高考物理5年高考3年模擬江蘇專課件專題十電磁感應(yīng).pptx

專題十電磁感應(yīng),高考物理(江蘇專用),考點一楞次定律法拉第電磁感應(yīng)定律1.(2014江蘇單科,1,3分)如圖所示,一正方形線圈的匝數(shù)為n,邊長為a,線圈平面與勻強(qiáng)磁場垂直,且一半處在磁場中。在t時間內(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)電動勢為(),五年高考,A組自主命題江蘇卷題組,A.B.C.D.,錯解分析本題易錯選C,原因有兩種可能:一是對磁通量概念的理解有誤,認(rèn)為面積S=a2;二是審題不清,認(rèn)為磁感應(yīng)強(qiáng)度“增加了”2B。由此可見,解題過程中一定要細(xì)心再細(xì)心!,2.(2011江蘇單科,2,3分)如圖所示,固定的水平長直導(dǎo)線中通有電流I,矩形線框與導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi),且一邊與導(dǎo)線平行。線框由靜止釋放,在下落過程中(),A.穿過線框的磁通量保持不變B.線框中感應(yīng)電流方向保持不變C.線框所受安培力的合力為零D.線框的機(jī)械能不斷增大,答案B由通電直導(dǎo)線周圍磁感線的分布規(guī)律可知,線框下落過程中穿過其中的磁感線越來越少,故磁通量在不斷變小,故A錯;下落時穿過線框的磁通量始終減小,由楞次定律可知感應(yīng)電流的方向保持不變,故B正確;線框上下兩邊受到的安培力方向雖相反,但上邊所處位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度始終大于下邊所處位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度,故上邊所受的安培力大于下邊所受的安培力,其合力不為零,故C錯;由能量守恒可知下落時一部分機(jī)械能會轉(zhuǎn)化為線框通電發(fā)熱產(chǎn)生的內(nèi)能,故線框的機(jī)械能減少,D錯。,評析考查知識點多,幾乎涵蓋了電磁學(xué)的所有知識,如左、右手定則,楞次定律和電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系,難度適中,因考查的都是基本知識,故得分率高。,3.(2016江蘇單科,6,4分)(多選)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,因此弦振動時,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。下列說法正確的有()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)電動勢D.弦振動過程中,線圈中的電流方向不斷變化,答案BCD銅質(zhì)弦無法被磁化,不能產(chǎn)生磁場引起線圈中磁通量的變化從而產(chǎn)生感應(yīng)電流,所以銅質(zhì)弦不能使電吉他正常工作,故A項錯誤;取走磁體,金屬弦無法被磁化,線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流,B項正確;由E=n知,C項正確;金屬弦來回振動,線圈中磁通量不斷增加或減小,電流方向不斷變化,D項正確。,考查點本題考查產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件、法拉第電磁感應(yīng)定律、感應(yīng)電流方向等知識,屬于容易題。,易錯點撥有些學(xué)生受生活中吉他銅質(zhì)弦的影響,誤選A項,這就提醒我們解題一定要結(jié)合所學(xué)的物理知識,深入思考推理,不要憑想象。,失分警示銅質(zhì)材料不能被磁化,銅質(zhì)弦振動時不會在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。,審題關(guān)鍵磁體把金屬弦磁化;被磁化了的弦振動時,使線圈內(nèi)磁通量發(fā)生變化,從而產(chǎn)生了感應(yīng)電流。,4.(2014江蘇單科,7,4分)如圖所示,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間,下列措施可行的有(),A.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,答案AB該裝置的工作原理是,線圈內(nèi)變化的電流產(chǎn)生變化的磁場,從而使金屬杯內(nèi)產(chǎn)生渦流,再把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,使杯內(nèi)的水升溫。交流電源的頻率一定時,線圈產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值Bm越大,杯內(nèi)磁通量變化就越快,產(chǎn)生的渦流就越大,增加線圈的匝數(shù)會使線圈產(chǎn)生的磁場Bm增大,而取走線圈中的鐵芯會使線圈產(chǎn)生的磁場Bm減小,故A對、D錯。交流電源的頻率增大,杯內(nèi)磁通量變化加快,產(chǎn)生的渦流增大,故B正確。瓷為絕緣材料,不能產(chǎn)生渦流,故C錯。,考查點本題從改變線圈構(gòu)造、工作電源、加熱容器等多個視角考查考生對渦流的理解,屬于容易題。,學(xué)習(xí)指導(dǎo)渦流不是重、難點,學(xué)習(xí)中很容易忽視它。由此可見,我們在學(xué)習(xí)過程中,不留知識漏洞,才不會在高考中留下遺憾。,5.(2016江蘇單科,13,15分)據(jù)報道,一法國攝影師拍到“天宮一號”空間站飛過太陽的瞬間。照片中,“天宮一號”的太陽帆板輪廓清晰可見。如圖所示,假設(shè)“天宮一號”正以速度v=7.7km/s繞地球做勻速圓周運動,運動方向與太陽帆板兩端M、N的連線垂直,M、N間的距離L=20m,地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直于v、MN所在平面的分量B=1.010-5T。將太陽帆板視為導(dǎo)體。(1)求M、N間感應(yīng)電動勢的大小E;(2)在太陽帆板上將一只“1.5V,0.3W”的小燈泡與M、N相連構(gòu)成閉合電路,不計太陽帆板和導(dǎo)線的電阻,試判斷小燈泡能否發(fā)光,并說明理由;(3)取地球半徑R=6.4103km,地球表面的重力加速度g=9.8m/s2,試估算“天宮一號”距離地球表面的高度h(計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。,解析(1)法拉第電磁感應(yīng)定律E=BLv,代入數(shù)據(jù)得E=1.54V(2)不能,因為穿過閉合回路的磁通量不變,不產(chǎn)生感應(yīng)電流。(3)在地球表面有G=mg勻速圓周運動G=m解得h=-R,代入數(shù)據(jù)得h4105m(數(shù)量級正確都算對),答案(1)1.54V(2)見解析(3)4105m,考查點本題考查感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件、法拉第電磁感應(yīng)定律、萬有引力提供向心力、黃金代換式等考點,情景清晰簡單,對分析推理能力要求不高,屬于中等難度題。