2021年高考物理二輪復(fù)習(xí)專題09電磁感應(yīng)及綜合應(yīng)用教學(xué)案(含解析)

1、專題09電磁感應(yīng)及綜合應(yīng)用電磁感應(yīng)是電磁學(xué)中最為重要的內(nèi)容，也是高考命題頻率最高的內(nèi)容之一。題型多為選 擇題、計(jì)算題。主要考查電磁感應(yīng)、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、自感等知識(shí)。本局部 知識(shí)多結(jié)合電學(xué)、力學(xué)局部出壓軸題，其命題形式主要是電磁感應(yīng)與電路規(guī)律的綜合應(yīng)用、 電磁感應(yīng)與力學(xué)規(guī)律的綜合應(yīng)用、電磁感應(yīng)與能量守恒的綜合應(yīng)用。復(fù)習(xí)中要熟練掌握感應(yīng) 電流的產(chǎn)生條件、感應(yīng)電流方向的判斷、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算，還要掌握本局部?jī)?nèi)容與力學(xué)、 能量的綜合問題的分析求解方法。預(yù)測(cè)2021年的高考根底試題重點(diǎn)考查法拉第電磁感應(yīng)定律及楞次定律和電路等效問題綜合試題還是涉及到力和運(yùn)動(dòng)、動(dòng)量守恒、能量守恒、電路分 析、

2、安培力等力學(xué)和電學(xué)知識(shí)主要的類型有滑軌類問題、線圈穿越有界磁場(chǎng)的問題、電磁 感應(yīng)圖象的問題等此除日光燈原理、磁懸浮原理、電磁阻尼、超導(dǎo)技術(shù)這些在實(shí)際中有廣 泛的應(yīng)用問題也要引起重視。重點(diǎn)知識(shí)梳理一、法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與穿過回路的磁通量的變化率成正比.在具體問題的分析中，針對(duì)不同形式的電磁感應(yīng)過程，法拉第電磁感應(yīng)定律也相應(yīng)有不 同的表達(dá)式或計(jì)算式.磁通量變化的形式表達(dá)式備注通過n匝線圈內(nèi)的磁通量發(fā)生變化E n t.、 B當(dāng)S不變時(shí)，E nSt S(2)當(dāng)B不變時(shí)，E nB- t導(dǎo)體垂直切割磁感線運(yùn)動(dòng)E BLv當(dāng) v/ B 時(shí)，E 0導(dǎo)體繞過一端且垂直于磁

3、場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)E知3線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)E= nBSw sin cot當(dāng)線圈平行于磁感線時(shí)，E最大為E=nBSw,當(dāng)線圈平行于中性面時(shí)，E= 0二、楞次定律與左手定那么、右手定那么1 左手定那么與右手定那么的區(qū)別：判斷感應(yīng)電流用右手定那么，判斷受力用左手定那么.2 .應(yīng)用楞次定律的關(guān)鍵是區(qū)分兩個(gè)磁場(chǎng)：弓I起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)和感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng).感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的磁通量的變化，“阻礙的結(jié)果是延緩了磁通量的變化，同時(shí)伴隨著能量的轉(zhuǎn)化.3 .楞次定律中“阻礙的表現(xiàn)形式：阻礙磁通量的變化增反減同，阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)拒去留，阻礙線圈面積變化增縮減擴(kuò)，阻礙本身電流

4、的變化自感現(xiàn)象.三、電磁感應(yīng)與電路的綜合電磁感應(yīng)與電路的綜合是高考的一個(gè)熱點(diǎn)內(nèi)容，兩者的核心內(nèi)容與聯(lián)系主線如圖4 121所示：1. 產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的電路通常是一個(gè)閉合電路，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的那一局部電路相當(dāng)于電 源，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就是電源的電動(dòng)勢(shì)，在“電源內(nèi)部電流的流向是從“電源的負(fù)極R流向正極，該局部電路兩端的電壓即路端電壓，UER+ r2. 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，電路產(chǎn)生的電功率等于內(nèi)外電路消耗的功率之和.假設(shè)為純電阻電 路，那么產(chǎn)生的電能將全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；假設(shè)為非純電阻電路，那么產(chǎn)生的電能除了一局部轉(zhuǎn)化為 內(nèi)能，還有一局部能量轉(zhuǎn)化為其他能，但整個(gè)過程能量守恒.能量轉(zhuǎn)化與守恒往往是電磁感 應(yīng)與電

5、路問題的命題主線，抓住這條主線也就是抓住了解題的關(guān)鍵在閉合電路的局部導(dǎo)體 切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的問題中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，導(dǎo)體棒克服安培力做的功等于電路 中產(chǎn)生的電能.說明：求解局部導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)，要區(qū)別平均電動(dòng)勢(shì)和瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì), 切割磁感線的等效長(zhǎng)度等于導(dǎo)線兩端點(diǎn)的連線在運(yùn)動(dòng)方向上的投影.高頻考點(diǎn)突破考點(diǎn)一對(duì)楞次定律和電磁感應(yīng)圖像問題的考查例1、如圖1所示，直角坐標(biāo)系 xOy的二、四象限有垂直坐標(biāo)系向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為 B,在第三象限有垂直坐標(biāo)系向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B.現(xiàn)將半徑為L(zhǎng)、圓心角為90°的扇形閉合導(dǎo)線框 OPQ外力作用下以恒定

6、角速度繞O點(diǎn)在紙面內(nèi)沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng).t =0時(shí)刻線框在圖示位置，設(shè)電流逆時(shí)針方向?yàn)檎较蚰敲匆韵玛P(guān)于導(dǎo) 線框中的電流隨時(shí)間變化的圖線，正確的選項(xiàng)是圖1解析 根據(jù)楞次定律，線框從第一象限進(jìn)入第二象限時(shí)，電廣方問罡正方向設(shè)導(dǎo)絡(luò)框的電阻為凡角 速度為如那么電茨尢小為欝，從第二象限逬入第三象限時(shí)，電浚方問星員方向，電濱大小為警，從第 三象限ig入第四象眼呵#電澆方同是正萬(wàn)問，電潢大小圧曙:線框從幫四象限進(jìn)入第一累險(xiǎn)時(shí)，電流方 向是員方問，電廣大小為B選頂正確.答案 B【變式探究】如圖 2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(lái)假設(shè)要縮短上述加熱時(shí)間，

