（通用版）2019版高考物理第5講“三定則、兩定律”破解電磁感應(yīng)問題講義（含解析）.docx

“三定則、兩定律”破解電磁感應(yīng)問題考法學(xué)法高考對本部分內(nèi)容的要求較高，常在選擇題中考查楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用、電磁感應(yīng)中的圖像問題、電磁感應(yīng)中的能量問題，或者以導(dǎo)體棒運(yùn)動為背景，綜合應(yīng)用電路的相關(guān)知識、牛頓運(yùn)動定律和能量守恒定律解決切割類問題?？疾榈闹攸c(diǎn)有以下幾個(gè)方面：楞次定律的應(yīng)用；法拉第電磁感應(yīng)定律的理解和應(yīng)用；三個(gè)定則的應(yīng)用。對該部分內(nèi)容的復(fù)習(xí)應(yīng)注意“抓住兩個(gè)定律，運(yùn)用兩種觀點(diǎn)，分析一種電路”。兩個(gè)定律是指楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律；兩種觀點(diǎn)是指動力學(xué)觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)；一種電路是指感應(yīng)電路。知能全通1“三定則、一定律”的應(yīng)用安培定則判斷運(yùn)動電荷、電流產(chǎn)生的磁場方向左手定則判斷磁場對運(yùn)動電荷、電流的作用力的方向右手定則判斷部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向楞次定律判斷閉合電路磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向2判斷感應(yīng)電流方向的兩種方法(1)利用右手定則，即根據(jù)導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動的情況進(jìn)行判斷。(2)利用楞次定律，即根據(jù)穿過閉合電路的磁通量的變化情況進(jìn)行判斷。3楞次定律中“阻礙”的四種表現(xiàn)形式(1)阻礙原磁通量的變化“增反減同”。(2)阻礙相對運(yùn)動“來拒去留”。(3)使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢“增縮減擴(kuò)”。(4)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)“增反減同”。題點(diǎn)全練1多選(2018全國卷)如圖，兩個(gè)線圈繞在同一根鐵芯上，其中一線圈通過開關(guān)與電源連接，另一線圈與遠(yuǎn)處沿南北方向水平放置在紙面內(nèi)的直導(dǎo)線連接成回路。將一小磁針懸掛在直導(dǎo)線正上方，開關(guān)未閉合時(shí)小磁針處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法正確的是()A開關(guān)閉合后的瞬間，小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動B開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后，小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向C開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后，小磁針的N極指向垂直紙面向外的方向D開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間再斷開后的瞬間，小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動解析：選AD根據(jù)安培定則，開關(guān)閉合時(shí)鐵芯上產(chǎn)生水平向右的磁場。開關(guān)閉合后的瞬間，根據(jù)楞次定律，直導(dǎo)線上將產(chǎn)生由南向北的電流，根據(jù)安培定則，直導(dǎo)線上方的磁場垂直紙面向里，故小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動，故A正確；同理D正確；開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后，直導(dǎo)線上沒有感應(yīng)電流，故小磁針的N極指北，故B、C錯(cuò)誤。2多選(2018全國卷)如圖(a)，在同一平面內(nèi)固定有一長直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R，R在PQ的右側(cè)。導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電i，i的變化如圖(b)所示，規(guī)定從Q到P為電流正方向。導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動勢()A在t時(shí)為零B在t時(shí)改變方向C在t時(shí)最大，且沿順時(shí)針方向D在tT時(shí)最大，且沿順時(shí)針方向解析：選AC在t時(shí)，交流電圖線斜率為0，即磁場變化率為0，由ES知，E0，A正確；在t和tT時(shí)，圖線斜率大小最大，在t和tT時(shí)感應(yīng)電動勢最大。在到之間，電流由Q向P減弱，導(dǎo)線在R處產(chǎn)生垂直紙面向里的磁場，且磁場減弱，由楞次定律知，R產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場方向也垂直紙面向里，則R中感應(yīng)電動勢沿順時(shí)針方向，同理可判斷在到T時(shí)，R中感應(yīng)電動勢也為順時(shí)針方向，在T到T時(shí)，R中感應(yīng)電動勢為逆時(shí)針方向，C正確，B、D錯(cuò)誤。