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第06講法拉第電磁感應(yīng)定律目標(biāo)導(dǎo)航目標(biāo)導(dǎo)航課程標(biāo)準(zhǔn)課標(biāo)解讀通過實(shí)驗(yàn),理解法拉第電磁感應(yīng)定律。1.掌握法拉第電磁感應(yīng)定律,能夠運(yùn)用法拉第電磁感應(yīng)定律定量計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢的大小。E=Blv或E=Blvsinθ計(jì)算導(dǎo)體切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢。3.了解動(dòng)生電動(dòng)勢的概念,通過克服安培力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。知識(shí)精講知識(shí)精講知識(shí)點(diǎn)01電磁感應(yīng)定律1.感應(yīng)電動(dòng)勢在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢叫作感應(yīng)電動(dòng)勢,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源.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(dòng)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=neq\f(ΔΦ,Δt),其中n為線圈的匝數(shù).(3)在國際單位制中,磁通量的單位是韋伯(Wb),感應(yīng)電動(dòng)勢的單位是伏(V).【知識(shí)拓展1】1.磁通量Φ、磁通量的變化量ΔΦ及磁通量的變化率eq\f(ΔΦ,Δt)的比較:磁通量Φ磁通量的變化量ΔΦ磁通量的變化率eq\f(ΔΦ,Δt)物理意義某時(shí)刻穿過磁場中某個(gè)面的磁感線條數(shù)在某一過程中,穿過某個(gè)面的磁通量的變化量穿過某個(gè)面的磁通量變化的快慢當(dāng)B、S互相垂直時(shí)的大小Φ=BSΔΦ=eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(Φ2-Φ1,B·ΔS,S·ΔB))eq\f(ΔΦ,Δt)=eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\f(|Φ2-Φ1|,Δt),B·\f(ΔS,Δt),\f(ΔB,Δt)·S))注意若穿過的平面中有方向相反的磁場,則不能直接用Φ=BS.Φ為抵消以后所剩余的磁通量開始和轉(zhuǎn)過180°時(shí)平面都與磁場垂直,但穿過平面的磁通量是不同的,一正一負(fù),ΔΦ=2BS,而不是零在Φ-t圖像中,可用圖線的斜率表示eq\f(ΔΦ,Δt)E=neq\f(ΔΦ,Δt)的理解感應(yīng)電動(dòng)勢的大小E由磁通量變化的快慢,即磁通量變化率eq\f(ΔΦ,Δt)決定,與磁通量Φ、磁通量的變化量ΔΦ無關(guān).【即學(xué)即練1】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)出聲音,下列說法不正確的是()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D.弦振動(dòng)過程中,線圈中的電流方向不斷變化【答案】A【解析】A.銅不可以被磁化,則選用銅質(zhì)弦,電吉他不能正常工作,A錯(cuò)誤,符合題意;B.取走磁體,就沒有磁場,弦振動(dòng)時(shí)不能切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流,電吉他將不能正常工作,B正確,不符合題意;C.根據(jù)可知,增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢,C正確,不符合題意;D.弦振動(dòng)過程中,磁場方向不變,但磁通量有時(shí)變大,有時(shí)變小,據(jù)楞次定律可知,線圈中的電流方向不斷變化,D正確,不符合題意。故選A。知識(shí)點(diǎn)02導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢1.導(dǎo)線垂直于磁場方向運(yùn)動(dòng),B、l、v兩兩垂直時(shí),如下左圖所示,E=Blv.2.導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向與導(dǎo)線本身垂直,但與磁感線方向夾角為θ時(shí),如上右圖所示,E=Blvsinθ.3.導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流,導(dǎo)體棒所受安培力的方向與導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)方向相反,導(dǎo)體棒克服安培力做功,把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.【知識(shí)拓展2】1.導(dǎo)線切割磁感線時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢表達(dá)式的推導(dǎo)如下圖所示,閉合電路一部分導(dǎo)線ab處于勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,ab的長度為l,ab以速度v勻速垂直切割磁感線.則在Δt內(nèi)穿過閉合電路磁通量的變化量為ΔΦ=BΔS=BlvΔt根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得E=eq\f(ΔΦ,Δt)=Blv.2.對(duì)公式的理解(1)當(dāng)B、l、v三個(gè)量的方向互相垂直時(shí),E=Blv;當(dāng)有任意兩個(gè)量的方向互相平行時(shí),導(dǎo)線將不切割磁感線,E=0.(2)當(dāng)l垂直B且l垂直v,而v與B成θ角時(shí),導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大小為E=Blvsinθ.(3)若導(dǎo)線是彎折的,或l與v不垂直時(shí),E=Blv中的l應(yīng)為導(dǎo)線在與v垂直的方向上的投影長度,即有效切割長度.上圖甲中的有效切割長度為:L=eq\x\to(cd)sinθ;圖乙中的有效切割長度為:L=eq\x\to(MN);圖丙中的有效切割長度為:沿v1的方向運(yùn)動(dòng)時(shí),L=eq\r(2)R;沿v2的方向運(yùn)動(dòng)時(shí),L=R.如下圖所示,導(dǎo)體棒在磁場中繞A點(diǎn)在紙面內(nèi)以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則AC在切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為E=Bleq\x\to(v)=Bl·eq\f(ωl,2)=eq\f(1,2)Bl2ω.【即學(xué)即練2】水平導(dǎo)軌左端接電阻R,導(dǎo)軌電阻不計(jì),垂直導(dǎo)軌方向有勻強(qiáng)磁場,導(dǎo)軌寬為d,垂直導(dǎo)軌放一不計(jì)電阻的導(dǎo)體棒,當(dāng)導(dǎo)體棒以速度v勻速向右運(yùn)動(dòng)時(shí),回路會(huì)有一個(gè)電流,之后把導(dǎo)體棒固定在離電阻距離也是d的地方,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化,在回路中也產(chǎn)生相同的電流,下列說法正確的是()