7、以下措施可行的有圖2A. 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 ABr解析當(dāng)電瞬關(guān)交流電痢寸，金屬杯蛙在變化的晞場(chǎng)中產(chǎn)生渦電流發(fā)熱，使水溫升髙.要縮龜加 熱時(shí)間，需增犬渦電瀛即増大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或減卜電阻.增加線圈匝數(shù)*提高交竇電流的頻率®31為了増 大!®應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，瓷1杯能產(chǎn)生渦電流，取走¥斌會(huì)導(dǎo)致磁性鳳弱.所以選項(xiàng)樂B正確，選項(xiàng)G D錯(cuò)誤.【方法技巧】1.楞次定律的理解和應(yīng)用1“阻礙的效果表現(xiàn)為：阻礙原磁通量的變化一一增反減同；阻礙物體間的相對(duì) 運(yùn)動(dòng)一一來(lái)拒去留；阻礙自身電流的變化一一自感現(xiàn)象.2解題步驟：確定原磁

8、場(chǎng)的方向分析合磁場(chǎng)；確定原磁通量的變化增加或減少；確定感應(yīng)電流磁場(chǎng)的方向增反減同；確定感應(yīng)電流方向安培定那么.2 .求解圖像問題的思路與方法1圖像選擇問題：求解物理圖像的選擇題可用“排除法，即排除與題目要求相違背的圖像，留下正確圖像.也可用“對(duì)照法，即按照要 求畫出正確的草圖，再與選項(xiàng)對(duì)照.解決此類問題的關(guān)鍵是把握?qǐng)D像特點(diǎn)，分析相關(guān)物理量 的函數(shù)關(guān)系，分析物理過程的變化或物理狀態(tài)的變化.2圖像分析問題：定性分析物理圖像，要明確圖像中的橫軸與縱軸所代表的物理量，弄清圖像的物理意義，借助有關(guān)的物理概念、公式、不變量和定律作出相應(yīng)判斷.在有關(guān)物理 圖像的定量計(jì)算時(shí)，要弄清圖像所揭示的物理規(guī)律及物理量

9、間的函數(shù)關(guān)系，善于挖掘圖像中 的隱含條件，明確有關(guān)圖像所包圍的面積、斜率，以及圖像的橫軸、縱軸的截距所表示的物 理意義.考點(diǎn)二 對(duì)電磁感應(yīng)中動(dòng)力學(xué)問題的考查例2、如圖3所示，間距為L(zhǎng)的兩條足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN PQ與水平面夾角為30°,導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，導(dǎo)軌的 N Q端連接一阻值為 R的電阻，導(dǎo)軌上有一根質(zhì)量一定、電 阻為r的導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置，導(dǎo)體棒上方距離 L以上的范圍存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B方向與導(dǎo)軌平面垂直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng).現(xiàn)在施加一個(gè)平行斜面向上且與棒ab重力相等的恒力，使導(dǎo)體棒ab從靜止開始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)ab進(jìn)入磁場(chǎng)后，發(fā)現(xiàn) ab開始勻速運(yùn)動(dòng)，求：圖3(1)

10、導(dǎo)體棒的質(zhì)量；(2) 假設(shè)進(jìn)入磁場(chǎng)瞬間，拉力減小為原來(lái)的一半，求導(dǎo)體棒能繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)的最大位移.解析(1)導(dǎo)體棒從靜止開始在磁場(chǎng)外勻加速運(yùn)動(dòng)，距離為L(zhǎng),其加速度為F m®in 30 ° = maF= mgF 安=BIL=BVvR+ r棒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為 v =寸2aL= gL由棒在磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)可知1F安=2mg2B2l2 l R+ r g(習(xí)假設(shè)iSAfiii場(chǎng)禰間使拉力減半，那么卩二夕昭 那么導(dǎo)體棒所受臺(tái)力為F*-BJL-労和。二等代入上式設(shè)導(dǎo)體棒繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)的位移為x，那么有B1 2L2xR+ rmv將代入得x= 2L2B2L2 fL答案R+rg2L【變式探究】如圖

11、 4甲所示，MN PQ是相距d= 1.0 m足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌 平面與水平面間的夾角為0，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，整個(gè)導(dǎo)軌處在方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌 MN PQ放置，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒ab的質(zhì)量mF 0.1 kg，其接入電路的電阻 r = 1 Q,小燈泡電阻 FL = 9 Q,重力加速度 g取10 m/s 2.現(xiàn) 斷開開關(guān)S,將棒ab由靜止釋放并開始計(jì)時(shí)，t = 0.5 s時(shí)刻閉合開關(guān)S,圖乙為ab的速度隨時(shí)間變化的圖像.求:答案(1)6 m/s35(2)1 T解析(1)5斷開時(shí)ab做勻加速直線運(yùn)動(dòng)宙圖乙可知壬歸=爲(wèi)碗根擁牛頓第二定律有：»

12、;sgan6=ma3所以 SU1=J.帥二0乩時(shí)S閉合，血先做抑速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度屈憬犬訕二后做勻速直線運(yùn)動(dòng) 根16平衡條件有血n 8-F水ER又片尸盹站昭口匸兀工7解得=1T【方法技巧】在此類問題中力現(xiàn)象和電磁現(xiàn)象相互聯(lián)系、相互制約，解決問題前首先要建立“動(dòng)一電一動(dòng)的思維順序，可概括為：(1) 找準(zhǔn)主動(dòng)運(yùn)動(dòng)者，用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向.(2) 根據(jù)等效電路圖，求解回路中的感應(yīng)電流的大小及方向.(3) 分析安培力對(duì)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度、加速度的影響，從而推出對(duì)電路中的感應(yīng)電流有什么 影響，最后定性分析導(dǎo)體棒的最終運(yùn)動(dòng)情況.(4) 列牛頓第二定律或平衡方程求解.

13、考點(diǎn)三 對(duì)電磁感應(yīng)中能量問題的考查例3、如圖5所示，平行金屬導(dǎo)軌與水平面間夾角均為37°,導(dǎo)軌間距為1 m,電阻不計(jì)，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)兩根金屬棒 ab和以a' b'的質(zhì)量都是0.2 kg，電阻都是1 Q,與導(dǎo)軌垂直放 置且接觸良好，金屬棒和導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25，兩個(gè)導(dǎo)軌平面處均存在著垂直軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫出)，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B的大小相同.讓 a' b'固定不動(dòng)，將金屬 棒ab由靜止釋放，當(dāng)ab下滑速度到達(dá)穩(wěn)定時(shí)，整個(gè)回路消耗的電功率為8 W.求：2a = gsinBgcos B= 4 m/s .2 分2 ab棒到達(dá)最大速度時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)，

