2025版《新亮劍》高中物理：第十二章 電磁感應(yīng)含答案

2025版《新亮劍》高中物理：第十二章電磁感應(yīng)第十二章電磁感應(yīng)核心素養(yǎng)考點(diǎn)內(nèi)容高考真題備考建議物理觀念磁通量、電磁感應(yīng)現(xiàn)象、自感、渦流2023全國甲T21(法拉第電磁感應(yīng)定律及應(yīng)用)2023全國甲T25(電磁感應(yīng)綜合應(yīng)用)2023全國新課標(biāo)T26(電磁感應(yīng)綜合應(yīng)用)2023全國乙T17(電磁感應(yīng)的圖像)2022全國甲T16(感應(yīng)電動(dòng)勢計(jì)算)2022全國甲T20(電磁感應(yīng)中滑桿)2023浙江1月選考T19(法拉第電磁感應(yīng)定律及應(yīng)用)2023湖南T14(電磁感應(yīng)綜合應(yīng)用)2023廣東T14(電磁感應(yīng)綜合應(yīng)用)2023山東T12(電磁感應(yīng)綜合應(yīng)用)2023湖北T5(法拉第電磁感應(yīng)定律)2023海南T6(楞次定律)2023北京T9(法拉第電磁感應(yīng)定律)2023遼寧T4(電磁感應(yīng)的圖像)2022湖南T10(電磁感應(yīng)與力學(xué)綜合)2022湖北T15(電磁感應(yīng)中的能量問題)2022遼寧T15(電磁感應(yīng)中的滑桿模型)2022浙江T21(電磁感應(yīng)與力學(xué)綜合)高考重點(diǎn)考查電磁感應(yīng)現(xiàn)象、感應(yīng)電動(dòng)勢的計(jì)算、電磁感應(yīng)相關(guān)圖像等問題,常常通過滑桿模型將電磁感應(yīng)與電路問題、力與運(yùn)動(dòng)、能量與動(dòng)量等力學(xué)主干知識(shí)綜合起來考查。復(fù)習(xí)中應(yīng)重點(diǎn)理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象及條件,掌握楞次定律、右手定則、法拉第電磁感應(yīng)定律,注重動(dòng)量知識(shí)在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用,關(guān)注電磁感應(yīng)在生活、生產(chǎn)與科技中的應(yīng)用科學(xué)思維楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律科學(xué)探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象科學(xué)態(tài)度與責(zé)任電磁感應(yīng)在STSE中的應(yīng)用第1講電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P271考點(diǎn)一磁通量電磁感應(yīng)現(xiàn)象1.磁通量(1)概念:在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,與磁場方向①的平面,其面積S與B的②叫作穿過這個(gè)面積的磁通量。

(2)公式:Φ=③,單位符號(hào)是Wb。

(3)適用條件:a.勻強(qiáng)磁場;b.S為垂直于磁場的④。

(4)物理意義:相當(dāng)于穿過某一面積的⑤的條數(shù)。

(5)標(biāo)矢性:磁通量是⑥,但有正負(fù)。

(6)磁通量的變化量:ΔΦ=Φ2-Φ1。2.電磁感應(yīng)現(xiàn)象(1)定義:當(dāng)穿過閉合導(dǎo)體回路的⑦發(fā)生變化時(shí),閉合導(dǎo)體回路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生,這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫作電磁感應(yīng)。

(2)感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件:穿過⑧導(dǎo)體電路的⑨發(fā)生變化。

答案①垂直②乘積③BS④有效面積⑤磁感線⑥標(biāo)量⑦磁通量⑧閉合⑨磁通量如圖所示,矩形線框abcd的面積為S,分布區(qū)域足夠大的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與水平面a'b'cd垂直。矩形線框abcd與水平面成θ角。(1)將線框繞轉(zhuǎn)軸ab轉(zhuǎn)至豎直,穿過線框的磁通量變化了多少?(2)將線框繞轉(zhuǎn)軸cd轉(zhuǎn)至水平,穿過線框的磁通量變化了多少?答案(1)BScosθ。(2)當(dāng)平面轉(zhuǎn)至cd邊左側(cè)水平時(shí),磁通量變化了BS(1-cosθ);當(dāng)平面轉(zhuǎn)至cd邊右側(cè)水平時(shí),磁通量變化了BS(1+cosθ)。角度1磁通量及其變化如圖所示,正方形線圈abcd位于紙面內(nèi),邊長為L,匝數(shù)為N,過ab中點(diǎn)和cd中點(diǎn)的連線OO'恰好位于垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場的右邊界上,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,穿過線圈的磁通量為Φ,若線圈繞OO'軸轉(zhuǎn)過60°的過程中,磁通量的變化量為ΔΦ,則Φ和ΔΦ的大小分別為()。A.BL2B.NBL2C.BL2,BD.NBL2,NB答案A解析在題圖所示位置,穿過線圈的磁通量Φ=BS=BL22,當(dāng)線圈繞OO'軸轉(zhuǎn)過60°時(shí),穿過線圈的磁通量Φ'=BScos60°=BL24,則此過程中磁通量的變化量ΔΦ=Φ'-Φ=BL24-BL22=-BL1.線圈中的磁通量與線圈匝數(shù)無關(guān)。2.磁通量是標(biāo)量,但有正負(fù),計(jì)算磁通量的變化量ΔΦ=Φ2-Φ1時(shí),需要規(guī)定磁通量的正方向。3.判斷磁通量是否變化的方法(1)根據(jù)公式Φ=BSsinθ(θ為B與S間的夾角)判斷。(2)根據(jù)穿過平面的磁感線的條數(shù)是否變化判斷。角度2電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其應(yīng)用判斷感應(yīng)電流有無的方法續(xù)表產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種常見情況(多選)下列各圖所描述的物理情境中,能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()。A.圖1開關(guān)S閉合,電路穩(wěn)定后,線圈N中B.圖2磁鐵向鋁環(huán)A靠近,鋁環(huán)A中C.圖3金屬框從A向B運(yùn)動(dòng),金屬框中D.圖4銅盤在磁場中按圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng),電阻R中答案BCD解析開關(guān)S閉合,電路穩(wěn)定后,穿過線圈N的磁通量保持不變,線圈N中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,A項(xiàng)不符合題意;磁鐵向鋁環(huán)A靠近,穿過鋁環(huán)的磁通量在增大,鋁環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流,B項(xiàng)符合題意;金屬框從A向B運(yùn)動(dòng),穿過金屬框的磁通量時(shí)刻在變化,金屬框中產(chǎn)生感應(yīng)電流,C項(xiàng)符合題意;銅盤在磁場中按題圖所示方向轉(zhuǎn)動(dòng),銅盤的一部分切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電流,D項(xiàng)符合題意。(2024屆汕頭一模)如圖所示,在交通信號(hào)燈前方路面埋設(shè)傳感器,這個(gè)包含線圈的傳感器電路與交通信號(hào)燈的時(shí)間控制電路連接,當(dāng)車輛通過傳感器線圈上方的路面時(shí),會(huì)引起線圈中的電流變化,系統(tǒng)根據(jù)電流變化的情況確定信號(hào)燈亮的時(shí)間長短。下列判斷正確的是()。A.汽車通過線圈時(shí),線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流B.汽車通過線圈時(shí),線圈激發(fā)的磁場不變C.若線圈斷了,系統(tǒng)依然能檢測到汽車通過的電流信息D.線圈中的電流完全是汽車通過線圈時(shí)發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的答案A解析汽車底盤大部分是金屬,汽車通過線圈時(shí),汽車中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流在變化,會(huì)使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,A項(xiàng)正確;汽車通過線圈時(shí),線圈由于電磁感應(yīng)使自身電流發(fā)生變化,激發(fā)的磁場也發(fā)生變化,B項(xiàng)錯(cuò)誤;若線圈斷了,沒有閉合回路,系統(tǒng)不能檢測到汽車通過的電流信息,C項(xiàng)錯(cuò)誤;線圈本身就是通電線圈,線圈中的電流不是汽車通過線圈時(shí)發(fā)生電磁感應(yīng)引起的,汽車通過產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象只是引起線圈中電流的變化,D項(xiàng)錯(cuò)誤?？键c(diǎn)二實(shí)驗(yàn):探究影響感應(yīng)電流方向的因素1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如圖所示,將條形磁體插入或拔出螺線管改變穿過螺線管的磁通量,利用電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向判斷感應(yīng)電流的方向。2.實(shí)驗(yàn)器材電流表、條形磁體、螺線管、電池、開關(guān)、導(dǎo)線、滑動(dòng)變阻器等。3.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與分析4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論當(dāng)穿過線圈的磁通量增加時(shí),感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相反;當(dāng)穿過線圈的磁通量減少時(shí),感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相同。5.注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先查明電流的流向與電流表指針偏轉(zhuǎn)方向之間的關(guān)系,判斷的方法是采用如圖所示的電路,把電池與電流表串聯(lián),由于電流表量程較小,所以在電路中應(yīng)接入滑動(dòng)變阻器R,用限流接法,電池采用舊電池,開關(guān)S閉合后立即斷開,記錄電流表指針偏轉(zhuǎn)方向。(2024屆聊城期末)甲、乙、丙三位同學(xué)利用如圖所示裝置探究影響感應(yīng)電流方向的因素。(1)如圖1,甲同學(xué)在斷開開關(guān)時(shí)發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn),下列操作中同樣能使指針向右偏轉(zhuǎn)的是。

A.閉合開關(guān)B.開關(guān)閉合時(shí)將滑動(dòng)變阻器的滑片向左滑動(dòng)C.開關(guān)閉合時(shí)將A線圈從B線圈中拔出D.開關(guān)閉合時(shí)將A線圈倒置再重新插入B線圈中(2)為確切判斷B線圈中的感應(yīng)電流方向,應(yīng)在實(shí)驗(yàn)前先查明靈敏電流計(jì)的關(guān)系。

(3)如圖2,乙同學(xué)將條形磁體從B線圈上方由靜止釋放,使其筆直落入B線圈中,多次改變釋放高度,發(fā)現(xiàn)釋放高度越高,靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的角度越大。該現(xiàn)象說明線圈中(選填“磁通量”、“磁通量變化量”或“磁通量變化率”)越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大。

(4)丙同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖3所示的裝置來判斷感應(yīng)電流的方向。他先使用多用電表的歐姆擋對(duì)二極管正極、負(fù)極進(jìn)行確認(rèn),某次測量時(shí)發(fā)現(xiàn)多用電表指針幾乎沒有偏轉(zhuǎn),說明此時(shí)黑表筆接觸的是二極管的(選填“正極”或“負(fù)極”)。實(shí)驗(yàn)操作時(shí)將磁體插入線圈時(shí),只有燈(選填“C”或“D”)短暫亮起。

