（江蘇專用）高考物理總復(fù)習(xí) 第九章 電磁感應(yīng)講義.doc

第九章電 磁 感 應(yīng)考綱下載考向前瞻(1)電磁感應(yīng)現(xiàn)象() (2)感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件()(3)法拉第電磁感應(yīng)定律楞次定律()(4)自感渦流()預(yù)計(jì)在2016年的高考中，本章的熱點(diǎn)仍是滑軌類問題，線框穿越有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)問題，電磁感應(yīng)的圖像問題，電磁感應(yīng)的能量問題，其涉及的知識(shí)較多，考查學(xué)生的分析綜合能力及運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力，命題仍會(huì)傾向于上述熱點(diǎn)內(nèi)容，側(cè)重于本章知識(shí)與相關(guān)知識(shí)的綜合應(yīng)用，以大型綜合題出現(xiàn)的可能性非常大。第1節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象_楞次定律電磁感應(yīng)現(xiàn)象 對(duì)應(yīng)學(xué)生用書p155必備知識(shí)1磁通量(1)定義：磁場(chǎng)中穿過磁場(chǎng)某一面積s的磁感線條數(shù)定義為穿過該面積的磁通量。(2)公式：bs。(3)單位：1 wb1_tm2。(4)磁通量是標(biāo)量，但有正負(fù)之分，若規(guī)定磁感線從正面穿入時(shí)磁通量為正，則磁感線從反面穿入時(shí)磁通量為負(fù)。(5)磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率的區(qū)別：磁通量磁通量的變化量磁通量的變化率物理意義某時(shí)刻穿過某個(gè)面的磁感線的條數(shù)某一段時(shí)間內(nèi)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大小bs，s是與b垂直的面的面積21bssbbs注意穿過某個(gè)面有方向相反的磁場(chǎng)，則不能直接用bs求解，應(yīng)考慮相反方向的磁通量抵消后所剩余的磁通量開始時(shí)和轉(zhuǎn)過180時(shí)平面都與磁場(chǎng)垂直，穿過平面的磁通量是一正一負(fù)，2bs而不是0即不表示磁通量的大小，也不表示變化的多少，實(shí)際上它就是單匝線圈上產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)2電磁感應(yīng)現(xiàn)象(1)當(dāng)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生的現(xiàn)象。(2)感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件表述1閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)做切割磁感線運(yùn)動(dòng)。表述2穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。(3)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如果回路閉合則產(chǎn)生感應(yīng)電流；如果回路不閉合，則只有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)而無感應(yīng)電流。典題例析(多選)(2014德州模擬)線圈在長(zhǎng)直導(dǎo)線電流的磁場(chǎng)中，做如圖911所示的運(yùn)動(dòng)：a向右平動(dòng)，b向下平動(dòng)，c繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)(ad邊向外轉(zhuǎn)動(dòng)角度90)，d向上平動(dòng)(d線圈有個(gè)缺口)，判斷線圈中有感應(yīng)電流的是()圖911解析選bca中線圈向右平動(dòng)，穿過線圈的磁通量沒有變化，故a線圈中沒有感應(yīng)電流；b中線圈向下平動(dòng)，穿過線圈的磁通量減少，必產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流；c中線圈繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過線圈的磁通量變化(開始時(shí)減小)，必產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流；d中線圈由于有個(gè)缺口不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。故b、c正確。判斷電磁感應(yīng)現(xiàn)象是否發(fā)生的一般流程針對(duì)訓(xùn)練1(2014全國(guó)卷)在法拉第時(shí)代，下列驗(yàn)證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實(shí)驗(yàn)中，能觀察到感應(yīng)電流的是()a將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，然后觀察電流表的變化b在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后觀察電流表的變化c將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接，往線圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表的變化d繞在同一鐵環(huán)上的兩個(gè)線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表的變化解析：選d只形成閉合回路，回路中的磁通量不變化，不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，a、b、c錯(cuò)誤；給線圈通電或斷電瞬間，通過閉合回路的磁通量變化，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，能觀察到電流表的變化，d正確。