14、有msinB = BIL + 口 mgcos B, 2 分整個(gè)回路消耗的電功率P 電=BILvm= mgpin B 口 mgcos B Vm= 8 W, 2 分那么ab棒的最大速度為：vm= 10 m/s1分由P電=百2R=BLVn2R22分得：B= 0.4 T . 1 分根據(jù)能量守恒得：1 2h八mgh= Q+ 尹+ 口 mgcos B 2 分解得：Q= 30 J . 1 分由對(duì)稱性可紅 蘭血下落兀£1穩(wěn)定B寸其速度為譏 心也下落30叫 其速度也為譏 血和別都切 割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，總電動(dòng)勢(shì)尊于兩者之和.根據(jù)共點(diǎn)力平衝桀件，對(duì)皿棒覺力分析得 sgsiii 3BfL+/mtgos 6

15、2 分又呼爭(zhēng)分代入解得"=左血=1分由施量守恒11F劃!=號(hào)也皿+羋叭gCOS告薔十0*3分代入數(shù)據(jù)得Q' = 75 J . 1分答案 14 m/s 230 J 375 J【變式探究】在傾角為B足夠長(zhǎng)的光滑斜面上，存在著兩個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向一個(gè)垂直斜面向上，另一個(gè)垂直斜面向下，寬度均為L(zhǎng),如圖6所示.一個(gè)質(zhì)量為m電阻為R邊長(zhǎng)也為L(zhǎng)的正方形線框在t = 0時(shí)刻以速度Vo進(jìn)入磁場(chǎng)，恰好做勻速直 線運(yùn)動(dòng)，假設(shè)經(jīng)過時(shí)間to,線框ab邊到達(dá)gg'與ff '中間位置時(shí)，線框又恰好做勻速運(yùn)動(dòng)， 那么以下說法正確的選項(xiàng)是圖6A. 當(dāng)ab邊剛越過ff &#

16、39;時(shí)，線框加速度的大小為gsinBB. to時(shí)刻線框勻速運(yùn)動(dòng)的速度為 V4315 2C. to時(shí)間內(nèi)線框中產(chǎn)生的焦耳熱為 qmgkin 0 + mvD. 離開磁場(chǎng)的過程中線框?qū)⒆鰟蛩僦本€運(yùn)動(dòng)答案 BC解析當(dāng)血邊供入鶴場(chǎng)時(shí)，巧=讐=中血當(dāng)必邊剛越過力時(shí)，線框的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電溢均加 倍經(jīng)務(wù)經(jīng)-噸血*皿 加速度向上為埠掩錯(cuò)誤扌厲時(shí)刻丿斗器叱噸鈕叭解得*=% B正確j 線框從逬入磁場(chǎng)到再次做勻速運(yùn)動(dòng)過民沿斜面向F運(yùn)動(dòng)距離再詛那么由功能關(guān)系得厲時(shí)間痕框中產(chǎn)生 的焦耳轉(zhuǎn)為©二遊嚴(yán)+扌頑-扌加二討步m殲駆騎疋正確；線框離開碗場(chǎng)時(shí)仍鹿運(yùn)譏D錯(cuò)i昊.【方法技巧】1.明確安培力做的功是電能和其他形式

17、的能之間相互轉(zhuǎn)化的“橋梁，用框圖表示如下： W安 >0能 W安<0 |其他形式的能2 .明確功能關(guān)系，確定有哪些形式的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化.如有摩擦力做功，必有內(nèi)能產(chǎn)生；有重力做功，重力勢(shì)能必然發(fā)生變化；安培力做負(fù)功，必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.3 .根據(jù)不同物理情景選擇動(dòng)能定理、能量守恒定律或功能關(guān)系列方程求解問題.考點(diǎn)四 綜合應(yīng)用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)分析電磁感應(yīng)問題例4、如圖7甲所示，MN PQ是相距d= 1 m的足夠長(zhǎng)平行光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面與水平面成某一夾角，導(dǎo)軌電阻不計(jì)；長(zhǎng)也為1 m的金屬棒ab垂直于MN PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，ab的質(zhì)量m= 0.1 kg

18、、電阻R= 1 Q； MN PQ的上端連接右側(cè)電路， 電路中R為一電阻箱；燈泡電阻FL= 3 Q,定值電阻 R = 7 Q,調(diào)節(jié)電阻箱使 6 Q,重力加速度g= 10 m/s2.現(xiàn)斷開開關(guān)S,在t = 0時(shí)刻由靜止釋放 ab,在t = 0.5 s時(shí)刻閉合S, 同時(shí)加上分布于整個(gè)導(dǎo)軌所在區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面斜向上；圖乙所示 為ab的速度隨時(shí)間變化圖像.圖7(1) 求斜面傾角 a及磁感應(yīng)強(qiáng)度 B的大?。?2) ab由靜止下滑x = 50 m(此前已到達(dá)最大速度)的過程中，求整個(gè)電路產(chǎn)生的電熱; 假設(shè)只改變電阻箱R2的值當(dāng)Ra為何值時(shí)，ab勻速下滑中Ra消耗的功率最大？消耗的 最大

19、功率為多少？一 v2解析1S斷開時(shí)，ab做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，從圖乙得&= t = 6 m/s 1分由牛頓第二定律有 m§in a = ma 1分3所以有sin a =，即a = 37°, 1分5t = 0.5 s時(shí)，S閉合且加了磁場(chǎng)，分析可知，此后ab將先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度到達(dá)最大Vm= 6 m/s后接著做勻速運(yùn)動(dòng).勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由平衡條件知m®n a = F安，1分-BdVn 八又 F 安=BId I =1 分聯(lián)立以上四式有mgsin£d2Vma =2 分代入數(shù)據(jù)解得B=寸噸?2v jR= 1 T1分宙能量輕化關(guān)系有噸血血=芬曲+埶2分

20、 代入數(shù)據(jù)解律0=豳血顱一如誥=2池分 3改變電阻箱応的值后,血?jiǎng)蛩傧禄瑫r(shí)有 mgsin分所以匸分通過尼的電流為Z?二疋*01分局的功率為卩=釀0分聯(lián)立法上三式可得t RL.,當(dāng)R2=阿即R2= RL= 3 Q,功率最大，(1分)所以 Fm= 0.27 W . (2 分)答案 (1)37 °1 T (2)28.2 J (3)3 Q 0.27 WMPN電阻忽略不計(jì))，MP【變式探究】如圖8甲所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0.5 T，其方向垂直于傾角 0為30°的斜面向上絕緣斜面上固定有“人形狀的光滑金屬導(dǎo)軌和NP長(zhǎng)度均為2.5 m , MN連線水平,標(biāo)系Ox 根粗細(xì)均勻的金屬

