2022年高考物理一輪復(fù)習(xí)專題11電磁感應(yīng)課件

專題十一電磁感應(yīng)考點(diǎn)1電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律真題分層1基礎(chǔ)題組1.[2020全國Ⅱ·14,6分,難度★☆☆☆☆]管道高頻焊機(jī)可以對(duì)由鋼板卷成的圓管的接縫實(shí)施焊接.焊機(jī)的原理如圖所示,圓管通過一個(gè)接有高頻交流電源的線圈,線圈所產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)使圓管中產(chǎn)生交變電流,電流產(chǎn)生的熱量使接縫處的材料熔化將其焊接.焊接過程中所利用的電磁學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)者為(

)

A.庫侖

B.霍爾C.洛倫茲

D.法拉第

題組1電磁感應(yīng)現(xiàn)象的判斷答案1.D

【解題思路】高頻焊接利用的電磁學(xué)規(guī)律是電磁感應(yīng)現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)者是法拉第,A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確.2.[2014課標(biāo)Ⅰ·14.6分,難度★☆☆☆☆]在法拉第時(shí)代,下列驗(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,觀察電流表的變化題組1電磁感應(yīng)現(xiàn)象的判斷答案2.D

【解題思路】

只形成閉合回路,回路中的磁通量不變化,不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,選項(xiàng)ABC錯(cuò)誤;給線圈通電或斷電瞬間,通過閉合回路的磁通量變化,會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,能觀察到電流表的變化,選項(xiàng)D正確.【方法技巧】

產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是同時(shí)滿足:①電路是閉合的;②通過回路的磁通量是變化的.解答本題要緊緊圍繞回路中的磁通量的變化進(jìn)行分析,比如選項(xiàng)C中,往線圈中插入條形磁鐵的過程中,回路中的磁通量的確發(fā)生變化了,但再到相鄰房間去觀察電流表的變化時(shí),通過回路中的磁通量不變,此時(shí)未發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象.3.[2019全國Ⅲ·14,6分,難度★☆☆☆☆]楞次定律是下列哪個(gè)定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)(

)A.電阻定律

B.庫侖定律C.歐姆定律

D.能量守恒定律題組2楞次定律的理解與應(yīng)用答案3.D

【解題思路】

楞次定律中的“阻礙”作用,是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體體現(xiàn),在克服這種“阻礙”的過程中,其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,選項(xiàng)D正確.4.[2013上海·11,3分,難度★★☆☆☆]如圖,通電導(dǎo)線MN與單匝矩形線圈abcd共面,位置靠近ab且相互絕緣.當(dāng)MN中電流突然減小時(shí),線圈所受安培力的合力方向(

)A.向左

B.向右C.垂直紙面向外

D.垂直紙面向里題組2楞次定律的理解與應(yīng)用答案4.B

【解題思路】

當(dāng)MN中電流突然減小時(shí),根據(jù)安培定則判斷,單匝矩形線圈abcd垂直紙面向里的磁通量減小,根據(jù)楞次定律,單匝矩形線圈abcd中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向,由左手定則可知,線圈所受安培力的合力方向向右,B項(xiàng)正確.5.[2014海南·1,3分,難度★★☆☆☆]如圖,在一水平、固定的閉合導(dǎo)體圓環(huán)上方,有一條形磁鐵(N極朝上,S極朝下)由靜止開始下落,磁鐵從圓環(huán)中穿過且不與圓環(huán)接觸.關(guān)于圓環(huán)中感應(yīng)電流的方向(從上向下看),下列說法正確的是(

)A.總是順時(shí)針B.總是逆時(shí)針C.先順時(shí)針后逆時(shí)針D.先逆時(shí)針后順時(shí)針題組2楞次定律的理解與應(yīng)用答案5.C

【解題思路】

由題可知,穿過圓環(huán)的磁通量方向向上,條形磁鐵由靜止開始下落,穿過圓環(huán)磁通量先增大后減小,由楞次定律判斷可知,從上向下看,圓環(huán)中感應(yīng)電流方向先順時(shí)針后逆時(shí)針,C項(xiàng)正確.6.[2019上海·10,4分,難度★★☆☆☆]如圖所示電路,若將滑動(dòng)變阻器滑片向上移動(dòng),則a、b環(huán)中感應(yīng)電流的方向是(

)A.a環(huán)順時(shí)針,b環(huán)順時(shí)針B.a環(huán)順時(shí)針,b環(huán)逆時(shí)針C.a環(huán)逆時(shí)針,b環(huán)順時(shí)針D.a環(huán)逆時(shí)針,b環(huán)逆時(shí)針題組2楞次定律的理解與應(yīng)用答案6.C

【解題思路】

由安培定則可知,a線圈所處位置磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,b線圈所處位置磁場(chǎng)方向垂直紙面向里.滑動(dòng)變阻器滑片上移,接入電路的電阻增大,電路中的電流隨之減小,兩線圈所處位置磁場(chǎng)變?nèi)?由楞次定律可知,a線圈中電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向,b線圈中電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向,C項(xiàng)正確.7.[2020全國Ⅲ·14,6分,難度★★☆☆☆]如圖,水平放置的圓柱形光滑玻璃棒左邊繞有一線圈,右邊套有一金屬圓環(huán).圓環(huán)初始時(shí)靜止.將圖中開關(guān)S由斷開狀態(tài)撥至連接狀態(tài),電路接通的瞬間,可觀察到(

)A.撥至M端或N端,圓環(huán)都向左運(yùn)動(dòng)B.撥至M端或N端,圓環(huán)都向右運(yùn)動(dòng)C.撥至M端時(shí)圓環(huán)向左運(yùn)動(dòng),撥至N端時(shí)向右運(yùn)動(dòng)D.撥至M端時(shí)圓環(huán)向右運(yùn)動(dòng),撥至N端時(shí)向左運(yùn)動(dòng)題組2楞次定律的理解與應(yīng)用答案7.B

【解題思路】

將開關(guān)S由斷開狀態(tài)撥至M端或N端,都會(huì)使線圈中的電流突然增大,穿過右邊圓環(huán)的磁通量突然增大,由楞次定律可知,圓環(huán)都會(huì)向右運(yùn)動(dòng)以阻礙磁通量的增大,選項(xiàng)B正確,A、C、D均錯(cuò)誤.【光速解法】

根據(jù)楞次定律中“增反減同”“來拒去留”等結(jié)論可迅速得出將開關(guān)S由斷開狀態(tài)撥至M端或N端時(shí),圓環(huán)都向右運(yùn)動(dòng)以“阻礙”磁通量的增大.真題分層2中檔題組1.[2013海南·10,5分,難度★★★☆☆](多選)如圖,在水平光滑桌面上,兩相同的矩形剛性小線圈分別疊放在固定的絕緣矩形金屬框的左右兩邊上,且每個(gè)小線圈都各有一半面積在金屬框內(nèi),在金屬框接通逆時(shí)針方向電流的瞬間(

)A.兩小線圈會(huì)有相互靠攏的趨勢(shì)B.兩小線圈會(huì)有相互遠(yuǎn)離的趨勢(shì)C.兩小線圈中感應(yīng)電流都沿順時(shí)針方向D.左邊小線圈中感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向,右邊小線圈中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向答案1.BC