3.多選(2018湖北八校聯(lián)考)已知地磁場類似于條形磁鐵產(chǎn)生的磁場，地磁場N極位于地理南極附近。如圖所示，在湖北某中學(xué)實(shí)驗(yàn)室的水平桌面上，放置邊長為L的正方形閉合導(dǎo)體線框abcd，線框的ad邊沿南北方向，ab邊沿東西方向，下列說法正確的是()A若使線框向東平移，則a點(diǎn)電勢比d點(diǎn)電勢低B若使線框向北平移，則a點(diǎn)電勢等于b點(diǎn)電勢C若以ad邊為軸，將線框向上翻轉(zhuǎn)90，則翻轉(zhuǎn)過程線框中電流方向始終為adcba方向D若以ab邊為軸，將線框向上翻轉(zhuǎn)90，則翻轉(zhuǎn)過程線框中電流方向始終為adcba方向解析：選AC地球北半球的磁場方向由南向北斜向下分布，可分解為水平向北和豎直向下兩個(gè)分量。若線框向東平移，根據(jù)右手定則可知a點(diǎn)電勢低于d點(diǎn)電勢，A項(xiàng)正確；若線框向北平移，根據(jù)右手定則可知a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢，B項(xiàng)錯(cuò)誤；若以ad邊為軸，將線框向上翻轉(zhuǎn)90過程中，穿過線框的磁通量逐漸減小，根據(jù)楞次定律及安培定則可知，線框中的電流方向始終為adcba方向，C項(xiàng)正確；若以ab邊為軸，將線框向上翻轉(zhuǎn)90過程中，穿過線框的磁通量先增大后減小，根據(jù)楞次定律及安培定則可知，線框中的電流方向?yàn)橄妊豠bcda方向再沿adcba方向，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。4多選如圖甲所示，螺線管內(nèi)有一平行于軸線的磁場，規(guī)定圖中箭頭所示方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度B的正方向，螺線管與U形導(dǎo)線框cdef相連，導(dǎo)線框cdef內(nèi)有一半徑很小的金屬圓環(huán)L，圓環(huán)面積為S，圓環(huán)與導(dǎo)線框cdef在同一平面內(nèi)。當(dāng)螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按圖乙所示規(guī)律變化時(shí)，下列說法中正確的是()A在t1時(shí)刻，金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量最大，最大值mB0SB在t2時(shí)刻，金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量最大C在t1t2時(shí)間內(nèi)，金屬圓環(huán)L有擴(kuò)張的趨勢D在t1t2時(shí)間內(nèi)，金屬圓環(huán)L內(nèi)有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流解析：選BD當(dāng)螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按題圖乙所示規(guī)律變化時(shí)，在導(dǎo)線框cdef內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，在t1時(shí)刻，螺線管內(nèi)磁通量的變化率為零，感應(yīng)電動勢為零，感應(yīng)電流為零，金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量為零，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在t2時(shí)刻，螺線管內(nèi)磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動勢最大，感應(yīng)電流最大，金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量最大，選項(xiàng)B正確；在t1t2時(shí)間內(nèi)，螺線管內(nèi)磁通量減小，由楞次定律及安培定則知，導(dǎo)線框cdef內(nèi)產(chǎn)生逆時(shí)針方向感應(yīng)電流，螺線管內(nèi)磁通量的變化率逐漸增大，則感應(yīng)電動勢逐漸增大，感應(yīng)電流逐漸增大，金屬圓環(huán)L內(nèi)磁通量增大，根據(jù)楞次定律及安培定則知，金屬圓環(huán)L內(nèi)有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，金屬圓環(huán)L有收縮的趨勢，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。知能全通1三個(gè)公式的適用范圍(1)En，適用于普遍情況。(2)EBlv，適用于導(dǎo)體切割磁感線的情況。(3)EBl2，適用于導(dǎo)體繞一端點(diǎn)轉(zhuǎn)動切割磁感線的情況。2幾點(diǎn)注意(1)公式EBlv中的l為導(dǎo)體切割磁感線的有效長度。如圖所示，導(dǎo)體的有效長度均為ab間的距離。(2)用公式EnS求感應(yīng)電動勢時(shí)，S為線圈在磁場范圍內(nèi)的有效面積。(3)通過回路截面的電荷量q僅與n、和回路電阻R有關(guān)，與時(shí)間長短無關(guān)。推導(dǎo)如下：qtt。題點(diǎn)全練1.(2018全國卷)如圖，導(dǎo)體軌道OPQS固定，其中PQS是半圓弧，Q為半圓弧的中點(diǎn)，O為圓心。