課時(shí)1-楞次定律-法拉第電磁感應(yīng)定律公開(kāi)課

第十一章電磁感應(yīng)考情概覽(教師備用)知識(shí)內(nèi)容近年考題2018年2019年2020年2021年2022年4月11月4月1月7月1月6月1月1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象2.楞次定律1113A3.法拉第電磁感應(yīng)定律2322222112、21212113B、214.渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)13C5.互感和自感課標(biāo)解讀1.對(duì)本章內(nèi)容的考查,重點(diǎn)有感應(yīng)電流的產(chǎn)生、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向的判斷、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的計(jì)算等。2.磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量、電動(dòng)勢(shì)、電壓、電流隨時(shí)間變化的圖像,以及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流隨線框位移變化的圖像,是高頻考點(diǎn),以選擇題為主。3.以計(jì)算題的形式考查綜合性知識(shí),綜合動(dòng)力學(xué)、能量、動(dòng)量、電路等知識(shí)與電磁感應(yīng)結(jié)合的問(wèn)題,能很好地考查考生的綜合分析能力,備受命題專(zhuān)家的青睞。課時(shí)1楞次定律法拉第電磁感應(yīng)定律(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第82頁(yè))一、電磁感應(yīng)1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象當(dāng)穿過(guò)閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時(shí),回路中有電流產(chǎn)生,這種現(xiàn)象稱(chēng)為電磁感應(yīng)現(xiàn)象。2.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件(1)條件:穿過(guò)閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化。(2)特例:閉合導(dǎo)體回路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)做切割磁感線運(yùn)動(dòng)。3.能量轉(zhuǎn)化發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí),機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。溫馨提示:當(dāng)回路不閉合時(shí),沒(méi)有感應(yīng)電流,但有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),只產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象也可以稱(chēng)為電磁感應(yīng)現(xiàn)象,且產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體或線圈相當(dāng)于電源。二、感應(yīng)電流方向的判斷1.楞次定律(1)內(nèi)容:感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。(2)適用情況:所有的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。2.右手定則(1)內(nèi)容:伸開(kāi)右手(如圖),使拇指與其余四個(gè)手指垂直,并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi);讓磁感線從掌心進(jìn)入,并使拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)的方向,這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。(2)適用情況:導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流。三、法拉第電磁感應(yīng)定律1.內(nèi)容:閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比。2.公式:E=nΔΦ3.導(dǎo)體切割磁感線的情形(1)若B、l、v相互垂直,則E=Blv。(2)傾斜切割:E=Blvsinθ,其中θ為運(yùn)動(dòng)方向與磁感線方向的夾角。(3)導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng):導(dǎo)體棒以端點(diǎn)為軸,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直于磁感線方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv=12Bl2ω(平均速度取中點(diǎn)位置線速度12lω四、自感與渦流1.自感現(xiàn)象(1)概念:當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí),它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)在線圈本身激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱(chēng)為自感,由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫作自感電動(dòng)勢(shì)。(2)表達(dá)式:E=LΔI(3)自感系數(shù)L①相關(guān)因素:與線圈的大小、形狀、匝數(shù),以及是否有鐵芯等因素有關(guān)。②單位:亨利(H),1mH=10-3H,1μH=10-6H。2.渦流(1)定義:當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí),在它附近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生像水的漩渦狀的感應(yīng)電流。(2)渦流的利用:冶煉合金鋼的真空冶煉爐利用爐內(nèi)金屬中的渦流產(chǎn)生焦耳熱使金屬熔化;家用電磁爐也是利用渦流原理制成的。(3)渦流的減少:①增大鐵芯材料的電阻率;②用相互絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來(lái)代替整塊硅鋼鐵芯。3.電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)(1)電磁阻尼:當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力,安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)。(2)電磁驅(qū)動(dòng):如果磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng),在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用,安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來(lái)。