第5節(jié) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類(lèi)情況

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1、第5節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類(lèi)情 況 第5節(jié) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類(lèi)情況 見(jiàn)學(xué)生用 書(shū) P015 學(xué)習(xí)目標(biāo) 練法指導(dǎo) 1?了解感生電場(chǎng)，知道感生電動(dòng) 勢(shì)產(chǎn)生的原因。會(huì)判斷感生電動(dòng) 勢(shì)的方向，并會(huì)計(jì)算它的大小。 2?了解動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生以及 與洛倫茲力的關(guān)系。會(huì)判斷動(dòng)生 電動(dòng)勢(shì)的方向，并會(huì)計(jì)算它的大 小。 3 ?了解電磁感應(yīng)規(guī)律的一般應(yīng) 用，會(huì)聯(lián)系科技實(shí)例進(jìn)行分析。 1?通過(guò)練習(xí)深刻理解感生電動(dòng)勢(shì) 的產(chǎn)生機(jī)理，感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn) 是閉合曲線(xiàn)。 2?通過(guò)練習(xí)深刻理解動(dòng)生電動(dòng) 勢(shì)的產(chǎn)生機(jī)理，非靜電力與洛倫 茲力有關(guān)。 3?熟悉電磁感應(yīng)中的力學(xué)問(wèn)題 的解題思路，常涉及受力情況與 運(yùn)動(dòng)情況的動(dòng)態(tài)

2、分析問(wèn)題。 4 ?熟悉電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化 方向和量值關(guān)系，在純電阻電路 和非純電阻電路中能量轉(zhuǎn)化不 同。 ———課/前/預(yù)/習(xí).輕/松/搞/定——— □要點(diǎn)辨析 1 ?如果空間不存在閉合電路，變化的磁場(chǎng)周?chē)粫?huì)產(chǎn)生感生電 場(chǎng)(X) 2?處于變化磁場(chǎng)中的導(dǎo)體，其內(nèi)部自由電荷定向移動(dòng)，是由于 受到感生電場(chǎng)的作用(J) 3 ?感生電場(chǎng)就是感生電動(dòng)勢(shì)(X) 4 ?由動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的分析可知，洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功是錯(cuò) 誤的(X) 5 ?導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，克服安培力做多少功，就會(huì)有多少 其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能W) □預(yù)習(xí)自檢 1?(多選)下列說(shuō)法正確的是() A?感生電場(chǎng)由

3、變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生 B. 恒定的磁場(chǎng)也能在周?chē)臻g產(chǎn)生感生電場(chǎng) C?感生電場(chǎng)的方向可以用楞次定律和安培定則來(lái)判定 D ?感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)是閉合曲線(xiàn)，其方向一定是沿逆時(shí)針?lè)较? 解析 變化的磁場(chǎng)在空間激發(fā)感生電場(chǎng)，恒定的磁場(chǎng)不能在周?chē)?空間產(chǎn)生感生電場(chǎng)，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn) 是閉合曲線(xiàn)，感生電場(chǎng)的方向可由楞次定律和安培定則判斷，不一定 是沿逆時(shí)針?lè)较?，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案AC 2. （多選）關(guān)于感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的比較，下列說(shuō)法正確 的是（） A?感生電動(dòng)勢(shì)是由于變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生了感生電場(chǎng)，感生電場(chǎng)對(duì) 導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷產(chǎn)生作用而使導(dǎo)體兩端出現(xiàn)

4、的電動(dòng)勢(shì) B. 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)是由于導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷隨導(dǎo)體棒一起運(yùn)動(dòng)而受 到洛倫茲力的作用產(chǎn)生定向移動(dòng)，使導(dǎo)體棒兩端出現(xiàn)的電動(dòng)勢(shì) C?在動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的過(guò)程中，洛倫茲力對(duì)自由電荷做功 D.感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的實(shí)質(zhì)都是由于磁通量的變化 引起的，只是感生電動(dòng)勢(shì)是由于磁場(chǎng)的變化產(chǎn)生的，而動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)是 由于面積的變化產(chǎn)生的 解析 感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生機(jī)理不同，易知選項(xiàng)A、 B正確；在動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的過(guò)程中，某一方向上的洛倫茲力對(duì)自由 電荷做正功，另一方向上的洛倫茲力對(duì)自由電荷做負(fù)功，整體上，洛 倫茲力不做功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)實(shí)質(zhì)上都是 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)

