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專題十二電磁感應(yīng) 高考物理 北京市專用 1 2012北京理綜 19 6分 0 46 物理課上 老師做了一個(gè)奇妙的 跳環(huán)實(shí)驗(yàn) 如圖 她把一個(gè)帶鐵芯的線圈L 開關(guān)S和電源用導(dǎo)線連接起來后 將一金屬套環(huán)置于線圈L上 且使鐵芯穿過套環(huán) 閉合開關(guān)S的瞬間 套環(huán)立刻跳起 某同學(xué)另找來器材再探究此實(shí)驗(yàn) 他連接好電路 經(jīng)重復(fù)試驗(yàn) 線圈上的套環(huán)均未動 對比老師演示的實(shí)驗(yàn) 下列四個(gè)選項(xiàng)中 導(dǎo)致套環(huán)未動的原因可能是 考點(diǎn)一電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定理A組自主命題 北京卷題組 五年高考 A 線圈接在了直流電源上B 電源電壓過高C 所選線圈的匝數(shù)過多D 所用套環(huán)的材料與老師的不同 答案D閉合開關(guān)S 金屬套環(huán)跳起 是S閉合瞬間 穿過套環(huán)的磁通量變化 環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流的緣故 產(chǎn)生感應(yīng)電流要具備兩個(gè)條件 回路閉合和穿過回路的磁通量變化 只要連接電路正確 閉合S瞬間 就會造成穿過套環(huán)磁通量變化 與電源的交直流性質(zhì) 電壓高低 線圈匝數(shù)多少均無關(guān) 該同學(xué)實(shí)驗(yàn)失敗 可能是套環(huán)選用了非導(dǎo)電材料的緣故 故D選項(xiàng)正確 2 2018課標(biāo) 19 6分 多選 如圖 兩個(gè)線圈繞在同一根鐵芯上 其中一線圈通過開關(guān)與電源連接 另一線圈與遠(yuǎn)處沿南北方向水平放置在紙面內(nèi)的直導(dǎo)線連接成回路 將一小磁針懸掛在直導(dǎo)線正上方 開關(guān)未閉合時(shí)小磁針處于靜止?fàn)顟B(tài) 下列說法正確的是 A 開關(guān)閉合后的瞬間 小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動B 開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后 小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向C 開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后 小磁針的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(shí)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 B組統(tǒng)一命題 課標(biāo)卷題組 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(shí)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(cuò)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 3 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(shí)為零B 在t 時(shí)改變方向C 在t 時(shí)最大 且沿順時(shí)針方向D 在t T時(shí)最大 且沿順時(shí)針方向 答案AC本題考查楞次定律的應(yīng)用及法拉第電磁感應(yīng)定律 由i t圖像可知 在t 時(shí) 0 此時(shí)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(shí)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(shí) 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(cuò)誤 根據(jù)楞次定律 t 時(shí) 導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動勢的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向 而t T時(shí) 導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動勢的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向 選項(xiàng)C正確 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 一題多解當(dāng)導(dǎo)線PQ中電流變大時(shí) 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)導(dǎo)線PQ中電流變小時(shí)導(dǎo)線框R中的電流方向 4 2017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(shí)針方向 T中沿逆時(shí)針方向B PQRS中沿順時(shí)針方向 T中沿順時(shí)針方向C PQRS中沿逆時(shí)針方向 T中沿逆時(shí)針方向D PQRS中沿逆時(shí)針方向 T中沿順時(shí)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 由安培定則可判斷PQRS中產(chǎn)生逆時(shí)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(shí)針方向的感應(yīng)電流 故D正確 易錯(cuò)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(shí) PQRS中向里的磁通量增加 從而產(chǎn)生逆時(shí)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(shí)針方向的感應(yīng)電流 5 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(shí) 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(shí) 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 6 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(shí) 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(gè)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 將銅圓盤等效為無數(shù)個(gè)長方形線圈的組合 則每個(gè)線圈繞OO 軸轉(zhuǎn)動時(shí) 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(gè)圓盤中的磁通量沒有變化 C錯(cuò)誤 圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動形成的電流的磁場 由安培定則可判斷在中心方向豎直向下 其他位置關(guān)于中心對稱 此磁場不會導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動 D錯(cuò)誤 7 2014課標(biāo) 14 6分 0 676 在法拉第時(shí)代 下列驗(yàn)證 