【解題思路】

金屬框接通逆時(shí)針方向的電流的瞬間,在左右兩個(gè)矩形剛性小線圈中產(chǎn)生垂直于線圈向上的磁通量,根據(jù)楞次定律可得在兩個(gè)小線圈中均產(chǎn)生沿順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò);為阻礙磁通量的增加,兩小線圈會(huì)有相互遠(yuǎn)離的趨勢(shì),B項(xiàng)正確,A項(xiàng)錯(cuò).2.[2016江蘇·6,4分,難度★★★☆☆](多選)電吉他中電拾音器的基本結(jié)構(gòu)如圖所示,磁體附近的金屬弦被磁化,因此弦振動(dòng)時(shí),在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流經(jīng)電路放大后傳送到音箱發(fā)出聲音.下列說法正確的有(

)A.選用銅質(zhì)弦,電吉他仍能正常工作B.取走磁體,電吉他將不能正常工作C.增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D.弦振動(dòng)過程中,線圈中的電流方向不斷變化答案2.BCD

【解題思路】

由于銅質(zhì)弦不能被磁化,因此振動(dòng)時(shí)不能產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),線圈中不能產(chǎn)生感應(yīng)電流,因此電吉他不能正常工作,A項(xiàng)錯(cuò)誤;取走磁體,沒有磁場(chǎng),金屬弦不能被磁化,振動(dòng)時(shí)不能產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),線圈中不能產(chǎn)生感應(yīng)電流,電吉他不能正常工作,B項(xiàng)正確;增加線圈的匝數(shù),由法拉第電磁感應(yīng)定律可知,線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)增大,C項(xiàng)正確;弦振動(dòng)過程中,線圈中的磁場(chǎng)方向不變,但磁通量一會(huì)兒增大,一會(huì)兒減小,產(chǎn)生的電流方向不斷變化,D項(xiàng)正確.答案【易錯(cuò)分析】

本題考生極易錯(cuò)選A選項(xiàng),關(guān)鍵在于不知道銅是不能被磁化的,可見現(xiàn)在高考考查知識(shí)越來越細(xì),越來越全面.判斷電磁感應(yīng)現(xiàn)象是否發(fā)生是高考中的基礎(chǔ)考題,其求解思路為:3.[2020江蘇·3,3分,難度★★★☆☆]如圖所示,兩勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1和B2大小相等、方向相反.金屬圓環(huán)的直徑與兩磁場(chǎng)的邊界重合.下列變化會(huì)在環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針方向感應(yīng)電流的是(

)A.同時(shí)增大B1減小B2B.同時(shí)減小B1增大B2C.同時(shí)以相同的變化率增大B1和B2D.同時(shí)以相同的變化率減小B1和B2答案3.B【解題思路】當(dāng)同時(shí)增大B1減小B2時(shí),通過金屬圓環(huán)的總磁通量增加,且方向垂直紙面向里,根據(jù)楞次定律知,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向應(yīng)為垂直紙面向外,根據(jù)右手螺旋定則知,此時(shí)金屬圓環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流,A項(xiàng)錯(cuò)誤;同理當(dāng)同時(shí)減小B1增大B2時(shí),金屬圓環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,B項(xiàng)正確;當(dāng)同時(shí)以相同的變化率增大或減小B1和B2時(shí),金屬圓環(huán)中的總磁通量沒有變化,仍然為0,金屬圓環(huán)中無感應(yīng)電流產(chǎn)生,C、D項(xiàng)均錯(cuò)誤.4.[2016海南·4,3分,難度★★★☆☆]如圖,一圓形金屬環(huán)與兩固定的平行長(zhǎng)直導(dǎo)線在同一豎直面內(nèi),環(huán)的圓心與兩導(dǎo)線距離相等,環(huán)的直徑小于兩導(dǎo)線間距.兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向向下的恒定電流.若(

)A.金屬環(huán)向上運(yùn)動(dòng),則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向B.金屬環(huán)向下運(yùn)動(dòng),則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向C.金屬環(huán)向左側(cè)直導(dǎo)線靠近,則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向D.金屬環(huán)向右側(cè)直導(dǎo)線靠近,則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向答案4.D

【解題思路】

兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向向下的恒定電流,左導(dǎo)線在兩導(dǎo)線之間產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,右導(dǎo)線在兩導(dǎo)線之間產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里.兩磁場(chǎng)疊加后,靠近左導(dǎo)線區(qū)域的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,靠近右導(dǎo)線區(qū)域的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,與兩導(dǎo)線等距離處磁場(chǎng)為零.若金屬環(huán)向上或向下運(yùn)動(dòng),環(huán)中磁通量不變,均不產(chǎn)生感應(yīng)電流,選項(xiàng)AB錯(cuò)誤.若金屬環(huán)向左側(cè)直導(dǎo)線靠近,由楞次定律和安培定則,環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針;若金屬環(huán)向右側(cè)直導(dǎo)線靠近,同理可得,環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針.選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確.5.[2017全國Ⅲ·15,6分,難度★★★☆☆]如圖,在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一U形金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌平面與磁場(chǎng)垂直.金屬桿PQ置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路PQRS,一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi),線框與導(dǎo)軌共面.現(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)開始的瞬間,關(guān)于感應(yīng)電流的方向,下列說法正確的是(

)A.PQRS中沿順時(shí)針方向,T中沿逆時(shí)針方向B.PQRS中沿順時(shí)針方向,T中沿順時(shí)針方向C.PQRS中沿逆時(shí)針方向,T中沿逆時(shí)針方向D.PQRS中沿逆時(shí)針方向,T中沿順時(shí)針方向答案5.D【解題思路】

金屬桿PQ向右切割磁感線,根據(jù)右手定則可知PQRS中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向;原來T中的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里,金屬桿PQ中的感應(yīng)電流在T中產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外,使得穿過T的磁通量減小,根據(jù)楞次定律可知T中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,綜上所述,可知ABC項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確.【技巧點(diǎn)撥】

解題關(guān)鍵是掌握右手定則、楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向,還要理解PQRS中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)使T中的磁通量變化,產(chǎn)生感應(yīng)電流.6.[2020年1月浙江·11,3分,難度★★★☆☆]如圖所示,在光滑絕緣水平面上,兩條固定的相互垂直彼此絕緣的導(dǎo)線通以大小相同的電流I.在角平分線上,對(duì)稱放置四個(gè)相同的正方形金屬框.當(dāng)電流在相同時(shí)間間隔內(nèi)增加相同量,則(

)A.1、3線圈靜止不動(dòng),2、4線圈沿著對(duì)角線向內(nèi)運(yùn)動(dòng)B.1、3線圈靜止不動(dòng),2、4線圈沿著對(duì)角線向外運(yùn)動(dòng)C.2、4線圈靜止不動(dòng),1、3線圈沿著對(duì)角線向內(nèi)運(yùn)動(dòng)D.2、4線圈靜止不動(dòng),1、3線圈沿著對(duì)角線向外運(yùn)動(dòng)答案6.B

【解題思路】

由安培定則可知線圈1、3所在處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,即穿過這兩個(gè)線圈的磁通量為零,當(dāng)電流在相同時(shí)間間隔內(nèi)增加相同量時(shí),磁通量仍為零,則沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,所以線圈1、3靜止不動(dòng),CD錯(cuò)誤;線圈2中的合磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外、線圈4中的合磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里,則當(dāng)電流在相同時(shí)間間隔內(nèi)增加相同量時(shí),由楞次定律可知,兩線圈應(yīng)向磁通量減小的方向運(yùn)動(dòng),即沿對(duì)角線向外運(yùn)動(dòng),A錯(cuò)誤,B正確.7.[2016上?！?9,4分,難度★★★☆☆](多選)如圖(a),螺線管內(nèi)有平行于軸線的外加勻強(qiáng)磁場(chǎng),以圖中箭頭所示方向?yàn)槠湔较?螺線管與導(dǎo)線框abcd相連,導(dǎo)線框內(nèi)有一小金屬圓環(huán)L,圓環(huán)與導(dǎo)線框在同一平面內(nèi).當(dāng)螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間按圖(b)所示規(guī)律變化時(shí)(

