2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十章 電磁感應(yīng) 第28講 法拉第電磁感應(yīng)定律自感現(xiàn)象學(xué)案

1、第第 2828 講講法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律 自感現(xiàn)象自感現(xiàn)象 考綱要求考情分析命題趨勢 1.法拉第 電磁感應(yīng) 定律 2自感、 渦流 2017全國卷，20 2017天津卷，3 2017江蘇卷，13 2016全國卷，19 高考對本節(jié)內(nèi)容的考查主要是以選擇題或計算題的形式考 查法拉第電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用，要特別注意法拉第電磁感應(yīng) 定律的不同表達形式及其適用條件 說明：1.導(dǎo)體切割磁感線時，感應(yīng)電動勢的計算，只限于 導(dǎo)體棒垂直于B、v的情況；2.在電磁感應(yīng)現(xiàn)象里，不要求判斷 內(nèi)電路中各點電勢的高低；3.不要求用自感系數(shù)計算自感電動 勢 1法拉第電磁感應(yīng)定律 (1)感應(yīng)電動勢 概念：在_電

2、磁感應(yīng)現(xiàn)象_中產(chǎn)生的電動勢； 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)_； 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 內(nèi)容：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； 公式：En，其中n為線圈匝數(shù)，為磁通量的_變化率_ t t (3)導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢 導(dǎo)體垂直切割磁感線時，感應(yīng)電動勢可用E_Blv_求出，式中l(wèi)為導(dǎo)體切割磁感 線的有效長度； 導(dǎo)體棒在磁場中轉(zhuǎn)動時，導(dǎo)體棒以端點為軸，在勻強磁場中垂直于磁感線方向勻速 轉(zhuǎn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢EBlBl2.(平均速度等于中點位置的線速度l) v 1 2 1 2 2

3、自感、渦流 (1)自感現(xiàn)象 概念：由于導(dǎo)體本身的_電流_變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為自感 自感電動勢 a定義：在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的_感應(yīng)電動勢_叫做自感電動勢； b表達式：EL I t 自感系數(shù)L a相關(guān)因素：與線圈的_大小_、形狀、_匝數(shù)_以及是否有鐵芯有關(guān)； b單位：亨利(H)，1 mH_103_H,1 H_106_H (2)渦流 當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時，在它附近的任何導(dǎo)體中都會產(chǎn)生_感應(yīng)_電流，這種電 流像水的漩渦，所以叫渦流 (3)電磁阻尼 導(dǎo)體在磁場中運動時，感應(yīng)電流會使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是_阻礙_導(dǎo) 體的運動 (4)電磁驅(qū)動 如果磁場相對于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動，在導(dǎo)體中會產(chǎn)生_感應(yīng)

4、電流_使導(dǎo)體受到安培力而使導(dǎo)體 運動起來 1判斷正誤 (1)穿過線圈的磁通量越大，則線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大() (2)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中通過回路的電荷量q，僅與磁通量的變化量及回路總電阻有 R 關(guān)() (3)導(dǎo)體棒在磁場中運動一定能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢() (4)公式EBlv中的l就是導(dǎo)體的長度() (5)斷電自感中，自感感應(yīng)電動勢方向與原電流方向一致() (6)回路中磁通量變化量越大，回路產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大() (7)在自感現(xiàn)象中，感應(yīng)電流一定和原電流方向相反() 2如圖所示，一正方形線圈的匝數(shù)為n，邊長為a，線圈平面與勻強磁場垂直，且一 半處在磁場中在 t時間內(nèi)，磁感應(yīng)強度的方向不變，大小由B均

5、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(B B) AB Ba2 2t nBa2 2t CD nBa2 t 2nBa2 t 3如圖所示，在磁感應(yīng)強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中，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 比分別為(C C) Aca21 Bac2 1 Cac12 Dca12 一對法拉第電磁感應(yīng)定律的理解 1、的對比理解 t 比較項 t 物理 意義 穿過某一面積的磁 通量 穿過某一面積的磁 通量的變化量 穿過某一面積

6、的磁 通量的變化率 大小 計算 BSsin ( 是S與B的夾角) 21 S或B t B t S t 注意磁感線有穿入和穿穿過的磁通量的方在t圖象中用 問題出，計算時要抵消向斜率表示 注意：、的大小之間沒有必然的聯(lián)系，0，不一定等于 0； t t 感應(yīng)電動勢E與線圈匝數(shù)n有關(guān)，但、的大小均與線圈匝數(shù)無關(guān) t 2法拉第電磁磁應(yīng)定律應(yīng)用的三種情況 (1)磁通量的變化是由面積變化引起時，BS，則En. BS t (2)磁通量的變化是由磁場變化引起時，BS，則En，S是磁場范圍內(nèi)的 BS t 有效面積 (3)磁通量的變化是由于面積和磁場變化共同引起的，則根據(jù)定義求，末 初，Enn B2S2B1S1 t

