（浙江專版）2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第九章 電磁感應(yīng) 第2課時(shí) 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感 渦流學(xué)案

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1、 第2課時(shí)　法拉第電磁感應(yīng)定律　自感　渦流 一、法拉第電磁感應(yīng)定律 1.內(nèi)容：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：E＝n，其中n為線圈匝數(shù)。 3.導(dǎo)體切割磁感線的情形 (1)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)速度v和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向平行時(shí)，E＝0。 (2)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)速度v和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直時(shí)，E＝Blv。 (3)導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒以端點(diǎn)為軸，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直于磁感線方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Bl＝Bl2ω(平均速度等于中點(diǎn)位置的線速度lω)。 二、自感和渦流 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、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：E＝L。 (3)自感系數(shù)L ①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)。 ②單位：亨利(H)，1 mH＝10－3 H，1 μH＝10－6 H。 2.渦流 (1)定義：當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，在它附近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流像水的漩渦所以叫渦流。 (2)應(yīng)用 ①渦流熱效應(yīng)的應(yīng)用，如真空冶煉爐。 ②渦流磁效應(yīng)的應(yīng)用，如探雷器。 三、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng) 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)體的相對(duì)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)，

3、在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來(lái)。 3.電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的原理體現(xiàn)了楞次定律的推廣應(yīng)用。 【思考判斷】 1.線圈中磁通量越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大( × ) 2.線圈中磁通量變化越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大( × ) 3.線圈匝數(shù)n越多，磁通量越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大( × ) 4.線圈中的電流越大，自感系數(shù)也越大( × ) 5.磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒中也可能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)( √ ) 6.對(duì)于同一線圈，當(dāng)電流變化越快時(shí)，線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)越大( √ ) 7.自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的變化，但不能阻止電流的變化( √ ) 考點(diǎn)一　法拉

4、第電磁感應(yīng)定律(－/d) [要點(diǎn)突破] 1.應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律解題的一般步驟 (1)分析穿過(guò)閉合電路的磁場(chǎng)方向及磁通量的變化情況。 (2)利用楞次定律確定感應(yīng)電流的方向。 (3)靈活選擇法拉第電磁感應(yīng)定律的不同表達(dá)形式列方程求解。 2.磁通量變化通常有兩種方式 (1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，垂直于磁場(chǎng)的回路面積發(fā)生變化，此時(shí)E＝nB。 (2)垂直于磁場(chǎng)的回路面積不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化，此時(shí)E＝nS，其中是B－t圖象的斜率。 3.導(dǎo)體切到磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算 (1)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)若v為瞬時(shí)速度，則E

5、為相應(yīng)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 (3)公式中的L為導(dǎo)體切割磁感線的有效長(zhǎng)度。如圖中，棒的有效長(zhǎng)度為ab間的距離。 [典例剖析] 【例1】 如圖所示，半徑為r的金屬圓盤在垂直于盤面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，繞O軸以角速度ω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(金屬圓盤的電阻不計(jì)，R左側(cè)導(dǎo)線與圓盤邊緣接觸，右側(cè)導(dǎo)線與圓盤中心接觸)(　　) A.由c到d，I＝ B.由d到c，I＝ C.由c到d，I＝ D.由d到c，I＝ 解析　由右手定則判定通過(guò)電阻R的電流的方向是由d到c；而金屬圓盤產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Br2ω，所以通過(guò)電阻R的電流大小是I＝。選項(xiàng)D正確。 答案　D 【

6、例2】 如圖甲所示，一個(gè)圓形線圈的匝數(shù)n＝1 000，線圈面積S＝200 cm2，線圈的電阻r＝1 Ω，線圈外接一個(gè)阻值R＝4 Ω的電阻，把線圈放入一方向垂直線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示，求： (1)前4 s內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，以及通過(guò)R的電流方向； (2)前5 s內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 解析　(1)前4 s內(nèi)磁通量的變化ΔΦ＝Φ2－Φ1＝S(B2－B1)＝200×10－4×(0.4－0.2) Wb＝4×10－3 Wb 由法拉第電磁感應(yīng)定律得 E＝n＝1 000× V＝1 V。電流方向自下而上。 (2)前5 s內(nèi)磁通量的變化ΔΦ′＝Φ2′－Φ1′＝S