2.如圖912所示，一個(gè)u形金屬導(dǎo)軌水平放置，其上放有一個(gè)金屬導(dǎo)體棒ab，有一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)斜向上穿過軌道平面，且與豎直方向的夾角為。在下列各過程中，一定能在軌道回路里產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()圖912aab向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)使減小b使磁感應(yīng)強(qiáng)度b減小，角同時(shí)也減小cab向左運(yùn)動(dòng)，同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度bdab向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度b和角(0mg，t2mgbt1mg，t2mg，t2mgdt1mg解析：選a環(huán)從位置釋放下落，環(huán)經(jīng)過磁鐵上端和下端附近時(shí)，環(huán)中磁通量都變化，都產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律可知，磁鐵阻礙環(huán)下落，磁鐵對(duì)圓環(huán)有向上的作用力。根據(jù)牛頓第三定律，圓環(huán)對(duì)磁鐵有向下的作用力，所以t1mg，t2mg，選項(xiàng)a正確。3(2012北京高考)物理課上，老師做了一個(gè)奇妙的“跳環(huán)實(shí)驗(yàn)”。如圖2，她把一個(gè)帶鐵芯的線圈l、開關(guān)s和電源用導(dǎo)線連接起來后，將一金屬套環(huán)置于線圈l上，且使鐵芯穿過套環(huán)。閉合開關(guān)s的瞬間，套環(huán)立刻跳起。某同學(xué)另找來器材再探究此實(shí)驗(yàn)。他連接好電路，經(jīng)重復(fù)試驗(yàn)，線圈上的套環(huán)均未動(dòng)。對(duì)比老師演示的實(shí)驗(yàn)，下列四個(gè)選項(xiàng)中，導(dǎo)致套環(huán)未動(dòng)的原因可能是()圖2a線圈接在了直流電源上b電源電壓過高c所選線圈的匝數(shù)過多d所用套環(huán)的材料與老師的不同解析：選d金屬套環(huán)跳起的原因是開關(guān)s閉合時(shí)，套環(huán)上產(chǎn)生的感應(yīng)電流與通電線圈上的電流相互作用而引起的。無論實(shí)驗(yàn)用交流電還是直流電，閉合開關(guān)s瞬間，金屬套環(huán)都會(huì)跳起。如果套環(huán)是塑料材料做的，則不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，也就不會(huì)受安培力作用而跳起。所以答案是d。4(2014北京豐臺(tái)期末)如圖3是一種焊接方法的原理示意圖。將圓形待焊接金屬工件放在線圈中，然后在線圈中通以某種電流，待焊接工件中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流在焊縫處產(chǎn)生大量的熱量將焊縫兩邊的金屬熔化，待焊工件就焊接在一起。我國(guó)生產(chǎn)的自行車車輪圈就是用這種辦法焊接的。下列說法中正確的是()圖3a線圈中的電流是很強(qiáng)的恒定電流b線圈中的電流是交變電流，且頻率很高c待焊工件焊縫處的接觸電阻比非焊接部分電阻小d焊接工件中的感應(yīng)電流方向與線圈中的電流方向總是相反解析：選b線圈中的電流是交變電流，且頻率很高，選項(xiàng)b正確a錯(cuò)誤；待焊工件焊縫處的接觸電阻比非焊接部分電阻大，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律，當(dāng)線圈中的電流增大時(shí)，焊接工件中的感應(yīng)電流方向與線圈中的電流方向相反；當(dāng)線圈中的電流減小時(shí)，焊接工件中的感應(yīng)電流方向與線圈中的電流方向相同，選項(xiàng)d錯(cuò)誤。5.如圖4所示，均勻帶正電的絕緣圓環(huán)a與金屬圓環(huán)b同心共面放置，當(dāng)a繞o點(diǎn)在其所在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，b中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，且具有收縮趨勢(shì)，由此可知，圓環(huán)a()圖4a順時(shí)針加速旋轉(zhuǎn)b順時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)c逆時(shí)針加速旋轉(zhuǎn)d逆時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)解析：選b由楞次定律，欲使b中產(chǎn)生順時(shí)針電流，則a環(huán)內(nèi)磁場(chǎng)應(yīng)向里減弱或向外增強(qiáng)，a環(huán)的旋轉(zhuǎn)情況應(yīng)該是順時(shí)針減速或逆時(shí)針加速，由于b環(huán)又有收縮趨勢(shì)，說明a環(huán)外部磁場(chǎng)向外，內(nèi)部向里，故選b。6(2014無錫檢測(cè))如圖5所示，一個(gè)金屬圓環(huán)水平放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，能使圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流的做法是()圖5a使勻強(qiáng)磁場(chǎng)均勻減少b保持圓環(huán)水平并在磁場(chǎng)中上下移動(dòng)c保持圓環(huán)水平并在磁場(chǎng)中左右移動(dòng)d保持圓環(huán)水平并使圓環(huán)繞過圓心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)解析：選a根據(jù)閉合回路中磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電流這一條件，能使圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流的做法是使勻強(qiáng)磁場(chǎng)均勻減少，選項(xiàng)a正確。