7、BS t 應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律En時應(yīng)注意 t (1)研究對象：En的研究對象是一個回路，而不是一段導(dǎo)體 t (2)物理意義：由En求的是 t時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢，當(dāng) t0 時，則E t 為瞬時感應(yīng)電動勢 (3)由En求得的電動勢是整個回路的感應(yīng)電動勢，而不是回路中某段導(dǎo)體的電 t 動勢，整個回路的電動勢為零，其回路中某段導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢不一定為零 例 1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)強度大小B1隨時間t的 變化

8、關(guān)系為B1kt，式中k為常量；在金屬棒右側(cè)還有一勻強磁場區(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動，在t0時刻恰好以速度v0越過MN， 此后向右做勻速運動金屬棒與導(dǎo)軌始終相互垂直并接觸良好，它們的電阻均忽略不 計求： (1)在t0 到tt0時間間隔內(nèi)，流過電阻的電荷量的絕對值； (2)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tt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

9、量為 q 由法拉第電磁感應(yīng)定律有， t 由歐姆定律有i， R 由電流的定義有i， q t 聯(lián)立式得|q|t. kS R 由式得，在t0 到tt0的時間間隔內(nèi)，流過電阻R的電荷量q的絕對值為 |q|. kt0S R (2)當(dāng)tt0時，金屬棒已越過MN.由于金屬棒在MN右側(cè)做勻速運動，有fF， 式中，f是外加水平恒力，F(xiàn)是勻強磁場施加的安培力設(shè)此時回路中的電流為I，F(xiàn) 的大小為FB0lI， 此時金屬棒與MN之間的距離為sv0(tt0)， 勻強磁場穿過回路的磁通量為B0ls， 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 tB0lv0(tt0)kSt， 在t到

10、tt的時間間隔內(nèi)，總磁通量的改變 t為 t(B0lv0kS)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， t t 由歐姆定律有I， t R 聯(lián)立式得f(B0lv0kS) B0l R 答案(1)(2)B0lv0(tt0)kSt(B0lv0kS) kt0S R B0l R 二導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 1導(dǎo)體平動切割磁感線 對于導(dǎo)體平動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的計算式EBlv，應(yīng)從以下幾個方面理解和 掌握 (1)正交性：該公式適用于勻強磁場，且B、l、v三者兩兩垂直，若三者中任意二者平 行，則導(dǎo)體都不切割磁感線，E0 (2)平均性：導(dǎo)體平動切割磁感線時，若v為平均速度，則E為平均感

11、應(yīng)電動勢，即 Bl Ev (3)瞬時性：若v為瞬時速度，則E為相應(yīng)的瞬時感應(yīng)電動勢 (4)有效性：公式中的l為有效切割長度，即導(dǎo)體在與v垂直的方向上的投影長度下 表為常見切割情景中的有效長度. 情 景 圖示有效長度說明 情 景 1 有效長度為lCDsin (容易出現(xiàn)有效長度 lABsin 的錯誤) 情 景 2 沿v1方向運動時，有效長度為lMN 沿v2方向運動時，有效長度為l0 情 景 3 沿v1方向運動時，有效長度為lR 2 沿v2方向運動時，有效長度為l0 沿v3方向運動時，有效長度為lR 情 景 4 導(dǎo)體棒水平運動切割磁感線的有效長度為導(dǎo) 體棒與框架兩交點間的距離 情 景 5 線框ABC

12、水平向右運動進入磁場的過程中， 其切割磁感線的有效長度為線框與磁場左邊界兩 交點間的距離 例 2(2017江蘇卷)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)的矩形勻強磁場區(qū)域 MNPQ的磁感應(yīng)強度大小為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，導(dǎo)軌光滑且足夠長，桿在運動過程 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剛開始掃過金屬桿時，桿中感應(yīng)電流的大小I； (2)MN剛開始掃過金屬桿時，桿的加速度大小a； (3)PQ剛要離開金屬桿時，感應(yīng)電流

13、的功率P 解析(1)感應(yīng)電動勢EBdv0， 感應(yīng)電流I ，解得I E R Bdv0 R (2)安培力FBId， 根據(jù)牛頓第二定律有Fma，解得a B2d2v0 mR (3)金屬桿切割磁感線的速度vv0v，則感應(yīng)電動勢 EBd(v0v)，電功率P，解得P E2 R B2d 2 v0v 2 R 答案(1)(2)(3) Bdv0 R B2d2v0 mR B2d 2 v0v 2 R 公式EBlv與公式En的比較 t En t EBlv 導(dǎo) 體 一個回路一段導(dǎo)體 適 用 普遍使用導(dǎo)體切割磁感線 意 義 常常用于求平均電動勢 既可求平均值也 可求瞬時值 聯(lián) 系 本質(zhì)上是統(tǒng)一的后者是前者的一種特殊情況但是，