軌道的電阻忽略不計(jì)。OM是有一定電阻、可繞O轉(zhuǎn)動的金屬桿，M端位于PQS上，OM與軌道接觸良好。空間存在與半圓所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B。現(xiàn)使OM從OQ位置以恒定的角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)到OS位置并固定(過程)；再使磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小以一定的變化率從B增加到B(過程)。在過程、中，流過OM的電荷量相等，則等于()ABC D2解析：選B在過程中，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，有E1，根據(jù)閉合電路歐姆定律，有I1，且q1I1t1；在過程中，有E2，I2，q2I2t2，又q1q2，即，解得，B正確。2.如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一金屬環(huán)，環(huán)半徑為0.5 m，金屬環(huán)總電阻為2 ，在整個(gè)豎直平面內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(未畫出)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1 T，在環(huán)的最高點(diǎn)上方A點(diǎn)用鉸鏈連接一長度為1.5 m，電阻為3 的導(dǎo)體棒AB，當(dāng)導(dǎo)體棒AB擺到豎直位置時(shí)，導(dǎo)體棒B端的速度為3 m/s。已知導(dǎo)體棒下擺過程中緊貼環(huán)面且與金屬環(huán)有良好接觸，則導(dǎo)體棒擺到豎直位置時(shí)AB兩端的電壓大小為()A0.4 V B0.65 VC2.25 V D4.5 V解析：選B當(dāng)導(dǎo)體棒擺到豎直位置時(shí)，由vr可得，C點(diǎn)的速度為：vCvB3 m/s1 m/s，AC間電壓為：UACEACBLAC10.5 V0.25 V，CB段產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：ECBBLCB11 V2 V，環(huán)兩側(cè)并聯(lián)，電阻為：R 0.5 ，導(dǎo)體棒CB段的電阻為：r2 ，則CB間電壓為：UCBECB2 V0.4 V，故AB兩端的電壓大小為：UABUACUCB0.25 V0.4 V0.65 V，故B對。3多選(2019屆高三鷹潭模擬)如圖甲所示，一個(gè)匝數(shù)為n的圓形線圈(圖中只畫了2匝)，面積為S，線圈總電阻為R，在線圈外接一個(gè)阻值為R的電阻和一個(gè)理想電壓表，將線圈放入垂直線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，下列說法正確的是()A0t1時(shí)間內(nèi)P端電勢高于Q端電勢B0t1時(shí)間內(nèi)電壓表的讀數(shù)為Ct1t2時(shí)間內(nèi)R上的電流為Dt1t2時(shí)間內(nèi)P端電勢高于Q端電勢解析：選AC0t1時(shí)間內(nèi)，磁通量向里增大，根據(jù)楞次定律可知，線圈中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向，線圈相當(dāng)于電源，P端電勢高于Q端電勢，故A正確；0t1時(shí)間內(nèi)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢EnnSnS，電壓表的示數(shù)等于電阻R兩端的電壓UIRR，故B錯(cuò)誤；t1t2時(shí)間內(nèi)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢EnS，根據(jù)閉合電路的歐姆定律得I，故C正確；t1t2時(shí)間內(nèi)，磁通量向里減小，根據(jù)楞次定律可知，線圈中感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向，線圈相當(dāng)于電源，P端電勢低于Q端電勢，故D錯(cuò)誤。4圖甲為手機(jī)及無線充電板。圖乙為充電原理示意圖。充電板接交流電源，對充電板供電，充電板內(nèi)的送電線圈可產(chǎn)生交變磁場，從而使手機(jī)內(nèi)的受電線圈產(chǎn)生交變電流，再經(jīng)整流電路轉(zhuǎn)變成直流電后對手機(jī)電池充電。為方便研究，現(xiàn)將問題做如下簡化：設(shè)送電線圈的匝數(shù)為n1，受電線圈的匝數(shù)為n2，面積為S，若在t1到t2時(shí)間內(nèi)，磁場(垂直于線圈平面向上、可視為勻強(qiáng)磁場)的磁感應(yīng)強(qiáng)度由B1均勻增加到B2。下列說法正確的是()A受電線圈中感應(yīng)電流方向由d到cBc點(diǎn)的電勢高于d點(diǎn)的電勢Cc、d之間的電勢差為Dc、d之間的電勢差為解析：選D根據(jù)楞次定律可知，受電線圈內(nèi)部產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向俯視為順時(shí)針，受電線圈中感應(yīng)電流方向由c到d，所以c點(diǎn)的電勢低于d點(diǎn)的電勢，故A、B錯(cuò)誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得c、d之間的電勢差為UcdE，故C錯(cuò)誤，D正確。