A.磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率磁場一定增加,與磁場的方向無關(guān)B.磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率磁場一定減少,與磁場的方向無關(guān)C.磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率磁場一定增加,與磁場的方向無關(guān)D.磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率磁場增加減少與磁場的方向有關(guān)【答案】C【解析】當(dāng)導(dǎo)體棒以速度v勻速向右運(yùn)動(dòng)時(shí),閉合回路中磁通量增加,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化時(shí),在回路中也產(chǎn)生相同方向的電流,此時(shí)閉合回路中磁通量也要增加,則磁感應(yīng)強(qiáng)度一定增加;當(dāng)導(dǎo)體棒以速度v勻速向右運(yùn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為在回路中也產(chǎn)生相同電流,感應(yīng)電動(dòng)勢也相等,故即可得故C正確。故選C。知識(shí)點(diǎn)03與E=Blvsinθ的區(qū)別與聯(lián)系比較項(xiàng)E=Blvsinθ區(qū)別研究對(duì)象一個(gè)回路在磁場中運(yùn)動(dòng)的一段導(dǎo)線適用范圍無論什么方式引起的變化都適用只適用于一段導(dǎo)線切割磁感線的情況用途一般用于求平均感應(yīng)電動(dòng)勢一般用于求瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢聯(lián)系①E=Blvsinθ是由在一定條件下推導(dǎo)出來的,所以二者是統(tǒng)一的。②當(dāng)公式中的△t→0時(shí),E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢;當(dāng)公式E=Blvsinθ中的v為平均速度時(shí),E為平均感應(yīng)電動(dòng)勢?!炯磳W(xué)即練3】如圖,兩條間距為L的平行金屬導(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;一金屬棒垂直放置在兩導(dǎo)軌上;在MN左側(cè)面積為S的圓形區(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B隨時(shí)間t的變化關(guān)系為B=kt,式中k為常量,且k>0;在MN右側(cè)區(qū)域存在一與導(dǎo)軌垂直、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場。t=0時(shí)刻,金屬棒從MN處開始,在水平拉力F作用下以速度v0向右勻速運(yùn)動(dòng)。金屬棒與導(dǎo)軌的電阻及摩擦均可忽略。則()A.在t時(shí)刻穿過回路的總磁通量為B0Lv0tB.電阻R上的電流隨時(shí)間均勻增大C.在時(shí)間Δt內(nèi)流過電阻的電荷量為ΔtD.金屬棒所受的水平拉力F隨時(shí)間均勻增大【答案】C【解析】A.根據(jù)題圖可知,MN左邊的磁場方向與右邊的磁場方向相同,則穿過回路的總磁通量即為兩邊磁通量之和,在t(t>0)時(shí)刻穿過回路的總磁通量為故A錯(cuò)誤;B.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得,回路中產(chǎn)生總的感應(yīng)電動(dòng)勢為由閉合電路歐姆定律有則電阻R上的電流為恒定電流,故B錯(cuò)誤;C.在時(shí)間Δt內(nèi)流過電阻的電荷量為故C正確;D.金屬棒受到的安培力大小為保持不變,金屬棒勻速運(yùn)動(dòng),水平拉力大小等于安培力大小,所以水平拉力F保持不變,故D錯(cuò)誤。故選C。能力拓展能力拓展考法01已知感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化關(guān)系式求電動(dòng)勢【典例1】將一U形金屬導(dǎo)軌置于水平面上,導(dǎo)軌所在平面存在方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場,磁場區(qū)域如圖所示(Ⅱ位置為磁場的邊界線)。一金屬棒垂直導(dǎo)軌放置在位置I處,在外力作用下開始向右運(yùn)動(dòng),已知由I位置和Ⅱ位置及導(dǎo)軌圍成的面積為S。則()A.金屬棒從I位置運(yùn)動(dòng)至Ⅱ位置的過程中,金屬棒與導(dǎo)軌圍成的回路中有順時(shí)針方向的電流B.金屬棒從Ⅱ位置運(yùn)動(dòng)至Ⅲ位置的過程中,金屬棒與導(dǎo)軌圍成的回路中有逆時(shí)針方向的電流C.金屬棒從I位置運(yùn)動(dòng)至Ⅲ位置的過程中,穿過金屬棒與導(dǎo)軌圍成的回路的磁通量的變化量為2BSD.金屬棒從Ⅱ位置運(yùn)動(dòng)至Ⅲ位置的過程中,若磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度變化,則金屬棒與導(dǎo)軌圍成的回路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生【答案】D【解析】A.金屬棒從I位置運(yùn)動(dòng)至Ⅱ位置的過程中,該回路的磁通量增加,根據(jù)楞次定律有,金屬棒與導(dǎo)軌圍成的回路中有逆時(shí)針方向的電流,所以A錯(cuò)誤;B.金屬棒從Ⅱ位置運(yùn)動(dòng)至Ⅲ位置的過程中,該回路的磁通量保持不來,金屬棒與導(dǎo)軌圍成的回路中沒有感應(yīng)電流,所以B錯(cuò)誤;C.金屬棒從I位置運(yùn)動(dòng)至Ⅲ位置的過程中,穿過金屬棒與導(dǎo)軌圍成的回路的磁通量的變化量為BS,所以C錯(cuò)誤;D.金屬棒從Ⅱ位置運(yùn)動(dòng)至Ⅲ位置的過程中,若磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度變化,根據(jù)則金屬棒與導(dǎo)軌圍成的回路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生,所以D正確;故選D??挤?2根據(jù)B-t圖像計(jì)算感生電動(dòng)勢的大小【典例2】如圖1所示,矩形導(dǎo)線框固定在勻強(qiáng)磁場中,磁感線垂直于線框所在平面向里。規(guī)定垂直于線框所在平面向里為磁場的正方向;線框中沿著方向?yàn)楦袘?yīng)電流i的正方向。要在線框中產(chǎn)生如圖2所示的感應(yīng)電流,則磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律可能為()A. B.C. D.