21、桿 CD長(zhǎng)為 3 m.以Mh中點(diǎn)O為原點(diǎn)、OF為x軸建立一維坐長(zhǎng)度d為3 m、質(zhì)量m為1 kg、電阻R為0.3 Q,在拉圖8力F的作用下，從 MN處以恒定速度2好).g 取 10 m/s .v= 1 m/s在導(dǎo)軌上沿x軸正向運(yùn)動(dòng)(金屬桿與導(dǎo)軌接觸良(1)求金屬桿CD運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E及運(yùn)動(dòng)到x = 0.8 m處電勢(shì)差Ucd；推導(dǎo)金屬桿CD從 MN處運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)過程中拉力F與位置坐標(biāo)x的關(guān)系式，并在圖乙中畫出F x關(guān)系圖像；(3) 求金屬桿CD從 MN處運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的全過程產(chǎn)生的焦耳熱.答案 (1)1.5 V 0.6 V(2) F= 12.5 3.75 x(0 < x< 2)見

22、解析圖(3) 7.5 J解析1)金厲桿仞在勻速運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的愍應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電勢(shì)高當(dāng)t=0.8 m時(shí)，金JI桿在導(dǎo)thi司的電勢(shì)差為零.謖此時(shí)桿在導(dǎo)軌 外的喪度為那么!尸0P= 皿-竽人=2 m得 I 1,2m由楞次定律尹斷D點(diǎn)電勢(shì)高故G。兩端電勢(shì)差C/ba5/ hv 一 Qb V(2)桿在導(dǎo)軌間的長(zhǎng)度I與位置x的關(guān)系是O巴xOP對(duì)應(yīng)的電阻R = dR電流Blv桿受的安培力為F安=BIl = 7.5 3.75 x根據(jù)平衡條件得 F= F安+ mg>i n 9F= 1 2.5 3.75 x(0 < x< 2)畫出的F x圖像如下圖.F x圖線下所圍的面積.即 W= 5 + 12.5 X

23、 2 J =217.5 J而桿的重力勢(shì)能增加量巳=mgOPn 9故全過程產(chǎn)生的焦耳熱Q= VWA &= 7.5 J .【2021 上海24】1如下圖，一無(wú)限長(zhǎng)通電直導(dǎo)線固定在光滑水平面上，金屬環(huán)質(zhì)量為0.02kg，在該平面上以V0 2m/s、與導(dǎo)線成60。角的初速度運(yùn)動(dòng)，其最終的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是，環(huán)中最多能產(chǎn)生 J 的電能。It1 .【答案】勻速直線運(yùn)動(dòng)；0.03【解祈】金屬環(huán)最會(huì)沿與通電直導(dǎo)線平行的直練 做勻速直線運(yùn)動(dòng)，最終速度XV。W由能量守恒定律，得環(huán)中最多能產(chǎn)生電能E=AE=0.03J【2021 浙江 16】2 如下圖為靜電力演示儀，兩金屬極板分別固定于絕緣支架上,且正對(duì)平行放置。工

24、作時(shí)兩板分別接高壓直流電源的正負(fù)極，外表鍍鋁的乒乓球用絕緣細(xì)線懸掛在金屬極板中間，那么A. 乒乓球的左側(cè)感應(yīng)出負(fù)電荷B. 乒乓球受到擾動(dòng)后，會(huì)被吸在左極板上C. 乒乓球共受到電場(chǎng)力，重力和庫(kù)侖力三個(gè)力的作用D. 用絕緣棒將乒乓球撥到與右極板接觸，放開后乒乓球會(huì)在兩極板間來(lái)回碰撞2 .【答案】D【解析】從圖中可知金屬板右側(cè)連接電源正艇所臥電場(chǎng)水平向左故乒乓球上的電子移動(dòng)到右側(cè) 即乒乓球的右側(cè)感應(yīng)出員電荷，尹乓球右側(cè)帶員電，受的電場(chǎng)力同右，乒乓球左側(cè)帶正電，旻 到的電場(chǎng)力向左，因?yàn)樽笥覂蓚?cè)感應(yīng)岀的電荷量相等，所以曼到的電場(chǎng)力相等，乒乓球第U擾動(dòng)后，最終 仍會(huì)靜止，不會(huì)吸附®左極板上，B錯(cuò)

25、誤？乒乓球受到重力和電場(chǎng)力作用，庫(kù)侖力目功電場(chǎng)力，c錯(cuò)誤；用 纏絳棒將乒乓瑚戔到與右擾板接融，乒乓球帶正電在電場(chǎng)力作埔下，與左極梔接觸，熱后乒乓球帶員電 又在電場(chǎng)力件用下運(yùn)動(dòng)到右極板，與右極板接觸后乒乓球帯正電在電場(chǎng)力作用T,運(yùn)動(dòng)左極阮如 此重復(fù) > 即乒乓球會(huì)在兩極板間耒回碰撞 D正確&【2021 海南 2】3.如下圖，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& ,將此棒彎成兩段長(zhǎng)度相等且相互垂直的折彎，置于磁感應(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

26、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為，那么一等于X XXXX XXX小或。XX XXXXXXA. 1/2 B . 2 C. 123.【答案】B2，故產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為B" B¥LV今，所以_22B正確?！?021 上海20】5如圖，光滑平行金屬導(dǎo)軌固定在水平面上，左端由導(dǎo)線相連，導(dǎo)體棒垂直靜置于導(dǎo)軌上構(gòu)成回路。在外力F作用下，回路上方的條形磁鐵豎直向上做勻速運(yùn)動(dòng)。在勻速運(yùn)動(dòng)過程中外力F做功Wf ,磁場(chǎng)力對(duì)導(dǎo)體棒做功 Wi，磁鐵克服磁場(chǎng)力做功 W2 ,重力對(duì)磁鐵做功 Wg，回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q導(dǎo)體棒獲得的動(dòng)能為 Ek。那么A. WiQ B W2 W Q C W Ek D Wf WgEk Q5

27、【答案】BCD【解析】由能量守恒定律可輸鐵鐵克服礒場(chǎng)力做功吧，等于回路的電能"電自甘肖井轉(zhuǎn)化為內(nèi)能" 畀一部井輕化導(dǎo)體楝的機(jī)械箒所以W-昭故A錯(cuò)昆B正確；以導(dǎo)體樺為對(duì)象，由動(dòng)能定理可 知，磁場(chǎng)力對(duì)導(dǎo)體棒做功W氓 故C正確？外力對(duì)磁鐵詼功垢重力對(duì)昭鐵fS?功之和為回踣中的電能, 也尊于焦耳勢(shì)和Wftft的內(nèi)能，故D正確.【2021 重慶 4】6題4圖為無(wú)線充電技術(shù)中使用的受電線圈示意圖，線圈匝數(shù)為，面積為S.假設(shè)在到t2時(shí)間內(nèi)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)平行于線圈軸線向右穿過線圈，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小由 Bi均勻增加到B2，那么該段時(shí)間線圈兩端 a和b之間的電勢(shì)差 a bC.恒為nS (B2 Bi

