2024屆高考物理二輪專題復(fù)習(xí)與測試第一部分專題四電路和電磁感應(yīng)第12講電磁感應(yīng)與電磁波命題點(diǎn)二法拉第電磁感應(yīng)定律的理解和應(yīng)用

命題點(diǎn)二法拉第電磁感應(yīng)定律的理解和應(yīng)用1．磁通量發(fā)生變化的三種情況．(1)磁通量的變化是由面積變化引起時(shí)，ΔΦ＝BΔS，則E＝neq\f(BΔS,Δt).(2)磁通量的變化是由磁場變化引起時(shí)，ΔΦ＝ΔBS，則E＝neq\f(ΔBS,Δt)，注意S為線圈在磁場中的有效面積．(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，ΔΦ＝|Φ末－Φ初|，E＝neq\f(|B2S2－B1S1|,Δt)≠neq\f(ΔBΔS,Δt).2．求解感應(yīng)電動勢的常見情況與方法．情景圖研究對象表達(dá)式回路(不一定閉合)E＝neq\f(ΔΦ,Δt)一段直導(dǎo)線(或等效成直導(dǎo)線)E＝Blvsinθ繞一端轉(zhuǎn)動的一段導(dǎo)體棒E＝eq\f(1,2)Bl2ω繞與B垂直的軸轉(zhuǎn)動的導(dǎo)線框E＝nBSω·sin(ωt＋φ0)(2023·全國甲卷)(多選)一有機(jī)玻璃管豎直放在水平地面上，管上有漆包線繞成的線圈，線圈的兩端與電流傳感器相連，線圈在玻璃管上部的5匝均勻分布，下部的3匝也均勻分布，下部相鄰兩匝間的距離大于上部相鄰兩匝間的距離。如圖(a)所示。現(xiàn)讓一個(gè)很小的強(qiáng)磁體在玻璃管內(nèi)沿軸線從上端口由靜止下落，電流傳感器測得線圈中電流I隨時(shí)間t的變化如圖(b)所示。則()A．小磁體在玻璃管內(nèi)下降速度越來越快B．下落過程中，小磁體的N極、S極上下顛倒了8次C．下落過程中，小磁體受到的電磁阻力始終保持不變D．與上部相比，小磁體通過線圈下部的過程中，磁通量變化率的最大值更大解析：電流的峰值越來越大，即小磁鐵在依次穿過每個(gè)線圈的過程中磁通量的變化率越來越快，因此小磁體的速度越來越大，A、D項(xiàng)正確；假設(shè)小磁體是N極向下穿過線圈，則在穿入靠近每匝線圈的過程中磁通量向下增加，根據(jù)楞次定律可知線圈中產(chǎn)生逆時(shí)針的電流，而在穿出遠(yuǎn)離每匝線圈的過程中磁通量向下減少產(chǎn)生順時(shí)針的電流，即電流方向相反，與題干圖中描述的穿過線圈的過程電流方向變化相符，S極向下同理；所以磁鐵穿過8匝線圈過程中會出現(xiàn)8個(gè)這樣的圖像，并且隨下落速度的增加，感應(yīng)電流的最大值逐漸變大，所以磁體下落過程中磁極的N、S極沒有顛倒，選項(xiàng)B項(xiàng)錯(cuò)誤；線圈可等效為條形磁鐵，線圈的電流越大則磁性越強(qiáng)，因此電流的大小是變化的小磁體受到的電磁阻力是變化的，不是一直不變的，C項(xiàng)錯(cuò)誤．故選AD.答案：AD近期小朋友熱衷玩的一種夜光飛行器的實(shí)物和模型如圖所示．假設(shè)該飛行器在北半球的地磁極上空，該處地磁場的方向豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.飛行器的螺旋槳葉片遠(yuǎn)端在固定的水平圓環(huán)內(nèi)轉(zhuǎn)動，在螺旋槳轉(zhuǎn)軸和葉片的運(yùn)端b之間連接有一個(gè)發(fā)光二極管D，已知葉片長度為L，轉(zhuǎn)動的頻率為f，從上向下看葉片是按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動的．用E表示每個(gè)葉片中的感應(yīng)電動勢，螺旋槳轉(zhuǎn)軸和葉片均為導(dǎo)體．則()A．E＝πBL2f，圖示連接的二極管不會發(fā)光B．E＝2πBL2f，圖示連接的二極管不會發(fā)光C．E＝πBL2f，圖示連接的二極管可以發(fā)光D．E＝2πBL2f，圖示連接的二極管可以發(fā)光解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，葉片轉(zhuǎn)動時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E＝eq\f(1,2)BLωL＝eq\f(1,2)BL2eq\f(2π,T)＝πBL2f.從上向下看葉片是按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動的，通過右手定則，可以判斷出b端相當(dāng)于電源的正極，與二極管的正負(fù)極相反，電路不通，故二極管不會發(fā)光，故B、C、D錯(cuò)誤，A項(xiàng)正確．故選A項(xiàng)．答案：A1.近場通信(NFC)器件應(yīng)用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行通訊，其天線類似一個(gè)壓平的線圈，線圈尺寸從內(nèi)到外逐漸變大．如圖所示，一正方形NFC線圈共3匝，其邊長分別為1.0cm、1.2cm和1.4cm，圖中線圈外線接入內(nèi)部芯片時(shí)與內(nèi)部線圈絕緣．若勻強(qiáng)磁場垂直通過此線圈，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率為103T/s，則線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最接近()A．0.30VB．0.44VC．0.59VD．4.3V解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔBS,Δt)＝103×(1.02＋1.22＋1.42)×10－4V＝0.44V，故選B.答案：B2．某風(fēng)速實(shí)驗(yàn)裝置由風(fēng)杯組系統(tǒng)(甲圖)和電磁信號產(chǎn)生系統(tǒng)(乙圖)兩部分組成．電磁信號產(chǎn)生器由圓形勻強(qiáng)磁場和固定于風(fēng)輪轉(zhuǎn)軸上的導(dǎo)體棒OA組成(O點(diǎn)連接風(fēng)輪轉(zhuǎn)軸)，磁場半徑為L，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里，導(dǎo)體棒OA長為1.5L，電阻為r，風(fēng)推動風(fēng)杯組繞水平軸順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動，風(fēng)杯中心到轉(zhuǎn)軸距離為2L，導(dǎo)體棒每轉(zhuǎn)一周A端與彈性簧片接觸一次，接觸時(shí)產(chǎn)生的電流強(qiáng)度恒為I.圖中電阻為R，其余電阻不計(jì)．求：(1)當(dāng)導(dǎo)體棒與彈性簧片接觸時(shí)，OA兩端電勢差UOA；(2)風(fēng)杯的速率v.解析：(1)根據(jù)題意可知，當(dāng)導(dǎo)體棒在磁場中順時(shí)針轉(zhuǎn)動時(shí)，相當(dāng)于電源，且O端相當(dāng)于電源的負(fù)極，則根據(jù)歐姆定律可知，OA兩端電勢差UOA數(shù)值上等于電路中的外電壓，則有UOA＝－IR.(2)依題意有，電源電動勢為E＝eq\f(1,2)BL2ω，結(jié)合閉合電路的歐姆定律有E＝eq