高考物理大二輪總復(fù)習(xí)與增分策略 專題十七 電磁感應(yīng)（加試）

專題十七 電磁感應(yīng)（加試）考綱解讀章內(nèi)容考試要求說(shuō)明必考加試電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)現(xiàn)象b1.在用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向時(shí)，只要求閉合電路中磁通量變化容易確定的情形2導(dǎo)體切割磁感線時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算，只限于l、B、v三者垂直的情形3不要求計(jì)算涉及反電動(dòng)勢(shì)的問(wèn)題4在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，不要求判斷電路中各點(diǎn)電勢(shì)的高低5不要求計(jì)算既有感生電動(dòng)勢(shì)，又有動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的電磁感應(yīng)問(wèn)題6不要求計(jì)算自感電動(dòng)勢(shì)7不要求解釋電磁驅(qū)動(dòng)和電磁阻尼現(xiàn)象楞次定律c法拉第電磁感應(yīng)定律d電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況b互感和自感b渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)b一、磁通量1概念：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，與磁場(chǎng)方向垂直的面積S和B的乘積2公式：BS.3單位：1 Wb1_Tm2.4物理意義：相當(dāng)于穿過(guò)某一面積的磁感線的條數(shù)二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1電磁感應(yīng)現(xiàn)象：當(dāng)閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生的現(xiàn)象2產(chǎn)生感應(yīng)電流的兩種情況：(1)閉合電路的磁通量發(fā)生變化(2)閉合電路的一部分導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)3電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)：電路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如果電路閉合則有感應(yīng)電流產(chǎn)生4能量轉(zhuǎn)化：發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，是機(jī)械能或其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能三、楞次定律1楞次定律(1)內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化(2)適用范圍：適用于一切回路磁通量變化的情況2右手定則(如圖1所示)圖1(1)使用方法：讓磁感線穿入右手手心使大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向則其余四指指向感應(yīng)電流的方向(2)適用范圍：適用于部分導(dǎo)體切割磁感線的情況四、法拉第電磁感應(yīng)定律1感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)(2)產(chǎn)生條件：穿過(guò)回路的磁通量發(fā)生改變，與電路是否閉合無(wú)關(guān)(3)方向判斷：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用楞次定律或右手定則判斷2法拉第電磁感應(yīng)定律(1)內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比(2)公式：En，其中n為線圈匝數(shù)(3)感應(yīng)電流與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系：遵循閉合電路歐姆定律，即I.五、自感渦流1自感現(xiàn)象(1)概念：由于導(dǎo)體本身的電流變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為自感，由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做自感電動(dòng)勢(shì)(2)表達(dá)式：EL.(3)自感系數(shù)L的影響因素：與線圈的大小、形狀、匝數(shù)以及是否有鐵芯有關(guān)2渦流現(xiàn)象(1)渦流：塊狀金屬放在變化磁場(chǎng)中，或者讓它在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬塊內(nèi)產(chǎn)生的旋渦狀感應(yīng)電流(2)產(chǎn)生原因：金屬塊內(nèi)磁通量變化感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電流(3)渦流的利用：冶煉金屬的高頻感應(yīng)爐利用強(qiáng)大的渦流產(chǎn)生焦耳熱使金屬熔化；家用電磁爐也是利用渦流原理制成的(4)渦流的減少：各種電機(jī)和變壓器中，用涂有絕緣漆的硅鋼片疊加成的鐵芯，以減少渦流加試基礎(chǔ)練1如圖2所示為通電長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁感線圖，等面積線圈S1、S2與導(dǎo)線處于同一平面，關(guān)于通過(guò)線圈S1、S2的磁通量1、2，下列分析正確的是()圖2A1>2B1<2C120D120答案A解析磁通量的物理意義可理解為穿過(guò)某一截面的磁感線條數(shù)，由圖可判斷出1>2.