14、當(dāng)導(dǎo)體做切割磁感線運 動時，用EBlv求E比較方便；當(dāng)穿過電路的磁通量發(fā)生變化時，用En 求E比較方便 t 2導(dǎo)體轉(zhuǎn)動切割磁感線 當(dāng)導(dǎo)體在垂直于磁場的平面內(nèi)，繞一端以角速度勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為 EBlBl2，如圖所示 v 1 2 (1)以中點為軸時，E0(相同兩段的代數(shù)和)； (2)以端點為軸時，EBl2(平均速度取中點位置時的線速度l)； 1 2 1 2 (3)以任意點為軸時，EB(ll)(不同兩段的代數(shù)和) 1 22 12 2 例 3半徑分別為r和 2r的同心圓形導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，一長為r、質(zhì)量為m 且質(zhì)量分布均勻的直導(dǎo)體棒AB置于圓導(dǎo)軌上面BA的延長線通過圓導(dǎo)軌中心O，裝

15、置的俯 視圖如圖所示整個裝置位于一勻強磁場中，磁感應(yīng)強度的大小為B，方向豎直向下在 內(nèi)圓導(dǎo)軌的C點和外圓導(dǎo)軌的D點之間接有一阻值為R的電阻(圖中未畫出)直導(dǎo)體棒在 水平外力作用下以角速度繞O逆時針勻速轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接 觸設(shè)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻均可忽略重力加速度 大小為g，求： (1)通過電阻R的感應(yīng)電流的方向和大??； (2)外力的功率 思維導(dǎo)引導(dǎo)體棒繞O點勻速轉(zhuǎn)動，可先求出在 t時間內(nèi)導(dǎo)體棒掃過的面積， 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律求出導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢； 根據(jù)能量守恒定律，外力做的功等于導(dǎo)體棒克服摩擦力做功與電阻R上產(chǎn)生的熱量 之和，再由P求

16、出外力的功率 W t 解析(1)在 t時間內(nèi)，導(dǎo)體棒掃過的面積為 St(2r)2r2， 1 2 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，導(dǎo)體棒上感應(yīng)電動勢的大小為 E， BS t 根據(jù)右手定則，感應(yīng)電流的方向是從B端流向A端，因此，通過電阻R的感應(yīng)電流的 方向是從C端流向D端由歐姆定律可知，通過電阻R的感應(yīng)電流的大小I滿足I ， E R 聯(lián)立式得I. 3Br2 2R (2)在豎直方向有mg2FN0， 式中，由于質(zhì)量分布均勻，內(nèi)、外圓導(dǎo)軌對導(dǎo)體棒的正壓力大小相等，其值為FN.兩 導(dǎo)軌對運行的導(dǎo)體棒的滑動摩擦力均為 FfFN， 在 t時間內(nèi)，導(dǎo)體棒在內(nèi)、外圓導(dǎo)軌上掃過的弧長分別為 l1rt 和l22rt， 克服摩

17、擦力做的總功為 WfFf(l1l2) 在 t時間內(nèi)，消耗在電阻R上的功為WRI2Rt， 根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律知，外力在 t時間內(nèi)做的功為 WWfWR， 外力的功率為P， W t 由式得Pmgr 3 2 92B2r4 4R 答案(1)從C端流向D端(2)mgr 3Br2 2R 3 2 92B2r4 4R 三自感現(xiàn)象 1自感現(xiàn)象“阻礙”作用的理解 (1)流過線圈的電流增加時，線圈中產(chǎn)生的自感電動勢與電流方向相反，阻礙電流的增 加，使其緩慢地增加 (2)流過線圈的電流減小時，線圈中產(chǎn)生的自感電動勢與電流方向相同，阻礙電流的減 小，使其緩慢地減小 2自感現(xiàn)象的四個特點 (1)自感電動勢總是阻礙導(dǎo)體中

18、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(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 3自感現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化 通電自感中，電能轉(zhuǎn)化為磁場能；斷電自感中，磁場能轉(zhuǎn)化為電能 分析自感現(xiàn)象的兩點注意 (1)通過自感線圈中的電流不能發(fā)生突變，即通電過程中，電流是逐漸變大，斷電過程 中，電流是逐漸變小，此時線圈可等效為“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”問題的判斷，在于對電流大小的分析，若斷電后 通過燈泡的電流比原來強，則燈

19、泡先閃亮后再慢慢熄滅 例 4如圖所示的電路中，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，線圈L的電阻不計，電阻R 的阻值大于燈泡 D 的阻值在t0 時刻閉合開關(guān) S，經(jīng)過一段時間后，在tt1時刻斷開 S.在如圖所示A、B兩點間電壓UAB隨時間t變化的圖象中，正確的是(B B) 解析由于自感現(xiàn)象，t0 時刻UAB較大，隨著時間的推移UAB減小；斷開 S，L中的 電流方向不變，大小減小，經(jīng)過L、R、D 形成回路，故UAB符號(正負(fù))改變，大小逐漸減 小至 0.故選項 B 正確 1穿過某線圈的磁通量隨時間的變化關(guān)系如圖所示，在線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢最大值 的時間是(C C) A02 s B24 s C46 s D6