(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第82～84頁(yè))電磁感應(yīng)現(xiàn)象判斷電路中能否產(chǎn)生感應(yīng)電流的一般流程[典例1]如圖所示,閉合銅環(huán)與閉合金屬矩形框架abcd接觸良好,勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)它們。當(dāng)銅環(huán)沿框架向右移動(dòng)時(shí)(D)A.efg邊上沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生,因?yàn)殂~環(huán)內(nèi)磁通量沒(méi)有變化B.ab邊上沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生,因?yàn)榻饘倏蚣軆?nèi)磁通量沒(méi)有變化C.ab邊上有感應(yīng)電流,efg邊上沒(méi)有感應(yīng)電流D.ab邊、efg邊上均有感應(yīng)電流解析:法一取aefgb為研究的回路,當(dāng)閉合銅環(huán)向右移動(dòng)時(shí),其磁通量Φ增大,所以該回路中有感應(yīng)電流,ab邊、efg邊上均有感應(yīng)電流產(chǎn)生,選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤,D正確。法二當(dāng)閉合銅環(huán)向右移動(dòng)時(shí),efg、ehg兩邊都在切割磁感線,相當(dāng)于兩個(gè)電源并聯(lián),所以ab、efg、dc和ehg各邊上均有感應(yīng)電流產(chǎn)生,選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤,D正確。判斷能否產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象,首先要確定研究的電路,關(guān)鍵是看電路的磁通量是否發(fā)生了變化。磁通量的變化量ΔΦ=Φ2-Φ1有多種形式,主要有:(1)S、θ不變,B改變,這時(shí)ΔΦ=ΔB·Ssinθ;(2)B、θ不變,S改變,這時(shí)ΔΦ=ΔS·Bsinθ;(3)B、S不變,θ改變,這時(shí)ΔΦ=BS(sinθ2-sinθ1)。[備用1]延時(shí)繼電器廣泛應(yīng)用于電氣設(shè)備中線路的定時(shí)閉合或斷開(kāi)控制,如斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S后,一段時(shí)間后觸點(diǎn)C斷開(kāi);安檢門(mén)是檢測(cè)人員有無(wú)攜帶金屬物體的探測(cè)裝置,如游客攜帶金屬刀具過(guò)安檢門(mén)時(shí),會(huì)觸發(fā)報(bào)警器報(bào)警;將一個(gè)彈簧線圈的上端固定在鐵架上,下端浸入導(dǎo)電液體中,分別在彈簧線圈上端和導(dǎo)電液體中接入穩(wěn)恒電源,彈簧線圈就會(huì)上下振動(dòng)起來(lái);用一蹄形磁鐵接近正在旋轉(zhuǎn)的銅盤(pán),銅盤(pán)很快靜止下來(lái)。上述現(xiàn)象不涉及電磁感應(yīng)的是(C)解析:延時(shí)繼電器中開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)后,B線圈仍有感應(yīng)電流,開(kāi)關(guān)C延時(shí)斷開(kāi),應(yīng)用到了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,A錯(cuò)誤;金屬物體過(guò)安檢門(mén)時(shí),金屬內(nèi)部出現(xiàn)渦流,產(chǎn)生的磁場(chǎng)反作用于安檢門(mén)發(fā)生報(bào)警,應(yīng)用到了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,B錯(cuò)誤;當(dāng)彈簧接觸導(dǎo)電液體時(shí),電路閉合,彈簧線圈中有同向電流,彈簧線圈間受到相互吸引的安培力而收縮,彈簧離開(kāi)導(dǎo)體液體后,電路斷開(kāi),彈簧又因重力作用而伸長(zhǎng),因此彈簧線圈上下振動(dòng),與電磁感應(yīng)現(xiàn)象無(wú)關(guān),C正確;磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)銅盤(pán)內(nèi)部產(chǎn)生渦流,很快會(huì)停下來(lái),應(yīng)用到了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,D錯(cuò)誤。楞次定律的理解與應(yīng)用1.楞次定律中“阻礙”的含義2.應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的步驟考向1直接應(yīng)用楞次定律判斷[典例2]如圖甲所示,長(zhǎng)直導(dǎo)線與閉合線框位于同一平面內(nèi),長(zhǎng)直導(dǎo)線中的電流i隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示。在0～T2A.0～T時(shí)間內(nèi)線框中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较駼.0～T時(shí)間內(nèi)線框中感應(yīng)電流方向?yàn)橄软槙r(shí)針?lè)较蚝竽鏁r(shí)針?lè)较駽.0～T時(shí)間內(nèi)線框受安培力的合力向左D.0～T2時(shí)間內(nèi)線框受安培力的合力向右,T解析:0～T2時(shí)間內(nèi),電流i在減小,閉合線框內(nèi)的磁通量必然在向里減小,由楞次定律可以判斷線框中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?則0～T2時(shí)間內(nèi)線框所受安培力的合力應(yīng)向左;同理,可以判斷在[備用2]如圖,垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一U形金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌平面與磁場(chǎng)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?，F(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始的瞬間,關(guān)于感應(yīng)電流的方向,下列說(shuō)法正確的是(D)A.PQRS中沿順時(shí)針?lè)较?T中沿逆時(shí)針?lè)较駼.PQRS中沿順時(shí)針?lè)较?T中沿順時(shí)針?lè)较駽.PQRS中沿逆時(shí)針?lè)较?T中沿逆時(shí)針?lè)较駾.PQRS中沿逆時(shí)針?lè)较?T中沿順時(shí)針?lè)较蚪馕?因?yàn)榻饘贄UPQ突然向右運(yùn)動(dòng),由右手定則可知,運(yùn)動(dòng)開(kāi)始的瞬間,PQRS中有沿逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,穿過(guò)T中的磁通量減少,由楞次定律可知,T中有沿順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,D正確,A、B、C錯(cuò)誤?？枷?