由磁產(chǎn)生電 設(shè)想的實(shí)驗(yàn)中 能觀察到感應(yīng)電流的是 A 將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路 然后觀察電流表的變化B 在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈 然后觀察電流表的變化C 將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接 往線圈中插入條形磁鐵后 再到相鄰房間去觀察電流表的變化D 繞在同一鐵環(huán)上的兩個(gè)線圈 分別接電源和電流表 在給線圈通電或斷電的瞬間 觀察電流表的變化 答案D將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路 因線圈中的磁通量沒有變化 故不能觀察到感應(yīng)電流 選項(xiàng)A不符合題意 在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈時(shí) 如果通電線圈通以恒定電流 產(chǎn)生不變的磁場 則在另一線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流 選項(xiàng)B不符合題意 在線圈中插入條形磁鐵后 再到相鄰房間去觀察電流表時(shí) 磁通量已不再變化 因此也不能觀察到感應(yīng)電流 選項(xiàng)C不符合題意 繞在同一鐵環(huán)上的兩個(gè)線圈 在給一個(gè)線圈通電或斷電的瞬間 線圈產(chǎn)生的磁場變化 使穿過另一線圈的磁通量變化 因此 能觀察到感應(yīng)電流 選項(xiàng)D符合題意 解題關(guān)鍵只要穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化 閉合導(dǎo)體回路中就有感應(yīng)電流 8 2005北京理綜 21 6分 現(xiàn)將電池組 滑動變阻器 帶鐵芯的線圈A 線圈B 電流計(jì)及開關(guān)如圖連接 在開關(guān)閉合 線圈A放在線圈B中的情況下 某同學(xué)發(fā)現(xiàn)當(dāng)他將滑動變阻器的滑動端P向左加速滑動時(shí) 電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn) 由此可以判斷 A 線圈A向上移動或滑動變阻器滑動端P向右加速滑動 都能引起電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)B 線圈A中鐵芯向上拔出或斷開開關(guān) 都能引起電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)C 滑動變阻器的滑動端P勻速向左或勻速向右滑動 都能使電流計(jì)指針靜止在中央D 因?yàn)榫€圈A 線圈B的繞線方向未知 故無法判斷電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的方向 C組教師專用題組 答案B由題意和電路連接圖可知 當(dāng)變阻器滑動端P向左加速滑動時(shí) 穿過B的磁通量變小 故可知磁通量變小時(shí) 會產(chǎn)生使電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)的感應(yīng)電流 上移線圈A 拔出鐵芯 斷開開關(guān)等都會使穿過B的磁通量減小 電流計(jì)指針右偏 而P加速右滑會增大穿過B的磁通量 電流計(jì)指針左偏 故選項(xiàng)A錯(cuò)B對 只要滑動端P移動 就會使穿過B的磁通量變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流 C項(xiàng)錯(cuò)誤 只要弄清磁通量的變化就可判斷指針偏轉(zhuǎn)方向 D項(xiàng)錯(cuò)誤 1 2016北京理綜 16 6分 0 79 如圖所示 勻強(qiáng)磁場中有兩個(gè)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(shí)間均勻增大 兩圓環(huán)半徑之比為2 1 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 Ea Eb 4 1 感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向B Ea Eb 4 1 感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向C Ea Eb 2 1 感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向D Ea Eb 2 1 感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向 考點(diǎn)二法拉第電磁感應(yīng)定律自感A組自主命題 北京卷題組 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ra rb 2 1 故Ea Eb 4 1 由楞次定律知感應(yīng)電流的方向均沿順時(shí)針方向 選項(xiàng)B正確 方法技巧磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大 說明磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率恒定 故感應(yīng)電動勢的大小與圓環(huán)的面積成正比 利用 增反減同 可以確定感應(yīng)電流的方向 評析本題考查法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律 試題難度較小 解題關(guān)鍵是正確理解楞次定律中的阻礙作用 2 2013北京理綜 17 6分 0 85 如圖 在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中 金屬桿MN在平行金屬導(dǎo)軌上以速度v向右勻速滑動 MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E1 若磁感應(yīng)強(qiáng)度增為2B 其他條件不變 MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢變?yōu)镋2 則通過電阻R的電流方向及E1與E2之比E1 E2分別為 A c a 2 1B a c 2 1C a c 1 2D c a 1 2 答案C桿MN向右勻速滑動 由右手定則判知 通過R的電流方向?yàn)閍 c 又因?yàn)镋 BLv 所以E1 E2 1 2 故選項(xiàng)C正確 考查點(diǎn)右手定則 感應(yīng)電動勢 思路點(diǎn)撥左手定則和右手定則的選用 左力右電 左手定則是判斷通電導(dǎo)體在磁場中所受安培力的方向的 而右手定則是判斷導(dǎo)體切割磁感線時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向的 不要弄混 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(gè)電路圖 L1和L2為電感線圈 實(shí)驗(yàn)時(shí) 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(gè)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(cuò)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(cuò)誤 閉合S2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(gè)閉合回路 L1的自感電動勢使回路中的電流保持一段時(shí)間 故A1會逐漸變暗 4 