2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十章 電磁感應(yīng) 第2講 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感 渦流學(xué)案

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1、第2講法拉第電磁感應(yīng)定律自感渦流【基礎(chǔ)梳理】一、法拉第電磁感應(yīng)定律1感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(1)概念：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)(2)產(chǎn)生：只要穿過(guò)回路的磁通量發(fā)生變化，就能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，與電路是否閉合無(wú)關(guān)(3)方向：產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電路(導(dǎo)體或線(xiàn)圈)相當(dāng)于電源，電源的正、負(fù)極可由右手定則或楞次定律判斷(4)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I2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，n為線(xiàn)圈匝數(shù)3導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)的情形(1)若B、l、v相互垂直，則EBlv(2)若Bl，lv，v與B夾角為，則EBlvsin_若vB

2、，則E0.二、自感與渦流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(chēng)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(xiàn)圈的大小、形狀、匝數(shù)以及是否有鐵芯有關(guān)2渦流當(dāng)線(xiàn)圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，在它附近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生像水的旋渦狀的感應(yīng)電流(1)電磁阻尼：當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)(2)電磁驅(qū)動(dòng)：如果磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，使導(dǎo)體受到安培力作用，安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來(lái)交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)就是利用電磁驅(qū)動(dòng)的原理工作的【自我診斷】判一判(1)磁場(chǎng)相對(duì)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)

3、體棒中也能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)()(2)線(xiàn)圈匝數(shù)n越多，磁通量越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大()(3)線(xiàn)圈中的電流越大，自感系數(shù)也越大()(4)自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的變化，但不能阻止電流的變化()提示：(1)(2)(3)(4)做一做在如圖所示的電路中，a、b為兩個(gè)完全相同的燈泡，L為自感系數(shù)較大而電阻不能忽略的線(xiàn)圈，E為電源，S為開(kāi)關(guān)關(guān)于兩燈泡點(diǎn)亮和熄滅的情況下列說(shuō)法正確的是()A合上開(kāi)關(guān)，a先亮，b后亮；穩(wěn)定后a、b一樣亮B合上開(kāi)關(guān)，b先亮，a后亮；穩(wěn)定后b比a更亮一些C斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，a逐漸熄滅，b先變得更亮后再與a同時(shí)熄滅D斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，b逐漸熄滅，a先變得更亮后再與b同時(shí)熄滅提示：B對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理

4、解與應(yīng)用學(xué)生用書(shū)P201【知識(shí)提煉】1感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的決定因素(1)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(xiàn)圈的匝數(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(2)當(dāng)僅由B引起時(shí)，則En；當(dāng)僅由S引起時(shí)，則En.2磁通量的變化率是t圖象上某點(diǎn)切線(xiàn)的斜率3求解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)常見(jiàn)的情況與方法情景圖研究對(duì)象回路(不一定閉合)一段直導(dǎo)線(xiàn)(或等效成直導(dǎo)線(xiàn))繞一端轉(zhuǎn)動(dòng)的一段導(dǎo)體棒繞與B垂直的軸轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)線(xiàn)框表達(dá)式EnEBLvsin EBL2ENBSsin(t0)【典題例析】(2016高考全國(guó)卷)如圖，兩條相距l(xiāng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面(紙面)內(nèi)，其左端接一阻值為R的電阻；一與導(dǎo)軌垂

5、直的金屬棒置于兩導(dǎo)軌上；在電阻、導(dǎo)軌和金屬棒中間有一面積為S的區(qū)域，區(qū)域中存在垂直于紙面向里的均勻磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1隨時(shí)間t的變化關(guān)系為B1kt，式中k為常量；在金屬棒右側(cè)還有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，區(qū)域左邊界MN(虛線(xiàn))與導(dǎo)軌垂直，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，方向也垂直于紙面向里某時(shí)刻，金屬棒在一外加水平恒力的作用下從靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，在t0時(shí)刻恰好以速度v0越過(guò)MN，此后向右做勻速運(yùn)動(dòng)金屬棒與導(dǎo)軌始終相互垂直并接觸良好，它們的電阻均忽略不計(jì)求：(1)在t0到tt0時(shí)間間隔內(nèi)，流過(guò)電阻的電荷量的絕對(duì)值；(2)在時(shí)刻t(tt0)穿過(guò)回路的總磁通量和金屬棒所受外加水平恒力的大小審題指導(dǎo)(1)t0前