【答案】B【解析】A.圖中,在0-t0時(shí)間內(nèi),磁場垂直紙面向里,且均勻增大,根據(jù)楞次定律,知感應(yīng)電流的方向?yàn)锳DCBA,與規(guī)定的正方向相反,感應(yīng)電流為負(fù)值.故A錯(cuò)誤;B.圖中,在0-t0時(shí)間內(nèi),磁場垂直紙面向里,且均勻減小,根據(jù)楞次定律,知感應(yīng)電流的方向?yàn)锳BCDA,與規(guī)定的正方向相同,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為定值,則感應(yīng)電流為定值,同理,在t0-2t0時(shí)間內(nèi),感應(yīng)電流的方向?yàn)锳DCBA,與規(guī)定的正方向相反,感應(yīng)電流為負(fù)值,且為定值.故B正確;C.圖中,在0-t0時(shí)間內(nèi),磁場垂直紙面向里,且均勻減小,根據(jù)楞次定律,知感應(yīng)電流的方向?yàn)锳BCDA,與規(guī)定的正方向相同,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為定值,則感應(yīng)電流為定值,在t0-2t0時(shí)間內(nèi),磁場方向垂直紙面向外,且均勻增大,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的方向仍然為ABCDA,與規(guī)定的正方向相同.故C錯(cuò)誤;D.圖中,在0-t0時(shí)間內(nèi),磁場大小不變,不會(huì)同理,在t0-2t0時(shí)間內(nèi)也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流.故D錯(cuò)誤。故選B。分層提分分層提分題組A基礎(chǔ)過關(guān)練1.如圖,一水平放置的單匝矩形線框面積為S,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向斜向上,與水平面成角,現(xiàn)若使矩形線框以左邊的一條邊為軸轉(zhuǎn)到豎直的虛線位置,則此過程中穿過矩形線框的磁通量的變化量大小是()A. B.C. D.【答案】D【解析】假設(shè)原來磁感線是從正面穿向背面,以此方向?yàn)檎?,則原來的磁通量為旋轉(zhuǎn)后磁感線從背面穿向正面,此時(shí)的磁通量為此過程中穿過矩形線框的磁通量的變化量大小是故選D。2.對(duì)某一確定的閉合電路,下列關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的說法中,正確的是()A.穿過閉合電路的磁通量為零的瞬間,閉合電路中不可能有感應(yīng)電流B.穿過閉合電路的磁通量增大,但閉合電路中感應(yīng)電流可能減小C.穿過閉合電路的磁通量減小,則閉合電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢一定減小D.穿過閉合電路的磁通量變化越來越快,但閉合電路中的感應(yīng)電流可能不變【答案】B【解析】A.穿過閉合電路的磁通量為零的瞬間,磁通量的變化率可能不為零,因此閉合電路中可能有感應(yīng)電流,故A錯(cuò)誤;BC.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知,感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與磁通量的變化率成正比,與磁通量沒有直接關(guān)系,穿過閉合電路的磁通量增大(或減?。?,但磁通量的變化率不一定增大(或減小),則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢不一定增大(或減小),閉合電路中的感應(yīng)電流不一定增大(或減小),故B正確,C錯(cuò)誤;D.磁通量變化越快,感應(yīng)電動(dòng)勢越大,感應(yīng)電流也越大,故D錯(cuò)誤。故選B。3.空間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為的勻強(qiáng)磁場,在如圖所示的幾種情況中,金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為的是()A.只有乙 B.乙和丁C.甲、乙、丁 D.甲、乙、丙、丁【答案】C【解析】根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢表達(dá)式適用于B、L、兩兩垂直,甲正確,丙錯(cuò)誤;乙圖中只有豎直邊產(chǎn)生電動(dòng)勢,且電動(dòng)勢為BL,水平邊不切割磁感線不產(chǎn)生電動(dòng)勢,故乙正確;丁圖半圓的等效長度為L,且互相垂直,故產(chǎn)生電動(dòng)勢為BL,故丁圖正確。故選C。4.如圖甲所示,等腰直角三角形OPQ區(qū)域內(nèi)存在著垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,它的OP邊在x軸且長為L。紙面內(nèi)一邊長為L的正方形導(dǎo)線框的一條邊在x軸上,且線框沿x軸正方向以恒定的速度v穿過磁場區(qū)域,在t=0時(shí)該線框恰好位圖甲中所示的位置。現(xiàn)規(guī)定以逆時(shí)針方向?yàn)閷?dǎo)線框中感應(yīng)電流的正方向,在圖乙所示的四幅圖中,能正確表示感應(yīng)電流隨線框位移關(guān)系的是()A. B.C. D.【答案】C【解析】導(dǎo)線框前進(jìn)0~L過程中,單邊(右邊框)切割磁感線,有其中l(wèi)為實(shí)際切割長度,隨著導(dǎo)線框的移動(dòng)而減小,故感應(yīng)電流減小。又根據(jù)右手定則判斷出導(dǎo)線框中電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針。即該過程中,感應(yīng)電流在第一象限,且不斷減小。同理導(dǎo)線框前進(jìn)L~2L過程中,也是單邊(左邊框)切割,其實(shí)際切割長度一直再減小,其感應(yīng)電流減小,根據(jù)右手定則,電流方向?yàn)轫槙r(shí)針。圖線在第四象限,且不斷減小。故選C。5.如圖所示,金屬導(dǎo)線框每邊長,每邊電阻均為,線框平面與紙面平行,有界勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為,方向垂直紙面向里。現(xiàn)用外力使線框以的速度勻速進(jìn)入磁場,則進(jìn)入磁場的過程中,c、d兩點(diǎn)間的電壓是()A. B. C. D.【答案】B【解析】進(jìn)入磁場的過程中,cd邊切割磁感線,有根據(jù)分壓原理,有故選B。6.如圖所示,足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌固定在豎直平面內(nèi),勻強(qiáng)磁場垂直導(dǎo)軌所在的平面。金屬棒AC與導(dǎo)軌垂直且接觸良好?,F(xiàn)將導(dǎo)軌接上電阻R,導(dǎo)軌和金屬棒的電阻忽略不計(jì),則金屬棒AC由靜止釋放后()A.金屬棒所受安培力的最大值與其重力大小相等B.電流方向沿棒由C指向AC.在金屬棒加速下落的過程中,金屬棒減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為在電阻上產(chǎn)生的熱量D.