2011北京理綜 19 6分 某同學(xué)為了驗(yàn)證斷電自感現(xiàn)象 自己找來帶鐵芯的線圈L 小燈泡A 開關(guān)S和電池組E 用導(dǎo)線將它們連接成如圖所示的電路 檢查電路后 閉合開關(guān)S 小燈泡發(fā)光 再斷開開關(guān)S 小燈泡僅有不顯著的延時(shí)熄滅現(xiàn)象 雖經(jīng)多次重復(fù) 仍未見老師演示時(shí)出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象 他冥思苦想找不出原因 你認(rèn)為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是 A 電源的內(nèi)阻較大B 小燈泡電阻偏大C 線圈電阻偏大D 線圈的自感系數(shù)較大 答案C由自感規(guī)律可知在開關(guān)斷開的瞬間造成燈泡閃亮以及延時(shí)熄滅的原因是在線圈中產(chǎn)生了與原電流同向的自感電流且大于穩(wěn)定時(shí)通過燈泡的原電流 由圖可知燈泡和線圈構(gòu)成閉合的自感回路 與電源無關(guān) 故A錯(cuò) 造成不閃亮的原因是自感電流不大于穩(wěn)定時(shí)通過燈泡的原電流 當(dāng)線圈電阻小于燈泡電阻時(shí)才會出現(xiàn)閃亮現(xiàn)象 故B錯(cuò)C正確 自感系數(shù)與小燈泡是否閃亮無直接關(guān)系 故D錯(cuò) 5 2015北京理綜 22 16分 0 87 如圖所示 足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置 寬度L 0 4m 一端連接R 1 的電阻 導(dǎo)軌所在空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場 磁感應(yīng)強(qiáng)度B 1T 導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上 其長度恰好等于導(dǎo)軌間距 與導(dǎo)軌接觸良好 導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計(jì) 在平行于導(dǎo)軌的拉力F作用下 導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動 速度v 5m s 求 1 感應(yīng)電動勢E和感應(yīng)電流I 2 在0 1s時(shí)間內(nèi) 拉力的沖量IF的大小 3 若將MN換為電阻r 1 的導(dǎo)體棒 其他條件不變 求導(dǎo)體棒兩端的電壓U 解析 1 由法拉第電磁感應(yīng)定律可得 感應(yīng)電動勢E BLv 1 0 4 5V 2V感應(yīng)電流I A 2A 2 拉力大小等于安培力大小F BIL 1 2 0 4N 0 8N沖量大小IF F t 0 8 0 1N s 0 08N s 3 由閉合電路歐姆定律可得 電路中電流I A 1A由歐姆定律可得 導(dǎo)體棒兩端電壓U I R 1V 考查點(diǎn)電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題和電路問題 解題關(guān)鍵切割磁感線的導(dǎo)體棒MN相當(dāng)于電源 內(nèi)阻不計(jì) 勻速運(yùn)動 意味著外力與安培力平衡 答案 1 2V2A 2 0 08N s 3 1V 6 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 空間存在與半圓所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B 現(xiàn)使OM從OQ位置以恒定的角速度逆時(shí)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 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 B組統(tǒng)一命題 課標(biāo)卷題組 規(guī)律總結(jié)電磁感應(yīng)中電荷量的求解方法2 q 其中 的求解有三種情況 1 只有S變化 B S 2 只有B變化 B S 3 B和S都變化 2 1 7 2015課標(biāo) 15 6分 0 337 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(shí)針轉(zhuǎn)動時(shí) 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 Ua Uc 金屬框中無電流B Ub Uc 金屬框中電流方向沿a b c aC 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閉合金屬框在勻強(qiáng)磁場中以角速度 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動時(shí) 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 Uc A B D選項(xiàng)錯(cuò)誤 b c兩點(diǎn)的電勢差Ubc Blv中 Bl2 選項(xiàng)C正確 8 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 1m 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 cd邊于t 0時(shí)刻進(jìn)入磁場 線框中感應(yīng)電動勢隨時(shí)間變化的圖線如圖 b 所示 感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí) 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 5TB 導(dǎo)線框運(yùn)動速度的大小為0 5m sC 磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外D 在t 0 4s至t 0 6s這段時(shí)間內(nèi) 導(dǎo)線框所受的安培力大小為0 1N 答案BC本題考查法拉第電磁感應(yīng)定律 安培力 右手定則 考查學(xué)生的推理能力 利用圖像獲得信息的能力 導(dǎo)線框勻速進(jìn)入磁場時(shí)速度v m s 0 5m s 選項(xiàng)B正確 由E BLv 得B T 0 2T 選項(xiàng)A錯(cuò)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 2 0 1 N 0 04N 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 解題關(guān)鍵利用圖像獲取信息 線框勻速進(jìn)入磁場的時(shí)間 感應(yīng)電動勢的正負(fù)及大小 9 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(shí) 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(shí)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(gè)回路中的電源為無數(shù)個(gè)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)樵瓉淼?倍時(shí) P變?yōu)樵瓉淼?