20、10 s 解析t圖象中，圖象斜率越大，越大，感應(yīng)電動勢就越大 t 2如圖所示，平行金屬導(dǎo)軌的間距為d，一端跨接一阻值為R的電阻，勻強磁場的磁 感應(yīng)強度為B，方向垂直于導(dǎo)軌所在平面向里，一根長直金屬棒與導(dǎo)軌成 60角放置，且 接觸良好，則當(dāng)金屬棒以垂直于棒的恒定速度v沿金屬導(dǎo)軌滑行時，其他電阻不計，電阻 R中的電流為(A A) A B Bdv Rsin 60 Bdv R C D Bdvsin 60 R Bdvcos 60 R 解析因磁感應(yīng)強度B的方向、棒的運動方向及棒本身三者相互垂直，故EBLv，其 中L，結(jié)合閉合電路的歐姆定律可知選項 A 正確 d sin 60 3(2017湖北武漢模擬)如圖

21、所示，A、B、C是 3 個完全相同的燈泡，L是一個自感 系數(shù)較大的線圈(直流電阻可忽略不計)則(A A) AS 閉合時，A燈立即亮，然后逐漸熄滅 BS 閉合時，B燈立即亮，然后逐漸熄滅 C電路接通穩(wěn)定后，三個燈亮度相同 D電路接通穩(wěn)定后，S 斷開時，C燈立即熄滅 解析因線圈L的自感系數(shù)較大且直流電阻可忽略不計，S 閉合時，A 燈立即亮，然后 逐漸熄滅，選項 A 正確S 閉合時，B 燈先不太亮，然后變亮，選項 B 錯誤電路接通穩(wěn)定 后，B、C 燈亮度相同，A 燈不亮，選項 C 錯誤電路接通穩(wěn)定后，S 斷開時，C 燈逐漸熄滅， 選項 D 錯誤 4如圖，直角三角形金屬框abc放置在勻強磁場中，磁感應(yīng)

22、強度大小為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三點的電勢分別為 a、b、c.已知bc邊的長度為l.下列判斷正確的是(C C) Aac，金屬框中無電流 Bbc，金屬框中電流方向沿abca CUbcBl2，金屬框中無電流 1 2 DUbcBl2，金屬框中電流方向沿acba 1 2 解析金屬框abc平面與磁場平行轉(zhuǎn)動過程中磁通量始終為零，所以無感應(yīng)電流產(chǎn) 生，選項 B、D 錯誤轉(zhuǎn)動過程中bc邊和ac邊均切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由右手定 則判斷ac，bc，選項 A 錯誤由轉(zhuǎn)動切割產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的公式得 UbcBl2，選項 C 正確 1 2 5如圖甲所示，一個電

23、阻值為R，匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為 2R的電阻R1連 接成閉合回路線圈的半徑為r1，在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向 里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的關(guān)系圖線如圖乙所示圖線與橫、縱軸的截 距分別為t0和B0，導(dǎo)線的電阻不計求 0 至t1時間內(nèi)： (1)通過電阻R1的電流大小和方向； (2)通過電阻R1的電荷量q和熱量Q 解析(1)由圖象分析可知，0 至t1時間內(nèi)有， B t B0 t0 由法拉第電磁感應(yīng)定律有EnnS， t B t 而Sr，由閉合電路歐姆定律有I1 2 2 E R1R 聯(lián)立以上各式解得通過電阻R1上的電流大小為I1， nB0r2 2 3Rt0 由

24、楞次定律可得通過電阻R1上的電流方向為從b到a (2)通過電阻R1上的電荷量 qI1t1， nB0r2 2t1 3Rt0 電阻R1上產(chǎn)生的熱量 QI R1t1 2 1 2n2B2 02r4 2t1 9Rt2 0 答案(1)，方向從b到a(2) nB0r2 2 3Rt0 nB0r2 2t1 3Rt0 2n2B2 02r4 2t1 9Rt2 0 例 1(2017貴州貴陽檢測6 分)半徑為r、電阻為R的n匝圓形線圈在邊長為l的 正方形區(qū)域abcd外，勻強磁場充滿并垂直穿過該正方形區(qū)域，如圖甲所示當(dāng)磁場隨時間 的變化規(guī)律如圖乙所示時，穿過圓形線圈磁通量的變化率為_，t0時刻線圈產(chǎn)生的 感應(yīng)電流為_ 答

25、題送檢來自閱卷名師報告 錯 誤 致錯原因 扣 分 (1 ) 認(rèn)為磁通量的變化率與線圈的匝數(shù)有關(guān)，所以得出nSn t B t l2. B0 t0 (2 ) 將線圈的面積代入上式得出nSn. t B t B0r2 t0 3 (3 ) t0時刻磁感應(yīng)強度為零，所以感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流均為零 3 解析磁通量的變化率為Sl2，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得線圈中的 t B t B0 t0 感應(yīng)電動勢Ennl2，再根據(jù)閉合電路歐姆定律得感應(yīng)電流I n t B0 t0 E R B0l2 t0R 答案l2n B0 t0 B0l2 t0R 1(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轉(zhuǎn)動現(xiàn)施加 一