6、只有左側(cè)區(qū)域磁通量變化引起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(2)t0后感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)由左、右兩側(cè)磁通量變化引起(3)金屬棒越過(guò)MN勻速運(yùn)動(dòng)，所加外力等于運(yùn)動(dòng)過(guò)程受到的安培力解析(1)在金屬棒未越過(guò)MN之前，t時(shí)刻穿過(guò)回路的磁通量為ktS設(shè)在從t時(shí)刻到tt的時(shí)間間隔內(nèi)，回路磁通量的變化量為，流過(guò)電阻R的電荷量為q.由法拉第電磁感應(yīng)定律有E由歐姆定律有i由電流的定義有i聯(lián)立式得|q|t由式得，在t0到tt0的時(shí)間間隔內(nèi)，流過(guò)電阻R的電荷量q的絕對(duì)值為|q|.(2)當(dāng)tt0時(shí)，金屬棒已越過(guò)MN，由于金屬棒在MN右側(cè)做勻速運(yùn)動(dòng)，有fF式中，f是外加水平恒力，F(xiàn)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)施加的安培力設(shè)此時(shí)回路中的電流為I，F(xiàn)的大小為FB0lI此

7、時(shí)金屬棒與MN之間的距離為sv0(tt0)勻強(qiáng)磁場(chǎng)穿過(guò)回路的磁通量為B0ls回路的總磁通量為t式中，仍如式所示由式得，在時(shí)刻t(tt0)穿過(guò)回路的總磁通量為tB0lv0(tt0)kSt在t到tt的時(shí)間間隔內(nèi)，總磁通量的改變量為t(B0lv0kS)t由法拉第電磁感應(yīng)定律得，回路感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為Et由歐姆定律有I聯(lián)立式得f(B0lv0kS).答案見(jiàn)解析應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律應(yīng)注意的三個(gè)問(wèn)題(1)公式En求解的是一個(gè)回路中某段時(shí)間內(nèi)的平均電動(dòng)勢(shì)，在磁通量均勻變化時(shí)，瞬時(shí)值才等于平均值(2)利用公式EnS求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)，S為線(xiàn)圈在磁場(chǎng)范圍內(nèi)的有效面積(3)通過(guò)回路截面的電荷量q僅與n、和回路電阻R有

8、關(guān)，與時(shí)間長(zhǎng)短無(wú)關(guān)，與是否均勻變化無(wú)關(guān)推導(dǎo)如下：qItt.【遷移題組】遷移1對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解1將閉合多匝線(xiàn)圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中，線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，關(guān)于線(xiàn)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(xiàn)圈的匝數(shù)無(wú)關(guān)B穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大C穿過(guò)線(xiàn)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)方向始終相同解析：選C.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(xiàn)圈匝數(shù)有關(guān)，A錯(cuò)誤；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

9、同”，D錯(cuò)誤遷移2感生電動(dòng)勢(shì)En的應(yīng)用2(2016高考北京卷)如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩個(gè)導(dǎo)體圓環(huán)a、b，磁場(chǎng)方向與圓環(huán)所在平面垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)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(dòng)勢(shì)分別為Ea和Eb，不考慮兩圓環(huán)間的相互影響下列說(shuō)法正確的是()AEaEb41，感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針?lè)较駼EaEb41，感應(yīng)電流均沿順時(shí)針?lè)较駽EaEb21，感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針?lè)较駾EaEb21，感應(yīng)電流均沿順時(shí)針?lè)较蚪馕觯哼xB.由法拉第電磁感應(yīng)定律Er2，為常數(shù)，E與r2成正比，故EaEb41.磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增大，故穿過(guò)圓環(huán)的磁通量增大，由楞次定律知，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反，

10、垂直紙面向里，由安培定則可知，感應(yīng)電流均沿順時(shí)針?lè)较?，故B項(xiàng)正確導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算學(xué)生用書(shū)P202【知識(shí)提煉】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傾斜切割EBlvsin ，其中為v與B的夾角旋轉(zhuǎn)切割(以一端為軸)EBl2(1)導(dǎo)體與磁場(chǎng)方向垂直；(2)磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)2判斷(1)把產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分電路或?qū)w當(dāng)做電源的內(nèi)電路，那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源(2)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(3)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【典題例析】(多選)(2017

