高考物理二輪復(fù)習(xí)專題電磁感應(yīng)定律及綜合應(yīng)用教學(xué)案

1、專題09 電磁感應(yīng)定律及綜合應(yīng)用 電磁感應(yīng)是電磁學(xué)中最為重要的內(nèi)容，也是高考命題頻率最高的內(nèi)容之一。題型多為選擇題、計(jì)算題。主要考查電磁感應(yīng)、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、自感等知識。本部分知識多結(jié)合電學(xué)、力學(xué)部分出壓軸題，其命題形式主要是電磁感應(yīng)與電路規(guī)律的綜合應(yīng)用、電磁感應(yīng)與力學(xué)規(guī)律的綜合應(yīng)用、電磁感應(yīng)與能量守恒的綜合應(yīng)用。復(fù)習(xí)中要熟練掌握感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件、感應(yīng)電流方向的判斷、感應(yīng)電動勢的計(jì)算，還要掌握本部分內(nèi)容與力學(xué)、能量的綜合問題的分析求解方法。預(yù)測2015年的高考基礎(chǔ)試題重點(diǎn)考查法拉第電磁感應(yīng)定律及楞次定律和電路等效問題綜合試題還是涉及到力和運(yùn)動、動量守恒、能量守恒、電路分析、安培

2、力等力學(xué)和電學(xué)知識主要的類型有滑軌類問題、線圈穿越有界磁場的問題、電磁感應(yīng)圖象的問題等此除日光燈原理、磁懸浮原理、電磁阻尼、超導(dǎo)技術(shù)這些在實(shí)際中有廣泛的應(yīng)用問題也要引起重視。 一、法拉第電磁感應(yīng)定律 法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容是感應(yīng)電動勢的大小與穿過回路的磁通量的變化率成正比在具體問題的分析中，針對不同形式的電磁感應(yīng)過程，法拉第電磁感應(yīng)定律也相應(yīng)有不同的表達(dá)式或計(jì)算式 磁通量變化的形式表達(dá)式備注通過n匝線圈內(nèi)的磁通量發(fā)生變化En(1)當(dāng)S不變時(shí)，EnS(2)當(dāng)B不變時(shí)，EnB導(dǎo)體垂直切割磁感線運(yùn)動EBLv當(dāng)vB時(shí)，E0 導(dǎo)體繞過一端且垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動EBL2線圈繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸

3、勻速轉(zhuǎn)動EnBSsint當(dāng)線圈平行于磁感線時(shí)，E最大為EnBS，當(dāng)線圈平行于中性面時(shí)，E0二、楞次定律與左手定則、右手定則 1左手定則與右手定則的區(qū)別：判斷感應(yīng)電流用右手定則，判斷受力用左手定則 2應(yīng)用楞次定律的關(guān)鍵是區(qū)分兩個磁場：引起感應(yīng)電流的磁場和感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁場的磁通量的變化，“阻礙”的結(jié)果是延緩了磁通量的變化，同時(shí)伴隨著能量的轉(zhuǎn)化 3楞次定律中“阻礙”的表現(xiàn)形式：阻礙磁通量的變化(增反減同)，阻礙相對運(yùn)動(來拒去留)，阻礙線圈面積變化(增縮減擴(kuò))，阻礙本身電流的變化(自感現(xiàn)象) 三、電磁感應(yīng)與電路的綜合 電磁感應(yīng)與電路的綜合是高考的一個熱點(diǎn)

4、內(nèi)容，兩者的核心內(nèi)容與聯(lián)系主線如圖4121所示： 1產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的電路通常是一個閉合電路，產(chǎn)生電動勢的那一部分電路相當(dāng)于電源，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就是電源的電動勢，在“電源”內(nèi)部電流的流向是從“電源”的負(fù)極流向正極，該部分電路兩端的電壓即路端電壓，UE.2在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，電路產(chǎn)生的電功率等于內(nèi)外電路消耗的功率之和若為純電阻電路，則產(chǎn)生的電能將全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；若為非純電阻電路，則產(chǎn)生的電能除了一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，還有一部分能量轉(zhuǎn)化為其他能，但整個過程能量守恒能量轉(zhuǎn)化與守恒往往是電磁感應(yīng)與電路問題的命題主線，抓住這條主線也就是抓住了解題的關(guān)鍵在閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的問題中，機(jī)械

5、能轉(zhuǎn)化為電能，導(dǎo)體棒克服安培力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能說明：求解部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢時(shí)，要區(qū)別平均電動勢和瞬時(shí)電動勢，切割磁感線的等效長度等于導(dǎo)線兩端點(diǎn)的連線在運(yùn)動方向上的投影 考點(diǎn)一 對楞次定律和電磁感應(yīng)圖像問題的考查例1、【2017新課標(biāo)卷】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?，F(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運(yùn)動，在運(yùn)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 APQRS中沿順時(shí)針方向，T中沿逆時(shí)針方向BPQRS中沿順時(shí)針方向，T中

6、沿順時(shí)針方向CPQRS中沿逆時(shí)針方向，T中沿逆時(shí)針方向DPQRS中沿逆時(shí)針方向，T中沿順時(shí)針方向【答案】D【變式探究】如圖1所示，直角坐標(biāo)系xOy的二、四象限有垂直坐標(biāo)系向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，在第三象限有垂直坐標(biāo)系向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B.現(xiàn)將半徑為L、圓心角為90的扇形閉合導(dǎo)線框OPQ在外力作用下以恒定角速度繞O點(diǎn)在紙面內(nèi)沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動t0時(shí)刻線框在圖示位置，設(shè)電流逆時(shí)針方向?yàn)檎较騽t下列關(guān)于導(dǎo)線框中的電流隨時(shí)間變化的圖線，正確的是( ) 圖1 答案 B【變式探究】如圖2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