28、)t2 tl6. 【答案】CB.從0均勻變化到nS(B2 B1)t2 tiD從0均勻變化到 nS(B2 Bl)t2 ti【解析】穿過線圈的磁場(chǎng)均勻增加，將產(chǎn)生大小恒定的感生電動(dòng)勢(shì)，由法拉第電磁感應(yīng)E n nS(B2 Bi)定律得tt2 ti，而等效電源內(nèi)部的電流由楞次定理知從a b，即b點(diǎn)是a b等效電源的正極，即nS(B2 Bi)t2 ti，應(yīng)選 Co【20i5 全國(guó)新課標(biāo)ni5】7.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 U、U、UC。bc邊的長(zhǎng)度為I。以下判斷

29、正確的選項(xiàng)是03a. ua> u，金屬框中無(wú)電流B. U> >U，金屬框中電流方向沿a-Ac-aC. Uc=-i/2BI23，金屬框中無(wú)電流D. U>c=1/2BI2w,金屬框中電流方向沿a- c-b - a7. 【答案】C【解析】當(dāng)金屬框繞ab邊臥角速度逆時(shí)諾專動(dòng)時(shí)，穿過直角三角形金屬框血的磁誦量恒為0,所% =丄助以沒有感應(yīng)電流由右手定那么可知暫點(diǎn)電勢(shì)高，2、故C正臥A> E、D錯(cuò)誤它【2021 全國(guó)新課標(biāo)119】& 1824年，法國(guó)科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖所

30、示。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圓盤在磁針的磁場(chǎng)中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，但略有滯后。以下說法正確的選項(xiàng)是A. 圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B. 圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)C. 在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，磁針的磁場(chǎng)穿過整個(gè)圓盤的磁通量發(fā)生了變化D. 圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)PQ始終與ab垂直，且與線框)8. 【答案】AB【解析】圓盤運(yùn)幼過程中，半徑方向的金屬條在切劃礒感練 在圓心和邊緣之間產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)a 選項(xiàng)A汕 圓盤在徑向的輻條切磁感線過程中內(nèi)剖距離圓心遠(yuǎn)近不同的點(diǎn)電勢(shì)不等而邢成渦流產(chǎn)生， 選項(xiàng)B對(duì)。81盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中1盤位置，團(tuán)盤面

31、積和盛場(chǎng)都沒有發(fā)生變出所以沒呦通蚩的變化，選項(xiàng) C錯(cuò)。圓盤本身呈現(xiàn)電中性不會(huì)產(chǎn)生環(huán)形電流選項(xiàng)D錯(cuò)。【2021 福建 18】9如圖，由某種粗細(xì)均勻的總電阻為3R的金屬條制成的矩形線框abed,固定在水平面內(nèi)且處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中。一接入電路電阻為 R的導(dǎo)體棒PQ在水平拉力作用下沿 ab、de以速度v勻速滑動(dòng)，滑動(dòng)過程接觸良好，不計(jì)摩擦。在PC從靠近ad處向be滑動(dòng)的過程中(A. PQ中電流先增大后減小B. PQ兩端電壓先減小后增大C. PQ上拉力的功率先減小后增大D. 線框消耗的電功率先減小后增大9. 【答案】C【解析】設(shè)PQ左側(cè)電路的電阻為 Rx,那么右側(cè)電路的電阻為 3R-Rx，所

32、以外電路的總電阻 為Rx 3R RxIPQ中的電流：3R，外電路電阻先增大后減小，所以路端電壓先增大后減小，所以誤；電路的總電阻先增大后減小，再根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得先較小后增大，故 A錯(cuò)誤；由于導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng)，拉力等于安培力，即F=BIL，拉力的功率Rx 3R RxR P=BILv，先減小后增大，所以C正確；外電路的總電阻3R 最大為3R/4，小于電源內(nèi)阻R,又外電阻先增大后減小，所以外電路消耗的功率先增大后減小，故D錯(cuò)誤。【2021 北京 20】10.利用所學(xué)物理知識(shí)，可以初步了解常用的公交一卡通 IC卡 的工作原理及相關(guān)問題。IC卡內(nèi)部有一個(gè)由電感線圈L和電容C構(gòu)成的LC的振蕩電路

33、。公交卡上的讀卡機(jī)刷卡時(shí)“嘀的響一聲的機(jī)器向外發(fā)射某一特定頻率的電磁波。刷卡時(shí)， IC卡內(nèi)的線圈L中產(chǎn)生感應(yīng)電流，給電容 C充電，到達(dá)一定的電壓后，驅(qū)動(dòng)卡內(nèi)芯片進(jìn)行數(shù) 據(jù)處理和傳輸。以下說法正確的選項(xiàng)是A. IC卡工作場(chǎng)所所需要的能量來(lái)源于卡內(nèi)的電池B. 僅當(dāng)讀卡器發(fā)射該特定頻率的電磁波時(shí)，IC卡才能有效工作C. 假設(shè)讀卡機(jī)發(fā)射的電磁波偏離該特定頻率，在線圈 L中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流D. IC卡只能接收讀卡器發(fā)射的電磁波，而不能向讀卡機(jī)傳輸自身的數(shù)據(jù)信息10. 【答案】B【解析】IC卡中有一個(gè)LC線圈和電容當(dāng)讀卡機(jī)發(fā)出的申悔液襁1£電踣接收到，使得IC卡匯總的電路充電，所以IC卡的能量來(lái)

34、源于讀卡機(jī)發(fā)射的電晞減選項(xiàng)A錯(cuò)誤* B-LC振蕩電路接收與其固有頻率相同的電磁波2兀亦,讀卡機(jī)發(fā)出的電盛波頻率5之匹配才誚團(tuán)最優(yōu)的充電效果，使電容電壓到達(dá)預(yù)定值才能進(jìn)行數(shù)1811專輸選項(xiàng)B正確。U如果是亙它頻率的電戡波，根拐法拉第電雄感應(yīng)定律， 穿過線圈的璐誼量發(fā)生了變抓依然會(huì)有感應(yīng)電流選項(xiàng)c錯(cuò)誤。a據(jù)題意電容到達(dá)一定電壓之后，驅(qū)動(dòng) 卡芯片進(jìn)行數(shù)協(xié)傳輸，選項(xiàng)D錯(cuò)誤應(yīng)選Bo【2021 安徽 19】11 如下圖，abed為水平放置的平行“匚形光滑金屬導(dǎo)軌，間距為I。導(dǎo)軌間有垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,導(dǎo)軌電阻不計(jì)。金向滑動(dòng)金屬桿滑動(dòng)過程中與導(dǎo)軌接觸良好。那么B.電路中感應(yīng)電流的大