5、，都是由于磁通量的變化引起的，選項(xiàng) D正確。 答案ABD 3?如圖所示，兩個(gè)端面半徑同為R的圓柱形鐵芯同軸水平放置, 相對(duì)的端面之間有一縫隙，鐵芯上繞導(dǎo)線(xiàn)并與直流電源連接，在縫隙 中形成一勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一銅質(zhì)細(xì)直棒ab水平置于縫隙中，且與圓柱軸 線(xiàn)等高、垂直。讓銅質(zhì)細(xì)直棒從靜止開(kāi)始自由下落，銅質(zhì)細(xì)直棒下落 距離為R時(shí)銅質(zhì)細(xì)直棒中電動(dòng)勢(shì)大小為坷，下落距離為R時(shí)電動(dòng)勢(shì) 大小為E2,忽略渦流損耗和邊緣效應(yīng)。關(guān)于E］、E2的大小和銅質(zhì)細(xì) 直棒離開(kāi)磁場(chǎng)前兩端的極性，下列判斷正確的是（） A. E1>E2，a端為正 C?E1E2，b端為正 D. E1

6、正 解析通電導(dǎo)線(xiàn)在縫隙中產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向左，所以銅質(zhì)細(xì)直棒 下落時(shí)由右手定則可判斷得b端為正，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；根據(jù)E = BLv 可知，下落R時(shí)電動(dòng)勢(shì)較大，即E1

7、解析 由楞次定律，從0~t2時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線(xiàn)框中電流的方向始終 為adcba，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，C正確；由法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路 歐姆定律，從0~t2時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線(xiàn)框中電流恒定，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由安 培力公式從0~t2時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線(xiàn)框ab邊受到的安培力先減小后增大, 選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案C 5 ?如圖所示，一個(gè)帶正電的粒子在垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面內(nèi)做 第4頁(yè) 圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時(shí)，此粒子的動(dòng)能將（） A?不變 C.減少 B.增加 D?以上情況都可能 解析當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時(shí)，在紙平面方向上將產(chǎn)生逆時(shí)針 環(huán)繞的電場(chǎng)，對(duì)帶正電的粒子做正功，使其動(dòng)能增加。 答案B 6?如圖所示的

8、勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有兩根相距20 cm固定的平行金屬 光滑導(dǎo)軌MN和PQ。磁場(chǎng)方向垂直于MN、PQ所在平面。導(dǎo)軌上 放置著ab、cd兩根平行的可動(dòng)金屬細(xì)棒。在兩棒中點(diǎn)00’之間拴 一根40 cm長(zhǎng)的細(xì)繩，繩長(zhǎng)保持不變。設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度B以1.0 T/s的 變化率均勻減小，abdc回路的電阻為0?50 Q。求：當(dāng)B減小到10 T 時(shí)，兩可動(dòng)邊所受磁場(chǎng)力和abdc回路消耗的功率。 解析根據(jù)E = 化 abs.h AT 得 E= X20X40X10-4 V = 0.08 V , 根據(jù)i=e，f=bil得 F = 10X,0.50)X20X10-2 N = 0.32 N , E2 2 P =

9、 R = 0.50 W = 0-012 8 W。 答案 均為 0.32 N 0.012 8 Wo 課/ 堂/ 效/果?題/組/檢/測(cè) 題組一 感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì) 1?在下圖所示的四種磁場(chǎng)情況中能產(chǎn)生恒定的感生電場(chǎng)的是 解析 均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)，故C對(duì)。 答案C 2?如圖所示，兩個(gè)比荷相同的都帶正電荷的粒子a和b以相同 的動(dòng)能在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，a從磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1的區(qū)域運(yùn)動(dòng)到磁感 應(yīng)強(qiáng)度為B2的區(qū)域，已知B2>B］； b開(kāi)始在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1的圓形 磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，然后磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸增加到B2。則a、b兩 粒子動(dòng)能的變化情況是（ B?a不變,b減小