11、高考全國(guó)卷)兩條平行虛線(xiàn)間存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與紙面垂直邊長(zhǎng)為0.1 m、總電阻為0.005 的正方形導(dǎo)線(xiàn)框abcd位于紙面內(nèi)，cd邊與磁場(chǎng)邊界平行，如圖(a)所示已知導(dǎo)線(xiàn)框一直向右做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，cd邊于t0時(shí)刻進(jìn)入磁場(chǎng)線(xiàn)框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖線(xiàn)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(dòng)勢(shì)取正)下列說(shuō)法正確的是()A磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.5 TB導(dǎo)線(xiàn)框運(yùn)動(dòng)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(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線(xiàn)框所受的安培力大小為0.1 N解析由題圖(b)可知，導(dǎo)線(xiàn)框運(yùn)動(dòng)的速度大小vm/s0.5 m/s，B項(xiàng)正確；導(dǎo)線(xiàn)框

12、進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，cd邊切割磁感線(xiàn)，由EBLv，得BT0.2 T，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖可知，導(dǎo)線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?，根?jù)楞次定律可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外，C項(xiàng)正確；在0.40.6 s這段時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線(xiàn)框正在出磁場(chǎng)，回路中的電流大小IA2 A，則導(dǎo)線(xiàn)框受到的安培力FBIL0.220.1 N0.04 N，D項(xiàng)錯(cuò)誤答案BC理解EBlv的“五性”(1)正交性：本公式是在一定條件下得出的，除磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)外，還需B、l、v三者互相垂直(2)瞬時(shí)性：若v為瞬時(shí)速度，則E為相應(yīng)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(3)平均性：導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線(xiàn)時(shí)，若v為平均速度，則E為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即EBlv.(

13、4)有效性：公式中的l為導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)的有效長(zhǎng)度如圖中，棒的有效長(zhǎng)度為ab間的距離(5)相對(duì)性：EBlv中的速度v是導(dǎo)體相對(duì)磁場(chǎng)的速度，若磁場(chǎng)也在運(yùn)動(dòng)，應(yīng)注意速度間的相對(duì)關(guān)系【遷移題組】遷移1導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線(xiàn)問(wèn)題1(2016高考全國(guó)卷)如圖，水平面(紙面)內(nèi)間距為l的平行金屬導(dǎo)軌間接一電阻，質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為l的金屬桿置于導(dǎo)軌上，t0時(shí)，金屬桿在水平向右、大小為F的恒定拉力作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)t0時(shí)刻，金屬桿進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，且在磁場(chǎng)中恰好能保持勻速運(yùn)動(dòng)桿與導(dǎo)軌的電阻均忽略不計(jì)，兩者始終保持垂直且接觸良好，兩者之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.重力加速度大小為g.求：

14、(1)金屬桿在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的大??；(2)電阻的阻值解析：(1)設(shè)金屬桿進(jìn)入磁場(chǎng)前的加速度大小為a，由牛頓第二定律得maFmg設(shè)金屬桿到達(dá)磁場(chǎng)左邊界時(shí)的速度為v，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有vat0當(dāng)金屬桿以速度v在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由法拉第電磁感應(yīng)定律，桿中的電動(dòng)勢(shì)為EBlv聯(lián)立式可得EBlt0.(2)設(shè)金屬桿在磁場(chǎng)區(qū)域中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬桿中的電流為I，根據(jù)歐姆定律I式中R為電阻的阻值金屬桿所受的安培力為fBlI因金屬桿做勻速運(yùn)動(dòng)，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得Fmgf0聯(lián)立式得R.答案：見(jiàn)解析遷移2導(dǎo)體旋轉(zhuǎn)切割磁感線(xiàn)問(wèn)題2(2015高考全國(guó)卷)如圖，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

15、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()AUaUc，金屬框中無(wú)電流BUbUc，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解析：選C.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(xiàn)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由右手定則判斷UaUc，UbUc，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正確自感渦流學(xué)生用書(shū)P203【知識(shí)提煉】1自感現(xiàn)象“阻礙”作用的理解(1