楞次定律的推廣應(yīng)用楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為感應(yīng)電流的效果總是阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因:(1)阻礙原磁通量的變化——“增反減同”;(2)阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)——“來(lái)拒去留”;(3)使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)——“增縮減擴(kuò)”;(4)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)——“增反減同”。[典例3](2020·浙江1月選考卷)如圖所示,在光滑絕緣水平面上,兩條固定的相互垂直彼此絕緣的導(dǎo)線通以大小相同的電流I。在角平分線上,對(duì)稱(chēng)放置四個(gè)相同的正方形金屬框。當(dāng)電流在相同時(shí)間間隔內(nèi)增加相同量,則(B)A.1、3線圏靜止不動(dòng),2、4線圈沿著對(duì)角線向內(nèi)運(yùn)動(dòng)B.1、3線圏靜止不動(dòng),2、4線圈沿著對(duì)角線向外運(yùn)動(dòng)C.2、4線圏靜止不動(dòng),1、3線圈沿著對(duì)角線向內(nèi)運(yùn)動(dòng)D.2、4線圈靜止不動(dòng),1、3線圈沿著對(duì)角線向外運(yùn)動(dòng)解析:根據(jù)安培定則可判斷,1、3兩個(gè)線圈所在位置合磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,2線圈所在位置磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,4線圈所在位置磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。當(dāng)兩根導(dǎo)線中電流增加,1、3線圈所在位置合磁感應(yīng)強(qiáng)度仍為零,所以1、3線圈靜止不動(dòng);2、4線圈所在位置磁感應(yīng)強(qiáng)度增強(qiáng),2、4線圈中的磁通量增加,根據(jù)楞次定律可知,2、4線圈要阻礙磁通量增加,因此要沿著對(duì)角線向外運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B正確。[備用3]如圖,勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面,分布在矩形abcd界內(nèi),線框B固定,用超導(dǎo)材料制成的矩形線框A與線框B處在同一平面內(nèi),當(dāng)超導(dǎo)線框A向右平動(dòng)離開(kāi)磁場(chǎng)靠近線框B時(shí),線框B中產(chǎn)生感應(yīng)電流方向如圖所示。則下列說(shuō)法正確的是(A)A.可確定abcd界內(nèi)的磁場(chǎng)方向B.不能確定超導(dǎo)線框A中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向C.不能確定超導(dǎo)線框A受到線框B對(duì)它的安培力的方向D.由于條件不足,上述三個(gè)方向均無(wú)法確定解析:由楞次定律的阻礙作用可知,在線框A靠近線框B時(shí),應(yīng)受線框B對(duì)其的斥力作用,即超導(dǎo)線框A受到線框B對(duì)它的安培力的方向向左,且由此可知線框A中的電流方向也為順時(shí)針。線框A從磁場(chǎng)區(qū)域出來(lái),磁通量減少,可判知abcd界內(nèi)的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,故選項(xiàng)A正確。法拉第電磁感應(yīng)定律1.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)兩個(gè)公式的比較公式E=nΔE=Blv研究對(duì)象一個(gè)閉合導(dǎo)體回路一段導(dǎo)體適用范圍普遍適用導(dǎo)體切割磁感線意義常用于求平均電動(dòng)勢(shì)既可求平均值也可求瞬時(shí)值聯(lián)系導(dǎo)體切割磁感線是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的特例,E=Blv可由E=nΔΦΔt2.應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律應(yīng)注意的若干問(wèn)題(1)當(dāng)ΔΦ僅由B引起時(shí),產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì),計(jì)算式為E=nΔBΔt(2)導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線時(shí),動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)E=BΔS①有效性:公式中的l為有效切割長(zhǎng)度,即導(dǎo)體與v垂直的方向上的投影長(zhǎng)度。例如,求下圖中MN兩點(diǎn)間的電動(dòng)勢(shì)時(shí),有效長(zhǎng)度分別為圖甲:l=cdsinβ。圖乙:沿v1方向運(yùn)動(dòng)時(shí),l=MN;沿v2方向運(yùn)動(dòng)時(shí),l=0。圖丙:沿v1方向運(yùn)動(dòng)時(shí),l=2R;沿v2方向運(yùn)動(dòng)時(shí),l=0;沿v3方向運(yùn)動(dòng)時(shí),l=R。②相對(duì)性:E=Blv中的速度v是相對(duì)于磁場(chǎng)的速度,若磁場(chǎng)也運(yùn)動(dòng),應(yīng)注意速度間的相對(duì)關(guān)系。[典例4]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(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度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(chǎng)區(qū)域,區(qū)域左邊界MN(虛線)與導(dǎo)軌垂直,磁場(chǎng)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(kāi)始向右運(yùn)動(dòng),在t0時(shí)刻恰好以速度v0越過(guò)MN,此后向右做勻速運(yùn)動(dòng)。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(guò)電阻的電荷量的絕對(duì)值;(2)在時(shí)刻t(t>t0)穿過(guò)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t=0到t=t0時(shí)間間隔內(nèi),根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E1=ΔΦΔt=回路中的感應(yīng)電流為I=E1R=在t=0到t=t0的時(shí)間間隔內(nèi),流過(guò)電阻R的電荷量的絕對(duì)值為q=It0=kt(2)當(dāng)t>t0時(shí),金屬棒已越過(guò)MN。由于金屬棒在MN右側(cè)做勻速運(yùn)動(dòng),有F=FA,式中,F是外加水平恒力,FA是勻強(qiáng)磁場(chǎng)施加的安培力。