倍 故D錯(cuò) 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(cuò) 疑難突破金屬圓盤在恒定的勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動時(shí) 其等效電源的模型如圖所示 每個(gè)電源的電動勢E BL2 L為圓盤的半徑 內(nèi)阻為r0 則n個(gè)電源并聯(lián)后的總電動勢仍為E 總內(nèi)阻r n 時(shí) r 0 評析本題以轉(zhuǎn)動的圓盤為背景 考查了考生構(gòu)建模型的能力 從知識角度 本題考查了感應(yīng)電動勢 右手定則 閉合電路歐姆定律 電功率等基礎(chǔ)知識 綜合性較強(qiáng) 屬于中等難度題 10 2009北京理綜 23 18分 單位時(shí)間內(nèi)流過管道橫截面的液體體積叫做液體的體積流量 以下簡稱流量 有一種利用電磁原理測量非磁性導(dǎo)電液體 如自來水 啤酒等 流量的裝置 稱為電磁流量計(jì) 它主要由將流量轉(zhuǎn)換為電壓信號的傳感器和顯示儀表兩部分組成 傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示 圓筒形測量管內(nèi)壁絕緣 其上裝有一對電極a和c a c間的距離等于測量管內(nèi)徑D 測量管的軸線與a c的連接方向以及通電線圈產(chǎn)生的磁場方向三者相互垂直 當(dāng)導(dǎo)電液體流過測量管時(shí) 在電極a c間出現(xiàn)感應(yīng)電動勢E 并通過與電極連接的儀表顯示出液體的流量Q 設(shè)磁場均勻恒定 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B C組教師專用題組 1 已知D 0 40m B 2 5 10 3T Q 0 12m3 s 設(shè)液體在測量管內(nèi)各處流速相同 試求E的大小 取3 0 2 一新建供水站安裝了電磁流量計(jì) 在向外供水時(shí)流量本應(yīng)顯示為正值 但實(shí)際顯示卻為負(fù)值 經(jīng)檢查 原因是誤將測量管接反了 既液體由測量管出水口流入 從入水口流出 因水已加壓充滿管道 不便再將測量管拆下重裝 請你提出使顯示儀表的流量指示變?yōu)檎档暮啽惴椒?3 顯示儀表相當(dāng)于傳感器的負(fù)載電阻 其阻值記為R a c間導(dǎo)電液體的電阻r隨液體電阻率的變化而變化 從而會影響顯示儀表的示數(shù) 試以E R r為參量 給出電極a c間輸出電壓U的表達(dá)式 并說明怎樣可以降低液體電阻率變化對顯示儀表示數(shù)的影響 答案 1 1 0 10 3V 2 見解析 3 見解析 解析 1 導(dǎo)電液體通過測量管時(shí) 相當(dāng)于導(dǎo)線做切割磁感線的運(yùn)動 在電極a c間切割磁感線的液柱長度為D 設(shè)液體的流速為v 則產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E BDv 由流量的定義 有Q Sv v 式聯(lián)立解得E BD 代入數(shù)據(jù)得E V 1 0 10 3V 2 能使儀表顯示的流量變?yōu)檎档姆椒ê啽?合理即可 如 改變通電線圈中電流的方向 使磁場反向 或?qū)鞲衅鬏敵龆藢φ{(diào)接入顯示儀表 3 傳感器 顯示儀表構(gòu)成閉合電路 由閉合電路歐姆定律有I U IR 輸入顯示儀表的是a c間的電壓U 流量示數(shù)和U一一對應(yīng) E與液體電阻率無關(guān) 而r隨電阻率的變化而變化 由 式可看出 r變化相應(yīng)地U也隨之變化 在實(shí)際流量不變的情況下 儀表顯示的流量示數(shù)會隨a c間的電壓U的變化而變化 增大R 使R r 則U E 這樣就可以降低液體電阻率的變化對顯示儀表流量示數(shù)的影響 1 2014北京理綜 24 1 0 20 導(dǎo)體切割磁感線的運(yùn)動可以從宏觀和微觀兩個(gè)角度來認(rèn)識 如圖所示 固定于水平面的U形導(dǎo)線框處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中 金屬直導(dǎo)線MN在與其垂直的水平恒力F作用下 在導(dǎo)線框上以速度v做勻速運(yùn)動 速度v與恒力F方向相同 導(dǎo)線MN始終與導(dǎo)線框形成閉合電路 已知導(dǎo)線MN電阻為R 其長度L恰好等于平行軌道間距 磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 忽略摩擦阻力和導(dǎo)線框的電阻 通過公式推導(dǎo)驗(yàn)證 在 t時(shí)間內(nèi) F對導(dǎo)線MN所做的功W等于電路獲得的電能W電 也等于導(dǎo)線MN中產(chǎn)生的焦耳熱Q 考點(diǎn)三電磁感應(yīng)中的綜合問題A組自主命題 北京卷題組 解析電動勢E BLv導(dǎo)線勻速運(yùn)動 受力平衡F F安 BIL在 t時(shí)間內(nèi) 外力F對導(dǎo)線做功W Fv t F安v t BILv t電路獲得的電能W電 qE IE t BILv t可見 F對導(dǎo)線MN所做的功等于電路獲得的電能W電 導(dǎo)線MN中產(chǎn)生的焦耳熱Q I2R t I t IR qE W電可見 電路獲得的電能W電等于導(dǎo)線MN中產(chǎn)生的焦耳熱Q 答案見解析 考查點(diǎn)電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化 思路點(diǎn)撥導(dǎo)線勻速運(yùn)動 受力平衡 在 t時(shí)間內(nèi) 外力做功等于安培力做功等于F安v t 電路獲得的總電能等于IE t 而焦耳熱等于I2R t 只要證明三者相等即可 反思總結(jié)題目給出的是一個(gè)動態(tài)平衡過程 在這個(gè)過程中外力克服安培力做功 與做功等量的外部能量轉(zhuǎn)化為等量的電能輸送到電路 又由于電阻的存在 電能又轉(zhuǎn)化為焦耳熱 這道題體現(xiàn)了電磁感應(yīng)中典型的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系 2 2017北京理綜 24 20分 發(fā)電機(jī)和電動機(jī)具有裝置上的類似性 源于它們機(jī)理上的類似性 直流發(fā)電機(jī)和直流電動機(jī)的工作原理可以簡化為如圖1 圖2所示的情景 在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中 兩根光滑平行金屬軌道MN PQ固定在水平面內(nèi) 相距為L 電阻不計(jì) 電阻為R的金屬導(dǎo)體棒ab垂直于MN PQ放在軌道上 與軌道接觸良好 以速度v v平行于MN 向右做勻速運(yùn)動 圖1軌道端點(diǎn)M P間接有阻值為r的電阻 導(dǎo)體棒ab受到水平向右的外力作用 圖2軌道端點(diǎn)M P間接有直流電源 導(dǎo)體棒ab通過滑輪勻速提升重物 電路中的電流為I 1 求在 t時(shí)間內(nèi) 圖1 發(fā)電機(jī) 產(chǎn)生的電能和圖2 電動機(jī) 輸出的機(jī)械能 2 從微觀角度看 導(dǎo)體棒ab中的自由電荷所受洛倫茲力在上述能量轉(zhuǎn)化中起著重要作用 為 了方便 可認(rèn)為導(dǎo)體棒中的自由電荷為正電荷 a 請?jiān)趫D3 圖1的導(dǎo)體棒ab 圖4 圖2的導(dǎo)體棒ab 中 分別畫出自由電荷所受洛倫茲力的示意圖 b 我們知道 洛倫茲力對運(yùn)動電荷不做功 那么 導(dǎo)體棒ab中的自由電荷所受洛倫茲力是如何在能量轉(zhuǎn)化過程中起到作用的呢 請以圖2 電動機(jī) 為例 通過計(jì)算分析說明 解析本題考查發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的機(jī)理分析 洛倫茲力的方向及其在能量轉(zhuǎn)化中的作用 1 圖1中 電路中的電流I1 棒ab受到的安培力F1 BI1L在 t時(shí)間內(nèi) 發(fā)電機(jī) 產(chǎn)生的電能等于棒ab克服安培力做的功E電 F1 v t 圖2中 棒ab受到的安培力F2 BIL在 t時(shí)間內(nèi) 電動機(jī) 輸出的機(jī)械能等于安培力對棒ab做的功E機(jī) F2 v t BILv t 2 a 如圖甲 圖乙所示 答案見解析 b 