35、小為屬桿MN頃斜放置，與導(dǎo)軌成角，單位長(zhǎng)度的電阻為r，保持金屬桿以速度v沿平行于ed的方Bvsin r2 .C. 金屬桿所受安培力的大小為空rD. 金屬桿的熱功率為r sin11. 【答案】B【解折】導(dǎo)依棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)耳=嘰故A錯(cuò)誤；感應(yīng)電涼的大小，故忖用的安培力/噲r學(xué)故c服鈿桿的熱功率Ir = siuGr變?yōu)閳A形。那么磁場(chǎng)A逐漸增強(qiáng)，方向向外B逐漸增強(qiáng)，方向向里C逐漸減弱，方向向外D逐漸減弱，方向向里【答案】CD【解析】此題考查了楞次定律，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向總是阻礙引起閉合回路中磁通量的 變化，表達(dá)在面積上是“增縮減擴(kuò)，而回路變?yōu)閳A形，面積是增加了，說明磁場(chǎng)是在逐漸 減弱因不知

36、回路中電流方向，故無(wú)法判定磁場(chǎng)方向，故CD都有可能。2. 【2021 新課標(biāo)全國(guó)卷I】在法拉第時(shí)代，以下驗(yàn)證“由磁產(chǎn)生電設(shè)想的實(shí)驗(yàn)中，能觀察到感應(yīng)電流的是A. 將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，然后觀察電流表的變化B. 在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后觀察電流表的變化C. 將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接，往線圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表的變化D. 繞在同一鐵環(huán)上的兩個(gè)線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表的變化【答案】D【解析】產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是：只要穿過閉合電踣的磁通量發(fā)生變化，電路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流本 題中的A,

37、B選項(xiàng)都不會(huì)使電路中的磁通量發(fā)生變匕不滿足產(chǎn)土感應(yīng)電流的條件故不正確 C選項(xiàng)雖然 在插入條冊(cè)磁錢疇間電路中的磁通量翁生變化,但星當(dāng)人到相鄰房間時(shí)，電路已到達(dá)檢亢狀態(tài)，電路中的 就通量不再發(fā)生變化，故觀察不到感應(yīng)電濟(jì).在給線圈通電、斷電間，會(huì)引起閉合電踣盤通量的變化. 產(chǎn)生感應(yīng)電流-因此D選項(xiàng)正確.3. 【2021 新課標(biāo)全國(guó)卷I】如圖 所示，線圈ab、cd繞在同一軟鐵芯上.在 ab線圈中通以變化的電流，用示波器測(cè)得線圈cd間電壓如圖b所示.線圈內(nèi)部的磁場(chǎng)與流經(jīng)線圈的電流成正比，那么以下描述線圈ab中電流隨時(shí)間變化關(guān)系的圖中， 可能正確的選項(xiàng)是【解析】 此題考查了電磁感應(yīng)的圖像.根據(jù)法拉第電磁感

38、應(yīng)定律，ab線圈電流的變化率與線圈cd上的波形圖一致，線圈cd上的波形圖是方波，ab線圈電流只能是線性變化的，所以C正確.4. 【2021 江蘇卷】如下圖，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在此過程中，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為A.Ba2nB.2 2nBanBa2T7 C. TT D.22nBa t【答案】B【解析】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知云=等二諾毛2逑里的時(shí)旨的是線圈在磁場(chǎng)中的有效面島即故遲因此B項(xiàng)正確.5. 【2021 山東卷】如下圖，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

39、電流的長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線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M N兩區(qū)的過程中，導(dǎo)體棒所受安培力分別用Fm Fn表示不計(jì)軌道電阻以下表達(dá)A. Fm向右 B . Fn向左C. Fm逐漸增大D . Fn逐漸減小【答案】BCD【解析】 根據(jù)安培定那么可判斷出，通電導(dǎo)線在M區(qū)產(chǎn)生豎直向上的磁場(chǎng)，在 N區(qū)產(chǎn)生豎直向下的磁場(chǎng).當(dāng)導(dǎo)體棒勻速通過M區(qū)時(shí)，由楞次定律可知導(dǎo)體棒受到的安培力向左.當(dāng)導(dǎo)體棒勻速通過 N區(qū)時(shí)，由楞次定律可知導(dǎo)體棒受到的安培力也向左.選項(xiàng)B正確.設(shè)導(dǎo)體棒的電阻為r,軌道的寬度為L(zhǎng),導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電流為I',那么導(dǎo)體棒受到的安培力F安=BI'BLvB2

40、L2vL= BL=R+ rR+ r，在導(dǎo)體棒從左到右勻速通過M區(qū)時(shí)，磁場(chǎng)由弱到強(qiáng)，所以 Fm逐漸增大；在導(dǎo)體棒從左到右勻速通過N區(qū)時(shí)，磁場(chǎng)由強(qiáng)到弱，所以Fn逐漸減小.選項(xiàng) CD正確.6. 【2021 四川卷】如下圖，不計(jì)電阻的光滑U形金屬框水平放置，光滑、豎直玻璃擋板H P固定在框上,H P的間距很小.質(zhì)量為 0.2 kg的細(xì)金屬桿CD恰好無(wú)擠壓地放在兩擋板之間，與金屬框接觸良好并圍成邊長(zhǎng)為1 m的正方形，其有效電阻為 0.1 Q .此時(shí)在整個(gè)空間加方向與水平面成30°角且與金屬桿垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律是B= (0.4 0.2 t) T，圖示磁場(chǎng)方向?yàn)檎较?框、擋

41、板和桿不計(jì)形變.那么()A. t = 1 s時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電流方向從C到DB. t = 3 s時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電流方向從D到CC. t = 1 s時(shí)，金屬桿對(duì)擋板 P的壓力大小為0.1 ND. t = 3 s時(shí)，金屬桿對(duì)擋板 H的壓力大小為0.2 N【答案】AC【解析】ffiT£=0.4-0_2flT,在時(shí)穿過平面的船通量?jī)障虏⒗松賯?cè)拒鋸楞次定律可以判斷, 金屬桿中惑應(yīng)電凌方向從G到6 A正喙在孑總時(shí)穿過平面的趣量向上井憎扣那么根抿楞;疑律可 以判血金屬桿中感應(yīng)電流方向仍然是從Oil 6 B錯(cuò)誤.由注歸電苗感應(yīng)罡律御*筈=塔曲 卅=0A V,曲可合電踣的既腎定律得電踣電浣Q魯=1入

