《2019版高考物理總復(fù)習(xí) 第十章 電磁感應(yīng) 基礎(chǔ)課2 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感 渦流學(xué)案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019版高考物理總復(fù)習(xí) 第十章 電磁感應(yīng) 基礎(chǔ)課2 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感 渦流學(xué)案（20頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、基礎(chǔ)課2法拉第電磁感應(yīng)定律自感渦流知識排查法拉第電磁感應(yīng)定律1.感應(yīng)電動勢(1)概念：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢。(2)產(chǎn)生條件：穿過回路的磁通量發(fā)生改變，與電路是否閉合無關(guān)。(3)方向判斷：感應(yīng)電動勢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：感應(yīng)電動勢的大小跟穿過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)電動勢的關(guān)系：遵守閉合電路的歐姆定律，即I。3.導(dǎo)體切割磁感線的情形(1)若B、l、v相互垂直，則EBlv。(2)vB時，E0。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。(2)
2、自感電動勢定義：在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫做自感電動勢。表達(dá)式：EL。(3)自感系數(shù)L相關(guān)因素：與線圈的大小、形狀、匝數(shù)以及是否有鐵芯有關(guān)。單位：亨利(H)，1 mH103 H，1 H106 H。2.渦流當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時，在它附近的任何導(dǎo)體中都會產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流像水的漩渦所以叫渦流。小題速練1.思考判斷(1)0，不一定等于0。()(2)感應(yīng)電動勢E與線圈匝數(shù)n有關(guān)，所以、的大小均與線圈匝數(shù)有關(guān)。()(3)磁場相對導(dǎo)體棒運動時，導(dǎo)體棒中也能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。()(4)線圈匝數(shù)n越多，磁通量越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大。()(5)線圈中的電流越大，自感系數(shù)也越大。()(6)自感電動勢
3、阻礙電流的變化，但不能阻止電流的變化。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2.人教版選修32P17T1改編將閉合多匝線圈置于僅隨時間變化的磁場中，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，下列表述正確的是()A.感應(yīng)電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)B.穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動勢越大C.穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢越大D.感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同答案C法拉第電磁感應(yīng)定律的理解和應(yīng)用1.法拉第電磁感應(yīng)定律的理解(1)感應(yīng)電動勢的大小由線圈的匝數(shù)和穿過線圈的磁通量的變化率共同決定，而與磁通量的大小、變化量的大小沒有必然聯(lián)系。(2)磁通量的變化率對應(yīng)t圖線上某點切線的斜
4、率。2.應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律的三種情況(1)磁通量的變化是由面積變化引起時，BS，則En；(2)磁通量的變化是由磁場變化引起時，BS，則En；(3)磁通量的變化是由面積和磁場變化共同引起時，則根據(jù)定義求，末初，Enn?！镜淅枯p質(zhì)細(xì)線吊著一質(zhì)量為m0.42 kg、邊長為L1 m、匝數(shù)n10的正方形線圈，其總電阻為r1 。在線圈的中間位置以下區(qū)域分布著磁場，如圖1甲所示。磁場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示。(取g10 m/s2)圖1(1)判斷線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是順時針還是逆時針；(2)求線圈的電功率；(3)求在t4 s時輕質(zhì)細(xì)線的拉力大小。解析(1)由楞次定