金屬棒達(dá)到穩(wěn)定速度后的下落過程中,金屬棒的機(jī)械能守恒【答案】A【解析】A.金屬棒受到重力和安培力作用,隨著速度的增大,安培力逐漸增大,當(dāng)安培力增大到與其重力相等時(shí)棒做勻速運(yùn)動(dòng),安培力不再增大,故A正確;B.由右手定則判斷可知,感應(yīng)電流方向沿棒由A指向C,故B錯(cuò)誤;C.在金屬棒加速下落的過程中,金屬棒減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為在電阻上產(chǎn)生的熱量和棒的動(dòng)能,故C錯(cuò)誤;D.金屬棒達(dá)到穩(wěn)定速度后的下落過程中,安培力對(duì)棒做負(fù)功,金屬棒的機(jī)械能不守恒,故D錯(cuò)誤。故選A。7.如圖所示的情況中,金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為Blv的是()A.丙和丁 B.甲、乙、丁C.甲、乙、丙、丁 D.只有乙【答案】B【解析】根據(jù)動(dòng)生電動(dòng)勢公式E=Blv其中的l應(yīng)指導(dǎo)體的有效切割長度,甲、乙、丁中的有效切割長度均為l,則電動(dòng)勢E=Blv;而丙的有效切割長度為0,則電動(dòng)勢為0。故選B。8.法拉第最初發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,閉合鐵芯上繞有、兩個(gè)線圈,線圈與鐵芯絕緣,線圈與直流電源相接,通過觀察小磁針的偏轉(zhuǎn)情況可判斷線圈中是否有電流產(chǎn)生。下列說法正確的是()A.保持開關(guān)處于閉合狀態(tài),小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)B.當(dāng)開關(guān)閉合的瞬間,小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)C.當(dāng)開關(guān)斷開的瞬間,小磁針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)D.無論開關(guān)怎樣改變,小磁針都不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)【答案】B【解析】由電磁感應(yīng)的規(guī)律可知,當(dāng)開關(guān)S閉合或斷開的瞬間,線圈M中的變化電流將激發(fā)一個(gè)變化的磁場,這個(gè)變化的磁場沿鐵芯穿過線圈N,在線圈N中激發(fā)感應(yīng)電流,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場將使小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn);開關(guān)S保持閉合狀態(tài)時(shí),線圈M中的穩(wěn)定電流激發(fā)的穩(wěn)定磁場,不能在線圈N中激發(fā)感應(yīng)電流。故選B。9.關(guān)于電場和磁場的有關(guān)問題,下列說法中正確的是()A.電場是電荷周圍空間實(shí)際存在的物質(zhì)B.由可知,電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)E與q成反比,與F成正比C.導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢為E=BLvD.根據(jù)公式可知,通電導(dǎo)線受磁場力為零的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零【答案】A【解析】A.電場是一種客觀存在的特殊物質(zhì),故A正確;B.電場強(qiáng)度是由電場自身性質(zhì)決定的,與q和F無關(guān),故B錯(cuò)誤;C.導(dǎo)體垂直切割磁感線時(shí),產(chǎn)生的電動(dòng)勢為E=BLv,故C錯(cuò)誤;D.磁感應(yīng)強(qiáng)度是由磁場自身性質(zhì)決定的,當(dāng)通電導(dǎo)線平行磁場放置時(shí),磁場力為零,但磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零,故D錯(cuò)誤。故選A。10.關(guān)于物理學(xué)發(fā)展過程中的認(rèn)識(shí),下列說法正確的是()A.奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng),并發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,揭示了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間的聯(lián)系B.法拉第在分析了許多實(shí)驗(yàn)事實(shí)后提出,感應(yīng)電流應(yīng)具有這樣的方向,即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化C.導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢,其本質(zhì)是導(dǎo)體中的自由電荷受到洛侖茲力作用,通過洛侖茲力對(duì)自由電荷做功實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化D.回路中的磁場發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢,其本質(zhì)是變化的磁場能在其周圍空間激發(fā)感生電場,通過電場力對(duì)自由電荷做功實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化【答案】D【解析】A.奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng),揭示了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間的聯(lián)系,而法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,故A錯(cuò)誤;B.楞次在分析了許多實(shí)驗(yàn)事實(shí)后提出,感應(yīng)電流應(yīng)具有這樣的方向,即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化,故B錯(cuò)誤;C.導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢,其產(chǎn)生與洛倫茲力有關(guān),但要注意洛倫茲力永不做功的性質(zhì),故C錯(cuò)誤;D.根據(jù)電磁學(xué)理論可知,回路中的磁場發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢,其本質(zhì)是變化的磁場能在其周圍空間激發(fā)感生電場,通過電場力對(duì)自由電荷做功實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化,故D正確。故選D。題組B能力提升練1.