第30課法拉第電磁感應定律

1、.第30課 ·法拉第電磁感應定律1根據(jù)法拉第電磁感應定律判斷影響感應電動勢的因素1經(jīng)典題，4分將閉合多匝線圈置于僅隨時間變化的磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，關于線圈中產(chǎn)生的感應電動勢和感應電流，以下表述正確的選項是A感應電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關B穿過線圈的磁通量越大，感應電動勢越大C穿過線圈的磁通量變化越快，感應電動勢越大D感應電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終一樣答案：C解析：根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，感應電動勢Ent，即感應電動勢的大小與線圈的匝數(shù)有關，故A項錯誤。同時可知，感應電動勢的大小與磁通量的變化率有關，磁通量變化越快，感應電動勢越大，故C項正確。感應電動勢與磁通

2、量大小無關，取決于磁通量的變化率，穿過線圈的磁通量大，假如磁通量的變化率為零，那么感應電動勢為零，故B項錯誤。根據(jù)楞次定律可知，感應電流的磁場方向總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化。當原磁通量增加時，感應電流的磁場方向與原磁場方向相反；當原磁通量減小時，感應電流的磁場方向與原磁場方向一樣，即“增反減同，故D項錯誤。2根據(jù)EBlv、EBl2和EnBSt計算動生電動勢a根據(jù)EBlv計算導線平動切割磁感線產(chǎn)生的動生電動勢2多項選擇經(jīng)典題，6分半徑為a、右端開小口的導體圓環(huán)和長為2a的導體直桿，單位長度電阻均為R0。圓環(huán)程度固定放置，整個內(nèi)部區(qū)域分布著豎直向下的勻強磁場，磁感應強度為B。桿在圓環(huán)上以速

3、度v平行于直徑CD向右做勻速直線運動，桿始終有兩點與圓環(huán)良好接觸。從圓環(huán)中心O開場，桿的位置由確定，如下圖，那么A0時，桿產(chǎn)生的電動勢為2BavB時，桿產(chǎn)生的電動勢為BavC0時，桿受的安培力大小為D時，桿受的安培力大小為答案：AD解析：當0時，桿處于圓環(huán)直徑CD處，那么桿切割磁感線產(chǎn)生的電動勢為E1 2Bav，故A項正確。當時，桿切割磁感線的有效長度為lEF ，如下圖。根據(jù)幾何關系，可得lEFacos 60°·2a，所以桿切割磁感線產(chǎn)生的電動勢為E2 Bav，故B項錯誤。當0時，由于單位長度電阻均為R0，所以電路中總電阻為R總12aR0。根據(jù)閉合電路歐姆定律，可得通過桿的

4、感應電流為I1，所以桿受的安培力大小為F安1BI1·2a，故C項錯誤。當時，電路中總電阻為R總2aR0，根據(jù)閉合電路歐姆定律，可得通過桿的感應電流為I2，所以桿受的安培力大小為F安2BI2a，故D項正確。32019安徽理綜，6分如下圖，abcd為程度放置的平行“形光滑金屬導軌，間距為l，導軌間有垂直于導軌平面的勻強磁場，磁感應強度大小為B，導軌電阻不計。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沿平行于cd的方向滑動金屬桿滑動過程中與導軌接觸良好。那么A電路中感應電動勢的大小為B電路中感應電流的大小為C金屬桿所受安培力的大小為D金屬桿的熱功率為答案：B解析

5、：金屬桿切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢為EBlv，故A項錯誤。金屬桿的電阻為R r，由閉合電路歐姆定律得電路中的感應電流為I，故B項正確。金屬桿在磁場中的長度為，那么金屬桿所受安培力的大小為FBI，故C項錯誤。金屬桿的熱功率為PI2R，故D項錯誤。b根據(jù)EBl2計算導線轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生的動生電動勢42019全國，6分如下圖，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(zhuǎn)動時，a、b、c三點的電勢分別為Ua、Ub、Uc。bc邊的長度為l。以下判斷正確的選項是A. Ua>Uc，金屬框中無電流B. Ua>Uc，金屬框中電流

6、方向沿a b c a C.Ubc=-12Bl2，金屬框中無電流D.UbcBl2，金屬框中電流方向沿acba答案：C解析：金屬框繞ab邊以角速度逆時針轉(zhuǎn)動時，bc邊、ac邊做切割磁感線運動，產(chǎn)生感應電動勢。根據(jù)右手定那么可知，bc邊產(chǎn)生的感應電動勢的方向從b到c，ac邊產(chǎn)生的感應電動勢的方向從a到c。bc邊、ac邊切割磁感線的有效長度相等，那么bc邊、ac邊產(chǎn)生的感應電動勢大小相等，即UaUbUc，故A項、B項均錯誤。bc邊產(chǎn)生的感應電動勢大小為EBlBl2，由于UbUc，所以UbcEBl2。由于磁感應強度方向始終與ab邊平行，所以通過線框的磁通量始終為零，根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，金屬框中無

7、電流，故C項正確，D項錯誤。52019浙江理綜，20分某同學設計一個發(fā)電測速裝置，工作原理如下圖。一個半徑為R0.1 m的圓形金屬導軌固定在豎直平面上，一根長為R的金屬棒OA，A端與導軌接觸良好，O端固定在圓心處的轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)軸的左端有一個半徑為r的圓盤，圓盤和金屬棒能隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動。圓盤上繞有不可伸長的細線，下端掛著一個質(zhì)量為m0.5 kg的鋁塊。在金屬導軌區(qū)域內(nèi)存在垂直于導軌平面向右的勻強磁場，磁感應強度B0.5 T。a點與導軌相連，b點通過電刷與O端相連。測量a、b兩點間的電勢差U可算得鋁塊速度。鋁塊由靜止釋放，下落h0.3 m時，測得U0.15 V細線與圓盤間沒有滑動，金屬棒、導軌、導線