故A項(xiàng)正確2(多選)(2016麗水模擬)下列圖中不能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()答案ACD解析選項(xiàng)A中的回路不閉合，不能產(chǎn)生感應(yīng)電流；選項(xiàng)C、D回路中的磁通量不變化，也不能產(chǎn)生感應(yīng)電流；B選項(xiàng)中的磁通量在增加，又是閉合回路，能產(chǎn)生感應(yīng)電流，故本題選A、C、D.3(多選)下列各圖是驗(yàn)證楞次定律實(shí)驗(yàn)的示意圖，各圖中分別標(biāo)出了磁鐵的極性、磁鐵相對(duì)線圈的運(yùn)動(dòng)方向以及線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向等情況，其中與事實(shí)相符的是()答案CD解析A圖中磁鐵向下運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量在向下增加，由楞次定律知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙原磁場(chǎng)的增加，方向向上，再由安培定則可以判斷A中感應(yīng)電流的方向與圖中相反，所以A錯(cuò)，同理得B錯(cuò)，C、D正確4(多選)如圖3所示，閉合金屬導(dǎo)線框放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間變化而變化下列說(shuō)法中正確的是()圖3A當(dāng)B增大時(shí)，線框中的感應(yīng)電流一定增大B當(dāng)B增大時(shí)，線框中的感應(yīng)電流可能減小C當(dāng)B減小時(shí)，線框中的感應(yīng)電流一定減小D當(dāng)B減小時(shí)，線框中的感應(yīng)電流可能不變答案BD解析根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律En，可得En，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與成正比，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大或減小時(shí)，并不能確定是增大或減小，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小不能確定再據(jù)歐姆定律可知，感應(yīng)電流I的大小也無(wú)法確定，故A、C錯(cuò)誤，B、D正確5(2016杭州調(diào)研)如圖4所示，在一個(gè)繞有線圈的可拆變壓器鐵芯上分別放一小鐵鍋水和一玻璃杯水給線圈通入電流，一段時(shí)間后，一個(gè)容器中水溫升高，則通入的電流與水溫升高的是()圖4A恒定直流、小鐵鍋B恒定直流、玻璃杯C變化的電流、小鐵鍋D變化的電流、玻璃杯答案C解析通入恒定電流時(shí)，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)不變，不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流通入變化的電流時(shí)，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)發(fā)生變化，在空間產(chǎn)生感生電場(chǎng)，鐵鍋是導(dǎo)體，感生電場(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生渦流，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使水溫升高渦流是由變化的磁場(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的，所以玻璃杯中的水不會(huì)升溫，故C正確.電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律1穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化，大致有以下幾種情況(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，線圈面積S發(fā)生變化(2)線圈面積S不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度B和回路面積S同時(shí)發(fā)生變化，此時(shí)可由10計(jì)算并判斷磁通量是否變化(4)線圈面積S不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B也不變，但二者之間夾角發(fā)生變化2判斷電磁感應(yīng)現(xiàn)象能否發(fā)生的一般流程3楞次定律的使用步驟例1如圖5所示，在兩根平行長(zhǎng)直導(dǎo)線M、N中通以同方向、同大小的電流，矩形導(dǎo)線框abcd的兩邊與兩導(dǎo)線平行，且與兩導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，線框沿著與兩導(dǎo)線垂直的方向自右向左在兩導(dǎo)線間勻速移動(dòng)，則在移動(dòng)過(guò)程中線框中感應(yīng)電流方向是()圖5A沿abcd不變 B沿adcb不變C由abcd變成adcb D由adcb變成abcd答案B解析本題中M與N中電流的方向相同，在M的右側(cè)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，且離得越遠(yuǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度越小；在N的左側(cè)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，且離得越遠(yuǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度越小也就是說(shuō)，MN之間的磁場(chǎng)是變化的，要正確解決此問(wèn)題，我們需要應(yīng)用楞次定律，可以判斷出，閉合線框abcd在從N到M的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，垂直紙面向外的磁通量減少，垂直紙面向里的磁通量增加，為了阻礙磁通量的變化，線框中的電流始終沿著adcb方向故選項(xiàng)B正確利用楞次定律判斷感應(yīng)電流和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向1利用楞次定律判斷的電流方向也是電