2024年高考物理第一輪復習強化練習試題：第2講　法拉第電磁感應(yīng)定律　渦流和自感

第2講法拉第電磁感應(yīng)定律渦流和自感

|1夯實必備知識

一、法拉第電磁感應(yīng)定律

1.感應(yīng)電動勢

(1)感應(yīng)電動勢：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢。

⑵產(chǎn)生條件：穿過回路的磁通量發(fā)生改變,與電路是否閉合無關(guān)。

⑶方向判斷：感應(yīng)電動勢的方向用楞次定律或右手定則判斷。

2.法拉第電磁感應(yīng)定律

(1)內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成

正比。

(2)公式：E=n=,其中〃為線圈匝數(shù)。

(3)感應(yīng)電流與感應(yīng)電動勢的關(guān)系/=充。

3.導線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢

⑴導線垂直切割磁感線時，感應(yīng)電動勢式中/為導線切割磁感線的有效

長度。

(2)導體棒在勻強磁場中以端點為軸、垂直于磁感線方向勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢

-10

E=BIV=2BPCD

【自測】將多匝閉合線圈置于僅隨時間變化的磁場中，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電

動勢和感應(yīng)電流，下列表述正確的是()

A.感應(yīng)電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)

B.穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動勢越大

C.穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢越大

D.感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同

答案C

二、渦流、電磁阻尼、電磁驅(qū)動和自感

1.渦流現(xiàn)象

(1)渦流：塊狀金屬放在變化磁場中，或者讓它在磁場中運動時，金屬塊內(nèi)產(chǎn)生的

漩渦狀感應(yīng)電流。

⑵產(chǎn)生原因：金屬塊內(nèi)磁通量變化f感應(yīng)電動勢f感應(yīng)電流。

2.電磁阻尼

導體在磁場中運動時，感應(yīng)電流會使導體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導

體的運動。

3.電磁驅(qū)動

如果磁場相對于導體轉(zhuǎn)動，在導體中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，使導體受到玄埴力的作用，

安培力使導體運動起來。

4.自感現(xiàn)象

(1)概念：當一個線圈中的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化的磁場在線圈本身激發(fā)出

感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象稱為自感，由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫作自感電動勢。

(2)表達式：E=L^o

(3)自感系數(shù)L的影響因素：與線圈的大小、形狀、匝數(shù)以及是否有鐵芯有關(guān)。

L研透命題要點

命題點一法拉第電磁感應(yīng)定律的理解及應(yīng)用

1.三種情況

⑴當△。僅由8的變化引起時，則E=〃巖。

(2)當△⑦僅由S的變化引起時，則石=〃等。

⑶當△⑦由8、S的變化同時引起時，則后=〃絲也評包W然戶。

2.磁通量的變化率等是。一f圖像上某點切線的斜率。利用斜率和線圈匝數(shù)可確

定電動勢的大小。

【真題示例1】(2020?天津卷，10)如圖1所示，垂直于紙面向里的勻強磁場，磁

感應(yīng)強度8隨時間f均勻變化。正方形硬質(zhì)金屬框"〃放置在磁場中，金屬框平

面與磁場方向垂直，電阻R=0.1Q,邊長/=0.2m。求:

(1)在，=0至h=o.ls時間內(nèi)，金屬框中的感應(yīng)電動勢E；

(2)/=0.05s時，金屬框ab邊受到的安培力F的大小和方向；

(3)在，=0至h=0.1s時間內(nèi)，金屬框中電流的電功率產(chǎn)。

答案(1)0.08V(2)0.016N方向垂直于必向左(3)0.064W

解析(1)在f=0到t=0.1s的時間加內(nèi)，磁感應(yīng)強度的變化量△B=0.2T,設(shè)穿

過金屬框的磁通量變化量為△0,有

A0=AfiZ20

由于磁場均勻變化，金屬框中產(chǎn)生的電動勢是恒定的，有后=等②

聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)解得E=0。8V③

(2)設(shè)金屬框中的電流為/,由閉合電路歐姆定律，有/=骨)