7、縮短上述加熱時(shí)間，下列措施可行的有( ) 圖2A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解析 當(dāng)電磁鐵接通交流電源時(shí)，金屬杯處在變化的磁場中產(chǎn)生渦電流發(fā)熱，使水溫升高要縮短加熱時(shí)間，需增大渦電流，即增大感應(yīng)電動勢或減小電阻增加線圈匝數(shù)、提高交變電流的頻率都是為了增大感應(yīng)電動勢，瓷杯不能產(chǎn)生渦電流，取走鐵芯會導(dǎo)致磁性減弱所以選項(xiàng)A、B正確，選項(xiàng)C、D錯誤【方法技巧】1楞次定律的理解和應(yīng)用(1)“阻礙”的效果表現(xiàn)為：阻礙原磁通量的變化增反減同；阻礙物體間的相對運(yùn)動來拒去留；阻礙自身電流的變化自感現(xiàn)象(2)解題步驟：確定原磁場的方向(分析合磁場)；確定原磁通量

8、的變化(增加或減少)；確定感應(yīng)電流磁場的方向(增反減同)；確定感應(yīng)電流方向(安培定則)2求解圖像問題的思路與方法(1)圖像選擇問題：求解物理圖像的選擇題可用“排除法”，即排除與題目要求相違背的圖像，留下正確圖像也可用“對照法”，即按照要求畫出正確的草圖，再與選項(xiàng)對照解決此類問題的關(guān)鍵是把握圖像特點(diǎn)，分析相關(guān)物理量的函數(shù)關(guān)系，分析物理過程的變化或物理狀態(tài)的變化(2)圖像分析問題：定性分析物理圖像，要明確圖像中的橫軸與縱軸所代表的物理量，弄清圖像的物理意義，借助有關(guān)的物理概念、公式、不變量和定律作出相應(yīng)判斷在有關(guān)物理圖像的定量計(jì)算時(shí)，要弄清圖像所揭示的物理規(guī)律及物理量間的函數(shù)關(guān)系，善于挖掘圖像中的

9、隱含條件，明確有關(guān)圖像所包圍的面積、斜率，以及圖像的橫軸、縱軸的截距所表示的物理意義考點(diǎn)二 對電磁感應(yīng)中動力學(xué)問題的考查例2、如圖3所示，間距為L的兩條足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ與水平面夾角為30，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，導(dǎo)軌的N、Q端連接一阻值為R的電阻，導(dǎo)軌上有一根質(zhì)量一定、電阻為r的導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置，導(dǎo)體棒上方距離L以上的范圍存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向與導(dǎo)軌平面垂直向下的勻強(qiáng)磁場現(xiàn)在施加一個平行斜面向上且與棒ab重力相等的恒力，使導(dǎo)體棒ab從靜止開始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動，當(dāng)ab進(jìn)入磁場后，發(fā)現(xiàn)ab開始勻速運(yùn)動，求： 圖3(1)導(dǎo)體棒的質(zhì)量；(2)若進(jìn)入磁場瞬間，拉力減小為原來的一半，

10、求導(dǎo)體棒能繼續(xù)向上運(yùn)動的最大位移解析 (1)導(dǎo)體棒從靜止開始在磁場外勻加速運(yùn)動，距離為L，其加速度為Fmgsin 30maFmg得ag棒進(jìn)入磁場時(shí)的速度為v由棒在磁場中勻速運(yùn)動可知F安mgF安BIL得m 設(shè)導(dǎo)體棒繼續(xù)向上運(yùn)動的位移為x，則有mv將v和m代入得x2L答案 (1) (2)2L【變式探究】如圖4甲所示，MN、PQ是相距d1.0 m足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角為，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，整個導(dǎo)軌處在方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中，金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌MN、PQ放置，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，已知金屬棒ab的質(zhì)量m0.1 kg，其接入電路的電阻r1 ，小燈泡電阻RL9 ，重力

11、加速度g取10 m/s2.現(xiàn)斷開開關(guān)S，將棒ab由靜止釋放并開始計(jì)時(shí)，t0.5 s時(shí)刻閉合開關(guān)S，圖乙為ab的速度隨時(shí)間變化的圖像求： 圖4(1)金屬棒ab開始下滑時(shí)的加速度大小、斜面傾角的正弦值；(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小答案 (1)6 m/s2 (2)1 T (2)t0.5 s時(shí)S閉合，ab先做加速度減小的加速運(yùn)動，當(dāng)速度達(dá)到最大vm6 m/s后做勻速直線運(yùn)動根據(jù)平衡條件有mgsin F安又F安BId EBdvm I，解得B1 T.【方法技巧】在此類問題中力現(xiàn)象和電磁現(xiàn)象相互聯(lián)系、相互制約，解決問題前首先要建立“動電動”的思維順序，可概括為：(1)找準(zhǔn)主動運(yùn)動者，用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定

12、律求解感應(yīng)電動勢的大小和方向(2)根據(jù)等效電路圖，求解回路中的感應(yīng)電流的大小及方向(3)分析安培力對導(dǎo)體棒運(yùn)動速度、加速度的影響，從而推出對電路中的感應(yīng)電流有什么影響，最后定性分析導(dǎo)體棒的最終運(yùn)動情況(4)列牛頓第二定律或平衡方程求解考點(diǎn)三 對電磁感應(yīng)中能量問題的考查例3、【2017北京卷】（20分）發(fā)電機(jī)和電動機(jī)具有裝置上的類似性，源于它們機(jī)理上的類似性。直流發(fā)電機(jī)和直流電動機(jī)的工作原理可以簡化為如圖1、圖2所示的情景。 在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，兩根光滑平行金屬軌道MN、PQ固定在水平面內(nèi)，相距為L，電阻不計(jì)。電阻為R的金屬導(dǎo)體棒ab垂直于MN、PQ放在軌道上，與軌道接觸良好