)A.在t1~t2時(shí)間內(nèi),L有收縮趨勢(shì)B.在t2~t3時(shí)間內(nèi),L有擴(kuò)張趨勢(shì)C.在t2~t3時(shí)間內(nèi),L內(nèi)有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流D.在t3~t4時(shí)間內(nèi),L內(nèi)有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流答案7.AD

【解題思路】

由題圖(b)可知,在t1~t2時(shí)間內(nèi),線圈中向上的外加磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增大,圖線的斜率在增大,則磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率在增大,根據(jù)楞次定律可知,導(dǎo)線框中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知,線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大,因此導(dǎo)線框中的感應(yīng)電流增大,導(dǎo)線框中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)增強(qiáng),使得該磁場(chǎng)在圓環(huán)中的磁通量增大,由楞次定律知圓環(huán)有收縮趨勢(shì),A項(xiàng)正確;在t2~t3時(shí)間內(nèi),外加磁場(chǎng)均勻變化,導(dǎo)線框中產(chǎn)生穩(wěn)定電流,該電流的磁場(chǎng)是穩(wěn)定磁場(chǎng),通過圓環(huán)的磁通量保持不變,圓環(huán)沒有擴(kuò)張或收縮趨勢(shì),B、C項(xiàng)錯(cuò)誤;在t3~t4時(shí)間內(nèi),外加磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度向下減小,且圖線的斜率也減小,根據(jù)楞次定律可知,導(dǎo)線框中產(chǎn)生順時(shí)針方向減小的感應(yīng)電流,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知,該電流的磁場(chǎng)在圓環(huán)中的磁通量垂直紙面向里且大小減小,根據(jù)楞次定律可知,圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,D項(xiàng)正確.考點(diǎn)2法拉第電磁感應(yīng)定律自感渦流真題分層1基礎(chǔ)題組1.[2016北京·16,6分,難度★★☆☆☆]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2∶1,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.下列說法正確的是(

)A.Ea∶Eb=4∶1,感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向B.Ea∶Eb=4∶1,感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向C.Ea∶Eb=2∶1,感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向D.Ea∶Eb=2∶1,感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向題組1法拉第電磁感應(yīng)定律的理解及應(yīng)用答案

2.[2017天津·3,6分,難度★★☆☆☆]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,下列說法正確的是

(

)A.ab中的感應(yīng)電流方向由b到aB.ab中的感應(yīng)電流逐漸減小C.ab所受的安培力保持不變D.ab所受的靜摩擦力逐漸減小題組1法拉第電磁感應(yīng)定律的理解及應(yīng)用題組1法拉第電磁感應(yīng)定律的理解及應(yīng)用答案2.D

【解題思路】

根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)向下,再根據(jù)安培定則,可判斷ab中感應(yīng)電流方向從a到b,A錯(cuò)誤;磁場(chǎng)變化是均勻的,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變,感應(yīng)電流I恒定不變,B錯(cuò)誤;安培力F=BIL,由于I、L不變,B減小,所以ab所受的安培力逐漸減小,根據(jù)力的平衡條件,靜摩擦力逐漸減小,C錯(cuò)誤,D正確.【易錯(cuò)分析】

考生受感應(yīng)電流恒定不變的影響,容易錯(cuò)誤認(rèn)為安培力恒定不變,實(shí)際上,安培力由三個(gè)因素B、I、L決定,本題中兩個(gè)因素(I、L)恒定,B是逐漸減小的,所以安培力也逐漸減小.3.[2020北京·18,9分,難度★★☆☆☆]如圖甲所示,N=200匝的線圈(圖中只畫了2匝),電阻r=2Ω,其兩端與一個(gè)R=48Ω的電阻相連,線圈內(nèi)有指向紙內(nèi)方向的磁場(chǎng).線圈中的磁通量按圖乙所示規(guī)律變化.(1)判斷通過電阻R的電流方向;(2)求線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E;(3)求電阻R兩端的電壓U.題組1法拉第電磁感應(yīng)定律的理解及應(yīng)用題組1法拉第電磁感應(yīng)定律的理解及應(yīng)用答案

4.[2017北京·19,6分,難度★★★☆☆]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為電感線圈.實(shí)驗(yàn)時(shí),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)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中電流相等題組2自感、渦流、電磁驅(qū)動(dòng)和電磁阻尼題組2自感、渦流、電磁驅(qū)動(dòng)和電磁阻尼答案4.C

【解題思路】

題圖1中,穩(wěn)定時(shí)通過A1的電流記為I1,通過L1的電流記為IL.S1斷開瞬間,A1突然變亮,可知IL>I1,因此A1和L1電阻不相等,所以A、B錯(cuò)誤;題圖2中,閉合S2時(shí),由于自感作用,通過L2與A2的電流I2會(huì)逐漸增大,而通過R與A3的電流I3立即變大,因此電流不相等,所以D錯(cuò)誤;由于最終A2與A3亮度相同,所以兩支路電流I相同,根據(jù)部分電路歐姆定律,兩支路電壓U與電流I均相同,所以兩支路電阻相同.由于A2、A3完全相同,故變阻器R與L2的電阻值相同,所以C正確.【方法技巧】

線圈在電路中發(fā)生自感現(xiàn)象,根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流要“阻礙”使原磁場(chǎng)變化的電流變化情況.電流突然增大時(shí),會(huì)感應(yīng)出逐漸減小的反向電流,使電流逐漸增大;電流突然減小時(shí),會(huì)感應(yīng)出逐漸減小的正向電流,使電流逐漸減小.5.[2014江蘇·7,4分,難度★★☆☆☆](多選)如圖所示,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(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.取走線圈中的鐵芯題組2自感、渦流、電磁驅(qū)動(dòng)和電磁阻尼答案5.AB

【解題思路】

當(dāng)線圈上通交流電時(shí),金屬杯由于發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象,杯中有感應(yīng)電流,對(duì)水加熱,若要增大感應(yīng)電流,則需要增大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或者減小杯體的電阻.增加線圈的匝數(shù),使得穿過金屬杯的磁場(chǎng)增強(qiáng),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大,選項(xiàng)A正確;提高交流電的頻率,使得磁通量的變化率增大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大,選項(xiàng)B正確;若將金屬杯換為瓷杯,則不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;取走線圈中的鐵芯,磁場(chǎng)會(huì)大大減弱,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.6.[2015山東·17,6分,難度★★☆☆☆](多選)如圖,一均勻金屬圓盤繞通過其圓心且與盤面垂直的軸逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng).現(xiàn)施加一垂直穿過圓盤的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),圓盤開始減速.在圓盤減速過程中,以下說法正確的是(

)A.處于磁場(chǎng)中的圓盤部分,靠近圓心處電勢(shì)高B.所加磁場(chǎng)越強(qiáng)越易使圓盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)C.若所加磁場(chǎng)反向,圓盤將加速轉(zhuǎn)動(dòng)D.若所加磁場(chǎng)穿過整個(gè)圓盤,圓盤將勻速轉(zhuǎn)動(dòng)題組2自感、渦流、電磁驅(qū)動(dòng)和電磁阻尼答案6.ABD

【解題思路】

把圓盤看成沿半徑方向緊密排列的“輻條”,由右手定則知,圓心處電勢(shì)高,選項(xiàng)A正確;所加磁場(chǎng)越強(qiáng),感應(yīng)電流越強(qiáng),安培力越大,對(duì)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的阻礙越大,選項(xiàng)B正確;如果磁場(chǎng)反向,由楞次定律可知,仍阻礙圓盤轉(zhuǎn)動(dòng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;若將整個(gè)圓盤置于磁場(chǎng)中,則圓盤中無感應(yīng)電流,圓盤將勻速轉(zhuǎn)動(dòng),選項(xiàng)D正確.真題分層2中檔題組

答案

【易錯(cuò)分析】此題以交變電流圖象給出解題信息,考查電磁感應(yīng)及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn).解答此題常見錯(cuò)誤主要有四方面:一是由于題目以交變電流圖象給出解題信息,導(dǎo)致一些同學(xué)看到題后,不知如何入手;二是不能正確運(yùn)用法拉第電磁感應(yīng)定律分析判斷;三是不能正確運(yùn)用楞次定律分析判斷,陷入誤區(qū).