由圖可知，f=0.05s時，磁感應(yīng)強度為

81=0.1T

金屬框ah邊受到的安培力F=IlBi⑤

聯(lián)立①②④⑤式，代入數(shù)據(jù)解得F=0.016N⑥

由楞次定律知金屬框中電流方向為順時針，由左手定則知，必邊受到安培力方向

垂直于ab向左。

⑶在r=0到/=0.1s時間內(nèi)，金屬框中電流的電功率P=/2R⑦

聯(lián)立①②④⑦式，代入數(shù)據(jù)解得

P=0.064Wo

【針對訓練1](2021.湖北武漢市4月質(zhì)檢)如圖2甲所示，虛線MN左、右兩側(cè)

的空間均存在與紙面垂直的勻強磁場，右側(cè)勻強磁場的方向垂直紙面向外，磁感

應(yīng)強度大小恒為B);左側(cè)勻強磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間f變化的規(guī)律如圖乙所

示，規(guī)定垂直紙面向外為磁場的正方向。一硬質(zhì)細導線的電阻率為p、橫截面積

為So,將該導線做成半徑為/?的圓環(huán)固定在紙面內(nèi)，圓心。在MN上。求：

(1產(chǎn)頡寸，圓環(huán)受到的安培力；

⑵在。?京o內(nèi)，通過圓環(huán)的電荷量。

答案(1)里警方向垂直于MN向左

3BorSo

⑵*

解析(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢后=等5

其中S/

由圖乙可知后=而

根據(jù)歐姆定律有/

根據(jù)電阻定律有

t=5()時，圓環(huán)受到的安培力

F=Bo/-(2r)+y/-(2r)

聯(lián)豆解傳F=^-

安培力方向垂直于MN向左。

(2)通過圓環(huán)的電荷量q=l\t

根據(jù)歐姆定律和法拉第電磁感應(yīng)定律有

；E-A0

/=4￡=A7

3,

在。?,0內(nèi)，圓環(huán)磁通量的變化量為

A區(qū)n1.Bo1

A0=i7-r5?，兀廣9

聯(lián)立解得

命題點二導體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢

1.大小計算

切割方式表達式

垂直切割E=Blv

傾斜切割E=Blvsin0,其中。為。與3的夾角

旋轉(zhuǎn)切割(以一

E=^B12CO

端為軸)

2.方向判斷

(1)把產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分電路或?qū)w當作電源的內(nèi)電路，那部分導體相當于

電源。

(2)若電路是不閉合的，則先假設(shè)有電流通過，然后應(yīng)用楞次定律或右手定則判斷

出電流的方向。

(3)電源內(nèi)部電流的方向是由負極(低電勢)流向正極(高電勢),外電路順著電流方向

每經(jīng)過一個電阻電勢都要降低。

類型1平動切割磁感線

【真題示例2】(2020?江蘇卷，15)如圖3所示，電阻為0.1Q的正方形單匝線圈

乃川的邊長為0.2m,次邊與勻強磁場邊緣重合。磁場的寬度等于線圈的邊長，

磁感應(yīng)強度大小為0.5T。在水平拉力作用下，線圈以8m/s的速度向右穿過磁場

區(qū)域。求線圈在上述過程中

XX

XX

XX

XX

XX

XX

圖3

(1)感應(yīng)電動勢的大小E；

⑵所受拉力的大小F；

(3)感應(yīng)電流產(chǎn)生的熱量Q.