設(shè)自由電荷的電荷量為q 沿導(dǎo)體棒定向移動的速率為u 如圖乙所示 沿棒方向的洛倫茲力f1 qvB 做負(fù)功W1 f1 u t qvBu t垂直棒方向的洛倫茲力f2 quB 做正功W2 f2 v t quBv t 所以W1 W2 即導(dǎo)體棒中一個(gè)自由電荷所受的洛倫茲力做功為零 f1 做負(fù)功 阻礙自由電荷的定向移動 宏觀上表現(xiàn)為 反電動勢 消耗電源的電能 f2 做正功 宏觀上表現(xiàn)為安培力做正功 使機(jī)械能增加 大量自由電荷所受洛倫茲力做功的宏觀表現(xiàn)是將電能轉(zhuǎn)化為等量的機(jī)械能 在此過程中洛倫茲力通過兩個(gè)分力做功起到 傳遞 能量的作用 疑難突破洛倫茲力做功及其作用在 發(fā)電機(jī) 模型中 外力促使導(dǎo)體棒做切割磁感線運(yùn)動時(shí) 棒中自由電荷隨棒運(yùn)動 從而會受到沿棒方向的洛倫茲力 表現(xiàn)為 電源中的非靜電力 這一力做正功 起到了使其他形式能量向電能轉(zhuǎn)化的作用 在 電動機(jī) 模型中 外電源使導(dǎo)體棒中產(chǎn)生電場 在電場力作用下 導(dǎo)體棒中的自由電荷沿棒運(yùn)動 從而受到垂直于棒方向的洛倫茲力 宏觀上表現(xiàn)為 導(dǎo)體棒受到的安培力 這一力做正功 起到了使電能向其他形式能量轉(zhuǎn)化的作用 3 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)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(shí)間t變化的正確圖線可能是 B組統(tǒng)一命題 課標(biāo)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(shí)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l l過程 回路中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)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(cuò)誤選項(xiàng) 如果需要 再定量分析電流大小的變化情況確定正確選項(xiàng) 4 2014課標(biāo) 18 6分 0 491 如圖 a 線圈ab cd繞在同一軟鐵芯上 在ab線圈中通以變化的電流 用示波器測得線圈cd間電壓如圖 b 所示 已知線圈內(nèi)部的磁場與流經(jīng)線圈的電流成正比 則下列描述線圈ab中電流隨時(shí)間變化關(guān)系的圖中 可能正確的是 答案CA選項(xiàng)中只有電流方向改變的瞬間 線圈cd間才會產(chǎn)生電壓 其他時(shí)間cd間電壓為零 不符合題意 故A選項(xiàng)錯(cuò)誤 通電線圈中產(chǎn)生的磁場B ki k為比例系數(shù) 在另一線圈中的磁通量 BS kiS 由法拉第電磁感應(yīng)定律可知 在另一線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E n 由圖 b 可知 Ucd 不變 則不變 故不變 故選項(xiàng)B D錯(cuò)誤 C正確 審題點(diǎn)撥 線圈ab和cd繞在同一軟鐵芯上 兩線圈中磁通量的變化情況一致 ab線圈因電生磁 cd線圈因磁生電 結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律分析判斷 評析本題以變壓器為載體 用圖像語言描述原 副線圈中電壓 電流 磁場隨時(shí)間的變化關(guān)系 要求學(xué)生明確圖像六要素即點(diǎn) 線 面 軸 斜率 截距的實(shí)際物理意義 圖像語言作為描述物理情景的三種語言之一 是永恒的考查熱點(diǎn) 5 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(shí) 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(shí)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 金屬桿在磁場中運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生的電動勢的大小 2 電阻的阻值 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(shí)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(shí) 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(shí) 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 答案 1 Blt0 2 聯(lián)立 式得R 解題指導(dǎo)金屬桿的運(yùn)動分為兩個(gè)過程 進(jìn)入磁場前 水平方向受拉力F與摩擦力的作用做勻加速運(yùn)動 可求出加速度a和到達(dá)磁場左邊界時(shí)的速度 進(jìn)入磁場后 桿做勻速直線運(yùn)動 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律 求出電動勢及電路中的電流 分析受力情況 由牛頓運(yùn)動定律列方程求解即可 解題思路分別分析金屬桿在兩個(gè)過程中的受力情況和運(yùn)動情況 第一個(gè)過程的末速度即第二個(gè)過程勻速運(yùn)動的速度 結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律得到E 再根據(jù)第二個(gè)過程的勻速運(yùn)動列方程求出R 6 2016課標(biāo) 25 20分 如圖 兩條相距l(xiāng)的光滑平行金屬導(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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)間間隔內(nèi) 流過電阻的電荷量的絕對值 2 在時(shí)刻t t t0 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(shí)刻穿過回路的磁通量為 ktS 設(shè)在從t時(shí)刻到t t的時(shí)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(shí)間間隔內(nèi) 流過電阻R的電荷量q的絕對值為 q 2 當(dāng)t t0時(shí) 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(shí)回路中的電流為I F的大小為F B0lI 此時(shí)金屬棒與MN之間的距離為s v0 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(shí)刻t t t0 穿過回路的總磁通量為 t B0lv0 t t0 kSt在t到t t的時(shí)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 解題指導(dǎo) 1 金屬棒在0 t0時(shí)間內(nèi) 由于圓形磁場中的磁通量變化而引起感應(yīng)電動勢 從而形成感應(yīng)電流 由電流的定義式可以求出流過電阻的電荷量的絕對值 2 當(dāng)金屬棒越過MN后 穿過回路的磁通量由兩部分組成 再由法拉第電磁感應(yīng)定律等綜合知識可以求出恒力f的大小 易錯(cuò)點(diǎn)撥 1 在計(jì)算磁通量時(shí) 用的是左側(cè)矩形面積 而不是圓形磁場面積 從而導(dǎo)致出錯(cuò) 2 當(dāng)金屬棒越過MN后計(jì)算磁通量時(shí) 得出的金屬棒與MN的距離s v0t 從而導(dǎo)致出錯(cuò) 7 