高三物理一輪復習 第九章 電磁感應 27 法拉第電磁感應定律 自感、渦流

1、基礎自主梳理,基礎自主梳理,基礎自主梳理,要點研析突破,要點一,要點研析突破,要點研析突破,例1 (2015福建卷)如圖所示為無線充電技術中使用的受電線圈示意圖，線圈匣數(shù)為n，面積為S.若在t1到t2時間內，勻強磁場平行于線圈軸線向右穿過，其磁感應強度大小由B1均勻增加到B2，則該段時間線圈兩端a和b之間的電勢差a-b(C) A.恒為 B.從0均勻變化到 C.恒為- D.從0均勻變化到- 思維導引 :磁感應強度增加均勻，則所產生的為動生還是感生電動勢，計算式如何？如何判定電勢的高低,要點研析突破,答案：C 解析:穿過線圈的向右的磁通量增加，由楞次定律可知ab，則a-b為負值，由電磁感應定律可知

2、產生的電動勢E ，磁場是均勻變化的，B/t為定值，所以產生的電動勢恒定，則a-b= -E= ，故C項正確. 當穿過電路的磁場同時存在兩個方向的磁感線時，計算磁通量時可以規(guī)定一個磁通量為負值，另一個磁通量為正值，總的磁通量為這兩個磁通量的代數(shù)和,要點研析突破,要點研析突破,2.(2015江蘇卷)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生感應電流.某同學為了估算該感應電流對肌肉組織的影響，將包裹在骨骼上一圈肌肉組織等效成單匝線圈，線圈的半徑r=5.0 cm，線圈導線的截面積A=0.80 cm2，電阻率=1.5 m，如圖所示，勻強磁場方向與線圈平面垂直，若磁感應強度B在0

3、.3 s內從1.5 T均勻地減為零，求：(計算結果保留一位有效數(shù)字) (1)該圈肌肉組織的電阻R； (2)該圈肌肉組織中的感應電動勢E； (3)0.3 s內該圈肌肉組織中產生的熱量Q,解析：(1)由電阻定律得R=(2r/A) 代入數(shù)據(jù)得R=6103 (2)感應電動勢E=(Br2)/t 代入數(shù)據(jù)得E=410-2 V (3)由焦耳定律得Q=(E2/R)t 代入數(shù)據(jù)得Q=810-8 J 答案：(1)6103 (2)410-2 V (3) 810-8 J,要點研析突破,要點二,要點研析突破,要點研析突破,例2 (2015安徽卷)如圖所示，abcd為水平放置的平行“”形光滑金屬導軌，間距為l，導軌間有垂

4、直于導軌平面的勻強磁場，磁感應度大小為B，導軌電阻不計.已知金屬桿MN傾斜放置，與導軌成角，單位長度的電阻為r，保持金屬桿以速度v沿平行為cd的方向滑動(金屬桿滑動過程中與導軌接觸良好).則( ) A.電路中感應電動勢的大小為(Blv)/sin B.電路中感應電流的大小為(Bvsin)/r C.金屬桿所受安培力的大小為(B2lvsin)/r D.金屬桿的熱功率為(B2lv2)/(rsin,要點研析突破,思維導引 :金屬桿所產生的是動生還是感生電勢？求解公式哪個最好？金屬桿與磁場方向是否垂直？金屬桿的運動方向是否與磁場方向垂直；有效切割長度如何確定？ 解析:切割磁感線的有效長度為l，電動勢為E=

5、Blv，選項A錯誤;根據(jù)題意，回路電阻R=(rl)/sin ，由歐姆定律有I= ，選項B正確;安培力F= ，選項C錯誤;金屬桿的熱功率為P=I2R= ，選項D錯誤. 答案：B,要點研析突破,要點研析突破,4.(2015海南卷)如圖所示，空間有一勻強磁場，一直金屬棒與磁感應強度方向垂直，當它以速度v沿與棒和磁感應強度都垂直的方向運動時，棒兩端的感應電動勢大小為；將此棒彎成兩段長度相等且相互垂直的折線，置于與磁感應強度相垂直的平面內，當它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運動時，棒兩端的感應電動勢大小為.則等于( ) 解析:設折彎前導體切割磁感線的長度為L，感應電動勢=BLv，則折彎后的有效長度為

6、 產生的感應電動勢為 所以 B項正確. 答案：B,要點研析突破,要點三,要點研析突破,要點研析突破,要點研析突破,5.(多選)(2015全國新課標卷)1824年，法國科學家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”.實驗中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細線懸掛一枚可以自由旋轉的磁針，如圖所示.實驗中發(fā)現(xiàn)，當圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉時，磁針也隨著一起轉動起來，但略有滯后.下列說法正確的是( ) A.圓盤上產生了感應電動勢 B.圓盤內的渦電流產生的磁場導致磁針轉動 C.在圓盤轉動的過程中，磁針的磁場穿過整個圓 盤的磁通量發(fā)生了變化 D.圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流， 此電