答案

【光速解法】

三角形金屬框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,穿過線框的磁通量不變,故三角形金屬框中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而排除選項(xiàng)B和D;在電源內(nèi)部,電流是從電源的負(fù)極流向正極的,則Uc>Ub=Ua,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;因本題為單選題,故選項(xiàng)C正確.

答案

4.[2021廣東·10,6分,難度★★★☆☆](多選)如圖所示,水平放置足夠長(zhǎng)光滑金屬導(dǎo)軌abc和de,ab與de平行,bc是以O(shè)為圓心的圓弧導(dǎo)軌.圓弧be左側(cè)和扇形Obc內(nèi)有方向如圖的勻強(qiáng)磁場(chǎng).金屬桿OP的O端與e點(diǎn)用導(dǎo)線相接,P端與圓弧bc接觸良好.初始時(shí),可滑動(dòng)的金屬桿MN靜止在平行導(dǎo)軌上.若桿OP繞O點(diǎn)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)內(nèi)從b到c勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),回路中始終有電流,則此過程中,下列說法正確的有(

)A.桿OP產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定B.桿OP受到的安培力不變C.桿MN做勻加速直線運(yùn)動(dòng)D.桿MN中的電流逐漸減小答案

5.[2014四川·6,6分,難度★★★☆☆](多選)如圖所示,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0.2kg的細(xì)金屬桿CD恰好無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1m的正方形,其有效電阻為0.1Ω.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=(0.4-0.2t)T,圖示磁場(chǎng)方向?yàn)檎较?框、擋板和桿不計(jì)形變.則(

)A.t=1s時(shí),金屬桿中感應(yīng)電流方向從C到DB.t=3s時(shí),金屬桿中感應(yīng)電流方向從D到CC.t=1s時(shí),金屬桿對(duì)擋板P的壓力大小為0.1ND.t=3s時(shí),金屬桿對(duì)擋板H的壓力大小為0.2N答案

【易錯(cuò)警示】

當(dāng)時(shí)間t>2s,磁場(chǎng)的方向要發(fā)生改變,但金屬桿與金屬框圍成的閉合回路中的磁通量的變化率不變.6.[2021全國甲·21,6分,難度★★★☆☆](多選)由相同材料的導(dǎo)線繞成邊長(zhǎng)相同的甲、乙兩個(gè)正方形閉合線圈,兩線圈的質(zhì)量相等,但所用導(dǎo)線的橫截面積不同,甲線圈的匝數(shù)是乙的2倍.現(xiàn)兩線圈在豎直平面內(nèi)從同一高度同時(shí)由靜止開始下落,一段時(shí)間后進(jìn)入一方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)的上邊界水平,如圖所示.不計(jì)空氣阻力,已知下落過程中線圈始終平行于紙面,上、下邊保持水平.在線圈下邊進(jìn)入磁場(chǎng)后且上邊進(jìn)入磁場(chǎng)前,可能出現(xiàn)的是(

)A.甲和乙都加速運(yùn)動(dòng)B.甲和乙都減速運(yùn)動(dòng)C.甲加速運(yùn)動(dòng),乙減速運(yùn)動(dòng)D.甲減速運(yùn)動(dòng),乙加速運(yùn)動(dòng)答案

7.[2019北京·22,16分,難度★★★☆☆]如圖所示,垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.紙面內(nèi)有一正方形均勻金屬線框abcd,其邊長(zhǎng)為L(zhǎng),總電阻為R,ad邊與磁場(chǎng)邊界平行.從ad邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)直至bc邊剛要進(jìn)入的過程中,線框在向左的拉力作用下以速度v勻速運(yùn)動(dòng),求:(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E;(2)拉力做功的功率P;(3)ab邊產(chǎn)生的焦耳熱Q.答案

答案

9.[2014上海·33,14分,難度★★★★☆]如圖,水平面內(nèi)有一光滑金屬導(dǎo)軌,其MN、PQ邊的電阻不計(jì),MP邊的電阻阻值R=1.5Ω,MN與MP的夾角為135°,PQ與MP垂直,MP邊長(zhǎng)度小于1m.將質(zhì)量m=2kg,電阻不計(jì)的足夠長(zhǎng)直導(dǎo)體棒擱在導(dǎo)軌上,并與MP平行.棒與MN、PQ交點(diǎn)G、H間的距離L=4m.空間存在垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T.在外力作用下,棒由GH處以一定的初速度向左做直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)時(shí)回路中的電流強(qiáng)度始終與初始時(shí)的電流強(qiáng)度相等.(1)若初速度v1=3m/s,求棒在GH處所受的安培力大小FA.(2)若初速度v2=1.5m/s,求棒向左移動(dòng)距離2m到達(dá)EF所需時(shí)間Δt.(3)在棒由GH處向左移動(dòng)2m到達(dá)EF處的過程中,外力做功W=7J,求初速度v3.答案

答案

專項(xiàng)1電磁感應(yīng)中的電路和圖象問題1.[2021江蘇適應(yīng)性考試·10,4分,難度★★★☆☆]如圖所示,光滑的平行長(zhǎng)導(dǎo)軌水平放置,質(zhì)量相等的導(dǎo)體棒L1和L2靜止在導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌垂直且接觸良好.已知L1的電阻大于L2,兩棒間的距離為d,不計(jì)導(dǎo)軌電阻,忽略電流產(chǎn)生的磁場(chǎng).將開關(guān)S從1撥到2,兩棒運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),則(