16、)流過(guò)線(xiàn)圈的電流增加時(shí)，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)與電流方向相反，阻礙電流的增加，使其緩慢地增加(2)流過(guò)線(xiàn)圈的電流減小時(shí)，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)與電流方向相同，阻礙電流的減小，使其緩慢地減小2自感現(xiàn)象的四個(gè)特點(diǎn)(1)自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙導(dǎo)體中原電流的變化(2)通過(guò)線(xiàn)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(shí)，自感線(xiàn)圈就相當(dāng)于普通導(dǎo)體(4)線(xiàn)圈的自感系數(shù)越大，自感現(xiàn)象越明顯，自感電動(dòng)勢(shì)只是延緩了過(guò)程的進(jìn)行，但它不能使過(guò)程停止，更不能使過(guò)程反向3通電自感和斷電自感與線(xiàn)圈串聯(lián)的燈泡與線(xiàn)圈并聯(lián)的燈泡電路圖通電時(shí)電流逐漸增大，燈泡逐漸變亮電流突然增大，然后逐漸減小達(dá)到穩(wěn)定斷電時(shí)電流逐漸減小，燈泡逐

17、漸變暗，電流方向不變電路中穩(wěn)態(tài)電流為I1、I2：(1)若I2I1，燈泡逐漸變暗(2)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4.自感現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化：通電自感中，電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能；斷電自感中，磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能【典題例析】如圖所示，線(xiàn)圈L的自感系數(shù)很大，且其直流電阻可以忽略不計(jì)，L1、L2是兩個(gè)完全相同的小燈泡開(kāi)關(guān)S閉合和斷開(kāi)的過(guò)程中，燈L1、L2的亮度變化情況是(燈絲不會(huì)斷)()AS閉合，L1亮度不變，L2亮度逐漸變亮，最后兩燈一樣亮；S斷開(kāi)，L2立即熄滅，L1逐漸變亮BS閉合，L1不亮，L2很亮；S斷開(kāi)，L1、L2立即熄滅CS閉合，L1、L2同時(shí)亮，而后L1逐漸熄滅，L2亮

18、度不變；S斷開(kāi)，L2立即熄滅，L1亮一下才熄滅DS閉合，L1、L2同時(shí)亮，而后L1逐漸熄滅，L2則逐漸變得更亮；S斷開(kāi)，L2立即熄滅，L1亮一下才熄滅審題指導(dǎo)解此題關(guān)鍵有兩點(diǎn)：(1)燈泡和線(xiàn)圈在電路中的連接方式(2)流過(guò)燈泡的原電流的方向及大小解析當(dāng)S閉合，L的自感系數(shù)很大，對(duì)電流的阻礙作用較大，L1和L2串聯(lián)后與電源相連，L1和L2同時(shí)亮，隨著L中電流的增大，因?yàn)長(zhǎng)的直流電阻不計(jì)，則L的分流作用增大，L1中的電流逐漸減小為零，由于總電阻變小，故電路中的總電流變大，L2中的電流增大，L2燈變得更亮；當(dāng)S斷開(kāi)，L2中無(wú)電流，立即熄滅，而線(xiàn)圈L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，試圖維持本身的電流不變，L與L1組成閉

19、合電路，L1要亮一下后再熄滅綜上所述，D正確答案D分析自感現(xiàn)象的三點(diǎn)注意、三個(gè)技巧【遷移題組】遷移1對(duì)通電自感和斷電自感現(xiàn)象的分析1(2017高考北京卷)圖1和圖2是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個(gè)電路圖，L1和L2為電感線(xiàn)圈實(shí)驗(yàn)時(shí)，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1瞬間，燈A1突然閃亮，隨后逐漸變暗；閉合開(kāi)關(guān)S2，燈A2逐漸變亮，而另一個(gè)相同的燈A3立即變亮，最終A2與A3的亮度相同下列說(shuō)法正確的是()A圖1中，A1與L1的電阻值相同B圖1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中電流相等解析：選C.本題考查自感現(xiàn)象的判斷在題圖1中