答案(1)CD(2)指針偏轉(zhuǎn)方向與流入電流方向(3)磁通量變化率(4)負(fù)極C解析(1)斷開開關(guān)時(shí),A線圈中電流迅速減小,則B線圈中的磁通量減小,出現(xiàn)感應(yīng)電流,使靈敏電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn);為了使指針向右偏轉(zhuǎn),應(yīng)減小B線圈中的磁通量或增大與B線圈中磁通量反向的磁通量。閉合開關(guān),A線圈中的電流突然增大,則B線圈中的磁通量增大,A不符合題意;開關(guān)閉合時(shí)將滑動(dòng)變阻器的滑片向左滑動(dòng),A線圈中的電流增大,則B線圈中的磁通量增大,B項(xiàng)不符合題意;開關(guān)閉合時(shí)將A線圈從B線圈中拔出,則B線圈中的磁通量減小,C項(xiàng)符合題意;開關(guān)閉合時(shí)將A線圈倒置,再重新插入B線圈中,則B線圈中反向的磁通量增大,D項(xiàng)符合題意。(2)判斷感應(yīng)電流具體流向,應(yīng)先查明靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向與電流流入方向的關(guān)系。(3)釋放高度越高,磁體落入線圈的速度越大,則線圈中磁通量變化率越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大。(4)歐姆擋指針沒有偏轉(zhuǎn)時(shí),說明二極管的負(fù)極與電源正極相連,根據(jù)多用電表紅進(jìn)黑出的操作原則,此時(shí)黑表筆接觸的是二極管的負(fù)極;當(dāng)磁體插入線圈時(shí),線圈中出現(xiàn)如圖所示方向的電流,燈C短暫亮起?？键c(diǎn)三楞次定律與安培定則1.楞次定律(1)內(nèi)容:感應(yīng)電流的磁場總要①引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。

(2)適用范圍:一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象。2.右手定則(1)內(nèi)容:如圖,伸開右手,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②從掌心進(jìn)入,并使拇指指向③的方向,這時(shí)四指所指的方向就是④的方向。