)A.S撥到2的瞬間,L1中的電流大于L2B.S撥到2的瞬間,L1的加速度大于L2C.運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后,電容器C的電荷量為零D.運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后,兩棒之間的距離大于d模型1電磁感應(yīng)中的電路問題模型1電磁感應(yīng)中的電路問題答案1.D【解題思路】開關(guān)S撥到1位置時(shí),電源給電容器充電,開關(guān)S從1撥到2的瞬間,電容器相當(dāng)于電源,對(duì)兩導(dǎo)體棒供電,由于導(dǎo)體棒L1的電阻大于導(dǎo)體棒L2的電阻,則L1中的電流I1小于L2中的電流I2,故A錯(cuò)誤;開關(guān)S從1撥到2的瞬間I1<I2,由安培力公式F安=BIL,可知L1受到的安培力小于L2受到的安培力,兩棒質(zhì)量相等,根據(jù)牛頓第二定律可知,L1產(chǎn)生的加速度小于L2產(chǎn)生的加速度,故B錯(cuò)誤;S撥到2后,兩導(dǎo)體棒在安培力的作用下運(yùn)動(dòng),在磁場(chǎng)中切割磁感線產(chǎn)生反向的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),電路中的電流逐漸減小,當(dāng)導(dǎo)體棒兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小等于電容器兩極板之間的電勢(shì)差時(shí),電路穩(wěn)定,電容器不再放電,電路中的電流為零,導(dǎo)體棒開始做勻速直線運(yùn)動(dòng),此時(shí)電容器兩端的電勢(shì)差并不為零,所以電容器C的電荷量不為零,故C錯(cuò)誤;分析易知,兩棒做穩(wěn)定的勻速直線運(yùn)動(dòng)后,兩導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的速度相等,初始時(shí)L1的加速度小于L2的加速度,又二者勻速前始終做加速運(yùn)動(dòng)且運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等,所以兩根棒從開始運(yùn)動(dòng)到穩(wěn)定后通過的位移不相等,L1運(yùn)動(dòng)的位移小于L2運(yùn)動(dòng)的位移,即運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后,兩棒之間的距離大于d,故D正確.2.[2015福建·18,6分,難度★★★☆☆]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abcd,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、dc以速度v勻速滑動(dòng),滑動(dòng)過程PQ始終與ab垂直,且與線框接觸良好,不計(jì)摩擦.在PQ從靠近ad處向bc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模型1電磁感應(yīng)中的電路問題模型1電磁感應(yīng)中的電路問題答案

【技巧點(diǎn)撥】

求解此類問題時(shí)要注意先作出等效電路,將電磁感應(yīng)問題轉(zhuǎn)化為電路問題,然后用電路的相關(guān)知識(shí)分析求解.3.[2017年下半年浙江·22,10分,難度★★★☆☆]如圖所示,匝數(shù)N=100、截面積S=1.0×10-2m2、電阻r=0.15Ω的線圈內(nèi)有方向垂直于線圈平面向上的隨時(shí)間均勻增加的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1,其變化率k=0.80T/s.線圈通過開關(guān)S連接兩根相互平行、間距d=0.20m的豎直導(dǎo)軌,下端連接阻值R=0.50Ω的電阻.一根阻值也為0.50Ω、質(zhì)量m=1.0×10-2kg的導(dǎo)體棒ab擱置在等高的擋條上.在豎直導(dǎo)軌間的區(qū)域僅有垂直紙面的不隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2.接通開關(guān)S后,棒對(duì)擋條的壓力恰好為零.假設(shè)棒始終與導(dǎo)軌垂直,且與導(dǎo)軌接觸良好,不計(jì)摩擦阻力和導(dǎo)軌電阻.(1)求磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大小,并指出磁場(chǎng)方向;(2)斷開開關(guān)S后撤去擋條,棒開始下滑,經(jīng)t=0.25s后下降了h=0.29m,求此過程棒上產(chǎn)生的熱量.模型1電磁感應(yīng)中的電路問題模型1電磁感應(yīng)中的電路問題答案

4.[2014課標(biāo)Ⅱ·25,19分,難度★★★★☆]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O,裝置的俯視圖如圖所示.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ω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μ,導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻均可忽略.重力加速度大小為g.求:(1)通過電阻R的感應(yīng)電流的方向和大小;(2)外力的功率.模型1電磁感應(yīng)中的電路問題模型1電磁感應(yīng)中的電路問題答案

模型1電磁感應(yīng)中的電路問題答案

模型2電磁感應(yīng)中的圖象問題模型2電磁感應(yīng)中的圖象問題答案

6.[2021遼寧適應(yīng)性測(cè)試·6,4分,難度★★★☆☆]如圖所示,“凹”字形金屬線框右側(cè)有一寬度為3L的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里.線框在紙面內(nèi)向右勻速通過磁場(chǎng)區(qū)域,t=0時(shí),線框開始進(jìn)入磁場(chǎng).設(shè)逆時(shí)針方向?yàn)楦袘?yīng)電流的正方向,則線框中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖象可能正確的是(

)模型2電磁感應(yīng)中的圖象問題模型2電磁感應(yīng)中的圖象問題答案

7.[2016四川·7,6分,難度★★★★☆](多選)如圖所示,電阻不計(jì)、間距為l的光滑平行金屬導(dǎo)軌水平放置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)軌左端接一定值電阻R.質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒MN置于導(dǎo)軌上,受到垂直于金屬棒的水平外力F的作用由靜止開始運(yùn)動(dòng),外力F與金屬棒速度v的關(guān)系是F=F0+kv(F0、k是常量),金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好.金屬棒中感應(yīng)電流為i,受到的安培力大小為FA,電阻R兩端的電壓為UR,感應(yīng)電流的功率為P,它們隨時(shí)間t變化圖象可能正確的有(

)模型2電磁感應(yīng)中的圖象問題模型2電磁感應(yīng)中的圖象問題答案

【方法技巧】

此題是電磁感應(yīng)問題的圖象問題,考查了力、電、磁、能等全方位知識(shí);首先要能從牛頓第二定律入手寫出加速度的表達(dá)式,然后才能知道物體可能的運(yùn)動(dòng)性質(zhì);題目中要定量與定性討論相結(jié)合,靈活應(yīng)用數(shù)學(xué)中的函數(shù)知識(shí)討論解答.8.[2020山東·12,4分,難度★★★★☆](多選)如圖所示,平面直角坐標(biāo)系的第一和第二象限分別存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反且垂直于坐標(biāo)平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),圖中虛線方格為等大正方形.一位于Oxy平面內(nèi)的剛性導(dǎo)體框abcde在外力作用下以恒定速度沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)(不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)).從圖示位置開始計(jì)時(shí),4s末bc邊剛好進(jìn)入磁場(chǎng).在此過程中,導(dǎo)體框內(nèi)感應(yīng)電流的大小為I,ab邊所受安培力的大小為Fab,二者與時(shí)間t的關(guān)系圖象可能正確的是(

)模型2電磁感應(yīng)中的圖象問題 A B C D模型2電磁感應(yīng)中的圖象問題答案8.BC

【解題思路】

第1s內(nèi),ae邊切割磁感線,由E=BLv可知,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變,導(dǎo)體框總電阻一定,故感應(yīng)電流一定,由安培力F=BIL可知ab邊所受安培力與ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)的長(zhǎng)度成正比;第2s內(nèi),導(dǎo)體框切割磁感線的有效長(zhǎng)度均勻增大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均勻增大,感應(yīng)電流均勻增大;第3~4s內(nèi),導(dǎo)體框在第二象限內(nèi)切割磁感線的有效長(zhǎng)度保持不變,在第一象限內(nèi)切割磁感線的有效長(zhǎng)度不斷增大,但兩象限磁場(chǎng)方向相反,導(dǎo)體框的兩部分感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向相反,所以第2s末感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大,之后便不斷減小,第3s末與第1s末,導(dǎo)體框切割磁感線的有效長(zhǎng)度相同,可知第3s末與第1s末線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小相等,A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;但第3s末ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)的長(zhǎng)度是第1s末的3倍,即ab邊所受安培力在第3s末的大小等于第1s末所受安培力大小的3倍,C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤.9.[2020天津·10,14分,難度★★★☆☆]如圖所示,垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t均勻變化.正方形硬質(zhì)金屬框abcd放置在磁場(chǎng)中,金屬框平面與磁場(chǎng)方向垂直,電阻R=0.1Ω,邊長(zhǎng)l=0.2m.求(1)在t=0到t=0.1s時(shí)間內(nèi),金屬框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E;(2)t=0.05s時(shí),金屬框ab邊受到的安培力F的大小和方向;(3)在t=0到t=0.1s時(shí)間內(nèi),金屬框中電流的電功率P.模型2電磁感應(yīng)中的圖象問題模型2電磁感應(yīng)中的圖象問題答案