,易錯點撥雖然MN連線在切割磁感線,M點電勢高于N點電勢,但在M、N之間連小燈泡,整個回路在磁場中平動,磁通量不變。,1.(2018課標(biāo),17,6分)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,O為圓心。軌道的電阻忽略不計。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?？臻g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?，F(xiàn)使OM從OQ位置以恒定的角速度逆時針轉(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()A.B.C.D.2,B組統(tǒng)一命題、省(區(qū)、市)卷題組,答案B本題考查法拉第電磁感應(yīng)定律及電荷量公式。由公式E=,I=,q=It得q=,設(shè)半圓弧半徑為r,對于過程,q1=,對于過程,q2=,由q1=q2得,=,故B項正確。,規(guī)律總結(jié)電磁感應(yīng)中電荷量的求解方法,1.q=It。,2.q=,其中的求解有三種情況:(1)只有S變化,=BS;(2)只有B變化,=BS;(3)B和S都變化,=2-1。,2.(2017課標(biāo),15,6分)如圖,在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中有一U形金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌平面與磁場垂直。金屬桿PQ置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路PQRS,一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi),線框與導(dǎo)軌共面。現(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運動,在運動開始的瞬間,關(guān)于感應(yīng)電流的方向,下列說法正確的是()A.PQRS中沿順時針方向,T中沿逆時針方向B.PQRS中沿順時針方向,T中沿順時針方向C.PQRS中沿逆時針方向,T中沿逆時針方向D.PQRS中沿逆時針方向,T中沿順時針方向,答案D金屬桿PQ向右運動,穿過PQRS的磁通量增加,由楞次定律可知,感應(yīng)電流在PQRS內(nèi)的磁場方向垂直紙面向外,由安培定則可判斷PQRS中產(chǎn)生逆時針方向的電流。穿過T的磁通量是外加勻強(qiáng)磁場和PQRS產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場的磁通量代數(shù)和,穿過T的合磁通量垂直紙面向里減小,據(jù)楞次定律和安培定則可知,T中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流,故D正確。,易錯點撥對楞次定律的深度理解線框與導(dǎo)軌共面且與磁場垂直。當(dāng)金屬桿PQ向右運動時,PQRS中向里的磁通量增加,從而產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流。T中原有垂直紙面向里的磁通量不變,而增加了因PQRS中感應(yīng)電流產(chǎn)生的向外的磁通量,導(dǎo)致T中垂直紙面向里的合磁通量減小,從而產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流。,3.(2017北京理綜,19,6分)圖1和圖2是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個電路圖,L1和L2為電感線圈。實驗時,斷開開關(guān)S1瞬間,燈A1突然閃亮,隨后逐漸變暗;閉合開關(guān)S2,燈A2逐漸變亮,而另一個相同的燈A3立即變亮,最終A2與A3的亮度相同。下列說法正確的是()A.圖1中,A1與L1的電阻值相同B.圖1中,閉合S1,電路穩(wěn)定后,A1中電流大于L1中電流C.圖2中,變阻器R與L2的電阻值相同,D.圖2中,閉合S2瞬間,L2中電流與變阻器R中電流相等,答案C本題考查自感現(xiàn)象判斷。在圖1中斷開S1瞬間,燈A1突然閃亮,說明斷開S1前,L1中的電流大于A1中的電流,故L1的阻值小于A1的阻值,A、B選項均錯誤;在圖2中,閉合S2瞬間,由于L2的自感作用,通過L2的電流很小,D錯誤;閉合S2后,最終A2與A3亮度相同,說明兩支路電流相等,故R與L2的阻值相同,C項正確。,知識拓展斷電自感現(xiàn)象深入分析圖1實驗為斷電自感實驗,當(dāng)S1斷開后,L1與A1構(gòu)成一個閉合回路,L1的自感電動勢使回路中的電流保持一段時間,故A1會逐漸變暗。,4.(2017課標(biāo),18,6分)掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動對STM的擾動,在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板,并施加磁場來快速衰減其微小振動,如圖所示。無擾動時,按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場;出現(xiàn)擾動后,對于紫銅薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是(),答案A本題考查電磁阻尼。若要有效衰減紫銅薄板上下及左右的微小振動,則要求施加磁場后,在紫銅薄板發(fā)生上下及左右的微小振動時,穿過紫銅薄板橫截面的磁通量都能發(fā)生變化。由選項圖可知只有A滿足要求,故選A。,5.(2015課標(biāo),15,6分)如圖,直角三角形金屬框abc放置在勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向平行于ab邊向上。當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度逆時針轉(zhuǎn)動時,a、b、c三點的電勢分別為Ua、Ub、Uc。已知bc邊的長度為l。下列判斷正確的是()A.UaUc,金屬框中無電流B.UbUc,金屬框中電流方向沿a-b-c-aC.Ubc=-Bl2,金屬框中無電流D.Uac=Bl2,金屬框中電流方向沿a-c-b-a,答案C閉合金屬框在勻強(qiáng)磁場中以角速度逆時針轉(zhuǎn)動時,穿過金屬框的磁通量始終為零,金屬框中無電流。由右手定則可知Ub=Uat2-t1,故B正確。對桿從進(jìn)入磁場至剛穿出磁場的過程應(yīng)用動能定理得mg3d+W安=m-m,對桿穿過兩磁場之間的過程應(yīng)用動能定理得mgd=m-m,解得W安=-4mgd,由功能關(guān)系得Q=-W安=4mgd,故C正確。若桿剛進(jìn)入磁場時恰好勻速,則有=mg,v1=,代入h=得h=,因為桿剛進(jìn)入時必須做減速運動,故一定有h,故D錯誤。,疑難突破(1)利用v-t圖像分析運動過程和運動時間,可以化難為易。