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，利用右手定則判斷的電流方向也是做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向若電路為開(kāi)路，可假設(shè)電路閉合，應(yīng)用楞次定律或右手定則確定電路中假想電流的方向即為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向2在分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的電勢(shì)高低時(shí)，一定要明確產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分電路就是電源在電源內(nèi)部，電流方向從低電勢(shì)處流向高電勢(shì)處變式題組1如圖6所示，直導(dǎo)線ab通有電流I，矩形線圈ABCD由圖中實(shí)線位置運(yùn)動(dòng)到虛線所示位置的過(guò)程中，若第一次是平移，第二次是翻轉(zhuǎn)180.設(shè)前后兩次通過(guò)線圈平面磁通量的變化為1、2，下列說(shuō)法正確的是()圖6A1>2 B1<2C12 D無(wú)法比較答案B2(多選)如圖7所示，下列情況能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()圖7A如圖甲所示，導(dǎo)體AB順著磁感線運(yùn)動(dòng)B如圖乙所示，條形磁鐵插入或拔出線圈時(shí)C如圖丙所示，小螺線管A插入大螺線管B中不動(dòng)，開(kāi)關(guān)S一直接通時(shí)D如圖丙所示，小螺線管A插入大螺線管B中不動(dòng)，開(kāi)關(guān)S一直接通，當(dāng)改變滑動(dòng)變阻器的阻值時(shí)答案BD解析A中導(dǎo)體AB順著磁感線運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)閉合電路的磁通量沒(méi)有發(fā)生變化，無(wú)感應(yīng)電流，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B中條形磁鐵插入線圈時(shí)，線圈中的磁通量增加，拔出時(shí)線圈中的磁通量減少，都有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故選項(xiàng)B正確；C中開(kāi)關(guān)S一直接通，回路中為恒定電流，螺線管A產(chǎn)生的磁場(chǎng)穩(wěn)定，螺線管B中的磁通量無(wú)變化，線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故選項(xiàng)C錯(cuò)；D中開(kāi)關(guān)S接通，滑動(dòng)變阻器的阻值變化使閉合回路中的電流變化，螺線管A的磁場(chǎng)變化，螺線管B中的磁通量變化，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，故選項(xiàng)D正確3.如圖8所示，一個(gè)有彈性的金屬圓環(huán)被一根橡皮繩吊于通電直導(dǎo)線的正下方，直導(dǎo)線與圓環(huán)在同一豎直面內(nèi)，當(dāng)通電直導(dǎo)線中電流增大時(shí)，彈性圓環(huán)的面積S和橡皮繩的長(zhǎng)度l將()圖8AS增大，l變長(zhǎng)BS減小，l變短CS增大，l變短DS減小，l變長(zhǎng)答案D解析當(dāng)通電直導(dǎo)線中電流增大時(shí)，穿過(guò)金屬圓環(huán)的磁通量增大，金屬圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流要阻礙磁通量的增大一是用縮小面積的方式進(jìn)行阻礙；二是用遠(yuǎn)離直導(dǎo)線的方式進(jìn)行阻礙，故選項(xiàng)D正確法拉第電磁感應(yīng)定律的理解及應(yīng)用1決定因素感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由穿過(guò)閉合電路的磁通量的變化率和線圈匝數(shù)共同決定，而與磁通量、磁通量的變化量的大小沒(méi)有必然聯(lián)系，為單匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小2適用范圍法拉第電磁感應(yīng)定律適用于任何情況下感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算，但在中學(xué)物理中一般用來(lái)計(jì)算某段時(shí)間內(nèi)的平均電動(dòng)勢(shì)若所取時(shí)間極短，即t趨近于零時(shí)，所求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為該時(shí)刻的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)3兩種常見(jiàn)情況(1)回路與磁場(chǎng)垂直的面積S不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化，則BS，EnS.(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，回路與磁場(chǎng)垂直的面積發(fā)生變化，則BS，EnB.例2(多選)如圖9甲所示，一個(gè)阻值為R、匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路線圈的半徑為r1，在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖線如圖乙所示圖線與縱、橫軸的截距分別為B0和t0，導(dǎo)線的電阻不計(jì)則0至t1時(shí)間內(nèi)()圖9A電流的方向?yàn)橛蒩到bB電流的大小為C通過(guò)電阻R1的電量為D電阻R1上產(chǎn)生的熱量為答案BC解析由圖乙可知穿過(guò)線圈的磁通量在均勻減少，據(jù)楞次定律結(jié)合安培定則可判斷出通過(guò)R1的電流方向?yàn)橛蒪到a，故A錯(cuò)誤線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Enn|r，據(jù)閉合電路歐姆定律求得電流I，故B正確通過(guò)R1的電量qIt1，故C正確R1上產(chǎn)生的熱量由焦耳定律求得，QI2R1t1，故D錯(cuò)誤對(duì)、和的理解和易錯(cuò)點(diǎn)撥1不能通過(guò)公式正確地計(jì)算、和的大小，錯(cuò)誤地認(rèn)為它們都與線圈的匝數(shù)n成正比2認(rèn)為公式中的面積S就是線圈的面積，而忽視了無(wú)效的部分；不能通過(guò)t(或Bt)圖象正確地求解.3認(rèn)為0(或B0)時(shí)，一定等于零4不能正確地分析初、末狀態(tài)穿過(guò)線圈的磁通量的方向關(guān)系，從而不能正確利用公式21求解.