10、 D. a、b都不變 A. a不變，b增大 C. a、b都增大 解析a粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，受到的洛倫茲力不做功，動(dòng)能不變， 選項(xiàng)C錯(cuò)誤"粒子在變化的磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，由于變化的磁場(chǎng)要產(chǎn)生感 生電場(chǎng)，感生電場(chǎng)會(huì)對(duì)b粒子做正功，b粒子動(dòng)能增大，選項(xiàng)A正確， 選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤。 答案A 3. （多選）如圖所示，一金屬半圓環(huán)置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向 垂直于半圓面向外，下列說(shuō)法正確的是（） A?當(dāng)磁場(chǎng)突然減弱時(shí)，電動(dòng)勢(shì)方向由M-N B. 當(dāng)磁場(chǎng)突然減弱時(shí)，電動(dòng)勢(shì)方向由N-M C. 若磁場(chǎng)不變，將半圓環(huán)繞MN軸旋轉(zhuǎn)180啲過(guò)程中，電動(dòng)勢(shì) 方向由M-N D. 若磁場(chǎng)不變，將半圓環(huán)繞MN軸旋轉(zhuǎn)180啲

11、過(guò)程中，電動(dòng)勢(shì) 方向由N-M 解析 當(dāng)磁場(chǎng)突然減弱時(shí)，由楞次定律和右手定則知，感應(yīng)電動(dòng) 勢(shì)方向由N-M，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；若磁場(chǎng)不變，半圓環(huán) 繞MN軸旋轉(zhuǎn)180啲過(guò)程中，由右手定則可知，半圓環(huán)中產(chǎn)生的感 應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在半圓環(huán)中由N指向M，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確。 答案BD 題組二 電磁感應(yīng)中的力學(xué)問(wèn)題 4 ?如圖所示，兩根豎直放置的光滑平行導(dǎo)軌，其中一部分處于 方向垂直導(dǎo)軌所在平面并且有上下水平邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一根金屬桿 第6頁(yè) MN保持水平并沿導(dǎo)軌滑下（導(dǎo)軌電阻不計(jì)），當(dāng)金屬桿MN進(jìn)入磁場(chǎng) 區(qū)后，其運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化的圖線(xiàn)不可能的是（） 解析 當(dāng)金屬桿MN進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)后，切割磁

12、感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電流， 受到向上的安培力。金屬桿MN進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)時(shí)，若所受的安培力與重 力相等，做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，速度不變，所以A 象是可能的。金屬 桿MN進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)時(shí)，若所受的安培力小于重力，做加速運(yùn)動(dòng)，隨著 速度的增大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流增大,金屬桿所受的安培力增大， 象 合外力減小，加速度減小，0 =圖象的斜率應(yīng)逐漸減小，故B 不可能，C圖象是可能的。金屬桿MN進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)時(shí)，若所受的安培 力大于重力，做減速運(yùn)動(dòng)，隨著速度的減小，金屬桿所受的安培力減 小，合外力減小，加速度減小Q - t圖象的斜率減小，D圖象是可能 的。故選B。 答案B 5?如圖所示，L1=0.5 m, L2

13、=0.8 m,回路總電阻為尺=0?2 Q, 重物的質(zhì)量M=0.04 kg,導(dǎo)軌光滑，開(kāi)始時(shí)磁場(chǎng)B=1 T?，F(xiàn)使磁感 應(yīng)強(qiáng)度以AB/At=0.2 T/s的變化率均勻地增大，試求：當(dāng)t為多少 時(shí)，重物剛好離開(kāi)地面？ （g取10 m/s2） 解析 回路中原磁場(chǎng)方向向下，且磁感應(yīng)強(qiáng)度增加，由楞次定律 可以判知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上，根據(jù)安培定則可以判知，ab 中的感應(yīng)電流的方向是aT，由左手定則可知，ab所受安培力的方 向水平向左，從而向上拉起重物。 設(shè)ab中電流為7時(shí)重物剛好離開(kāi)地面，此時(shí)有 F = BIL± = Mg , I = E/R , E = A^/At = L1L2-^B/^t,