研一題多選(2018江蘇高考)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、的高和間距均為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。質(zhì)量為m的水平金屬桿由靜止釋放，進(jìn)入磁場和時(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)入磁場時(shí)加速度方向豎直向下B穿過磁場的時(shí)間大于在兩磁場之間的運(yùn)動時(shí)間C穿過兩磁場產(chǎn)生的總熱量為4mgdD釋放時(shí)距磁場上邊界的高度h可能小于解析金屬桿在磁場之外的區(qū)域做加速運(yùn)動，所以進(jìn)入磁場、的速度大于穿出磁場的速度，則金屬桿剛進(jìn)入磁場時(shí)做減速運(yùn)動，加速度方向豎直向上，故A錯(cuò)誤；金屬桿在磁場中(先)做加速度減小的減速運(yùn)動，在兩磁場之間做加速度為g的勻加速直線運(yùn)動，兩個(gè)過程位移相等，vt圖像可能如圖所示，故B正確；由于金屬桿進(jìn)入兩磁場時(shí)速度相等，由動能定理得，W安1mg2d0，可知金屬桿穿過磁場克服安培力做功為2mgd，即產(chǎn)生的熱量為2mgd，故穿過兩磁場產(chǎn)生的總熱量為4mgd，故C正確；設(shè)金屬桿剛進(jìn)入磁場時(shí)速度為v，則由機(jī)械能守恒定律知mghmv2，由牛頓第二定律得mgma，解得h，故D錯(cuò)誤。答案BC悟一法解答電磁感應(yīng)中電路問題的三步驟通一類1多選如圖所示，水平放置的粗糙U形框架上連接一個(gè)阻值為R0的電阻，處于垂直框架平面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中。一個(gè)半徑為L、質(zhì)量為m的半圓形硬導(dǎo)體AC置于框架上，在水平向右的恒定拉力F作用下，由靜止開始運(yùn)動距離d后速度達(dá)到v，A、C端始終與框架良好接觸，半圓形硬導(dǎo)體AC的電阻為r，框架電阻不計(jì)。下列說法正確的是()AA點(diǎn)的電勢高于C點(diǎn)的電勢B此時(shí)AC兩端電壓為UACC此過程中電路產(chǎn)生的電熱為QFdmv2D此過程中通過電阻R0的電荷量為q解析：選AD根據(jù)右手定則可知，A點(diǎn)相當(dāng)于電源的正極，電勢高，A正確；AC產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E2BLv，AC兩端的電壓為UAC，B錯(cuò)誤；由功能關(guān)系得Fdmv2QQf，C錯(cuò)誤；此過程中平均感應(yīng)電流為，通過電阻R0的電荷量為qt，D正確。2.多選(2018安徽六校聯(lián)考)如圖所示，光滑水平面上存在有界勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，質(zhì)量為m、邊長為a的正方形線框ABCD斜向右上方穿進(jìn)磁場，當(dāng)AC剛進(jìn)入磁場時(shí)，線框的速度為v，方向與磁場邊界夾角為45，若線框的總電阻為R，則()A線框穿進(jìn)磁場過程中，線框中電流的方向?yàn)镈CBABAC剛進(jìn)入磁場時(shí)線框中感應(yīng)電流為CAC剛進(jìn)入磁場時(shí)線框所受安培力為D此時(shí)CD兩端電壓為Bav解析：選CD線框進(jìn)入磁場的過程中穿過線框的磁通量增大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場方向向外，由安培定則可知感應(yīng)電流的方向?yàn)锳BCD，故A錯(cuò)誤；AC剛進(jìn)入磁場時(shí)，CD切割磁感線，AD不切割磁感線，所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢EBav，則線框中感應(yīng)電流I，故B錯(cuò)誤；AC剛進(jìn)入磁場時(shí)，CD受到的安培力與v的方向相反，AD受到的安培力的方向垂直于AD向下，它們的大小都是FBIa，由幾何關(guān)系可知，AD與CD受到的安培力的方向相互垂直，AC剛進(jìn)入磁場時(shí)線框所受安培力為AD與CD受到的安培力的矢量合，F(xiàn)合F，故C正確；AC剛進(jìn)入磁場時(shí)，CD兩端電壓UIBav，故D正確。3.如圖所示，平行極板與單匝圓形線圈相連，極板距離為d，圓半徑為r，線圈的電阻為R1，外接電阻為R2，其他部分的電阻忽略不計(jì)。線圈中有垂直紙面向里的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增加，有一個(gè)帶電粒子靜止在極板之間，帶電粒子質(zhì)量為m、電荷量為q。則下列說法正確的是() A粒子帶正電B磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率為C保持開關(guān)閉合，向上移動下極板時(shí)，粒子將向下運(yùn)動D斷開開關(guān)，粒子將向下運(yùn)動解析：選B穿過線圈的磁通量垂直紙面向里增加，由楞次定律可知，線圈中感應(yīng)電流的磁場方向向外，平行板電容器的上極板電勢高，下極板電勢低，板間存在向下的電場，粒子受到重力和電場力而靜止，因此粒子受到的電場力方向向上，電場力方向與場強(qiáng)方向相反，粒子帶負(fù)電，故A錯(cuò)誤；對粒子，由平衡條件得：mgq，而感應(yīng)電動勢：E，解得：E，由法拉第電磁感應(yīng)定律得：EnnS，解得：，故B正確；保持開關(guān)閉合，則極板間的電壓不變，當(dāng)向上移動下極板時(shí)，極板間距減小，所以電場強(qiáng)度增大，則電場力增大，因此粒子將向上運(yùn)動，故C錯(cuò)誤；斷開開關(guān)，電容器既不充電，也不放電，則電場強(qiáng)度不變，因此電場力也不變，故粒子靜止不動，故D錯(cuò)誤。