42、 在尸1岸寸，£=Q2 T,方冋鼾阿匚 電流方問從C到0金膚懺對(duì)苦極P的壓力水平向右，大小為齊二血曲奶=0.1 N, CM.同理，在匸仇時(shí)金屬桿對(duì)甘扳円的壓力水平冋左，大小為妙=0.1 N? D錯(cuò)誤.7. 【2021 安徽卷】 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)B,環(huán)上套一帶電荷量為+ q的小球.磁感應(yīng)強(qiáng)度 B隨時(shí)間均勻增加，其變化率為 k,假設(shè)小球在環(huán)上運(yùn)動(dòng) 一周，那么感生電場(chǎng)對(duì)小球的作用力所做功的大小是 1 2 2 2A. 0 B.2qkC. 2n r qk D . n r qk【答案】

43、D【解析】 此題考查電磁感應(yīng)、動(dòng)能定理等知識(shí)點(diǎn)，考查對(duì)“變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)的理 B解能力與推理能力.由法拉第電磁感應(yīng)定律可知， 沿圓環(huán)一周的感生電動(dòng)勢(shì) E感= "Z7 S=k n r2，電荷環(huán)繞一周，受環(huán)形電場(chǎng)的加速作用，應(yīng)用動(dòng)能定理可得W= qE感=冗r2qk.選項(xiàng)D正確。8. 【2021 全國(guó)卷】很多相同的絕緣銅圓環(huán)沿豎直方向疊放，形成一很長(zhǎng)的豎直圓筒.條形磁鐵沿圓筒的中心軸豎直放置，其下端與圓筒上端開口平齊讓條形磁鐵從靜止開始下落.條形磁鐵在圓筒中的運(yùn)動(dòng)速率A.均勻增大B. 先增大，后減小C. 逐漸增大，趨于不變D. 先增大，再減小，最后不變【答案】C【解析】此題考查楞次定律、

44、法拉第電磁感應(yīng)定律.豎直圓筒相半于閉合電路，昭鐵穿過閉合電路， 產(chǎn)生感應(yīng)電流，根18楞坎定律，磁鐵受到向上的阻礙磁鐵運(yùn)動(dòng)的安培力，幵始時(shí)磁鐵的速度小產(chǎn)生的感 應(yīng)電冼也小，安塔力也小，血錢抽速運(yùn)動(dòng)，隨著潼度的增大，產(chǎn)生的感底電澆增犬安te力也增犬，直到 安培力等于重力疔寸候、磁鐵勻速運(yùn)動(dòng)所以c正確*9. 【2021 廣東卷】 如圖8所示，上下開口、內(nèi)壁光滑的銅管P和塑料管Q豎直放置，小磁塊先后在兩管中從相同高度處由靜止釋放，并落至底部，那么小磁塊A. 在P和Q中都做自由落體運(yùn)動(dòng)B. 在兩個(gè)下落過程中的機(jī)械能都守恒C. 在P中的下落時(shí)間比在 Q中的長(zhǎng)D. 落至底部時(shí)在 P中的速度比在 Q中的大【答

45、案】C【解析】 磁塊在銅管中運(yùn)動(dòng)時(shí)，銅管中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，磁塊會(huì)受到向上的磁場(chǎng)力，因此磁塊下落的加速度小于重力加速度，且機(jī)械能不守恒，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；磁塊在塑料管中運(yùn)動(dòng)時(shí)，只受重力的作用，做自由落體運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能守恒，磁塊落至底部時(shí)，根 據(jù)直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律和功能關(guān)系，磁塊在P中的下落時(shí)間比在 Q中的長(zhǎng)，落至底部時(shí)在 P中的速度比在Q中的小，選項(xiàng) C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.10. 【2021 江蘇卷】 如下圖，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(lái).假設(shè)要縮短上述加熱時(shí)間，以下措施可行的有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

46、取走線圈中的鐵芯【答案】AB【解析】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)罡律E二知，増加線圈的匝數(shù)心提高交澆電源的頻率即縮患交流 電源的周期相當(dāng)于減小厶這兩種方法部能便感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)増大應(yīng)選項(xiàng)A、E正確.將金屬杯換初瓷杯，那么 沒有閉合電踣，也就沒有感應(yīng)電流；取走線圈中的鐵芯，那么使線圈中的磁場(chǎng)大大減弱，貝I風(fēng)3通量的變化率 減小.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減丿卜應(yīng)選頂G D錯(cuò)誤*11. 【2021 新課標(biāo)n卷】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(zhǎng)為r、質(zhì)量為m且質(zhì)量分布均勻的直導(dǎo)體棒 AB置于圓導(dǎo)軌上面，BA的延長(zhǎng)線通過圓導(dǎo)軌 中心0,裝置的俯視圖如下圖整個(gè)裝置位于一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,方向豎直

47、向下.在內(nèi)圓導(dǎo)軌的C點(diǎn)和外圓導(dǎo)軌的 D點(diǎn)之間接有一阻值為 R的電阻圖中未畫出.直導(dǎo)體棒在水平外力作用下以角速度3繞O逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸.設(shè)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為口，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻均可忽略.重力加速度大小g.求1通過電阻R的感應(yīng)電流的方向和大小:外力的功率.2【答案】1從C端流向D端3 :Br2 R39® 2BV 2 口 mg® r + 4R【解析】1在厶t時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)體棒掃過的面積為1 2 2 S= 23 t(2r) r 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，導(dǎo)體棒上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為根據(jù)右手定那么，感應(yīng)電流的方向是從B端流向A端.因此，通過電阻

48、 R的感應(yīng)電流的方向是從C端流向D端.由歐姆定律可知，通過電阻R的感應(yīng)電流的大小I滿足聯(lián)立式得3® Br22R2在豎直方向有mg- 2N= 0式中由于質(zhì)量分布均勺 加外圓導(dǎo)軌對(duì)導(dǎo)體棒的正壓力大小相等，其鮎M兩黝對(duì)運(yùn)行的導(dǎo)依 棒的滑動(dòng)摩撫力均為在時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體権在內(nèi)、外圓軌上掃過的弧長(zhǎng)為 iL=?wAi©和12= 2r co A t 克服摩擦力做的總功為Wf= f I 1+ 12在A t時(shí)間內(nèi)，消耗在電阻R上的功為WR= I2RA t 根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律知，外力在At時(shí)間內(nèi)做的功為W= W+ WR?外力的功率為P=由至12式得12.【2021 安徽卷】3P= 2 口 mg&#