如圖所示,勻強(qiáng)磁場中有兩個(gè)由相同導(dǎo)線繞成的圓形線圈a、b,磁場方向與線圈所在平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增大。a、bEa和Eb,某時(shí)刻磁通量分別為Φa和Φb,不考慮兩線圈間的相互影響。下列說法正確的是()A.Ea:Eb=2:1,Φa:Φb=4:1,感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向B.Ea:Eb=2:1,Φa:Φb=4:1,感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向C.Ea:Eb=2:1,Φa:Φb=2:1,感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向D.Ea:Eb=4:1,Φa:Φb=4:1,感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向【答案】B【解析】設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率為k,由法拉第電磁感應(yīng)定律有可得所以磁通量與匝數(shù)無關(guān),故磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增大,根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相反,則由安培定則可知,感應(yīng)電流方向沿順時(shí)針方向,故ACD錯(cuò)誤B正確。故選B。2.如圖甲所示,圓形導(dǎo)線框與電阻R串聯(lián),框內(nèi)有變化的磁場,取由a經(jīng)R流向b為感應(yīng)電流iR的正方向,測得iR隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示,取垂直紙面向里為磁場的正方向,則描述磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖象正確的是()
A. B.C. D.【答案】B【解析】A.0~1s內(nèi)、1~2s內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知,感應(yīng)電動(dòng)勢為零,感應(yīng)電流為零,故A錯(cuò)誤.B.在0~1s內(nèi),1~2s內(nèi),根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知E=nS,磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率不變,則感應(yīng)電動(dòng)勢不變,根據(jù)楞次定律知,0~1s內(nèi)感應(yīng)電流從a經(jīng)R流向b,1~2s內(nèi)感應(yīng)電流從b經(jīng)R流向a,故B正確.C.在0~1s內(nèi),1~2s內(nèi),根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知,E=nS,磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率不變,則感應(yīng)電動(dòng)勢不變,根據(jù)楞次定律知,0~1s內(nèi)感應(yīng)電流從b經(jīng)R流向a,1~2s內(nèi)感應(yīng)電流從a經(jīng)R流向b,故C錯(cuò)誤.D.在0~1s內(nèi),1~2s內(nèi),根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知,磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率不是定值,則感應(yīng)電動(dòng)勢變化,感應(yīng)電流變化,故D錯(cuò)誤.故選B。3.如圖所示,MN、PQ為兩條平行的水平放置的金屬導(dǎo)軌,左端接有定值電阻R,金屬棒ab斜放在兩導(dǎo)軌之間,與導(dǎo)軌接觸良好,ab=L。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面,設(shè)金屬棒與兩導(dǎo)軌間夾角為60°,以速度v水平向右勻速運(yùn)動(dòng),不計(jì)導(dǎo)軌和棒的電阻,則流過金屬棒的電流為()A. B. C. D.【答案】B【解析】金屬棒切割磁感線的有效長度為根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律由歐姆定律解得B正確,ACD錯(cuò)誤。故選B。4.如圖所示,某同學(xué)在電磁爐面板上豎直放置一紙質(zhì)圓筒,圓筒上套一環(huán)形輕質(zhì)鋁箔,電磁爐產(chǎn)生的交變磁場的頻率、強(qiáng)弱及鋁箔厚度可以調(diào)節(jié)?,F(xiàn)給電磁爐通電,發(fā)現(xiàn)鋁箔懸浮了起來,若只改變其中一個(gè)變量,則()A.增強(qiáng)磁場,鋁箔懸浮高度將不變B.鋁箔越薄,鋁箔中產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大C.增大頻率,鋁箔中產(chǎn)生的感應(yīng)電流增大D.在產(chǎn)生圖示方向磁場的瞬間斷開電源,鋁箔中會(huì)產(chǎn)生圖示方向的電流【答案】C【解析】A.發(fā)現(xiàn)鋁箔懸浮了起來,是由于磁場的變化,產(chǎn)生感應(yīng)電流,導(dǎo)致安培力出現(xiàn),當(dāng)磁場增大時(shí),而感應(yīng)電流不變,則安培力增大,那么高度會(huì)升高,使其周圍的磁場會(huì)變?nèi)?,?dǎo)致安培力變小,仍與重力平衡,故A錯(cuò)誤;B.根據(jù)電阻定律,鋁箔越薄,S越小,則電阻越大,再由,可知,感應(yīng)電流越小,故B錯(cuò)誤;C.當(dāng)增大頻率,導(dǎo)致磁場的變化率變大,則感應(yīng)電動(dòng)勢增大,那么感應(yīng)電流增大,故C正確;D.在產(chǎn)生圖示方向磁場的瞬間斷開電源,根據(jù)楞次定律:減則同,可知,鋁箔中會(huì)產(chǎn)生圖示方向相反的電流,故D錯(cuò)誤。故選C。5.如圖所示,由同種材料制成的粗細(xì)均勻的正方形金屬線框以恒定速度向右通過有理想邊界的勻強(qiáng)磁場,開始時(shí)線框的ab邊恰與磁場邊界重合,磁場寬度大于正方形的邊長,則線框中a、b兩點(diǎn)間電勢差Uab隨時(shí)間變化的圖線是下圖中的()A. B.C. D.【答案】A【解析】線框向右勻速穿越磁場區(qū)域的過程可分為三個(gè)階段:第一階段(進(jìn)入過程),ab是電源,外電阻R=3r(每一邊的電阻為r),Uab等于路端電壓U1=E;第二階段(線框整體在磁場中平動(dòng)過程),ab及dc都是電源,并且是完全相同的電源,回路中雖無感應(yīng)電流,但U2=E;第三階段(離開過程),dc是電源,路端電壓Udc=E,因此Uab為路端電壓Udc的,即U3=E。故選A。6.如圖所示,一閉合直角三角形線框ABC以速度v勻速穿過勻強(qiáng)磁場區(qū)域。從BC邊進(jìn)入磁場區(qū)域開始計(jì)時(shí),到A點(diǎn)離開磁場區(qū)域的過程中,線框內(nèi)感應(yīng)電流的情況(以逆時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较颍┦窍聢D中的()A. B.C. D.