(2)適用情況:導(dǎo)線⑤產(chǎn)生感應(yīng)電流。

答案①阻礙②磁感線③導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)④感應(yīng)電流⑤切割磁感線按圖將磁體插入線圈中和從線圈中拔出,觀察現(xiàn)象并記錄結(jié)果,思考以下問題:(1)當(dāng)線圈內(nèi)磁通量增大時(shí),感應(yīng)電流的磁場有助于磁通量的增大還是阻礙了磁通量的增大?(2)當(dāng)線圈內(nèi)磁通量減小時(shí),感應(yīng)電流的磁場有助于磁通量的減小還是阻礙了磁通量的減小?答案(1)感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反,阻礙了磁通量的增大(2)感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同,阻礙了磁通量的減少角度1楞次定律的理解與應(yīng)用(2023年海南卷)汽車測速利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,汽車可簡化為一個(gè)矩形線圈abcd,埋在地下的線圈分別為1、2,通上順時(shí)針(俯視)方向電流,當(dāng)汽車經(jīng)過線圈時(shí)()。A.線圈1、2產(chǎn)生的磁場方向豎直向上B.汽車進(jìn)入線圈1的過程中,產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcdC.汽車離開線圈1的過程中,產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcdD.汽車進(jìn)入線圈2的過程中,受到的安培力方向與速度方向相同答案C解析埋在地下的線圈1、2通上順時(shí)針(俯視)方向的電流,根據(jù)安培定則,可知線圈1、2產(chǎn)生的磁場方向豎直向下,A項(xiàng)錯(cuò)誤;汽車進(jìn)入線圈1過程中,磁通量增大,根據(jù)楞次定律可知產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閍dcb(逆時(shí)針),B項(xiàng)錯(cuò)誤;汽車離開線圈1過程中,磁通量減少,根據(jù)楞次定律可知產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcd(順時(shí)針),C項(xiàng)正確;汽車進(jìn)入線圈2過程中,磁通量增大,根據(jù)楞次定律可知產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閍dcb(逆時(shí)針),再根據(jù)左手定則,可知汽車受到的安培力方向與速度方向相反,D項(xiàng)錯(cuò)誤。角度2楞次定律的推論及應(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引起感應(yīng)電流的原因。根據(jù)引起感應(yīng)電流的情境,常見以下四種具體推論:內(nèi)容例證阻礙原磁通量變化——“增反減同”阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)——“來拒去留”使回路面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢——“增縮減擴(kuò)”注意:此結(jié)論只適用于磁感線單方向穿過回路的情況阻礙原電流的變化——“增反減同”(即自感現(xiàn)象)(2024屆北京二模)在勻強(qiáng)磁場中放置一個(gè)金屬圓環(huán),磁場方向與圓環(huán)平面垂直。規(guī)定圖1所示磁場方向?yàn)檎?。?dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t按圖2所示的正弦規(guī)律變化時(shí),下列說法正確的是()。A.t2時(shí)刻,圓環(huán)中無感應(yīng)電流B.t3時(shí)刻,圓環(huán)上各點(diǎn)受到的安培力最大C.t1~t3時(shí)間內(nèi),圓環(huán)中感應(yīng)電流方向始終沿順時(shí)針方向D.t2~t4時(shí)間內(nèi),圓環(huán)先出現(xiàn)擴(kuò)張趨勢,后出現(xiàn)收縮趨勢答案C解析在t2時(shí)刻,磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,但是磁通量的變化率最大,則感應(yīng)電流最大,A項(xiàng)錯(cuò)誤;在t3時(shí)刻,磁感應(yīng)強(qiáng)度最大,但是磁通量的變化率為零,則感應(yīng)電流為零,圓環(huán)上各點(diǎn)受到的安培力為零,B項(xiàng)錯(cuò)誤;t1~t2時(shí)間內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直于圓環(huán)向里,磁通量逐漸減小,根據(jù)楞次定律可知圓環(huán)中感應(yīng)電流方向沿順時(shí)針方向,t2~t3時(shí)間內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直于圓環(huán)向外,磁通量逐漸增大,根據(jù)楞次定律可知圓環(huán)中感應(yīng)電流方向也沿順時(shí)針方向,C項(xiàng)正確;t2~t4時(shí)間內(nèi),穿過圓環(huán)的磁通量先增大后減小,根據(jù)楞次定律可知圓環(huán)先出現(xiàn)收縮趨勢,后出現(xiàn)擴(kuò)張趨勢,D項(xiàng)錯(cuò)誤。(2024屆湛江模擬)某同學(xué)學(xué)習(xí)了電磁感應(yīng)相關(guān)知識(shí)之后,做了探究性實(shí)驗(yàn):將閉合線圈按圖示方式放在電子秤上,線圈上方有一N極朝下、豎直放置的條形磁體,手握磁體在線圈的正上方靜止,此時(shí)電子秤的示數(shù)為m0。將磁體N極()。A.加速插入線圈的過程中,電子秤的示數(shù)小于m0B.減速抽出線圈的過程中,電子秤的示數(shù)大于m0C.加速插入線圈瞬間,線圈中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向(俯視)D.勻速插入線圈的過程中,電子秤的示數(shù)等于m0答案C解析將條形磁體插入線圈或從線圈中抽出的過程,穿過線圈的磁通量發(fā)生了變化,線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電流,線圈與條形磁體會(huì)發(fā)生相互作用,根據(jù)楞次定律的推論“來拒去留”可知,在將磁體插入線圈(無論是勻速、加速還是減速)的過程中,線圈與磁體相互排斥,導(dǎo)致電子秤的示數(shù)大于m0,在抽出磁體(無論是勻速、加速還是減速)的過程中,線圈與磁體相互吸引,導(dǎo)致電子秤的示數(shù)小于m0,A、B、D三項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)楞次定律可判斷,將條形磁體的N極加速插入線圈時(shí),線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向(俯視),C項(xiàng)正確。角度3右手定則(2024屆太原模擬)下圖表示閉合電路中的一部分導(dǎo)體ab在磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng),其中導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b的是()。A BC D答案A解析A項(xiàng)中導(dǎo)體ab順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),運(yùn)用右手定則:磁感線穿過手心,拇指指向?qū)wab的運(yùn)動(dòng)方向,則導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b,A項(xiàng)正確;B項(xiàng)中導(dǎo)體ab向紙外運(yùn)動(dòng),運(yùn)用右手定則時(shí),磁感線穿過手心,拇指指向紙外,則知導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向?yàn)閎→a,B項(xiàng)錯(cuò)誤;C項(xiàng)中穿過回路的磁通量減小,由楞次定律知,回路中感應(yīng)電流方向?yàn)閎→a→d→c,則導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向?yàn)閎→a,C項(xiàng)錯(cuò)誤;D項(xiàng)中導(dǎo)體ab沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng),由右手定則判斷知導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向?yàn)閎→a,D項(xiàng)錯(cuò)誤。右手定則只適用于判斷導(dǎo)體切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向,注意三個(gè)要點(diǎn):(1)掌心——磁感線穿入。(2)拇指——指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向。(3)四指——指向感應(yīng)電流的方向。“三定則”“一定律”的綜合應(yīng)用1.規(guī)律比較2.“三定則”“一定律”的聯(lián)系(1)應(yīng)用楞次定律時(shí),一般要用到安培定則。(2)判斷感應(yīng)電流所受安培力方向的“兩法”:①用右手定則確定電流的方向,再用左手定則確定安培力的方向。②直接應(yīng)用楞次定律的推論確定。(多選)如圖所示,水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ、MN,兩條軌道間均存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,當(dāng)PQ在一外力的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí),MN向右運(yùn)動(dòng),則PQ可能()。A.向右加速運(yùn)動(dòng) B.向左加速運(yùn)動(dòng)C.向右減速運(yùn)動(dòng) D.向左減速運(yùn)動(dòng)答案BC解析MN向右運(yùn)動(dòng),說明MN受到向右的安培力,因?yàn)镸N處的磁場垂直于紙面向里MN中的感應(yīng)電流方向?yàn)镸→NL1中感應(yīng)電流的磁場方向向上L2中磁場方向向上減弱L2中磁場方向向下增強(qiáng)。若L2中磁場方向向上減弱PQ中電流方向?yàn)镼→P且減小PQ向右做減速運(yùn)動(dòng);若L2中磁場方向向下增強(qiáng)PQ中電流方向?yàn)镻→Q且增大PQ向左做加速運(yùn)動(dòng)。B、C兩項(xiàng)正確,A、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤。二次感應(yīng)問題的程序分析法(2024屆恩施質(zhì)檢)如圖所示,左側(cè)閉合電路中的電流大小為I1,ab為一段長直導(dǎo)線;右側(cè)平行金屬導(dǎo)軌的左端連接有與ab平行的長直導(dǎo)線cd,在遠(yuǎn)離cd導(dǎo)線的右側(cè)空間存在與導(dǎo)軌平面垂直的勻強(qiáng)磁場,在磁場區(qū)域放置垂直于導(dǎo)軌且與導(dǎo)軌接觸良好的導(dǎo)體棒MN,當(dāng)導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),可在cd上產(chǎn)生大小為I2的感應(yīng)電流。已知I1>I2,不計(jì)勻強(qiáng)磁場對(duì)導(dǎo)線ab和cd的作用,用F1和F2分別表示導(dǎo)線cd對(duì)ab的安培力大小和ab對(duì)cd的安培力大小。下列說法正確的是()。A.若MN向左運(yùn)動(dòng),則ab與cd兩導(dǎo)線相互吸引,F1=F2B.若MN向右運(yùn)動(dòng),則ab與cd兩導(dǎo)線相互吸引,F1=F2C.若MN向左運(yùn)動(dòng),則ab與cd兩導(dǎo)線相互吸引,F1>F2D.若MN向右運(yùn)動(dòng),則ab與cd兩導(dǎo)線相互吸引,F1>F2答案B解析導(dǎo)體棒MN向左運(yùn)動(dòng)時(shí),由右手定則可判斷,cd中的感應(yīng)電流由d到c,而ab中的電流是由a到b的,即ab、cd中電流方向相反,則兩導(dǎo)線相互排斥,A、C兩項(xiàng)錯(cuò)誤;MN向右運(yùn)動(dòng)時(shí),由右手定則可判斷,cd中的感應(yīng)電流由c到d,而ab中的電流是由a到b的,故兩導(dǎo)線相互吸引,根據(jù)牛頓第三定律,可知這兩個(gè)力大小相等,B項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤。左手定則、右手定則巧區(qū)分因果關(guān)系(1)因電而動(dòng)——用左手定則(2)因動(dòng)生電——用右手定則形象記憶(1)通電受力,“力”的最后一筆“丿”向左,用左手定則(2)運(yùn)動(dòng)生電,“電”的最后一筆“乚”向右,用右手定則1.(改編)某教室墻上有一朝南的鋼窗,當(dāng)把鋼窗向外推開時(shí),下列說法正確的是()。A.穿過鋼窗的地磁場的磁通量變大B.穿過鋼窗的地磁場的磁通量不變C.從推窗人的角度看,鋼窗中的感應(yīng)電流方向是逆時(shí)針方向D.從推窗人的角度看,鋼窗中的感應(yīng)電流方向是順時(shí)針方向答案C解析在地球外部空間,地磁場的方向大致為從地理南極到地理北極,從推窗人的角度看,由于鋼窗朝南,則地磁場穿過窗口指向人,當(dāng)把鋼窗向外推開時(shí),鋼窗平面與地磁場方向趨向于平行,即有效面積減小,穿過鋼窗的地磁場的磁通量變小,根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流的方向是逆時(shí)針方向。2.(多選)如圖1所示,水平地面上固定有A、B兩根粗糙的平行金屬導(dǎo)軌,上面放有C、D兩根自由導(dǎo)體棒。若在導(dǎo)軌平面正上方同樣水平放置一個(gè)共軸的環(huán)形導(dǎo)線P,當(dāng)在P中通有如圖2所示的正弦式交變電流時(shí),若C和D始終保持靜止,下列關(guān)于C導(dǎo)體棒受力的描述正確的是()。A.0時(shí)刻不受摩擦力B.t0時(shí)刻所受支持力大小等于重力大小C.2t0時(shí)刻所受支持力大小等于重力大小D.3t0時(shí)刻不受摩擦力答案BCD解析根據(jù)楞次定律的“增縮減擴(kuò)”和“來拒去留”,當(dāng)P中電流增大時(shí)會(huì)使CD兩個(gè)導(dǎo)體棒有遠(yuǎn)離的趨勢,則需要向內(nèi)的摩擦力和比重力更大的支持力來維持平衡,A項(xiàng)錯(cuò)誤。在2t0時(shí)刻,電流為零但變化率不為零,兩導(dǎo)體棒的電流不為零,但因P產(chǎn)生的磁場為零,則P對(duì)兩導(dǎo)體棒產(chǎn)生的磁場力為零,該時(shí)刻所受支持力大小等于它們的重力,由此可得,C項(xiàng)正確。在t0時(shí)刻和3t0時(shí)刻,電流瞬間變化率為零,穿過下方閉合回路的磁通量變化率為零,下方閉合電路中沒有感應(yīng)電流,不受到安培力,導(dǎo)軌C沒有運(yùn)動(dòng)趨勢,則不受摩擦力,其所受支持力大小也正好等于導(dǎo)體棒重力大小,B、D兩項(xiàng)正確。見《高效訓(xùn)練》P911.(2024屆茂名一模)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,在弦振動(dòng)過程中線圈會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,經(jīng)電路放大后傳送到音箱發(fā)出聲音。下列說法正確的是()。