答案（1）0.8V（2）0.8N（3）0.32J

解析（1）感應(yīng)電動勢

代入數(shù)據(jù)得E=0.8V。

E

（2）感應(yīng)電流/=斤

拉力的大小等于安培力，即戶

解得尸=一五一，代入數(shù)據(jù)得尸=0.8N。

_21

（3）運動時間t=~

焦耳定律Q=/2R/

2a2/37,

解得。=—^一，代入數(shù)據(jù)得。=0.32J。

類型2轉(zhuǎn)動切割磁感線

【真題示例3】（多選）（2021?廣東卷）如圖4所示，水平放置足夠長光滑金屬導軌

abc和de,ab與de平行，匕c是以。為圓心的圓弧導軌。圓弧be左側(cè)和扇形Obc

內(nèi)有方向如圖的勻強磁場。金屬桿OP的。端與e點用導線相接，P端與圓弧兒

接觸良好。初始時，可滑動的金屬桿MN靜止在平行導軌上。若桿OP繞。點在

勻強磁場區(qū)內(nèi)從方到c勻速轉(zhuǎn)動時，回路中始終有電流，則此過程中，下列說法

正確的有（）

圖4

A.桿OP產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定

B.桿OP受到的安培力不變

C.桿MN做勻加速直線運動

D.桿MN中的電流逐漸減小

答案AD

解析根據(jù)轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的公式可知EOP=）/2處由于桿。尸

勻速轉(zhuǎn)動，故A正確；OP切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，由右手定則可判斷出MN

中電流為從M到N,根據(jù)左手定則可知MN所受安培力向左，MN向左運動,切

割磁感線，產(chǎn)生由N到M的感應(yīng)電流，與0P切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相

反，故。尸與MN中的電流會逐漸減小，由尸=〃3可知，桿0P和MN所受安培

力逐漸減小，MN做加速度逐漸減小的加速運動，故B、C錯誤，D正確。

【針對訓練21（多選）如圖5所示，在紙面內(nèi)有半圓形輕質(zhì)導體框，。為圓心，

圓半徑長為r,A0段、弧A3段的電阻均為R,8。段導體的電阻可忽略，磁感應(yīng)

強度大小為3、方向垂直紙面向里的勻強磁場的邊界與半圓直徑重合，現(xiàn)用外力

使導體框在紙面內(nèi)繞0點以角速度。沿順時針方向，從圖示位置勻速轉(zhuǎn)動一周，

下列說法正確的是（）

圖5

A.圓弧AB段內(nèi)電流方向總是從A流向8

B.轉(zhuǎn)動的前半周內(nèi)A、B兩端電壓為等

C.轉(zhuǎn)動的后半周內(nèi)通過。點的電荷量為喏

D.外力對線框做的功為嚕^

答案CD

解析導體框轉(zhuǎn)動的前半周內(nèi)，A。切割磁感線，感應(yīng)電動勢為田=等，圓弧

A8段內(nèi)電流方向從A流向B,AB段為外電路，故兩端電壓為〃=*1=等；轉(zhuǎn)

動的后半周80段切割磁感線，感應(yīng)電動勢為及=等，圓弧段內(nèi)電流方向

從B流向A,故A、B錯誤；轉(zhuǎn)動的后半周穿過導線框的磁通量變化量為△◎=

]5兀B3

&B春,電路總電阻為2R,則轉(zhuǎn)動的后半周內(nèi)通過。點的電荷量為4=箸=一寸

ZZAZA

=喘故c正確；從圖示位置勻速轉(zhuǎn)動一周過程中，外力對線框做的功等于產(chǎn)

生的電能，則W蜷7=0^蟾=嚼^,故D正確。

Z.KZKCO4/\

規(guī)律總結(jié)

產(chǎn)生電動勢的“四種”情形

磁場變化平動切割轉(zhuǎn)動切割旋轉(zhuǎn)切割

rx\XXXX山GB

XXXXX/XXa-------!--------

情景圖(xxx)

XXXX。XX

\><Xx/

-------------------------------------------

XXXX1C

一段直導線繞一端垂直勻強繞與勻強磁場垂直

研究對回路(不一定

(或等效成直磁場勻速轉(zhuǎn)動的的軸勻速轉(zhuǎn)動的導

象閉合)