7、(B2′－B1′)＝200×10－4×(0.2－0.2) Wb＝0。 由法拉第電磁感應(yīng)定律E′＝n＝0。 答案　(1)1 V　電流方向自下而上　(2)0 [針對(duì)訓(xùn)練] 1.如圖所示，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Δt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(　　) A. B. C. D. 解析　由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，在Δt時(shí)間內(nèi)線圈中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝n＝n＝，選項(xiàng)B正確。 答案　B 2.(多選)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)

8、度電阻均為R0。圓環(huán)水平固定放置，整個(gè)內(nèi)部區(qū)域分布著垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。直桿在圓環(huán)上以速度v平行于直徑CD向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，直桿始終有兩點(diǎn)與圓環(huán)良好接觸，從圓環(huán)中心O開(kāi)始，直桿的位置由θ確定，如圖所示。則(　　) A.θ＝0時(shí)，直桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為2Bav B.θ＝時(shí)，直桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為Bav C.θ＝0時(shí)，直桿受的安培力大小為 D.θ＝時(shí)，直桿受的安培力大小為 解析　當(dāng)θ＝0時(shí)，直桿切割磁感線的有效長(zhǎng)度l1＝2a，所以直桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E1＝Bl1v＝2Bav，選項(xiàng)A正確；此時(shí)直桿上的電流I1＝＝，直桿受到的安培力大小F1＝BI1l1＝，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)θ＝時(shí)，

9、直桿切割磁感線的有效長(zhǎng)度l2＝2acos＝a，直桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E2＝Bl2v＝Bav，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；此時(shí)直桿上的電流I2＝＝，直桿受到的安 培力大小F2＝BI2l2＝，選項(xiàng)D正確。 答案　AD 3.如圖所示，在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一由同種材料制成的粗細(xì)均勻的金屬線框ABCD，其中AB邊與磁場(chǎng)邊界對(duì)齊，AB＝BC＝L0，線框總電阻為R，現(xiàn)將線框以速度v勻速拉出。求： (1)UAB； (2)在整個(gè)過(guò)程中通過(guò)導(dǎo)體截面的電荷量； (3)拉力F的大小。 解析　(1)線框在拉出過(guò)程中，CD邊切割磁感線，相當(dāng)于電源，E＝BL0v， 則UAB＝E＝BL0v。 (2)q＝

10、It＝·＝。 (3)F＝BIL0＝。 答案　(1)BL0v　(2)　(3) 考點(diǎn)二　互感和自感(－/b) [要點(diǎn)突破] 1.自感現(xiàn)象的四大特點(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)，自感線圈就相當(dāng)于普通導(dǎo)體。 (4)線圈的自感系數(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。 2.自感中“閃亮”與“不閃亮”問(wèn)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(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

11、斷電時(shí) 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、I2：①若I2≤I1，燈泡逐漸變暗；②若I2>I1，燈泡閃亮后逐漸變暗。兩種情況燈泡中電流方向均改變 [典例剖析] 【例1】 在如圖所示的電路中，線圈的自感系數(shù)很大，且其直流電阻可以忽略不計(jì)。D1和D2是兩個(gè)完全相同的小燈泡，在開(kāi)關(guān)S閉合和斷開(kāi)時(shí)(燈絲不會(huì)斷)，D1和D2的亮度的變化情況是(　　) A.S閉合，D1很亮且亮度不變，D2逐漸變亮，最后兩燈一樣亮；S斷開(kāi)，D2立即滅，D1逐漸變亮 B.S閉合，D1不亮，D2很亮；S斷開(kāi)，D2立即滅 C.S閉合，D1和D2同時(shí)亮，而后D1滅，D2亮度不變；S斷開(kāi)