13、，以速度v（v平行于MN）向右做勻速運(yùn)動。圖1軌道端點(diǎn)MP間接有阻值為r的電阻，導(dǎo)體棒ab受到水平向右的外力作用。圖2軌道端點(diǎn)MP間接有直流電源，導(dǎo)體棒ab通過滑輪勻速提升重物，電路中的電流為I。（1）求在t時(shí)間內(nèi)，圖1“發(fā)電機(jī)”產(chǎn)生的電能和圖2“電動機(jī)”輸出的機(jī)械能。（2）從微觀角度看，導(dǎo)體棒ab中的自由電荷所受洛倫茲力在上述能量轉(zhuǎn)化中起著重要作用。為了方便，可認(rèn)為導(dǎo)體棒中的自由電荷為正電荷。a請?jiān)趫D3（圖1的導(dǎo)體棒ab）、圖4（圖2的導(dǎo)體棒ab）中，分別畫出自由電荷所受洛倫茲力的示意圖。b我們知道，洛倫茲力對運(yùn)動電荷不做功。那么，導(dǎo)體棒ab中的自由電荷所受洛倫茲力是如何在能量轉(zhuǎn)化過程中起到

14、作用的呢？請以圖2“電動機(jī)”為例，通過計(jì)算分析說明。 【答案】（1） （2）a如圖3、圖4 b見解析 【解析】（1）圖1中，電路中的電流棒ab受到的安培力F1=BI1L在t時(shí)間內(nèi)，“發(fā)電機(jī)”產(chǎn)生的電能等于棒ab克服安培力做的功圖2中，棒ab受到的安培力F2=BIL在t時(shí)間內(nèi)，“電動機(jī)”輸出的機(jī)械能等于安培力對棒ab做的功（2）a圖3中，棒ab向右運(yùn)動，由左手定則可知其中的正電荷受到ba方向的洛倫茲力，在該洛倫茲力作用下，正電荷沿導(dǎo)體棒運(yùn)動形成感應(yīng)電流，有沿ba方向的分速度，受到向左的洛倫茲力作用；圖4中，在電源形成的電場作用下，棒ab中的正電荷沿ab方向運(yùn)動，受到向右的洛倫茲力作用，該洛倫茲力

15、使導(dǎo)體棒向右運(yùn)動，正電荷具有向右的分速度，又受到沿ba方向的洛倫茲力作用。如圖3、圖4。 【變式探究】如圖5所示，平行金屬導(dǎo)軌與水平面間夾角均為37，導(dǎo)軌間距為1 m，電阻不計(jì)，導(dǎo)軌足夠長兩根金屬棒ab和以ab的質(zhì)量都是0.2 kg，電阻都是1 ，與導(dǎo)軌垂直放置且接觸良好，金屬棒和導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為0.25，兩個導(dǎo)軌平面處均存在著垂直軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場(圖中未畫出)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小相同讓ab固定不動，將金屬棒ab由靜止釋放，當(dāng)ab下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，整個回路消耗的電功率為8 W求： 圖5(1)ab下滑的最大加速度；(2)ab下落了30 m高度時(shí)，其下滑速度已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定，則此過程中回

16、路電流的發(fā)熱量Q為多大？(3)如果將ab與ab同時(shí)由靜止釋放，當(dāng)ab下落了30 m高度時(shí)，其下滑速度也已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定，則此過程中回路電流的發(fā)熱量Q為多大？(g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)解析 (1)當(dāng)ab棒剛下滑時(shí)，ab棒的加速度有最大值：agsin gcos 4 m/s2.(2分)(2)ab棒達(dá)到最大速度時(shí)做勻速運(yùn)動，有mgsin BILmgcos ，(2分)整個回路消耗的電功率P電BILvm(mgsin mgcos )vm8 W，(2分)則ab棒的最大速度為：vm10 m/s(1分)由P電(2分)得：B0.4 T(1分)根據(jù)能量守恒得：mghQmvmgcos (2

17、分)解得：Q30 J(1分)答案 (1)4 m/s2 (2)30 J (3)75 J【變式探究】在傾角為足夠長的光滑斜面上，存在著兩個磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等的勻強(qiáng)磁場，磁場方向一個垂直斜面向上，另一個垂直斜面向下，寬度均為L，如圖6所示一個質(zhì)量為m、電阻為R、邊長也為L的正方形線框在t0時(shí)刻以速度v0進(jìn)入磁場，恰好做勻速直線運(yùn)動，若經(jīng)過時(shí)間t0，線框ab邊到達(dá)gg與ff中間位置時(shí)，線框又恰好做勻速運(yùn)動，則下列說法正確的是( ) 圖6A當(dāng)ab邊剛越過ff時(shí)，線框加速度的大小為gsin Bt0時(shí)刻線框勻速運(yùn)動的速度為Ct0時(shí)間內(nèi)線框中產(chǎn)生的焦耳熱為mgLsin mvD離開磁場的過程中線框?qū)⒆鰟蛩僦本€運(yùn)

18、動答案 BC【方法技巧】1明確安培力做的功是電能和其他形式的能之間相互轉(zhuǎn)化的“橋梁”，用框圖表示如下：W安02明確功能關(guān)系，確定有哪些形式的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化如有摩擦力做功，必有內(nèi)能產(chǎn)生；有重力做功，重力勢能必然發(fā)生變化；安培力做負(fù)功，必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能3根據(jù)不同物理情景選擇動能定理、能量守恒定律或功能關(guān)系列方程求解問題考點(diǎn)四 綜合應(yīng)用動力學(xué)觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)分析電磁感應(yīng)問題例4、如圖7甲所示，MN、PQ是相距d1 m的足夠長平行光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面與水平面成某一夾角，導(dǎo)軌電阻不計(jì)；長也為1 m的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，ab的質(zhì)量m0.1 kg、電阻R