5、律知感應(yīng)電流的方向為逆時針方向。(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律得EnnL20.5 V則P0.25 W(3)I0.5 A，F(xiàn)安nBILF安F線mg聯(lián)立解得F線1.2 N。答案(1)逆時針(2)0.25 W(3)1.2 N【拓展延伸】(1)在【典例】中磁感應(yīng)強(qiáng)度為多少時，細(xì)線的拉力剛好為0?(2)在【典例】中求在t6 s內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量？解析(1)細(xì)線的拉力剛好為0時滿足：F安mg，F(xiàn)安nBIL聯(lián)立解得B0.84 T(2)由qIt得q0.56 C3 C。答案(1)0.84 T(2)3 C應(yīng)用電磁感應(yīng)定律需注意的三個問題(1)公式En求解的是一個回路中某段時間內(nèi)的平均電動勢，在磁通量均勻變化時，
6、瞬時值才等于平均值。(2)利用公式EnS求感應(yīng)電動勢時，S為線圈在磁場范圍內(nèi)的有效面積。(3)通過回路截面的電荷量q僅與n、和回路電阻R有關(guān)，與時間長短無關(guān)，與是否均勻變化無關(guān)。推導(dǎo)如下：qtt。1.(2016北京理綜，16)如圖2所示，勻強(qiáng)磁場中有兩個導(dǎo)體圓環(huán)a、b，磁場方向與圓環(huán)所在平面垂直。磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間均勻增大。兩圓環(huán)半徑之比為21，圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分別為Ea和Eb，不考慮兩圓環(huán)間的相互影響。下列說法正確的是()圖2A.EaEb41，感應(yīng)電流均沿逆時針方向B.EaEb41，感應(yīng)電流均沿順時針方向C.EaEb21，感應(yīng)電流均沿逆時針方向D.EaEb21，感應(yīng)電流均沿順時針方向解
7、析由法拉第電磁感應(yīng)定律得圓環(huán)中產(chǎn)生的電動勢為Er2，則，由楞次定律可知感應(yīng)電流的方向均沿順時針方向，選項B正確。答案B2.人教版選修32P21T4改編如圖3所示，紙面內(nèi)有一矩形導(dǎo)體閉合線框abcd，ab邊長大于bc邊長，置于垂直紙面向里、邊界為MN的勻強(qiáng)磁場外，線框兩次勻速地完全進(jìn)入磁場，兩次速度大小相同，方向均垂直于MN。第一次ab邊平行MN進(jìn)入磁場，線框上產(chǎn)生的熱量為Q1，通過線框?qū)w橫截面的電荷量為q1；第二次bc邊平行MN進(jìn)入磁場，線框上產(chǎn)生的熱量為Q2，通過線框?qū)w橫截面的電荷量為q2，則()圖3A.Q1Q2，q1q2 B.Q1Q2，q1q2C.Q1Q2，q1q2 D.Q1Q2，q1
8、q2解析由QI2Rt得，Q1Rt，同理，Q2，又因為LabLbc，故Q1Q2。由電荷量qtn，故q1q2。所以選項A正確。答案A導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢切割磁感線運動的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電路中的電源。常見的情景有以下兩種：1.平動切割(1)常用公式：若運動速度v和磁感線方向垂直，則感應(yīng)電動勢EBlv。其中B、l、v三者兩兩垂直。(2)有效長度：公式中的l為有效切割長度，即導(dǎo)體在與v垂直的方向上的投影長度(3)相對性：EBlv中的速度v是相對于磁場的速度，若磁場也運動時，應(yīng)注意速度間的相對關(guān)系。2.轉(zhuǎn)動切割當(dāng)導(dǎo)體在垂直于磁場的平面內(nèi)，繞一端以角速度勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為EBlBl2，
9、如圖4所示。圖41.(2018上海閔行區(qū)模擬)如圖5所示，在外力的作用下，導(dǎo)體桿OC可繞O軸沿半徑為r的光滑的半圓形框架在勻強(qiáng)磁場中以角速度勻速轉(zhuǎn)動，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里，A、O間接有電阻R，桿和框架電阻不計，則所施外力的功率為()圖5A. B.C. D.解析因為OC是勻速轉(zhuǎn)動的，根據(jù)能量守恒可得，P外P電，又因為EBr，聯(lián)立解得P外，選項C正確。答案C2.(2017全國卷，20)(多選)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6(a)所示。已知導(dǎo)線框一直向右做勻速
