)線圈受到安培力F=N1B0IL 天平平衡mg=N1B0IL 代入數(shù)據(jù)得N1=25 (2)由電磁感應(yīng)定律得E=N2 E=N2Ld 由歐姆定律得I= 線圈受到安培力F=N2B0IL 天平平衡mg=B0 代入數(shù)據(jù)可得 =0.1 T/s,答案(1)25(2)0.1 T/s,,5.(2015廣東理綜,35,18分,)如圖(a)所示,平行長直金屬導(dǎo)軌水平放置,間距L=0.4 m。導(dǎo)軌右端接有阻值R=1 的電阻。導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上,且接觸良好。導(dǎo)體棒及導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)。導(dǎo)軌間正方形區(qū)域abcd內(nèi)有方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場,b、d連線與導(dǎo)軌垂直,長度也為L。從0

61、時刻開始,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時間t變化,規(guī)律如圖(b)所示;同一時刻,棒從導(dǎo)軌左端開始向右勻速運(yùn)動,1 s后剛好進(jìn)入磁場。若使棒在導(dǎo)軌上始終以速度v=1 m/s 做直線運(yùn)動,求: (1)棒進(jìn)入磁場前,回路中的電動勢E; (2)棒在運(yùn)動過程中受到的最大安培力F,以及棒通過三角形abd區(qū)域時電流i與時間t的關(guān)系式。,(a),(b),解析(1)由圖(b)可知01.0 s內(nèi)B的變化率 =0.5 T/s 正方形磁場區(qū)域的面積 S==0.08 m2 棒進(jìn)入磁場前01.0 s內(nèi)回路中的感應(yīng)電動勢 E== 由得E=0.080.5 V=0.04 V (2)當(dāng)棒通過bd位置時,有效切割長度最大,感應(yīng)電流最大,棒

62、受到最大安培力 F=BIL 棒過bd時的感應(yīng)電動勢 Em=BLv=0.50.41 V=0.2 V 棒過bd時的電流 I=,答案(1)0.04 V (2)0.04 Ni=t-1(1 st1.2 s),,由得 F=0.04 N 棒通過a點(diǎn)后在三角形abd區(qū)域中的有效切割長度L與時間t的關(guān)系: L=2v(t-1),其中t的取值范圍為1 st1.2 s 電流i與時間t的關(guān)系式 i===t-1(1 st1.2 s),考點(diǎn)一楞次定律法拉第電磁感應(yīng)定律 1.(2018江蘇南京、鹽城一模聯(lián)考,2)下列圖中,A圖是真空冶煉爐,可以冶煉高質(zhì)量的合金;B圖是充電器,工作時繞制線圈的鐵芯會發(fā)熱;C圖是安檢門,可以探測

63、人身是否攜帶金屬物品;D圖是金屬絲織成的衣服,工人穿上可以高壓帶電作業(yè)。不屬于渦流現(xiàn)象的是(),三年模擬,A組 20162018年高考模擬基礎(chǔ)題組,答案D工人穿上金屬絲織成的衣服可以帶電作業(yè),屬于靜電屏蔽現(xiàn)象,故選D。,,2.(2017江蘇如東中學(xué)模擬,5)如圖所示的圓形線圈共n匝,電阻為R。過線圈中心O垂直于線圈平面的直線上有A、B兩點(diǎn),A、B兩點(diǎn)的距離為L,A、B關(guān)于O點(diǎn)對稱,一條形磁鐵開始放在A點(diǎn),磁鐵中心與A點(diǎn)重合,軸線與A、B所在直線重合,此時線圈中的磁通量為1,若條形磁鐵以速度v勻速向右運(yùn)動,軸線始終與直線重合,磁鐵中心到O點(diǎn)時線圈中的磁通量為2,下列說法中正確的是() A.磁鐵在