二、多項(xiàng)選擇題7(2014大連二模)在大連某中學(xué)實(shí)驗(yàn)室的水平桌面上，放置一矩形閉合導(dǎo)體線圈，如圖6所示，線圈的ab邊沿南北方向，ad邊沿東西方向。僅考慮地磁場(chǎng)的影響，下列說法中正確的是()圖6a若使線圈向東平動(dòng)，則a點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的電勢(shì)低b若使線圈向東平動(dòng)，則a點(diǎn)的電勢(shì)與b點(diǎn)的電勢(shì)相等c若以bc為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn)90過程中，則線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcdad若以bc為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn)90過程中，則線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍dcba解析：選ac線圈向東平動(dòng)時(shí)，ba和cd兩邊切割磁感線，且兩邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相同，根據(jù)右手定則知，a點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的電勢(shì)低，故a正確，b錯(cuò)誤；若以bc為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn)90過程中，則穿過線圈的磁通量剛開始的時(shí)候減小，且磁場(chǎng)向下，之后磁場(chǎng)從線圈的另一面穿過，且磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知，線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcda，故c正確，d錯(cuò)誤。8(2014淮安模擬)如圖7所示，“u”形金屬框架固定在水平面上，金屬桿ab與框架間無摩擦，整個(gè)裝置處于豎直方向的磁場(chǎng)中。若因磁場(chǎng)的變化，使桿ab向右運(yùn)動(dòng)，則磁感應(yīng)強(qiáng)度()圖7a方向向下并減小b方向向下并增大c方向向上并增大 d方向向上并減小解析：選ad因磁場(chǎng)變化，發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，桿ab中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，而使桿ab受到磁場(chǎng)力的作用，并發(fā)生向右運(yùn)動(dòng)。ab向右運(yùn)動(dòng)，使得閉合回路中磁通量有增加的趨勢(shì)，說明原磁場(chǎng)的磁通量必定減弱，即磁感應(yīng)強(qiáng)度正在減小，與方向向上、向下無關(guān)。故a、d正確，b、c錯(cuò)誤。9(2014唐山摸底)如圖8甲所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌連接一個(gè)平行板電容器c和電阻r，導(dǎo)體棒mn放在導(dǎo)軌上且接觸良好，整個(gè)裝置放于垂直導(dǎo)軌平面的磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度b的變化情況如圖乙所示(圖示磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)檎?，mn始終保持靜止，則0t2時(shí)間()圖8a電容器c的電荷量大小始終沒變b電容器c的a板先帶正電后帶負(fù)電cmn所受安培力的大小始終沒變dmn所受安培力的方向先向右后向左解析：選ad磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻變化，產(chǎn)生恒定電動(dòng)勢(shì)，電容器c的電荷量大小始終沒變，選項(xiàng)a正確b錯(cuò)誤；由于磁感應(yīng)強(qiáng)度變化，mn所受安培力的大小變化，mn所受安培力的方向先向右后向左，選項(xiàng)c錯(cuò)誤d正確。10(2014泰州期末)如圖9甲所示，螺線管內(nèi)有一平行于軸線的磁場(chǎng)，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型導(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)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)，下列選項(xiàng)中正確的是()圖9a在t1時(shí)刻，金屬圓環(huán)l內(nèi)的磁通量最大b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內(nèi)有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流d在t1t2時(shí)間內(nèi)，金屬圓環(huán)l有收縮的趨勢(shì)解析：選bd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)，在導(dǎo)線框cdef內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，在t1時(shí)刻，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，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；由楞次定律，在t1t2時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框cdef內(nèi)產(chǎn)生逆時(shí)針方向感應(yīng)電流，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，金屬圓環(huán)l內(nèi)有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；在t1t2時(shí)間內(nèi)，金屬圓環(huán)l有收縮的趨勢(shì)，選項(xiàng)d正確。