導線)一段導體棒線框

E=NBScosincot

(從中性面

2CD

表達式￡=/7E=Blvsin0E=^B1

A7位置開始

計時)

題型自我感悟

1.求解部分導體切割磁感線運動產(chǎn)生的電動勢應(yīng)注意哪些問題？

提示首先要區(qū)別是平動切割還是轉(zhuǎn)動切割。

(1)如果是導體棒在勻強磁場中平動切割時，L為導體切割磁感線的有效長度，。

為導體運動的速度，當導體棒勻變速運動時感應(yīng)電動勢為瞬時值。

(2)如果是轉(zhuǎn)動切割，。應(yīng)該是導體棒各部分轉(zhuǎn)動線速度的平均速度。

2.感應(yīng)電流通過導體棒是會受到安培力的作用，這個安培力方向如何？是否做

功？

提示感應(yīng)電流受到的安培力與導體棒運動方向相反，做負功，把其他形式的能

轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

命題點三自感現(xiàn)象

1.自感現(xiàn)象的四大特點

(1)自感電動勢總是阻礙線圈中原電流的變化。

(2)通過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，自感線圈就相當于普通導體。

(4)線圈的自感系數(shù)越大，自感現(xiàn)象越明顯，自感電動勢只是延緩了過程的進行,

但它不能使過程停止，更不能使過程反向。

2.通電自感和斷電自感的比較

【例4】（2021.天津紅橋區(qū)一模）如圖6所示燈泡AHA2的規(guī)格完全相同，線圈L

的電阻不計，下列說法中正確的是（）

圖6

A.當接通電路時，Ai和A2始終一樣亮

B.當接通電路時，A2先達到最大亮度，Ai后達到最大亮度，最后兩燈一樣亮

C.當斷開電路時，A2立即熄滅、Ai過一會兒才熄滅

D.當斷開電路時，兩燈都立即熄滅

答案B

解析當接通電路時，A2立即正常發(fā)光，而線圈中電流要增大，由于自感電動勢

的阻礙，燈泡Ai中電流只能逐漸增大，則A2先達到最大亮度，Ai后達到最大亮

度，電路穩(wěn)定后，最后兩燈一樣亮，故B正確，A錯誤；當斷開電路時，A2原來

方向的電流立即減小為零，線圈中產(chǎn)生自感電動勢，兩燈泡串聯(lián)和線圈組成回路，

由于線圈L的電阻不計，回路中電流從原來值逐漸減小到零，流過A2的電流與

原來方向相反，則Ai和A2都要過一會兒才熄滅，故C、D錯誤。

方法技巧

分析自感問題的三個技巧

通電自感：通電時自感線圈相當于一個

變化的電阻，阻值由無窮大逐漸減小

斷電自感：斷電時自感線圈相當于電源,

技電動勢由某值逐漸減小到零

巧

電流穩(wěn)定時，自感線圈相當于導體，是

否需要考慮其電阻，根據(jù)題意而定

【針對訓練3］（多選）（2021.北京海淀區(qū)期末）物理課上，老師做了一個奇妙的

“自感現(xiàn)象”實驗。按圖7連接電路，先閉合開關(guān)S,電路穩(wěn)定后小燈泡A正常

發(fā)光，然后斷開開關(guān)S,同學們發(fā)現(xiàn)小燈泡A閃亮一下再熄滅。已知自感線圈L

的直流電阻為RL,小燈泡A正常發(fā)光時電阻為RA。下列說法中正確的是（）

A.RL>RA

B.RL〈RA