19、1 ；MN、PQ的上端連接右側(cè)電路，電路中R2為一電阻箱；已知燈泡電阻RL3 ，定值電阻R17 ，調(diào)節(jié)電阻箱使R26 ，重力加速度g10 m/s2.現(xiàn)斷開開關(guān)S，在t0時(shí)刻由靜止釋放ab，在t0.5 s時(shí)刻閉合S，同時(shí)加上分布于整個導(dǎo)軌所在區(qū)域的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面斜向上；圖乙所示為ab的速度隨時(shí)間變化圖像 圖7(1)求斜面傾角及磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。?2)ab由靜止下滑x50 m(此前已達(dá)到最大速度)的過程中，求整個電路產(chǎn)生的電熱；(3)若只改變電阻箱R2的值當(dāng)R2為何值時(shí)，ab勻速下滑中R2消耗的功率最大？消耗的最大功率為多少？解析 (1)S斷開時(shí)，ab做勻加速直線運(yùn)動，從圖乙得

20、a6 m/s2(1分)由牛頓第二定律有mgsin ma，(1分) (2)由能量轉(zhuǎn)化關(guān)系有mgsin xmvQ(2分)代入數(shù)據(jù)解得Qmgsin xmv28.2 J(1分)(3)改變電阻箱R2的值后，ab勻速下滑時(shí)有mgsin BdI(1分)所以I0.6 A(1分)通過R2的電流為I2I(1分)R2的功率為PIR2(1分)聯(lián)立以上三式可得PI2I2(1分)當(dāng)時(shí)，即R2RL3 ，功率最大，(1分)所以Pm0.27 W(2分)答案 (1)37 1 T (2)28.2 J (3)3 0.27 W【變式探究】如圖8甲所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0.5 T，其方向垂直于傾角為30的斜面向上絕緣斜面上固定有

21、“”形狀的光滑金屬導(dǎo)軌MPN(電阻忽略不計(jì))，MP和NP長度均為2.5 m，MN連線水平，長為3 m以MN中點(diǎn)O為原點(diǎn)、OP為x軸建立一維坐標(biāo)系Ox.一根粗細(xì)均勻的金屬桿CD，長度d為3 m、質(zhì)量m為1 kg、電阻R為0.3 ，在拉力F的作用下，從MN處以恒定速度v1 m/s在導(dǎo)軌上沿x軸正向運(yùn)動(金屬桿與導(dǎo)軌接觸良好)g取10 m/s2. 圖8(1)求金屬桿CD運(yùn)動過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E及運(yùn)動到x0.8 m處電勢差UCD；(2)推導(dǎo)金屬桿CD從MN處運(yùn)動到P點(diǎn)過程中拉力F與位置坐標(biāo)x的關(guān)系式，并在圖乙中畫出Fx關(guān)系圖像；(3)求金屬桿CD從MN處運(yùn)動到P點(diǎn)的全過程產(chǎn)生的焦耳熱答案 (1)1

22、.5 V 0.6 V(2)F12.53.75x(0x2) 見解析圖(3)7.5 J解析 (1)金屬桿CD在勻速運(yùn)動中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢EBlv(ld) E1.5 V(D點(diǎn)電勢高)當(dāng)x0.8 m時(shí)，金屬桿在導(dǎo)軌間的電勢差為零設(shè)此時(shí)桿在導(dǎo)軌外的長度為l外，則l外dd OP 2 m得l外1.2 m由楞次定律判斷D點(diǎn)電勢高，故C、D兩端電勢差UCDBl外v0.6 V. (3)外力F所做的功WF等于Fx圖線下所圍的面積即WF2 J17.5 J而桿的重力勢能增加量EpmgOPsin 故全過程產(chǎn)生的焦耳熱QWFEp7.5 J 1【2017新課標(biāo)卷】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

23、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(shí)，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】A2【2017新課標(biāo)卷】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(yùn)動，在運(yùn)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 APQRS中沿順時(shí)針方向，T中沿逆時(shí)針方向BPQRS中沿順時(shí)針方向，T中沿

24、順時(shí)針方向CPQRS中沿逆時(shí)針方向，T中沿逆時(shí)針方向DPQRS中沿逆時(shí)針方向，T中沿順時(shí)針方向【答案】D【解析】因?yàn)镻Q突然向右運(yùn)動，由右手定則可知，PQRS中有沿逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，穿過T中的磁通量減小，由楞次定律可知，T中有沿順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，D正確，ABC錯誤。3【2017天津卷】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(shí)間均勻減小，ab始終保持靜止，下列說法正確的是 Aab中的感應(yīng)電流方向由b到aBab中的感應(yīng)電流逐漸減小Cab所受的安培力保持不變Dab所

25、受的靜摩擦力逐漸減小【答案】D4【2017新課標(biāo)卷】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0.1 m、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(yùn)動，cd邊于t=0時(shí)刻進(jìn)入磁場。線框中感應(yīng)電動勢隨時(shí)間變化的圖線如圖（b）所示（感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí)，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0.5 TB導(dǎo)線框運(yùn)動速度的大小為0.5 m/sC磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外D在t=0.4 s至t=0.6 s這段時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框所受的安培力大小為0.1 N【答案】BC【解析】由Et圖象

26、可知，線框經(jīng)過0.2 s全部進(jìn)入磁場，則速度，選項(xiàng)B正確；E=0.01 V，根據(jù)E=BLv可知，B=0.2 T，選項(xiàng)A錯誤；根據(jù)楞次定律可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外，選項(xiàng)C正確；在t=0.4 s至t=0.6 s這段時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框中的感應(yīng)電流，所受的安培力大小為F=BIL=0.04 N，選項(xiàng)D錯誤；故選BC。5【2017北京卷】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(shí)驗(yàn)時(shí)，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

27、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】C6【2017江蘇卷】（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(jì)，導(dǎo)軌光滑且足夠長，桿在運(yùn)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(shí)，桿中感應(yīng)電流的大小l；（2）MN剛掃過金屬桿時(shí)，桿的加速度