12、，D2立即滅，D1亮一下才滅 D.S閉合，D1和D2同時(shí)亮，后D1逐漸熄滅，D2則逐漸變得更亮；S斷開(kāi)，D2立即滅，D1亮一下后才逐漸熄滅 解析　當(dāng)S接通時(shí)，L的自感系數(shù)很大，瞬時(shí)L所在的電路視為斷路，相當(dāng)于D1與D2串聯(lián)，故D1和D2同時(shí)亮且亮度相同。隨著通過(guò)L的電流逐漸增大，L的分流作用增大，因L的直流電阻不計(jì)，D1的電流逐漸減小為零。由于總電阻變小，總電流變大，D2變得更亮。當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，原電源不再提供電流，D2處于斷路而立即滅。L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流減小，且與D1構(gòu)成回路，則D1將亮一下后再逐漸熄滅。故選項(xiàng)D正確。 答案　D 【例2】 如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為

13、r，電感線圈L的直流電阻不計(jì)，電阻R的阻值大于燈泡D的阻值。在t＝0時(shí)刻閉合開(kāi)關(guān)S，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，在t＝t1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　S閉合時(shí)，通過(guò)燈泡的電流由A至B，由于電感線圈L有感抗，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間電流穩(wěn)定時(shí)L電阻不計(jì)，可見(jiàn)電路的外電阻由大變小。由U外＝E可知U外也由大變小，所以A、C錯(cuò)誤；t1時(shí)刻斷開(kāi)S，由于自感，L、R、D構(gòu)成回路，通過(guò)燈泡的電流由B至A，所以t1時(shí)刻UAB反向，B正確，D錯(cuò)誤。 答案　B [針對(duì)訓(xùn)練] 1.如圖所示是測(cè)定自感系數(shù)很大的線圈L直流電阻的電路，L兩端并聯(lián)一只電壓表，用來(lái)測(cè)自感線圈的

14、直流電壓，在測(cè)量完畢后，將電路拆開(kāi)時(shí)應(yīng)先(　　) A.斷開(kāi)S1 B.斷開(kāi)S2 C.拆除電流表 D.拆除電阻R 解析　當(dāng)S1、S2均閉合時(shí)，電壓表與線圈L并聯(lián)；當(dāng)S2閉合而S1斷開(kāi)時(shí)，電壓表與線圈L串聯(lián)。所以在干路斷開(kāi)前后自感線圈L中電流方向相同而電壓表中電流方向相反。只要不斷開(kāi)S2，線圈L與電壓表就會(huì)組成回路，在斷開(kāi)干路時(shí)，L中產(chǎn)生與原來(lái)電流同方向的自感電流，使電壓表中指針?lè)聪蜣D(zhuǎn)動(dòng)而可能損壞電壓表。選項(xiàng)B正確。 答案　B 2.如圖所示是研究自感實(shí)驗(yàn)的實(shí)物電路，L1、L2是兩個(gè)規(guī)格相同的小燈泡，L為自感線圈，閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R，使兩個(gè)燈泡的亮度相同，然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，則

15、(　　) A.閉合開(kāi)關(guān)S，L1、L2都逐漸變亮 B.閉合開(kāi)關(guān)S，L2立刻變亮，L1逐漸變亮 C.閉合開(kāi)關(guān)S穩(wěn)定后，L仍有自感電動(dòng)勢(shì) D.閉合開(kāi)關(guān)S穩(wěn)定后，斷開(kāi)S，L沒(méi)有自感電動(dòng)勢(shì) 解析　L1與線圈相連，閉合開(kāi)關(guān)后線圈發(fā)生自感，L1逐漸變亮，L2與滑動(dòng)變阻器相連，閉合開(kāi)關(guān)后，L2立刻變亮，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；自感現(xiàn)象在開(kāi)關(guān)閉合和斷開(kāi)的時(shí)候發(fā)生，電路穩(wěn)定后，線圈沒(méi)有自感電動(dòng)勢(shì)，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。 答案　B 考點(diǎn)三　渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)(－/b) [要點(diǎn)突破] 1.渦流 (1)渦流是整塊導(dǎo)體發(fā)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，同樣遵循法拉第電磁感應(yīng)定律。 (2)磁場(chǎng)變化越快(越大)，導(dǎo)體