【答案】A【解析】C.根據(jù)感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件可知,線框進(jìn)入或離開磁場時(shí),穿過線框的磁通量發(fā)生變化,線框中有感應(yīng)電流產(chǎn)生,當(dāng)線框完全在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí),磁通量不變,沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,C錯(cuò)誤;ABD.線框切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流可表示為線框進(jìn)入磁場時(shí),BC邊切割磁感線產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流,AB邊進(jìn)入磁場部分切割磁感線產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,隨著AB邊的進(jìn)入,其有效長度不斷變大,產(chǎn)生的順時(shí)針方向的感應(yīng)電流變大,故抵消后回路的感應(yīng)電流為逆時(shí)針(正值)且逐漸變小,同理可知,當(dāng)BC邊離開磁場后,AB邊切割磁感線的有效長度不斷變小,回路的感應(yīng)電流為順時(shí)針(負(fù)值)且逐漸變小,A正確,BD錯(cuò)誤。故選A。7.物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,實(shí)驗(yàn)是物理的靈魂。對(duì)于下列實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)象,說法正確的是()A.甲圖中,兩根通電方向相反的長直導(dǎo)線相互排斥,是通過電場實(shí)現(xiàn)的B.乙圖中,若在的兩端接上恒定的直流電源,穩(wěn)定后接在端的表頭示數(shù)始終為0C.丙圖中,使M擺偏離平衡位置后釋放,在振動(dòng)穩(wěn)定后,與M球距離最近的小球?qū)@得最大的振幅D.丁圖中,若玻璃磚的a、兩面不平行,按照丁圖中的實(shí)驗(yàn)方法,測定玻璃磚的折射率將偏小【答案】B【解析】A.通電導(dǎo)線與通電導(dǎo)線之間的相互作用力是通過磁場發(fā)生的,故A錯(cuò)誤;B.乙圖中,若在ab的兩端接上恒定的直流電源,則磁通量不變,cd線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,即穩(wěn)定后接在cd端的表頭示數(shù)始終為0,故B正確;C.丙圖中,根據(jù)共振的知識(shí)可知,使M擺偏離平衡位置后釋放,在振動(dòng)穩(wěn)定后,與M球擺長最接近的小球?qū)@得最大的振幅,故C錯(cuò)誤;D.丁圖中,若玻璃磚的、兩面不平行,按照丁圖中的實(shí)驗(yàn)方法,同樣可以測定玻璃磚的折射率,故D錯(cuò)誤。故選B。8.如圖甲所示,固定導(dǎo)體環(huán)直徑為d,電阻為R,空間存在與環(huán)平面垂直的勻強(qiáng)磁場,磁場隨時(shí)間周期性變化,規(guī)定向里為正方向,在一個(gè)周期內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示,則有()A.0~,穿過導(dǎo)體環(huán)的磁通量變化量為0 B.0~,導(dǎo)體環(huán)所受安培力一直沿半徑向里C.時(shí)環(huán)中電流為0 D.導(dǎo)體環(huán)發(fā)熱量為【答案】D【解析】A.0~,穿過導(dǎo)體環(huán)的磁通量變化量為故A錯(cuò)誤;B.0~,穿過導(dǎo)體環(huán)的磁通量先減小后增大,根據(jù)“增縮擴(kuò)減”,導(dǎo)體環(huán)先有擴(kuò)大趨勢后有縮小趨勢,故所受安培力先沿半徑向外,后沿半徑向里,故B錯(cuò)誤;C.時(shí)磁通量變化率不為零,根據(jù)環(huán)中電流不為0,故C錯(cuò)誤;D.,磁通量變化率大小不變,感應(yīng)電動(dòng)勢大小為導(dǎo)體環(huán)發(fā)熱量故D正確。故選D。9.如圖甲所示,一個(gè)環(huán)形導(dǎo)線線圈的電阻為r、面積為S,其位于一垂直于環(huán)形面向里的勻強(qiáng)磁場中,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示。有一電阻R將其兩端分別與圖甲中的環(huán)形線圈a、b相連,其余電阻不計(jì),在0~t0時(shí)間內(nèi),下列說法正確的是()A.a(chǎn)、b間的電壓大小為,a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)B.a(chǎn)、b間的電壓大小為,a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)C.流過R的電流大小為,方向從上到下D.流過R的電流大小為,方向從下到上【答案】D【解析】根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里,再根據(jù)右手螺旋定則可知環(huán)形導(dǎo)線中的感應(yīng)電流為順時(shí)針,即a點(diǎn)為電源的負(fù)極,所以a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn),流經(jīng)R的電流方向?yàn)閺南碌缴?。感?yīng)電動(dòng)勢則流過R的電流大小為a、b間的電壓大小為路端電壓故選D。10.如圖所示,1、2兩個(gè)單匝閉合圓形線圈用同樣材料、粗細(xì)的導(dǎo)線制成,半徑,圖示區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場,其磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻減小。則下列判斷正確的是()A.1、2線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢之比B.1、2線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢之比C.1、2線圈中感應(yīng)電流之比D.1、2線圈中感應(yīng)電流之比【答案】C【解析】AB.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律匝數(shù)相同,1、2線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢之比故AB錯(cuò)誤;1、2線圈中感應(yīng)電流之比故C正確D錯(cuò)誤。故選C。題組C培優(yōu)拔尖練1.電阻不可忽略的導(dǎo)電圓盤的邊緣用電阻不計(jì)的導(dǎo)電材料包裹,圓盤可繞固定點(diǎn)O在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),其軸心O和邊緣處電刷A均不會(huì)在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生阻力,空氣阻力也忽略不計(jì)。