10、直線運動，cd邊于t0時刻進(jìn)入磁場。線框中感應(yīng)電動勢隨時間變化的圖線如圖(b)所示(感應(yīng)電流的方向為順時針時，感應(yīng)電動勢取正)。下列說法正確的是()圖6A.磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.5 TB.導(dǎo)線框運動的速度的大小為0.5 m/sC.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外D.在t0.4 s至t0.6 s這段時間內(nèi)，導(dǎo)線框所受的安培力大小為0.1 N解析由Et圖象可知，線框經(jīng)過0.2 s全部進(jìn)入磁場，則速度v m/s0.5 m/s，選項B正確；由圖象可知，E0.01 V，根據(jù)EBlv得，B T0.2 T，選項A錯誤；根據(jù)右手定則及正方向的規(guī)定可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外，選項C正確；在t0.4 s至
11、t0.6 s這段時間內(nèi)，導(dǎo)線框中的感應(yīng)電流I A2 A, 所受的安培力大小為FBIl0.220.1 N0.04 N，選項D錯誤。答案BC3.(2018福建省畢業(yè)班質(zhì)量檢查)如圖7，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中有一固定金屬線框PMNQ，線框平面與磁感線垂直，線框?qū)挾葹長。導(dǎo)體棒CD垂直放置在線框上，并以垂直于棒的速度v向右勻速運動，運動過程中導(dǎo)體棒與金屬線框保持良好接觸。圖7(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E，推導(dǎo)MNCDM回路中的感應(yīng)電動勢EBLv；(2)已知B0.2 T，L0.4 m，v5 m/s，導(dǎo)體棒接入電路中的有效電阻R0.5 ，金屬線框電阻不計，求：導(dǎo)體棒所受到的安培力大小和方向；回路
12、中的電功率。解析(1)設(shè)在t時間內(nèi)MNCDM回路面積的變化量為S，磁通量的變化量為，則SLvt，BSBLvt根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，得EBLv(2)MNCDM回路中的感應(yīng)電動勢EBLv回路中的電流強(qiáng)度I導(dǎo)體棒受到的安培力FBIL將已知數(shù)據(jù)代入解得F0.064 N安培力的方向與速度方向相反回路中的電功率PEI將已知數(shù)據(jù)代入解得P0.32 W答案(1)見解析(2)0.064 N與速度方向相反0.32 W通電自感和斷電自感渦流1.自感現(xiàn)象的四大特點(1)自感電動勢總是阻礙導(dǎo)體中原電流的變化。(2)通過線圈中的電流不能發(fā)生突變，只能緩慢變化。(3)電流穩(wěn)定時，自感線圈就相當(dāng)于普通導(dǎo)體。(4)線圈的自感
13、系數(shù)越大，自感現(xiàn)象越明顯，自感電動勢只是延緩了過程的進(jìn)行，但它不能使過程停止，更不能使過程反向。2.自感中“閃亮”與“不閃亮”問題與線圈串聯(lián)的燈泡與線圈并聯(lián)的燈泡電路圖通電時電流逐漸增大，燈泡逐漸變亮電流突然增大，燈泡立刻變亮，然后逐漸減小達(dá)到穩(wěn)定斷電時電流逐漸減小，燈泡逐漸變暗，電流方向不變電路中穩(wěn)態(tài)電流為I1、I2若I2I1，燈泡逐漸變暗；若I2I1，燈泡閃亮后逐漸變暗。兩種情況燈泡中電流方向均改變1.(多選)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，過了幾分鐘，杯內(nèi)的水沸騰起來。若要縮短上述加熱時間，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
14、.將金屬杯換為瓷杯 D.取走線圈中的鐵芯解析當(dāng)電磁鐵接通交流電源時，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A、B正確，C、D錯誤。答案AB2.(多選)如圖9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9A.在電路甲中，斷開S后，A將逐漸變暗B.在電路甲中，斷開S后，A將先變得更亮，然后才逐漸變暗C.在電路乙中，斷開S后，A將逐漸變暗D.在電路乙中
15、，斷開S后，A將先變得更亮，然后才逐漸變暗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S時，線圈上產(chǎn)生自感電動勢，阻礙原電流的減小，通過R、A形成回路，燈A逐漸變暗，選項A正確，B錯誤；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，通過燈A的電流則小于線圈L中的電流，斷開S時，電源不給燈供電，而線圈L產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的減小，通過R、A形成回路，燈A中電流比原來大，A將變得更亮，然后逐漸變暗。答案AD3.(2017北京理綜，19)圖10甲和圖乙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(guān)S1瞬間，燈A1突然閃亮，隨后逐漸變暗；閉合開關(guān)