A.拾音器的工作利用了電流的磁效應(yīng)B.取走磁體,電吉他仍能正常工作C.減少線圈匝數(shù),可減小線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢D.弦振動(dòng)過程中,線圈中的電流方向不變答案C解析電吉他的拾音器由磁鐵和線圈組成,彈動(dòng)金屬弦,相當(dāng)于線圈做切割磁感線運(yùn)動(dòng),在線圈中就會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的音頻電流,這利用了電磁感應(yīng)的原理,A項(xiàng)錯(cuò)誤;取走磁體,就沒有磁場,不會(huì)產(chǎn)生電流,電吉他將不能正常工作,B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,減少線圈的匝數(shù)可以減小線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢,C項(xiàng)正確;弦振動(dòng)過程中,線圈中磁通量有增加過程,也有減小過程,所以線圈中電流方向變化,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.(2024屆豐臺(tái)二模)某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)用如圖所示的裝置研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象,軟鐵環(huán)上繞有M、N兩個(gè)線圈,M線圈與電源和滑動(dòng)變阻器相連,N線圈與電流表相連,閉合開關(guān)S的瞬間,觀察到電流表指針向右偏轉(zhuǎn)。下列說法正確的是()。A.閉合S后,滑片P勻速向上滑動(dòng)的過程中,電流表指針不偏轉(zhuǎn)B.閉合S后,滑片P加速向上滑動(dòng)的過程中,電流表指針向左偏轉(zhuǎn)C.斷開S的瞬間,電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)D.斷開S的瞬間,電流表指針向右偏轉(zhuǎn)答案B解析閉合S后,在滑片P向上滑動(dòng)的過程中,線圈M中電流逐漸減小,線圈N中磁通量逐漸減小,電流表指針向左偏轉(zhuǎn),A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;斷開S的瞬間,線圈M中電流變?yōu)榱?線圈N中磁通量減小,電流表指針向左偏轉(zhuǎn),C、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤。3.(2024屆重慶考試)某小組制作了一對(duì)近距離的共軸平行閉合線圈M、N,研究線圈M中的電流在線圈N中產(chǎn)生的感應(yīng)電流情況,則()。A.當(dāng)M中電流增大時(shí),N中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流B.當(dāng)M中電流保持不變時(shí),N中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流C.當(dāng)M中通有電流時(shí),N中一定有同方向的感應(yīng)電流D.當(dāng)M中通有電流時(shí),N中一定有反方向的感應(yīng)電流答案A解析產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是閉合回路中的磁通量有變化,在M中通入電流后,N中就會(huì)有磁通量,若通入的電流不發(fā)生變化,N中的磁通量也不發(fā)生變化,N中就沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生;當(dāng)M中的電流發(fā)生變化時(shí),N中的磁通量隨之發(fā)生改變,符合產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件,N中就產(chǎn)生了感應(yīng)電流,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤。M中通入的電流變化情況不明確,無法判斷N中感應(yīng)電流的方向,C、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤。4.(2024屆茂名二模)某款“自發(fā)電”門鈴開關(guān)的原理如圖所示。在按下門鈴按鈕過程中,夾著永磁鐵的鐵塊向下移動(dòng),這改變了鐵塊與“E”形鐵芯接觸的位置,使得通過線圈的磁場發(fā)生改變。松開門鈴按鈕后,彈簧可使之復(fù)位(與a、b連接的外電路未畫出)。由此可判斷()。A.未按下按鈕時(shí),a、b兩點(diǎn)間存在電勢差B.按下按鈕過程中,線圈中感應(yīng)電流始終由b經(jīng)線圈流向aC.按鈕復(fù)位過程中,線圈中的磁通量一直減小D.按下按鈕過程與松開復(fù)位過程中,a點(diǎn)的電勢始終高于b點(diǎn)的電勢答案B解析未按下按鈕時(shí),線圈磁通量不變,因此a、b兩點(diǎn)電勢差為零,A項(xiàng)錯(cuò)誤。按下按鈕過程中,線圈中的磁通量先向右減小,后向左增加,根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流方向從b接線柱通過線圈流向a接線柱,又因?yàn)榫€圈相當(dāng)于電源,電源內(nèi)部電流方向由負(fù)極流向正極,因此線圈a接線柱的電勢比b接線柱的電勢高;反之可知,按鈕復(fù)位過程中,線圈中的磁通量先向左減小,后向右增大,根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流方向從a接線柱通過線圈流向b接線柱,此過程線圈a接線柱的電勢比b接線柱的電勢低,B項(xiàng)正確,C、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤。5.(2024屆湛江模擬)如圖所示,水平面內(nèi)光滑的平行長直金屬導(dǎo)軌間距為L,左端接電阻R,導(dǎo)軌上靜止放有一金屬棒(電阻不計(jì))。正方形虛線框內(nèi)有豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,該磁場正以速度v勻速向右移動(dòng),則()。A.電阻R兩端的電壓恒為BLvB.電阻R中有從a向b的電流C.導(dǎo)體棒以速度v向左運(yùn)動(dòng)D.導(dǎo)體棒也向右運(yùn)動(dòng),只是速度比v小答案D解析根據(jù)楞次定律,磁場正以速度v向右勻速移動(dòng),磁通量減小,則導(dǎo)體棒也向右運(yùn)動(dòng),阻礙磁通量的減小,但由于要產(chǎn)生感應(yīng)電流,棒的速度比v小,C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確;由此可認(rèn)為磁場不動(dòng),棒向左切割磁感線,感應(yīng)電流方向從b向a流過R,B項(xiàng)錯(cuò)誤;產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的大小看棒與磁場的相對(duì)速度,故電阻R兩端的電壓不是恒為BLv,A項(xiàng)錯(cuò)誤。6.(2024屆朝陽二模)如圖所示,用細(xì)線吊起一個(gè)鋁環(huán),將磁鐵的N極沿鋁環(huán)的中心軸線靠近鋁環(huán),鋁環(huán)向右擺動(dòng)。下列說法正確的是()。A.N極靠近鋁環(huán)時(shí),從左向右看鋁環(huán)中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針B.鋁環(huán)右擺的過程中,磁鐵對(duì)鋁環(huán)做的功大于鋁環(huán)動(dòng)能的增加量C.僅將鋁環(huán)改為鐵環(huán),鐵環(huán)也一定會(huì)向右擺動(dòng)D.若將磁鐵的S極沿鋁環(huán)的中心軸線靠近鋁環(huán),鋁環(huán)將會(huì)向左擺動(dòng)答案B解析N極靠近鋁環(huán)時(shí),通過鋁環(huán)的磁通量增加,根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反,從左向右看,鋁環(huán)中的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針,A項(xiàng)錯(cuò)誤;鋁環(huán)向右擺動(dòng)的過程中,鋁環(huán)的動(dòng)能和重力勢能均增大,且鋁環(huán)中有感應(yīng)電流,產(chǎn)生焦耳熱,所以磁鐵對(duì)鋁環(huán)做的功大于鋁環(huán)動(dòng)能的增加量,B項(xiàng)正確;僅將鋁環(huán)改為鐵環(huán),條形磁鐵吸引鐵環(huán),所以鐵環(huán)可能向左擺動(dòng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;若將磁鐵的S極沿鋁環(huán)的中心軸線靠近鋁環(huán),鋁環(huán)仍將向右擺動(dòng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。7.(2024屆韶關(guān)二模)(多選)某同學(xué)設(shè)想的減小電梯墜落時(shí)造成傷害的一種應(yīng)急安全裝置如圖所示,在電梯轎廂底部安裝永久強(qiáng)磁鐵,磁鐵N極朝上,電梯井道內(nèi)壁上鋪設(shè)若干金屬線圈,線圈在電梯轎廂墜落時(shí)能自動(dòng)閉合,從而減小對(duì)廂內(nèi)人員的傷害。當(dāng)電梯轎廂墜落到圖示位置時(shí),下列說法正確的是()。A.從上往下看,金屬線圈A中的感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向B.從上往下看,金屬線圈B中的感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向C.金屬線圈B對(duì)電梯轎廂的下落有阻礙作用,A對(duì)電梯轎廂沒有阻礙作用D.金屬線圈B有收縮的趨勢,A有擴(kuò)張的趨勢答案AD解析當(dāng)電梯墜落至題圖所示位置時(shí),閉合線圈A中向上的磁場減弱,感應(yīng)電流的方向從上往下看是逆時(shí)針方向;B中向上的磁場增強(qiáng),感應(yīng)電流的方向從上往下看是順時(shí)針方向,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤。結(jié)合上述分析可知,當(dāng)電梯墜落至題圖所示位置時(shí),閉合線圈A、B都在阻礙電梯下落,C項(xiàng)錯(cuò)誤。閉合線圈A中向上的磁場減弱,B中向上的磁場增強(qiáng),根據(jù)楞次定律可知,線圈B有收縮的趨勢,線圈A有擴(kuò)張的趨勢,D項(xiàng)正確。8.(2024屆葫蘆島二模)如圖1所示,固定的長直導(dǎo)線與固定的圓形閉合金屬線框位于同一平面內(nèi),長直導(dǎo)線中的電流隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖2所示,直導(dǎo)線中電流向下。下列說法正確的是()。A.線框中會(huì)產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流B.線框中會(huì)產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流C.線框受到的安培力平行于直導(dǎo)線向上D.線框受到的安培力平行于直導(dǎo)線向下答案B解析長直導(dǎo)線中的電流向下均勻增大,則圓形閉合金屬線框中的磁通量向外均勻增大,由楞次定律和安培定則可知,線框中會(huì)產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,結(jié)合左手定則可知,線框會(huì)受到向右的安培力,B項(xiàng)正確。9.(2024屆寶雞二模)(多選)如圖,兩同心圓環(huán)A、B置于同一水平面上,其中B為均勻帶正電絕緣環(huán),A為導(dǎo)體環(huán)。當(dāng)B繞軸心順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)且轉(zhuǎn)速增大時(shí),下列說法正確的是()。A.A中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流B.A中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流C.A具有收縮的趨勢D.A具有擴(kuò)張的趨勢答案AD解析由圖可知,B為均勻帶正電絕緣環(huán),B中電流沿順時(shí)針方向,由右手螺旋定則可知,電流產(chǎn)生的磁場在B環(huán)內(nèi)向里且逐漸增大;由楞次定律可知,磁場增大時(shí),感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相反,所以感應(yīng)電流在環(huán)內(nèi)的磁場的方向向外,感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤。B環(huán)外的磁場的方向與B環(huán)內(nèi)的磁場的方向相反,即B環(huán)外的磁場垂直紙面向外,A中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流,由左手定則可知,A環(huán)受到沿半徑向外的安培力,則A環(huán)具有擴(kuò)張的趨勢,C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。10.(2024屆宜春期末)如圖1,圓形線圈P靜止在水平桌面上,其正上方固定一螺線管Q,P和Q共軸,Q中通有變化的電流i,電流隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖2所示,圖1中箭頭方向?yàn)殡娏髡较?。P所受的重力為G,桌面對(duì)P的支持力為FN,則()。A.t1時(shí)刻,從上往下看,P中有逆時(shí)針方向的電流且FN>GB.t2時(shí)刻,穿過P的磁通量為零且FN=GC.t3時(shí)刻,P中沒有感應(yīng)電流且FN=GD.t4時(shí)刻,穿過P的磁通量最小且FN<G答案A解析t1時(shí)刻,Q中電流正在增大,根據(jù)安培定則和楞次定律可知,此時(shí)P中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流,P有遠(yuǎn)離Q的趨勢,即有FN>G,A項(xiàng)正確;t2、t4時(shí)刻,Q中電流不發(fā)生變化,這兩個(gè)時(shí)刻穿過P的磁通量不為零且不變化,P中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,FN=G,B、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤;t3時(shí)刻,Q中電流正在減小,根據(jù)安培定則和楞次定律可知,此時(shí)P中產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流,但螺線管電流為零,產(chǎn)生的磁場為零,P不受安培力,有FN=G,C項(xiàng)錯(cuò)誤。11.(2024屆西安期末)“探究影響感應(yīng)電流方向的因素”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示,已知當(dāng)電流從“+”接線柱流入電流表時(shí),指針向右偏轉(zhuǎn)。(1)將條形磁鐵按圖1方式S極向下插入螺線管時(shí),發(fā)現(xiàn)電流表的指針向右偏轉(zhuǎn)。螺線管的繞線方向如圖2所示。請(qǐng)?jiān)趫D2中標(biāo)出螺線管中的感應(yīng)電流方向。將該條形磁鐵從螺線管中向上抽出時(shí),電流表的指針向(選填“左”或“右”)偏轉(zhuǎn)。