專項(xiàng)2電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)、能量和動(dòng)量問題1.[2019全國Ⅲ·19,6分,難度★★★☆☆](多選)如圖,方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩根位于同一水平面內(nèi)的足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌,兩相同的光滑導(dǎo)體棒ab、cd靜止在導(dǎo)軌上.t=0時(shí),棒ab以初速度v0向右滑動(dòng).運(yùn)動(dòng)過程中,ab、cd始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好,兩者速度分別用v1、v2表示,回路中的電流用I表示.下列圖象中可能正確的是(

)答案

【模型分析】

本題類似碰撞中的完全非彈性碰撞模型,根據(jù)受力得出兩導(dǎo)體棒的速度變化情況;根據(jù)兩棒的速度關(guān)系結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律和電路問題,判斷產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化情況,從而得出回路中感應(yīng)電流的變化情況.2.[2021湖南適應(yīng)性考試·8,5分,難度★★★★☆](多選)如圖,兩根足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌,固定在同一水平面上,其間距為1m,左端通過導(dǎo)線連接一個(gè)R=1.5Ω的定值電阻.整個(gè)導(dǎo)軌處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向豎直向下.質(zhì)量m=0.2kg、長(zhǎng)度L=1m、電阻r=0.5Ω的勻質(zhì)金屬桿垂直導(dǎo)軌放置,且與導(dǎo)軌接觸良好.在桿的中點(diǎn)施加一個(gè)垂直金屬桿的水平拉力F,使其從靜止開始運(yùn)動(dòng).拉力F的功率P=2W保持不變,當(dāng)金屬桿的速度v0=5m/s時(shí)撤去拉力F.下列說法正確的是(

)

A.若不撤去拉力F,金屬桿的速度會(huì)大于5m/sB.金屬桿的速度為4m/s時(shí),其加速度大小可能為0.9m/s2C.從撤去拉力F到金屬桿停下的整個(gè)過程中,通過金屬桿的電荷量為2.5CD.從撤去拉力F到金屬桿停下的整個(gè)過程中,金屬桿上產(chǎn)生的熱量為2.5J答案

答案

答案

【方法技巧】

本題以金屬桿在兩個(gè)間隔磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等為背景,考查電磁感應(yīng)的應(yīng)用,解題的突破點(diǎn)是金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ和Ⅱ時(shí)的速度相等,而金屬棒在兩磁場(chǎng)間運(yùn)動(dòng)時(shí)只受重力是勻加速運(yùn)動(dòng),所以金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)必做減速運(yùn)動(dòng).4.[2020江蘇·14,15分,難度★★☆☆☆]如圖所示,電阻為0.1Ω的正方形單匝線圈abcd的邊長(zhǎng)為0.2m,bc邊與勻強(qiáng)磁場(chǎng)邊緣重合.磁場(chǎng)的寬度等于線圈的邊長(zhǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.5T.在水平拉力作用下,線圈以8m/s的速度向右穿過磁場(chǎng)區(qū)域.求線圈在上述過程中(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E;(2)所受拉力的大小F;(3)感應(yīng)電流產(chǎn)生的熱量Q.答案

5.[2017天津·12,20分,難度★★★☆☆]電磁軌道炮利用電流和磁場(chǎng)的作用使炮彈獲得超高速度,其原理可用來研制新武器和航天運(yùn)載器.電磁軌道炮示意如圖,圖中直流電源電動(dòng)勢(shì)為E,電容器的電容為C.兩根固定于水平面內(nèi)的光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為l,電阻不計(jì).炮彈可視為一質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒MN,垂直放在兩導(dǎo)軌間處于靜止?fàn)顟B(tài),并與導(dǎo)軌良好接觸.首先開關(guān)S接1,使電容器完全充電.然后將S接至2,導(dǎo)軌間存在垂直于導(dǎo)軌平面、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫出),MN開始向右加速運(yùn)動(dòng).當(dāng)MN上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電容器兩極板間的電壓相等時(shí),回路中電流為零,MN達(dá)到最大速度,之后離開導(dǎo)軌.問:(1)磁場(chǎng)的方向;(2)MN剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度a的大小;(3)MN離開導(dǎo)軌后電容器上剩余的電荷量Q是多少.答案

6.[2020年7月浙江·21,10分,難度★★★☆☆]如圖1所示,在絕緣光滑水平桌面上,以O(shè)為原點(diǎn)、水平向右為正方向建立x軸,在0≤x≤1.0m區(qū)域內(nèi)存在方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng).桌面上有一邊長(zhǎng)L=0.5m、電阻R=0.25Ω的正方形線框abcd,當(dāng)平行于磁場(chǎng)邊界的cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),在沿

x方向的外力F作用下以v=1.0m/s的速度做勻速運(yùn)動(dòng),直到ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)撤去外力.若以cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)作為計(jì)時(shí)起點(diǎn),在0≤t≤1.0s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小與時(shí)間t的關(guān)系如圖2所示,在0≤t≤1.3s內(nèi)線框始終做勻速運(yùn)動(dòng).(1)求外力F的大小;(2)在1.0s≤t≤1.3s內(nèi)存在連續(xù)變化的磁場(chǎng),求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小與時(shí)間t的關(guān)系;(3)求在0≤t≤1.3s內(nèi)流過導(dǎo)線橫截面的電荷量q.答案

答案

8.[2016全國Ⅲ·25,20分,難度★★★★☆]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B1=kt,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)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始向右運(yùn)動(dòng),在t0時(shí)刻恰好以速度v0越過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t=0到t=t0時(shí)間間隔內(nèi),流過電阻的電荷量的絕對(duì)值;(2)在時(shí)刻t(t>t0)穿過回路的總磁通量和金屬棒所受外加水平恒力的大小.答案

答案

9.[2018天津·12,20分,難度★★★★☆]真空管道超高速列車的動(dòng)力系統(tǒng)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成平動(dòng)動(dòng)能的裝置.圖1是某種動(dòng)力系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型,圖中粗實(shí)線表示固定在水平面上間距為l的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌,電阻忽略不計(jì).ab和cd是兩根與導(dǎo)軌垂直、長(zhǎng)度均為l、電阻均為R的金屬棒,通過絕緣材料固定在列車底部,并與導(dǎo)軌良好接觸,其間距也為l,列車的總質(zhì)量為m.列車啟動(dòng)前,ab

、cd處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向下,如圖1所示.為使列車啟動(dòng),需在M、N間連接電動(dòng)勢(shì)為E的直流電源,電源內(nèi)阻及導(dǎo)線電阻忽略不計(jì).列車啟動(dòng)后電源自動(dòng)關(guān)閉.(1)要使列車向右運(yùn)行,啟動(dòng)時(shí)圖1中M、N哪個(gè)接電源正極,并簡(jiǎn)要說明理由;(2)求剛接通電源時(shí)列車加速度a的大小;(3)列車減速時(shí),需在前方設(shè)置如圖2所示的一系列磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)寬度和相鄰磁場(chǎng)間距均大于l.若某時(shí)刻列車的速度為v0,此時(shí)ab、cd均在無磁場(chǎng)區(qū)域,試討論:要使列車停下來,前方至少需要多少塊這樣的有界磁場(chǎng)?答案