7、流產生的磁場導致磁針轉動,解析:當圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉時，圓盤的半徑切割磁感線產生感應電動勢和感應電流，選項A正確；圓盤內的渦電流產生的磁場對磁針施加磁場力作用，導致磁針轉動，選項B正確；由于圓盤中心正上方懸掛小磁針，在圓盤轉動過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量不變，選項C錯誤；圓盤中自由電子隨圓盤一起運動形成的電流的磁場，由安培定則可判斷出在中心方向豎直向下，其他位置關于中心對稱，此磁場不會導致磁針轉動，選項D錯誤 可由對稱性快速判斷出在圓盤轉動過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量不變，排除選項C.圓盤中自由電子隨圓盤一起運動形成的電流可視為環(huán)形電流，由安培定則可

8、判斷出在中心磁場方向豎直向下，其他位置關于中心對稱，從而排除選項D. 答案：AB,要點研析突破,6.(多選)(2016宜昌市第三次質檢)如圖所示電路為演示自感現(xiàn)象的實驗電器，若閉合開關S，電流達到穩(wěn)定后，通過線圈L的電流I1，通過小燈泡L2的電流為I2，小燈泡L2處于正常發(fā)光狀態(tài)，以下說法正確的是( ) A.S閉合后的瞬間，L2燈緩慢變亮，L1燈立即亮 B.S閉合后的瞬間，通過線圈L的電流由零逐漸增大到I1 C.S斷開后的瞬間，小燈泡L2中的電流由I1逐漸減為零，方向與I2相反 D.S斷開后的瞬間，小燈泡L2中的電流由I2逐漸減為零，方向不變,要點研析突破,解析：由于線圈L的自感作用，在S閉合

9、后的瞬間，L中的電流為零，之后由零逐漸增大到I1，而燈 L1、L2都立即變亮，選項B項對，A項錯；S斷開后的瞬間，燈L1立即熄滅，由于L的自感作用，它相當于電源，與燈L2構成回路，電流由I1逐漸減為零，通過L2的電流方向與I2方向相反，選項C項對，D項錯 答案：BC,速效提升訓練,1.(2015全國新課標卷)如圖，直角三角形金屬框abc放置在勻強磁場中，磁感應強度大小為B，方向平行于ab邊向上.當金屬框繞ab邊以角速度逆時針轉動時，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-

10、a C.Ubc=-1/2Bl2，金屬框中無電流 D.Uac=1/2Bl2，金屬框中電流方向沿acba,解析：在三角形金屬框內，有兩邊切割磁感線：其一為bc邊，根據(jù)E=Blv可得：電動勢大小為1/2Bl 2；其二為ac邊，ac邊有效的切割長度為l，根據(jù)E=Blv可得；電動勢大小也為1/2Bl2；由右手定則可知：金屬框內無電流，且UcUb=Ua，選項A、B錯誤；Ubc=Uac=-1/2Bl 2，選項C正確，選項D錯誤. 三角形金屬框在勻強磁場中轉動過程中，穿過線框的磁通量不變，故三角形金屬框中不會產生感應電流，從而排除選項B和D;在電源內部，電流是從電源的負極流向正極的，則UcUb=Ua，選項A錯

11、誤；因本題為單選題，故選項C正確. 答案：C,速效提升訓練,2.(多選)在豎直向上的勻強磁場中，水平放置一個不變形的單匝金屬圓線圈，線圈所圍的面積為0.1 m2，線圈電阻為1 .規(guī)定線圈中感應電流I的正方向從上往下看是順時針方向，如圖甲所示.磁場的磁感應強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示.則以下說法正確的是 ( ) A.在時間02 s內，I的最大值為0.01 A B.在時間35 s內，I的大小越來越小 C.前2 s內，通過線圈某截面的總電荷量為0.01 C D.第3 s內，線圈的發(fā)熱功率最大,解析：線圈所圍面積不變，因磁場的磁感應強度B隨時間t的變化，引起磁通量的變化，由法拉第電磁感應定律，E= ，其大小由圖象的斜率決定，在t=0時，斜率最大，且B/t=0.1 T/s，則Im=0.01 A，A項正確；在時間35 s內，B/t一定，產生恒定電流，B項錯誤；第3 s內，B/t=0，沒有感應電流，D項錯誤；前2 s內，q=It= =0.01 C,C項正確. 答案：AC,速效提升訓練,速效提升訓練,4.在如圖所示的電路中，兩個相同的小燈泡L1和L2分別串聯(lián)一個帶鐵芯的電感線圈L和一個滑動變阻器R.閉合開關S后，調整R，使L1和L2發(fā)光的亮度一樣，此時流過兩個燈泡的電流均為I.