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 C組教師專用題組 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2mgsin N1 T F N1 2mgcos 對于cd棒 同理有mgsin N2 T N2 mgcos 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 答案 1 mg sin 3 cos 2 sin 3 cos I 聯(lián)立 式得v sin 3 cos 解題指導(dǎo)解答此題的關(guān)鍵是對ab cd棒受力分析 由平衡條件求出ab棒受到的安培力 再由金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢確定出金屬棒的速度 知識歸納此題考查電磁感應(yīng) 電路和力學(xué)知識的綜合應(yīng)用 難度適中 受力分析是關(guān)鍵 8 2008北京理綜 22 16分 均勻?qū)Ь€制成的單匝正方形閉合線框abcd 每邊長為L 總電阻為R 總質(zhì)量為m 將其置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場上方h處 如圖所示 線框由靜止自由下落 線框平面保持在豎直平面內(nèi) 且cd邊始終與水平的磁場邊界平行 當(dāng)cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí) 1 求線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小 2 求c d兩點(diǎn)間的電勢差大小 3 若此時(shí)線框加速度恰好為零 求線框下落的高度h所應(yīng)滿足的條件 解析 1 cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí) 線框速度v 線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E BLv BL 2 此時(shí)線框中電流I c d兩點(diǎn)間的電勢差U I R BL 3 cd邊所受安培力F BIL 根據(jù)牛頓第二定律可知 mg F ma由a 0解得下落高度應(yīng)滿足h 答案 1 BL 2 BL 3 h 9 2007北京理綜 24 20分 用密度為d 電阻率為 橫截面積為A的薄金屬條制成邊長為L的閉合正方形框abb a 如圖所示 金屬方框水平放在磁極的狹縫間 方框平面與磁場方向平行 設(shè)勻強(qiáng)磁場僅存在于相對磁極之間 其他地方的磁場忽略不計(jì) 可認(rèn)為方框的aa 邊和bb 邊都處在磁極間 磁極間磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 方框從靜止開始釋放 其平面在下落過程中保持水平 不計(jì)空氣阻力 圖1裝置縱截面示意圖 圖2裝置俯視圖 1 求方框下落的最大速度vm 設(shè)磁場區(qū)域在豎直方向足夠長 2 當(dāng)方框下落的加速度為時(shí) 求方框的發(fā)熱功率P 3 已知方框下落時(shí)間為t時(shí) 下落高度為h 其速度為vt vt vm 若在同一時(shí)間t內(nèi) 方框內(nèi)產(chǎn)生的熱與一恒定電流I0在該框內(nèi)產(chǎn)生的熱相同 求恒定電流I0的表達(dá)式 答案 1 vm 2 P 3 I0 A 解析 1 方框質(zhì)量m 4LAd方框電阻R 方框下落速度為v時(shí) 產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E B 2L v感應(yīng)電流I 方框下落過程 受到重力G及安培力FG mg 4LAdg 方向豎直向下F BI 2L v 方向豎直向上當(dāng)F G時(shí) 方框達(dá)到最大速度 即v vm則vm 4LAdg方框下落的最大速度vm g 2 方框下落加速度為時(shí) 有mg IB 2L m則I 方框的發(fā)熱功率P I2R 3 根據(jù)能量守恒定律 有mgh m Rt 則I0 解得恒定電流I0的表達(dá)式I0 A 1 2018北京房山一模 19 電磁感應(yīng)現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用 圖甲為工業(yè)上探測物件表面層內(nèi)部是否存在缺陷的渦流探傷技術(shù)原理圖 其原理是將線圈中通入電流 使被測物件內(nèi)產(chǎn)生渦流 借助探測線圈內(nèi)電流變化測定渦流的改變 從而獲得被測物件內(nèi)部是否斷裂及位置的信息 圖乙為一個(gè)帶鐵芯的線圈L 開關(guān)S和電源用導(dǎo)線連接起來的跳環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置 將一個(gè)套環(huán)置于線圈L上且使鐵芯穿過其中 閉合開關(guān)S的瞬間 套環(huán)將立刻跳起 關(guān)于對以上兩個(gè)應(yīng)用實(shí)例理解正確的是 考點(diǎn)一電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律 A組2016 2018年高考模擬 基礎(chǔ)題組 三年模擬 A 能被探測的物件和實(shí)驗(yàn)所用的套環(huán)必須是導(dǎo)電材料B 渦流探傷技術(shù)運(yùn)用了互感原理 跳環(huán)實(shí)驗(yàn)演示了自感現(xiàn)象C 以上兩個(gè)應(yīng)用實(shí)例中的線圈所連接電源都必須是變化的交流電源D 以上兩個(gè)應(yīng)用實(shí)例中的線圈所連接電源也可以都是穩(wěn)恒電源 答案A兩應(yīng)用實(shí)例均運(yùn)用了互感原理 甲中必須是變化的交流電源 乙中可以是穩(wěn)恒電源 也可以是交流電源 2 2018北京海淀二模 19 如圖所示 將一個(gè)鋁框放在蹄形磁鐵的兩個(gè)磁極間 鋁框可以繞豎直軸線OO 自由轉(zhuǎn)動 轉(zhuǎn)動磁鐵 會發(fā)現(xiàn)靜止的鋁框也會發(fā)生轉(zhuǎn)動 下列說法正確的是 A 鋁框與磁極轉(zhuǎn)動方向相反B 鋁框始終與磁極轉(zhuǎn)動得一樣快C 鋁框是因?yàn)榇盆F吸引鋁質(zhì)材料而轉(zhuǎn)動的D 鋁框是因?yàn)槭艿桨才嗔ΧD(zhuǎn)動的 答案D根據(jù)楞次定律可知 為阻礙穿過鋁框的磁通量的變化 鋁框與磁鐵轉(zhuǎn)動方向相同 但快慢不一致 磁鐵轉(zhuǎn)動總比鋁框轉(zhuǎn)動快一點(diǎn)兒 以維持磁通量的變化 故選項(xiàng)A B均錯(cuò)誤 鋁框轉(zhuǎn)動是因?yàn)榭蛑挟a(chǎn)生了感應(yīng)電流 在磁場中受到安培力的作用 而不是磁鐵的吸引 故選項(xiàng)C錯(cuò)誤 選項(xiàng)D正確 3 2016北京海淀一模 19 如圖所示 銅線圈水平固定在鐵架臺上 銅線圈的兩端連接在電流傳感器上 傳感器與數(shù)據(jù)采集器相連 采集的數(shù)據(jù)可通過計(jì)算機(jī)處理 從而得到銅線圈中的電流隨時(shí)間變化的圖線 利用該裝置探究條形磁鐵從距銅線圈上端某一高度處由靜止釋放后 沿銅線圈軸線豎直向下穿過銅線圈的過程中產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 兩次實(shí)驗(yàn)中分別得到了如圖甲 乙所示的電流 時(shí)間圖線 條形磁鐵在豎直下落過程中始終保持直立姿態(tài) 且所受空氣阻力可忽略不計(jì) 則下列說法中正確的是 A 若兩次實(shí)驗(yàn)條形磁鐵距銅線圈上端的高度不同 其他實(shí)驗(yàn)條件均相同 則甲圖對應(yīng)實(shí)驗(yàn)條形磁鐵距銅線圈上端的高度大于乙圖對應(yīng)實(shí)驗(yàn)條形磁鐵距銅線圈上端的高度B 