26、垂直穿過圓盤的有界勻強磁場，圓盤開始減速在圓盤減速過程中，以下說法正確的是( ABDABD) 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)動 解析把圓盤看成沿半徑方向緊密排列的“輻條” ，由右手定則知，圓心處電勢高，選 項 A 正確；所加磁場越強，感應(yīng)電流越強，安培力越大，對圓盤轉(zhuǎn)動的阻礙越大，選項 B 正確；如果磁場反向，由楞次定律可知，仍阻礙圓盤轉(zhuǎn)動，選項 C 錯誤；若將整個圓盤置 于磁場中，則圓盤中無感應(yīng)電流，圓盤將勻速轉(zhuǎn)動，選項 D 正確 2. 如圖所示，上下開口、內(nèi)壁光滑的銅管P和

27、塑料管Q豎直放置，小磁塊先后在兩管 中從相同高度處由靜止釋放，并落至底部，則小磁塊(C C) A在P和Q中都做自由落體運動 B在兩個下落過程中的機械能都守恒 C在P中的下落時間比在Q中的長 D落至底部時在P中的速度比在Q中的大 解析小磁塊在銅管中下落時，由于電磁阻尼作用，不做自由落體運動，而在塑料管 中不受阻力作用而做自由落體運動，因此在P中下落得慢，用時長，到達底端速度小，選 項 C 正確，A、B、D 錯誤 3(2018廣西南寧質(zhì)檢)(多選)半徑為a、右端開小口的導(dǎo)體圓環(huán)和長為 2a的導(dǎo)體 直桿，單位長度電阻均為R0.圓環(huán)水平固定放置，整個內(nèi)部區(qū)域分布著垂直紙面向里的勻 強磁場，磁感應(yīng)強度為

28、B.直桿在圓環(huán)上以速度v平行于直徑CD向右做勻速直線運動，直 桿始終有兩點與圓環(huán)良好接觸，從圓環(huán)中心O開始，直桿的位置由確定，如圖所示則 (ACDACD) A0 時，直桿產(chǎn)生的電動勢為 2Bav B時，直桿產(chǎn)生的電動勢為Bav 33 C0 時，直桿受的安培力大小為 4B2av 2R0 D時，直桿受的安培力大小為 3 3B2av 53R0 解析當(dāng)0 時，直桿切割磁感線的有效長度l12a，所以直桿產(chǎn)生的電動勢 E1Bl1v2Bav，選項 A 正確；此時直桿上的電流I1，直桿受到 E1 a2aR0 2Bv 2R0 的安培力大小F1BI1l1，選項 C 正確；當(dāng)時，直桿切割磁感線的有效 4B2av 2

29、R0 3 長度l22acosa，直桿產(chǎn)生的電動勢E2Bl2vBav，選項 B 錯誤；此時直桿上的電流 3 I2，直桿受到的安培力大小F2BI2l2，選項 E2 (2a 2a 6 a)R0 3Bv 53R0 3B2av 53R0 D 正確 4(2018湖北黃岡模擬)如圖所示，勻強磁場的磁感應(yīng)強度方向豎直向上，大小為 B0，用電阻率為、橫截面積為S的導(dǎo)線做成的邊長為l的正方形線框abcd水平放置， OO為過ad、bc兩邊中點的直線，線框全部都位于磁場中現(xiàn)把線框右半部分固定不動， 而把線框左半部分以O(shè)O為軸向上轉(zhuǎn)動 60，如圖中虛線所示 (1)求轉(zhuǎn)動過程中通過導(dǎo)線橫截面的電荷量； (2)若轉(zhuǎn)動后磁感

30、應(yīng)強度隨時間按BB0kt變化(k為常量)，求出磁場對線框ab邊 的作用力大小隨時間變化的關(guān)系式 解析(1)線框在轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的平均電動勢 B0 E t S t 由歐姆定律得線框的平均電流 I E R 由電阻定律得R 4l S 轉(zhuǎn)動過程中通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q t， I B0S 4l S 其中 Scos60 l2 2 l2 2 l2 4 以上各式聯(lián)立得q B0lS 16 (2)轉(zhuǎn)動后，磁感應(yīng)強度按BB0kt變化，在線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小ES有效 ，其中k，S有效cos 60.代入得E B t B t l2 2 l2 2 3l2k 4 由歐姆定律得I ，ab邊受安培力FBIl， E R 以