變式題組4將閉合多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，下列表述正確的是()A感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān)B穿過(guò)線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大C穿過(guò)線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大D感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向始終相同答案C解析由法拉第電磁感應(yīng)定律En知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈匝數(shù)有關(guān)，A錯(cuò)；感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正比于，與磁通量的大小無(wú)直接關(guān)系，B錯(cuò)誤，C正確；根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，即“增反減同”，D錯(cuò)誤5(多選)(2016舟山模擬)如圖10所示，在t02t0時(shí)間內(nèi)與0t0時(shí)間內(nèi)相比較，下列說(shuō)法正確的有()圖10A感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等B感應(yīng)電流的方向不相同C通過(guò)R1的電量相等DR1上產(chǎn)生的熱量不相等答案AC解析在0t0及t02t0的兩段時(shí)間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率相同，故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流、通過(guò)R1的電量及在R1上產(chǎn)生的熱量均相等，由楞次定律可判斷出感應(yīng)電流的方向也是相同的，故本題B、D錯(cuò)誤，A、C正確6(多選)用均勻?qū)Ь€做成的正方形線圈邊長(zhǎng)為l，正方形的一半放在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖11所示，當(dāng)磁場(chǎng)以的變化率增強(qiáng)時(shí)，則()圖11A線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍cbdaB線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)EC線圈中a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)D線圈中a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為答案AB解析由楞次定律可知A對(duì)；由法拉第電磁感應(yīng)定律得：ES，B對(duì)；acb部分等效為電源，其等效電路如圖所示，故C錯(cuò)；而Uab，D錯(cuò)導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算1公式EBlv的使用條件(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)(2)B、l、v三者相互垂直2“相對(duì)性”的理解EBlv中的速度v是相對(duì)于磁場(chǎng)的速度，若磁場(chǎng)也運(yùn)動(dòng)，應(yīng)注意速度間的相對(duì)關(guān)系3En、EBlv的比較(1)區(qū)別：En常用于求平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；EBlv既可求平均值，也可以求瞬時(shí)值(2)聯(lián)系：EBlv是En的一種特殊情況當(dāng)導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，用EBlv求E比較方便，當(dāng)穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，用En求E比較方便例3(2015新課標(biāo)全國(guó)15)如圖12，直角三角形金屬框abc放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(dòng)時(shí)，a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)分別為Ua、Ub、Uc.已知bc邊的長(zhǎng)度為l.下列判斷正確的是()圖12AUa>Uc，金屬框中無(wú)電流BUb>Uc，金屬框中電流方向沿abcaCUbcBl2，金屬框中無(wú)電流DUbcBl2，金屬框中電流方向沿acba答案C解析金屬框abc平面與磁場(chǎng)平行，轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中磁通量始終為零，所以無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中bc邊和ac邊均切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由右手定則判斷Ua<Uc，Ub<Uc，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由轉(zhuǎn)動(dòng)切割產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的公式得UbcBl2，選項(xiàng)C正確感