若兩次實(shí)驗(yàn)條形磁鐵的磁性強(qiáng)弱不同 其他實(shí)驗(yàn)條件均相同 則甲圖對應(yīng)實(shí)驗(yàn)條形磁鐵的磁性比乙圖對應(yīng)實(shí)驗(yàn)條形磁鐵的磁性強(qiáng)C 甲圖對應(yīng)實(shí)驗(yàn)條形磁鐵穿過銅線圈的過程中損失的機(jī)械能小于乙圖對應(yīng)實(shí)驗(yàn)條形磁鐵穿過銅線圈的過程中損失的機(jī)械能D 兩次實(shí)驗(yàn)條形磁鐵穿過銅線圈的過程中所受的磁場力都是先向上后向下 答案C銅線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的最大值取決于 條形磁鐵通過銅線圈時(shí)的速度 即條形磁鐵距銅線圈上端的高度 條形磁鐵的磁性強(qiáng)弱 條形磁鐵通過銅線圈時(shí)的速度越大 條形磁鐵距銅線圈上端的高度越高 磁性越強(qiáng) 感應(yīng)電流的最大值越大 A B錯(cuò)誤 條形磁鐵穿過銅線圈時(shí)損失的機(jī)械能全部克服磁場力做功 轉(zhuǎn)化為銅線圈產(chǎn)生的焦耳熱 實(shí)驗(yàn)中電流越大 磁場力越大 條形磁鐵克服磁場力做功越多 損失的機(jī)械能就越多 C正確 根據(jù)楞次定律 兩次實(shí)驗(yàn)條形磁鐵穿過銅線圈的過程中所受的磁場力都始終向上 D項(xiàng)錯(cuò) 4 2016北京海淀零模 20 利用所學(xué)物理知識 可以初步了解安檢中常用的一種手持金屬探測器的工作原理及相關(guān)問題 這種手持金屬探測器工作時(shí) 因其內(nèi)部的探測器線圈內(nèi)通有一定頻率 該頻率可在固定的頻率范圍內(nèi)調(diào)節(jié) 的正弦交變電流 產(chǎn)生迅速變化的磁場 如果該種探測器附近有金屬物品 在金屬物品中會感應(yīng)出渦流 渦流的磁場反過來影響探測器線圈中的電流 引發(fā)探測器蜂鳴報(bào)警 金屬物品中感應(yīng)出的渦流越大對探測器線圈中的電流的影響越大 金屬物品中感應(yīng)出渦流的大小與正弦交變電流的頻率以及被檢測金屬物品的尺寸和導(dǎo)電的性能有關(guān) 關(guān)于該種金屬探測器 下列說法中正確的是 A 金屬物品中產(chǎn)生的渦流的變化頻率與探測器線圈中的交變電流的頻率可能不同B 當(dāng)探測器中通有的交變電流頻率不在工作頻率范圍內(nèi)時(shí) 被檢測金屬物品中就不產(chǎn)生感應(yīng)電流C 探測器線圈中通低頻率的正弦交變電流更容易檢測出尺寸小 電阻率大的金屬物品D 該種金屬探測器能檢測有無金屬物品 但不能準(zhǔn)確區(qū)分金屬的種類 答案D由電磁感應(yīng)規(guī)律知感應(yīng)電流的頻率跟原電流的頻率相同 故A項(xiàng)錯(cuò)誤 只要被檢測金屬物品置于變化的磁場中 金屬物品中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流 故B項(xiàng)錯(cuò)誤 原電流的頻率越大 則金屬物品中的感應(yīng)電動勢越大 金屬物品的電阻率越小時(shí) 其中的感應(yīng)電流越大 故C項(xiàng)錯(cuò)誤 無論是何種金屬在變化的磁場中均能產(chǎn)生渦流 故D項(xiàng)正確 5 2016北京朝陽一模 16 如圖所示 通電直導(dǎo)線MN與矩形金屬線框abcd位于同一平面內(nèi) 導(dǎo)線中的電流方向如圖所示 若導(dǎo)線中的電流增大 下列說法正確的是 A 穿過線框的磁通量始終為零B 穿過線框的磁通量變小C ab邊感應(yīng)電流的方向?yàn)閎 aD ab邊受到的安培力方向向右 答案D根據(jù)右手螺旋定則可判斷出 通電直導(dǎo)線MN在其右側(cè)產(chǎn)生的磁場方向垂直于紙面向里 導(dǎo)線中的電流增大 原磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度增強(qiáng) 穿過線框的磁通量增大 故A B均錯(cuò)誤 線框中磁通量增大 感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場阻礙原磁場磁通量的變化 感應(yīng)磁場方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲?根據(jù)右手螺旋定則知 線框中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針 即a b c d a 故C錯(cuò)誤 根據(jù)感應(yīng)電流方向及左手定則可判斷出 線框ab邊受到的安培力方向向右 故D正確 6 2017北京順義二模 19 與一般吉他以箱體的振動發(fā)聲不同 電吉他靠拾音器發(fā)聲 如圖所示 拾音器由磁體及繞在其上的線圈組成 磁體產(chǎn)生的磁場使鋼質(zhì)琴弦磁化而產(chǎn)生磁性 即琴弦也產(chǎn)生自己的磁場 當(dāng)某根琴弦被撥動而相對線圈振動時(shí) 線圈中就會產(chǎn)生相應(yīng)的電流 并最終還原為聲音信號 下列說法中正確的是 A 若磁體失去磁性 電吉他仍能正常工作B 換用尼龍材質(zhì)的琴弦 電吉他仍能正常工作C 琴弦振動的過程中 線圈中電流的方向不會發(fā)生變化D 拾音器的作用是利用電磁感應(yīng)把琴弦的振動轉(zhuǎn)化成電信號 答案D根據(jù)題意知 D項(xiàng)正確 A B項(xiàng)中 琴弦沒有磁性 沒有電磁感應(yīng) 線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流 故錯(cuò)誤 琴弦振動 相當(dāng)于磁體振動 引起線圈中電流方向變化 C錯(cuò)誤 7 2018北京朝陽期末 7 如圖1所示 閉合線圈放在勻強(qiáng)磁場中 t 0時(shí)磁場方向垂直線圈平面向里 磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖2所示 在0 2s內(nèi) 線圈中感應(yīng)電流 A 逐漸增大 方向?yàn)槟鏁r(shí)針B 逐漸減小 方向?yàn)轫槙r(shí)針C 大小不變 方向?yàn)轫槙r(shí)針D 大小不變 方向?yàn)橄软槙r(shí)針后逆時(shí)針 答案C0 1s時(shí)間內(nèi) 穿過線圈的磁通量為垂直線圈平面向里在減小 可見 感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相同 由右手螺旋定則可知 感應(yīng)電流為順時(shí)針方向 1s 2s時(shí)間內(nèi) 穿過線圈的磁通量為垂直線圈平面向外在增加 感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相反 也是垂直線圈平面向里 由右手螺旋定則可判斷 感應(yīng)電流為順時(shí)針方向 故A D錯(cuò)誤 E S 其中S恒定 為定值 故E不變 I 也是定值 故C選項(xiàng)正確 B選項(xiàng)錯(cuò)誤 解題關(guān)鍵能根據(jù)原磁場通過線圈的磁通量的變化 判斷感應(yīng)電流的磁場方向 再由圖2中的圖線結(jié)合E n 判斷感應(yīng)電e動勢的變化情況 8 2018北京東城一模 19 如圖所示 將兩端刮掉絕緣漆的導(dǎo)線繞在一把銼刀上 一端接上電池 電池另一極與銼刀接觸 手執(zhí)導(dǎo)線的另一端 在銼刀上來回劃動 由于銼刀表面凹凸不平 就會產(chǎn)生電火花 下列說法正確的是 A 產(chǎn)生電火花的回路只由導(dǎo)線與電池組成B 如導(dǎo)線端只向一個(gè)方向劃動也能產(chǎn)生電火花C 銼刀采用什么材料制成對實(shí)驗(yàn)沒有影響D 導(dǎo)線端劃動的方向決定了自感電動勢的方向 考點(diǎn)二法拉第電磁感應(yīng)定律自感 答案B回路由導(dǎo)線 銼刀 電池組成 故A錯(cuò)誤 銼刀是回路的一部分 必須是導(dǎo)體 故材料對實(shí)驗(yàn)有影響 