答案

【規(guī)律總結(jié)】

對(duì)于電磁感應(yīng)問題,研究思路常常有兩條:一條是從力的角度,重點(diǎn)分析安培力作用下導(dǎo)體棒的平衡問題,根據(jù)平衡條件列出方程;另一條是從能量的角度,分析涉及電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化問題,根據(jù)動(dòng)能定理、功能關(guān)系等列方程求解.易錯(cuò)疑難集訓(xùn)

易錯(cuò)點(diǎn)1忽視電磁感應(yīng)中的電路結(jié)構(gòu)分析易錯(cuò)點(diǎn)1忽視電磁感應(yīng)中的電路結(jié)構(gòu)分析答案

2.[2021廣東適應(yīng)性測(cè)試·10,6分,難度★★★★☆](多選)如圖所示,絕緣的水平面上固定有兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌電阻不計(jì),兩相同金屬棒a、b垂直導(dǎo)軌放置,其右側(cè)矩形區(qū)域內(nèi)存在恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向豎直向上.現(xiàn)兩金屬棒分別以初速度2v0和v0同時(shí)沿導(dǎo)軌自由運(yùn)動(dòng),先后進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域.已知a棒離開磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)b棒已經(jīng)進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域,則a棒從進(jìn)入到離開磁場(chǎng)區(qū)域的過程中,電流i隨時(shí)間t的變化圖象可能正確的是(

)易錯(cuò)點(diǎn)2不能正確理解運(yùn)動(dòng)過程而錯(cuò)選圖象易錯(cuò)點(diǎn)2不能正確理解運(yùn)動(dòng)過程而錯(cuò)選圖象答案

【易錯(cuò)分析】

電磁感應(yīng)圖象類問題是高考考查的熱點(diǎn),考生出錯(cuò)較多,出現(xiàn)的主要問題有:(1)考生對(duì)運(yùn)動(dòng)過程分析不清;(2)不能正確地將圖象與物體的運(yùn)動(dòng)過程結(jié)合起來.

疑難點(diǎn)

靈活應(yīng)用物理規(guī)律解決電磁感應(yīng)問題疑難點(diǎn)

靈活應(yīng)用物理規(guī)律解決電磁感應(yīng)問題答案

2.[2020全國Ⅰ·21,6分,難度★★★★☆](多選)如圖,U形光滑金屬框abcd置于水平絕緣平臺(tái)上,ab和dc邊平行,和bc邊垂直.ab、dc足夠長(zhǎng),整個(gè)金屬框電阻可忽略.一根具有一定電阻的導(dǎo)體棒MN置于金屬框上,用水平恒力F向右拉動(dòng)金屬框,運(yùn)動(dòng)過程中,裝置始終處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,MN與金屬框保持良好接觸,且與bc邊保持平行.經(jīng)過一段時(shí)間后(

)A.金屬框的速度大小趨于恒定值B.金屬框的加速度大小趨于恒定值C.導(dǎo)體棒所受安培力的大小趨于恒定值D.導(dǎo)體棒到金屬框bc邊的距離趨于恒定值疑難點(diǎn)

靈活應(yīng)用物理規(guī)律解決電磁感應(yīng)問題答案2.BC

【解題思路】

用水平恒力F向右拉動(dòng)金屬框,bc邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),回路中有感應(yīng)電流i,bc邊受到水平向左的安培力作用,設(shè)金屬框的質(zhì)量為M,加速度為a1,由牛頓第二定律有F-BiL=Ma1;導(dǎo)體棒MN受到向右的安培力,向右做加速運(yùn)動(dòng),設(shè)導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m,加速度為a2,由牛頓第二定律有BiL=ma2.設(shè)金屬框bc邊的速度為v時(shí),導(dǎo)體棒疑難點(diǎn)

靈活應(yīng)用物理規(guī)律解決電磁感應(yīng)問題答案

【關(guān)鍵點(diǎn)撥】

此題中導(dǎo)體棒置于金屬框上,當(dāng)用水平恒力向右拉動(dòng)金屬框時(shí),導(dǎo)體棒MN在安培力作用下也向右運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì).要注意導(dǎo)體棒MN向右運(yùn)動(dòng)的速度一定小于金屬框向右運(yùn)動(dòng)的速度.素養(yǎng)題型專練1.[2017全國Ⅰ·18,6分,難度★★★☆☆](科學(xué)探究)掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測(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),在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對(duì)紫銅薄板,并施加磁場(chǎng)來快速衰減其微小振動(dòng),如圖所示.無擾動(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)的衰減最有效的方案是(

)答案1.A

【解題思路】

施加磁場(chǎng)來快速衰減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,無論紫銅薄板上下振動(dòng)還是左右振動(dòng),通過它的磁通量都發(fā)生變化;方案B中,當(dāng)紫銅薄板上下振動(dòng)時(shí),通過它的磁通量可能不變,當(dāng)紫銅薄板向右振動(dòng)時(shí),通過它的磁通量不變;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.

答案

3.[2019全國Ⅱ·21,6分,難度★★★★☆](多選)(模型建構(gòu)、科學(xué)推理)如圖,兩條光滑平行金屬導(dǎo)軌固定,所在平面與水平面夾角為θ,導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì).虛線ab、cd均與導(dǎo)軌垂直,在ab與cd之間的區(qū)域存在垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng).將兩根相同的導(dǎo)體棒PQ、MN先后自導(dǎo)軌上同一位置由靜止釋放,兩者始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好.已知PQ進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)加速度恰好為零.從PQ進(jìn)入磁場(chǎng)開始計(jì)時(shí),到MN離開磁場(chǎng)區(qū)域?yàn)橹?流過PQ的電流隨時(shí)間變化的圖象可能正確的是(

)答案3.AD

【解題思路】

根據(jù)題述,PQ進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)加速度恰好為零,兩導(dǎo)體棒從同一位置釋放,則兩導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度相同,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等,若釋放兩導(dǎo)體棒的時(shí)間間隔足夠長(zhǎng),在PQ通過磁場(chǎng)區(qū)域一段時(shí)間后MN進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路歐姆定律可知流過PQ的電流隨時(shí)間變化的圖象可能是A;由于兩導(dǎo)體棒從同一位置釋放,兩導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等,MN進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流不可能小于I1,B錯(cuò)誤;若釋放兩導(dǎo)體棒的時(shí)間間隔較短,在PQ沒有出磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)MN就進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域,則兩棒在磁場(chǎng)區(qū)域中運(yùn)動(dòng)時(shí)回路中磁通量不變,兩棒不受安培力作用,二者在磁場(chǎng)中做加速運(yùn)動(dòng),PQ出磁場(chǎng)后,MN切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流,且感應(yīng)電流一定大于I1,受到安培力作用,由于安培力與速度成正比,則MN所受的安培力一定大于MN的重力沿斜面方向的分力,所以MN一定做減速運(yùn)動(dòng),回路中感應(yīng)電流減小,流過PQ的電流隨時(shí)間變化的圖象可能是D,C錯(cuò)誤.【方法技巧】

導(dǎo)體棒沿傾斜導(dǎo)軌做切割磁感線運(yùn)動(dòng)是常見的電磁感應(yīng)模型.情境主要有導(dǎo)軌光滑或不光滑、磁場(chǎng)區(qū)域有界或無界、導(dǎo)體棒由靜止下滑或以某一速度下滑、導(dǎo)體棒以某一速度沿導(dǎo)軌上滑,解答時(shí)主要應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、能量守恒定律及其相關(guān)知識(shí)分析.1.[2018全國Ⅰ·19,6分,難度★★★☆☆](多選)(“三定則”“一定律”的綜合應(yīng)用)如圖,兩個(gè)線圈繞在同一根鐵芯上,其中一線圈通過開關(guān)與電源連接,另一線圈與遠(yuǎn)處沿南北方向水平放置在紙面內(nèi)的直導(dǎo)線連接成回路.將一小磁針懸掛在直導(dǎo)線正上方,開關(guān)未閉合時(shí)小磁針處于靜止?fàn)顟B(tài).下列說法正確的是(