64、A點(diǎn)時,通過一匝線圈的磁通量為 B.磁鐵從A到O的過程中,線圈中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢為E= C.磁鐵從A到B的過程中,線圈中磁通量的變化量為21 D.磁鐵從A到B的過程中,通過線圈某一橫截面的電荷量不為零,答案B通過線圈的磁通量為1,與匝數(shù)無關(guān);從AO過程中,線圈中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動 勢E=n=n=,AB過程中,=0,通過橫截面的電荷量q=n=0。,3.(2018江蘇海安高級中學(xué)階段檢測,8)(多選)如圖所示,A為一固定的圓環(huán),條形磁鐵B從左側(cè)無窮遠(yuǎn)處以初速度v0沿圓環(huán)軸線移向圓環(huán),穿過后移到右側(cè)無窮遠(yuǎn)處。下列說法中正確的是 () A.若圓環(huán)A是電阻為R的線圈,磁鐵移近圓環(huán)直至離開圓環(huán)這一過程

65、中圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向發(fā)生變化 B.若圓環(huán)A是一超導(dǎo)線圈,磁鐵移近圓環(huán)直至離開圓環(huán)這一過程中圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向發(fā)生變化 C.若圓環(huán)A是電阻為R的線圈,磁鐵的中點(diǎn)通過環(huán)面時,圓環(huán)中電流為零 D.若圓環(huán)A是一超導(dǎo)線圈,磁鐵的中點(diǎn)通過環(huán)面時,圓環(huán)中電流為零,答案AC定性分析,在條形磁鐵B穿過圓環(huán)的過程中,通過圓環(huán)包圍的面內(nèi)的磁通量隨時間變化的情況大致如圖所示,t1時刻對應(yīng)磁鐵的中點(diǎn)通過環(huán)面的瞬間,由法拉第電磁感應(yīng)定律E=可見,對于電阻為R的線圈,電流方向發(fā)生了變化,t1時刻對應(yīng)的E1=0,故A、C均正確。對于 超導(dǎo)線圈,由于線圈內(nèi)因電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電能不會消耗,故環(huán)中的感應(yīng)電流達(dá)到最大值后就不會再發(fā)

66、生變化,故B、D錯誤。,溫馨提示對于非超導(dǎo)線圈,產(chǎn)生的電能立即轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,對于超導(dǎo)線圈,產(chǎn)生的電能不會減少,故感應(yīng)電流達(dá)到最大值后,回路中的電流保持不變。,,4.(2017江蘇通州二模,8)(多選)如圖所示,在圓形空間區(qū)域內(nèi)存在關(guān)于直徑ab對稱、方向相反的兩個勻強(qiáng)磁場,兩磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,一金屬導(dǎo)線制成的圓環(huán)剛好與磁場邊界重合,則() A.若使圓環(huán)豎直向上平動,感應(yīng)電流始終沿逆時針方向 B.若使圓環(huán)向右平動,感應(yīng)電流先沿逆時針方向后沿順時針方向 C.若圓環(huán)以ab為軸轉(zhuǎn)動,環(huán)中始終沒有感應(yīng)電流 D.若圓環(huán)以ab為軸轉(zhuǎn)動,a、b兩端的電勢差始終為0,答案BC若圓環(huán)豎直向上平動,穿過圓環(huán)的磁通量始終為零,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,A錯;若圓環(huán) 向右平動,環(huán)直徑ab左側(cè)有部分導(dǎo)線切割磁感線,據(jù)右手定則,又因磁場方向先向里,后向外,確定感應(yīng)電流先沿逆時針方向后沿順時針方向,B正確;若以ab為軸轉(zhuǎn)動,穿過圓環(huán)的磁通量也始終為零,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,C正確;若以ab為軸轉(zhuǎn)動,整個圓環(huán)電動勢為零,電流為零,但ab兩側(cè)導(dǎo)線分別切割磁感線,ab兩端有電勢差,且電勢差隨切割速度大小變化,D錯。,考查點(diǎn)本題考查產(chǎn)生