用導(dǎo)線將電動(dòng)勢為E的電源、導(dǎo)電圓盤、電阻和開關(guān)連接成閉合回路,如圖甲所示在圓盤所在區(qū)域內(nèi)充滿豎直向下的勻強(qiáng)磁場,如圖乙所示只在A、O之間的一塊圓形區(qū)域內(nèi)存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(圓形磁場的直徑小于圓盤的半徑),兩圖中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,且磁場區(qū)域固定。將圖甲和圖乙中的開關(guān)和閉合,經(jīng)足夠長時(shí)間后,兩圖中的圓盤轉(zhuǎn)速均達(dá)到穩(wěn)定。則()A.從上往下看,圓盤沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)B.剛閉合開關(guān)時(shí),圖甲中的圓盤比圖乙中的圓盤加速得快C.將兩圖中的開關(guān)斷開,圖乙中的圓盤仍然勻速轉(zhuǎn)動(dòng)D.將兩圖中的開關(guān)斷開,圖甲中的圓盤比圖乙中的圓盤減速得快【答案】B【解析】A.根據(jù)左手定則可知,從上往下看,圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是逆時(shí)針方向,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;B.剛閉合開關(guān)時(shí),圖甲中的圓盤都處在磁場中,所受安培力較大,故圖甲中的圓盤比圖乙中的圓盤加速得快,選項(xiàng)B正確;CD.開關(guān)斷開后,由于圖甲中磁場充滿整個(gè)圓盤,使得圓盤沿每條半徑方向的感應(yīng)電動(dòng)勢都一樣大,電荷只在盤心和盤的邊緣處積累,不會(huì)在圓盤內(nèi)部形成電流,因此在開關(guān)斷開后,只要沒有其它的阻力,圓盤將勻速轉(zhuǎn)動(dòng)不會(huì)減速,圖乙由于磁場存在于圓盤中的一部分區(qū)域內(nèi),使得開關(guān)斷開后,仍有電流在圓盤內(nèi)部形成回路,由于安培力作用圓盤減速,選項(xiàng)CD錯(cuò)誤。故選B。2.如圖甲所示,足夠長的不可伸長的柔軟輕導(dǎo)線跨過滑輪懸掛兩條水平金屬棒MN、PQ,棒長均為l=0.50m,電阻值均為RΩ,MN質(zhì)量m1=0.10kg,PQ質(zhì)量m2=0.20kg,整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向水平且垂直于MN和PQ,剛開始用外力使整個(gè)系統(tǒng)靜止,t=0時(shí)刻,對(duì)金屬棒MN施加一個(gè)豎直向下的外力F,使之由靜止開始運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過程中電路中的電流I隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示,電路中其他部分電阻忽略不計(jì),g取10m/s2()MNFPQ·sMN上產(chǎn)生的熱量為0.36J,則F對(duì)金屬棒MN【答案】D【解析】A.根據(jù)雙棒反向切割磁感線,可得產(chǎn)生的電動(dòng)勢為由閉合電路歐姆定律可知,電路中的電流為而由圖乙可得,時(shí),,代入數(shù)據(jù)解得A錯(cuò)誤;B.電流隨時(shí)間均勻增大,由可知,金屬棒做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律代入數(shù)據(jù)解得金屬棒的加速度大小對(duì)兩根金屬棒整體進(jìn)行受力分析,根據(jù)牛頓第二定律得又由題圖乙可得時(shí),,代入數(shù)據(jù)解得,代入速度與電流的關(guān)系可得,時(shí)根據(jù)解得B錯(cuò)誤;C.可得安培力的表達(dá)式為所以內(nèi),安培力的沖量為C錯(cuò)誤;D.時(shí)MN桿下落的高度及速度分別為又與串聯(lián),可知內(nèi)電路中產(chǎn)生的總熱量為根據(jù)能量守恒定律有聯(lián)立可得對(duì)金屬棒所做的功D正確。故選D。3.如圖所示,同一豎直面內(nèi)的正方形導(dǎo)線框的邊長均為,電阻均為,質(zhì)量分別為和。它們分別系在一跨過兩個(gè)定滑輪的輕繩兩端,在兩導(dǎo)線框之間有一寬度為、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為、方向垂直豎直面的勻強(qiáng)磁場區(qū)域。開始時(shí),線框的上邊與勻強(qiáng)磁場的下邊界重合,線框的下邊到勻強(qiáng)磁場的上邊界的距離為?,F(xiàn)將系統(tǒng)由靜止釋放,當(dāng)線框全部進(jìn)入磁場時(shí),兩個(gè)線框開始做勻速運(yùn)動(dòng)。不計(jì)摩擦和空氣阻力,重力加速度為,則下列說法錯(cuò)誤的是()A.兩個(gè)線框勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小為B.線框從下邊進(jìn)入磁場到上邊離開磁場所用時(shí)間為C.從開始運(yùn)動(dòng)到線框全部進(jìn)入磁場的過程中,線框所產(chǎn)生的焦耳熱為D.從開始運(yùn)動(dòng)到線框全部進(jìn)入磁場的過程中,兩線框共克服安培力做功為【答案】D【解析】A.設(shè)兩線框剛勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v,此時(shí)輕繩上的張力為T,則對(duì)線框a有對(duì)線框b有又聯(lián)立解得選項(xiàng)A正確;B.線框a從下邊進(jìn)入磁場后,線框a通過磁場時(shí)以速度v勻速運(yùn)動(dòng),設(shè)線框a通過磁場的時(shí)間為t,則選項(xiàng)B正確;C.從開始運(yùn)動(dòng)到線框a全部進(jìn)入磁場的過程中,線框a只在a勻速進(jìn)入磁場的過程中產(chǎn)生焦耳熱,設(shè)為Q,由功能關(guān)系可得所以選項(xiàng)C正確;D.設(shè)兩線框從開始運(yùn)動(dòng)至a全部進(jìn)入磁場的過程中,兩線框共克服安培力做的功為W,此過程中左、右兩線框分別向上、向下運(yùn)動(dòng)的距離,對(duì)這一過程,由能量守恒定律有解得選項(xiàng)D錯(cuò)誤。本題選錯(cuò)誤的,故選D。4.如圖所示,豎直放置的“”形光滑導(dǎo)軌寬為L,矩形勻強(qiáng)磁場Ⅰ、Ⅱ的高和間距均為d,磁感應(yīng)強(qiáng)度為質(zhì)量為m的水平金屬桿由靜止釋放,進(jìn)入磁場Ⅰ和Ⅱ時(shí)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Ⅰ時(shí)加速度方向豎直向下B.穿過磁場Ⅰ的時(shí)間大于在兩磁場之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間C.穿過兩磁場產(chǎn)生的總熱量為3mgdD.釋放時(shí)距磁場Ⅰ上邊界的高度h可能小于【答案】B【解析】A.金屬桿在無場區(qū)做勻加速運(yùn)動(dòng),而金屬桿進(jìn)入磁場Ⅰ和Ⅱ時(shí)的速度相等,所以金屬桿剛進(jìn)入磁場Ⅰ時(shí)做減速運(yùn)動(dòng),加速度方向豎直向上,故A錯(cuò)誤;B.