(2)對于D選項,以桿剛進(jìn)入時恰好勻速運動作為參照,問題便迎刃而解。,3.(2017江蘇單科,13,15分)如圖所示,兩條相距d的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi),其右端接一阻值為R的電阻。質(zhì)量為m的金屬桿靜置在導(dǎo)軌上,其左側(cè)的矩形勻強(qiáng)磁場區(qū)域MNPQ的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下。當(dāng)該磁場區(qū)域以速度v0勻速地向右掃過金屬桿后,金屬桿的速度變?yōu)関。導(dǎo)軌和金屬桿的電阻不計,導(dǎo)軌光滑且足夠長,桿在運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸。求:(1)MN剛掃過金屬桿時,桿中感應(yīng)電流的大小I;(2)MN剛掃過金屬桿時,桿的加速度大小a;,(3)PQ剛要離開金屬桿時,感應(yīng)電流的功率P。,解析本題考查法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、牛頓第二定律。(1)感應(yīng)電動勢E=Bdv0感應(yīng)電流I=解得I=(2)安培力F=BId牛頓第二定律F=ma解得a=(3)金屬桿切割磁感線的速度v=v0-v,則感應(yīng)電動勢E=Bd(v0-v)電功率P=解得P=,答案(1)(2)(3),方法技巧感應(yīng)電動勢的求法感應(yīng)電動勢可分為感生電動勢和動生電動勢。感生電動勢用公式E=n求解,且只能求解平均電動勢。動生電動勢用公式E=BLv求解,既可以求平均電動勢,也可以求瞬時電動勢。用E=BLv求解電動勢時,v為導(dǎo)體棒垂直切割磁感線的速度。,4.(2015江蘇單科,13,15分)做磁共振(MRI)檢查時,對人體施加的磁場發(fā)生變化時會在肌肉組織中產(chǎn)生感應(yīng)電流。某同學(xué)為了估算該感應(yīng)電流對肌肉組織的影響,將包裹在骨骼上的一圈肌肉組織等效成單匝線圈,線圈的半徑r=5.0cm,線圈導(dǎo)線的截面積A=0.80cm2,電阻率=1.5m。如圖所示,勻強(qiáng)磁場方向與線圈平面垂直,若磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0.3s內(nèi)從1.5T均勻地減為零,求:(計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(1)該圈肌肉組織的電阻R;(2)該圈肌肉組織中的感應(yīng)電動勢E;(3)0.3s內(nèi)該圈肌肉組織中產(chǎn)生的熱量Q。,答案(1)6103(2)410-2V(3)810-8J,解析(1)由電阻定律得R=,代入數(shù)據(jù)得R=6103(2)感應(yīng)電動勢E=,代入數(shù)據(jù)得E=410-2V(3)由焦耳定律得Q=t,代入數(shù)據(jù)得Q=810-8J,考查點本題考查了電阻定律、法拉第電磁感應(yīng)定律和電功三個方面的內(nèi)容,模型已構(gòu)建好,主要考查基本規(guī)律的簡單應(yīng)用,屬于中等難度題。,學(xué)習(xí)指導(dǎo)考生在本題中出現(xiàn)的錯誤主要有以下幾方面:不理解公式中各字母的含義,亂套公式;單位換算錯誤;未按有效數(shù)字的要求表達(dá)結(jié)果;運算結(jié)果錯誤。由以上種種錯誤可見,學(xué)習(xí)過程中不僅要牢記公式,更重要的是要理解式中各字母的物理意義;解題過程中要細(xì)心、細(xì)心、再細(xì)心!,5.(2014江蘇單科,13,15分,)如圖所示,在勻強(qiáng)磁場中有一傾斜的平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距為L,長為3d,導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為,在導(dǎo)軌的中部刷有一段長為d的薄絕緣涂層。勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向與導(dǎo)軌平面垂直。質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒從導(dǎo)軌的頂端由靜止釋放,在滑上涂層之前已經(jīng)做勻速運動,并一直勻速滑到導(dǎo)軌底端。導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直,且僅與涂層間有摩擦,接在兩導(dǎo)軌間的電阻為R,其他部分的電阻均不計,重力加速度為g。求:,(1)導(dǎo)體棒與涂層間的動摩擦因數(shù);(2)導(dǎo)體棒勻速運動的速度大小v;(3)整個運動過程中,電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q。,答案(1)tan(2)(3)2mgdsin-,解析(1)在絕緣涂層上受力平衡mgsin=mgcos解得=tan(2)在光滑導(dǎo)軌上感應(yīng)電動勢E=BLv感應(yīng)電流I=安培力F安=BIL受力平衡F安=mgsin解得v=(3)摩擦生熱Q摩=mgdcos由能量守恒定律得3mgdsin=Q+Q摩+mv2解得Q=2mgdsin-,解題思路因為棒“一直勻速滑到導(dǎo)軌底端”,所以,棒在絕緣涂層上滑動時,“下滑力”等于滑動摩擦力。棒開始做變加速運動,待勻速時速度達(dá)到最大,由合外力等于零列式可得最大速度v。對棒運動的全過程應(yīng)用能量守恒定律,便可輕而易舉地解出。,考查點本題考查了共點力的平衡、摩擦力、法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、安培力、能量守恒定律等知識,要求考生具有一定的綜合分析能力,屬于中等難度題。,6.(2013江蘇單科,13,15分)如圖所示,勻強(qiáng)磁場中有一矩形閉合線圈abcd,線圈平面與磁場垂直。已知線圈的匝數(shù)N=100,邊長ab=1.0m、bc=0.5m,電阻r=2。磁感應(yīng)強(qiáng)度B在01s內(nèi)從零均勻變化到0.2T。在15s內(nèi)從0.2T均勻變化到-0.2T,取垂直紙面向里為磁場的正方向。求:(1)0.5s時線圈內(nèi)感應(yīng)電動勢的大小E和感應(yīng)電流的方向;(2)在15s內(nèi)通過線圈的電荷量q;(3)在05s內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱Q。,答案(1)10Vadcba(2)10C(3)100J,解析(1)感應(yīng)電動勢E1=N磁通量的變化1=SB1解得E1=N代入數(shù)據(jù)得E1=10V感應(yīng)電流的方向為adcba(2)同理可得E2=N感應(yīng)電流I2=電荷量q=I2t2解得q=N代入數(shù)據(jù)得q=10C(3)01s內(nèi)的焦耳熱Q1=rt1且I1=,15s內(nèi)的焦耳熱Q2=rt2由Q=Q1+Q2,代入數(shù)據(jù)得Q=100J,評析本題為電磁感應(yīng)的常規(guī)物理量求解,考查學(xué)生對基本規(guī)律的理解及基本能力,難度較小。