16、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()甲乙圖10A.圖甲中，A1與L1的電阻值相同B.圖甲中，閉合S1，電路穩(wěn)定后，A1中電流大于L1中電流C.圖乙中，變阻器R與L2的電阻值相同D.圖乙中，閉合S2瞬間，L2中電流與變阻器R中電流相等解析在圖甲中，斷開開關(guān)S1瞬間，L1與A1 構(gòu)成閉合回路，通過燈A1的電流與L1相同，又因燈A1突然閃亮，即通過A1電流增大，則可推出，閉合S1待電路穩(wěn)定后，通過L1 的電流大于通過燈A1電流，根據(jù)L1與A1并聯(lián)，所以L1的電阻小于A1的電阻，故選項A、B錯誤；在圖乙中，閉合開關(guān)S2，最終A2與A3亮度相
17、同，即電流相同，所以L2與變阻器R的電阻相同；閉合開關(guān)S2的瞬間，L2中電流小于變阻器R中電流，故選項C正確，D錯誤。答案C轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢題源：人教版選修32P14T71831年10月28日，法拉第在一次會議上展示了他發(fā)明的圓盤發(fā)電機(jī)(圖4.314甲)。它是利用電磁感應(yīng)的原理制成的，是人類歷史上的第一臺發(fā)電機(jī)。據(jù)說，在法拉第表演他的圓盤發(fā)電機(jī)時，一位貴婦人問道：“法拉第先生，這東西有什么用呢？”法拉第答道：“夫人，一個剛剛出生的嬰兒有什么用呢？”圖乙是這個圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖：銅盤安裝在水平的銅軸上，它的邊緣正好在兩磁極之間，兩塊銅片C、D分別與轉(zhuǎn)動軸和銅盤的邊緣接觸。使銅盤轉(zhuǎn)動
18、，電阻R中就有電流通過。圖4.314法拉第的圓盤發(fā)電機(jī)(1)說明圓盤發(fā)電機(jī)的原理。(2)圓盤如圖示方向轉(zhuǎn)動，請判斷通過R的電流方向。拓展1(多選)在上題中，若所加磁場為勻強(qiáng)磁場，回路的總電阻恒定，從左往右看，銅盤沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動，下列說法正確的是()A.銅片D的電勢高于銅片C的電勢B.電阻R中有正弦式交變電流流過C.銅盤轉(zhuǎn)動的角速度增大1倍，流過電阻R的電流也隨之增大1倍D.保持銅盤不動，磁場變?yōu)榉较虼怪庇阢~盤的交變磁場，則銅盤中有電流產(chǎn)生解析由右手定則可知銅片D的電勢高于銅片C的電勢，故選項A正確；產(chǎn)生感應(yīng)電動勢為EBlBl2，電流恒定，故選項B錯誤；由EBl2可知盤轉(zhuǎn)動的角速度增大1倍
19、，流過電阻R的電流也隨之增大1倍，故選項C正確；由楞次定律可知保持銅盤不動，磁場變?yōu)榉较虼怪庇阢~盤的交變磁場，則銅盤中有電流產(chǎn)生，故選項D正確。答案ACD拓展2(2016全國卷，20)(多選)法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖如圖11所示。銅圓盤安裝在豎直的銅軸上，兩銅片P、Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸。圓盤處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場B中。圓盤旋轉(zhuǎn)時，關(guān)于流過電阻R的電流，下列說法正確的是()圖11A.若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度恒定，則電流大小恒定B.若從上向下看，圓盤順時針轉(zhuǎn)動，則電流沿a到b的方向流動C.若圓盤轉(zhuǎn)動方向不變，角速度大小發(fā)生變化，則電流方向可能發(fā)生變化D.若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，則電
20、流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?倍解析將圓盤看成無數(shù)輻條組成，它們都在切割磁感線從而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，當(dāng)圓盤順時針(俯視)轉(zhuǎn)動時，根據(jù)右手定則可知圓盤上感應(yīng)電流從邊緣流向中心，流過電阻的電流方向從a到b，選項B正確；由法拉第電磁感應(yīng)定律得感生電動勢EBlBl2，I，恒定時，I大小恒定，大小變化時，I大小變化，方向不變，故選項A正確，C錯誤；由PI2R知，當(dāng)變?yōu)?倍時，P變?yōu)樵瓉淼?倍，選項D錯誤。答案AB拓展3(2015新課標(biāo)全國，15)如圖12，直角三角形金屬框abc放置的勻強(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邊以角速度逆時針轉(zhuǎn)動時，a、b、c三點的電勢分