金屬桿在磁場Ⅰ運(yùn)動(dòng)時(shí),隨著速度減小,產(chǎn)生的感應(yīng)電流減小,受到的安培力減小,合力減小,加速度減小,所以金屬桿做加速度逐漸減小的變減速運(yùn)動(dòng),在兩個(gè)磁場之間做勻加速運(yùn)動(dòng),由題知,進(jìn)入磁場Ⅰ和Ⅱ時(shí)的速度相等,所以金屬桿在磁場Ⅰ中運(yùn)動(dòng)時(shí)平均速度小于在兩磁場之間運(yùn)動(dòng)的平均速度,兩個(gè)過程位移相等,所以金屬桿穿過磁場Ⅰ的時(shí)間大于在兩磁場之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,故B正確;C.金屬桿從剛進(jìn)入磁場Ⅰ到剛進(jìn)入磁場Ⅱ的過程,由能量守恒定律得金屬桿通過磁場Ⅱ時(shí)產(chǎn)生的熱量與通過磁場Ⅰ時(shí)產(chǎn)生的熱量相同,所以總熱量為故C錯(cuò)誤;D.設(shè)金屬桿釋放時(shí)距磁場Ⅰ上邊界的高度為H時(shí)進(jìn)入磁場Ⅰ時(shí)剛好勻速運(yùn)動(dòng),則有又聯(lián)立解得由于金屬桿進(jìn)入磁場Ⅰ時(shí)做減速運(yùn)動(dòng),所以h一定大于,故D錯(cuò)誤。故選B。5.如圖所示,相距為L的兩條足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角為θ,上端接有定值電阻R,勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。將質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒由靜止釋放,當(dāng)速度達(dá)到v時(shí)開始勻速運(yùn)動(dòng),此時(shí)對(duì)導(dǎo)體棒施加一平行于導(dǎo)軌向下的拉力,并保持拉力的功率恒為P,導(dǎo)體棒最終以2v的速度勻速運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻,重力加速度為g。下列選項(xiàng)正確的是()A.P=2mgvsinθB.P=3mgvsinθC.當(dāng)導(dǎo)體棒速度達(dá)到時(shí)加速度大小為gsinθD.在速度達(dá)到2v以后勻速運(yùn)動(dòng)的過程中,R上產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力所做的功【答案】A【解析】AB.當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達(dá)到v時(shí),對(duì)導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析如下圖所示則所以當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達(dá)到2v時(shí),對(duì)導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析如下圖所示則聯(lián)立解得功率故A正確,B錯(cuò)誤;C.當(dāng)導(dǎo)體棒速度達(dá)到時(shí),對(duì)導(dǎo)體棒受力分析如下圖所示聯(lián)立解得故C錯(cuò)誤;D.當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達(dá)到2v時(shí),安培力等于拉力和重力沿下面向下的分力之和。根據(jù)功和能量的關(guān)系,以后勻速運(yùn)動(dòng)的過程中,R上產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力和重力做功之和,故D錯(cuò)誤。故選A。6.如圖所示,一平行金屬導(dǎo)軌與水平成放置,導(dǎo)軌間的距離為L,在OO’的上方區(qū)域存在與導(dǎo)軌平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(圖中未全部畫出),導(dǎo)軌的下端接有阻值為2R的電阻,在導(dǎo)軌的上端垂直于導(dǎo)軌放有一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab,另有一質(zhì)量為M的導(dǎo)體棒cd垂直于導(dǎo)軌,以v0的速度沿導(dǎo)軌向上進(jìn)入磁場,cd與導(dǎo)軌無摩擦,當(dāng)cd進(jìn)入和離開磁場時(shí),導(dǎo)體棒ab恰好保持靜止,且導(dǎo)體棒ab一直處于靜止?fàn)顟B(tài),兩導(dǎo)體棒一直沒有相撞。已知兩導(dǎo)體棒的長度均為L,cd棒電阻為R,ab棒電阻為2R,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好,不計(jì)其他電阻。則:()
A.導(dǎo)體棒ab恰好不受摩擦力時(shí),導(dǎo)體棒cd的速度為B.cd上滑過程中重力的沖量等于下滑過程中重力的沖量C.cd上滑過程中通過R的電荷量大于下滑過程中通過R的電荷量D.cd離開磁場時(shí)的速度為v0【答案】A【解析】A.導(dǎo)體棒ab恰好不受摩擦力時(shí),設(shè)通過ab棒的電流為I,則有電路的感應(yīng)電動(dòng)勢為聯(lián)立解得A正確;B.cd上滑過程中,根據(jù)牛頓第二定律得cd下滑過程中,根據(jù)牛頓第二定律得可知,上滑加速度始終大于下滑加速度,根據(jù)可知,下滑時(shí)間較長,所以下滑時(shí)重力的沖量較大。B錯(cuò)誤;C.通過的電荷量為解得通過R的電荷量與導(dǎo)體棒cd運(yùn)動(dòng)的位移有關(guān),因?yàn)樯匣拖禄^程中運(yùn)動(dòng)的位移大小相同,所以通過R的電荷量相同,C錯(cuò)誤;D.根據(jù)能量守恒,導(dǎo)體棒有部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,所以導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場時(shí)的速度要大于離開磁場時(shí)的速度,D錯(cuò)誤。故選A。7.小華同學(xué)正在進(jìn)行“探究法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)。(1)已將電池組、滑動(dòng)變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電表及開關(guān)按如圖所示部分連接,要把電路連接完整且正確,則N連接到接線柱___________(選填“a”、“b”或“c”),M連接到接線柱___________(選填“a”、“b”或“c”)。(2)正確連接電路后,開始實(shí)驗(yàn)探究,某同學(xué)發(fā)現(xiàn)當(dāng)他將滑動(dòng)變阻器的滑片P向右勻速滑動(dòng)時(shí),靈敏電流計(jì)的指針向右偏轉(zhuǎn),由此可以判斷___________。A.滑動(dòng)變阻器的滑片
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