28、大小a；（3）PQ剛要離開金屬桿時(shí)，感應(yīng)電流的功率P【答案】（1） ； （2） ； （3） 【考點(diǎn)定位】電磁感應(yīng)7【2017北京卷】（20分）發(fā)電機(jī)和電動機(jī)具有裝置上的類似性，源于它們機(jī)理上的類似性。直流發(fā)電機(jī)和直流電動機(jī)的工作原理可以簡化為如圖1、圖2所示的情景。 在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，兩根光滑平行金屬軌道MN、PQ固定在水平面內(nèi)，相距為L，電阻不計(jì)。電阻為R的金屬導(dǎo)體棒ab垂直于MN、PQ放在軌道上，與軌道接觸良好，以速度v（v平行于MN）向右做勻速運(yùn)動。圖1軌道端點(diǎn)MP間接有阻值為r的電阻，導(dǎo)體棒ab受到水平向右的外力作用。圖2軌道端點(diǎn)MP間接有直流電源，導(dǎo)體棒ab通過

29、滑輪勻速提升重物，電路中的電流為I。（1）求在t時(shí)間內(nèi)，圖1“發(fā)電機(jī)”產(chǎn)生的電能和圖2“電動機(jī)”輸出的機(jī)械能。（2）從微觀角度看，導(dǎo)體棒ab中的自由電荷所受洛倫茲力在上述能量轉(zhuǎn)化中起著重要作用。為了方便，可認(rèn)為導(dǎo)體棒中的自由電荷為正電荷。a請?jiān)趫D3（圖1的導(dǎo)體棒ab）、圖4（圖2的導(dǎo)體棒ab）中，分別畫出自由電荷所受洛倫茲力的示意圖。b我們知道，洛倫茲力對運(yùn)動電荷不做功。那么，導(dǎo)體棒ab中的自由電荷所受洛倫茲力是如何在能量轉(zhuǎn)化過程中起到作用的呢？請以圖2“電動機(jī)”為例，通過計(jì)算分析說明。 【答案】（1） （2）a如圖3、圖4 b見解析 （2）a圖3中，棒ab向右運(yùn)動，由左手定則可知其中的正電荷

30、受到ba方向的洛倫茲力，在該洛倫茲力作用下，正電荷沿導(dǎo)體棒運(yùn)動形成感應(yīng)電流，有沿ba方向的分速度，受到向左的洛倫茲力作用；圖4中，在電源形成的電場作用下，棒ab中的正電荷沿ab方向運(yùn)動，受到向右的洛倫茲力作用，該洛倫茲力使導(dǎo)體棒向右運(yùn)動，正電荷具有向右的分速度，又受到沿ba方向的洛倫茲力作用。如圖3、圖4。 b設(shè)自由電荷的電荷量為q，沿導(dǎo)體棒定向移動的速率為u。如圖4所示，沿棒方向的洛倫茲力，做負(fù)功垂直棒方向的洛倫茲力，做正功所示，即導(dǎo)體棒中一個自由電荷所受的洛倫茲力做功為零。做負(fù)功，阻礙自由電荷的定向移動，宏觀上表現(xiàn)為“反電動勢”，消耗電源的電能；做正功，宏觀上表現(xiàn)為安培力做正功，使機(jī)械能增

31、加。大量自由電荷所受洛倫茲力做功的宏觀表現(xiàn)是將電能轉(zhuǎn)化為等量的機(jī)械能，在此過程中洛倫茲力通過兩個分力做功起到“傳遞能量的作用?！?015上海24】1如圖所示，一無限長通電直導(dǎo)線固定在光滑水平面上，金屬環(huán)質(zhì)量為0.02kg，在該平面上以、與導(dǎo)線成60角的初速度運(yùn)動，其最終的運(yùn)動狀態(tài)是_，環(huán)中最多能產(chǎn)生_J的電能。 1【答案】勻速直線運(yùn)動；0.03【解析】金屬環(huán)最終會沿與通電直導(dǎo)線平行的直線，做勻速直線運(yùn)動；最終速度v=v0cos60由能量守恒定律，得環(huán)中最多能產(chǎn)生電能E=Ek=0.03J【2015浙江16】2如圖所示為靜電力演示儀，兩金屬極板分別固定于絕緣支架上，且正對平行放置。工作時(shí)兩板分別接

32、高壓直流電源的正負(fù)極，表面鍍鋁的乒乓球用絕緣細(xì)線懸掛在金屬極板中間，則 A乒乓球的左側(cè)感應(yīng)出負(fù)電荷B乒乓球受到擾動后，會被吸在左極板上C乒乓球共受到電場力，重力和庫侖力三個力的作用D用絕緣棒將乒乓球撥到與右極板接觸，放開后乒乓球會在兩極板間來回碰撞2【答案】D【2015海南2】3如圖所示，空間有一勻強(qiáng)磁場，一直金屬棒與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，當(dāng)它以速度v沿與棒和磁感應(yīng)強(qiáng)度都垂直的方向運(yùn)動時(shí)，棒兩端的感應(yīng)電動勢大小，將此棒彎成兩段長度相等且相互垂直的折彎，置于磁感應(yīng)強(qiáng)度相垂直的平面內(nèi)，當(dāng)它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運(yùn)動時(shí)，棒兩端的感應(yīng)電動勢大小為，則等于（） A1/2 B C1 D3【答案】

33、B【解析】設(shè)折彎前導(dǎo)體切割磁感線的長度為，折彎后，導(dǎo)體切割磁場的有效長度為，故產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為，所以，B正確?！?015上海20】5如圖，光滑平行金屬導(dǎo)軌固定在水平面上，左端由導(dǎo)線相連，導(dǎo)體棒垂直靜置于導(dǎo)軌上構(gòu)成回路。在外力F作用下，回路上方的條形磁鐵豎直向上做勻速運(yùn)動。在勻速運(yùn)動過程中外力F做功，磁場力對導(dǎo)體棒做功，磁鐵克服磁場力做功，重力對磁鐵做功，回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q，導(dǎo)體棒獲得的動能為。則 A B C D5【答案】BCD【解析】由能量守恒定律可知：磁鐵克服磁場力做功W2，等于回路的電能，電能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，另一部分轉(zhuǎn)化導(dǎo)體棒的機(jī)械能，所以W2- W1=Q，故A錯誤，B正確；以導(dǎo)體