設(shè)此時(shí)回路中的電流為I,則安培力的大小為FA=B0Il,此時(shí)金屬棒與MN之間的距離為s=v0(t-t0),勻強(qiáng)磁場(chǎng)穿過(guò)回路的磁通量為Φ′=B0ls,回路的總磁通量為Φt=Φ+Φ′,其中Φ=B1S=ktS,聯(lián)立得在時(shí)刻t(t>t0)穿過(guò)回路的總磁通量為Φt=B0lv0(t-t0)+ktS,在t到t+Δt的時(shí)間間隔內(nèi),總磁通量的改變?chǔ)う祎為ΔΦt=(B0lv0+kS)Δt,由法拉第電磁感應(yīng)定律得,回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為Et=ΔΦtΔt=B回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流I=EtR=聯(lián)立得F=(B0lv0+kS)B0答案:(1)kt0SR(2)(B0(1)求解電路中通過(guò)的電荷量時(shí),一定要用平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和平均感應(yīng)電流計(jì)算。(2)設(shè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為E,則在Δt時(shí)間內(nèi)E=nΔΦΔt,I=ER,又q=[備用4](2020·浙江7月選考卷)如圖所示,固定在水平面上的半徑為r的金屬圓環(huán)內(nèi)存在方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。長(zhǎng)為l的金屬棒,一端與圓環(huán)接觸良好,另一端固定在豎直導(dǎo)電轉(zhuǎn)軸OO′上,隨軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。在圓環(huán)的A點(diǎn)和電刷間接有阻值為R的電阻和電容為C、板間距為d的平行板電容器,有一帶電微粒在電容器極板間處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知重力加速度為g,不計(jì)其他電阻和摩擦,下列說(shuō)法正確的是(B)A.棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為12Bl2B.微粒的電荷量與質(zhì)量之比為2C.電阻消耗的電功率為πD.電容器所帶的電荷量為CBr2ω解析:棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E=Br·12ωr=12Br2ω,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;金屬棒無(wú)電阻,故電容器的極板電壓等于棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì),微粒的重力等于靜電力,qEd=mg,代入電動(dòng)勢(shì)E,可得qm=2gdBr2ω,選項(xiàng)B正確;電阻消耗的電功率自感、電磁阻尼與電磁驅(qū)動(dòng)1.自感現(xiàn)象的四大特點(diǎn)(1)自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙導(dǎo)體中原電流的變化。(2)通過(guò)線圈中的電流不能發(fā)生突變,只能緩慢變化。(3)電流穩(wěn)定時(shí),自感線圈就相當(dāng)于普通導(dǎo)體。(4)線圈的自感系數(shù)越大,自感現(xiàn)象越明顯,自感電動(dòng)勢(shì)只是延緩了過(guò)程的進(jìn)行,但它不能使過(guò)程停止,更不能使過(guò)程反向。2.通電自感與斷電自感的比較項(xiàng)目通電自感斷電自感電路圖器材要求A1、A2同規(guī)格,R=RL,L較大L很大(有鐵芯)現(xiàn)象在S閉合瞬間,A2燈立即亮起來(lái),A1燈逐漸變亮,最終一樣亮在開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),A燈突然閃亮一下后再漸漸熄滅(當(dāng)抽掉鐵芯后,重做實(shí)驗(yàn),斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí),會(huì)看到A燈馬上熄滅)原因由于開(kāi)關(guān)閉合時(shí),流過(guò)電感線圈的電流迅速增大,使線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),阻礙了電流的增大,流過(guò)A1燈的電流比流過(guò)A2燈的電流增加得慢斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí),流過(guò)線圈L的電流減小,產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),阻礙了電流的減小,使電流繼續(xù)存在一段時(shí)間;在S斷開(kāi)后,通過(guò)L的電流反向通過(guò)A燈,且由于RL?RA,使得流過(guò)A燈的電流在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間突然增大,從而使A燈的發(fā)光功率突然變大能量轉(zhuǎn)化情況電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能3.電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的本質(zhì)電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的原理體現(xiàn)了楞次定律的推廣應(yīng)用,本質(zhì)上是能量守恒定律的體現(xiàn)。[典例5](多選)如圖所示的電路中,電感線圈L的自感系數(shù)很大,電阻可忽略,D為理想二極管,則下列說(shuō)法正確的有(BD)A.當(dāng)S閉合時(shí),L1立即變亮,L2逐漸變亮B.當(dāng)S閉合時(shí),L1一直不亮,L2逐漸變亮C.當(dāng)S斷開(kāi)時(shí),L2立即熄滅D.當(dāng)S斷開(kāi)時(shí),L1突然變亮,然后逐漸變暗至熄滅解析:當(dāng)S閉合時(shí),因二極管加上了反向電壓,故二極管截止,L1一直不亮。通過(guò)線圈的電流增加,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻礙電流增加,故使得L2逐漸變亮,選項(xiàng)B正確,A錯(cuò)誤;當(dāng)S斷開(kāi)時(shí),由于線圈自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的減小,通過(guò)L的電流要在L2→L1→D→L中形成新的回路,故L1突然變亮,然后逐漸變暗至熄滅,L2逐漸熄滅,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。分析自感現(xiàn)象應(yīng)注意的兩點(diǎn)(1)通過(guò)自感線圈中的電流不能發(fā)生突變,即通電過(guò)程,線圈中電流逐漸變大,斷電過(guò)程,線圈中電流逐漸變小,方向不變。此時(shí)線圈可等效為“電源”,該“電源”與其他電路元件形成回路。(2)斷電自感現(xiàn)象中燈泡是否“閃亮”問(wèn)題的判斷,在于對(duì)電流大小的分析,若斷電后通過(guò)燈泡的電流比原來(lái)大,則燈泡先閃亮后慢慢熄滅。[備用5](多選)如圖所示的電路中,L為一個(gè)自感系數(shù)很大、直流電阻不計(jì)的線圈,D1、D2是兩個(gè)完全相同的電燈,E是內(nèi)阻不計(jì)的電源。t=0時(shí)刻,閉合開(kāi)關(guān)S,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,電路達(dá)到穩(wěn)定,t1時(shí)刻斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S。