,考查點本題考查法拉第電磁感應(yīng)定律、電流、楞次定律、電荷量、焦耳定律等知識,要求考生具有一定的分析綜合能力,屬于中等難度題。,解題思路運用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向,運用法拉第電磁感應(yīng)定律求感應(yīng)電動勢,再利用閉合電路歐姆定律和電流的定義式相結(jié)合求電荷量,由焦耳定律求焦耳熱。,1.(2018課標(biāo),18,6分)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)軌上向左勻速運動。線框中感應(yīng)電流i隨時間t變化的正確圖線可能是(),B組統(tǒng)一命題、省(區(qū)、市)卷題組,答案D本題考查右手定則、E=BLv。由右手定則判定,線框向左移動0過程,回路中電流方向為順時針,由E=2BLv可知,電流i為定值;線框向左移動l過程,線框左、右兩邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相抵消,回路中電流為零。線框向左移動ll過程,回路中感應(yīng)電流方向為逆時針。由上述分析可見,選項D正確。,方法技巧電磁感應(yīng)中圖像問題分析技巧由方向的合理性可直接排除錯誤選項,如果需要,再定量分析電流大小的變化情況確定正確選項。,2.(2017天津理綜,3,6分)如圖所示,兩根平行金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi),導(dǎo)軌之間接有電阻R。金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸,整個裝置放在勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下?，F(xiàn)使磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間均勻減小,ab始終保持靜止,下列說法正確的是()A.ab中的感應(yīng)電流方向由b到aB.ab中的感應(yīng)電流逐漸減小C.ab所受的安培力保持不變D.ab所受的靜摩擦力逐漸減小,答案D本題考查楞次定律、電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、安培力、平衡條件。由于通過回路的磁通量向下減小,則根據(jù)楞次定律可知ab中感應(yīng)電流的方向由a到b,A錯誤。因ab不動,回路面積不變;當(dāng)B均勻減小時,由E=n=nS知,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定,回路中感應(yīng)電流I=恒定,B錯誤。由F=BIL知F隨B減小而減小,C錯誤。對ab由平衡條件有f=F,故D正確。,一題多解廣義楞次定律因B減小時引起回路磁通量減小,由廣義楞次定律可知回路有擴(kuò)張的趨勢,則ab所受安培力方向向右,再由左手定則可以判定ab中感應(yīng)電流的方向從a到b,故A錯誤。,3.(2017課標(biāo),20,6分)(多選)兩條平行虛線間存在一勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與紙面垂直。邊長為0.1m、總電阻為0.005的正方形導(dǎo)線框abcd位于紙面內(nèi),cd邊與磁場邊界平行,如圖(a)所示。已知導(dǎo)線框一直向右做勻速直線運動,cd邊于t=0時刻進(jìn)入磁場。線框中感應(yīng)電動勢隨時間變化的圖線如圖(b)所示(感應(yīng)電流的方向為順時針時,感應(yīng)電動勢取正)。下列說法正確的是()A.磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.5TB.導(dǎo)線框運動速度的大小為0.5m/sC.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外,D.在t=0.4s至t=0.6s這段時間內(nèi),導(dǎo)線框所受的安培力大小為0.1N,答案BC本題考查電磁感應(yīng)、安培力。導(dǎo)線框勻速進(jìn)入磁場時速度v=m/s=0.5m/s,選項B正確;由E=BLv,得B=T=0.2T,選項A錯誤;由右手定則可確定磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面向外,選項C正確;導(dǎo)線框所受安培力F=BLI=BL=0.20.1N=0.04N,選項D錯誤。,儲備知識根據(jù)圖像和導(dǎo)線框勻速運動,獲取信息,結(jié)合安培力、導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢可以確定選項。,4.(2016課標(biāo),20,6分)(多選)法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖如圖所示。銅圓盤安裝在豎直的銅軸上,兩銅片P、Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸。圓盤處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場B中。圓盤旋轉(zhuǎn)時,關(guān)于流過電阻R的電流,下列說法正確的是()A.若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度恒定,則電流大小恒定B.若從上向下看,圓盤順時針轉(zhuǎn)動,則電流沿a到b的方向流動C.若圓盤轉(zhuǎn)動方向不變,角速度大小發(fā)生變化,則電流方向可能發(fā)生變化D.若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍,則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?倍,答案AB設(shè)圓盤的半徑為L,可認(rèn)為圓盤由無數(shù)根輻條構(gòu)成,則每根輻條切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BL2,整個回路中的電源為無數(shù)個電動勢為E的電源并聯(lián)而成,電源總內(nèi)阻為零,故回路中電流I=,由此可見A正確。R上的熱功率P=I2R=,由此可見,變?yōu)樵瓉淼?倍時,P變?yōu)樵瓉淼?倍,故D錯。由右手定則可判知B正確。電流方向與導(dǎo)體切割磁感線的方向有關(guān),而與切割的速度大小無關(guān),故C錯。,疑難突破金屬圓盤在恒定的勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動時,其等效電源的模型如圖所示,每個電源的電動勢E=BL2(L為圓盤的半徑),內(nèi)阻為r0,則n個電源并聯(lián)后的總電動勢仍為E,總內(nèi)阻r=,n時,r=0。,5.(2018天津理綜,12,20分)真空管道超高速列車的動力系統(tǒng)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成平動動能的裝置。