31、上各式聯(lián)立得F(B0kt) 3kl2S 16 答案(1)(2)F(B0kt) B0lS 16 3kl2S 16 1(2017全國卷)(多選)兩條平行虛線間存在一勻強磁場，磁感應(yīng)強度方向與紙面 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，如圖甲所示已知導(dǎo)線框一直向右做勻速直線運動，cd邊于t0 時刻進入磁 場線框中感應(yīng)電動勢隨時間變化的圖線如圖乙所示(感應(yīng)電流的方向為順時針時，感應(yīng)電 動勢取正)下列說法正確的是(BCBC) A磁感應(yīng)強度的大小為 0.5 T B導(dǎo)線框運動速度的大小為 0.5 m/s C磁感應(yīng)強度的方向垂直于紙面向外 D在

32、t0.4 s 至t0.6 s 這段時間內(nèi)，導(dǎo)線框所受的安培力大小為 0.1 N 解析由題圖乙可知，導(dǎo)線框運動的速度大小v m/s0.5 m/s，選項 B 正確； L t 0.1 0.2 導(dǎo)線框進入磁場的過程中，cd邊切割磁感線，由EBLv，得BT0.2 E Lv 0.01 0.1 0.5 T，選項 A 錯誤；由圖可知，導(dǎo)線框進入磁場的過程中，感應(yīng)電流的方向為順時針方向，根 據(jù)楞次定律可知，磁感應(yīng)強度方向垂直紙面向外，選項 C 正確；在 0.40.6 s 這段時間內(nèi)， 導(dǎo)線框正在出磁場，回路中的電流大小I A2 A，則導(dǎo)線框受到的安培力 E R 0.01 0.005 FBIL0.220.1 N0

33、.04 N，選項 D 錯誤 2(2017天津卷)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，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平 面向下現(xiàn)使磁感應(yīng)強度隨時間均勻減小，ab始終保持靜止，下列說法正確的是(D D) Aab中的感應(yīng)電流方向由b到a Bab中的感應(yīng)電流逐漸減小 Cab所受的安培力保持不變 Dab所受的靜摩擦力逐漸減小 解析根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場向下，再根據(jù)安培定則，可判斷ab中感應(yīng) 電流方向從a到b，選項 A 錯誤；磁場變化是均勻的，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電 動勢恒定不變，感應(yīng)電流I恒定不變，選項 B 錯

34、誤；安培力FBIL，由于I、L不變，B減 小，所以ab所受的安培力逐漸減小，根據(jù)力的平衡條件，靜摩擦力逐漸減小，選項 C 錯誤， D 正確 3(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(BCDBCD) 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 解析由于銅質(zhì)弦不能被磁化，因此振動時不能產(chǎn)生變化的磁場，線圈中不能產(chǎn)生感 應(yīng)電流，因此電吉他不能正常工作，選項 A 錯誤；取走磁體

35、，沒有磁場，金屬弦不能被磁 化，振動時不能產(chǎn)生變化的磁場，線圈中不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，電吉他不能正常工作，選項 B 正確；增加線圈的匝數(shù)，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，線圈中的感應(yīng)電動勢會增大，選 項 C 正確；弦振動過程中，線圈中的磁場方向不變，但磁通量一會兒增大，一會兒減小， 產(chǎn)生的電流方向不斷變化，選項 D 正確 4(多選)法拉第圓盤發(fā)電機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(ABAB) 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

36、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?2 倍，則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?2 倍 解析設(shè)圓盤的半徑為r，圓盤轉(zhuǎn)動的角速度為，則圓盤轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的電動勢為 EBr 2，可知，轉(zhuǎn)動的角速度恒定，電動勢恒定，電流恒定，選項 A 正確；根據(jù)右手 1 2 定則可知，從上向下看，圓盤順時針轉(zhuǎn)動，圓盤中電流由邊緣指向圓心，即電流沿a到b 的方向流動，選項 B 正確；圓盤轉(zhuǎn)動方向不變，產(chǎn)生的電流方向不變，選項 C 錯誤；若圓 盤轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)樵瓉淼?2 倍，則電動勢變?yōu)樵瓉淼?2 倍，電流變?yōu)樵瓉淼?2 倍，由 PI2R可知

37、，電阻R上的熱功率變?yōu)樵瓉淼?4 倍，選項 D 錯誤 5如圖為無線充電技術(shù)中使用的導(dǎo)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)，勻強磁場平行于線圈軸線向右穿過線圈，其磁感應(yīng)強度大小由B1均勻增加到 B2，則該段時間線圈兩端a和b之間的電勢差ab(C C) A恒為B從 0 均勻變化到 nSB2B 1 t2t1 nSB2B 1 t2t1 C恒為D從 0 均勻變化到 nSB2B 1 t2t1 nSB2B 1 t2t1 解析根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得，感應(yīng)電動勢Enn，由楞次定律 t B2B 1 S t2t1 和右手螺旋定則可判斷b點電勢高于a點電勢，因磁場均勻變化，所以感應(yīng)電動勢恒定