I1、I2分別表示通過(guò)電燈D1和D2中的電流,規(guī)定圖中箭頭所示方向?yàn)殡娏髡较?以下各圖中能定性描述電流I隨時(shí)間t變化關(guān)系的是(AC)解析:當(dāng)S閉合時(shí),L的自感作用會(huì)阻礙其中的電流變大,電流從D1流過(guò);當(dāng)L的阻礙作用變小時(shí),L中的電流變大,D1中的電流變小至零;D2中的電流為電路總電流,電流流過(guò)D1時(shí),電路總電阻較大,電流較小,當(dāng)D1中電流為零時(shí),電流流過(guò)L與D2,總電阻變小,電流變大至穩(wěn)定;當(dāng)S再斷開(kāi)時(shí),D2馬上熄滅,D1與L組成回路,由于L的自感作用,D1慢慢熄滅,電流反向且減小;綜上所述知選項(xiàng)A、C正確。1.(電磁感應(yīng)現(xiàn)象)(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(dòng)時(shí),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)生聲音,下列說(shuō)法正確的有(BCD)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(dòng)勢(shì)D.弦振動(dòng)過(guò)程中,線圈中的電流方向不斷變化解析:銅質(zhì)弦不能被磁化,A錯(cuò)誤;若取走磁體,金屬弦無(wú)法磁化,電吉他將不能正常工作,B正確;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知,增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),C正確;弦振動(dòng)過(guò)程中,線圈中的磁通量一會(huì)兒增大一會(huì)兒減小,所以電流方向不斷變化,D正確。2.(楞次定律的應(yīng)用)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一圓形銅線圈用細(xì)桿懸于P點(diǎn),開(kāi)始時(shí)處于水平位置,如圖?，F(xiàn)釋放,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中線圈平面始終與紙面垂直,當(dāng)線圈第一次先后通過(guò)位置Ⅰ和Ⅱ時(shí),順著磁場(chǎng)方向向右看去,線圈(B)A.過(guò)位置Ⅰ,感應(yīng)電流順時(shí)針?lè)较?有擴(kuò)張趨勢(shì)B.過(guò)位置Ⅰ,感應(yīng)電流逆時(shí)針?lè)较?有收縮趨勢(shì)C.過(guò)位置Ⅱ,感應(yīng)電流順時(shí)針?lè)较?有收縮趨勢(shì)D.過(guò)位置Ⅱ,感應(yīng)電流逆時(shí)針?lè)较?有擴(kuò)張趨勢(shì)解析:由圖可知,當(dāng)線圈到達(dá)位置Ⅰ時(shí),根據(jù)楞次定律可知,穿過(guò)線圈的磁通量增加,線圈有收縮的趨勢(shì),線圈中感應(yīng)電流的方向,順著磁場(chǎng)方向看是逆時(shí)針,故A錯(cuò)誤,B正確;當(dāng)線圈運(yùn)動(dòng)到位置Ⅱ時(shí),根據(jù)楞次定律可知,穿過(guò)線圈的磁通量減少,線圈有擴(kuò)張的趨勢(shì),線圈中感應(yīng)電流的方向,順著磁場(chǎng)的方向看是順時(shí)針,故C、D錯(cuò)誤。3.(法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用)如圖,導(dǎo)體軌道OPQS固定,其中PQS是半圓弧,Q為半圓弧的中心,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(dòng)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(chǎng),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(guò)程Ⅰ);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(guò)程Ⅱ)。在過(guò)程Ⅰ、Ⅱ中,流過(guò)OM的電荷量相等,則B'A.54 B.32 C.解析:過(guò)程Ⅰ回路中磁通量變化ΔΦ1=14BπR2,設(shè)OM的電阻為R,流過(guò)OM的電荷量Q1=ΔΦ1R。過(guò)程Ⅱ回路中磁通量變化ΔΦ2=12(B′-B)πR2,流過(guò)OM的電荷量Q2=ΔΦ2R。Q4.(自感)(多選)如圖甲和乙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(kāi)開(kāi)關(guān)S1瞬間,燈A1突然閃亮,隨后逐漸變暗;閉合開(kāi)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(shuō)法正確的是(C)A.圖甲中,A1與L1的電阻值相同B.圖甲中,閉合S1,電路穩(wěn)定后,A1中電流大于L1中電流C.圖乙中,滑動(dòng)變阻器R與L2的電阻值相同D.圖乙中,閉合S2瞬間,L2中電流與滑動(dòng)變阻器R中電流相等解析:分析圖甲,斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1瞬間,A1突然閃亮,說(shuō)明流經(jīng)A1的電流瞬間增大,從而得到S1閉合,電路穩(wěn)定時(shí),A1中的電流小于L1中的電流,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由并聯(lián)電路特點(diǎn)可知,A1的電阻值大于L1的電阻值,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;分析圖乙,開(kāi)關(guān)S2閉合后,A2逐漸變亮,A3立即變亮,說(shuō)明閉合S2瞬間A2與A3中的電流不相等,那么L2與R中的電流也不相等,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;最終A2與A3亮度相同,說(shuō)明流經(jīng)A2與A3的電流相同,由歐姆定律可知,R與L2的電阻值相等,選項(xiàng)C正確。5.(渦流和電磁阻尼)(多選)1824年,法國(guó)科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤(pán)實(shí)驗(yàn)”。實(shí)驗(yàn)中將一銅圓盤(pán)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(pán)在磁針的磁場(chǎng)中繞過(guò)圓盤(pán)中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí),磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái),但略有滯后。下列說(shuō)法正確的是(AB)A.圓盤(pán)上產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B.圓盤(pán)內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)C.在圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中,磁針的磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤(pán)的磁通量發(fā)生了變化D.