研一題(2018全國卷)如圖，在同一水平面內(nèi)有兩根平行長導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間存在依次相鄰的矩形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，區(qū)域?qū)挾染鶠閘，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向交替向上向下。一邊長為l的正方形金屬線框在導(dǎo)軌上向左勻速運(yùn)動。線框中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的正確圖線可能是()解析設(shè)線路中只有一邊切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流為i，根據(jù)題圖可得：線框位移等效電路的連接電流0I2i(順時(shí)針)lI0lI2i(逆時(shí)針)2lI0綜合分析知，只有選項(xiàng)D符合要求。答案D悟一法1解決電磁感應(yīng)圖像問題的一般步驟(1)明確圖像的種類，即是B t圖還是 t圖，或者Et圖、It圖等。(2)分析電磁感應(yīng)的具體過程。(3)用右手定則或楞次定律確定方向?qū)?yīng)關(guān)系。(4)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動定律等規(guī)律寫出函數(shù)關(guān)系式。(5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，如分析斜率的變化、截距的含義等。(6)畫圖像或判斷圖像。2電磁感應(yīng)圖像問題分析的注意點(diǎn)(1)注意初始時(shí)刻的特征，如初始時(shí)刻感應(yīng)電流是否為零，感應(yīng)電流的方向如何。(2)注意電磁感應(yīng)發(fā)生的過程分為幾個(gè)階段，這幾個(gè)階段是否和圖像變化對應(yīng)。(3)注意觀察圖像的變化趨勢，判斷圖像斜率的大小、圖像的曲直是否和物理過程對應(yīng)。通一類1多選(2019屆高三錦州模擬)如圖甲所示為固定在勻強(qiáng)磁場中的正三角形導(dǎo)線框abc，磁場的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示。規(guī)定垂直紙面向里為磁場的正方向，逆時(shí)針方向?yàn)榫€框中感應(yīng)電流的正方向，水平向右為安培力的正方向，關(guān)于線框中的電流I與ab邊所受的安培力F隨時(shí)間t變化的圖像(圖中不考慮2 s末線框中的電流及ab邊的受力情況)，選項(xiàng)圖中正確的是()解析：選AD01 s時(shí)間內(nèi)，B垂直紙面向里均勻增大，均勻增大，由楞次定律可知線框中的感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向，且是恒定的正值，B均勻增大，故安培力均勻增大，根據(jù)左手定則可知ab邊所受安培力方向向右，為正值；12 s、23 s穿過線框的磁通量不變，所以無感應(yīng)電流，安培力為0；34 s時(shí)間內(nèi)，B垂直紙面向外均勻減小，均勻減小，由楞次定律可知線框中的感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向，且是恒定的正值，B均勻減小，故安培力均勻減小，根據(jù)左手定則可知ab邊所受安培力方向向左，為負(fù)值。綜上所述，A、D正確。2.多選(2018黃岡質(zhì)檢)如圖所示，在光滑水平面內(nèi)，虛線右側(cè)存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向外，一正方形金屬線框質(zhì)量為m、電阻為R、邊長為L，從線框右側(cè)邊進(jìn)入磁場時(shí)開始計(jì)時(shí)，在外力作用下，線框由靜止開始，以垂直于磁場的恒定加速度a進(jìn)入磁場區(qū)域，t1時(shí)刻線框全部進(jìn)入磁場，規(guī)定順時(shí)針方向?yàn)楦袘?yīng)電流i的正方向，外力大小為F，線框中電功率的瞬時(shí)值為P，通過線框?qū)Ь€橫截面的電荷量為q，其中Pt和qt圖像均為拋物線，則表示這些量隨時(shí)間變化的圖像正確的是()解析：選CD線框右側(cè)邊切割磁感線，運(yùn)動速度vat，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢eBLv，產(chǎn)生的感應(yīng)電流i，i與t成正比，圖線為傾斜直線，故A錯(cuò)誤；對線框受力分析，由牛頓第二定律，有FF安ma，其中F安BLi，得Fma，F(xiàn)與t為一次函數(shù)關(guān)系，圖線為F軸截距大于零的傾斜直線，故B錯(cuò)誤；功率Pi2R，P與t的二次方成正比，圖線為拋物線，故C正確；由電荷量表達(dá)式q，有q，q與t的二次方成正比，圖線為拋物線，故D正確。3.(2018山西五市聯(lián)考)如圖所示，等腰直角三角形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，左邊有一形狀與磁場邊界完全相同的閉合導(dǎo)線框，線框斜邊長為l，線框從圖示位置開始水平向右勻速穿過磁場區(qū)域，規(guī)定線框中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向?yàn)檎?