(2)經(jīng)分析可得出結(jié)論:當(dāng)穿過螺線管的磁通量增加時(shí),感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場與條形磁鐵的磁場方向(選填“相同”或“相反”)。

(3)有同學(xué)又用圖1中的器材完成了如下實(shí)驗(yàn)。條形磁鐵的軸線和鐵芯的軸線及連接線圈和電流計(jì)的導(dǎo)線在同一平面內(nèi),鐵芯、線圈及條形磁鐵的幾何中心均在與鐵芯垂直的PQ連線上。條形磁鐵分別與線圈相互平行或相互垂直放置,使其沿QP方向靠近線圈。在如下情形中能觀察到明顯的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,且圖中標(biāo)出的電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向正確的是。

ABCD答案(1)圖見解析左(2)相反(3)A解析(1)由圖可知,線圈中磁場的方向向上,題述“當(dāng)電流從‘+’接線柱流入電流表時(shí),指針向右偏轉(zhuǎn)”,據(jù)此可知線圈中電流方向由B流向A,如圖所示。將條形磁鐵從螺線管中抽出時(shí),穿過線圈的磁通量減少,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場應(yīng)與原磁場方向相同且向上,阻礙磁通量的減少,根據(jù)安培定則可知,線圈中感應(yīng)電流方向由A到B,則電流表的指針向左偏轉(zhuǎn)。(2)S極向下插入螺線管時(shí),線圈中磁通量增大,根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流的磁場應(yīng)該與原磁場方向相反,且感應(yīng)電流的磁場方向向下,阻礙磁通量的增加。(3)對(duì)于A、B兩圖,根據(jù)豎直條形磁鐵磁感線模型可知,線圈中磁場方向?yàn)樨Q直向下,當(dāng)磁鐵靠近時(shí),線圈內(nèi)磁通量增加,感應(yīng)電流方向從上向下看為逆時(shí)針方向,電流從正極進(jìn)入電流計(jì),電流計(jì)指針向右偏,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;對(duì)于C、D兩圖,根據(jù)水平條形磁鐵磁感線模型可知,條形磁鐵磁感線關(guān)于直線PQ對(duì)稱,PQ經(jīng)過線圈與鐵芯的幾何中心,所以線圈內(nèi)的磁通量始終為零,磁鐵靠近時(shí)磁通量不變,不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,C、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤。第2講法拉第電磁感應(yīng)定律渦流自感對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P276考點(diǎn)一法拉第電磁感應(yīng)定律1.感應(yīng)電動(dòng)勢(1)概念:在①中產(chǎn)生的電動(dòng)勢。

(2)產(chǎn)生條件:穿過回路的②發(fā)生改變,與電路是否閉合③。

(3)方向判斷:感應(yīng)電動(dòng)勢的方向用④或⑤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(dòng)勢的大小跟穿過這一電路的磁通量的⑥成正比。