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算及電勢(shì)高低的判斷1計(jì)算：切割方式感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式垂直切割EBlv旋轉(zhuǎn)切割(以一端為軸)EBl2說(shuō)明：導(dǎo)體與磁場(chǎng)方向垂直；磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)2判斷：把產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分電路或?qū)w當(dāng)作電源的內(nèi)電路，那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源若電路是不閉合的，則先假設(shè)有電流通過(guò)，然后應(yīng)用楞次定律或右手定則判斷出電流的方向電源內(nèi)部電流的方向是由負(fù)極(低電勢(shì))流向正極(高電勢(shì))，外電路順著電流方向每經(jīng)過(guò)一個(gè)電阻電勢(shì)都要降低變式題組7如圖13所示，平行金屬導(dǎo)軌的間距為d，一端跨接一阻值為R的電阻，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于導(dǎo)軌所在平面向里，一根足夠長(zhǎng)的直金屬棒與導(dǎo)軌成60角放置，且接觸良好，則當(dāng)金屬棒以垂直于棒的恒定速度v沿金屬導(dǎo)軌滑行時(shí)，其他電阻不計(jì)，電阻R中的電流為()圖13A. B.C. D.答案A解析因磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向、棒的運(yùn)動(dòng)方向及棒本身三者相互垂直，故EBlv，其中l(wèi)，I，選項(xiàng)A正確8如圖14所示，一對(duì)光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距0.4 m，左端接有阻值為0.2 的電阻一質(zhì)量為0.2 kg、電阻為0.1 的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌之間有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.5 T棒在水平向右的外力作用下以0.3 m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸已知導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)，則()圖14AMN棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中兩端的電壓為0.02 VBMN棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中兩端的電壓為0.06 VC棒勻速運(yùn)動(dòng)1 s過(guò)程中電阻R發(fā)熱0.008 JD棒勻速運(yùn)動(dòng)1 s過(guò)程中電阻R發(fā)熱0.012 J答案C解析EBlv0.50.40.3 V0.06 V，I0.2 A，根據(jù)閉合電路知識(shí)知MN棒兩端電壓為路端電壓UIR0.04 V，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；QI2Rt0.220.21 J0.008 J，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題1圖象類型電磁感應(yīng)中主要涉及的圖象有Bt圖象、t圖象、Et圖象和It圖象還常涉及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和感應(yīng)電流I隨線圈位移x變化的圖象，即Ex圖象和Ix圖象2應(yīng)用知識(shí)(1)四個(gè)規(guī)律：左手定則、安培定則、右手定則、楞次定律(2)應(yīng)用公式：平均電動(dòng)勢(shì)En平動(dòng)切割電動(dòng)勢(shì)EBlv轉(zhuǎn)動(dòng)切割電動(dòng)勢(shì)EBl2閉合電路的歐姆定律I安培力FBIl牛頓運(yùn)動(dòng)定律的相關(guān)公式等3基本方法(1)明確圖象的種類，是Bt圖象還是t圖象，或者Et圖象、It圖象等(2)分析電磁感應(yīng)的具體過(guò)程(3)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等規(guī)律列出函數(shù)方程(4)根據(jù)函數(shù)方程進(jìn)行數(shù)學(xué)分析如斜率及其變化、兩軸的截距、圖線與坐標(biāo)軸所圍圖形的面積等代表的物理意義(5)畫(huà)圖象或判斷圖象例4如圖15，在光滑水平桌面上有一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R的正方形導(dǎo)線框在導(dǎo)線框右側(cè)有一寬度為d(dL)的條形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)的邊界與導(dǎo)線框的一邊平行，磁場(chǎng)方向豎直向下導(dǎo)線框以某一初速度向右運(yùn)動(dòng)，t0時(shí)導(dǎo)線框的右邊恰與磁場(chǎng)的左邊界重合，隨后導(dǎo)線框進(jìn)入并通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域下列vt圖象中，可能正確描述上述過(guò)程的是()圖15答案D解析導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，線框受到向左的安培力作用，根據(jù)EBLv、I、FBIL得F，隨著v的減小，安培力F減小，導(dǎo)線框做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)整個(gè)導(dǎo)線框在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，無(wú)感應(yīng)電流，導(dǎo)線框做勻速運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