圖1是某種動力系統(tǒng)的簡化模型,圖中粗實線表示固定在水平面上間距為l的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌,電阻忽略不計。ab和cd是兩根與導(dǎo)軌垂直、長度均為l、電阻均為R的金屬棒,通過絕緣材料固定在列車底部,并與導(dǎo)軌良好接觸,其間距也為l,列車的總質(zhì)量為m。列車啟動前,ab、cd處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下,如圖1所示。為使列車啟動,需在M、N間連接電動勢為E的直流電源,電源內(nèi)阻及導(dǎo)線電阻忽略不計。列車啟動后電源自動關(guān)閉。(1)要使列車向右運行,啟動時圖1中M、N哪個接電源正極,并簡要說明理由;(2)求剛接通電源時列車加速度a的大小;(3)列車減速時,需在前方設(shè)置如圖2所示的一系列磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場寬度和相鄰磁場間距均大于l。若某時刻列車的速度為v0,此時ab、cd均在無磁場區(qū)域,試討論:要使列車停下來,前方至少需要多少塊這樣的有界磁場?,圖1圖2,答案(1)見解析(2)(3)見解析,解析本題考查左手定則、安培力、法拉第電磁感應(yīng)定律、動量定理等。(1)列車要向右運動,安培力方向應(yīng)向右。根據(jù)左手定則,接通電源后,金屬棒中電流方向由a到b、由c到d,故M接電源正極。(2)由題意,啟動時ab、cd并聯(lián),設(shè)回路總電阻為R總,由電阻的串并聯(lián)知識得R總=設(shè)回路總電流為I,根據(jù)閉合電路歐姆定律有I=設(shè)兩根金屬棒所受安培力之和為F,有F=IlB根據(jù)牛頓第二定律有F=ma聯(lián)立式得a=,(3)設(shè)列車減速時,cd進(jìn)入磁場后經(jīng)t時間ab恰好進(jìn)入磁場,此過程中穿過兩金屬棒與導(dǎo)軌所圍回路的磁通量的變化為,平均感應(yīng)電動勢為E1,由法拉第電磁感應(yīng)定律有E1=其中=Bl2設(shè)回路中平均電流為I,由閉合電路歐姆定律有I=設(shè)cd受到的平均安培力為F,有F=IlB以向右為正方向,設(shè)t時間內(nèi)cd受安培力沖量為I沖,有I沖=-Ft同理可知,回路出磁場時ab受安培力沖量仍為上述值,設(shè)回路進(jìn)出一塊有界磁場區(qū)域安培力沖量為I0,有I0=2I沖,設(shè)列車停下來受到的總沖量為I總,由動量定理有I總=0-mv0聯(lián)立式得=討論:若恰為整數(shù),設(shè)其為n,則需設(shè)置n塊有界磁場;若不是整數(shù),設(shè)的整數(shù)部分為N,則需設(shè)置N+1塊有界磁場。,6.(2016課標(biāo),24,12分)如圖,水平面(紙面)內(nèi)間距為l的平行金屬導(dǎo)軌間接一電阻,質(zhì)量為m、長度為l的金屬桿置于導(dǎo)軌上。t=0時,金屬桿在水平向右、大小為F的恒定拉力作用下由靜止開始運動。t0時刻,金屬桿進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,且在磁場中恰好能保持勻速運動。桿與導(dǎo)軌的電阻均忽略不計,兩者始終保持垂直且接觸良好,兩者之間的動摩擦因數(shù)為。重力加速度大小為g。求(1)金屬桿在磁場中運動時產(chǎn)生的電動勢的大小;(2)電阻的阻值。,答案(1)Blt0(2),解析(1)設(shè)金屬桿進(jìn)入磁場前的加速度大小為a,由牛頓第二定律得ma=F-mg設(shè)金屬桿到達(dá)磁場左邊界時的速度為v,由運動學(xué)公式有v=at0當(dāng)金屬桿以速度v在磁場中運動時,由法拉第電磁感應(yīng)定律,桿中的電動勢為E=Blv聯(lián)立式可得E=Blt0(2)設(shè)金屬桿在磁場區(qū)域中勻速運動時,金屬桿中的電流為I,根據(jù)歐姆定律I=式中R為電阻的阻值。金屬桿所受的安培力為f=BlI因金屬桿做勻速運動,由牛頓運動定律得F-mg-f=0,聯(lián)立式得R=,7.(2016課標(biāo),25,20分)如圖,兩條相距l(xiāng)的光滑平行金屬導(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;一與導(dǎo)軌垂直的金屬棒置于兩導(dǎo)軌上;在電阻、導(dǎo)軌和金屬棒中間有一面積為S的區(qū)域,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B1隨時間t的變化關(guān)系為B1=kt,式中k為常量;在金屬棒右側(cè)還有一勻強(qiáng)磁場區(qū)域,區(qū)域左邊界MN(虛線)與導(dǎo)軌垂直,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0,方向也垂直于紙面向里。某時刻,金屬棒在一外加水平恒力的作用下從靜止開始向右運動,在t0時刻恰好以速度v0越過MN,此后向右做勻速運動。金屬棒與導(dǎo)軌始終相互垂直并接觸良好,它們的電阻均忽略不計。求(1)在t=0到t=t0時間間隔內(nèi),流過電阻的電荷量的絕對值;(2)在時刻t(tt0)穿過回路的總磁通量和金屬棒所受外加水平恒力的大小。,解析(1)在金屬棒越過MN之前,t時刻穿過回路的磁通量為=ktS設(shè)在從t時刻到t+t的時間間隔內(nèi),回路磁通量的變化量為,流過電阻R的電荷量為q。由法拉第電磁感應(yīng)定律有=-由歐姆定律有i=由電流的定義有i=聯(lián)立式得|q|=t由式得,在t=0到t=t0的時間間隔內(nèi),流過電阻R的電荷量q的絕對值為|q|=(2)當(dāng)tt0時,金屬棒已越過MN。由于金屬棒在MN右側(cè)做勻速運動,有f=F式中,f是外加水平恒力,F是勻強(qiáng)磁場施加的安培力。設(shè)此時回路中的電流為I,F的大小為F=B0lI此時金屬棒與MN之間的距離為s=v0(t-t0)勻強(qiáng)磁場穿過回路的磁通量為=B0ls,答案(1)(2)B0lv0(t-t0)+kSt(B0lv0+kS),回路的總磁通量為t=+式中,仍如式所示。由式得,在時刻t(tt0)穿過回路的總磁通量為t=B0lv0(t-t0)+kSt在t到t+t的時間間隔內(nèi),總磁通量的改變t為t=(B0lv0+kS)t由法拉第電磁感應(yīng)定律得,回路感應(yīng)電動勢的大小為t=由歐姆定律有I=聯(lián)立式得f=(B0lv0+kS),評分參考第(1)問7分,式各1分,式2分;第(2)問13分,式2分,式各1分,式各2分,式各1分。,易錯點撥(1)在計算磁通量時,用的是左側(cè)矩形面積,而不是圓形磁場面積,從而導(dǎo)致出錯。(2)當(dāng)金屬棒越過MN后計算磁通量時,得出的金屬棒與MN的距離s=v0t,從而導(dǎo)致出錯。,1.(2014重慶理綜,8,16分)某電子天平原理如圖所示,E形磁鐵的兩側(cè)為N極,中心為S極,兩極間的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,磁極寬度均為L,忽略邊緣效應(yīng)。