)

A.開關(guān)閉合后的瞬間,小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動(dòng)B.開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后,小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向C.開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后,小磁針的N極指向垂直紙面向外的方向D.開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間再斷開后的瞬間,小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動(dòng)1.AD

【解題思路】

由電路可知,開關(guān)閉合瞬間,右側(cè)線圈環(huán)繞部分的電流向下,由安培定則可知,直導(dǎo)線在鐵芯中產(chǎn)生向右的磁場(chǎng),由楞次定律可知,左側(cè)線圈環(huán)繞部分產(chǎn)生向上的電流,則直導(dǎo)線中的電流方向由南向北,由安培定則可知,直導(dǎo)線在小磁針?biāo)谖恢卯a(chǎn)生垂直紙面向里的磁場(chǎng),則小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動(dòng),A正確;開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后,穿過左側(cè)線圈的磁通量不變,則左側(cè)線圈中的感應(yīng)電流為零,直導(dǎo)線不產(chǎn)生磁場(chǎng),則小磁針靜止不動(dòng),BC錯(cuò)誤;開關(guān)閉合并保持一段時(shí)間再斷開后的瞬間,穿過左側(cè)線圈向右的磁通量減少,則由楞次定律可知,左側(cè)線圈環(huán)繞部分產(chǎn)生向下的感應(yīng)電流,則流過直導(dǎo)線的電流方向由北向南,直導(dǎo)線在小磁針?biāo)谔幃a(chǎn)生垂直紙面向外的磁場(chǎng),則小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動(dòng),D正確.答案2.[2020北京·20,12分,難度★★★☆☆](以新情境為載體考查電磁感應(yīng))某試驗(yàn)列車按照設(shè)定的直線運(yùn)動(dòng)模式,利用計(jì)算機(jī)控制制動(dòng)裝置,實(shí)現(xiàn)安全準(zhǔn)確地進(jìn)站停車.制動(dòng)裝置包括電氣制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)兩部分.圖1所示為該列車在進(jìn)站停車過程中設(shè)定的加速度大小a車隨速度v的變化曲線.(1)求列車速度從20m/s降至3m/s經(jīng)過的時(shí)間t及行進(jìn)的距離x.(2)有關(guān)列車電氣制動(dòng),可以借助圖2模型來理解.圖中水平平行金屬導(dǎo)軌處于豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,回路中的電阻阻值為R,不計(jì)金屬棒MN及導(dǎo)軌的電阻.MN沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)的過程,對(duì)應(yīng)列車的電氣制動(dòng)過程,可假設(shè)MN棒運(yùn)動(dòng)的速度與列車的速度、棒的加速度與列車電氣制動(dòng)產(chǎn)生的加速度成正比.列車開始制動(dòng)時(shí),其速度和電氣制動(dòng)產(chǎn)生的加速度大小對(duì)應(yīng)圖1中的P點(diǎn).論證電氣制動(dòng)產(chǎn)生的加速度大小隨列車速度變化的關(guān)系,并在圖1中畫出圖線.(3)制動(dòng)過程中,除機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)外,列車還會(huì)受到隨車速減小而減小的空氣阻力.分析說明列車從100m/s減到3m/s的過程中,在哪個(gè)速度附近所需機(jī)械制動(dòng)最強(qiáng)?(注意:解題過程中需要用到、但題目沒有給出的物理量,要在解題時(shí)做必要的說明)

答案

答案【壓軸題透析】

(1)由題圖1可知列車速度從v1=20m/s降至v2=3m/s的過程中,列車加速度不變,可應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求解.(2)電氣制動(dòng)可借助題圖2模型分析,則電氣制動(dòng)產(chǎn)生的力相當(dāng)于安培力.根據(jù)牛頓第二定律,求出棒的加速度隨速度變化的關(guān)系式.由于棒的加速度與列車電氣制動(dòng)產(chǎn)生的加速度成正比,也就能推出電氣制動(dòng)產(chǎn)生的加速度大小隨速度變化的關(guān)系式.(3)電氣制動(dòng)類似于安培力,機(jī)械制動(dòng)指地面給的摩擦力.制動(dòng)過程中,除機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)外,列車還會(huì)受到隨車速減小而減小的空氣阻力.即制動(dòng)過程中,有三個(gè)阻力.

(4)同桌小張認(rèn)為在磁場(chǎng)上方、兩導(dǎo)軌之間連接一個(gè)電容為C的電容器,在著陸減速過程中還可以回收部分能量,在其他條件均不變的情況下,求船艙勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小v'和此時(shí)電容器所帶電荷量q.

答案

答案【壓軸題透析】

(1)利用磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)速度和法拉第電磁感應(yīng)定律得出線框ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);(2)結(jié)合電路的串并聯(lián)和閉合電路歐姆定律得出通過ab的電流;(3)船艙勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),受力平衡,通過受力分析得出船艙勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小;(4)根據(jù)歐姆定律得出電容器兩端的電壓,進(jìn)而得出電容器所帶的電荷量.專題綜合訓(xùn)練

答案

2.[2016全國Ⅱ·20,6分,難度★★★☆☆](多選)法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖如圖所示.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(chǎng)B中.圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí),關(guān)于流過電阻R的電流,下列說法正確的是(

)A.若圓盤轉(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.若圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍,則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?倍答案

3.[2017全國Ⅱ·20,6分,難度★★★☆☆](多選)兩條平行虛線間存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與紙面垂直.邊長(zhǎng)為0.1m、總電阻為0.005Ω的正方形導(dǎo)線框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)線框一直向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),cd邊于t=0時(shí)刻進(jìn)入磁場(chǎng).線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖線如圖(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).下列說法正確的是(

)

A.磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.5TB.導(dǎo)線框運(yùn)動(dòng)速度的大小為0.5m/sC.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外D.在t=0.4s至t=0.6s這段時(shí)間內(nèi),導(dǎo)線框所受的安培力大小為0.1N答案

4.[2014山東·16,6分,難度★★★☆☆](多選)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.以下敘述正確的是(

)A.FM向右

B.FN向左C.FM逐漸增大

D.FN逐漸減小答案4.BCD

【解題思路】

由題意可知,根據(jù)安培定則,在軌道內(nèi)的M區(qū)、N區(qū)通電長(zhǎng)直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)分別垂直軌道平面向外和向里,由此可知,當(dāng)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到M區(qū)時(shí),根據(jù)右手定則可以判定,在導(dǎo)體棒內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流與長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線中的電流方向相反,再根據(jù)左手定則可知,金屬棒在M區(qū)時(shí)受到的安培力方向向左,因此A選項(xiàng)不正確;同理可以判定B選項(xiàng)正確;再根據(jù)導(dǎo)體棒在M區(qū)勻速靠近長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線時(shí)對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)越來越大,因此產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越來越大,根據(jù)閉合電路的歐姆定律和安培力的公式可知,導(dǎo)體棒所受的安培力FM也逐漸增大,故C選項(xiàng)正確;同理D選項(xiàng)正確.

答案

答案

【關(guān)鍵點(diǎn)撥】

通過幾何關(guān)系求出金屬線框的有效切割長(zhǎng)度是處理本