14、 B = B0 + (AB/At)t , 解得 F = 0?4 N , Z = 0.4 A,B = 2 T , t = 5 s。 案 5 s 題組三 電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題 6.(多選)把一個(gè)矩形線(xiàn)圈從理想邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速拉出來(lái)， 如圖所示，第一次為q,第二次為e2，且v2=2V],兩種情況下拉力 做的功W1與 W之比，拉力的功率P]與P2之比，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的焦耳 熱Q1與Q2之比（） AWJ a?W2 2 cPJ CP 2 bQi=2 BQ 1 dPi=1 % 4 解析 由題意知線(xiàn)圈被勻速拉出， 所以有F = F安=〃皿① 由法拉第電磁感應(yīng)定律得I =竽②

15、 ①②兩式聯(lián)立得F= B2L2V 拉力做功為W= ，所以?xún)煞N情況下拉力做的功W1與W2 W V 1 之比為w2 = vj = 2 ； 由公式P = Fv可得，兩種情況下拉力的功率P1與P2之比為眷= v1 = 1 . V2 4， 由公式Q = P和t = V可得，兩種情況下線(xiàn)圈中產(chǎn)生的焦耳熱Q1 與q2之比為 薩勢(shì)PH 答案AD 7?（多選）兩根足夠長(zhǎng)的光滑導(dǎo)軌豎直放置，間距L、底端接阻值 為R的電阻。將質(zhì)量為m的金屬棒懸掛在一個(gè)固定的輕彈簧的下端, 金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁 場(chǎng)垂直，如圖所示，除電阻R外其余電阻不計(jì)。現(xiàn)將金屬

16、棒從彈簧 原長(zhǎng)位置由靜止釋放。貝％ ） A?釋放瞬間金屬棒的加速度等于重力加速度g B?金屬棒向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，流過(guò)電阻R的電流方向?yàn)閍~b B2L2V C?金屬棒的速度為v時(shí)，所受安培力F=號(hào)一 D. 電阻R上產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢(shì)能的減小 解析 釋放瞬間金屬棒的速度為零，故僅受重力，其加速度為重 力加速度，故A選項(xiàng)正確；當(dāng)金屬棒向下運(yùn)動(dòng)切割磁感線(xiàn)時(shí)，由右 手定則，可知電流方向是由bf a ,故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)金屬棒速度為 E B2L2V v時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E = BLv感應(yīng)電流I二r則安培力F = BIL = -r— 故C選項(xiàng)正確；金屬棒的重力勢(shì)能減少量等于R上產(chǎn)生的焦耳熱和

17、 金屬棒增加的動(dòng)能與彈簧彈性勢(shì)能之和，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案AC 8 ?光滑曲面與豎直平面的交線(xiàn)是拋物線(xiàn)，如圖所示，拋物線(xiàn)的 方程為y=x2，其下半部處在一個(gè)水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的上 邊界是y=a的直線(xiàn)（圖中的虛線(xiàn)所示），一個(gè)質(zhì)量為m的小金屬塊從 拋物線(xiàn)y=b（b>a）處以速度v沿拋物線(xiàn)下滑，假設(shè)拋物線(xiàn)足夠長(zhǎng)，則 金屬塊在曲面上滑動(dòng)的過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱總量是（） A. mgb B?2mv2 C? mg(b-a) 1 D? mg(b_。)+尹。2 解析金屬塊在進(jìn)入磁場(chǎng)或離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中，穿過(guò)金屬塊的磁 通量發(fā)生變化，產(chǎn)生電流，進(jìn)而產(chǎn)生焦耳熱。最后，金屬塊在高為a 1

18、的曲面上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。減少的機(jī)械能為mg（b - a） + 2mv2，由能量的 轉(zhuǎn)化和守恒可知，減少的機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化成焦耳熱，即選Do 答案D 課/ 后/鞏/固?快/ 速/ 提/能 1 ?如圖所示，導(dǎo)體AB在做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)感 應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，因而在電路中有電流通過(guò)，下列說(shuō)法中正確的是（） A?因?qū)w運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì) B?動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生與洛倫茲力無(wú)關(guān) C?動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生與電場(chǎng)力有關(guān) D.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因是一樣的 解析 根據(jù)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的定義，A項(xiàng)正確；動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)中的非靜 電力與洛倫茲力有關(guān)，感生電動(dòng)勢(shì)中的非靜電力與感生電場(chǎng)有