三、非選擇題11.(2012上海高考)為判斷線圈繞向，可將靈敏電流計(jì)g與線圈l連接，如圖10所示。已知線圈由a端開始繞至b端，當(dāng)電流從電流計(jì)g左端流入時(shí)，指針向左偏轉(zhuǎn)。圖10(1)將磁鐵n極向下從線圈上方豎直插入l時(shí)，發(fā)現(xiàn)指針向左偏轉(zhuǎn)。俯視線圈，其繞向?yàn)開(填：“順時(shí)針”或“逆時(shí)針”)。(2)當(dāng)條形磁鐵從圖中的虛線位置向右遠(yuǎn)離l時(shí)，指針向右偏轉(zhuǎn)。俯視線圈，其繞向?yàn)開(填：“順時(shí)針”或“逆時(shí)針”)。解析：(1)將磁鐵n極向下從線圈上方豎直插入l時(shí)，發(fā)現(xiàn)指針向左偏轉(zhuǎn)，說明l中電流從b到a。根據(jù)楞次定律，l中應(yīng)該產(chǎn)生豎直向上的磁場(chǎng)。由安培定則可知，俯視線圈，電流為逆時(shí)針方向，線圈其繞向?yàn)轫槙r(shí)針。(2)當(dāng)條形磁鐵從圖中的虛線位置向右遠(yuǎn)離l時(shí)，指針向右偏轉(zhuǎn)，說明l中電流從a到b。根據(jù)楞次定律，l中應(yīng)該產(chǎn)生豎直向上的磁場(chǎng)。由安培定則可知，俯視線圈，電流為逆時(shí)針方向，俯視線圈，其繞向?yàn)槟鏁r(shí)針。答案：(1)順時(shí)針(2)逆時(shí)針12.磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)僅存在于邊長(zhǎng)為2l的正方形范圍內(nèi)，有一個(gè)電阻為r、邊長(zhǎng)為l的正方形導(dǎo)線框abcd，沿垂直于磁感線方向，以速度v勻速通過磁場(chǎng)，如圖11所示，從ab進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)開始計(jì)時(shí)，到線框離開磁場(chǎng)為止。圖11(1)畫出穿過線框的磁通量隨時(shí)間變化的圖像；(2)判斷線框中有無感應(yīng)電流。若有，答出感應(yīng)電流的方向。解析：(1)進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中磁通量均勻地增加，完全進(jìn)入以后磁通量不變，之后磁通量均勻減小，如圖所示。(2)線框進(jìn)入磁場(chǎng)階段，磁通量增加，由楞次定律得電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向；線框在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)階段，磁通量不變，無感應(yīng)電流；線框離開磁場(chǎng)階段，磁通量減小，由楞次定律得電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向。答案：見解析第2節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律_自感和渦流法拉第電磁感應(yīng)定律 對(duì)應(yīng)學(xué)生用書p158必備知識(shí)1感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(1)定義：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。(2)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)。(3)方向判斷：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(1)內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。(2)公式：en，其中n為線圈匝數(shù)。(3)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由穿過電路的磁通量的變化率和線圈的匝數(shù)共同決定，而與磁通量、磁通量的變化量的大小沒有必然聯(lián)系。3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)，bs，則en；(2)磁通量的變化是由磁場(chǎng)變化引起時(shí)，bs，則en；(3)磁通量的變化是由于面積和磁場(chǎng)變化共同引起的，則根據(jù)定義求，末初，enn。4在圖像問題中磁通量的變化率是 t圖像上某點(diǎn)切線的斜率，利用斜率和線圈匝數(shù)可以確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小。典題例析如圖921甲所示，一個(gè)電阻值為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(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度b隨時(shí)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(jì)。求0至t1時(shí)間內(nèi)圖921(1)通過電阻r1上的電流大小和方向；(2)通過電阻r1上的電荷量q及電阻r1上產(chǎn)生的熱量。思維流程解析(1)根據(jù)楞次定律可知，通過r1的電流方向?yàn)橛蒪到a。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得線圈中的電動(dòng)勢(shì)為en根據(jù)閉合電路歐姆定律得通過r1的電流為i。(2)通過r1的電荷量qit1，r1上產(chǎn)生的熱量qi2r1t1。答案(1)方向由b到a(2)應(yīng)用電磁感應(yīng)定律應(yīng)注意的三個(gè)問題(1)公式en求解的是一個(gè)回路中某段時(shí)間內(nèi)的平均電動(dòng)勢(shì)，在磁通量均勻變化時(shí)，瞬時(shí)值才等于平均值。