(2)公式:E=⑦,其中n為線圈匝數(shù)。

(3)感應(yīng)電流與感應(yīng)電動(dòng)勢的關(guān)系:純電阻電路中遵循閉合電路的⑧定律,即I=⑨。

3.導(dǎo)體切割磁感線的情形(1)若B、l、v相互垂直,則E=⑩。

(2)v∥B時(shí),E=0。答案①電磁感應(yīng)現(xiàn)象②磁通量③無關(guān)④楞次定律⑤右手定則⑥變化率⑦nΔΦΔt⑧歐姆如圖,結(jié)合“探究感應(yīng)電流產(chǎn)生條件”的幾個(gè)演示實(shí)驗(yàn),回答下列問題:(1)電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動(dòng)勢的大小有什么關(guān)系?(2)如圖,將條形磁體從同一高度插入線圈中,快速插入和慢速插入有什么相同和不同的地方?答案(1)由閉合電路歐姆定律I=ER+r知,當(dāng)電路的總電阻一定時(shí),E感越大,I感越大,指針偏轉(zhuǎn)程度越大。(2)磁通量變化相同,但磁通量變化的快慢不同,角度1B隨時(shí)間t變化類型(改編)(多選)無線充電技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于日常生活中。圖1為無線充電受電線圈的示意圖,線圈匝數(shù)為n,面積為S,總電阻為R,某段時(shí)間Δt內(nèi)送電線圈產(chǎn)生的磁場平行于受電線圈的軸線穿過受電線圈。設(shè)向右為正方向,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的圖像如圖2所示。則在0到t1時(shí)間內(nèi),下列說法正確的是()。A.線圈a端的電勢比線圈b端的電勢高B.通過線圈的磁通量的變化量為nS(B2+B1)C.受電線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢恒為nSD.若用導(dǎo)線(電阻不計(jì))將線圈a、b兩端連接起來,則通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為nS答案AD解析由題意可知線圈中原磁場先向左減弱后向右增強(qiáng),根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)磁場方向一直向左,根據(jù)線圈環(huán)繞方向知線圈a端的電勢比線圈b端的電勢高,A項(xiàng)正確;在0到t1時(shí)間內(nèi),通過線圈的磁通量的變化量ΔΦ=SB2-S(-B1)=S(B2+B1),B項(xiàng)錯(cuò)誤;由法拉第電磁感應(yīng)定律得E=nΔΦΔt=nS(B2+B1)t1,C項(xiàng)錯(cuò)誤;若用導(dǎo)線(不計(jì)電阻)將線圈a、b兩端連接起來,則通過導(dǎo)線橫截面的電荷量Q=IΔ(2024屆延慶一模)如圖1所示,100匝的線圈(圖中只畫了2匝)兩端A、B與一個(gè)R=40Ω的電阻相連。線圈內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,穿過線圈的磁通量按圖2所示規(guī)律變化。已知線圈的總電阻r=10Ω,則()。A.線圈內(nèi)感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針B.A點(diǎn)電勢比B點(diǎn)電勢低C.通過電阻R的電流大小為1.0AD.0.2s內(nèi)電路中產(chǎn)生的電能為1.0J答案C解析由圖可知,穿過線圈的磁通量方向向里增大,根據(jù)楞次定律可知,線圈內(nèi)感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針,外電路中電流從A點(diǎn)經(jīng)電阻R流到B點(diǎn),所以A點(diǎn)電勢比B點(diǎn)電勢高,A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E=nΔΦΔt=100×0.15-0.100.1V=50V,通過電阻R的電流大小I=ER+r=5040+10A=1.0A,C項(xiàng)正確;0.2s內(nèi)電路中產(chǎn)生的電能等于電路中產(chǎn)生的焦耳熱,則有Q=I2(R+r)t=12×(40+10)×0.21.應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律E=nΔΦ(1)研究對(duì)象:是一個(gè)回路,而不是一段導(dǎo)體。(2)物理意義:E=nΔΦΔt求的是Δt時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢,當(dāng)Δt→0時(shí)(3)E=nΔΦΔt求得的電動(dòng)勢是整個(gè)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢,而不是回路中某段導(dǎo)體的電動(dòng)勢,2.法拉第電磁感應(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(shí),ΔΦ=B·ΔS,則E=nBΔS(2)磁通量的變化是由磁場變化引起時(shí),ΔΦ=ΔB·S,則E=nΔBΔt·S(3)磁通量的變化是面積和磁場變化共同引起時(shí),則根據(jù)定義式求,ΔΦ=Φ末-Φ初,E=nB2S2-角度2金屬棒平動(dòng)切割磁感線如圖,一段直導(dǎo)線(或等效成直導(dǎo)線),以垂直于磁場的速度v平動(dòng)切割磁感線,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E=Blv。(2024屆湛江模擬)(多選)如圖所示,一導(dǎo)線彎成半徑為a的半圓形閉合回路。虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,方向垂直于回路所在的平面。導(dǎo)線以速度v向右勻速進(jìn)入磁場,直徑CD始終與MN垂直。從D點(diǎn)到達(dá)邊界開始到C點(diǎn)進(jìn)入磁場為止,下列結(jié)論正確的是()。A.CD段直導(dǎo)線不受安培力B.CD段直導(dǎo)線受安培力C.感應(yīng)電動(dòng)勢最大值Em=2BavD.感應(yīng)電動(dòng)勢平均值E-=14答案BD解析由楞次定律和安培定則可知,感應(yīng)電流始終沿逆時(shí)針方向,由左手定則判斷,CD段直導(dǎo)線所受安培力方向始終向下,A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;當(dāng)線框有一半進(jìn)入磁場時(shí),切割磁感線的有效長度最大,最大感應(yīng)電動(dòng)勢Em=Bav,C項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得,感應(yīng)電動(dòng)勢的平均值E-=nΔΦΔt,n=1,則E-=BSΔt=BE=Blv的五個(gè)特性角度3金屬棒旋轉(zhuǎn)切割磁感線(2023年遼寧卷)如圖,空間中存在水平向右的勻強(qiáng)磁場,一導(dǎo)體棒繞固定的豎直軸OP在磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng),且始終平行于OP。導(dǎo)體棒兩端的電勢差u隨時(shí)間t變化的圖像可能正確的是()。答案C解析如圖所示,導(dǎo)體棒勻速轉(zhuǎn)動(dòng),設(shè)速度為v,棒轉(zhuǎn)過的角度為θ,則導(dǎo)體棒垂直于磁感線方向的分速度v⊥=vcosθ,根據(jù)e=BLv⊥,可知導(dǎo)體棒兩端的電勢差u=e=BLvcosθ=BLvcosωt,即u隨時(shí)間t變化的圖像為余弦圖像,C項(xiàng)正確。(2024屆深圳一模)某直升機(jī)在北半球上空懸停時(shí),長度為L的導(dǎo)體螺旋槳葉片在水平面內(nèi)順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(俯視),轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω。該處地磁場的水平分量為Bx,豎直分量為By。葉片的近軸端為a,遠(yuǎn)軸端為b。忽略轉(zhuǎn)軸的尺寸,則()。A.葉片中感應(yīng)電動(dòng)勢為12BxL2ω,a端電勢高于bB.葉片中感應(yīng)電動(dòng)勢為12BxL2ω,a端電勢低于bC.葉片中感應(yīng)電動(dòng)勢為12ByL2ω,a端電勢高于bD.葉片中感應(yīng)電動(dòng)勢為12ByL2ω,a端電勢低于b答案D解析北半球的地磁場方向相對(duì)于地面是斜向下的,由題意可知,葉片切割地磁場的豎直分量,葉片中感應(yīng)電動(dòng)勢E=ByL·0+ωL2=12ByL2ω,由題意知,每個(gè)葉片都切割磁感線,相當(dāng)于電源,且電源內(nèi)部電流從低電勢流向高電勢,則由右手定則可得,a端電勢低于b端電勢直導(dǎo)體棒旋轉(zhuǎn)切割產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的三種情況(1)以中點(diǎn)為軸時(shí),E=0(不同兩段的代數(shù)和)。(2)以端點(diǎn)為軸時(shí),E=12BωL2(3)以任意點(diǎn)為軸時(shí),E=12Bω(L12-L22)(L1>L考點(diǎn)二自感渦流電磁驅(qū)動(dòng)與電磁阻尼1.自感現(xiàn)象(1)概念:由于導(dǎo)體本身的①變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為自感。

(2)自感電動(dòng)勢A.定義:在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢叫作②。

B.表達(dá)式:E=③。

(3)自感系數(shù)LA.相關(guān)因素:與線圈的④、形狀、⑤以及是否有鐵芯有關(guān)。

B.單位:亨利(H),1mH=⑥H,1μH=⑦H。

2.渦流當(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)生感應(yīng)電流,這種電流像水的漩渦,所以叫渦流。答案①電流②自感電動(dòng)勢③LΔIΔt④大?、菰褦?shù)⑥10-3⑦如圖所示,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)R使兩燈泡亮度相同(說明電感線圈L的直流電阻與R接入電路的阻值相等),再調(diào)節(jié)R1,使兩燈泡正常發(fā)光。(1)斷開開關(guān),觀察到的現(xiàn)象:。原因:斷開開關(guān)時(shí),電感線圈L中的電流減小,會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢阻礙其,電感線圈L與A1、A2及R構(gòu)成閉合回路。

(2)閉合開關(guān),觀察到的現(xiàn)象:。原因:閉合開關(guān)時(shí),電感線圈L中的電流增大,會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢阻礙其,相當(dāng)于這條支路的電阻很大。