，選項(xiàng)圖中表示其感應(yīng)電流i隨位移x變化的圖像正確的是()解析：選B線框穿過磁場的過程中，磁通量先增加后減小，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場方向先垂直紙面向外后垂直紙面向內(nèi)，根據(jù)安培定則，感應(yīng)電流先沿逆時(shí)針方向后沿順時(shí)針方向，即先正后負(fù)，故A、D錯(cuò)誤；線框向右運(yùn)動過程中，切割磁感線的有效長度先增大后減小，根據(jù)i知，感應(yīng)電流先增大后反向減小，故B正確，C錯(cuò)誤。專題強(qiáng)訓(xùn)提能 1隨著新能源轎車的普及，無線充電技術(shù)得到進(jìn)一步開發(fā)和應(yīng)用，一般給大功率電動汽車充電時(shí)利用的是電磁感應(yīng)原理。如圖所示，由地面供電裝置(主要裝置是線圈和電源)將電能傳送至電動車底部的感應(yīng)裝置(主要裝置是線圈)，該裝置通過改變地面供電裝置的電流使自身產(chǎn)生感應(yīng)電流，對車載電池進(jìn)行充電，供電裝置與車身接收裝置通過磁場傳送能量，由于電磁輻射等因素，其能量傳輸效率只能達(dá)到90%左右。無線充電樁一般采用平鋪式放置，用戶無需下車、無需插電即可對電動車進(jìn)行充電。目前無線充電樁可以允許的充電有效距離一般為1520 cm，允許的錯(cuò)位誤差一般為15 cm左右。下列說法正確的是()A無線充電樁的優(yōu)越性之一是在百米之外也可以對電動車充電B車身感應(yīng)裝置中的感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化C車身感應(yīng)裝置中感應(yīng)電流的磁場總是與地面供電裝置中電流產(chǎn)生的磁場方向相反D若線圈均采用超導(dǎo)材料，則能量的傳輸效率有望達(dá)到100%解析：選B題中給出目前無線充電樁充電的有效距離為1520 cm，達(dá)不到在百米之外充電，A錯(cuò)誤；通過改變地面供電裝置的電流來使車身感應(yīng)裝置中產(chǎn)生感應(yīng)電流，因此，感應(yīng)裝置中的感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，B正確；根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流的磁場不一定與地面供電裝置中電流產(chǎn)生的磁場方向相反，C錯(cuò)誤；由于電磁波傳播時(shí)有電磁輻射，能量傳輸效率不能達(dá)到100%，D錯(cuò)誤。2.(2019屆高三蘇州調(diào)研)如圖所示，圓筒形鋁管豎直置于水平桌面上，一磁塊從鋁管的正上方由靜止開始下落，穿過鋁管落到水平桌面上，下落過程中磁塊不與管壁接觸，忽略空氣阻力，則在下落過程中()A磁塊做自由落體運(yùn)動B磁塊的機(jī)械能守恒C鋁管對桌面的壓力大于鋁管所受的重力D磁塊動能的增加量大于重力勢能的減少量解析：選C在磁塊向下運(yùn)動過程中，鋁管中產(chǎn)生感應(yīng)電流，會產(chǎn)生電磁阻尼作用，磁塊受向上的磁場力的作用，鋁管受向下的磁場力的作用，則對桌面的壓力大于其所受重力，選項(xiàng)C正確；磁塊除受重力之外，還受向上的磁場力，因此磁塊做的不是自由落體運(yùn)動，磁塊向下運(yùn)動，磁場力做負(fù)功，因此機(jī)械能不守恒，動能的增加量小于重力勢能的減少量，選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤。3.很多人喜歡到健身房騎車鍛煉，某同學(xué)根據(jù)所學(xué)知識設(shè)計(jì)了一個(gè)發(fā)電測速裝置，如圖所示，自行車后輪置于垂直車身平面向里的勻強(qiáng)磁場中，后輪圓形金屬盤在磁場中轉(zhuǎn)動時(shí)，可等效成一導(dǎo)體棒繞圓盤中心O轉(zhuǎn)動。已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T，圓盤半徑l0.3 m，圓盤電阻不計(jì)，導(dǎo)線通過電刷分別與后輪外邊緣和圓心O相連，導(dǎo)線兩端a、b間接一阻值R10 的小燈泡。后輪勻速轉(zhuǎn)動時(shí)，用電壓表測得a、b間電壓U0.6 V。則()A電壓表的正接線柱應(yīng)與a相接B電壓表的正接線柱應(yīng)與b相接C后輪勻速轉(zhuǎn)動20 min產(chǎn)生的電能為426 JD該自行車后輪邊緣的線速度大小為4 m/s解析：選B根據(jù)右手定則可判斷輪子邊緣的點(diǎn)等效為電源的負(fù)極，電壓表的正接線柱應(yīng)與b相接，B正確，A錯(cuò)誤；根據(jù)焦耳定律得QI2Rt，由歐姆定律得I，代入數(shù)據(jù)解得Q43.2 J，C錯(cuò)誤；由UEBl2，解得vl8 m/s，D錯(cuò)誤。4多選輕質(zhì)細(xì)線吊著一質(zhì)量為m0.32 kg、邊長為L0.8 m、匝數(shù)n10的正方形線圈，線圈總電阻為r1 ，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)，如圖甲所示，磁場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示，從t0開始經(jīng)t0時(shí)間細(xì)線開始松弛，取重力加速度g10 m/s2。則下列判斷正確的是()A在0t0時(shí)間內(nèi)線圈中電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向B在0t0時(shí)間內(nèi)線圈中產(chǎn)生的電動勢大小為0.4 VC在tt0時(shí)，線圈中電流的電功率為0.32 WD從t0開始到細(xì)線開始松弛所用時(shí)間為2 s解析：選BD根據(jù)楞次定律可知，在0t0時(shí)間內(nèi)線圈中電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，A錯(cuò)誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律得Enn20.4 V，B正確；由I0.4 A，得PI2r0.16 W，C錯(cuò)誤；對線圈受力分析可知，當(dāng)細(xì)線松弛時(shí)有F安nBt0Img，I，Bt02 T，由題圖乙知Bt010.5t0(T)，解得t02 s，D正確。