圓盤(pán)中的自由電子隨圓盤(pán)一起運(yùn)動(dòng)形成電流,此電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)解析:當(dāng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),圓盤(pán)的半徑切割磁針產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),選項(xiàng)A正確;圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)切割磁感線,在圓盤(pán)內(nèi)會(huì)產(chǎn)生渦流,渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng),而不是圓盤(pán)中自由電子隨圓盤(pán)運(yùn)動(dòng)形成的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致的,選項(xiàng)B正確,D錯(cuò)誤;在圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,磁針的磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤(pán)的磁通量始終為零,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。6.(法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用)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(chǎng)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(chǎng)區(qū)域以速度v0勻速地向右掃過(guò)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(zhǎng),桿在運(yùn)動(dòng)過(guò)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(guò)金屬桿時(shí),桿中感應(yīng)電流的大小I;(2)MN剛掃過(guò)金屬桿時(shí),桿的加速度大小a;(3)PQ剛要離開(kāi)金屬桿時(shí),感應(yīng)電流的功率P。解析:(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Bdv0,感應(yīng)電流I=ER=Bd(2)安培力F=BId,由牛頓第二定律F=ma,解得a=B2(3)金屬桿切割磁感線的速度v′=v0-v,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Bd(v0-v),電功率P=E2R=答案:(1)Bdv0R(2)1.(多選)下列哪項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用原理與電磁感應(yīng)現(xiàn)象有關(guān)(CD)解析:復(fù)印機(jī)是通過(guò)靜電原理,將光導(dǎo)體表面的墨粉圖像轉(zhuǎn)印到復(fù)印紙表面,故A錯(cuò)誤;電視機(jī)顯像管是利用帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn),故B錯(cuò)誤;手機(jī)無(wú)線充電的原理是手機(jī)中的線圈,能將底座產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)化為電流給手機(jī)電池充電,是利用電磁感應(yīng)原理工作的,故C正確;金屬探測(cè)器是將線圈靠近金屬物體時(shí),相當(dāng)于閉合電路的部分導(dǎo)體在切割磁感線,從而產(chǎn)生了電流,即金屬探測(cè)器工作原理為電磁感應(yīng)現(xiàn)象,故D正確。2.在兩根光滑的平行金屬導(dǎo)軌上有兩根直導(dǎo)線,其中一根導(dǎo)線接有電流表A,如圖所示。兩直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以相同速度v平行金屬導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng),則下列說(shuō)法正確的是(A)A.電流表A的讀數(shù)為零B.導(dǎo)軌與直導(dǎo)線所圍面積內(nèi)的磁通量增大C.導(dǎo)軌與直導(dǎo)線所圍面積內(nèi)的磁通量減小D.接有電流表A的直導(dǎo)線不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)解析:穿過(guò)閉合回路的磁通量不變,故回路中無(wú)感應(yīng)電流,電流表無(wú)讀數(shù),但兩導(dǎo)線由于切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),故選項(xiàng)A正確。3.如圖,均勻磁場(chǎng)中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框,半圓直徑與磁場(chǎng)邊緣重合;磁場(chǎng)方向垂直于半圓面(紙面)向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0。使該線框從靜止開(kāi)始繞過(guò)圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)半周,在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流。現(xiàn)使線框保持圖中所示位置,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間線性變化。為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動(dòng)半周過(guò)程中同樣大小的電流,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率ΔBA.4ωB0π B.2解析:當(dāng)線框繞過(guò)圓心O的轉(zhuǎn)動(dòng)軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),由于面積的變化產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì),從而產(chǎn)生感應(yīng)電流。設(shè)半圓的半徑為r,導(dǎo)線框的電阻為R,即I1=ER=ΔΦRΔt=B0ΔSRΔt=12πr2B0Rπω=4.(2021·麗衢湖聯(lián)考)如圖所示,物理課上老師做了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn),將一厚度均勻且足夠長(zhǎng)的光滑鋁板固定在絕緣支架上,鋁板與水平面的傾角為θ,現(xiàn)將一質(zhì)量為m的永磁體靜止地放置在鋁板的上端,它將沿斜面向下運(yùn)動(dòng),則運(yùn)動(dòng)過(guò)程中永磁體(D)A.做加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng),且a<gsinθB.做加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng),且a=gsinθC.重力勢(shì)能先逐漸減小,最后保持不變D.動(dòng)能先逐漸增大,最后保持不變解析:永磁體下滑時(shí)由于渦流的產(chǎn)生會(huì)有阻尼作用,且隨速度的增大而增大,沿斜面向下的方向由mgsinθ-F阻尼=ma可知,隨著永磁體的加速下滑,速度增大,阻尼作用增大,則加速度逐漸減小,當(dāng)永磁體滿足mgsinθ-F阻尼=0時(shí),永磁體勻速下滑,此時(shí)動(dòng)能不變,可知永磁體的動(dòng)能先逐漸增大,最后保持不變,故A、B錯(cuò)誤,D正確;永磁體下滑時(shí)重力勢(shì)能一直逐漸減小,故C錯(cuò)誤。