答案(1)A1、A2逐漸變暗,最終熄滅減小(2)A1逐漸變亮,A2瞬間變亮增大角度1兩類自感現(xiàn)象1.通電自感和斷電自感的比較2.分析自感問題的三個(gè)技巧(2024屆遼寧期末)在如圖所示的電路中,A1和A2是完全相同的燈泡,自感線圈L的直流電阻可以忽略。下列說法正確的是()。A.合上開關(guān)S瞬間,A1和A2同時(shí)亮B.合上開關(guān)S瞬間,A1立刻亮,A2逐漸變亮C.合上開關(guān)S一段時(shí)間后,A1和A2一樣亮D.合上開關(guān)S一段時(shí)間后,A2比A1更亮答案C解析合上開關(guān)S瞬間,由于電感線圈會(huì)阻礙電流的增大,所以A1支路電流緩慢增大,A1逐漸變亮,A2支路由于只有燈泡,所以A2立刻亮,A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤;合上開關(guān)一段時(shí)間后,自感線圈對(duì)電流不再有阻礙作用,又線圈L的直流電阻可以忽略,故兩燈泡一樣亮,C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤。角度2渦流及其應(yīng)用(1)現(xiàn)象:塊狀金屬放在變化磁場中,或者讓它在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí),金屬塊內(nèi)產(chǎn)生的漩渦狀感應(yīng)電流。(2)原因:金屬塊內(nèi)磁通量變化→感應(yīng)電動(dòng)勢→感應(yīng)電流。(2024屆南昌期中)2023年3月22日02時(shí)至20時(shí),北京市陣風(fēng)7級(jí)左右,山區(qū)陣風(fēng)高達(dá)9級(jí),給人們的出行帶來困難。北京中信大廈(中國尊)上的電磁阻尼器出現(xiàn)了擺動(dòng),及時(shí)對(duì)大廈進(jìn)行減振,示意圖如圖所示。下列說法正確的是()。A.風(fēng)速越大,導(dǎo)體板中磁通量變化率越小B.風(fēng)速越大,導(dǎo)體板內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢越小C.風(fēng)速越大,導(dǎo)體板內(nèi)渦電流越小D.導(dǎo)體板內(nèi)渦電流對(duì)永磁鐵的電磁阻力是中信大廈(中國尊)減振的原因答案D解析風(fēng)速越大,永磁鐵與可擺動(dòng)質(zhì)量塊擺動(dòng)越厲害,導(dǎo)體板中磁通量變化率越大,導(dǎo)體板中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢越大,產(chǎn)生的渦電流也越大,A、B、C三項(xiàng)錯(cuò)誤;導(dǎo)體板內(nèi)的渦電流與永磁鐵間的電磁阻力,是中信大廈(中國尊)減振的原因,D項(xiàng)正確。角度3電磁驅(qū)動(dòng)與電磁阻尼比較項(xiàng)電磁阻尼電磁驅(qū)動(dòng)不同點(diǎn)成因?qū)w在磁場中運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而使導(dǎo)體受到安培力磁場運(yùn)動(dòng)(或變化)引起導(dǎo)體所在電路中磁通量變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而使其受安培力效果導(dǎo)體受到安培力的方向與其運(yùn)動(dòng)方向相反,阻礙導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體受到安培力的方向與其運(yùn)動(dòng)方向相同,推動(dòng)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)化導(dǎo)體克服安培力做功,其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能磁場能在電磁感應(yīng)過程中轉(zhuǎn)化為電能,又通過安培力做功,電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機(jī)械能,從而對(duì)外做功相同點(diǎn)兩者都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象,都遵循楞次定律,都是安培力阻礙導(dǎo)體與引起感應(yīng)電流的磁場間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(2024屆濱州期中)關(guān)于教材中的插圖,下列說法正確的是()。A.圖1中,轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使磁體轉(zhuǎn)動(dòng)起來,由于電磁感應(yīng),鋁框也會(huì)跟著一起轉(zhuǎn)動(dòng),穩(wěn)定后鋁框一定比磁體轉(zhuǎn)動(dòng)慢B.圖2中,將一圓柱形強(qiáng)磁體從甲、乙所示的鋁管上端放入管口,由靜止釋放。因?yàn)橐夜苡辛芽p不閉合,強(qiáng)磁體做自由落體運(yùn)動(dòng)C.圖3為動(dòng)圈式揚(yáng)聲器,線圈圓筒安放在永磁體磁極間的空隙中,能夠在空隙中左右運(yùn)動(dòng)。音頻電流通進(jìn)線圈,安培力使線圈左右運(yùn)動(dòng)。紙盆與線圈連接,隨著線圈振動(dòng)而發(fā)聲。這樣的揚(yáng)聲器不能當(dāng)作話筒D.圖4為一個(gè)銅盤,輕輕撥動(dòng)它,能長時(shí)間地繞軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)。如果在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)把U形磁鐵的兩極放在銅盤的邊緣,但并不與銅盤接觸,銅盤就能在較短的時(shí)間內(nèi)停止,把銅盤換成塑料盤,也會(huì)看到同樣的現(xiàn)象答案A解析根據(jù)電磁驅(qū)動(dòng)原理,當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使得蹄形磁體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),鋁框會(huì)同向轉(zhuǎn)動(dòng),且比磁體轉(zhuǎn)動(dòng)得慢,A項(xiàng)正確;題圖2中乙雖然是有豎直裂縫的鋁管,但是強(qiáng)磁體在鋁管中下落時(shí),在鋁管中也會(huì)產(chǎn)生渦流,對(duì)強(qiáng)磁體產(chǎn)生向上的阻力,所以強(qiáng)磁體的運(yùn)動(dòng)不是自由落體運(yùn)動(dòng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;題圖3中這種是動(dòng)圈式揚(yáng)聲器,若有聲音使得紙盆振動(dòng),則會(huì)帶動(dòng)線圈振動(dòng),切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流,所以這樣的揚(yáng)聲器也能當(dāng)作話筒,C項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)銅盤時(shí),銅盤的一部分切割磁感線,從而產(chǎn)生感應(yīng)電流,此時(shí)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,把銅盤換成塑料盤,不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,則不會(huì)消耗機(jī)械能,即不會(huì)看到同樣的現(xiàn)象,D項(xiàng)錯(cuò)誤。1.(改編)(多選)有一簡易發(fā)電裝置如圖所示,半徑r=0.3m的導(dǎo)體圓環(huán)位于紙面內(nèi),組成該導(dǎo)體圓環(huán)材料的總電阻R1=0.4Ω,且單位長度電阻相同,O為圓心。環(huán)內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T,方向垂直紙面向里。導(dǎo)體棒OM可繞O轉(zhuǎn)動(dòng),M端通過滑動(dòng)觸點(diǎn)與圓環(huán)良好接觸。在圓心和圓環(huán)間連接的小燈泡電阻R2=1.4Ω。OM以恒定角速度ω=4rad/s逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),導(dǎo)體棒的電阻R3=0.3Ω。則下列說法正確的是()。A.φO<φMB.電流方向由M指向OC.感應(yīng)電動(dòng)勢E=0.16VD.OM間電壓的最大值為0.3V答案BD解析導(dǎo)體棒OM逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),根據(jù)右手定則,可得OM中感應(yīng)電流由M到O,OM相當(dāng)于電源,則O端電勢較高,A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,可得回路的電動(dòng)勢大小E=Brv=Br·rω2=2×0.3×0.3×42V=0.36V,C項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)M端移到圓環(huán)最低點(diǎn)時(shí),外電阻最大,則閉合回路中的最大電阻R=R2+R3+12×12R1=1.8Ω,則最小電流I=ER=0.361.8A=0.2A,根據(jù)閉合電路歐姆定律,可得OM間最大電壓U=E-IR3=(0.36-0.2×0.3)V=0.2.如圖所示,一足夠大的光滑水平臺(tái)面上存在垂直于水平面向下的非勻強(qiáng)磁場,已知沿x軸正方向磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大,沿y軸方向磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變。一閉合的正方形金屬線框在圖示恒力F作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng),下列說法中正確的是()。A.線框中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流B.線框的加速度一直減小C.恒力F的功率一直增大D.線框運(yùn)動(dòng)的速度先增大后不變答案C解析根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針,A項(xiàng)錯(cuò)誤;將恒力F沿x軸方向和y軸方向分解,y軸方向合力只有Fy且為恒力,x軸方向合力逐漸減小至零,可見加速度先減小后不變,速度一直增大,B、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤;由于恒力F沿y軸方向與x軸方向分力大小不變,y軸方向速度一直增大,x軸方向速度先增大后不變,而PF=Fyvy+Fxvx,故恒力F的功率一直增大,C項(xiàng)正確。3.(多選)圖1為兩個(gè)平行正對(duì)的線圈O1、O2(O1、O2為兩線圈的圓心),兩線圈通有大小、方向均相同的電流,電流隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖2所示,m點(diǎn)位于O1、O2連線中點(diǎn),在m點(diǎn)放置一個(gè)與通電線圈平行的小金屬圓環(huán),其圓心在m點(diǎn)。n點(diǎn)在O1O2的延長線上并位于O2右側(cè)附近,下列說法正確的是()。A.0~t1時(shí)間段,位于m點(diǎn)的圓環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向與產(chǎn)生磁場的線圈電流方向相反B.t1~t2時(shí)間段,位于m點(diǎn)的圓環(huán)產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢增大C.t2~t3時(shí)間段,線圈O1、O2對(duì)位于m點(diǎn)的環(huán)的合力始終為零D.如果在n點(diǎn)放一小金屬塊,在t4~t5時(shí)間段,小金屬塊將受到線圈O1、O2對(duì)它的排斥力答案ABC解析0~t1時(shí)間段,通過位于m點(diǎn)的小圓環(huán)的磁通量增大,故產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向與產(chǎn)生磁場的線圈電流方向相反,A項(xiàng)正確;t1~t2時(shí)間段,線圈電流變化率增大,位于m點(diǎn)的圓環(huán)產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢增大,B項(xiàng)正確;t2~t3時(shí)間段,兩通電線圈中電流反向增大,由楞次定律可知,圓環(huán)中電流與線圈中電流反向,兩線圈對(duì)圓環(huán)的作用力均為吸引力,又因?yàn)閙為O1、O2的中點(diǎn),所以線圈對(duì)圓環(huán)的合力為零,C項(xiàng)正確;如果在n點(diǎn)放一小金屬塊,在t4~t5時(shí)間段,電流減小,則磁場減小,穿過金屬塊的磁通量減小,金屬塊中產(chǎn)生與線圈中電流方向相同的渦流,金屬塊受到線圈O1、O2對(duì)它的吸引力,D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.如圖1所示,等腰直角三角形導(dǎo)線框用絕緣細(xì)線懸掛于天花板下方,圖中虛線過ab邊中點(diǎn)和ac邊中點(diǎn),在虛線的下方有垂直于導(dǎo)線框向里的勻強(qiáng)磁場。磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間變化的圖像如圖2所示,已知三角形導(dǎo)線框直角邊的長度l=0.40m,導(dǎo)線框的總電阻R=0.006Ω。求:(1)t=2.0s時(shí)三角形導(dǎo)線框所受安培力的大小。(2)在t=0到t=2.0s時(shí)間內(nèi)三角形導(dǎo)線框產(chǎn)生的焦耳熱。答案(1)0.022N(2)0.012J解析(1)導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E=Δ由圖2可知ΔBΔt=0.所以E=SΔBΔt=34SabcΔBΔt=34×12×0.4導(dǎo)線框中的電流I=ER=1由圖2可知t=2.0s時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度B2=(0.3-0.1×2)T=0.1T導(dǎo)線框處于磁場中的有效長度L=0.22m此時(shí)導(dǎo)線框所受安培力大小F=B2IL代入數(shù)據(jù)得F=0.022N。(2)在t=0到t=2.0s時(shí)間內(nèi),三角形導(dǎo)線框產(chǎn)生的焦耳熱Q=I2Rt代入數(shù)據(jù)得Q=0.012J。見《高效訓(xùn)練》P931.(2023年湖北卷)近場通信(NFC)器件應(yīng)用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行通信,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(dòng)勢最接近()。A.0.30VB.0.44VC.0.59VD.4.3V答案B解析根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知E=ΔΦΔt=SΔBΔt=103×(1.02+1.22+1.42)×10-4V=02.(2023年江蘇卷)如圖所示,圓形區(qū)域內(nèi)有方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,OC導(dǎo)體棒的O端位于圓心,棒的中點(diǎn)A位于磁場區(qū)域的邊緣?，F(xiàn)使導(dǎo)體棒繞O點(diǎn)在紙面內(nèi)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。O、A、C點(diǎn)電勢分別為φO、φA、φC,則()。A.φO>φCB.φC>φAC.φO=φAD.φO-φA=φA-φC答案A解析由題圖可看出OA導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線,則根據(jù)右手定則可知φO>φA,其中導(dǎo)體棒AC段不在磁場中,不切割磁感線,電流為0,則φC=φA,A項(xiàng)正確,B、C兩項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)以上分析可知φO-φA>0,φA-φC=0,則φO-φA>φA-φC,D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.(2024屆北京一模)如圖所示,用同種細(xì)導(dǎo)線做成兩個(gè)閉合單匝線圈,正方形線圈的邊長與圓形線圈的直徑相等,把它們放入磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化的同一勻強(qiáng)磁場中,線圈所在平面均與磁場方向垂直。若正方形、圓形線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢分別用E1、E2表示,感應(yīng)電流分別用I1,I2表示,則()。A.E1∶E2=4∶πI1∶I2=4∶πB.E1∶E2=4∶πI1∶I2=1∶1C.E1∶E2=1∶1I1∶I2=1∶1D.E1∶E2=1∶1I1∶I2=4∶π答案B解析設(shè)正方形線圈的邊長為L,則圓形線圈的直徑也為L,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得兩者的感應(yīng)電動(dòng)勢分別為E1=L2ΔBΔt,E2=πL22ΔBΔt,解得E1∶E2=4∶π;根據(jù)電阻定律可得兩者的電阻分別為R1=ρ4LS,R2=ρπLS,又I=E4.(2024屆岳陽二模)如圖所示,半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)存在方向豎直向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場,關(guān)系為B=kt(k>0且為常量)?，F(xiàn)將單位長度電阻為R、半徑為x的金屬圓環(huán)放入這個(gè)磁場中,圓環(huán)與磁場邊界為同心圓。下列說法正確的是()。A.若x為2r,則圓環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大小為4kπr2B.從上往下看,金屬圓環(huán)中的電流沿順時(shí)針方向,且電流隨時(shí)間均勻增大C.若x分別為12r和2r,則兩種圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢之比為1∶D.若x分別為12r和2r,則單位時(shí)間內(nèi)兩種圓環(huán)中產(chǎn)生的焦耳熱之比為1∶答案C解析圓環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大小E=ΔΦΔt=πr2·ΔBΔt=kπr2,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由楞次定律可得,金屬圓環(huán)中的電流沿順時(shí)針方向,且感應(yīng)電動(dòng)勢為定值,則感應(yīng)電流也為定值,B項(xiàng)錯(cuò)誤;若x分別為12r和2r,則這兩種圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢之比E1E2=π12r2kπr2k=15.(2024屆江蘇二模)如圖1所示,一條南北走向的馬路,路口設(shè)有出入道閘,每側(cè)道閘金屬桿長為L,當(dāng)有車輛通過時(shí)桿會(huì)從水平位置勻速轉(zhuǎn)過90°,所用時(shí)間為t。此處地磁場方向如圖2所示,B為地磁場總量,BH為地磁場水平分量,Bx、By、Bz分別為地磁場在x、y、z三個(gè)方向上的分量大小。則桿在轉(zhuǎn)動(dòng)升起的過程中,兩端電勢差的大小為()。A.πBxL24t B.π2B答案A解析桿從水平位置勻速轉(zhuǎn)過90°,所用時(shí)間為t,可知金屬桿的角速度ω=π2t,由于馬路沿南北方向,則金屬桿轉(zhuǎn)動(dòng)過程切割Bx,則金屬桿兩端電勢差的大小U=BxLv=BxL0+ωL2=12BxL2ω,聯(lián)立解得6.(2024屆西城二模)將燈泡A、線圈L、電池組E和開關(guān)S連接成如圖所示的電路。先閉合開關(guān)S,使燈泡發(fā)光,然后斷開開關(guān)S,觀察到燈泡閃亮的現(xiàn)象。下列說法正確的是()。A.閉合S瞬間線圈L不產(chǎn)生自感電動(dòng)勢B.斷開S瞬間電路中a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢C.