5多選如圖甲所示，線圈兩端a、b與一電阻R相連，線圈內(nèi)有垂直于線圈平面向里的磁場，t0時(shí)起，穿過線圈的磁通量按圖乙所示規(guī)律變化。下列說法正確的是()A.時(shí)刻，R中電流方向?yàn)橛蒩到bB.t0時(shí)刻，R中電流方向?yàn)橛蒩到bC0t0時(shí)間內(nèi)R中的電流是t02t0時(shí)間內(nèi)的D0t0時(shí)間內(nèi)R產(chǎn)生的焦耳熱是t02t0時(shí)間內(nèi)的解析：選AC時(shí)刻，線圈中向里的磁通量在增加，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向，所以R中電流方向?yàn)橛蒩到b，故A正確；t0時(shí)刻，線圈中向里的磁通量在減少，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向，R中的電流方向?yàn)橛蒪到a，故B錯(cuò)誤；0t0時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動勢大小E1；t02t0時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動勢大小E2，由歐姆定律，知0t0時(shí)間內(nèi)R中的電流是t02t0時(shí)間內(nèi)的，故C正確；根據(jù)焦耳定律QI2Rt，知0t0時(shí)間內(nèi)R產(chǎn)生的焦耳熱是t02t0時(shí)間內(nèi)的，故D錯(cuò)誤。6(2018沈陽質(zhì)檢)如圖甲所示，一個(gè)足夠長的U形光滑金屬導(dǎo)軌固定在水平桌面上，連接的電阻R10 ，其余電阻均不計(jì)，兩導(dǎo)軌間的距離l0.2 m，處于垂直于桌面向下并隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示。一個(gè)電阻不計(jì)的金屬桿可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動，在滑動過程中保持與導(dǎo)軌兩邊垂直。在t0時(shí)刻，金屬桿緊靠在最左端，金屬桿在外力的作用下以速度v0.5 m/s向右做勻速運(yùn)動。當(dāng)t4 s時(shí)，下列說法中正確的是()A穿過回路的磁通量為1 WbB流過電阻R的感應(yīng)電流的方向?yàn)閎aC電路中感應(yīng)電動勢大小為0.02 VD金屬桿所受到的安培力的大小為1.6104 N解析：選D當(dāng)t4 s時(shí)，金屬桿運(yùn)動的位移為：xvt0.54 m2 m，則穿過回路的磁通量為：BSBlx0.20.22 Wb0.08 Wb，A錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律可得，流過電阻R的感應(yīng)電流的方向?yàn)閍b，B錯(cuò)誤；電路中感應(yīng)電動勢大小為：EBlv0.20.20.5 V V0.04 V，C錯(cuò)誤；根據(jù)歐姆定律可得，電路中的電流為：I A0.004 A，金屬桿所受到的安培力的大小為：FBIl0.2 0.004 0.2 N 1.6104 N，D正確。7如圖甲所示，一根電阻R4 的導(dǎo)線繞成半徑d2 m的圓，在圓內(nèi)部分區(qū)域存在變化的勻強(qiáng)磁場，中間S形虛線是兩個(gè)直徑均為d的半圓，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示(磁場垂直于紙面向外為正)，關(guān)于圓環(huán)中的感應(yīng)電流時(shí)間圖像，電流沿逆時(shí)針方向?yàn)檎?，選項(xiàng)圖中正確的是()解析：選C01 s，E1S4 V，I A，由楞次定律知感應(yīng)電流為順時(shí)針方向，對照選項(xiàng)知，只有C正確。8.多選如圖所示，一不計(jì)電阻的導(dǎo)體圓環(huán)，半徑為r、圓心在O點(diǎn)，過圓心放置一長度為2r、電阻為R的輻條，輻條與圓環(huán)接觸良好?，F(xiàn)將此裝置放置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場中，磁場邊界恰與圓環(huán)直徑在同一直線上，現(xiàn)使輻條以角速度繞O點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，右側(cè)電路通過電刷與輻條中心和環(huán)的邊緣相接觸，R1，S處于閉合狀態(tài)，不計(jì)其他電阻，則下列判斷正確的是()A通過R1的電流方向?yàn)樽韵露螧感應(yīng)電動勢大小為2Br2C理想電壓表的示數(shù)為Br2D理想電流表的示數(shù)為解析：選AC由右手定則可知，輻條中心為電源的正極、圓環(huán)邊緣為電源的負(fù)極，因此通過R1的電流方向?yàn)樽韵露?，選項(xiàng)A正確；由題意可知，始終有長度為r的輻條在轉(zhuǎn)動切割磁感線，因此感應(yīng)電動勢大小為EBr2，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由題圖可知，在磁場內(nèi)部的半根輻條相當(dāng)于電源，磁場外部的半根輻條與R1并聯(lián)，可得外電阻為，內(nèi)電阻為，因此理想電壓表的示數(shù)為UEBr2，選項(xiàng)C正確；理想電流表的示數(shù)為I，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。