一正方形線圈套于中心磁極,其骨架與秤盤連為一體,線圈兩端C、D與外電路連接。當(dāng)質(zhì)量為m的重物放在秤盤上時,彈簧被壓縮,秤盤和線圈一起向下運動(骨架與磁極不接觸),隨后外電路對線圈供電,秤盤和線圈恢復(fù)到未放重物時的位置并靜止,由此時對應(yīng)的供電電流I可確定重物的質(zhì)量。已知線圈匝數(shù)為n,線圈電阻為R,重力加速度為g。問(1)線圈向下運動過程中,線圈中感應(yīng)電流是從C端還是從D端流出?(2)供電電流I是從C端還是從D端流入?求重物質(zhì)量與電流的關(guān)系。,(3)若線圈消耗的最大功率為P,該電子天平能稱量的最大質(zhì)量是多少?,C組教師專用題組,解析(1)感應(yīng)電流從C端流出(2)設(shè)線圈受到的安培力為FA外加電流從D端流入由FA=mg和FA=2nBIL得m=I(3)設(shè)稱量最大質(zhì)量為m0由m=I和P=I2R得m0=,答案(1)由右手定則知感應(yīng)電流從C端流出(2)外加電流從D端流入m=I(3),2.(2014天津理綜,11,18分)如圖所示,兩根足夠長的平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角=30的斜面上,導(dǎo)軌電阻不計,間距L=0.4m。導(dǎo)軌所在空間被分成區(qū)域和,兩區(qū)域的邊界與斜面的交線為MN,中的勻強(qiáng)磁場方向垂直斜面向下,中的勻強(qiáng)磁場方向垂直斜面向上,兩磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B=0.5T。在區(qū)域中,將質(zhì)量m1=0.1kg,電阻R1=0.1的金屬條ab放在導(dǎo)軌上,ab剛好不下滑。然后,在區(qū)域中將質(zhì)量m2=0.4kg,電阻R2=0.1的光滑導(dǎo)體棒cd置于導(dǎo)軌上,由靜止開始下滑。cd在滑動過程中始終處于區(qū)域的磁場中,ab、cd始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸,取g=10m/s2。問(1)cd下滑的過程中,ab中的電流方向;(2)ab剛要向上滑動時,cd的速度v多大;(3)從cd開始下滑到ab剛要向上滑動的過程中,cd滑動的距離x=3.8m,此過程中ab上產(chǎn)生的熱量Q是多少。,解析(1)由a流向b。(2)開始放置ab剛好不下滑時,ab所受摩擦力為最大靜摩擦力,設(shè)其為Fmax,有Fmax=m1gsin設(shè)ab剛要上滑時,cd棒的感應(yīng)電動勢為E,由法拉第電磁感應(yīng)定律有E=BLv設(shè)電路中的感應(yīng)電流為I,由閉合電路歐姆定律有I=設(shè)ab所受安培力為F安,有F安=ILB此時ab受到的最大靜摩擦力方向沿斜面向下,由平衡條件有F安=m1gsin+Fmax綜合式,代入數(shù)據(jù)解得v=5m/s(3)設(shè)cd棒的運動過程中電路中產(chǎn)生的總熱量為Q總,由能量守恒有,答案(1)由a流向b(2)5m/s(3)1.3J,m2gxsin=Q總+m2v2又Q=Q總解得Q=1.3J,3.(2016上海單科,33,14分)如圖,一關(guān)于y軸對稱的導(dǎo)體軌道位于水平面內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與平面垂直。一足夠長、質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒沿x方向置于軌道上,在外力F作用下從原點由靜止開始沿y軸正方向做加速度為a的勻加速直線運動,運動時棒與x軸始終平行。棒單位長度的電阻為,與電阻不計的軌道接觸良好,運動中產(chǎn)生的熱功率隨棒位置的變化規(guī)律為P=k(SI)。求:(1)導(dǎo)體軌道的軌道方程y=f(x);(2)棒在運動過程中受到的安培力Fm隨y的變化關(guān)系;(3)棒從y=0運動到y(tǒng)=L過程中外力F的功。,答案(1)y=x2(2)Fm=y(3)L2+maL,解析(1)設(shè)棒運動到某一位置時與軌道接觸點的坐標(biāo)為(x,y),安培力Fm=安培力的功率P=Fmv=k棒做勻加速運動v2=2ayR=2x代入前式得y=x2軌道形狀為拋物線。(2)安培力Fm=v=以軌道方程代入得Fm=y(3)由動能定理W=Wm+mv2安培力做功Wm=L2,棒在y=L處的動能為mv2=maL外力做功W=L2+maL,4.(2015浙江理綜,24,20分)小明同學(xué)設(shè)計了一個“電磁天平”,如圖1所示,等臂天平的左臂為掛盤,右臂掛有矩形線圈,兩臂平衡。線圈的水平邊長L=0.1m,豎直邊長H=0.3m,匝數(shù)為N1。線圈的下邊處于勻強(qiáng)磁場內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度B0=1.0T,方向垂直線圈平面向里。線圈中通有可在02.0A范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的電流I。掛盤放上待測物體后,調(diào)節(jié)線圈中電流使天平平衡,測出電流即可測得物體的質(zhì)量。(重力加速度取g=10m/s2)圖1(1)為使電磁天平的量程達(dá)到0.5kg,線圈的匝數(shù)N1至少為多少?(2)進(jìn)一步探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象,另選N2=100匝、形狀相同的線圈,總電阻R=10。不接外電流,兩臂平衡。如圖2所示,保持B0不變,在線圈上部另加垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,且磁感應(yīng)強(qiáng)度B,隨時間均勻變大,磁場區(qū)域?qū)挾萪=0.1m。當(dāng)掛盤中放質(zhì)量為0.01kg的物體時,天平平衡,求此時磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率。圖2,解析(1)線圈受到安培力F=N1B0IL天平平衡mg=N1B0IL代入數(shù)據(jù)得N1=25(2)由電磁感應(yīng)定律得E=N2E=N2Ld由歐姆定律得I=線圈受到安培力F=N2B0IL天平平衡mg=B0代入數(shù)據(jù)可得=0.1T/s,答案(1)25(2)0.1T/s,5.(2015廣東理綜,35,18分,)如圖(a)所示,平行長直金屬導(dǎo)軌水平放置,間距L=0.4m。導(dǎo)軌右端接有阻值R=1的電阻。導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上,且接觸良好。導(dǎo)體棒及導(dǎo)軌的電阻均不計。導(dǎo)軌間正方形區(qū)域abcd內(nèi)有方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場,b、d連線與導(dǎo)軌垂直,長度也為L。從0時刻開始,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時間t變化,規(guī)律如圖(b)所示;同一時刻,棒從導(dǎo)軌左端開始向右勻速運動,1s后剛好進(jìn)入磁場。