斷開S前后通過燈泡A的電流大小不變D.閉合S后電源輸出的電功等于燈泡A和線圈L的焦耳熱之和答案B解析閉合S瞬間,電路接通,線圈L要阻礙電流通過,產(chǎn)生與電源相反的自感電動(dòng)勢,A項(xiàng)錯(cuò)誤;開關(guān)S斷開前,自感線圈中的電流是自左向右的,在斷開S瞬間,自感線圈要阻礙電流的減小,因此產(chǎn)生與原電流方向相同的感應(yīng)電流,與燈泡構(gòu)成閉合回路,回路中的電流為逆時(shí)針方向,因此a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢,B項(xiàng)正確;斷開開關(guān)S,觀察到燈泡閃亮的現(xiàn)象,說明斷開開關(guān)后瞬間通過燈泡的瞬時(shí)電流大于開關(guān)斷開前的電流,C項(xiàng)錯(cuò)誤;因?yàn)殚]合開關(guān)后,自感線圈將一部分電場能轉(zhuǎn)化為磁場能儲(chǔ)存起來,因此閉合S后電源輸出的電功大于燈泡A和線圈L的焦耳熱之和,D項(xiàng)錯(cuò)誤。7.(2024屆武漢期末)(多選)汽車上使用的電磁制動(dòng)裝置示意圖如圖所示。電磁制動(dòng)的原理是當(dāng)導(dǎo)體在通電線圈產(chǎn)生的磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí),會(huì)產(chǎn)生渦流,使導(dǎo)體受到阻礙運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)力。下列說法正確的是()。A.制動(dòng)過程中,導(dǎo)體不會(huì)產(chǎn)生熱量B.制動(dòng)力的大小與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān)C.線圈中既可以通交流電,也可以通直流電D.如果改變線圈中的電流方向,可以使導(dǎo)體獲得促進(jìn)它運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力答案BC解析當(dāng)導(dǎo)體在通電線圈產(chǎn)生的磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí),會(huì)產(chǎn)生渦流,電流流過電阻時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量,A項(xiàng)錯(cuò)誤;導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的速度越大,磁通量變化越快,產(chǎn)生的感應(yīng)電流越強(qiáng),制動(dòng)器對(duì)轉(zhuǎn)盤的制動(dòng)力越大,故制動(dòng)力的大小與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān),B項(xiàng)正確;電磁制動(dòng)的原理是當(dāng)導(dǎo)體在通電線圈產(chǎn)生的磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生渦流,故通電線圈通直流電,產(chǎn)生方向不變的磁場也是可以的,C項(xiàng)正確;如果改變線圈中的電流方向,鐵芯產(chǎn)生的磁感線的方向反向,此時(shí)產(chǎn)生的渦流方向也相反,根據(jù)安培力的公式,電流和所處的磁場方向同時(shí)反向,安培力方向不變,故還是使導(dǎo)體受到阻礙運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)力,D項(xiàng)錯(cuò)誤。8.(改編)如圖所示,有界勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,有一半徑為R的線圈,其單位長度上的電阻為r,線圈直徑MN垂直磁場邊界于M點(diǎn),現(xiàn)以M點(diǎn)為軸,在紙面內(nèi)將線圈沿順時(shí)針方向勻速旋轉(zhuǎn)90°,角速度為ω,則()。A.感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向B.感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值為BR2ωC.感應(yīng)電流的最大值為2D.整個(gè)過程通過導(dǎo)體任意橫截面的電荷量為BR答案D解析根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場總要阻礙原磁通量的變化,可知在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中通過線圈的磁通量減小,由此可知感應(yīng)電流應(yīng)為順時(shí)針方向,A項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)轉(zhuǎn)過90°時(shí),瞬間感應(yīng)電動(dòng)勢最大,此時(shí)切割磁感線的有效長度最大,為圓形線圈的直徑,由此可得感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值Em=12B(2R)2ω=2BR2ω,根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知感應(yīng)電流的最大值Im=EmR總=2BR2ω2πRr=BRωπr,B、9.(2024屆桂林二模)(多選)如圖所示,紙面內(nèi)的菱形金屬線框ABCD以速度v0平行于AD方向勻速通過一有界的勻強(qiáng)磁場,磁場的邊界PQ、MN相互平行,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向里。已知線框的電阻為R,線框的邊長和磁場寬度均為L,∠A=60°,AD⊥PQ,下列說法正確的是()。A.A點(diǎn)離開磁場后線框內(nèi)的感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向B.線框內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值為32C.此過程中穿過線框的磁通量的最大值為73D.線框穿過磁場的整個(gè)過程中回路中的最大熱功率為B答案BC解析線框的A點(diǎn)離開磁場后,穿過線框的磁通量垂直紙面向里先增大后減小,由楞次定律可知線框中的電流先沿逆時(shí)針方向,后沿順時(shí)針方向,A項(xiàng)錯(cuò)誤;從B點(diǎn)進(jìn)入磁場到D點(diǎn)進(jìn)入磁場的過程中線框內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢最大,有Emax=3BLv02,B項(xiàng)正確;當(dāng)線框到達(dá)圖示位置時(shí),穿過線框的磁通量最大,此時(shí)A點(diǎn)和C點(diǎn)到磁場邊界MN和PQ的距離相等,所以穿過線框的磁通量的最大值Φmax=32L2-L4×L2×32B=7316BL210.(多選)如圖所示,空間分布有一半徑為R的半圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一邊長為R的單匝矩形金屬線框(阻值分布均勻)從圖示位置向右以速度v勻速通過磁場區(qū)域,則關(guān)于金屬線框的情況,下列說法正確的是()。A.金屬線框穿過磁場區(qū)域的過程中,感應(yīng)電流先逐漸增大后逐漸減小直至為零B.當(dāng)金屬線框的位移為R2時(shí),ab間的電勢差大小為3C.當(dāng)金屬線框的位移為32R時(shí),acD.當(dāng)金屬線框的位移為32R時(shí),bd間的電勢差大小為3答案BD解析金屬線框穿過磁場區(qū)域的過程中,感應(yīng)電流先逐漸增大后減小到零,再反向增大到最大后又減小到零,A項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)金屬線框的位移為R2時(shí),bd邊的有效切割長度為3R2,感應(yīng)電動(dòng)勢為B3R2v,ab間的電勢差大小為38BRv,B項(xiàng)正確;當(dāng)金屬線框的位移為32R時(shí),ac邊和bd邊的有效切割長度均為3R2,電流方向相反,回路電流為零,但ac和bd11.(2024屆蘇北一模)將一根涂有絕緣層的硬質(zhì)細(xì)金屬絲順次繞成如圖所示的“8”字形線圈,兩個(gè)圓形線圈的半徑分別為2r和r,勻強(qiáng)磁場垂直于線圈平面,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律為B=B0+kt,已知線圈總電阻為R。(1)僅將大圓線圈置于磁場中,求線圈中的電流I。(2)將該線圈全部置于磁場中,求在時(shí)間t內(nèi)通過線圈橫截面的電荷量q。解析(1)僅將大圓線圈置于磁場中,感應(yīng)電動(dòng)勢E1=ΔΦ1Δt=ΔBS1Δ故線圈中的電流I1=E1R=(2)感應(yīng)電動(dòng)勢E2=Δ其中Φ2=B[π(2r)2-πr2]=3πr2B解得E2=3kπr2線圈中的電流I2=E2R時(shí)間t內(nèi)通過線圈橫截面的電荷量q=I2t=3k專項(xiàng)突破11電磁感應(yīng)中的電路與圖像問題對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P282題型一電磁感應(yīng)中的電路問題角度1電磁感應(yīng)中的電路結(jié)構(gòu)識(shí)別(2024屆棗莊期末)半徑分別為r和4r的同心圓形導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi),一根長為3r、電阻為R的均勻金屬棒MN置于圓導(dǎo)軌上,NM的延長線通過圓導(dǎo)軌中心O,在兩導(dǎo)軌之間接有阻值分別為R1=R、R2=3R的兩定值電阻,裝置的俯視圖如圖所示。整個(gè)裝置位于勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下。金屬棒在水平外力作用下以角速度ω繞圓心O順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸,不跟電阻相碰,導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)。下列說法正確的是()。A.金屬棒中電流從N流向MB.金屬棒轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢為92BωrC.流過電阻R1的電流為2D.水平外力做功的功率為225答案D解析由右手定則可知,金屬棒中電流從M流向N,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由公式E=BLv,可得金屬棒轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢E=12B(4r)2ω-12Br2ω=152Bωr2,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由閉合電路歐姆定律,可得電路中的電流I=ER外+R內(nèi)=152Bωr2R1R2R1+R2+R內(nèi)=30Bωr27R,流過電阻R電磁感應(yīng)中電路問題的解題流程角度2電磁感應(yīng)中電荷量的計(jì)算(改編)如圖所示,有三個(gè)用相同細(xì)導(dǎo)線做成的剛性閉合線框,正方形線框的邊長與圓線框的直徑相等,圓線框的半徑與正六邊形線框的邊長相等。線框所在平面在同一水平面上,它們的底端與垂直水平面向下的勻強(qiáng)磁場邊界重合?，F(xiàn)使它們平動(dòng)全部進(jìn)入磁場,正方形、圓形和正六邊形線框全部進(jìn)入磁場時(shí)通過線框橫截面的電荷量分別為q1、q2和q3。則()。A.q1<q3<q2B.q1>q3>q2C.q1=q2>q3D.q1=q2=q3答案C解析設(shè)圓線框的半徑為r,則由題意可知正方形線框的邊長為2r,正方形線框的周長和面積分別為C1=8r,S1=4r2;同理可知圓線框的周長C2=2πr,面積S2=πr2;正六邊形線框的周長和面積分別為C3=6r,S3=12×6×r×32r=33r22。三線框材料、粗細(xì)相同,根據(jù)電阻定律R=ρLS橫截面,可知三個(gè)線框電阻之比R1∶R2∶R3=C1∶C2∶C3=8∶2π∶6,根據(jù)E=BΔSΔt,I=ER,q=IΔt,聯(lián)立解得q=BΔSR,當(dāng)正方形、圓形和正六邊形線框全部進(jìn)入磁場時(shí)通過線框橫截面的電荷量之比即為SR之比,可得電荷量之比q1∶q2∶q3電磁感應(yīng)電路中電荷量:q=nΔ(1)推導(dǎo):通過回路橫截面的電荷量q=I-Δt=E?RΔt=nΔΦRΔtΔ(2)注意:感應(yīng)電荷量q由n、ΔΦ和電阻R共同決定,與Δt無關(guān)。角度3含電容器的感應(yīng)電路問題(2024屆重慶二調(diào))如圖1,在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場區(qū)域中有一開口很小的圓形線圈,在線圈開口左端連接一阻值R=6Ω的電阻,一個(gè)電容C=1.25×10-3F的電容器與R并聯(lián)。已知圓形線圈面積為0.2m2,圓形線圈的電阻r=4Ω,其余導(dǎo)線電阻不計(jì),磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖2所示。在0~4s內(nèi),下列說法正確的是()。A.回路中感應(yīng)電動(dòng)勢大小為2VB.回路中感應(yīng)電流的大小為0.05AC.R兩端的電壓為0.12VD.電容器充電完成后,上極板帶電荷量為2.5×10-4C答案C解析在0~4s內(nèi),根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E=ΔΦΔt=ΔBΔtS=44×0.2V=0.2V,A項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)閉合電路歐姆定律可知I=ER+r=0.26+4A=0.02A,B項(xiàng)錯(cuò)誤;R兩端的電壓U=IR=0.2×6V=0.12V,C項(xiàng)正確;充電完成后電容器上極板帶電荷量Q=CU=1.25×10-3×0.12C=1題型二電磁感應(yīng)中的圖像問題角度1由給定的電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確的圖像(2024屆北京一模)如圖所示,邊長為L的正方形單匝均勻金屬線框置于光滑水平桌面上,在拉力作用下以恒定速度通過寬度為D、方向豎直向下的有界勻強(qiáng)磁場,線框的邊長L小于有界磁場的寬度D,在整個(gè)過程中線框的ab邊始終與磁場的邊界平行,若用I表示通過線框的電流(規(guī)定逆時(shí)針為正),F表示拉力,P表示拉力的功率,Uab表示線框a、b兩點(diǎn)間的電勢差,則下列反映這些物理量隨時(shí)間變化的圖像中正確的是()。ABCD答案C解析進(jìn)出磁場過程,線框中的感應(yīng)電流大小I=BLvR且保持不變,由楞次定律可知,線框進(jìn)入磁場時(shí)感應(yīng)電流為逆時(shí)針方向(正值),離開磁場時(shí)電流為順時(shí)針方向(負(fù)值),A項(xiàng)錯(cuò)誤;進(jìn)出磁場時(shí)線框所受安培力方向均向左,大小恒定,故拉力F均向右,大小恒定,當(dāng)線框完全進(jìn)入磁場后,拉力應(yīng)為0,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由于線框勻速運(yùn)動(dòng),故滿足F=BIL=B2L2vR,拉力的功率P=Fv=B2L2v2R,進(jìn)出磁場時(shí)功率相同,C項(xiàng)正確;進(jìn)入磁場時(shí)ab邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,相當(dāng)于電源,a、b兩點(diǎn)間電壓為路端電壓,即Uab=ER·34R=34E,離開磁場時(shí)cd邊相當(dāng)于電源,ab只是外電路的一部分,此時(shí)a、b兩點(diǎn)間的電壓Uab'=ER·14R=14E,當(dāng)線框完全進(jìn)入磁場中后,電磁感應(yīng)圖像問題分析方法角度2由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過程,求解相應(yīng)的物理量(2023年全國甲卷)(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1所示?，F(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2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答案AD解析電流的峰值越來越大,即小磁體在依次穿過每匝線圈的過程中磁通量的變化率越來越大,因此小磁體的速度越來越快,A、D兩項(xiàng)正確;假設(shè)小磁體是N極向下穿過線圈,則在小磁體靠近每匝線圈的過程中磁通量向下增大,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小,產(chǎn)生順時(shí)針的電流,即電流方向前后相反,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,所以磁體穿過8匝線圈的過程中會(huì)出現(xiàn)8個(gè)這樣的圖像,并且隨下落速度的增大感應(yīng)電流的最大值逐漸變大,所以磁體下落過程中磁體的N、S極沒有顛倒,B項(xiàng)錯(cuò)誤;線圈可以等效為條形磁體,線圈的電流越大則磁性越強(qiáng),電流大小是變化的,所以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。(2024屆金華模擬)如圖1所示,MN與PQ是兩條水平放置彼此平行的金屬導(dǎo)軌,質(zhì)量m=0.2kg,接入導(dǎo)軌間的電阻r=0.5Ω的金屬桿ab垂直跨接在導(dǎo)軌上,勻強(qiáng)磁場的磁感線垂直于導(dǎo)軌平面,導(dǎo)軌左端接阻值R=2Ω的電阻,理想電壓表接在R兩端,導(dǎo)軌電阻不計(jì)。t=0時(shí)刻ab桿受水平拉力F的作用由靜止開始向右運(yùn)動(dòng),t1=6s時(shí)ab桿的速度v1=1m/s,整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中電壓表的示數(shù)U隨時(shí)間t的變化如圖2所示。已知ab桿與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,重力加速度g取10m/s2。(1)第5s末,ab桿受到的安培力為多大?(2)第8s末,ab桿所受的水平拉力為多大?(3)在0~9s內(nèi),ab桿克服滑動(dòng)摩擦力所做的功是多少?(4)在圖3中,畫出0~9s內(nèi)ab桿所受的水平拉力F隨時(shí)間t變化的圖像。第一步:提取關(guān)鍵信息t=0時(shí)刻ab桿由靜止開始向右運(yùn)動(dòng),由U-t圖像可知,運(yùn)動(dòng)可以分成三個(gè)階段,即0~4s內(nèi)勻加速運(yùn)動(dòng),4s~7s內(nèi)勻速運(yùn)動(dòng),7s~9s內(nèi)勻減速運(yùn)動(dòng)第二步:畫出情境示意圖第三步:應(yīng)用模型規(guī)律ab桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E=BLvab兩端的電壓U=加速:F1-μmg-BI1L=ma1勻速:F2-μmg-BI2L=0減速:μmg+BI3L-F3=ma2第四步:挖掘題給條件已知條件:m=0.2kg,r=0.5Ω,R=2Ω,v1=1m/s,μ=0.2,U-t圖像(三段時(shí)間)答案(1)0.625N(2)0.6125N(3)2.4J(4)見解析解析(1)第5s末,回路中的感應(yīng)電流I=UR=0.5ab桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢E=I(R+r)=1.25V由題圖2可知,4s~7s內(nèi)R兩端電壓不變,則ab桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢不變,則運(yùn)動(dòng)速度不變,5s末ab桿速度大小與6s末速度大小均為1m/s,設(shè)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,ab桿的長度為L,則由E=BLv得BL=E5s末ab桿受到的安培力F1=BIL=0.625N。(2)由題圖1可知,ab桿兩端的電壓隨ab桿的速度變化關(guān)系為U=BLRR由題圖2可知,ab桿在0~4s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),在4s~7s內(nèi)做勻速直