20、斷開(kāi)S1瞬間，燈A1突然閃亮，說(shuō)明斷開(kāi)S1前，L1中的電流大于A(yíng)1中的電流，故L1的阻值小于A(yíng)1的阻值，A、B選項(xiàng)均錯(cuò)誤；在題圖2中，閉合S2瞬間，由于L2的自感作用，通過(guò)L2的電流很小，D錯(cuò)誤；閉合S2后，最終A2與A3亮度相同，說(shuō)明兩支路電流相等，故R與L2的阻值相同，C項(xiàng)正確遷移2電磁阻尼現(xiàn)象的應(yīng)用2(2017高考全國(guó)卷)掃描隧道顯微鏡(STM)可用來(lái)探測(cè)樣品表面原子尺度上的形貌為了有效隔離外界振動(dòng)對(duì)STM的擾動(dòng)，在圓底盤(pán)周邊沿其徑向?qū)ΨQ(chēng)地安裝若干對(duì)紫銅薄板，并施加磁場(chǎng)來(lái)快速衰減其微小振動(dòng)，如圖所示無(wú)擾動(dòng)時(shí)，按下列四種方案對(duì)紫銅薄板施加恒磁場(chǎng)；出現(xiàn)擾動(dòng)后，對(duì)于紫銅薄板上下及左右振動(dòng)的衰減

21、最有效的方案是()解析：選A.施加磁場(chǎng)來(lái)快速衰減STM的微小振動(dòng)，其原理是電磁阻尼，在振動(dòng)時(shí)通過(guò)紫銅薄板的磁通量變化，紫銅薄板中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，則其受到安培力作用，該作用阻礙紫銅薄板振動(dòng)，即促使其振動(dòng)衰減方案A中，無(wú)論紫銅薄板上下振動(dòng)還是左右振動(dòng)，通過(guò)它的磁通量都發(fā)生變化；方案B中，當(dāng)紫銅薄板上下振動(dòng)時(shí)，通過(guò)它的磁通量可能不變，當(dāng)紫銅薄板向右振動(dòng)時(shí)，通過(guò)它的磁通量不變；方案C中，紫銅薄板上下振動(dòng)、左右振動(dòng)時(shí)，通過(guò)它的磁通量可能不變；方案D中，當(dāng)紫銅薄板上下振動(dòng)時(shí)，紫銅薄板中磁通量可能不變綜上可知，對(duì)于紫銅薄板上下及左右振動(dòng)的衰減最有效的方案是A. 學(xué)生用書(shū)P2041.(2017高考天

22、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(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向下現(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(shuō)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所受的靜摩擦力逐漸減小解析：選D.本題考查楞次定律、電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、安培力、平衡條件由于通過(guò)回路的磁通量向下減小，則根據(jù)楞次定律可知ab中感應(yīng)電流的方向由a到b，A錯(cuò)誤；因ab不動(dòng)，回路面積不變；當(dāng)B均勻減小時(shí)，由EnnS知，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定，回路中感應(yīng)電流I恒定，B錯(cuò)

23、誤；由FBIL知，F(xiàn)隨B減小而減小，C錯(cuò)誤；對(duì)ab由平衡條件有fF，故D正確2如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，電感L的電阻不計(jì)，電阻R的阻值大于燈泡D的阻值在t0時(shí)刻閉合開(kāi)關(guān)S，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，在tt1時(shí)刻斷開(kāi)S.下列表示A、B兩點(diǎn)間電壓UAB隨時(shí)間t變化的圖象中，正確的是()解析：選B.閉合開(kāi)關(guān)S后，燈泡D直接發(fā)光，電感L的電流逐漸增大，電路中的總電流也將逐漸增大，電源內(nèi)電壓增大，則路端電壓UAB逐漸減?。粩嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S后，燈泡D中原來(lái)的電流突然消失，電感L與燈泡形成閉合回路，所以燈泡D中電流將反向，并逐漸減小為零，即UAB反向逐漸減小為零，故選B.3.如圖所示，半徑為r的金屬圓盤(pán)