49、174; r +9 o 2bV4R16分如圖1所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0.5 T，其方向垂直于傾角e為30°的斜面向上絕緣斜面上固定有“ A形狀的光滑金屬導(dǎo)軌的MPN電阻忽略不計(jì)，MP和NP長(zhǎng)度均為2.5 m , MN連線水平，長(zhǎng)為 3 m.以MN中點(diǎn)O為原點(diǎn)、OF為x軸建立一維坐標(biāo)系 Ox 根粗細(xì)均勻的金屬桿 CD長(zhǎng)度d為3 m,質(zhì)量m為1 kg、電阻R為 0.3 Q,在拉力F的作用下，從 MN處以恒定速度v= 1 m/s在導(dǎo)軌上沿x軸正向運(yùn)動(dòng)金屬桿與導(dǎo)軌接觸良好.g取10 m/s圖1(1) 求金屬桿CD運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E及運(yùn)動(dòng)到x = 0.8 m處電勢(shì)差UCd；(

50、2) 推導(dǎo)金屬桿CD從 MN處運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)過程中拉力F與位置坐標(biāo)x的關(guān)系式，并在圖2中 畫出Fx關(guān)系圖像；(3) 求金屬桿CD從 MN處運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的全過程產(chǎn)生的焦耳熱.【答案】(1) 0.6 V (2)略(3)7.5 J【解析】金屬桿3在勻速運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E二幀二心£=LSV(£»點(diǎn)電勢(shì)高】當(dāng)Q0主m時(shí)，金屬桿在導(dǎo)軌間的電勢(shì)差為秦 設(shè)此時(shí)桿在導(dǎo)軌外的長(zhǎng)曲 5 那么由楞坎走律判斷D點(diǎn)電勢(shì)高，故CD兩端電勢(shì)差口価二ttn= 06V(2)桿在導(dǎo)軌間的長(zhǎng)度I與位置x關(guān)系是OP- x31 = OP d= 3 2xIBlv對(duì)應(yīng)的電阻R為R=：R,電流I =三-dR桿受的

51、安培力 F安=BIl = 7.5 3.75 x根據(jù)平衡條件得 F= F安+ mgsi n 9F= 12.5 3.75 x(0 w x< 2)畫出的Fx圖像如下圖.外力尸所做的功既尊于咼圖線下所圍的面積，即略二5 + 12.52X2J=17-5 J而桿的重力勢(shì)能増加量二單£鈕&故全過程產(chǎn)生的焦耳熱Q=Wf-AE7 SJ13. 【2021 北京卷】(20分)導(dǎo)體切割磁感線的運(yùn)動(dòng)可以從宏觀和微觀兩個(gè)角度來(lái)認(rèn)識(shí)如下圖，固定于水平面的U形導(dǎo)線框處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬直導(dǎo)線MN在與其垂直的水平恒力 F作用下，在導(dǎo)線框上以速度v做勻速運(yùn)動(dòng)，速度 v與恒力F方向相同；導(dǎo)線MN臺(tái)

52、終與導(dǎo)線框形成閉合電路.導(dǎo)線MN電阻為R,其長(zhǎng)度L恰好等于平行軌道間距，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B.忽略摩擦阻力和導(dǎo)線框的電阻.K KX 財(cái) XX X X耳 KX K X(1) 通過公式推導(dǎo)驗(yàn)證：在 t時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)對(duì)導(dǎo)線MN所做的功 W等于電路獲得的電能 Wfe, 也等于導(dǎo)線MN中產(chǎn)生的熱量Q;(2) 假設(shè)導(dǎo)線MN的質(zhì)量m 8.0 g、長(zhǎng)度L= 0.10 m，感應(yīng)電流I = 1.0 A，假設(shè)一個(gè)原子貢獻(xiàn)一個(gè)自由電子，計(jì)算導(dǎo)線 MN中電子沿導(dǎo)線長(zhǎng)度方向定向移動(dòng)的平均速率Ve(下表中列出一些你可能會(huì)用到的數(shù)據(jù))；阿伏伽德羅常數(shù) NA23一 16.0 x 10 mol元電荷e1.6 x 10 一19 C導(dǎo)

53、線MN的摩爾質(zhì)量 口一 26.0 x 10 kg/mol(3) 經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為，金屬的電阻源于定向運(yùn)動(dòng)的自由電子和金屬離子(即金屬原子失去電子后的剩余局部)的碰撞展開你想象的翅膀，給出一個(gè)合理的自由電子的運(yùn)動(dòng)模型；在此 根底上，求出導(dǎo)線 MN中金屬離子對(duì)一個(gè)自由電子沿導(dǎo)線長(zhǎng)度方向的平均作用力f的表達(dá)式._ 6【答案】(1)略 (2)7.8 x 10m/s (3) = evB【解析】(1)導(dǎo)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E= BLv導(dǎo)線勻速運(yùn)動(dòng)，受力平衡F= F 安=BIL在厶t時(shí)間內(nèi)，外力F對(duì)導(dǎo)線做功W Fv A t = F 安 v t = BILv t電路獲得的電能W&= qE= IE A t

54、= BILv A t可見，F(xiàn)對(duì)導(dǎo)線MN故的功等于電路獲得的電能W電；導(dǎo)線MN中產(chǎn)生的熱量2Q= I Ra t = I A t IR= qE= Wf電可見，電路獲得的電能 呱等于導(dǎo)線MN中產(chǎn)生的熱量 Q(2)導(dǎo)線砂中具有的原子數(shù)為因?yàn)橐粋€(gè)金屬原子奉獻(xiàn)一個(gè)電子，所以導(dǎo)線冊(cè)中的自由電子數(shù)也是M 導(dǎo)線磁單位休積內(nèi)的自宙電子數(shù)SL其中，S為導(dǎo)線冊(cè)的橫截面積.因?yàn)殡娏鱅 = n VeSe所以I IL IL 口Ve= =nSe Ne mlAte解得_ 6Ve = 7.8 x 10_ m/s.方法一：動(dòng)量解法設(shè)電子在第一次碰撞結(jié)束至下一次碰撞結(jié)束之間的運(yùn)動(dòng)都相同，經(jīng)歷的時(shí)間為厶t，電子的動(dòng)量變化為零.因?yàn)閷?dǎo)線MN的運(yùn)動(dòng)，電子受到沿導(dǎo)線方向的洛倫茲力f洛的作用f 洛=evB沿導(dǎo)線方向，電子只受到金屬離子的作用力和 f洛作用，所以I f f 洛厶 t = 0其中If為金屬離子對(duì)電子的