若使棒在導(dǎo)軌上始終以速度v=1m/s做直線運動,求:(1)棒進(jìn)入磁場前,回路中的電動勢E;(2)棒在運動過程中受到的最大安培力F,以及棒通過三角形abd區(qū)域時電流i與時間t的關(guān)系式。,(a),(b),解析(1)由圖(b)可知01.0s內(nèi)B的變化率=0.5T/s正方形磁場區(qū)域的面積S=0.08m2棒進(jìn)入磁場前01.0s內(nèi)回路中的感應(yīng)電動勢E=由得E=0.080.5V=0.04V(2)當(dāng)棒通過bd位置時,有效切割長度最大,感應(yīng)電流最大,棒受到最大安培力F=BIL棒過bd時的感應(yīng)電動勢Em=BLv=0.50.41V=0.2V棒過bd時的電流I=,答案(1)0.04V(2)0.04Ni=t-1(1st1.2s),由得F=0.04N棒通過a點后在三角形abd區(qū)域中的有效切割長度L與時間t的關(guān)系:L=2v(t-1),其中t的取值范圍為1st1.2s電流i與時間t的關(guān)系式i=t-1(1st1.2s),考點一楞次定律法拉第電磁感應(yīng)定律1.(2018江蘇南京、鹽城一模聯(lián)考,2)下列圖中,A圖是真空冶煉爐,可以冶煉高質(zhì)量的合金;B圖是充電器,工作時繞制線圈的鐵芯會發(fā)熱;C圖是安檢門,可以探測人身是否攜帶金屬物品;D圖是金屬絲織成的衣服,工人穿上可以高壓帶電作業(yè)。不屬于渦流現(xiàn)象的是(),三年模擬,A組20162018年高考模擬基礎(chǔ)題組,答案D工人穿上金屬絲織成的衣服可以帶電作業(yè),屬于靜電屏蔽現(xiàn)象,故選D。,2.(2017江蘇如東中學(xué)模擬,5)如圖所示的圓形線圈共n匝,電阻為R。過線圈中心O垂直于線圈平面的直線上有A、B兩點,A、B兩點的距離為L,A、B關(guān)于O點對稱,一條形磁鐵開始放在A點,磁鐵中心與A點重合,軸線與A、B所在直線重合,此時線圈中的磁通量為1,若條形磁鐵以速度v勻速向右運動,軸線始終與直線重合,磁鐵中心到O點時線圈中的磁通量為2,下列說法中正確的是()A.磁鐵在A點時,通過一匝線圈的磁通量為B.磁鐵從A到O的過程中,線圈中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢為E=C.磁鐵從A到B的過程中,線圈中磁通量的變化量為21D.磁鐵從A到B的過程中,通過線圈某一橫截面的電荷量不為零,答案B通過線圈的磁通量為1,與匝數(shù)無關(guān);從AO過程中,線圈中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢E=n=n=,AB過程中,=0,通過橫截面的電荷量q=n=0。,3.(2018江蘇海安高級中學(xué)階段檢測,8)(多選)如圖所示,A為一固定的圓環(huán),條形磁鐵B從左側(cè)無窮遠(yuǎn)處以初速度v0沿圓環(huán)軸線移向圓環(huán),穿過后移到右側(cè)無窮遠(yuǎn)處。下列說法中正確的是()A.若圓環(huán)A是電阻為R的線圈,磁鐵移近圓環(huán)直至離開圓環(huán)這一過程中圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向發(fā)生變化B.若圓環(huán)A是一超導(dǎo)線圈,磁鐵移近圓環(huán)直至離開圓環(huán)這一過程中圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向發(fā)生變化C.若圓環(huán)A是電阻為R的線圈,磁鐵的中點通過環(huán)面時,圓環(huán)中電流為零D.若圓環(huán)A是一超導(dǎo)線圈,磁鐵的中點通過環(huán)面時,圓環(huán)中電流為零,答案AC定性分析,在條形磁鐵B穿過圓環(huán)的過程中,通過圓環(huán)包圍的面內(nèi)的磁通量隨時間變化的情況大致如圖所示,t1時刻對應(yīng)磁鐵的中點通過環(huán)面的瞬間,由法拉第電磁感應(yīng)定律E=可見,對于電阻為R的線圈,電流方向發(fā)生了變化,t1時刻對應(yīng)的E1=0,故A、C均正確。對于超導(dǎo)線圈,由于線圈內(nèi)因電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電能不會消耗,故環(huán)中的感應(yīng)電流達(dá)到最大值后就不會再發(fā)生變化,故B、D錯誤。,溫馨提示對于非超導(dǎo)線圈,產(chǎn)生的電能立即轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,對于超導(dǎo)線圈,產(chǎn)生的電能不會減少,故感應(yīng)電流達(dá)到最大值后,回路中的電流保持不變。,4.(2017江蘇通州二模,8)(多選)如圖所示,在圓形空間區(qū)域內(nèi)存在關(guān)于直徑ab對稱、方向相反的兩個勻強(qiáng)磁場,兩磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,一金屬導(dǎo)線制成的圓環(huán)剛好與磁場邊界重合,則()A.若使圓環(huán)豎直向上平動,感應(yīng)電流始終沿逆時針方向B.若使圓環(huán)向右平動,感應(yīng)電流先沿逆時針方向后沿順時針方向C.若圓環(huán)以ab為軸轉(zhuǎn)動,環(huán)中始終沒有感應(yīng)電流D.若圓環(huán)以ab為軸轉(zhuǎn)動,a、b兩端的電勢差始終為0,答案BC若圓環(huán)豎直向上平動,穿過圓環(huán)的磁通量始終為零,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,A錯;若圓環(huán)向右平動,環(huán)直徑ab左側(cè)有部分導(dǎo)線切割磁感線,據(jù)右手定則,又因磁場方向先向里,后向外,確定感應(yīng)電流先沿逆時針方向后沿順時針方向,B正確;若以ab為軸轉(zhuǎn)動,穿過圓環(huán)的磁通量也始終為零,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,C正確;若以ab為軸轉(zhuǎn)動,整個圓環(huán)電動勢為零,電流為零,但ab兩側(cè)導(dǎo)線分別切割磁感線,ab兩端有電勢差,且電勢差隨切割速度大小變化,D錯。,考查點本題考查產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件、右手定則、楞次定律、電勢差等知識。為中等難度題。,知識鏈接磁通量可理解為穿過回路的磁感線的條數(shù)。當(dāng)既有穿入,又有穿出時,抵消后剩余的條數(shù)才等于磁通量。,5.(2018江蘇如皋調(diào)研,13)如圖所示為某同學(xué)根據(jù)所學(xué)物理知識設(shè)計的一個發(fā)電測速裝置。他將健身房鍛煉用自行車的后輪置于垂直車身平面向里的勻強(qiáng)磁場中,讓后輪圓形金屬盤在磁場中轉(zhuǎn)動。已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.5T,圓盤半徑l=0.3m,圓盤電阻不計。