C.斷開開關(guān)S的瞬間，小燈泡A中的電流方向為。一。

D.斷開開關(guān)S的瞬間，小燈泡A中的電流方向為。一a

答案BD

解析穩(wěn)定時，燈泡A與線圈L并聯(lián)，故兩者電壓相等，通過線圈的電流為

通過小燈泡的電流為及，由于穩(wěn)定后開關(guān)S斷開，小燈泡閃亮一下，可以判斷

l\>h,結(jié)合歐姆定律可知，線圈L的電阻小于燈泡A的電阻，A錯誤，B正確；

在斷開開關(guān)瞬間，線圈中產(chǎn)生自感電動勢，線圈相當于電源，線圈右端為電源正

極，因此燈泡中的電流方向為A-a,C錯誤，D正確。

命題點四渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動

【例5】（2021?廣東佛山市南海區(qū)摸底）渦流內(nèi)檢測技術(shù)是一項用來檢測各種金屬

管道是否有破損的技術(shù)。圖8是檢測儀在管道內(nèi)運動及其工作原理剖面示意圖，

當激勵線圈中通以正弦交流電時，金屬管道壁內(nèi)會產(chǎn)生渦流，渦流磁場會影響檢

測線圈的電流。以下有關(guān)渦流及檢測儀的說法正確的是（）

乙

圖8

A.檢測線圈消耗功率等于激勵線圈輸入功率

B.在管道內(nèi)某處檢測時，如果只增大激勵線圈中交流電的頻率，則檢測線圈的

電流強度不變

C.在管道內(nèi)某處檢測時，如果只增大激勵線圈中交流電的頻率，則檢測儀消耗

功率將變大

D.當檢測儀從金屬管道完好處進入到破損處檢測時，管道壁中將產(chǎn)生更強的渦

流

答案C

解析激勵線圈輸入功率大于檢測線圈消耗功率，管道壁中產(chǎn)生渦流，有一定的

熱功率，尸源劭=尸檢泓+P熟，故A錯誤；增大頻率，檢測線圈的磁通量變化率變大，

產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢變大，則電流強度變大，故B錯誤；增大頻率，檢測線圈的功

率和管道產(chǎn)生的熱功率變大，則檢測儀消耗功率將變大，故C正確；當檢測儀從

金屬管完好處進入破損處檢測時，厚度減小，則管道壁中產(chǎn)生的渦流變小，故D

錯誤。

【針對訓練4】如圖9甲所示是一個電磁阻尼現(xiàn)象演示裝置，鋼鋸條上端固定在

支架上，下端固定有強磁鐵，將磁鐵推開一個角度釋放，它會在豎直面內(nèi)擺動較

長時間；如圖乙所示，若在其正下方固定一銅塊（不與磁鐵接觸），則擺動迅速停

止。關(guān)于實驗以下分析與結(jié)論正確的是（）

甲乙

圖9

A.如果將磁鐵的磁極調(diào)換，重復實驗將不能觀察到電磁阻尼現(xiàn)象

B.用閉合的銅制線圈替代銅塊，重復試驗將不能觀察到電磁阻尼現(xiàn)象

C.在圖乙情況中，下擺和上擺過程中磁鐵和鋸條組成的系統(tǒng)機械能均減少

D.在擺動過程中銅塊不受磁鐵的作用力

答案C

解析此現(xiàn)象的原理是當磁鐵在銅塊上面擺動時，在銅塊中產(chǎn)生渦流，與磁場相

互作用阻礙磁鐵的運動。如果將磁鐵的磁極調(diào)換，重復實驗仍能觀察到電磁阻尼

現(xiàn)象，選項A錯誤；用閉合的銅制線圈替代銅塊，仍能在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,