19、關(guān)，B、 C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案A 2 ?現(xiàn)代科學(xué)研究中常用到高速電子，電子感應(yīng)加速器就是利用 感生電場(chǎng)加速電子的設(shè)備。電子感應(yīng)加速器主要有上、下電磁鐵磁極 和環(huán)形真空室組成。當(dāng)電磁鐵繞組通以變化的電流時(shí)，產(chǎn)生變化的磁 場(chǎng)，穿過(guò)真空盒所包圍的區(qū)域內(nèi)的磁通量也隨時(shí)間變化，這時(shí)真空盒 空間內(nèi)就產(chǎn)生感應(yīng)渦旋電場(chǎng)，電子將在渦旋電場(chǎng)作用下加速。如圖所 示（上圖為側(cè)視圖、下圖為真空室的俯視圖），若電子被“約束”在半 徑為R的圓周上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電磁鐵繞組通有圖中所示的電流時(shí)（ A. 若電子沿逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，保持電流的方向不變，當(dāng)電流增大時(shí), 電子將加速 B?若電子沿順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，保持電流的方向不變，當(dāng)電流增大

20、時(shí), 電子將加速 C.若電子沿逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，保持電流的方向不變，當(dāng)電流減小時(shí), 電子將加速 D?被加速時(shí)電子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期不變 解析 當(dāng)電磁鐵繞組通有題圖中所示的電流時(shí)，由安培定則可知 將產(chǎn)生向上的磁場(chǎng)，當(dāng)電磁鐵繞組中電流增大時(shí)，根據(jù)楞次定律和安 培定則可知，這時(shí)真空盒空間內(nèi)產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母猩妶?chǎng)，電子沿 逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，電子將加速，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；由于電子 被“約束”在半徑為R的圓周上運(yùn)動(dòng)，被加速時(shí)電子做圓周運(yùn)動(dòng)的 周期減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案A 3?如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，放置兩根光滑平行導(dǎo)軌MN和PQ, 其電阻不計(jì)，ab、cd兩根導(dǎo)體棒，其電阻Rab

21、在外力 F1作用下向左勻速滑動(dòng)時(shí)，cd棒在外力F2作用下保持靜止，F(xiàn)1和 F2的方向都與導(dǎo)軌平行，那么，F(xiàn)1和F2大小相比、ab和cd兩端的 電勢(shì)差相比，正確的是（） A F1>F2, Ucd>Uab B?碼=巧，% = Ucd C? F1

22、磁場(chǎng)邊緣重合；磁場(chǎng)方向垂直于半圓面（紙面）向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為血。使該線(xiàn)框從靜止開(kāi)始繞過(guò)圓心0、垂直于半圓 面的軸以角速度血?jiǎng)蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)半周，在線(xiàn)框中產(chǎn)生感應(yīng)電流?，F(xiàn)使線(xiàn) 框保持圖中所示位置，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間線(xiàn)性變化。為了產(chǎn)生與 線(xiàn)框轉(zhuǎn)動(dòng)半周過(guò)程中同樣大小的電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率 ~^t的大小應(yīng)為（） C. 解析 設(shè)半圓的半徑為r，導(dǎo)線(xiàn)框的電阻為R，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)框勻速轉(zhuǎn) 動(dòng)時(shí)，在很短的時(shí)間At內(nèi)，轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角閔=融，由法拉第電磁 口 A0 感應(yīng)定律及歐姆定律可得感應(yīng)電流人=RO二二BRr ；當(dāng)導(dǎo) 線(xiàn)框不動(dòng)，而磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)，可得感應(yīng)電流 AB?nr2 2RAt ,

23、令I(lǐng)1 =I2，可得 ,選項(xiàng)C正確。 答案C 5?（多選）如圖所示，兩根光滑的金屬導(dǎo)軌，平行放置在傾角為0 的斜面上，導(dǎo)軌的左端接有電阻R,導(dǎo)軌自身的電阻可忽略不計(jì)。斜 面處在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于斜面向上。質(zhì)量為m、電阻可 以不計(jì)的金屬棒血，在沿著斜面與棒垂直的恒力F作用下沿導(dǎo)軌勻 速上滑，并上升h高度，在這一過(guò)程中（） A?作用于金屬棒上的各個(gè)力的合力所做的功等于零 B. 作用于金屬棒上的各個(gè)力的合力所做的功等于mgh與電阻R 上產(chǎn)生的焦耳熱之和 C?恒力F與安培力的合力所做的功等于零 D?恒力F與重力的合力所做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱 解析 金屬棒勻速上滑的