16、的橫截面積S越大，導(dǎo)體材料的電阻率越小，形成的渦流就越大。 2.電磁阻尼與電磁驅(qū)動(dòng)的比較 電磁阻尼 電磁驅(qū)動(dòng) 不同點(diǎn) 成因 由于導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使導(dǎo)體受到安培力 由于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)引起磁通量的變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使導(dǎo)體受到安培力 效果 安培力的方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向相反，阻礙導(dǎo)體運(yùn)動(dòng) 導(dǎo)體受安培力的方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向相同，推動(dòng)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng) 能量 轉(zhuǎn)化 導(dǎo)體克服安培力做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 由于電磁感應(yīng)，磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能，通過(guò)安培力做功，電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機(jī)械能，而對(duì)外做功 相同點(diǎn) 兩者都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，都遵循楞次定律，都是安培力

17、阻礙引起感應(yīng)電流的導(dǎo)體與磁場(chǎng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 [典例剖析] 【例1】 (多選)如圖所示是高頻焊接原理示意圖。線圈中通以高頻變化的電流時(shí)，待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流通過(guò)焊縫產(chǎn)生大量熱量，將金屬熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分發(fā)熱很少。以下說(shuō)法正確的是(　　) A.電流變化的頻率越高，焊縫處的溫度升高得越快 B.電流變化的頻率越低，焊縫處的溫度升高得越快 C.工件上只有焊縫處溫度升得很高是因?yàn)楹缚p處的電阻小 D.工件上只有焊縫處溫度升得很高是因?yàn)楹缚p處的電阻大 解析　在互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的互感電動(dòng)勢(shì)的大小與電流的變化率成正比，電流變化的頻率越高，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，由

18、歐姆定律I＝知產(chǎn)生的渦流越大，故A正確，B錯(cuò)誤；又P＝I2R，R越大P越大，焊縫處的溫度升高得越快，溫度升得很高，故C錯(cuò)誤，D正確。 答案　AD 【例2】 (多選)磁電式儀表的線圈通常用鋁框作骨架，把線圈繞在鋁框上，這樣做的目的是(　　) A.防止渦流而設(shè)計(jì)的 B.利用渦流而設(shè)計(jì)的 C.起電磁阻尼的作用 D.起電磁驅(qū)動(dòng)的作用 解析　線圈通電后，在安培力作用下，發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，鋁框隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，并切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，就是渦流。渦流阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，使線圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來(lái)，所以，這樣做的目的是利用渦流來(lái)起電磁阻尼的作用，B、C選項(xiàng)正確。 答案　BC [針對(duì)訓(xùn)練] 1.(多選)如圖所示，

19、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(　　) A.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 解析　該裝置的工作原理是，線圈內(nèi)變化的電流產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，從而使金屬杯內(nèi)產(chǎn)生渦流把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使杯內(nèi)的水升溫。交流電源的頻率一定時(shí)，線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值Bm越大，杯內(nèi)磁通量變化就越快，產(chǎn)生的渦流就越大，增加線圈的匝數(shù)會(huì)使線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)Bm增大，而取走線圈中的鐵芯會(huì)使線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)Bm減小，故A正確、D錯(cuò)誤；交流電源的頻率增大，杯內(nèi)磁通量變化加快，產(chǎn)生的