從而對磁鐵的運動產(chǎn)生阻礙作用，重復試驗仍能觀察到電磁阻尼現(xiàn)象，選項B錯

誤；在圖乙情況中，下擺和上擺過程中均會產(chǎn)生渦流從而消耗機械能，磁鐵和鋸

條組成的系統(tǒng)機械能均減少，選項C正確；由上述分析可知，在擺動過程中銅塊

對磁鐵有阻礙作用，同時銅塊也要受磁鐵的作用力，選項D錯誤。

|1提升素養(yǎng)能力（限時：35分鐘）

|A級基礎(chǔ)對速練

對點練U法拉第電磁感應(yīng)定律的理解和應(yīng)用

1.半徑為H的圓形線圈共有〃匝，總阻值為Ho,其中心位置處半徑為r的虛線

范圍內(nèi)有勻強磁場，磁場方向垂直線圈平面，如圖1所示，若初始的磁感應(yīng)強度

為8,在時間，內(nèi)均勻減小為0,則通過圓形線圈的電流為（）

圖1

A-nBuR1B.nBiir1

nBi2-rniBr2

r------D--------

JROJtRo

答案D

解析由法拉第電磁感應(yīng)定律知后=7第=瞥《，則通過圓形線圈的電流/=5

△II1\0

2.（多選）（2021.北京海淀區(qū)期末）如圖2所示，勻強磁場中有a、b兩個閉合線圈，

它們用同樣的導線制成，匝數(shù)均為〃匝，線圈半徑打=2力。磁場方向與兩線圈所

在平面垂直，磁感應(yīng)強度3隨時間均勻增大。兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分別為

反和&,感應(yīng)電流分別為和不考慮兩線圈間的相互影響。下列說法中正確

的是（）

圖2

A.Ea：Eb=4：1,感應(yīng)電流均沿逆時針方向

B.Ea：Eb=2：1,感應(yīng)電流均沿順時針方向

C.la：Ib=2：1,感應(yīng)電流均沿逆時針方向

D.la：Ib=\：2,感應(yīng)電流均沿順時針方向

答案AC

解析設(shè)磁感應(yīng)強度的變化率為幺由法拉第電磁感應(yīng)定律￡=〃娉,得忌

Eb=nknn,所以及：&=4：1,根據(jù)楞次定律，磁感應(yīng)強度B隨時間均勻增大，

所以感應(yīng)電流均沿逆時針方向，故A正確，B錯誤；根據(jù)電阻定律可知，兩線圈

的電阻之比等于周長之比，由歐姆定律/=?可得小〃=胃X華=2：1,故C正

K匕bKa

確，D錯誤。

3.（2021.新高考八省大聯(lián)考）在如圖3甲所示的電路中，螺線管匝數(shù)”=1000匝，

橫截面積S=20cn?。螺線管導線電阻「=1.0Q,R]=4.0Q,&=5.0Q,C=30.。

在一段時間內(nèi)，垂直穿過螺線管的磁場的磁感應(yīng)強度B的方向如圖甲所示，大小

按如圖乙所示的規(guī)律變化，則下列說法中正確的是（）

圖3

A.螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為1.2V

B.閉合S,電路中的電流穩(wěn)定后電容器下極板帶負電

C.閉合S,電路中的電流穩(wěn)定后，電阻Ri的電功率為2.56X10-2w

D.S斷開后，流經(jīng)上的電荷量為1.8義IO"c

答案C

解析根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律￡=/第="娉，解得E=0.8V,故A錯誤；根

據(jù)楞次定律可知，螺線管的感應(yīng)電流盤旋而下，則螺線管下端是電源的正極，那

么電容器下極板帶正電，故B錯誤；根據(jù)閉合電路歐姆定律，有/

R\+火2十r

0.08A,根據(jù)P=1~R\,解得「=2.56X10-2w,故c正確；S斷開后，流經(jīng)&

的電荷量即為S閉合時C板上所帶的電荷量Q,電容器兩端的電壓為U=IRz=

0.4V,流經(jīng)A的電荷量為Q=CU=1.2X10-50故D錯誤。

對點練跡導體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢

4.（多選）（2021?江西省4月教學質(zhì)量檢測）如圖4是金屬圓盤發(fā)電機的原理圖。勻

強磁場垂直于金屬圓盤，電阻R通過導線與兩塊銅片電刷。、C連接，。、。分

別與轉(zhuǎn)動軸和圓盤的邊緣良好接觸。圓盤繞通過圓心。的固定轉(zhuǎn)動軸按圖示順時

針方向轉(zhuǎn)動，電阻R中就有電流通過。則（）

圖4

A.電流方向由。經(jīng)過電阻R流向C

B.通過電阻R的電流大小與銅盤的半徑成正比

C.通過電阻R的電流大小與磁感應(yīng)強度成正比

D.通過電阻H的電流大小與圓盤轉(zhuǎn)動的角速度成正比

答案CD

解析金屬圓盤按圖示方向轉(zhuǎn)動，切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，根據(jù)右手定則