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R=10的小燈泡。后輪勻速轉(zhuǎn)動時,該同學(xué)用電壓表測得a、b間電壓U=1.8V。根據(jù)以上信息,回答以下問題。(1)與a連接的是電壓表的正接線柱還是負(fù)接線柱?(2)求圓盤勻速轉(zhuǎn)動10分鐘,此過程中產(chǎn)生的電能。,(3)自行車車輪邊緣線速度是多少?,解析(1)圓盤轉(zhuǎn)動時,相當(dāng)于無數(shù)金屬輻條在磁場中做切割磁感線運動,形成無數(shù)并聯(lián)電源。根據(jù)右手定則,輪子邊緣點是等效電源的負(fù)極,所以a點接電壓表的負(fù)接線柱。(2)根據(jù)焦耳定律Q=t解得Q=194.4J(3)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律U=E=Bl2因為v=l,代入數(shù)據(jù)得v=8m/s,答案(1)負(fù)(2)194.4J(3)8m/s,6.(2017江蘇新海二模,13)如圖所示,平行長直金屬導(dǎo)軌水平放置,間距L=2m,導(dǎo)軌右端接有阻值R=1的電阻,導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上,且接觸良好,導(dǎo)體棒及導(dǎo)軌的電阻均不計,導(dǎo)軌間正方形區(qū)域abcd內(nèi)有方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場,從0時刻開始,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小按B=0.5t(T)規(guī)律隨時間變化,同一時刻,棒從導(dǎo)軌左端距磁場3m處開始向右始終以v=1m/s的速度勻速運動,2s后磁場保持不變,求:(1)1s時電阻R中的電流大小和方向;(2)4s時導(dǎo)體棒所受安培力的大小;,(3)從0時刻開始至導(dǎo)體棒離開磁場的整個過程中,電阻R上產(chǎn)生的總熱量。,解析(1)E1=L2=2VI1=2A方向:從N到M(2)B=0.5t=1TI2=2AF安=BI2L=4N(3)Q=Q1+Q2=Rt1+Rt2=16J。,答案(1)2A從N到M(2)4N(3)16J,考查點本題考查了感生電動勢、動生電動勢、閉合電路歐姆定律、安培力及焦耳熱的計算,知識點多,綜合性強(qiáng)。為中等難度題。,友情提醒在導(dǎo)體棒運動的過程中,中間一段時間內(nèi)無感應(yīng)電流產(chǎn)生;電流恒定時,用Q=I2Rt求焦耳熱較方便。,考點二電磁感應(yīng)中的綜合問題1.(2018江蘇南京摸底,4)如圖所示,水平光滑的平行金屬導(dǎo)軌左端接有電阻R,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場豎直向下,分布在導(dǎo)軌所在的空間內(nèi),質(zhì)量一定的金屬棒PQ垂直導(dǎo)軌放置。現(xiàn)使金屬棒以一定的初速度v0向右運動,當(dāng)其通過位置a、b時,速率分別為va、vb,到位置c時金屬棒剛好靜止,設(shè)導(dǎo)軌與金屬棒的電阻均不計,a到b與b到c的間距相等,則金屬棒在由a到b和由b到c的兩個過程中()A.回路中產(chǎn)生的內(nèi)能相等B.金屬棒運動的加速度相等C.通過金屬棒橫截面的電荷量相等D.安培力做功相等,答案C金屬棒由a到b再到c的過程中,速度逐漸減小,根據(jù)E=Blv,知E減小,故I減小,再根據(jù)F=BIl知安培力減小,根據(jù)F=ma知加速度減小,B錯誤。由于ab、bc長度相等,故從a到b安培力做的功大于從b到c安培力做的功,故A、D錯誤。再根據(jù)平均感應(yīng)電動勢=,=,q=t,得q=,故C正確。,知識鏈接(1)功能關(guān)系:在電磁感應(yīng)過程中,克服安培力做的功等于消耗的電能,等于本題中產(chǎn)生的內(nèi)能。(2)金屬棒掃過面積上的磁通量,等于回路中磁通量的變化量。,2.(2017江蘇啟東中學(xué)調(diào)研,3)如圖,用某種粗細(xì)均勻的總電阻為3R的金屬條制成的矩形線框abcd,固定在水平面內(nèi)且處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場B中,一接入電路電阻為R的導(dǎo)體棒PQ,在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v勻速滑動,滑動過程中PQ始終與ab垂直,且與線框接觸良好,不計摩擦。則在PQ從靠近ad處向bc滑動的過程中()A.PQ中電流先增大后減小B.PQ兩端電壓先減小后增大C.線框消耗的電功率先減小后增大D.作用在PQ上拉力的功率先減小后增大,答案D等效電路如圖所示,外電阻R外=,當(dāng)R1+R3=R2+R4時R外最大,所以PQ從ad向bc滑動的過程中,PQ中電流I先減小后增大,則PQ兩端電壓先增大后減小,故A、B項均錯。作用在PQ上拉力的功率P=BILv,可見P先減小后增大,D項正確。PQ滑動的過程中,R外先增大后減小,且R外maxR,根據(jù)電源輸出功率與R外的變化規(guī)律可知,輸出功率(等于線框消耗的電功率)先增大后減小,故C錯。,考查點本題考查電磁感應(yīng)與電流的綜合問題,對分析推理能力要求較高,為中等難度題。,解題關(guān)鍵畫等效電路圖;知道R1+R3=R2+R4時,線框的總電阻最大。,3.(2017江蘇六市二聯(lián),2)如圖所示,閉合導(dǎo)線框勻速穿過垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場區(qū)域?qū)挾却笥诰€框尺寸,規(guī)定線框中逆時針方向的電流為正,則線框中電流i隨時間t變化的圖像可能正確的是(),答案B如圖所示,在線框通過磁場的整個過程中,切割磁感線的有效長度分別為:LabLef0Lcd+LefLef,由公式i=,可知iL,考慮到規(guī)定逆時針方向的電流為正,所以選B。,4.(2018江蘇南通二模,8)(多選)用電流傳感器研究自感現(xiàn)象的電路如圖甲所示,線圈L的直流電阻為R,沒有帶鐵芯。閉合開關(guān)S,傳感器記錄了電路中電流隨時間變化的規(guī)律,如圖乙所示,t0時刻電路中電流達(dá)到穩(wěn)定值I。下列說法中正確的有()A.t=0時刻,線圈中自感電動勢為零B.若線圈中插入鐵芯,上述過程中電路達(dá)到穩(wěn)定電流經(jīng)歷時間大于t0C.若線圈中插入鐵芯,上述過程中電路達(dá)到穩(wěn)定時電流值仍為I,D.若將線圈匝數(shù)加倍,上述過程中電路達(dá)到穩(wěn)定時電流值仍為I,答案BC由乙圖可知,t=0時線圈中電流變化最快,自感電動勢應(yīng)最大,故A錯。線圈中插入鐵芯時,自感電動勢增大,即自感電動勢對回路中電流增加的阻礙作用增大,因此,達(dá)到穩(wěn)定電流經(jīng)歷的時間將延長,但不會影響穩(wěn)定時的電流值,故B、C均正確。線圈匝數(shù)加倍時,其電阻值也隨之增大,故穩(wěn)定時的電流值減小,故D錯。,5.(2018江蘇常州期中,12)(多選)如圖所示,豎直面內(nèi)有一個閉合導(dǎo)