9多選如圖甲所示，固定在光滑水平面上的正三角形金屬線框，匝數(shù)n20，總電阻R2.5 ，邊長L0.3 m，處在兩個(gè)半徑均為r的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域中。線框頂點(diǎn)與右側(cè)磁場區(qū)域圓心重合，線框底邊中點(diǎn)與左側(cè)磁場區(qū)域圓心重合。磁感應(yīng)強(qiáng)度B1垂直水平面向上，大小不變；B2垂直水平面向下，大小隨時(shí)間變化，B1、B2的值和變化規(guī)律如圖乙所示。則下列說法中正確的是(取3)()A通過線框中的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向Bt0時(shí)刻穿過線框的磁通量為0.1 WbC00.6 s時(shí)間內(nèi)通過線框中的電荷量為0.006 CD00.6 s時(shí)間內(nèi)線框中產(chǎn)生的熱量為0.06 J解析：選ADB1不變化，B2垂直水平面向下，大小隨時(shí)間均勻增加，根據(jù)楞次定律知，線框中的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，選項(xiàng)A正確；t0時(shí)刻穿過線框的磁通量為B1r2B2r20.005 Wb，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；t0.6 s時(shí)穿過線框的磁通量為B1r2B2r20.01 Wb，根據(jù)qnn，00.6 s 時(shí)間內(nèi)通過線框中的電荷量為0.12 C，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；00.6 s時(shí)間內(nèi)線框中產(chǎn)生的熱量Q2t2t0.06 J，選項(xiàng)D正確。10多選(2018佛山質(zhì)檢)如圖所示為水平放置足夠長的光滑平行導(dǎo)軌，電阻不計(jì)、間距為L，左端連接的電源電動勢為E、內(nèi)阻為r，質(zhì)量為m、長為L的金屬桿垂直靜置在導(dǎo)軌上，金屬桿的電阻為R。整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，閉合開關(guān)，金屬桿沿導(dǎo)軌做變加速運(yùn)動直至達(dá)到最大速度，則下列說法正確的是()A金屬桿的最大速度大小為B此過程中通過金屬桿的電荷量為C此過程中電源提供的電能為D此過程中金屬桿產(chǎn)生的熱量為解析：選AC閉合開關(guān)后電路中有電流，金屬桿在安培力的作用下向右運(yùn)動，金屬桿切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，方向與電源電動勢方向相反，當(dāng)兩者大小相等時(shí)，電流為0，金屬桿達(dá)到最大速度，此時(shí)EBLvm，得vm，A項(xiàng)正確；對金屬桿應(yīng)用動量定理有BLitmvm，又qit，得q，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電源提供的電能E電qE，C項(xiàng)正確；根據(jù)能量守恒定律，E電EkQ熱，Ekmvm2，可得Q熱E電Ek，Q熱為電源內(nèi)阻和金屬桿上產(chǎn)生的總熱量，D項(xiàng)錯(cuò)誤。11.多選如圖所示，豎直面內(nèi)有一個(gè)閉合導(dǎo)線框ACDE(由細(xì)軟導(dǎo)線制成)掛在兩固定點(diǎn)A、D上，水平線段AD為半圓的直徑，在導(dǎo)線框的E處有一個(gè)動滑輪，動滑輪下面掛一重物，使導(dǎo)線處于繃緊狀態(tài)。在半圓形區(qū)域內(nèi)，有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場。設(shè)導(dǎo)線框的電阻為r，圓的半徑為R，在將導(dǎo)線上的C點(diǎn)以恒定角速度(相對圓心O)從A點(diǎn)沿圓弧移動的過程中，若不考慮導(dǎo)線中電流間的相互作用，則下列說法正確的是()A在C從A點(diǎn)沿圓弧移動到D點(diǎn)的過程中，導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的方向先沿逆時(shí)針，后沿順時(shí)針B在C從A點(diǎn)沿圓弧移動到圖中ADC30位置的過程中，通過導(dǎo)線上C點(diǎn)的電荷量為C當(dāng)C沿圓弧移動到圓心O的正上方時(shí)，導(dǎo)線框中的感應(yīng)電動勢最大D在C從A點(diǎn)沿圓弧移動到D點(diǎn)的過程中，導(dǎo)線框中產(chǎn)生的電熱為解析：選ABD由題意知，在C從A點(diǎn)沿圓弧移動到D點(diǎn)的過程中，處于磁場中的直角三角形的面積先增大后減小，通過導(dǎo)線框的磁通量先增大后減小，由楞次定律知導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的方向先沿逆時(shí)針，后沿順時(shí)針，A項(xiàng)正確；在C從A點(diǎn)沿圓弧移動到題圖中ADC30位置的過程中，通過導(dǎo)線上C點(diǎn)的電荷量qt，B項(xiàng)正確；設(shè)DC與AD間夾角為，通過導(dǎo)線框的磁通量B2Rsin 2Rcos 2R2Bsin cos R2Bsin 2，由幾何關(guān)系知t2，所以通過導(dǎo)線框的磁通量表達(dá)式為R2Bsin t，對t 的表達(dá)式求導(dǎo)得ER2