20、渦流增大，故B正確；瓷為絕緣材料，不能產(chǎn)生渦流，故C錯(cuò)誤。 答案　AB 2.如圖所示，在光滑絕緣水平面上，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 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　小球在進(jìn)入和穿出磁場(chǎng)時(shí)都有渦流產(chǎn)生，要受到阻力，即電磁阻尼作用，所以穿出時(shí)的速度一定小于初速度。 答案　D 1.如圖所示，蹄形磁鐵的兩極間，放置一個(gè)線圈abcd，磁鐵和線圈都可以繞OO′轉(zhuǎn)動(dòng)，磁鐵如圖

21、示方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈的運(yùn)動(dòng)情況是(　　) A.俯視，線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同 B.俯視，線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同 C.線圈與磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，但轉(zhuǎn)速小于磁鐵轉(zhuǎn)速 D.線圈靜止不動(dòng) 解析　本題“原因”是磁鐵有相對(duì)線圈的運(yùn)動(dòng)，“效果”便是線圈要阻礙兩者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但線圈阻止不了磁鐵的運(yùn)動(dòng)，線圈只好跟著磁鐵同向轉(zhuǎn)動(dòng)，但轉(zhuǎn)速小于磁鐵轉(zhuǎn)速，如果二者轉(zhuǎn)速相同，就沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，線圈就不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，故選項(xiàng)C正確。 答案　C 2.(多選)如圖所示電路中，L是自感系數(shù)足夠大的線圈，它的電阻可忽略不計(jì)，D1和D2是兩個(gè)完全相同的小燈泡。則下列說(shuō)法中正確的是(　　) A.K閉合瞬間，兩燈

22、同時(shí)亮，以后D1熄滅，D2變亮 B.K閉合瞬間，D1先亮，D2后亮，最后兩燈亮度一樣 C.K斷開(kāi)時(shí)，兩燈都亮一下再慢慢熄滅 D.K斷開(kāi)時(shí)，D2立即熄滅，D1亮一下再慢慢熄滅 解析　K閉合瞬間，由于通過(guò)線圈的電流變大，在線圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增加，此時(shí)刻電感線圈可看做斷路，此時(shí)電流通過(guò)兩個(gè)燈泡而同時(shí)發(fā)光；當(dāng)電路穩(wěn)定后，由于線圈的電阻為零，故燈泡D1被線圈短路而熄滅，而D2變的更亮，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；K斷開(kāi)時(shí)，D2立即熄滅，而由于線圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的減小，自感電動(dòng)勢(shì)在L和D1中形成新的回路，故使得D1亮一下再慢慢熄滅，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。 答案　AD 3.如圖所示，

23、均勻磁場(chǎng)中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框，半圓直徑與磁場(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)度大小為B0。使該線框從靜止開(kāi)始繞過(guò)圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)半周，在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流。現(xiàn)使線框保持圖中所示位置，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間線性變化。為了產(chǎn)生與線框轉(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)間的變化率的大小應(yīng)為(　　) A. B. C. D. 解析　設(shè)半圓弧的半徑為L(zhǎng)，線框電阻為R，當(dāng)線框以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1＝B0ωL2。當(dāng)線框不動(dòng)，而磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化時(shí)E2＝πL2，由＝得B0ωL2＝πL2，即＝，故C項(xiàng)正確。

24、答案　C 4.(多選)如圖所示，一導(dǎo)線彎成半徑為a的半圓形閉合回路。虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于回路所在的平面?；芈芬运俣葀向右勻速進(jìn)入磁場(chǎng)，直徑CD始終與MN垂直。從D點(diǎn)到達(dá)邊界開(kāi)始到C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)為止，下列結(jié)論正確的是(　　) A.感應(yīng)電流方向不變 B.CD段直導(dǎo)線始終不受安培力 C.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em＝Bav D.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值＝πBav 解析　由楞次定律可知，感應(yīng)電流方向不變，A正確；CD段直導(dǎo)線始終受到安培力，B錯(cuò)誤；感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值即為切割磁感線等效長(zhǎng)度最大時(shí)的電動(dòng)勢(shì)，故Em＝Bav，C正確；由＝，ΔΦ＝B·πa2，Δt＝得，＝πBav，D錯(cuò)

