【強化訓(xùn)練】楞次定律 法拉第電磁感應(yīng)定律

1、PAGE12楞次定律法拉第電磁感應(yīng)定律考點一：楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用1考查楞次定律及其應(yīng)用多選如圖所示，兩個條形磁鐵的N極和S極相向水平放置，一豎直放置的矩形線框從兩個磁鐵之間正上方自由落下，并從兩磁鐵中間穿過。下列關(guān)于線框受到安培力及從右向左看感應(yīng)電流方向說法正確的是A感應(yīng)電流方向先逆時針方向，后順時針方向B感應(yīng)電流方向先順時針方向，后逆時針方向C安培力方向一直豎直向上D安培力方向先豎直向上，后豎直向下解析：選BC由題圖可知，磁感線自左向右，故在線框從高處下落過程中，穿過線框的磁通量一直向右，且先增大后減小，由楞次定律可知，感應(yīng)電流方向先順時針方向，后逆時針方向，故B正確，A錯誤

2、；產(chǎn)生的感應(yīng)電流一直阻礙物體間的相對運動，故安培力一定一直豎直向上，故C正確，D錯誤。2考查法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用在勻強磁場中，有一個接有電容器的單匝導(dǎo)線回路，如圖所示，導(dǎo)線回路與勻強磁場垂直，磁場方向垂直紙面向里，磁場均勻地增強，磁感應(yīng)強度隨時間的變化率eqfB,t5102T/s，電容器電容C60F，導(dǎo)線回路邊長L18 cm，L25 cm。則電容器上極板A帶正電，電荷量是104B帶負電，電荷量是104C帶正電，電荷量是108D帶負電，電荷量是108解析：選C根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電動勢的方向是逆時針方向，則上極板帶正電。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得：EeqfBS,t51022104V，則：QCU

3、CE61052104 C108故C正確，A、B、D錯誤。3考查導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小和方向分析多選如圖甲所示，一寬為l的勻強磁場B區(qū)域，磁場方向垂直于紙面向里。一個邊長為ala的正方形導(dǎo)線框ABCD位于紙面內(nèi)，以垂直于磁場邊界的恒定速度v通過該磁場區(qū)域，導(dǎo)線框電阻為R，在運動過程中，線框有一條邊始終與磁場區(qū)域的邊界平行。取它剛進入磁場的時刻t0，線框中感應(yīng)電流隨時間變化規(guī)律的It圖像如圖乙所示，則下列說法正確的是A在第1s內(nèi)，線框中感應(yīng)電流為逆時針方向，大小恒定為0.3 AB在第2s內(nèi)，穿過線框的磁通量最大，感應(yīng)電流大小恒定為0.6 AC在第3s內(nèi)，線框中感應(yīng)電流方向為順時針方向，大

4、小恒定為0.3 AD在第1s內(nèi)，線框中C點電勢高于D點電勢，感應(yīng)電流大小為0解析：選AC在第1s內(nèi)，線框向磁場中運動，穿過線框的磁通量均勻增加，感應(yīng)電流為逆時針方向取為正方向，電流大小恒定IeqfBav,R0.3 A，選項A正確；在第2s內(nèi)，整個線框在磁場中運動，穿過線框的磁通量最大且不變，沒有感應(yīng)電流，選項B錯誤；在第3s內(nèi)，線框從磁場中出來，磁通量均勻減小，感應(yīng)電流為順時針方向為負方向，大小恒定IeqfBav,R0.3 A，選項C正確；在第1s內(nèi)，由楞次定律判斷出線框中感應(yīng)電流方向沿逆時針方向，則C點電勢低于D點電勢，選項D錯誤?？键c二：電磁感應(yīng)中的圖像問題4考查感應(yīng)電流與位移的關(guān)系圖像如

5、圖所示，在邊長為a的正方形區(qū)域內(nèi)，有以對角線為邊界、垂直于紙面的兩個勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小相同、方向相反，紙面內(nèi)一邊長為a的正方形導(dǎo)線框沿軸勻速穿過磁場區(qū)域，t0時刻恰好開始進入磁場區(qū)域，以順時針方向為導(dǎo)線框中電流的正方向，下列選項中能夠正確表示電流與位移關(guān)系的是解析：選B在0，a時，右邊框切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流大小ieqfBavBv,ReqfBv,Ra2，其中eqblcrcavs4alco10，fa,2時，方向為順時針；eqfa,2時，導(dǎo)線框中感應(yīng)電流為零；eqblcrcavs4alco1fa,2，a時，方向為逆時針。在a,2a時，左邊框切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流大小ieqfB

6、aavBav,ReqfBv,R3a2，其中eqblcrcavs4alco1a，f3,2a時，方向為逆時針；eqf3,2a時，導(dǎo)線框中感應(yīng)電流為零；eqblcrcavs4alco1f3,2a，2a，方向為順時針，所以B正確，A、C、D錯誤。5考查感應(yīng)電流的功率和安培力的圖像問題多選如圖所示，粗細均勻的矩形金屬導(dǎo)體線框abcd固定于勻強磁場中，磁場方向垂直線框所在平面，磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖所示。以垂直于線框所在平面向里為磁感應(yīng)強度B的正方向，則下列關(guān)于ab邊的熱功率的導(dǎo)體棒ab，從MM上方某處由靜止釋放，導(dǎo)體棒ab在下落的過程中與導(dǎo)軌保持良好接觸，且始終保持水平，已知導(dǎo)體棒ab到達N