38、， 因此a、b兩點電勢差恒為abn，選項 C 正確 B2B 1 S t2t1 6(多選)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(ABAB) 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 解析當(dāng)電磁鐵接通交流電源時，金屬杯處在變化的磁場中產(chǎn)生渦電流發(fā)熱，使水溫 升高要縮短加熱時間，需增大渦電流，即增大感應(yīng)電動勢或減小電阻增加線圈匝數(shù)、 提高交變電流的頻率都是為了增大感應(yīng)電動勢，瓷杯不能產(chǎn)生渦電流，取走鐵芯會導(dǎo)致磁 性減弱所以選項 A、B 正確，C、D 錯誤 7(多選)如圖，一

39、端接有定值電阻的平行金屬軌道固定在水平面內(nèi)，通有恒定電流的 長直絕緣導(dǎo)線垂直并緊靠軌道固定，導(dǎo)體棒與軌道垂直且接觸良好在向右勻速通過M、N 兩區(qū)的過程中，導(dǎo)體棒所受安培力分別用FM、FN表示不計軌道電阻以下敘述正確的是 (BCDBCD) AFM向右 BFN向左 CFM逐漸增大 DFN逐漸減小 解析電磁感應(yīng)中，感應(yīng)電流所受安培力總是阻礙導(dǎo)體棒的運動，且安培力既垂直于 導(dǎo)體棒又垂直于磁場，故FM、FN方向均向左，選項 A 錯誤，B 正確；導(dǎo)體棒在M區(qū)運動時， 離通電直導(dǎo)線距離逐漸變小，磁場逐漸增強，感應(yīng)電流及安培力均變大；同理，在N區(qū)運 動時，遠離通電直導(dǎo)線，磁場減弱，感應(yīng)電流及安培力均變小故選項

40、 C、D 正確 8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t0 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 始運動t0時刻，金屬桿進入磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強磁場區(qū)域， 且在磁場中恰好能保持勻速運動桿與導(dǎo)軌的電阻均忽略不計，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)金屬桿在磁場中運動時產(chǎn)生的電動勢的大??； (2)電阻的阻值 解析(1)設(shè)金屬桿進入磁場前的加速度大小為a，由牛頓第二定律得 maFmg， 設(shè)金屬桿到達磁場左邊界時的速度為v，由運動學(xué)公式有 vat0， 當(dāng)

41、金屬桿以速度v在磁場中運動時，由法拉第電磁感應(yīng)定律，桿中的電動勢為 EBlv， 聯(lián)立式可得EBlt0( g) F m (2)設(shè)金屬桿在磁場區(qū)域中勻速運動時，金屬桿中的電流為I，根據(jù)歐姆定律I ， E R 式中R為電阻的阻值，金屬桿所受的安培力為F安BlI， 因金屬桿做勻速運動，由牛頓運動定律得FmgF安0， 聯(lián)立式得R B2l2t0 m 答案(1)Blt0( mg)(2) F m B2l2t0 m 課時達標(biāo)課時達標(biāo)第第 2828 講講 (見課時達標(biāo) P55) 解密考綱考查公式En和EBlv的應(yīng)用；會判斷電動勢的方向；理解自感現(xiàn) t 象、渦流等概念，能分析通電自感和斷電自感 1(多選)如圖所示，

42、不計電阻的光滑U形金屬框水平放置，光滑、豎直玻璃擋板 H、P固定在框上，H、P的間距很小質(zhì)量為 0.2 kg 的細金屬桿CD恰好無擠壓地放在兩擋 板之間，與金屬框接觸良好并圍成邊長為 1 m 的正方形，其有效電阻為 0.1 .此時在整 個空間加方向與水平面成 30角且與金屬桿垂直的勻強磁場，磁感應(yīng)強度隨時間變化規(guī)律 是B(0.40.2t)T，圖示磁場方向為正方向，框、擋板和桿不計形變則(ACAC) At1 s 時，金屬桿中感應(yīng)電流方向從C到D Bt3 s 時，金屬桿中感應(yīng)電流方向從D到C Ct1 s 時，金屬桿對擋板P的壓力大小為 0.1 N Dt3 s 時，金屬桿對擋板H的壓力大小為 0.2

43、 N 解析由楞次定律可知，t1 s、t3 s 時，金屬桿中感應(yīng)電流方向均從C到D，選 項 A 正確，選項 B 錯誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律，得感應(yīng)電動勢ESsin 30 B t 0.1 V，感應(yīng)電流I 1 A，t1 s 時，金屬桿受力如圖甲所示，由平衡條件，得 E R FPFAsin 30BILsin 30(0.40.21) TILsin 300.1 N，選項 C 正確； t3 s 時，金屬桿受力如圖乙所示，由平衡條件，得FHFAsin 30B3ILsin 30，而 B30.4 T0.23 T0.2 T，方向向左上方，代入解得FH0.1 N，選項 D 錯誤 2(多選)如圖所示，勻強磁場的方向垂直