24、過(guò)程中，對(duì)金屬棒受力分析可知，有三 個(gè)力對(duì)棒做功，恒力F做正功，重力做負(fù)功，安培力阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)， 沿斜面向下，做負(fù)功。勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受合力為零，故合力做功為零， A正確；克服安培力做多少功就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電路中的 電能，電能又等于R上產(chǎn)生的焦耳熱，故外力F與重力的合力所做 的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱，D正確。 答案AD 6?如圖所示，MN、PQ為光滑金屬導(dǎo)軌，磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面， C為電容器，導(dǎo)體棒ab垂直跨接在導(dǎo)軌之間，原來(lái)ab靜止，C不帶 電，現(xiàn)給導(dǎo)體棒ab 一初速度v0，則導(dǎo)體棒（） A?做勻速運(yùn)動(dòng) B. 做勻減速運(yùn)動(dòng) C?做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，最后靜止 D?

25、做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，最后勻速運(yùn)動(dòng) 解析ab棒切割磁感線(xiàn)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，給電容器充電，同 時(shí)ab棒在安培力作用下減速，當(dāng)電容器兩極板間電壓與ab棒的電動(dòng) 勢(shì)相等時(shí)，充電電流為零，安培力為零，ab棒做勻速運(yùn)動(dòng)，D正確。 答案D 7?在平行于水平地面的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)上方，有三個(gè)單匝線(xiàn)框A、 B、C從靜止開(kāi)始同時(shí)釋放，磁感線(xiàn)始終與線(xiàn)框平面垂直。三個(gè)線(xiàn)框 都是由相同的金屬材料做成的相同正方形，其中A不閉合，有個(gè)小 缺口 B、C都是閉合的，但B的導(dǎo)線(xiàn)橫截面積比C的大，如圖所示。 下列關(guān)于它們的落地時(shí)間的判斷正確的是（） A?A、B、C同時(shí)落地 B?A最遲落地 C. B在C之后落地 D.

26、 B和C在A之后落地 解析 線(xiàn)框A不閉合，故無(wú)感應(yīng)電流，做自由落體運(yùn)動(dòng)，線(xiàn)框B、 C均受阻礙，落地時(shí)間比A長(zhǎng)，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)，D對(duì)；設(shè)S為導(dǎo)線(xiàn) 的橫截面積，2為線(xiàn)框的邊長(zhǎng)，B、C線(xiàn)框的下邊同時(shí)進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度 相同，設(shè)為e ,線(xiàn)框的質(zhì)量為m =p密4S，線(xiàn)框受到的安培力為 B2hv 41 F — BIl= - r—，其中 R 二p~s , 所以線(xiàn)框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的加速度為 F - mg B2V a = —m二上一-g,即B、C的加速度相同，它們應(yīng)同時(shí)落 m 16PP 密 地，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。 答案D 8?如圖所示，用鋁制成 形框，將一質(zhì)量為m的帶電小球用絕 緣細(xì)線(xiàn)懸掛在框的上方，使整

27、體在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿垂直于磁場(chǎng)的方向向 左以速度v勻速運(yùn)動(dòng)，懸掛拉力為F,貝胚 ） A? F=mg B? F>mg C?F

28、轉(zhuǎn)動(dòng)，若在此 空間突然加上方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間成正比例增加的 變化磁場(chǎng)。設(shè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球帶電荷量不變，那么（如圖所示）（） A?小球?qū)ΣＡA環(huán)的壓力一定不斷增大 B?小球所受的磁場(chǎng)力一定不斷增大 C?小球先沿逆時(shí)針?lè)较驕p速運(yùn)動(dòng)，之后沿順時(shí)針?lè)较蚣铀龠\(yùn)動(dòng) D?磁場(chǎng)力對(duì)小球一直不做功 解析 變化的磁場(chǎng)將產(chǎn)生感生電場(chǎng)，這種感生電場(chǎng)由于其電場(chǎng)線(xiàn) 是閉合的，也稱(chēng)為渦旋電場(chǎng)，其場(chǎng)強(qiáng)方向可借助電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng) 電流方向的判定方法，使用楞次定律判斷。當(dāng)磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生順 時(shí)針?lè)较虻臏u旋電場(chǎng)，電場(chǎng)力先對(duì)小球做負(fù)功使其速度減為零，后對(duì) 小球做正功使其沿順時(shí)針?lè)较蜃黾铀龠\(yùn)動(dòng)，所以C正確；