)線框離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中，根據(jù)F，導(dǎo)線框做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，所以選項(xiàng)D正確電磁感應(yīng)中圖象問(wèn)題的分析技巧1對(duì)于圖象選擇問(wèn)題常用排除法：先看方向再看大小及特殊點(diǎn)2對(duì)于圖象的描繪：先定性或定量表示出所研究問(wèn)題的函數(shù)關(guān)系，注意橫、縱坐標(biāo)表達(dá)的物理量及各物理量的單位，畫(huà)出對(duì)應(yīng)物理圖象(常有分段法、數(shù)學(xué)法)3對(duì)圖象的理解：看清橫、縱坐標(biāo)表示的量，理解圖象的物理意義變式題組9磁卡的磁條中有用于存儲(chǔ)信息的磁極方向不同的磁化區(qū)，刷卡器中有檢測(cè)線圈當(dāng)以速度v0刷卡時(shí)，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其Et關(guān)系如圖16所示如果只將刷卡速度改為，線圈中的Et關(guān)系圖可能是()圖16答案D解析當(dāng)以不同速度刷卡時(shí)，磁卡的不同的磁化區(qū)經(jīng)過(guò)線圈時(shí)，線圈內(nèi)的磁通量的變化量是相同的，刷卡速度由v0變?yōu)闀r(shí)，完成相同磁通量變化的時(shí)間t變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，由En得線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相應(yīng)的都變?yōu)樵瓉?lái)的，故D選項(xiàng)正確10將一段導(dǎo)線繞成圖17甲所示的閉合回路，并固定在水平面(紙面)內(nèi)回路的ab邊置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中回路的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場(chǎng)，以向里為磁場(chǎng)的正方向，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示用F表示ab邊受到的安培力，以水平向右為F的正方向，能正確反映F隨時(shí)間t變化的圖象是()圖17答案B解析0時(shí)間內(nèi)，回路中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较颉⒋笮〔蛔兊母袘?yīng)電流，根據(jù)左手定則可以判定ab邊所受安培力向左.T時(shí)間內(nèi)，回路中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较颉⒋笮〔蛔兊母袘?yīng)電流，根據(jù)左手定則可以判定ab邊所受安培力向右，故B正確.1(多選)如圖1所示，電流表與螺線管組成閉合電路，以下能使電流表指針偏轉(zhuǎn)的是()圖1A將磁鐵插入螺線管的過(guò)程中B磁鐵放在螺線管中不動(dòng)時(shí)C磁鐵停在螺線管上方不動(dòng)的時(shí)候D將磁鐵從螺線管中向下拉出的過(guò)程中答案AD解析只要是線圈中的磁通量發(fā)生變化，回路中就有感應(yīng)電流，指針便會(huì)偏轉(zhuǎn)；只要是線圈中的磁通量不發(fā)生變化，回路中無(wú)感應(yīng)電流，指針便不會(huì)偏轉(zhuǎn)在磁鐵插入、拉出過(guò)程中線圈中的磁通量均發(fā)生變化，因此A、D正確；磁鐵放在螺線管中不動(dòng)時(shí)，線圈中的磁通量不發(fā)生變化，無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，故B錯(cuò)誤；磁鐵放在螺線管上方不動(dòng)時(shí)，線圈中的磁通量不發(fā)生變化，無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，故C錯(cuò)誤2(多選)(2016金華十校聯(lián)考)在圖2中，線圈M和線圈P繞在同一鐵芯上，則()圖2A當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S的一瞬間，線圈P里沒(méi)有感應(yīng)電流B當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S的一瞬間，線圈P里有感應(yīng)電流C當(dāng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S的一瞬間，線圈P里沒(méi)有感應(yīng)電流D當(dāng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S的一瞬間，線圈P里有感應(yīng)電流答案BD解析閉合與斷開(kāi)S的瞬間，P內(nèi)的磁通量都會(huì)發(fā)生變化，有感應(yīng)電流產(chǎn)生3如圖3，均勻帶正電的絕緣圓環(huán)a與金屬圓環(huán)b同心共面放置，當(dāng)a繞O點(diǎn)在其所在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，b中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，且具有收縮趨勢(shì)，由此可知，圓環(huán)a()圖3A順時(shí)針加速旋轉(zhuǎn)B順時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)C逆時(shí)針加速旋轉(zhuǎn)D逆時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)答案B解析依題意，b中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，這是圓環(huán)b中向外的磁通量增大或向里的磁通量減小所致討論時(shí)要注意圓環(huán)a產(chǎn)生的磁場(chǎng)有環(huán)內(nèi)與環(huán)外之分，但以環(huán)內(nèi)為主，要使圓環(huán)b中向外的磁通量增大，則a環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