25、誤。 答案　AC 5.(2016·浙江理綜)如圖所示，a、b兩個(gè)閉合正方形線圈用同樣的導(dǎo)線制成，匝數(shù)均為10匝，邊長(zhǎng)la＝3lb，圖示區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大，不考慮線圈之間的相互影響，則(　　) A.兩線圈內(nèi)產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 B.a、b線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為9∶1 C.a、b線圈中感應(yīng)電流之比為3∶4 D.a、b線圈中電功率之比為3∶1 解析　根據(jù)楞次定律可知，兩線圈內(nèi)均產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大，設(shè)＝k，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得E＝n＝nl2，則＝()2＝，選項(xiàng)B正確；根據(jù)I＝＝＝＝可知，I

26、∝l，故a、b線圈中感應(yīng)電流之比為3∶1，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電功率P＝IE＝·nl2＝，則P∝l3，故a、b線圈中電功率之比為27∶1，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案　B [基礎(chǔ)過(guò)關(guān)] 1.如圖所示，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(　　) A.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 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，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

27、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。 答案　C 2.如圖，一輕質(zhì)橫桿兩側(cè)各固定一金屬環(huán)，橫桿可繞中心點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，一條形磁鐵插向其中一個(gè)小環(huán)，取出后又插向另一個(gè)小環(huán)，看到的現(xiàn)象是(　　) A.磁鐵插向左環(huán)，橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng) B.磁鐵插向右環(huán)，橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng) C.無(wú)論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán)，橫桿都不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng) D.無(wú)論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán)，橫桿都發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng) 解析　左環(huán)沒(méi)有閉合，在磁鐵插入過(guò)程中，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故橫桿不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。右環(huán)閉合，在磁鐵插入過(guò)程中，產(chǎn)生感應(yīng)電流，橫桿將發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，故選項(xiàng)B正確。 答案　B 3.穿過(guò)一個(gè)單匝線

28、圈的磁通量始終保持每秒鐘均勻地減少2 Wb，則(　　) A.線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒鐘增加2 V B.線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒鐘減少2 V C.線圈中無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) D.線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)保持不變 解析　線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝n＝2 V，故選項(xiàng)D正確。 答案　D 4.如圖所示，L為一純電感線圈(即電阻為零)。A是一燈泡，下列說(shuō)法正確的是(　　) A.開(kāi)關(guān)S接通瞬間，無(wú)電流通過(guò)燈泡 B.開(kāi)關(guān)S接通后，電路穩(wěn)定時(shí)，無(wú)電流通過(guò)燈泡 C.開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，無(wú)電流通過(guò)燈泡 D.開(kāi)關(guān)S接通瞬間及接通穩(wěn)定后，燈泡中均有從a到b的電流，而在開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，燈泡中有從b到a的電流 解析　開(kāi)關(guān)S

29、接通瞬間，燈泡中的電流從a到b，線圈由于自感作用，通過(guò)它的電流將逐漸增加；開(kāi)關(guān)S接通后，電路穩(wěn)定時(shí)，純電感線圈對(duì)電流無(wú)阻礙作用，將燈泡短路，燈泡中無(wú)電流通過(guò)；開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)的瞬間，由于線圈的自感作用，線圈中原有向右的電流將逐漸減小，線圈和燈泡形成回路，故燈泡中有從b到a的瞬間電流。 答案　B 5.物理課上，老師做了一個(gè)“電磁阻尼”實(shí)驗(yàn)：如圖所示，彈簧上端固定，下端懸掛一個(gè)磁鐵，將磁鐵托起到某一高度后放開(kāi)，磁鐵能上下振動(dòng)較長(zhǎng)時(shí)間才停下來(lái)；如果在磁鐵下方放一個(gè)固定的鋁質(zhì)圓環(huán)，使磁鐵上下振動(dòng)時(shí)穿過(guò)它，磁鐵就會(huì)很快地停下來(lái)。某同學(xué)另找器材再探究此實(shí)驗(yàn)。他安裝好器材，經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)：磁鐵下方放置圓環(huán)，