可判斷圓盤邊緣電勢比軸心電勢高，故電流方向由。經(jīng)過電阻R流向。，選項A

錯誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知感應(yīng)電動勢E=Blv=^BcoP,結(jié)合歐姆定律可

知，選項B錯誤，C、D正確。

5.（多選）（2021.河南新鄉(xiāng)市摸底）如圖5所示，固定在絕緣水平面上的半徑r=0.2

m的金屬圓環(huán)內(nèi)存在方向豎直向上、磁感應(yīng)強度大小8=0.1T的勻強磁場。金屬

棒一端與圓環(huán)接觸良好，另一端固定在豎直導電轉(zhuǎn)軸0。上，隨軸順時針勻速轉(zhuǎn)

動。在圓環(huán)的A點和電刷間接有阻值R=10Q的電阻和板間距d=0.01m的平行

板電容器，有一質(zhì)量m=\g、電荷量＜7=1X105C的顆粒在電容器極板間恰好處

于靜止狀態(tài)。取重力加速度大小g=10m/s2,不計其他電阻和摩擦，下列說法正

確的是（）

A.電容器兩極板間的電壓為10V

B.電容器的上極板帶正電荷

C.每秒鐘通過電阻的電荷量為10C

D.金屬棒轉(zhuǎn)動的角速度大小為5X103^（戰(zhàn)

答案AD

解析對電容器極板間的帶電顆粒受力分析有q*mg,解得。=嚕=

1X1O-3X10X0.01

V=10V,選項A正確；金屬棒順時針運動，由右手定則可知,

ixio-5

轉(zhuǎn)軸中心的電勢高于圓環(huán)邊緣的電勢，故電容器下極板帶正電荷，選項B錯誤;

由歐姆定律可得通過電阻R的電流為/=g=興A=1A,則每秒鐘通過電阻的電

K1U

荷量。=〃=1X1C=1C,選項C錯誤；金屬棒轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動

勢為E=BKU=]B4CO,E=U=10V,解得①=§[=0]X022rad/s=5X10^rad/s,

選項D正確。

對點練El自感、渦流、電磁驅(qū)動和電磁阻尼

6.（2021?東北三省四市教研聯(lián)合體模擬）磁電式電流表是常用的電學實驗器材。如

圖16所示，電表內(nèi)部由線圈、磁鐵、極靴、圓柱形軟鐵、螺旋彈簧等構(gòu)成。下列

說法正確的是（）

磁電式電表

結(jié)構(gòu)的示意圖

A.極靴與圓柱形軟鐵之間為勻強磁場

B.當線圈中電流方向改變時，線圈受到的安培力方向不變

C.通電線圈通常繞在鋁框上，主要因為鋁的電阻率小，可以減小焦耳熱的產(chǎn)生

D.在運輸時通常把正、負極接線柱用導線連在一起，是應(yīng)用了電磁阻尼的原理

答案D

解析極靴與圓柱間的磁場是均勻地輻向分布，并不是勻強磁場,故選項A錯誤；

當線圈中電流方向改變時,磁場方向不變，所以線圈受到的安培力方向發(fā)生改變，

故選項B錯誤；用金屬鋁做線圈框架，主要的原因有：（1）鋁不導磁，用鋁做框架

可以減小磁場的影響，保證儀表的準確性更高。（2）鋁材料較輕、電阻率較小，能

更好地利用電磁阻尼現(xiàn)象，使指針迅速停下來，故選項C錯誤；運輸過程中由于

振動會使指針不停擺動，可能會使指針損壞。將接線柱用導線連在一起，相當于

把表內(nèi)線圈電路組成閉合回路，在指針擺動過程中線圈切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流,