5.如圖所示為一磁電式電表表頭的核心部分,圖中可以看到線框被繞在一個(gè)鋁框上,以下說(shuō)法正確的是(C)A.線框處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中B.若將鋁框換成銅框,電磁阻尼效果會(huì)變差C.若沒(méi)有鋁框,在測(cè)量過(guò)程中,指針短時(shí)間內(nèi)不易停止擺動(dòng)D.在運(yùn)輸過(guò)程中為避免產(chǎn)生感應(yīng)電流,應(yīng)盡量避免線圈被短接解析:線框所處的磁場(chǎng)為輻向磁場(chǎng),而非勻強(qiáng)磁場(chǎng),A錯(cuò)誤;銅的電阻率更小,電磁阻尼效果更好,B錯(cuò)誤;鋁框的作用是產(chǎn)生電磁阻尼,在測(cè)量時(shí),可使指針盡快停止擺動(dòng)以讀數(shù),C正確;在運(yùn)輸時(shí),應(yīng)將兩端短接,讓其在運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而減少運(yùn)輸過(guò)程中的振動(dòng)對(duì)表針的損壞,D錯(cuò)誤。6.管道高頻焊機(jī)可以對(duì)由鋼板卷成的圓管的接縫實(shí)施焊接。焊機(jī)的原理如圖所示,圓管通過(guò)一個(gè)接有高頻交流電源的線圈,線圈所產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)使圓管中產(chǎn)生交變電流,電流產(chǎn)生的熱量使接縫處的材料熔化將其焊接。則下列說(shuō)法正確的是(D)A.該焊機(jī)也能焊接塑料圓管的接縫B.線圈的電阻越大,焊接效果越好C.線圈的電源換成直流電源也能進(jìn)行焊接D.圓管的接縫處電阻較大,產(chǎn)生的電熱較無(wú)接縫處大解析:塑料圓管中不能產(chǎn)生感應(yīng)電流,線圈的電源換成直流電源,也不發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象,選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=nΔΦΔt知,高頻交流電源確定時(shí),鋼板卷成的圓管中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也一定,則由P=E7.(2021·常州模擬)零刻度在表盤(pán)正中間的電流計(jì),非常靈敏,通入電流后,線圈所受安培力和螺旋彈簧的彈力作用達(dá)到平衡時(shí),指針在示數(shù)附近的擺動(dòng)很難停下,使讀數(shù)變得困難。在指針轉(zhuǎn)軸上裝上的扇形鋁框或扇形鋁板,在合適區(qū)域加上磁場(chǎng),可以解決此困難。下列方案合理的是(D)解析:A、C項(xiàng),如題圖所示,當(dāng)指針向左偏轉(zhuǎn)時(shí),鋁框或鋁板可能會(huì)離開(kāi)磁場(chǎng),產(chǎn)生不了感應(yīng)電流,起不到電磁阻尼的作用,指針不能很快停下,所以A、C方案不合理;B項(xiàng),此圖是鋁框,磁場(chǎng)在鋁框中間,當(dāng)指針偏轉(zhuǎn)角度較小時(shí),鋁框不能切割磁感線,不能產(chǎn)生感應(yīng)電流,起不到電磁阻尼的作用,指針不能很快停下,B方案不合理;D項(xiàng),此圖是鋁板,磁場(chǎng)在鋁板中間,無(wú)論指針偏轉(zhuǎn)角度大小,都會(huì)在鋁板上產(chǎn)生感應(yīng)電流,起到電磁阻尼的作用,指針會(huì)很快停下來(lái),便于讀數(shù),D方案合理,故選D。8.如圖甲所示,絕緣的水平桌面上放置一金屬圓環(huán),在圓環(huán)的正上方放置一個(gè)螺線管,在螺線管中通入如圖乙所示的電流,電流從螺線管a端流入為正,以下說(shuō)法正確的是(A)A.從上往下看,0～1s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较駼.0～1s內(nèi)圓環(huán)面積有擴(kuò)張的趨勢(shì)C.3s末圓環(huán)對(duì)桌面的壓力小于圓環(huán)受到的重力D.1～2s內(nèi)和2～3s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向相反解析:由圖乙知,0～1s內(nèi)螺線管中電流逐漸增大,穿過(guò)圓環(huán)向上的磁通量增大,由楞次定律知圓環(huán)中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)向下,圓環(huán)面積有縮小的趨勢(shì),從上往下看,0～1s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较?選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;同理可得1～2s內(nèi)和2～3s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向相同,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;3s末電流的變化率為0,螺線管中磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率為0,在圓環(huán)中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,圓環(huán)對(duì)桌面的壓力等于圓環(huán)受到的重力,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。9.(多選)如圖,磁場(chǎng)垂直于紙面,磁感應(yīng)強(qiáng)度在豎直方向均勻分布,水平方向非均勻分布。一銅制圓環(huán)用絲線懸掛于O點(diǎn),將圓環(huán)拉至位置a后無(wú)初速度釋放,在圓環(huán)從a擺向b的過(guò)程中(AD)A.感應(yīng)電流方向先逆時(shí)針后順時(shí)針再逆時(shí)針B.感應(yīng)電流方向一直是逆時(shí)針C.安培力方向始終與速度方向相反D.安培力方向始終沿水平方向解析:圓環(huán)從位置a運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)分界線前,磁通量向里增大,感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針;跨越分界線過(guò)程中,磁通量由向里最大變?yōu)橄蛲庾畲?感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針;再擺到b的過(guò)程中,磁通量向外減小,感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針,A正確,B錯(cuò)誤;由于圓環(huán)所在處的磁場(chǎng),上下對(duì)稱(chēng),所受安培力在豎直方向平衡,因此總的安培力方向沿水平方向,C錯(cuò)誤,D正確。10.如圖所示為安檢門(mén)原理圖,左邊門(mén)框中有一通電線圈,右邊門(mén)框中有一接收線圈。某段時(shí)間通電線圈中存在順時(shí)針?lè)较蚓鶆蛟龃蟮碾娏?則(D)A.無(wú)金屬片通過(guò)時(shí),接收線圈中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針B.無(wú)金屬片通過(guò)時(shí),接收線圈中的感應(yīng)電流增大C.