)向外，且增大，故圓環(huán)a應(yīng)逆時(shí)針加速旋轉(zhuǎn)，此時(shí)a、b兩環(huán)中為異向電流相互排斥，圓環(huán)b應(yīng)具有擴(kuò)張趨勢(shì)，故C、D錯(cuò)；要使圓環(huán)b中向里的磁通量減小，則a環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)向里，且減小，故圓環(huán)a應(yīng)順時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)，此時(shí)a、b兩環(huán)中為同向電流相互吸引，圓環(huán)b應(yīng)具有收縮趨勢(shì)，故A錯(cuò)，B對(duì)4(2016麗水模擬)如圖4所示，甲是閉合銅線框，乙是有缺口的銅線框，丙是閉合的塑料線框，它們的正下方都放置一薄強(qiáng)磁鐵，現(xiàn)將甲、乙、丙拿至相同高度H處同時(shí)釋放(各線框下落過(guò)程中不翻轉(zhuǎn))，則以下說(shuō)法正確的是()圖4A三者同時(shí)落地B甲、乙同時(shí)落地，丙后落地C甲、丙同時(shí)落地，乙后落地D乙、丙同時(shí)落地，甲后落地答案D解析甲是銅線框，在下落過(guò)程中產(chǎn)生感應(yīng)電流，所受的安培力阻礙它的下落，故所需的時(shí)間長(zhǎng)；乙沒(méi)有閉合回路，丙是塑料線框，故都不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，它們做自由落體運(yùn)動(dòng)，故D正確5如圖5所示，一圓形閉合銅環(huán)由高處從靜止開(kāi)始下落，穿過(guò)一根豎直懸掛的條形磁鐵，銅環(huán)的中心軸線與條形磁鐵的中軸線始終保持重合若取磁鐵中心O為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立豎直向下為正方向的x軸，則下圖中最能正確反映環(huán)中感應(yīng)電流i隨環(huán)心位置坐標(biāo)x變化的關(guān)系圖象是()圖5答案B解析閉合銅環(huán)下落過(guò)程的側(cè)視圖如圖所示，據(jù)右手定則或楞次定律可知閉合銅環(huán)在原點(diǎn)O上方和下方時(shí)電流方向相反，D錯(cuò)閉合銅環(huán)從位置到位置過(guò)程電動(dòng)勢(shì)E變大，位置速度與磁感線平行，E0，閉合銅環(huán)下落過(guò)程加速運(yùn)動(dòng)，且在原點(diǎn)O下方速度較大，電動(dòng)勢(shì)E的最大值比上方E的最大值大，A、C錯(cuò)，B對(duì)6(2016溫州市調(diào)研)如圖6是用于觀察自感現(xiàn)象的電路圖，設(shè)線圈的自感系數(shù)較大，線圈的直流電阻RL與燈泡的電阻R滿足RLR，則在開(kāi)關(guān)S由閉合到斷開(kāi)的瞬間，可以觀察到()圖6A燈泡立即熄滅B燈泡逐漸熄滅C燈泡有明顯的閃亮現(xiàn)象D只有在RLR時(shí)，才會(huì)看到燈泡有明顯的閃亮現(xiàn)象答案C解析S閉合電路穩(wěn)定時(shí)，由于RLR，那么ILIR，S斷開(kāi)的瞬時(shí)，流過(guò)線圈的電流IL要減小，在L上產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)要阻礙電流的減小，通過(guò)燈原來(lái)的電流IR隨著開(kāi)關(guān)斷開(kāi)變?yōu)榱?，而燈與線圈形成閉合回路，流過(guò)線圈的電流IL通過(guò)燈泡，由于ILIR，因此燈開(kāi)始有明顯的閃亮現(xiàn)象，C正確，A、B錯(cuò)誤；若RLR，則ILIR，這樣不會(huì)有明顯的閃亮現(xiàn)象，D錯(cuò)7(多選)如圖7甲、乙所示的電路中，電阻R和自感線圈L的電阻值都很小，且小于燈泡A的電阻，接通S，使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡A發(fā)光，則()圖7A在電路甲中，斷開(kāi)S后，A將逐漸變暗B在電路甲中，斷開(kāi)S后，A將先變得更亮，然后才逐漸變暗C在電路乙中，斷開(kāi)S后，A將逐漸變暗D在電路乙中，斷開(kāi)S后，A將先變得更亮，然后才逐漸變暗答案AD解析題圖甲所示電路中，燈A和線圈L串聯(lián)，電流相同，斷開(kāi)S時(shí)，線圈上產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙原電流的減小，通過(guò)R、A形成回路，燈A逐漸變暗；題圖乙所示電路中，電阻R和燈A串聯(lián)，燈A的電阻大于線圈L的電阻，電流則小于線圈L中的電流，斷開(kāi)S時(shí)，電源不給燈供電，而線圈L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的減小，通過(guò)R、A形成回路，燈A中電流比原來(lái)大，變得更亮，然后逐漸變暗8(多選)(2014江蘇7)如圖8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(guò)了幾分鐘，杯內(nèi)的水沸騰起來(lái)若要縮短上述加熱時(shí)間，下列措施可行的有()圖8A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)接通交流電源時(shí)，金屬杯處在變化的磁場(chǎng)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(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)，瓷杯不能產(chǎn)生渦電流，取走鐵芯會(huì)導(dǎo)致磁性減弱所以選項(xiàng)A、B正確，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤9.