C錯(cuò) 銼刀表面凹凸不平 導(dǎo)線端在劃動過程中 電路在通路和斷路狀態(tài)間不斷變化 線圈產(chǎn)生自感電動勢 自感電動勢的方向與導(dǎo)線端劃動方向無關(guān) 所以D錯(cuò) 解題關(guān)鍵由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)合到自感知識 9 2018北京豐臺期末 12 如圖所示 由相同導(dǎo)線制成的兩個(gè)金屬圓環(huán)a b置于勻強(qiáng)磁場中 磁場方向與圓環(huán)所在平面垂直 磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增大 兩圓環(huán)半徑之比為2 1 圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流分別為Ia和Ib 不考慮兩圓環(huán)間的相互影響 下列說法正確的是 A Ia Ib 4 1 感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向B Ia Ib 4 1 感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向C Ia Ib 2 1 感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向D Ia Ib 2 1 感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向 答案C由楞次定律可知感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向 E S r2 又R 則I C正確 易錯(cuò)警示分析本題時(shí) 易因忽略導(dǎo)線長度不同引起電阻差異而錯(cuò)選 10 2018北京朝陽期末 9 如圖所示的電路中 a b是兩個(gè)完全相同的燈泡 L為自感線圈 直流電阻不計(jì) E為電源 S為開關(guān) 下列說法中正確的是 A 閉合開關(guān) a b同時(shí)亮B 閉合開關(guān) a先亮 b后亮C 斷開開關(guān) a b過一會兒同時(shí)熄滅D 斷開開關(guān) b先熄滅 a閃亮后熄滅 答案C閉合開關(guān) 含有電感線圈支路的電流將從0開始逐漸增加 故b燈先亮 而a燈后亮 選項(xiàng)A B均錯(cuò)誤 電路穩(wěn)定后 a b兩燈支路電流相同 當(dāng)S斷開時(shí) 電感線圈中的電流將通過a b燈回路 通過兩燈的電流時(shí)刻等大 故過一會兒a b會同時(shí)熄滅 不會出現(xiàn)閃亮的現(xiàn)象 因此C選項(xiàng)正確 D選項(xiàng)錯(cuò)誤 解題關(guān)鍵知道電感線圈在電路中的作用 產(chǎn)生自感電動勢的效果是阻礙電感線圈中的電流變化 清楚燈泡閃亮的原因是流過燈泡的電流比原來大 11 2018北京東城一模 22 如圖甲所示 一個(gè)面積為S 阻值為r的圓形金屬線圈與阻值為2r的電阻R組成閉合回路 在線圈中存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場 磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示 圖中B0和t0已知 導(dǎo)線電阻不計(jì) 在t 0至t t0時(shí)間內(nèi) 求 1 電阻R中電流的方向 2 感應(yīng)電動勢的大小E 3 a b兩點(diǎn)間的電勢差Uab 答案 1 由a到b 2 3 解析 1 由題圖可知t 0至t t0時(shí)間內(nèi)線圈中垂直于線圈平面向里的磁通量增加 由楞次定律和安培定則知 電阻R中的電流方向由a到b 2 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律 E n 其中n 1 B0S t t0 代入得到 E 3 根據(jù)閉合電路歐姆定律有 I Uab I 2r可得 Uab 解題關(guān)鍵熟知楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律 12 2018北京海淀期末 13 如圖所示 兩根平行光滑金屬導(dǎo)軌MN和PQ放置在水平面內(nèi) 其間距L 0 2m 磁感應(yīng)強(qiáng)度B 0 5T的勻強(qiáng)磁場垂直導(dǎo)軌平面向下 兩導(dǎo)軌之間連接的電阻R 4 8 在導(dǎo)軌上有一金屬棒ab 其電阻r 0 2 金屬棒與導(dǎo)軌垂直且接觸良好 如圖所示 在ab棒上施加水平拉力使其以速度v 0 5m s向右勻速運(yùn)動 設(shè)金屬導(dǎo)軌足夠長 求 1 金屬棒ab產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 2 通過電阻R的電流大小和方向 3 金屬棒a b兩點(diǎn)間的電勢差 答案 1 0 05V 2 見解析 3 0 048V 解析 1 設(shè)金屬棒中感應(yīng)電動勢為E則E BLv 2分 代入數(shù)值得E 0 05V 1分 2 設(shè)通過電阻R的電流大小為I則I 1分 代入數(shù)值得I 0 01A 1分 方向 從M通過R流向P 1分 3 設(shè)a b兩點(diǎn)間的電勢差為UabUab IR 2分 代入數(shù)值得Uab 0 048V 1分 易錯(cuò)警示學(xué)生易將a b兩點(diǎn)間的電勢差誤認(rèn)為是電源的內(nèi)電壓 而實(shí)際上ab相當(dāng)于電源 電源在接入外電路時(shí) 電源兩端電勢差即路端電壓 Uab IR 13 2016北京海淀一模 24 在如圖甲所示的底面半徑為r的豎直圓柱形區(qū)域內(nèi) 存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間的變化關(guān)系為B kt k 0且為常量 1 將一由細(xì)導(dǎo)線構(gòu)成的半徑為r 電阻為R0的導(dǎo)體圓環(huán)水平固定在上述磁場中 并使圓環(huán)中心與磁場區(qū)域的中心重合 求在T時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體圓環(huán)產(chǎn)生的焦耳熱 2 上述導(dǎo)體圓環(huán)之所以會產(chǎn)生電流是因?yàn)樽兓拇艌鰰诳臻g激發(fā)渦旋電場 該渦旋電場驅(qū)使導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷定向移動 形成電流 如圖乙所示 變化的磁場產(chǎn)生的渦旋電場存在于磁場內(nèi)外的廣闊空間中 其電場線是在水平面內(nèi)的一系列沿順時(shí)針方向的同心圓 從上向下看 圓心與磁場區(qū)域的中心重合 在半徑為r的圓周上 渦旋電場的電場強(qiáng)度大小處處相等 并且可以用E渦 計(jì)算 其中E為由于磁場變化在半徑為r的導(dǎo)體圓環(huán)中產(chǎn)生的感生電動勢 如圖丙所示 在磁場區(qū)域的水平面內(nèi)固定一個(gè)內(nèi)壁光滑的絕緣環(huán)形真空細(xì)管道 其內(nèi)環(huán)半徑為r 管 道中心與磁場區(qū)域的中心重合 由于細(xì)管道半徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于r 因此細(xì)管道內(nèi)各處電場強(qiáng)度大小可視為相等 某時(shí)刻 將管道內(nèi)電荷量為q的帶正電小球由靜止釋放 小球的直徑略小于真空細(xì)管道的直徑 小球受到切向的渦旋電場力的作用而運(yùn)動 該力將改變小球速度的大小 該渦旋電場力與電場強(qiáng)度的關(guān)系和靜電力與電場強(qiáng)度的關(guān)系相同 假設(shè)小球在運(yùn)動過程中其電荷量保持不變 忽略小球受到的重力 小球運(yùn)動時(shí)激