24、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)较騽蛩龠\(yùn)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))()A由c到d，IB由d到c，IC由c到d，I D由d到c，I解析：選D.由右手定則判定通過(guò)電阻R的電流的方向是由d到c；而金屬圓盤(pán)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)EBr2，所以通過(guò)電阻R的電流大小是I，選項(xiàng)D正確4(2017高考江蘇卷)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(chǎng)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(chǎng)區(qū)域以速度v0勻速地向右掃過(guò)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)，

25、導(dǎo)軌光滑且足夠長(zhǎng)，桿在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸求：(1)MN剛掃過(guò)金屬桿時(shí)，桿中感應(yīng)電流的大小I；(2)MN剛掃過(guò)金屬桿時(shí)，桿的加速度大小a；(3)PQ剛要離開(kāi)金屬桿時(shí)，感應(yīng)電流的功率P.解析：本題考查法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、牛頓第二定律(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBdv0感應(yīng)電流I解得I.(2)安培力FBId牛頓第二定律Fma解得a.(3)金屬桿切割磁感線(xiàn)的速度vv0v，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBd(v0v)電功率P解得P.答案：(1)(2)(3)學(xué)生用書(shū)P343(單獨(dú)成冊(cè))(建議用時(shí)：60分鐘)一、單項(xiàng)選擇題1.如圖，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

26、以速度v沿與棒與磁感應(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(xiàn)，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(xiàn)夾角平分線(xiàn)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()A.B.C1 D.解析：選B.設(shè)折彎前導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，折彎后，導(dǎo)體切割磁場(chǎng)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2.英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為，磁場(chǎng)變化時(shí)會(huì)在空間激發(fā)感生電場(chǎng)如圖所示，一個(gè)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(chǎng)，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(dòng)一周，

27、則感生電場(chǎng)對(duì)小球的作用力所做功的大小是()A0 B.r2qkC2r2qk Dr2qk解析：選D.變化的磁場(chǎng)使回路中產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)ESkr2，則感生電場(chǎng)對(duì)小球的作用力所做的功WqUqEqkr2，選項(xiàng)D正確3(2018長(zhǎng)沙模擬)如圖所示，閉合導(dǎo)線(xiàn)框的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，將它從如圖所示的位置勻速拉出勻強(qiáng)磁場(chǎng)若第一次用0.3 s時(shí)間拉出，外力所做的功為W1，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)截面的電荷量為q1；第二次用0.9 s時(shí)間拉出，外力所做的功為W2，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)截面的電荷量為q2，則()AW1W2，q1q2 BW1W2，q1q2 DW1W2，q1q2解析：選C.兩次拉出的速度之比v1v231.電動(dòng)勢(shì)之比E1E231，電流之

28、比I1I231，則電荷量之比q1q2(I1t1)(I2t2)11.安培力之比F1F231，則外力做功之比W1W231，故C正確4.如圖為無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)中使用的受電線(xiàn)圈示意圖，線(xiàn)圈匝數(shù)為n，面積為S.若在t1到t2時(shí)間內(nèi)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)平行于線(xiàn)圈軸線(xiàn)向右穿過(guò)線(xiàn)圈，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小由B1均勻增加到B2，則該段時(shí)間線(xiàn)圈兩端a和b之間的電勢(shì)差ab()A恒為B從0均勻變化到C恒為D從0均勻變化到解析：選C.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Enn，由楞次定律和右手螺旋定則可判斷b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)電勢(shì)，因磁場(chǎng)均勻變化，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定，因此a、b兩點(diǎn)電勢(shì)差恒為abn，選項(xiàng)C正確5.如圖所示，在光滑絕緣水平面上，

29、有一鋁質(zhì)圓形金屬球以一定的初速度通過(guò)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則從球開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)到完全穿出磁場(chǎng)過(guò)程中(磁場(chǎng)寬度大于金屬球的直徑)，小球()A整個(gè)過(guò)程勻速運(yùn)動(dòng)B進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中球做減速運(yùn)動(dòng)，穿出過(guò)程做加速運(yùn)動(dòng)C整個(gè)過(guò)程都做勻減速運(yùn)動(dòng)D穿出時(shí)的速度一定小于初速度解析：選D.小球在進(jìn)出磁場(chǎng)時(shí)有渦流產(chǎn)生，要受到阻力6.如圖所示，A、B、C是三個(gè)完全相同的燈泡，L是一自感系數(shù)較大的線(xiàn)圈(直流電阻可忽略不計(jì))則()AS閉合時(shí)，A燈立即亮，然后逐漸熄滅BS閉合時(shí)，B燈立即亮，然后逐漸熄滅C電路接通穩(wěn)定后，三個(gè)燈亮度相同D電路接通穩(wěn)定后，S斷開(kāi)時(shí)，C燈立即熄滅解析：選A.電路中A燈與線(xiàn)圈并聯(lián)后與B燈串聯(lián)，再與C燈并聯(lián)S閉合