34、棒為對象，由動能定理可知，磁場力對導(dǎo)體棒做功W1=Ek，故C正確；外力對磁鐵做功與重力對磁鐵做功之和為回路中的電能，也等于焦耳勢和導(dǎo)體棒的內(nèi)能，故D正確。 【2015重慶4】6題4圖為無線充電技術(shù)中使用的受電線圈示意圖，線圈匝數(shù)為，面積為.若在到時(shí)間內(nèi)，勻強(qiáng)磁場平行于線圈軸線向右穿過線圈，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小由均勻增加到，則該段時(shí)間線圈兩端a和b之間的電勢差 A恒為 B 從0均勻變化到 C恒為 D從0均勻變化到6【答案】C【解析】穿過線圈的磁場均勻增加，將產(chǎn)生大小恒定的感生電動勢，由法拉第電磁感應(yīng)定律得，而等效電源內(nèi)部的電流由楞次定理知從，即b點(diǎn)是等效電源的正極，即，故選C?！?015全國新課標(biāo)1

35、5】7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(shí)針轉(zhuǎn)動時(shí)，a、b、c三點(diǎn)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 AUa Uc，金屬框中無電流BUb Uc，金屬框中電流方向沿a-b-c-aCUbc=-1/2Bl，金屬框中無電流DUbc=1/2Blw，金屬框中電流方向沿a-c-b-a7【答案】C【解析】當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動時(shí)，穿過直角三角形金屬框abc的磁通量恒為0，所以沒有感應(yīng)電流，由右手定則可知，c點(diǎn)電勢高，故C正確，A、B、D錯誤?！?015全國新課標(biāo)19】81824年，法國

36、科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實(shí)驗(yàn)”。實(shí)驗(yàn)中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖所示。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動起來，但略有滯后。下列說法正確的是A圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢B圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動C在圓盤轉(zhuǎn)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(yùn)動形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動 8【答案】AB【2015福建18】9如圖，由某種粗細(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

37、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PQ始終與ab垂直，且與線框接觸良好，不計(jì)摩擦。在PQ從靠近ad處向bc滑動的過程中（ ） APQ中電流先增大后減小BPQ兩端電壓先減小后增大CPQ上拉力的功率先減小后增大D線框消耗的電功率先減小后增大9【答案】 C【解析】設(shè)PQ左側(cè)電路的電阻為Rx，則右側(cè)電路的電阻為3R-Rx，所以外電路的總電阻為，外電路電阻先增大后減小，所以路端電壓先增大后減小，所以B錯誤；電路的總電阻先增大后減小，再根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得PQ中的電流：先較小后增大，故A錯誤；由于導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動，拉力等于安培力，即F=BIL，拉力的功率P=BIL

38、v，先減小后增大，所以C正確；外電路的總電阻最大為3R/4，小于電源內(nèi)阻R，又外電阻先增大后減小，所以外電路消耗的功率先增大后減小，故D錯誤。 【2015北京20】10利用所學(xué)物理知識，可以初步了解常用的公交一卡通（IC卡）的工作原理及相關(guān)問題。IC卡內(nèi)部有一個由電感線圈L和電容C構(gòu)成的LC的振蕩電路。公交卡上的讀卡機(jī)（刷卡時(shí)“嘀”的響一聲的機(jī)器）向外發(fā)射某一特定頻率的電磁波。刷卡時(shí)，IC卡內(nèi)的線圈L中產(chǎn)生感應(yīng)電流，給電容C充電，達(dá)到一定的電壓后，驅(qū)動卡內(nèi)芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和傳輸。下列說法正確的是（ ）A IC卡工作場所所需要的能量來源于卡內(nèi)的電池B僅當(dāng)讀卡器發(fā)射該特定頻率的電磁波時(shí)，IC卡才能

39、有效工作C若讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波偏離該特定頻率，在線圈L中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流DIC卡只能接收讀卡器發(fā)射的電磁波，而不能向讀卡機(jī)傳輸自身的數(shù)據(jù)信息10【答案】B【解析】.IC卡中有一個LC線圈和電容，當(dāng)讀卡機(jī)發(fā)出的電磁波被LC電路接收到，使得IC卡匯總的電路充電，所以IC卡的能量來源于讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波，選項(xiàng)A錯誤。B.LC振蕩電路接收與其固有頻率相同的電磁波，讀卡機(jī)發(fā)出的電磁波頻率與之匹配，才能得到最優(yōu)的充電效果，使電容電壓達(dá)到預(yù)定值，才能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，選項(xiàng)B正確。C.如果是其它頻率的電磁波，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，穿過線圈的磁通量發(fā)生了變換，依然會有感應(yīng)電流，選項(xiàng)C錯誤。D.據(jù)題意電容達(dá)到一定電

40、壓之后，驅(qū)動卡芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，選項(xiàng)D錯誤。故選B。【2015安徽19】11如圖所示，abcd為水平放置的平行“”形光滑金屬導(dǎo)軌，間距為l。導(dǎo)軌間有垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。已知金屬桿MN傾斜放置，與導(dǎo)軌成角，單位長度的電阻為r，保持金屬桿以速度v沿平行于cd的方向滑動（金屬桿滑動過程中與導(dǎo)軌接觸良好）。則 A電路中感應(yīng)電動勢的大小為B電路中感應(yīng)電流的大小為C金屬桿所受安培力的大小為D金屬桿的熱功率為11【答案】B 1.（2014上海）17如圖，勻強(qiáng)磁場垂直于軟導(dǎo)線回路平面，由于磁場發(fā)生變化，回路變?yōu)閳A形。則磁場（ ） （A）逐漸增強(qiáng)，方向向外 （B）逐漸增強(qiáng)