44、于電路所在平面向里，導(dǎo)體棒ab與電路接 觸良好當(dāng)導(dǎo)體棒ab在外力F作用下從左向右做勻加速直線運動時，若不計摩擦和導(dǎo)線的 電阻，整個過程中，燈泡L未被燒毀，電容器C未被擊穿，則該過程中(ABAB) A感應(yīng)電動勢將變大 B燈泡L的亮度變大 C電容器C的上極板帶負(fù)電 D電容器兩極板間的電場強度將減小 解析當(dāng)導(dǎo)體棒ab在外力F作用下從左向右做勻加速直線運動時，由右手定則知，導(dǎo) 體棒a端的電勢高，電容器C的上極板帶正電；由公式EBlv知，感應(yīng)電動勢將變大，導(dǎo) 體棒兩端的電壓變大，燈泡L的亮度變大，由于場強E ，電容器兩極板間的電場強度將 U d 變大綜上可知，選項 A、B 正確，C、D 錯誤 3矩形導(dǎo)線

45、框abcd固定在勻強磁場中，如圖甲所示，磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平 面垂直，規(guī)定磁場的正方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示， 則(A A) A從 0 到t1時間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流的方向為adcba B從 0 到t1時間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流越來越小 C從t1到t2時間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流越來越大 D從t1到t2時間內(nèi)，導(dǎo)線框bc邊受到的安培力大小保持不變 解析從 0 到t1時間內(nèi)，垂直紙面向里的磁感應(yīng)強度減小，磁通量減小，根據(jù)楞次定 律可判斷，產(chǎn)生順時針方向的電流，故選項 A 正確；由ES，I ，且磁感應(yīng) t B t E R 強度均勻減小，為一恒定值，則線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小不變

46、，故選項 B、C 錯誤； B t 磁感應(yīng)強度B均勻變化，由FBILbc知，bc邊受到的安培力是變化的，故選項 D 錯誤 4(多選)如圖所示在方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場區(qū)域中有一個 由均勻?qū)Ь€制成的單匝矩形線框abcd.線框以恒定的速度v沿垂直磁場方向向右運動，運 動中線框dc邊始終與磁場右邊界平行，線框邊長adl，cd2l.線框?qū)Ь€的總電阻為R. 則在線框離開磁場的過程中下列說法中正確的是 (ABDABD) A流過線框截面的電量為 2Bl2 R B線框中的電流在ad邊產(chǎn)生的熱量 2l3B2v 3R C線框所受安培力的合力為 2B2l2v R Dad間的電壓為 Blv 3 解析線

47、框離開磁場的過程中，感應(yīng)電動勢E2Blv，由電路知識可知ad間的電壓為 Uad ，線框所受安培力的合力為FBI(2l)，產(chǎn)生的總熱量 E 6 Blv 3 4B2l2v R QI2Rt，t ，Qad ，所以Qad，通過的電量q.綜上可知，選項 l v Q 6 2l3B2v 3R R 2Bl2 R A、B、D 正確，C 錯誤 5一直升飛機停在南半球的地磁極上空，該處地磁場的磁感應(yīng)強度在豎直方向的分量 為B，螺旋槳葉片的長度為l，螺旋槳轉(zhuǎn)動的頻率為f，順著地磁場的方向看，螺旋槳按順 時針方向轉(zhuǎn)動螺旋槳葉片的近軸端為a，遠軸端為b，如圖所示如果忽略a到轉(zhuǎn)軸中心 線的距離，用E表示每個葉片中的感應(yīng)電動勢

48、，則(A A) AEfl2B，且a點電勢低于b點電勢 BE2fl2B，且a點電勢低于b點電勢 CEfl2B，且a點電勢高于b點電勢 DE2fl2B，且a點電勢高于b點電勢 解析螺旋槳的葉片圍繞著O點轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為EBl(l) 1 2 B(2f)l2fl2B，由右手定則判斷出b點電勢比a點電勢高所以選項 A 正確 1 2 6如圖所示的電路中，L為自感線圈，其直流電阻與電阻R相等，C為電容器，電源 內(nèi)阻不可忽略當(dāng)開關(guān) S 由閉合變?yōu)閿嚅_瞬間，下列說法正確的是(B B) A通過燈A的電流由c到dBA燈突然閃亮一下再熄滅 CB燈無電流通過，不可能變亮D電容器立即放電 解析S 斷開瞬間，線圈L與A燈、電阻R形成閉合回路，通過燈A的電流由d到c， 故選項 A 錯由于自感提供給A燈的電流開始時大于電源原來提供的電流，故A燈閃亮一 下再熄滅，選項 B 正確S 斷開瞬間，電源的路端電壓增大，將對電容器充電，充電電流 通過B燈，可能會使B燈閃亮一下再熄滅，故選項 C、D 均錯 7(多選)用一根橫截面積為S、電阻率為的硬質(zhì)導(dǎo)線做成一個半徑為r的圓環(huán)， ab為圓環(huán)的一條直徑，如圖所示，在ab的左側(cè)存在一個均勻變化的勻強磁場，磁場垂直 圓環(huán)所在平面，方向如圖，磁感應(yīng)強度大小隨時間的變化率 k(k0)，則(BDBD) B t A圓環(huán)中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流 B圓環(huán)具有擴張的