(2)利用公式ens求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)，s為線圈在磁場(chǎng)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(zhǎng)短無關(guān)。推導(dǎo)如下：qtt。針對(duì)訓(xùn)練1(2014泰州質(zhì)檢)如圖922甲所示，一個(gè)圓形線圈的匝數(shù)n100，線圈面積s200 cm2，線圈的電阻r1 ，線圈外接一個(gè)阻值r4 的電阻，把線圈放入一方向垂直線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示。下列說法中正確的是()圖922a線圈中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向b電阻r兩端的電壓隨時(shí)間均勻增大c線圈電阻r消耗的功率為4104 wd前4 s內(nèi)通過r的電荷量為4104 c解析：選c由楞次定律，線圈中的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定為ensb/t0.1 v，電阻r兩端的電壓不隨時(shí)間變化，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；回路中電流ie/(rr)0.02 a，線圈電阻r消耗的功率為pi2r4104 w，選項(xiàng)c正確；前4 s內(nèi)通過r的電荷量為qit0.08 c，選項(xiàng)d錯(cuò)誤。2(2014江蘇高考)如圖923所示，一正方形線圈的匝數(shù)為n，邊長(zhǎng)為a，線圈平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，且一半處在磁場(chǎng)中。在t時(shí)間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不變，大小由b均勻地增大到2b。在此過程中，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為()圖923a.b.c. d.解析：選b磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率，法拉第電磁感應(yīng)定律公式可寫成enns，其中磁場(chǎng)中的有效面積sa2，代入得en，選項(xiàng)b正確，a、c、d錯(cuò)誤。導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 對(duì)應(yīng)學(xué)生用書p159必備知識(shí)1導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線對(duì)于導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算式eblv，應(yīng)從以下幾個(gè)方面理解和掌握。(1)正交性本公式是在一定條件下得出的，除了磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，還需b、l、v三者相互垂直。實(shí)際問題中當(dāng)它們不相互垂直時(shí)，應(yīng)取垂直的分量進(jìn)行計(jì)算，公式可為eblvsin ，為b與v方向間的夾角。(2)平均性導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線時(shí)，若v為平均速度，則e為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即bl。(3)瞬時(shí)性若v為瞬時(shí)速度，則e為相應(yīng)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。(4)有效性公式中的l為有效切割長(zhǎng)度，即導(dǎo)體與v垂直的方向上的投影長(zhǎng)度。圖924中有效長(zhǎng)度分別為：圖924甲圖：lcdsin (容易錯(cuò)算成labsin )。乙圖：沿v1方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，lmn；沿v2方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，l0。丙圖：沿v1方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，lr；沿v2方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，l0；沿v3方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，lr。(5)相對(duì)性eblv中的速度v是相對(duì)于磁場(chǎng)的速度，若磁場(chǎng)也運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)注意速度間的相對(duì)關(guān)系。2導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線當(dāng)導(dǎo)體在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)，繞一端以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eblbl2，如圖925所示。圖925典題例析(多選)(2014山東高考)如圖926，一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(zhǎng)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(jì)軌道電阻。以下敘述正確的是()圖926afm向右bfn向左cfm逐漸增大 dfn逐漸減小思路點(diǎn)撥(1)導(dǎo)體棒所受安培力fm、fn的大小與什么因素有關(guān)？方向如何判斷？提示：根據(jù)fbil，結(jié)合已知條件可知fm、fn的大小與m、n區(qū)域的磁場(chǎng)分布有關(guān)，跟棒中通過的電流有關(guān)。方向可以用左手定則或楞次定律判斷。