21、別為Ua、Ub、Uc。已知bc邊的長度為l。下列判斷正確的是()圖12A.UaUc，金屬框中無電流B.UbUc，金屬框中電流方向沿abcaC.UbcBl2，金屬框中無電流D.UbcBl2，金屬框中電流方向沿acba解析金屬框繞ab邊轉(zhuǎn)動時，閉合回路abc中的磁通量始終為零(即不變)，所以金屬框中無電流。金屬框在逆時針轉(zhuǎn)動時，bc邊和ac邊均切割磁感線，由右手定則可知bc，ac，所以根據(jù)EBlv可知，UbcUacBlBlBl2。由以上分析可知選項C正確。答案C活頁作業(yè)(時間：40分鐘)A級：保分練1.如圖1所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，金屬桿MN在平行金屬導(dǎo)軌上以速度v向
22、右勻速滑動，MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為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)電動勢變?yōu)镋2。則通過電阻R的電流方向及E1與E2之比E1E2分別為()圖1A.ca，21 B.ac，21C.ac，12 D.ca，12解析用右手定則判斷出兩次金屬棒MN中的電流方向為NM，所以電阻R中的電流方向ac。由電動勢公式EBlv可知，故選項C正確。答案C2.(2018吉林省長春市七校聯(lián)考)一匝由粗細(xì)均勻的同種導(dǎo)線繞成的矩形導(dǎo)線框abcd固定不動，其中矩形區(qū)域efcd存在磁場(未畫出)，磁場方向與線圈平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B隨時間t均勻變化，且k(k0)，已知abfc4L，bc5L，已知L長
23、度的電阻為r，則導(dǎo)線框abcd中的電流為()圖2A. B. C. D.解析電路中的總電阻為R18r，電路中的感應(yīng)電動勢為ES16kL2，導(dǎo)線框abcd中的電流為I，選項A正確。答案A3.(2018云南玉溪一中檢測)如圖3所示，三個相同的金屬圓環(huán)內(nèi)存在著不同的有界勻強(qiáng)磁場，虛線表示環(huán)的某條直徑，已知所有磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化關(guān)系都滿足Bkt，磁場方向如圖所示。測得A環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流強(qiáng)度為I，則B環(huán)和C環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流強(qiáng)度分別為()圖3A.IBI，IC0 B.IBI，IC2IC.IB2I，IC2I D.IB2I，IC0解析C環(huán)中穿過圓環(huán)的磁感線完全抵消，磁通量為零，保持不變，所以沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，則I
24、C0。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得EnnSkS，S是有效面積，可得ES，所以A、B中感應(yīng)電動勢之比EAEB12，根據(jù)歐姆定律得，IB2IA2I。選項D正確。答案D4.(多選)如圖4所示，條形磁鐵位于固定的半圓光滑軌道的圓心位置，一半徑為R、質(zhì)量為m的金屬球從半圓軌道的一端沿半圓軌道由靜止下滑，重力加速度大小為g。下列說法正確的是()圖4A.金屬球會運動到半圓軌道的另一端B.由于金屬球沒有形成閉合電路，所以金屬球中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流C.金屬球受到的安培力做負(fù)功D.系統(tǒng)產(chǎn)生的總熱量為mgR解析金屬球在運動過程中，穿過金屬球的磁通量不斷變化，在金屬球內(nèi)形成閉合回路，產(chǎn)生渦流，金屬球受到的安培力做負(fù)功，金屬
25、球產(chǎn)生的熱量不斷地增加，機(jī)械能不斷地減少，直至金屬球停在半圓軌道的最低點，選項C正確，A、B錯誤；根據(jù)能量守恒定律得系統(tǒng)產(chǎn)生的總熱量為mgR，選項D正確。答案CD5.在研究自感現(xiàn)象的實驗中，用兩個完全相同的燈泡A、B與自感系數(shù)很大的線圈L和定值電阻R組成如圖5所示的電路(線圈的直流電阻可忽略，電源的內(nèi)阻不能忽略)，關(guān)于這個實驗下面說法正確的是()圖5A.閉合開關(guān)的瞬間，A、B一起亮，然后A熄滅B.閉合開關(guān)的瞬間，B比A先亮，然后B逐漸變暗C.閉合開關(guān)，待電路穩(wěn)定后斷開開關(guān)，B逐漸變暗，A閃亮一下然后逐漸變暗D.閉合開關(guān)，待電路穩(wěn)定后斷開開關(guān)，A、B燈中的電流方向均為從左向右解析閉合開關(guān)的瞬間，