41、，方向向里（C）逐漸減弱，方向向外 （D）逐漸減弱，方向向里【答案】CD 【解析】 本題考查了楞次定律，感應(yīng)電流的磁場方向總是阻礙引起閉合回路中磁通量的變化，體現(xiàn)在面積上是“增縮減擴(kuò)”，而回路變?yōu)閳A形，面積是增加了，說明磁場是在逐漸減弱因不知回路中電流方向，故無法判定磁場方向，故CD都有可能。2.【2014新課標(biāo)全國卷】 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

42、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【答案】D 3.【2014新課標(biāo)全國卷】 如圖(a)所示，線圈ab、cd繞在同一軟鐵芯上在ab線圈中通以變化的電流，用示波器測得線圈cd間電壓如圖(b)所示已知線圈內(nèi)部的磁場與流經(jīng)線圈的電流成正比，則下列描述線圈ab中電流隨時(shí)間變化關(guān)系的圖中，可能正確的是( ) 【答案】C 4.【2014江蘇卷】 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(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)電動勢為(

43、 ) A. B. C. D.【答案】B 【解析】 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知Enn，這里的S指的是線圈在磁場中的有效面積，即S，故En，因此B項(xiàng)正確5.【2014山東卷】 如圖所示，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( ) AFM向右 BFN向左CFM逐漸增大 DFN逐漸減小【答案】BCD 6【2014四川卷】 如圖所示，不計(jì)電阻的光滑U形金屬框水平放置，光滑、豎直玻璃擋板H、P固定在框上，H、P的間距很小質(zhì)量為0

44、.2 kg的細(xì)金屬桿CD恰好無擠壓地放在兩擋板之間，與金屬框接觸良好并圍成邊長為1 m的正方形，其有效電阻為0.1 .此時(shí)在整個空間加方向與水平面成30角且與金屬桿垂直的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律是B(0.40.2t) T，圖示磁場方向?yàn)檎较蚩?、擋板和桿不計(jì)形變則( ) At1 s時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電流方向從C到DBt3 s時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電流方向從D到CCt1 s時(shí)，金屬桿對擋板P的壓力大小為0.1 NDt3 s時(shí)，金屬桿對擋板H的壓力大小為0.2 N【答案】AC 【解析】 由于B(0.40.2 t) T，在t1 s時(shí)穿過平面的磁通量向下并減少，則根據(jù)楞次定律可以判斷，金屬桿中感應(yīng)電

45、流方向從C到D，A正確在t3 s時(shí)穿過平面的磁通量向上并增加，則根據(jù)楞次定律可以判斷，金屬桿中感應(yīng)電流方向仍然是從C到D，B錯誤由法拉第電磁感應(yīng)定律得ESsin 300.1 V，由閉合電路的歐姆定律得電路電流I1 A，在t1 s時(shí)，B0.2 T，方向斜向下，電流方向從C到D，金屬桿對擋板P的壓力水平向右，大小為FPBILsin 300.1 N，C正確同理，在t3 s時(shí)，金屬桿對擋板H的壓力水平向左，大小為FHBILsin 300.1 N，D錯誤7.【2014安徽卷】 英國物理學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為，磁場變化時(shí)會在空間激發(fā)感生電場如圖所示，一個半徑為r的絕緣細(xì)圓環(huán)水平放置，環(huán)內(nèi)存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場B

46、，環(huán)上套一帶電荷量為q的小球已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增加，其變化率為k，若小球在環(huán)上運(yùn)動一周，則感生電場對小球的作用力所做功的大小是( ) A0 B.r2qk C2r2qk Dr2qk【答案】D 8.【2014全國卷】 很多相同的絕緣銅圓環(huán)沿豎直方向疊放，形成一很長的豎直圓筒一條形磁鐵沿圓筒的中心軸豎直放置，其下端與圓筒上端開口平齊讓條形磁鐵從靜止開始下落條形磁鐵在圓筒中的運(yùn)動速率( )A均勻增大B先增大，后減小C逐漸增大，趨于不變D先增大，再減小，最后不變【答案】C 【解析】 本題考查楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律豎直圓筒相當(dāng)于閉合電路，磁鐵穿過閉合電路，產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，磁鐵受到

47、向上的阻礙磁鐵運(yùn)動的安培力，開始時(shí)磁鐵的速度小，產(chǎn)生的感應(yīng)電流也小，安培力也小，磁鐵加速運(yùn)動，隨著速度的增大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流增大，安培力也增大，直到安培力等于重力的時(shí)候，磁鐵勻速運(yùn)動所以C正確 9.【2014廣東卷】 如圖8所示，上下開口、內(nèi)壁光滑的銅管P和塑料管Q豎直放置，小磁塊先后在兩管中從相同高度處由靜止釋放，并落至底部，則小磁塊( )A在P和Q中都做自由落體運(yùn)動B在兩個下落過程中的機(jī)械能都守恒C在P中的下落時(shí)間比在Q中的長D落至底部時(shí)在P中的速度比在Q中的大【答案】C 10.【2014江蘇卷】 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

48、縮短上述加熱時(shí)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 【解析】 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律En知，增加線圈的匝數(shù)n，提高交流電源的頻率即縮短交流電源的周期(相當(dāng)于減小t)，這兩種方法都能使感應(yīng)電動勢增大故選項(xiàng)A、B正確將金屬杯換為瓷杯，則沒有閉合電路，也就沒有感應(yīng)電流；取走線圈中的鐵芯，則使線圈中的磁場大大減弱，則磁通量的變化率減小感應(yīng)電動勢減小故選項(xiàng)C、D錯誤11. 【2014新課標(biāo)卷】 半徑分別為r和2r的同心圓形導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，一長為r、質(zhì)量為m且質(zhì)量分布均勻的直導(dǎo)體棒AB置于圓導(dǎo)軌上面，BA的延長線通過圓