如圖9所示，半徑為R的圓形線圈共有n匝，其中心位置處半徑為r的虛線范圍內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面若磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則穿過(guò)線圈的磁通量為()圖9ABR2 BBr2CnBR2 DnBr2答案B解析磁通量與線圈匝數(shù)無(wú)關(guān)，磁感線穿過(guò)的面積為r2，而并非R2，故B項(xiàng)對(duì)10如圖10所示，一正方形線圈的匝數(shù)為n，邊長(zhǎng)為a，線圈平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，且一半處在磁場(chǎng)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(guò)程中，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為()圖10A. B. C. D.答案B解析線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EnnSn，選項(xiàng)B正確11(2015海南單科2)如圖11所示，空間有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，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(dòng)時(shí)，棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為，將此棒彎成兩段長(zhǎng)度相等且相互垂直的折線，置于與磁感應(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(dòng)時(shí)，棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為.則等于()圖11A. B. C1 D.答案B解析設(shè)折彎前金屬棒切割磁感線的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，BLv；折彎后，金屬棒切割磁感線的有效長(zhǎng)度為lL，故產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為BlvBLv，所以，B正確12(2015浙江1月學(xué)考30)如圖12所示，某實(shí)驗(yàn)小組在操場(chǎng)上做搖繩發(fā)電實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)導(dǎo)線兩端分別連在靈敏電流表的兩個(gè)接線柱上，形成閉合電路兩位同學(xué)以每2秒約3圈的轉(zhuǎn)速勻速搖動(dòng)AB段導(dǎo)線假定被搖動(dòng)的導(dǎo)線由水平位置1按圖示方向第一次運(yùn)動(dòng)到豎直位置2的過(guò)程中，磁通量的變化量約為104 Wb，則該過(guò)程回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)約為()圖12A2104 V B2.7104 VC3104 V D6104 V答案D解析T s，tT s，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，E V6104 V，故D項(xiàng)正確13.如圖13所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬桿MN在平行金屬導(dǎo)軌上以速度v向右勻速滑動(dòng)，MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1；若磁感應(yīng)強(qiáng)度增為2B，其他條件不變，MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變?yōu)镋2.則通過(guò)電阻R的電流方向及E1與E2之比E1E2分別為()圖13Aca,21 Bac,21Cac,12 Dca,12答案C解析金屬桿垂直切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBlv，判斷金屬桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向可用右手定則由右手定則判斷可得，通過(guò)電阻R的電流方向?yàn)閍c，由EBlv知，E1Blv，E22Blv，則E1E212，故選項(xiàng)C正確14(2016臺(tái)州模擬)如圖14所示，半徑為r的金屬圓盤(pán)在垂直于盤(pán)面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，繞O軸以角速度沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，則通過(guò)電阻R的電流的方向和大小是(金屬圓盤(pán)的電阻不計(jì)，R左側(cè)導(dǎo)線與圓盤(pán)邊緣接觸，右側(cè)導(dǎo)線與圓盤(pán)中心接觸)()圖14A由c到d，IB由d到c，IC由c到d，ID由d到c，I答案D解析可將金屬圓盤(pán)看成由無(wú)數(shù)條金屬棒沿半徑方向排列，每條金屬棒在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)不變，故金屬圓盤(pán)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為.通過(guò)電阻R的電流大小I，電流的方向可由右手定則判斷出由d到c，故選項(xiàng)D正確15如圖15所示，導(dǎo)線全部為裸導(dǎo)線，半徑為r的圓內(nèi)有垂直于圓平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一根長(zhǎng)度大于2r的導(dǎo)線MN以速率v在圓環(huán)上無(wú)摩擦地自左端勻速滑到右端，電路的固定電阻為R，其余電阻不計(jì)，試求：圖15(1)MN從圓環(huán)左端滑到右端的過(guò)程中，電阻R上的電流的平均值及通過(guò)的電荷量(2)MN從圓環(huán)左端滑到右端的過(guò)程中，電阻R上的電流的最大值答案(1)(2)解析(1)從左端到右端磁通量變化量Br2，平均電動(dòng)勢(shì)，因此平均電流為，通過(guò)R的電量qt.(2)導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)到圓環(huán)的圓心處時(shí)，切割的有效長(zhǎng)度最大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大EmB2rv，因此，Im.