29、磁場(chǎng)力始 終與小球運(yùn)動(dòng)方向垂直 此始終對(duì)小球不做功，D正確；小球在水 平面內(nèi)沿半徑方向受兩個(gè)力作用：環(huán)的壓力Fn和磁場(chǎng)的洛倫茲力F , 這兩個(gè)力的合力充當(dāng)小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，其中F = Bqv，磁場(chǎng) 在增強(qiáng)，球速先減小，后增大，所以洛倫茲力不一定總在增大；向心 V2 力F向=加〒,其大小隨速度先減小后增大， 此壓力Fn也不一定始 終增大。故正確答案為C、Do 答案CD 10. 如圖所示，在豎直平面內(nèi)有兩根平行金屬導(dǎo)軌，上端與電阻 R相連，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面。一質(zhì)量為m的 金屬棒以初速度v0沿導(dǎo)軌豎直向上運(yùn)動(dòng)，上升到某一高度后又返回 到原處，整個(gè)

30、過(guò)程金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌與棒的電阻不計(jì)。下 列說(shuō)法正確的是（） A?回到出發(fā)點(diǎn)的速度v大于初速度v0 B?通過(guò)R的最大電流，上升過(guò)程小于下落過(guò)程 C?電阻R上產(chǎn)生的熱量，上升過(guò)程大于下落過(guò)程 D?所用時(shí)間，上升過(guò)程大于下落過(guò)程 解析 金屬棒切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，由右手定則和法拉第電磁感應(yīng)定 律、安培力公式可知金屬棒下落和上行時(shí)的受力情況，由能量守恒定 律可知，金屬棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，機(jī)械能不斷轉(zhuǎn)化為熱能，所以回到出 發(fā)點(diǎn)的速度v小于初速度v0，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；設(shè)金屬棒運(yùn)動(dòng)的速度為 v，長(zhǎng)度為Z ,那么感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E = Blv，通過(guò)R的電流I = E = ， 運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，機(jī)械能不斷轉(zhuǎn)化為熱能，

31、所以運(yùn)動(dòng)到同一高度處，上升 時(shí)的速度大于下降時(shí)的速度，所以通過(guò)R的最大電流，上升過(guò)程大 于下落過(guò)程，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；同一高度處金屬棒上升時(shí)受到的安培力 大于下降時(shí)受到的安培力，由于上升和下降的高度相同，所以上升過(guò) 程克服安培力所做的功大于下降過(guò)程克服安培力做的功，故電阻R 上產(chǎn)生的熱量上升過(guò)程大于下落過(guò)程C正確；金屬棒在上升過(guò)程中， 受到向下的重力和安培力作用，加速度a上〉g,金屬棒在下落過(guò)程中， 受到向下的重力和向上的安培力，加速度a下確，顯然，a上>g>a下， 故運(yùn)動(dòng)相同的距離，t]Vt2，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 可見(jiàn)，當(dāng)金屬棒運(yùn)動(dòng)速度v大時(shí)，通過(guò)R的電流大， 為金屬棒在 答案C 11. 如

32、圖甲所示，平行導(dǎo)軌MN、PQ水平放置，電阻不計(jì)，兩 導(dǎo)軌間距d=10 cm,導(dǎo)體棒ab、cd放在導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。 每根導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌間的部分，電阻均為R=1.0 Q用長(zhǎng)為L(zhǎng)=20 cm 的絕緣絲線(xiàn)將兩導(dǎo)體棒系住，整個(gè)裝置處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。t=0時(shí)，磁 場(chǎng)方向豎直向下，絲線(xiàn)剛好處于未被拉伸的自然狀態(tài)。此后，磁感應(yīng) 強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化如圖乙所示。不計(jì)感應(yīng)電流磁場(chǎng)的影響，整個(gè) 過(guò)程絲線(xiàn)未被拉斷。求： (1) 0?2?0 s時(shí)間內(nèi)，電路中感應(yīng)電流的大小與方向; (2"=1?0 s時(shí)刻絲線(xiàn)的拉力大小。 解析⑴由題圖乙可知等= 0.1 T/s 由法拉第電磁感應(yīng)定律有 AB AT = & ?