7、N和0.5 m1.5 m3 m3 m1 m5 m1 m1 kg，電阻為R10，磁感應(yīng)強度為B1T，當(dāng)線框的cd邊剛進入磁場時：1求線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小；2求cd兩點間的電勢差大小；3若線框此時加速度等于0，則線框電阻應(yīng)該變?yōu)槎嗌俳馕觯?cd邊剛進入磁場時，線框速度：veqr2gh線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢：EBLvBLeqr2gh10V。2此時線框中電流：IeqfE,Rcd切割磁感線相當(dāng)于電源，cd兩點間的電勢差即路端電壓：UIeqf3,4R。3安培力：FBILeqfB2L2r2gh,R根據(jù)牛頓第二定律：mgFma由a0，解得電阻R滿足：ReqfB2L2r2gh,mg1。答案：110V231

8、考點四：電磁感應(yīng)中的“桿導(dǎo)軌”模型9考查水平導(dǎo)軌上金屬桿切割磁感線的情況多選如圖所示，在水平面上有兩條足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌MN、，電阻均為R，兩桿與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計，現(xiàn)將桿1以初速度v0向右滑向桿2，在運動過程中兩桿始終不碰撞，則A桿1將做勻減速運動，桿2將做勻加速運動B桿1、桿2最終均以速度做勻速運動C桿1上總共產(chǎn)生eqf1,8mv02的熱量D通過桿2上的電荷量為eqfmv0,2Bd解析：選BCD桿1向右運動時，由于切割磁感線，回路中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，在安培力的作用下，桿1做減速運動，桿2做加速運動，由于桿的速度變化，回路中的感應(yīng)電動勢變化，感應(yīng)電流跟隨著變化，導(dǎo)致兩桿所受安培力

9、大小發(fā)生變化，加速度大小隨之改變，故選項A錯誤；由于兩桿質(zhì)量相等，它們的加速度大小時刻相等，在相同時間內(nèi)，它們的速度變化量大小也相等，最終兩桿速度相等時，桿間距不再變化，感應(yīng)電流隨之消失，有：v0vv0，解得v，故選項B正確；兩桿中電流時刻相等，桿相同，因此兩桿產(chǎn)生的熱量相等，根據(jù)能量守恒定律可知，2Qeqf1,2mv022eqf1,2mv2，解得Qeqf1,8mv02，故選項C正確；根據(jù)電流強度的定義式可知，通過桿2上的電荷量為：qeqtoIt，根據(jù)加速度定義式可知：eqtoaeqfv,teqfv0,2t，由牛頓第二定律可知：eqtoaeqftoF,m，由安培力大小計算公式有：eqtoFeq

10、toIdB，解得：qeqfmv0,2Bd，故選項D正確。10考查傾斜導(dǎo)軌上金屬桿切割磁感線的情況如圖所示，在勻強磁場中傾斜放置兩根平行的光滑金屬導(dǎo)軌，它們所構(gòu)成的導(dǎo)軌平面與水平面成30角，平行導(dǎo)軌間距L1.0 m。勻強磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下，磁感應(yīng)強度B。兩根金屬桿ab和cd可以在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動。兩金屬桿的質(zhì)量均為m0.20 kg，電阻均為R。若用與導(dǎo)軌平行的拉力作用在金屬桿ab上，使ab桿沿導(dǎo)軌勻速上滑并使cd桿在導(dǎo)軌上保持靜止，整個過程中兩金屬桿均與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。金屬導(dǎo)軌的電阻可忽略不計，取重力加速度g10 m/s2。求：1cd桿所受安培力F安的大小；2通過金屬桿的感應(yīng)電流I

11、；3作用在金屬桿ab上拉力的功率gsin30解得：F安。2F安BIL，解得：I5.0 A。3金屬桿ab所受安培力方向與導(dǎo)軌平面平行向下，金屬桿ab在拉力F、安培力F安和重力mg作用下勻速上滑，則FF安mgsin30根據(jù)電磁感應(yīng)定律，金屬桿ab上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E感BLv根據(jù)閉合電路歐姆定律，通過金屬桿ab的電流IeqfE感,2R根據(jù)功率公式：5.0 A0.2 m0.01 kg，電阻均為R，棒cd放置在水平絕緣平臺上，整個裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B。棒ab在豎直向上的恒力F作用下由靜止開始向上運動，當(dāng)ab棒運動0.1 m時達到最大速度vm，此時cd棒對絕緣平臺的壓力恰

12、好為零，g取10 m/s2。求：1ab棒的最大速度vm；2ab棒由靜止到最大速度的過程中通過ab棒的電荷量q；3ab棒由靜止到最大速度的過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱Q。解析：1當(dāng)ab棒達到最大速度vm時，對cd棒，受重力和向上的安培力作用，根據(jù)共點力平衡條件有：mgILB對整個回路，根據(jù)閉合電路歐姆定律有：E2IR根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，ab棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：EBLvm由式聯(lián)立解得：vmeqf2mgR,B2L2eqf210,m/s1 m/s2設(shè)ab棒由靜止開始運動經(jīng)過時間t后速度達到最大，根據(jù)電流強度的定義可知：eqtoIeqfq,t根據(jù)閉合電路歐姆定律可知：eqtoIeqftoE,2R根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有：