49、導(dǎo)軌中心O，裝置的俯視圖如圖所示整個裝置位于一勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，方向豎直向下在內(nèi)圓導(dǎo)軌的C點(diǎn)和外圓導(dǎo)軌的D點(diǎn)之間接有一阻值為R的電阻(圖中未畫出)直導(dǎo)體棒在水平外力作用下以角速度繞O逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸設(shè)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻均可忽略重力加速度大小g.求(1)通過電阻R的感應(yīng)電流的方向和大?。?2)外力的功率【答案】 (1)從C端流向D端 (2)mgr【解析】 (1)在t時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)體棒掃過的面積為St(2r)2r2根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，導(dǎo)體棒上感應(yīng)電動勢的大小為 (2)在豎直方向有mg2N0式中，由于質(zhì)量分布均勻，內(nèi)、

50、外圓導(dǎo)軌對導(dǎo)體棒的正壓力大小相等，其值為N，兩導(dǎo)軌對運(yùn)行的導(dǎo)體棒的滑動摩擦力均為fN在t時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)體棒在內(nèi)、外圓軌上掃過的弧長為l1rt和l22rt克服摩擦力做的總功為Wff(l1l2)在t時(shí)間內(nèi)，消耗在電阻R上的功為WRI2Rt根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律知，外力在t時(shí)間內(nèi)做的功為WWfWR外力的功率為P由至12式得Pmgr12.【2014安徽卷】 (16分)如圖1所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0.5 T，其方向垂直于傾角為30的斜面向上絕緣斜面上固定有“A”形狀的光滑金屬導(dǎo)軌的MPN(電阻忽略不計(jì))，MP和NP長度均為2.5 m，MN連線水平，長為3 m以MN中點(diǎn)O為原點(diǎn)、OP為x軸建立一維坐標(biāo)

51、系Ox.一根粗細(xì)均勻的金屬桿CD，長度d為3 m，質(zhì)量m為1 kg、電阻R為0.3 ，在拉力F的作用下，從MN處以恒定速度v1 m/s在導(dǎo)軌上沿x軸正向運(yùn)動(金屬桿與導(dǎo)軌接觸良好)g取10 m/s2. 圖1 圖2(1)求金屬桿CD運(yùn)動過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E及運(yùn)動到x0.8 m處電勢差UCD；(2)推導(dǎo)金屬桿CD從MN處運(yùn)動到P點(diǎn)過程中拉力F與位置坐標(biāo)x的關(guān)系式，并在圖2中畫出Fx關(guān)系圖像；(3)求金屬桿CD從MN處運(yùn)動到P點(diǎn)的全過程產(chǎn)生的焦耳熱【答案】 (1)0.6 V (2)略 (3)7.5 J【解析】 (1)金屬桿CD在勻速運(yùn)動中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢EBlv(ld)，E1.5 V(D點(diǎn)電勢高

52、)當(dāng)x0.8 m時(shí)，金屬桿在導(dǎo)軌間的電勢差為零設(shè)此時(shí)桿在導(dǎo)軌外的長度為l外，則l外ddOP得l外1.2 m由楞次定律判斷D點(diǎn)電勢高，故CD兩端電勢差UCBBl外v, UCD0.6 V (3)外力F所做的功WF等于Fx圖線下所圍的面積，即WF2 J17.5 J而桿的重力勢能增加量Epmgsin 故全過程產(chǎn)生的焦耳熱QWFEp7.5 J13.【2014北京卷】 (20分)導(dǎo)體切割磁感線的運(yùn)動可以從宏觀和微觀兩個角度來認(rèn)識如圖所示，固定于水平面的U形導(dǎo)線框處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，金屬直導(dǎo)線MN在與其垂直的水平恒力F作用下，在導(dǎo)線框上以速度v做勻速運(yùn)動，速度v與恒力F方向相同；導(dǎo)線MN始終與導(dǎo)線框形

53、成閉合電路已知導(dǎo)線MN電阻為R，其長度L恰好等于平行軌道間距，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.忽略摩擦阻力和導(dǎo)線框的電阻 (1) 通過公式推導(dǎo)驗(yàn)證：在t時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)對導(dǎo)線MN所做的功W等于電路獲得的電能W電，也等于導(dǎo)線MN中產(chǎn)生的熱量Q; (2)若導(dǎo)線MN的質(zhì)量m8.0 g、長度L0.10 m，感應(yīng)電流I1.0 A，假設(shè)一個原子貢獻(xiàn)一個自由電子，計(jì)算導(dǎo)線MN中電子沿導(dǎo)線長度方向定向移動的平均速率ve(下表中列出一些你可能會用到的數(shù)據(jù))；阿伏伽德羅常數(shù)NA6.01023 mol1元電荷e1.61019 C導(dǎo)線MN的摩爾質(zhì)量6.0102 kg/mol(3)經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為，金屬的電阻源于定向運(yùn)動的自由電子和金屬離子(即金屬原子失去電子后的剩余部分)的碰撞展開你想象的翅膀，給出一個合理的自由電子的運(yùn)動模型；在此基礎(chǔ)上，求出導(dǎo)線MN中金屬離子對一個自由電子沿導(dǎo)線長度方向的平均作用力f的表達(dá)式【答案】 (1)略 (2)7.8106 m/s (3)evB【解析】 (1)導(dǎo)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢EBLv導(dǎo)線勻速運(yùn)動，受力平衡FF安BIL在t時(shí)間內(nèi)，外力F對導(dǎo)線做功WFvtF安vtBILvt電路獲得的電能W電qEIEtBILvt可見，F(xiàn)對導(dǎo)線MN做的功等于電路獲得的電能W電；導(dǎo)線MN中產(chǎn)生的熱量QI2RtItIRqEW電可見，電路獲得的電能W電等于導(dǎo)線MN中產(chǎn)生的熱量Q.(2)