30、時(shí)，三個(gè)燈同時(shí)立即發(fā)光，由于線(xiàn)圈的電阻由大變小，逐漸將A燈短路，A燈逐漸熄滅，A燈的電壓逐漸降低，B燈的電壓逐漸增大，B燈逐漸變亮，故選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；電路接通穩(wěn)定后，A燈被線(xiàn)圈短路，完全熄滅B、C并聯(lián)，電壓相同，亮度相同，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤電路接通穩(wěn)定后，S斷開(kāi)時(shí)，C燈中原來(lái)的電流立即減至零，由于線(xiàn)圈中電流要減小，產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流的減小，線(xiàn)圈中電流不會(huì)立即消失，這個(gè)自感電流通過(guò)C燈，所以C燈過(guò)一會(huì)兒熄滅，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤二、多項(xiàng)選擇題7.(2016高考全國(guó)卷)法拉第圓盤(pán)發(fā)電機(jī)的示意圖如圖所示銅圓盤(pán)安裝在豎直的銅軸上，兩銅片P、Q分別與圓盤(pán)的邊緣和銅軸接觸圓盤(pán)處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中圓盤(pán)

31、旋轉(zhuǎn)時(shí)，關(guān)于流過(guò)電阻R的電流，下列說(shuō)法正確的是()A若圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度恒定，則電流大小恒定B若從上向下看，圓盤(pán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則電流沿a到b的方向流動(dòng)C若圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)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(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉?lái)的2倍解析：選AB.設(shè)圓盤(pán)的半徑為r，圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，則圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為EBr2，可知，若轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度恒定，電動(dòng)勢(shì)恒定，電流恒定，A項(xiàng)正確；根據(jù)右手定則可知，從上向下看，圓盤(pán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤(pán)中電流由邊緣指向圓心，即電流沿a到b的方向流動(dòng)，B項(xiàng)正確；圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)方向不變，產(chǎn)生的電流方向不變，C項(xiàng)錯(cuò)誤；若圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度

32、變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則電動(dòng)勢(shì)變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，電流變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，由PI2R可知，電阻R上的熱功率變?yōu)樵瓉?lái)的4倍，D項(xiàng)錯(cuò)誤8.如圖所示，燈泡A、B與定值電阻的阻值均為R，L是自感系數(shù)較大的線(xiàn)圈，當(dāng)S1閉合、S2斷開(kāi)且電路穩(wěn)定時(shí)，A、B兩燈亮度相同，再閉合S2，待電路穩(wěn)定后將S1斷開(kāi)，下列說(shuō)法中正確的是()AB燈立即熄滅BA燈將比原來(lái)更亮一下后熄滅C有電流通過(guò)B燈，方向?yàn)閏dD有電流通過(guò)A燈，方向?yàn)閎a解析：選AD.S1閉合、S2斷開(kāi)且電路穩(wěn)定時(shí)，A、B兩燈一樣亮，說(shuō)明兩個(gè)支路中的電流相等，這時(shí)線(xiàn)圈L沒(méi)有自感作用，可知線(xiàn)圈L的電阻也為R，在S2、S1都閉合且穩(wěn)定時(shí)，IAIB，當(dāng)S2閉合、S1突然斷開(kāi)時(shí)