30、并沒(méi)有對(duì)磁鐵的振動(dòng)產(chǎn)生影響，對(duì)比老師演示的實(shí)驗(yàn)，其原因可能是(　　) A.彈簧的勁度系數(shù)太小 B.磁鐵的質(zhì)量太小 C.磁鐵的磁性太強(qiáng) D.圓環(huán)的材料與老師用的不同 解析　圓環(huán)沒(méi)有對(duì)磁鐵的振動(dòng)產(chǎn)生影響，是由于沒(méi)有發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，因此只可能是圓環(huán)材料不是金屬，與老師用的材料不同引起的，所以選項(xiàng)D正確。 答案　D 6.如圖所示，用粗細(xì)相同的銅絲做成邊長(zhǎng)分別為L(zhǎng)和2L的兩只閉合線框a和b，以相同的速度從磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域中勻速地拉到磁場(chǎng)外，不考慮線框的重力，若閉合線框的電流分別為Ia、Ib，則Ia∶Ib為(　　) A.1∶4 B.1∶2 C.1∶1 D.不能確

31、定 解析　產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E＝BLv，由閉合電路歐姆定律得I＝，又Lb＝2La，由電阻定律知Rb＝2Ra，故Ia∶Ib＝1∶1。 答案　C 7.(多選)用一根橫截面積為S、電阻率為ρ的硬質(zhì)導(dǎo)線做成一個(gè)半徑為r的圓環(huán)，ab為圓環(huán)的一條直徑。如圖所示，在ab的左側(cè)存在一個(gè)均勻變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)垂直圓環(huán)所在平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間的變化率＝k(k<0)。則(　　) A.圓環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 B.圓環(huán)具有擴(kuò)張的趨勢(shì) C.圓環(huán)中感應(yīng)電流的大小為 D.圖中a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uab＝ 解析　磁通量均勻減少，根據(jù)楞次定律可知，圓環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；圓環(huán)在

32、磁場(chǎng)中的部分，受到向外的安培力，所以有擴(kuò)張的趨勢(shì)，選項(xiàng)B正確；圓環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為，則圓環(huán)中的電流大小為I＝，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；Uab＝＝，選項(xiàng)D正確。 答案　BD [能力提升] 8.(多選)(2017·寧波聯(lián)考)單匝線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t的關(guān)系圖象如圖所示，則(　　) A.在t＝0時(shí)刻，線圈中磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也最大 B.在t＝1×10－2 s時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 C.在t＝2×10－2 s時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零 D.在0～2×10－2 s時(shí)間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為零 解析　由法拉第電磁感應(yīng)定律知E∝，故t＝0及t＝

33、2×10－2 s時(shí)刻，E＝0，A錯(cuò)誤，C正確；t＝1×10－2s，E最大，B正確；在0～2×10－2 s時(shí)間內(nèi)，ΔΦ≠0，故E≠0，D錯(cuò)誤。 答案　BC 9.如圖所示，線框用裸導(dǎo)線組成，cd、ef兩邊豎直放置且相互平行，裸導(dǎo)體ab水平放置并可沿cd、ef無(wú)摩擦滑動(dòng)，而導(dǎo)體棒ab所在處為勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2＝2 T，已知ab長(zhǎng)l＝0.1 m，整個(gè)電路總電阻R＝5 Ω。螺線管匝數(shù)n＝40，螺線管橫截面積S＝0.1 m2。在螺線管內(nèi)有圖示方向磁場(chǎng)B1，若＝1 T/s均勻增加時(shí)，導(dǎo)體棒恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，試求：(g＝10 m/s2) (1)通過(guò)導(dǎo)體棒ab的電流大?。? (2)導(dǎo)體棒ab質(zhì)量m為多少？