(2)長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)有什么特點(diǎn)？提示：根據(jù)安培定則，m、n區(qū)域的磁場(chǎng)并非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，而是越靠近導(dǎo)線磁場(chǎng)越強(qiáng)。解析選bcd由題意可知，根據(jù)安培定則，在軌道內(nèi)的m區(qū)、n區(qū)通電長(zhǎng)直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)分別垂直軌道平面向外和向里，由此可知，當(dāng)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到m區(qū)時(shí)，根據(jù)右手定則可以判定，在導(dǎo)體棒內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流與長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線中的電流方向相反，再根據(jù)左手定則可知，金屬棒在m區(qū)時(shí)受到的安培力方向向左，因此a選項(xiàng)不正確；同理可以判定b選項(xiàng)正確；再根據(jù)導(dǎo)體棒在m區(qū)勻速靠近長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線時(shí)對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)越來越大，因此產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越來越大，根據(jù)閉合電路的歐姆定律和安培力的公式可知，導(dǎo)體棒所受的安培力fm也逐漸增大，故c選項(xiàng)正確；同理d選項(xiàng)正確。公式en與eblvsin 的區(qū)別與聯(lián)系兩個(gè)公式項(xiàng)目eneblvsin 區(qū)別求的是t時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，e與某段時(shí)間或某個(gè)過程相對(duì)應(yīng)求的是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，e與某個(gè)時(shí)刻或某個(gè)位置相對(duì)應(yīng)求的是整個(gè)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。整個(gè)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零時(shí)，其回路中某段導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定為零求的是回路中一部分導(dǎo)體切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)由于是整個(gè)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，因此電源部分不容易確定由于是由一部分導(dǎo)體切割磁感線的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，該部分就相當(dāng)于電源聯(lián)系公式en和eblvsin 是統(tǒng)一的，當(dāng)t0時(shí)，e為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而公式eblvsin 中的v若代入，則求出的e為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)針對(duì)訓(xùn)練1(2013北京高考)如圖927所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬桿mn在平行金屬導(dǎo)軌上以速度v向右勻速滑動(dòng)，mn中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e1；若磁感應(yīng)強(qiáng)度增為2b，其他條件不變，mn中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變?yōu)閑2。則通過電阻r的電流方向及e1與e2之比e1e2分別為()圖927aca,21 bac,21cac,12 dca,12解析：選c金屬棒mn向右切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由安培定則可知，電阻中電流方向?yàn)閍c。e1blv，e22blv，所以e1e212。綜上所述，c正確。2(2013天津高考)如圖928所示，紙面內(nèi)有一矩形導(dǎo)體閉合線框abcd，ab邊長(zhǎng)大于bc邊長(zhǎng)，置于垂直紙面向里、邊界為mn的勻強(qiáng)磁場(chǎng)外，線框兩次勻速地完全進(jìn)入磁場(chǎng)，兩次速度大小相同，方向均垂直于mn。第一次ab邊平行mn進(jìn)入磁場(chǎng)，線框上產(chǎn)生的熱量為q1，通過線框?qū)w橫截面的電荷量為q1；第二次bc邊平行mn進(jìn)入磁場(chǎng)，線框上產(chǎn)生的熱量為q2，通過線框?qū)w橫截面的電荷量為q2，則()圖928aq1q2，q1q2 bq1q2，q1q2cq1q2，q1q2 dq1q2，q1q2解析：選a由qi2rt得，q12rt，q22rt，又因?yàn)閘ablbc，故q1q2。由電荷量qtn，故q1q2。所以a正確。自感 渦流 對(duì)應(yīng)學(xué)生用書p161必備知識(shí)1互感現(xiàn)象兩個(gè)互相靠近的線圈，當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。2自感現(xiàn)象(1)定義：由于通過導(dǎo)體自身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。(2)自感電動(dòng)勢(shì)：定義：在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。表達(dá)式：el。