33、，由于線(xiàn)圈的自感作用，流過(guò)A燈的電流方向變?yōu)閎a，但A燈不會(huì)出現(xiàn)比原來(lái)更亮一下再熄滅的現(xiàn)象，故選項(xiàng)D正確，B錯(cuò)誤；由于定值電阻R沒(méi)有自感作用，故斷開(kāi)S1時(shí)，B燈立即熄滅，選項(xiàng)A正確，C錯(cuò)誤9如圖，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(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線(xiàn)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(guò)M、N兩區(qū)的過(guò)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逐漸減小解析：選BCD.根據(jù)直線(xiàn)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的分布情況知，M區(qū)的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，N區(qū)的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，離導(dǎo)線(xiàn)越遠(yuǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度越小當(dāng)導(dǎo)

34、體棒勻速通過(guò)M、N兩區(qū)時(shí)，感應(yīng)電流的效果總是反抗引起感應(yīng)電流的原因，故導(dǎo)體棒在M、N兩區(qū)運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到的安培力均向左，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；導(dǎo)體棒在M區(qū)運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B變大，根據(jù)EBlv，I及FBIl可知，F(xiàn)M逐漸變大，故選項(xiàng)C正確；導(dǎo)體棒在N區(qū)運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B變小，根據(jù)EBlv，I及FBIl可知，F(xiàn)N逐漸變小，故選項(xiàng)D正確10.半徑為a右端開(kāi)小口的導(dǎo)體圓環(huán)和長(zhǎng)為2a的導(dǎo)體直桿，單位長(zhǎng)度電阻均為R0.圓環(huán)水平固定放置，整個(gè)內(nèi)部區(qū)域分布著豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，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向右做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，桿始終有兩點(diǎn)與圓環(huán)良好接觸，從圓環(huán)中心O開(kāi)始，桿的位置由確定，

35、如圖所示則下列說(shuō)法正確的是()A0時(shí)，桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為2BavB時(shí)，桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為BavC0時(shí)，桿受的安培力大小為D時(shí)，桿受的安培力大小為解析：選AD.開(kāi)始時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1BLv2Bav，故A項(xiàng)正確；時(shí)，E2B2acosvBav，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；由L2acos ，EBLv，I，RR02acos (2)a，得在0時(shí)，F(xiàn)，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；時(shí)F，故D項(xiàng)正確三、非選擇題11.(2015高考北京卷)如圖所示，足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置，寬度L0.4 m，一端連接R1 的電阻導(dǎo)軌所在空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1 T導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上，其長(zhǎng)度恰好等于導(dǎo)軌間距，與導(dǎo)軌接觸良好導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的

36、電阻均可忽略不計(jì)在平行于導(dǎo)軌的拉力F作用下，導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動(dòng)，速度v5 m/s.求：(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和感應(yīng)電流I；(2)在0.1 s時(shí)間內(nèi)，拉力沖量IF的大?。?3)若將MN換為電阻r1 的導(dǎo)體棒，其他條件不變，求導(dǎo)體棒兩端的電壓U.解析：(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律可得，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBLv10.45 V2 V，感應(yīng)電流IA2 A.(2)拉力大小等于安培力大小FBIL120.4 N0.8 N，沖量大小IFFt0.80.1 Ns0.08 Ns.(3)由閉合電路歐姆定律可得，電路中電流IA1 A，由歐姆定律可得，導(dǎo)體棒兩端的電壓UIR11 V1 V.答案：(1)2 V2 A(2)0.08

37、Ns(3)1 V12(2018安徽十校聯(lián)考)如圖甲所示，一個(gè)電阻值為R，匝數(shù)為n的圓形金屬線(xiàn)圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路線(xiàn)圈的半徑為r1，在線(xiàn)圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線(xiàn)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(xiàn)如圖乙所示圖線(xiàn)與橫、縱軸的截距分別為t0和B0，導(dǎo)線(xiàn)的電阻不計(jì)求0至t1時(shí)間內(nèi)(1)通過(guò)電阻R1的電流大小和方向；(2)通過(guò)電阻R1的電荷量q.解析：(1)穿過(guò)閉合線(xiàn)圈的磁場(chǎng)的面積為Sr由題圖乙可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率的大小為，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得：EnnS由閉合電路歐姆定律可知流過(guò)電阻R1的電流為I再根據(jù)楞次定律可以判斷，流過(guò)電阻R1的電流方向應(yīng)由b到a.(2)0至t1時(shí)間內(nèi)通過(guò)電阻R1的電荷量為qIt1.答案：(1)方向從b到a(2)18