34、 解析　(1)螺線管產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)： E＝n＝nS＝40×1×0.1 V＝4 V， I＝＝0.8 A。 (2)ab所受的安培力F＝B2Il＝2×0.8×0.1 N＝0.16 N 導(dǎo)體棒靜止時(shí)有F＝mg 求得m＝0.016 kg。 答案　(1)0.8 A　(2)0.016 kg 10.某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)發(fā)電測(cè)速裝置，工作原理如圖所示。一個(gè)半徑為R＝0.1 m的圓形金屬導(dǎo)軌固定在豎直平面上，一根長(zhǎng)為R的金屬棒OA，A端與導(dǎo)軌接觸良好，O端固定在圓心處的轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)軸的左端有一個(gè)半徑為r＝的圓盤，圓盤和金屬棒能隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。圓盤上繞有不可伸長(zhǎng)的細(xì)線，下端掛著一個(gè)質(zhì)量為m＝0.5 kg的鋁

35、塊。在金屬導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5 T。a點(diǎn)與導(dǎo)軌相連，b點(diǎn)通過(guò)電刷與O端相連。測(cè)量a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U可算得鋁塊速度。鋁塊由靜止釋放，下落h＝0.3 m時(shí)，測(cè)得U＝0.15 V。(細(xì)線與圓盤間沒(méi)有滑動(dòng)，金屬棒、導(dǎo)軌、導(dǎo)線及電刷的電阻均不計(jì)，重力加速度g＝10 m/s2) (1)測(cè)U時(shí)，與a點(diǎn)相接的是電壓表的“正極”還是“負(fù)極”？ (2)求此時(shí)鋁塊的速度大??； (3)求此下落過(guò)程中鋁塊機(jī)械能的損失。 解析　(1)由右手定則知，金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向由O→A，故A端電勢(shì)高于O端電勢(shì)，與a點(diǎn)相接的是電壓表的“正極”。 (2)由電磁感應(yīng)定

36、律得U＝E＝， ΔΦ＝BR2Δθ， U＝BωR2， v＝rω＝ωR， 所以v＝＝2 m/s。 (3)ΔE＝mgh－mv2。 代入數(shù)據(jù)得ΔE＝0.5 J。 答案　(1)正極　(2)2 m/s　(3)0.5 J 11.如圖所示，MN、PQ為足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌，間距L＝0.50 m，導(dǎo)軌平面與水平面間夾角θ＝37°，N、Q間連接一個(gè)電阻R＝5.0 Ω，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.0 T。將一根質(zhì)量為m＝0.050 kg的金屬棒放在導(dǎo)軌的ab位置，金屬棒及導(dǎo)軌的電阻不計(jì)。現(xiàn)由靜止釋放金屬棒，金屬棒沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌垂直，且與導(dǎo)軌接觸良好。已知金屬棒與導(dǎo)軌

37、間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.50，當(dāng)金屬棒滑行至cd處時(shí)，其速度大小開(kāi)始保持不變，位置cd與ab之間的距離s＝2.0 m。已知g＝10 m/s2，sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80。求： (1)金屬棒沿導(dǎo)軌開(kāi)始下滑時(shí)的加速度大?。? (2)金屬棒到達(dá)cd處的速度大?。? (3)金屬棒由位置ab運(yùn)動(dòng)到cd的過(guò)程中，電阻R產(chǎn)生的熱量。 解析　(1)設(shè)金屬棒開(kāi)始下滑時(shí)的加速度大小為a，則 mgsin θ－μmgcos θ＝ma 解得a＝2.0 m/s2 (2)設(shè)金屬棒到達(dá)cd位置時(shí)速度大小為v、電流為I，金屬棒受力平衡，有mgsin θ＝BIL＋μmgcos θ I＝ 解得v＝2.0 m/s (3)設(shè)金屬棒從ab運(yùn)動(dòng)到cd的過(guò)程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q，由能量守恒，有 mgssin θ＝mv2＋μmgscos θ＋Q 解得Q＝0.10 J 答案　(1)2.0 m/s2　(2)2.0 m/s　(3)0.10 J 19