自感系數(shù)l：相關(guān)因素：與線圈的大小、形狀、圈數(shù)以及是否有鐵芯有關(guān)。單位：亨利(h)，1 mh103 h,1 h106 h。3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，這種電流像水的旋渦，所以叫渦流。(1)電磁阻尼：當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)。(2)電磁驅(qū)動(dòng)：如果磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來。交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)就是利用電磁驅(qū)動(dòng)的原理工作的。4自感現(xiàn)象的四大特點(diǎn)(1)自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙導(dǎo)體中原電流的變化。(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(shí)，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(dòng)勢(shì)只是延緩了過程的進(jìn)行，但它不能使過程停止，更不能使過程反向。典題例析(2014南通調(diào)研)如圖929所示，a、b、c是3個(gè)完全相同的燈泡，l是一個(gè)自感系數(shù)較大的線圈(直流電阻可忽略不計(jì))。則()圖929as閉合時(shí)，a燈立即亮，然后逐漸熄滅bs閉合時(shí)，b燈立即亮，然后逐漸熄滅c電路接通穩(wěn)定后，3個(gè)燈亮度相同d電路接通穩(wěn)定后，s斷開時(shí)，c燈立即熄滅解析選a因線圈l的自感系數(shù)較大且直流電阻可忽略不計(jì)，s閉合時(shí)，a燈立即亮，然后逐漸熄滅，a正確。s閉合時(shí)，b燈先不太亮，然后變亮，b錯(cuò)誤。電路接通穩(wěn)定后，b、c燈亮度相同，a燈不亮，c錯(cuò)誤。電路接通穩(wěn)定后，s斷開時(shí)，c燈逐漸熄滅，d錯(cuò)誤。針對(duì)訓(xùn)練1(2014揚(yáng)州模擬)如圖9210所示，l是一帶鐵芯的理想電感線圈，其直流電阻為0，電路中a、b是兩個(gè)完全相同的燈泡，與a燈泡串接一個(gè)理想二極管d，則()圖9210a開關(guān)s閉合瞬間，a燈泡先亮b開關(guān)s閉合瞬間，a、b燈泡同時(shí)亮c開關(guān)s斷開瞬間，a燈泡逐漸熄滅，b燈泡立即熄滅d開關(guān)s斷開瞬間，b燈泡逐漸熄滅，a燈泡立即熄滅解析：選b閉合瞬間線圈相當(dāng)于斷路，二極管為正向電流，故a、b同時(shí)亮，故a錯(cuò)誤，b正確；開關(guān)s斷開瞬間，b立刻熄滅，由于二極管只正向?qū)?，故自感線圈與a無法形成回路，a也立刻熄滅，故c、d錯(cuò)誤。2(多選)(2014江蘇高考)如圖9211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(shí)間，下列措施可行的有()圖9211a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：選ab當(dāng)線圈上通交流電時(shí)，金屬杯由于發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，杯中有感應(yīng)電流，對(duì)水加熱，若要增大感應(yīng)電流，則需要增大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或者減小杯體的電阻。增加線圈的匝數(shù)，使得穿過金屬杯的磁場(chǎng)增強(qiáng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大，選項(xiàng)a正確；提高交流電的頻率，使得磁通量的變化率增大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大，選項(xiàng)b正確；若將金屬杯換為瓷杯，則不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；取走線圈中的鐵芯，磁場(chǎng)會(huì)大大減弱，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減小，選項(xiàng)d錯(cuò)誤。課時(shí)跟蹤檢測(cè) 一、單項(xiàng)選擇題1.如圖1所示，電源的電動(dòng)勢(shì)為e，內(nèi)阻r不能忽略。a、b是兩個(gè)相同的小燈泡，l是一個(gè)自感系數(shù)相當(dāng)大的線圈。關(guān)于這個(gè)電路的以下說法正確的是()圖1a開關(guān)閉合到電路中電流穩(wěn)定的時(shí)間內(nèi)， a燈立刻亮，而后逐漸變暗，最后亮度穩(wěn)定b開關(guān)閉合到電路中電流穩(wěn)定的時(shí)間內(nèi)，b燈立刻亮，而后逐漸變暗，最后亮度穩(wěn)定c開關(guān)由閉合到斷開瞬間，a燈閃亮一下再熄滅d開關(guān)由閉合到斷開瞬間，電流自左向右通過a燈解析：選a開關(guān)閉合到電路中電流穩(wěn)定的時(shí)間內(nèi)，a燈立刻亮，而后逐漸變暗，最后亮度穩(wěn)定；b燈逐漸變亮，最后亮度穩(wěn)定，選項(xiàng)a正確，b錯(cuò)誤。開關(guān)由閉合到斷開瞬間，電流自右向左通過a燈，a燈沒有閃亮一下再熄滅，選項(xiàng)c、d錯(cuò)誤。2.(2014南京模擬)如圖2所示，長(zhǎng)為l的金屬導(dǎo)線彎成一圓環(huán)，導(dǎo)線的兩端接在電容為c的平行板電容器上，p、q為電容器的兩個(gè)極板，磁場(chǎng)垂直于環(huán)面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度以bb0kt(k0)隨時(shí)間變化，t0時(shí)，p、q兩極板電勢(shì)相等。兩極板間的距離遠(yuǎn)小于環(huán)的半徑，經(jīng)時(shí)間t電容器p板()圖2a不帶電b所帶電荷量與t成正比c帶正電，電荷量是 d帶負(fù)電，電荷量是解析：選d磁感應(yīng)強(qiáng)度以bb0kt(k0)隨時(shí)間變化，由法拉第電磁感應(yīng)定律得esks，而s，經(jīng)時(shí)間t電容器p板所帶電荷量qec；由楞次定律知電容器p板帶負(fù)電，故d選項(xiàng)正確。