26、線圈中產(chǎn)生很大的自感電動勢，阻礙電流的通過，故B立即亮，A逐漸變亮。隨著A中的電流逐漸變大，流過電源的電流也逐漸變大，路端電壓逐漸變小，故B逐漸變暗，選項A錯誤，B正確；電路穩(wěn)定后斷開開關(guān)，線圈相當(dāng)于電源，對A、B供電，回路中的電流在原來通過A的電流的基礎(chǔ)上逐漸變小，故A逐漸變暗，B閃亮一下然后逐漸變暗，選項C錯誤；斷開開關(guān)后，線圈中的自感電流從左向右，A燈中電流從左向右，B燈中電流從右向左，故選項D錯誤。答案B6.(2018內(nèi)蒙古部分學(xué)校高三上學(xué)期期末聯(lián)考)如圖6甲所示，固定閉合線圈abcd處于方向垂直紙面向外的磁場中，磁感線分布均勻，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示，則下
27、列說法正確的是()圖6A.t1 s時，ab邊受到的安培力方向向左B.t2 s時，ab邊受到的安培力為0C.t2 s時，ab邊受到的安培力最大D.t4 s時，ab邊受到的安培力最大解析由題圖知，02 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小逐漸增大，根據(jù)楞次定律知線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向為順時針方向，根據(jù)左手定則判斷知ab邊受到的安培力方向向右，選項A錯誤；t2 s時，0，感應(yīng)電流I0，安培力F0，選項B正確，C錯誤；t4 s時，B0，安培力F0，選項D錯誤。答案B7.(多選)某探究性學(xué)習(xí)小組研制了一種發(fā)電裝置如圖7甲所示。圖乙為其俯視圖。將8塊外形相同的磁鐵交錯放置組合成一個高h(yuǎn)0.5 m、半徑r0.2 m的圓柱體
28、，其可繞固定軸OO逆時針(俯視)轉(zhuǎn)動，角速度100 rad/s。設(shè)圓柱外側(cè)附近每個磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B0.2 T、方向都垂直于圓柱體側(cè)表面。緊靠圓柱體外側(cè)固定一根長度與圓柱體高相等、電阻為R10.5 的細(xì)金屬桿ab，桿ab與軸OO平行。圖丙中阻值R1.5 的電阻與理想電流表A串聯(lián)后接在桿ab兩端。下列說法正確的是()圖7A.電流表A的示數(shù)為1 AB.桿ab產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值約為2.83 VC.電阻R消耗的電功率為2 WD.在圓柱體轉(zhuǎn)過一周的時間內(nèi)，流過電流表A的總電荷量為零解析桿ab切割磁感線產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢為EmBhv，又vr，解得Em2 V；因為B的大小及v的大小均不變，
29、所以最大電動勢的大小不變，且電動勢的有效值EEm2 V，選項B錯誤；電流表A的示數(shù)為I A1 A，選項A正確；PRI2R121.5 W1.5 W，選項C錯誤；在圓柱體轉(zhuǎn)過一周的時間內(nèi)，流過電流表A的平均電流為零，即流過電表A的總電荷量為零，選項D正確。答案AD8.在范圍足夠大、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，B0.2 T，有一水平放置的光滑框架，寬度為l0.4 m，如圖8所示，框架上放置一質(zhì)量為0.05 kg、電阻為1 的金屬桿cd，框架電阻不計。若cd桿以恒定加速度a2 m/s2，由靜止開始做勻加速直線運動，則：圖8(1)在5 s內(nèi)平均感應(yīng)電動勢是多少？(2)第5 s末，回路中的電流多大？(3)第
30、5 s末，作用在cd桿上的水平外力多大？解析(1)5 s內(nèi)的位移xat225 m，5 s內(nèi)的平均速度v5 m/s(也可用v m/s5 m/s求解)故平均感應(yīng)電動勢EBlv0.4 V。(2)第5 s末：vat10 m/s，此時感應(yīng)電動勢EBlv則回路電流為I A0.8 A。(3)桿做勻加速運動，則FF安ma，即FBIlma0.164 N。答案(1)0.4 V(2)0.8 A(3)0.164 NB級：拔高練9.(多選)半徑為a、右端開小口的導(dǎo)體圓環(huán)和長為2a的導(dǎo)體直桿，單位長度的電阻均為R0。圓環(huán)水平固定放置，整個內(nèi)部區(qū)域分布著豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。桿在圓環(huán)上以速度v平行于直徑CD向
31、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開始，桿的位置由確定，如圖9所示。則()圖9A.0時，桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為2BavB.時，桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為BavC.0時，桿受到的安培力大小為D.時，桿受到的安培力大小為解析根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得EBlv，其中l(wèi)為有效長度，當(dāng)0時，l2a，則E2Bav，選項A正確；當(dāng)時，la，則EBav，故選項B錯誤；根據(jù)通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力大小的計算公式可得FBIl，根據(jù)閉合電路歐姆定律可得I，當(dāng)0時，l2a，E2Bav，rR(2)aR0，解得F，選項C錯誤；當(dāng)時，la，EBav，rR(1)aR0，解得F，故選項B錯誤，D正確。答案A