33、 S = 2X10-3 V E 則 I = 2R = 1X10 - 3 A。 由楞次定律和安培定則可知電流方向?yàn)閍cdba。 ⑵導(dǎo)體棒在水平方向上受到的絲線(xiàn)拉力和安培力平衡，由題圖 乙可知 t=1.0 s 時(shí) B = 0.1 T , 則 Ft = F安=BId= 1X10-5 No 答案(1)1X10-3 A 方向?yàn)?acdba ⑵ 1X10-5 N 12?如圖所示，兩平行導(dǎo)軌間距L=0.1 m,足夠長(zhǎng)光滑的傾斜 部分和粗糙的水平部分圓滑連接，傾斜部分與水平面的夾角砂=30。, 方向垂直斜面向上的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5 T,水平部分沒(méi)有磁 場(chǎng)。金屬棒ab的質(zhì)量加=0?0

34、05 kg,電阻r=0?02 Q,運(yùn)動(dòng)中與導(dǎo)軌 有良好接觸，并且垂直于導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上接一定值電阻R=0?08 Q,其 余電阻不計(jì)，當(dāng)金屬棒ab從斜面上離地高h(yuǎn)=1?0 m以上的任何地方 由靜止釋放后，在水平面上滑行的最大距離兀都是1.25 m。(g取10 m/s2)求： (1) 金屬棒在斜面上的最大速度； (2) 水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)； (3) 從高度h=1.0 m處滑下后電阻R上產(chǎn)生的熱量。 解析 ⑴金屬棒從離地高h(yuǎn) = 1.0 m以上任何地方由靜止釋放 后，在到達(dá)水平面之前已經(jīng)開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng)。 設(shè)最大速度為v，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E = BLv，感應(yīng)電流/ = ■ R^r 安培力F安二

35、BIL。 勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，有mgsinO = F安，解得v = 1?0 m/s。 (2)在水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬棒所受滑動(dòng)摩擦力Ff=/img ； 金屬棒在摩擦力作用下做勻減速運(yùn)動(dòng)，有Ff = ma , V2 = 2ax，解 得“=。 ⑶金屬棒從高度h = 1.0 m處下滑的過(guò)程中，由動(dòng)能定理可得 mgh - W 安=2m V2 ; 電路中產(chǎn)生的焦耳熱等于安培力所做的功，有e=w安; 電阻R上產(chǎn)生的熱量Qr = Qr=X10-2 Jo 答案(1)1.0 m/s X 10t J 13?如圖所示，質(zhì)量為M的導(dǎo)體棒血，垂直放在相距為I的平 行光滑金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為O,并

36、處于磁感應(yīng)強(qiáng) 度大小為B、方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，左側(cè)是水平放 置間距為d的平行金屬板，R和Rx分別表示定值電阻和滑動(dòng)變阻器 的阻值，不計(jì)其他電阻。 ⑴調(diào)節(jié)Rx=R,釋放導(dǎo)體棒，當(dāng)棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時(shí)，求通過(guò) 棒的電流I及棒的速率v； ⑵改變Rx，待棒沿導(dǎo)軌再次勻速下滑后，將質(zhì)量為m、帶電量 為+?的微粒水平射入金屬板間，若它能勻速通過(guò)，求此時(shí)的Rx。 X 解析(1)當(dāng)棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時(shí)，棒所受合力為零，沿斜面方 向，則有 MgsinO = BIl, 解得通過(guò)棒的電流為i=Ms畀。 由閉合電路的歐姆定律得，棒切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E0 = I(R + Rx), 而 E0 = Blv , Rx = R， 解得v = 2MgRsin0 BUT (2)棒再次沿導(dǎo)軌勻速下滑時(shí)，對(duì)棒同樣有 MgsinO = BIlo 帶電微粒勻速通過(guò)平行金屬板，則有$ = mg , 而 Ux=IRx， 解得Rx = x Ux= mdBl I =qMsinO。 答案⑴呼 2MgRsinO B2I2 mdBl ()qMsinO