8、及電刷的電阻均不計，重力加速度g取10 m/s2。測U時，與a點相接的是電壓表的“正極還是“負極？求此時鋁塊的速度大??；求此下落過程中鋁塊機械能的損失。答案：正極4分2 m/s10分0.5 J6分解析：由右手定那么可知，金屬棒OA產(chǎn)生的感應電流方向從O到A，A端為正極，故a連著電壓表的“正極。4分設下落h0.3 m時，圓盤轉(zhuǎn)動的角速度為，鋁塊的速度為v，金屬棒OA產(chǎn)生的感應電動勢為E，根據(jù)圓周運動線速度與角速度的關系，有vrR4分根據(jù)法拉第電磁感應定律，有EBR4分由題意知，UE1分聯(lián)立解得v2 m/s1分設鋁塊損失的機械能為E，根據(jù)能量守恒，有Emghmv24分代入數(shù)據(jù)解得E0.5 J2分c

9、根據(jù)EnB計算回路面積變化產(chǎn)生的動生電動勢6多項選擇經(jīng)典題，6分如下圖，一導線彎成半徑為a的半圓形閉合回路。虛線MN右側(cè)有磁感應強度為B的勻強磁場，方向垂直于回路所在的平面?；芈芬运俣葀向右勻速進入磁場，直徑CD始終與MN垂直。從D點到達邊界開場到C點進入磁場為止，以下結(jié)論正確的選項是A感應電流方向不變BCD段直線始終不受安培力C感應電動勢最大值EBavD感應電動勢平均值Bav答案：ACD解析：半圓形閉合回路進入磁場的過程中，通過閉合回路的磁通量逐漸增大，根據(jù)楞次定律可知感應電流的方向始終為逆時針方向，故A項正確。根據(jù)左手定那么可知，CD段受安培力向下，故B項錯誤。當半圓形閉合回路一半進入磁場

10、時，如下圖。此時半圓形閉合回路切割磁感線的有效長度最大為a，此時感應電動勢最大值為EBav，故C項正確。感應電動勢平均值為EBBBav，故D項正確。3根據(jù)EnS計算回路中磁場變化產(chǎn)生的感生電動勢 72019浙江理綜，6分如下圖，a、b兩個閉合正方形線圈用同樣的導線制成，匝數(shù)均為10匝，邊長la3lb，圖示區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強磁場，且磁感應強度隨時間均勻增大，不考慮線圈之間的互相影響，那么A兩線圈內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感應電流Ba、b線圈中感應電動勢之比為91Ca、b線圈中感應電流之比為34Da、b線圈中電功率之比為31答案：B解析：根據(jù)楞次定律可知，兩線圈內(nèi)均產(chǎn)生逆時針方向的感應電流，故A

11、項錯誤。磁感應強度隨時間均勻增大，根據(jù)法拉第電磁感應定律，有EnSnl2，那么a、b線圈中感應電動勢之比為，故B項正確。根據(jù)閉合電路歐姆定律，有I·l ，那么a、b線圈中感應電流之比為，故C項錯誤。電功率為PEInl2···2l3，故a、b線圈中電功率之比為，故D項錯誤。82019浙江理綜，20分小明同學設計了一個“電磁天平，如圖a所示，等臂天平的左臂為掛盤，右臂掛有矩形線圈，兩臂平衡。線圈的程度邊長L0.1 m，豎直邊長H0.3 m，匝數(shù)為N1。線圈的下邊處于勻強磁場內(nèi)，磁感應強度B01.0 T，方向垂直線圈平面向里。線圈中通有可在02.0 A范圍內(nèi)調(diào)

12、節(jié)的電流I。掛盤放上待測物體后，調(diào)節(jié)線圈中電流使得天平平衡，測出電流即可測得物體的質(zhì)量。重力加速度取g10 m/s2圖a圖b為使電磁天平的量程到達0.5 kg，線圈的匝數(shù)N1至少為多少？進一步探究電磁感應現(xiàn)象，另選N2100匝、形狀一樣的線圈，總電阻R10 ，不接外電流，兩臂平衡。如圖b所示，保持B0不變，在線圈上部另加垂直紙面向外的勻強磁場，且磁感應強度B隨時間均勻變大，磁場區(qū)域?qū)挾萪0.1 m。當掛盤中放質(zhì)量為0.01 kg的物體時，天平平衡，求此時磁感應強度的變化率。答案：25匝8分0.1 T/s12分解析：線圈受到的安培力為FN1B0IL3分天平平衡，有mgF3分聯(lián)立解得N125匝2分

13、根據(jù)法拉第電磁感應定律，有E2N2Ld3分根據(jù)閉合電路歐姆定律，有I3分線圈受到安培力為FN2B0IL3分天平平衡，有mgF2分聯(lián)立解得0.1 T/s1分4運用“增反減同分析自感問題92019北京理綜，6分圖a和圖b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S1瞬間，燈A1突然閃亮，隨后逐漸變暗；閉合開關S2，燈A2逐漸變亮，而另一個一樣的燈A3立即變亮，最終A2與A3的亮度一樣。以下說法正確的選項是圖a圖bA圖a中，A1與L1的電阻值一樣B圖a中，閉合S1，電路穩(wěn)定后，A1中電流大于L1中電流C圖b中，變阻器R與L2的電阻值一樣D圖b中，閉合S2瞬間，L2中電流與變阻器R中電流相等答案：C解析：斷開開關S1瞬間，燈A1突然閃