32、D10.(多選)在如圖10甲所示的虛線框內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，設(shè)圖甲所示磁場方向為正，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示。邊長為l，電阻為R的正方形均勻線框abcd有一半處在磁場中，磁場方向垂直于線框平面，此時線框ab邊的發(fā)熱功率為P，則()圖10A.線框中的感應(yīng)電動勢為B.線框中感應(yīng)電流為2C.線框cd邊的發(fā)熱功率為D.b端電勢高于a端電勢解析由題圖乙可知，在每個周期內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間均勻變化，線框中產(chǎn)生大小恒定的感應(yīng)電流，設(shè)感應(yīng)電流為I，則對ab邊有，PI2R，得I2，選項B正確；由閉合電路歐姆定律得，感應(yīng)電動勢為EIR2，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得El2，由題圖乙知，聯(lián)立解得E，故選項A錯誤；線
33、框的四邊電阻相等，電流相等，則發(fā)熱功率相等，都為P，故選項C錯誤；由楞次定律判斷可知，線框中感應(yīng)電流方向為逆時針，則b端電勢高于a端電勢，故選項D正確。答案BD11.(多選)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、電阻為R的均勻金屬棒AB置于圓導(dǎo)軌上面，BA的延長線通過圓導(dǎo)軌中心O，裝置的俯視圖如圖11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。在兩環(huán)之間接阻值為R的定值電阻和電容為C的電容器。金屬棒在水平外力作用下以角速度繞O逆時針勻速轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸。導(dǎo)軌電阻不計。下列說法正確的是()圖11A.金屬棒中電流從B流向AB.
34、金屬棒兩端電壓為Br2C.電容器的M板帶負(fù)電D.電容器所帶電荷量為CBr2解析根據(jù)右手定則可知金屬棒中電流從B流向A，選項A正確；金屬棒轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的電動勢為EBrBr2，切割磁感線的金屬棒相當(dāng)于電源，金屬棒兩端電壓相當(dāng)于電源的路端電壓，因而UEBr2，選項B正確；金屬棒A端相當(dāng)于電源正極，電容器M板帶正電，選項C錯誤；由C可得電容器所帶電荷量為QCBr2，選項D錯誤。答案AB12.(1)如圖12甲所示，兩根足夠長的平行導(dǎo)軌，間距L0.3 m，在導(dǎo)軌間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B10.5 T。一根直金屬桿MN以v2 m/s的速度向右勻速運動，桿MN始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。桿MN的電阻r
35、11 ，導(dǎo)軌的電阻可忽略。求桿MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E1；(2)如圖乙所示，一個匝數(shù)n100的圓形線圈，面積S10.4 m2，電阻r21 。在線圈中存在面積S20.3 m2垂直線圈平面(指向紙外)的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度B2隨時間t變化的關(guān)系如圖丙所示。求圓形線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E2；(3)將一個R2 的電阻分別與圖甲和圖乙中的a、b端相連接，然后b端接地。試判斷以上兩種情況中，哪種情況a端的電勢較高？并求出較高的電勢a。圖12解析(1)桿MN做切割磁感線的運動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E1B1Lv0.3 V。(2)穿過圓形線圈的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E2nS24.5 V。(3)題圖甲中ab0，題圖乙中ab0，所以當(dāng)電阻R與題圖甲中的導(dǎo)軌相連接時，a端的電勢較高。此時通過電阻R的電流I電阻R兩端的電勢差abIRa端的電勢aIR0.2 V。答案(1)0.3 V(2)4.5 V(3)與圖甲中的導(dǎo)軌相連接a端電勢高a0.2 V20
2019版高考物理總復(fù)習(xí) 第十章 電磁感應(yīng) 基礎(chǔ)課2 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感 渦流學(xué)案