3(2014溫州八校聯(lián)考)如圖3所示的四個(gè)選項(xiàng)中，虛線上方空間都存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。a、b中的導(dǎo)線框?yàn)檎叫危琧、d中的導(dǎo)線框?yàn)橹苯巧刃?。各?dǎo)線框均繞垂直紙面軸o在紙面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向如箭頭所示，轉(zhuǎn)動(dòng)周期均為t。從線框處于圖示位置時(shí)開始計(jì)時(shí)，以在op邊上從p點(diǎn)指向o點(diǎn)的方向?yàn)楦袘?yīng)電流i的正方向。則在如圖4所示的四個(gè)情景中，產(chǎn)生的感應(yīng)電流i隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖3所示的是()圖3圖4解析：選c根據(jù)感應(yīng)電流在一段時(shí)間恒定，導(dǎo)線框應(yīng)為扇形；由右手定則可判斷出產(chǎn)生的感應(yīng)電流i隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖3所示的是c。4.(2014九江三模)如圖5所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為e，線圈l的電阻不計(jì)。以下判斷正確的是()圖5a閉合s瞬間，燈泡不發(fā)光b閉合s待電路穩(wěn)定后，燈泡發(fā)光c斷開s瞬間，燈泡發(fā)光d斷開s瞬間，電阻r上無電流通過解析：選c閉合s瞬間，線圈l與燈泡并聯(lián)與r串聯(lián)，線圈阻礙電流的增加，燈泡中有電流，故燈泡發(fā)光，a錯(cuò)誤；由于線圈l的直流電阻不計(jì)，閉合s，穩(wěn)定后，燈泡被短路，電流強(qiáng)度為零，燈泡不發(fā)光，故b錯(cuò)誤。斷開s的瞬間，電容器放電，r中電流不為零，線圈中電流減小，產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于電源，燈泡中的電流逐漸減小，故c正確，d錯(cuò)誤。5(2014濟(jì)南外國(guó)語學(xué)校測(cè)試)如圖6所示，正方形閉合導(dǎo)線框的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，將它從如圖所示的位置勻速拉出勻強(qiáng)磁場(chǎng)。若第一次用0.3 s時(shí)間拉出，外力所做的功為w1；第二次用0.9 s時(shí)間拉出，外力所做的功為w2，則()圖6aw1w2 bw1w2cw13w2 dw19w2解析：選c設(shè)正方形邊長(zhǎng)為l，導(dǎo)線框的電阻為r，則導(dǎo)體切割磁感線的邊長(zhǎng)為l，運(yùn)動(dòng)距離為l，wt，可知w與t成反比，w13w2，選c。6.(2012大綱卷)如圖7所示，均勻磁場(chǎng)中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框，半圓直徑與磁場(chǎng)邊緣重合；磁場(chǎng)方向垂直于半圓面(紙面)向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b0。使該線框從靜止開始繞過圓心o、垂直于半圓面的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)半周，在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流?，F(xiàn)使線框保持圖中所示位置，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間線性變化。為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動(dòng)半周過程中同樣大小的電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率的大小應(yīng)為()圖7a. b.c. d.解析：選c設(shè)圓的半徑為r，當(dāng)其繞過圓心o的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓弧部分不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而在轉(zhuǎn)過半周的過程中僅有一半直徑在磁場(chǎng)中，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eb0rb0rb0r2；當(dāng)線框不動(dòng)時(shí)：e。由閉合電路歐姆定律得i，要使ii必須使ee，可得c正確。二、多項(xiàng)選擇題7(2014資陽模擬)在如圖8甲所示的電路中，螺線管匝數(shù)n1 500匝，橫截面積s20 cm2。螺線管導(dǎo)線電阻r1.0 ，r15.0 ，r26.0 ，c30 f。在一段時(shí)間內(nèi)，穿過螺線管的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b按如圖乙所示規(guī)律變化。則下列說法中正確的是()圖8a2秒末通過線圈的磁通量為2103 wbb螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為1.5 vc閉合s，電路穩(wěn)定后電阻r1消耗的電功率為5102 wd電路中電流穩(wěn)定后電容器上極板帶正電解析：選ac2秒末通過線圈的磁通量為：bs1.020104 wb2103 wb，故a正確；螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：enns1 50020104 v1.2 v，故b錯(cuò)誤；根據(jù)閉合電路歐姆定律，i a0.1 a，電阻r1消耗電功率為：pi2r10.125 w5102 w，故c正確；根據(jù)楞次定律可知，螺線管下端為正極，則電流穩(wěn)定后電容器下極板帶正電，上極板帶負(fù)電，故d