利用電磁阻尼原理，阻礙指針擺動，防止指針因撞擊而變形，故選項D正確。

7.（2021.江蘇常州市第一次模擬）零刻度在表盤正中間的電流計非常靈敏，通入電

流后，線圈所受安培力和螺旋彈簧的彈力作用達到平衡時，指針在示數(shù)附近擺動

很難停下，使讀數(shù)變得困難。在指針轉(zhuǎn)軸上裝上扇形鋁框或扇形鋁板，在合適區(qū)

域加上磁場，可以解決此困難。下列方案合理的是（）

指針指針指針指針

地框Y

J?鋁框?鋁板?汨板

n>戚維二））＞芹磁場\磁場:rj>

ABCD

答案D

解析如圖A、C所示，當指針向左偏轉(zhuǎn)時，鋁框或鋁板可能會離開磁場，產(chǎn)生

不了渦流，起不到電磁阻尼的作用，指針不能很快停下，A、C方案不合理；B

圖是鋁框，磁場在鋁框中間，當指針偏轉(zhuǎn)角度較小時，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圖是鋁板，磁場在鋁板中間，無論指針偏轉(zhuǎn)角度大小，都會在鋁板上產(chǎn)生渦流，

起到電磁阻尼的作用，指針會很快穩(wěn)定的停下，便于讀數(shù)，D方案合理。

8.圖7甲和乙是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個電路圖，心和必為電感線圈。實驗

時，斷開開關(guān)Si瞬間，燈Ai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（）

圖7

A.圖甲中，Ai與心的電阻值不相同

B.圖甲中，閉合Si,電路穩(wěn)定后，Ai中電流大于L中電流

C.圖乙中，變阻器R與上的電阻值不相同

D.圖乙中，閉合S2瞬間，心中電流與變阻器R中電流相等

答案A

解析圖甲中，斷開開關(guān)Si瞬間，燈Ai突然閃亮，隨后逐漸變暗，說明在電路

穩(wěn)定時通過心電流大于通過燈Ai的電流，即Ai的電阻大于L的電阻值，選項A

正確，B錯誤；圖乙中，開關(guān)閉合最終A2與A3的亮度相同，可知上下兩個支路

的電流相同，電阻相同，即變阻器R與心的電阻值相同，選項C錯誤；圖乙中，

閉合S2瞬間，由于辦中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢阻礙電流增加，可知心中電流比變阻器

R中電流小，選項D錯誤。

|B級綜合提升練

9.（多選）（2021?黑龍江哈爾濱模擬）輕質(zhì)細線吊著一質(zhì)量為〃?=0.32kg、邊長為L

=0.8m、匝數(shù)〃=10的正方形線圈，總電阻為R=1如圖8甲所示，邊長為?

的正方形磁場區(qū)域?qū)ΨQ分布在線圈下邊的兩側(cè)，磁場方向垂直紙面向里，大小隨

時間變化如圖乙所示。從f=0開始經(jīng)M時間細線開始松弛，g取10m/s2,則（）

圖8

A.7=0時刻穿過線圈的磁通量為0.8Wb

B.在前m時間內(nèi)線圈中產(chǎn)生的電動勢為0.4V

C.r=o時刻的線圈受到的安培力為0.016N

D.m的數(shù)值為2s

答案BD

解析t=0時刻穿過線圈的磁通量0=B（）X^S=1X；X（竽/Wb=0.08Wb,A錯

誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律得第=，79*爺=〃*；＞＜（4）2＞＜詈=0.4丫，B正

確；線圈中的電流為/=。=竽A=0.4A,r=0時刻的線圈受到的安培力F=〃Bog

K1