有金屬片通過(guò)時(shí),接收線圈中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針D.有金屬片通過(guò)時(shí),接收線圈中的感應(yīng)電流大小發(fā)生變化解析:根據(jù)楞次定律可知,無(wú)論有無(wú)金屬片通過(guò),接收線圈中的感應(yīng)電流方向均為逆時(shí)針,A、C錯(cuò)誤;無(wú)金屬片通過(guò)時(shí),通電線圈中的電流均勻增大,則根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,接收線圈中的感應(yīng)電流恒定,B錯(cuò)誤;有金屬片通過(guò)時(shí),金屬片中產(chǎn)生感應(yīng)電流會(huì)使接收線圈中的磁場(chǎng)不再均勻變化,故接收線圈中的感應(yīng)電流大小發(fā)生變化,D正確。11.(2020·北京朝陽(yáng)區(qū)一模)如圖,是磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。該裝置主要由測(cè)量齒輪、T形軟鐵、永久磁鐵、線圈等元件組成。測(cè)量齒輪為磁性材料,N個(gè)齒等距離地安裝在被測(cè)旋轉(zhuǎn)體的一個(gè)圓周上(圓心在旋轉(zhuǎn)體的軸線上),齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,當(dāng)齒靠近T形軟鐵時(shí),由于磁化作用,軟鐵中的磁場(chǎng)增強(qiáng),相反,遠(yuǎn)離時(shí)磁場(chǎng)減弱?，F(xiàn)測(cè)得線圈中感應(yīng)電流的變化頻率為f,旋轉(zhuǎn)體角速度為ω。則(D)A.f=NωB.當(dāng)齒距離T形軟鐵最近的時(shí)候,線圈中電流最大C.線圈中的感應(yīng)電流方向不變,只是大小發(fā)生周期性變化D.隨著旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)速的增加,線圈中的電流的有效值也隨之增大解析:旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)一圈,測(cè)量齒輪靠近和遠(yuǎn)離線圈N次,線圈中的感應(yīng)電流變化N次,旋轉(zhuǎn)體的角速度為ω,故轉(zhuǎn)速為ω2π,故線圈中感應(yīng)電流的變化頻率為f=nN=ωN12.(2022·浙江1月選考卷)如圖所示,將一通電螺線管豎直放置,螺線管內(nèi)部形成方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=kt的勻強(qiáng)磁場(chǎng),在內(nèi)部用絕緣輕繩懸掛一與螺線管共軸的金屬薄圓管,其電阻率為ρ、高度為h、半徑為r、厚度為d(d?r),則(C)A.從上向下看,圓管中的感應(yīng)電流為逆時(shí)針?lè)较駼.圓管的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為kC.圓管的熱功率大小為πD.輕繩對(duì)圓管的拉力隨時(shí)間減小解析:根據(jù)題意,穿過(guò)圓管的磁通量向上逐漸增加。根據(jù)楞次定律可知,從上向下看,圓管中的感應(yīng)電流為順時(shí)針?lè)较?選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=ΔΦΔt=ΔBΔtπr2=kπr2,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;導(dǎo)體電阻R=ρ2πr13.(2020·浙江7月選考卷)如圖1所示,在絕緣光滑水平桌面上,以O(shè)為原點(diǎn)、水平向右為正方向建立x軸,在0≤x≤1.0m區(qū)域內(nèi)存在方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。桌面上有一邊長(zhǎng)L=0.5m、電阻R=0.25Ω的正方形線框abcd,當(dāng)平行于磁場(chǎng)邊界的cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),在沿x方向的外力F作用下以v=1.0m/s的速度做勻速運(yùn)動(dòng),直到ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)撤去外力。若以cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)作為計(jì)時(shí)起點(diǎn),在0≤t≤1.0s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小與時(shí)間t的關(guān)系如圖2所示,在0≤t≤1.3s內(nèi)線框始終做勻速運(yùn)動(dòng)。(1)求外力F的大小;(2)在1.0s≤t≤1.3s內(nèi)存在連續(xù)變化的磁場(chǎng),求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小與時(shí)間t的關(guān)系;(3)求在0≤t≤1.3s內(nèi)流過(guò)線框橫截面的電荷量q。解析:(1)t0=0,B0=0.25T,回路電流I=B0安培力FA=B0外力F=FA=0.0625N。(2)勻速出磁場(chǎng),電流為0,磁通量不變?chǔ)?=Φ,t1=1.0s時(shí),B1=0.50T,磁通量Φ1=B1L2,t時(shí)刻,磁通量Φ=BL[L-v(t-t1)],得B=16(3)0≤t≤0.5s電荷量q1=B00.5s<t≤1.0s電荷量q2=B11.0s<t≤1.3s,線框中無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生,電荷量q3=0,總電荷量q=q1+q2+q3=0.5C。答案:(1)0.0625N(2)B=1614.一種測(cè)量物體質(zhì)量的裝置,其結(jié)構(gòu)如圖甲、乙所示,磁極間存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。邊長(zhǎng)L=0.1m、匝數(shù)n=100匝的正方形線圈abcd套于中心磁極并固定在托盤(pán)骨架上,總質(zhì)量m0=1kg。線圈左右兩邊處于磁場(chǎng)中,與一數(shù)字式電量表(圖上未畫(huà)出)連接成一個(gè)回路,回路總電阻為R=10Ω。托盤(pán)下方和磁極之間固定一勁度系數(shù)為k=10N/cm的輕彈簧。在某次測(cè)量中,一物體從輕放到托盤(pán)上到最終靜止的過(guò)程中流過(guò)電量表的凈電荷量為q=0.02C,不計(jì)摩擦和空氣阻力,g取10m/s2。(1)當(dāng)托盤(pán)向下運(yùn)動(dòng)的速度為v=0.1m/s時(shí),求此時(shí)線圈中感應(yīng)電流的大小和方向;(2)求該物體的質(zhì)量;(3)測(cè)量中彈簧增加的彈性勢(shì)能為ΔEp=0.2J,求回路產(chǎn)生的焦耳熱Q。解析:(1)導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=2nBLv=1V,則此時(shí)線圈中感應(yīng)電流的大小I=ER方向在圖乙中沿順時(shí)針?lè)较颉?2)流過(guò)電量表的凈電荷量q=It=2nBLvR·解得x=0.02m;kx=mg,m=kxg(3)重力勢(shì)能的減少量ΔE重=(m+m0)gx,由能量守恒定律有ΔE重=ΔEp+Q,解得Q=0.4J。答案:(1)0.1A順時(shí)針?lè)较?2)2kg(3)0.4J15.(2021·浙江6月選考卷)一種探測(cè)氣體放電過(guò)程的裝置如圖甲所示,充滿氖氣(Ne)的電離室中有