專題（69）法拉第電磁感應(yīng)定律 自感和渦流（解析版）

2021年高考物理一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)全攻關(guān)專題（69）法拉第電磁感應(yīng)定律自感和渦流（解析版）雙基過(guò)關(guān)：一、法拉第電磁感應(yīng)定律1．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)．(2)產(chǎn)生條件：穿過(guò)回路的磁通量發(fā)生改變，與電路是否閉合無(wú)關(guān)．(3)方向判斷：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用楞次定律或右手定則判斷．2．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：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，其中n為線圈匝數(shù)．(3)感應(yīng)電流與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系：遵循閉合電路的歐姆定律，即I＝eq\f(E,R＋r).(4)說(shuō)明：①當(dāng)ΔΦ僅由B的變化引起時(shí)，則E＝neq\f(ΔB·S,Δt)；當(dāng)ΔΦ僅由S的變化引起時(shí)，則E＝neq\f(B·ΔS,Δt)；當(dāng)ΔΦ由B、S的變化同時(shí)引起時(shí)，則E＝neq\f(B2S2－B1S1,Δt)≠neq\f(ΔB·ΔS,Δt).②磁通量的變化率eq\f(ΔΦ,Δt)是Φ－t圖象上某點(diǎn)切線的斜率．3．導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(1)導(dǎo)體垂直切割磁感線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可用E＝Blv求出，式中l(wèi)為導(dǎo)體切割磁感線的有效長(zhǎng)度；(2)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＝Bleq\x\to(v)＝eq\f(1,2)Bl2ω(平均速度等于中點(diǎn)位置的線速度eq\f(1,2)lω)．INCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2020.2.3\\物理\\10\\左括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2020.2.3\\物理\\10\\左括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\呂芳\\2020\\一輪\\物理\\全國(guó)三\\最后一遍word\\左括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\呂芳\\2020\\一輪\\物理\\全國(guó)三\\最后一遍word\\左括.TIF"INET【自測(cè)INCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2020.2.3\\物理\\10\\右括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2020.2.3\\物理\\10\\右括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\呂芳\\2020\\一輪\\物理\\全國(guó)三\\最后一遍word\\右括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\呂芳\\2020\\一輪\\物理\\全國(guó)三\\最后一遍word\\右括.TIF"INET】將多匝閉合線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中，關(guān)于線圈中產(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)的大小與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān)B．穿過(guò)線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大C．穿過(guò)線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【答案】C二、自感、渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)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，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＝Leq\f(ΔI,Δt).(3)自感系數(shù)L的影響因素：與線圈的大小、形狀、匝數(shù)以及是否有鐵芯有關(guān)．2．渦流現(xiàn)象(1)渦流：塊狀金屬放在變化磁場(chǎng)中，或者讓它在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬塊內(nèi)產(chǎn)生的旋渦狀感應(yīng)電流．(2)產(chǎn)生原因：金屬塊內(nèi)磁通量變化→感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)→感應(yīng)電流．3．電磁阻尼導(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，安培力總是阻礙導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)．4．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)體受到安培力而運(yùn)動(dòng)起來(lái)．命題熱點(diǎn)一：法拉第電磁感應(yīng)定律的理解及應(yīng)用1．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)求解的“四種”情形情景圖研究對(duì)象回路(不一定閉合)一段直導(dǎo)線(或等效成直導(dǎo)線)繞一端垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的一段導(dǎo)體棒繞與B垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)線框表達(dá)式E＝neq\f(ΔΦ,Δt)E＝BLvsinθE＝eq\f(1,2)BL2ωE＝NBSωsinωt(從中性面位置開始計(jì)時(shí))2.解題技巧公式E＝neq\f(ΔΦ,Δt)的應(yīng)用，ΔΦ與B、S相關(guān)，可能是eq\f(ΔΦ,Δt)＝Beq\f(ΔS,Δt)，也可能是eq\f(ΔΦ,Δt)＝Seq\f(ΔB,Δt)，當(dāng)B＝kt時(shí)，eq\f(ΔΦ,Δt)＝kS.例1(多選)如圖1甲，在同一平面內(nèi)固定有一長(zhǎng)直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R，R在PQ的右側(cè)．導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電i，i的變化如圖乙所示，規(guī)定從Q到P為電流正方向．導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)()圖1A．在t＝eq\f(T,4)時(shí)為零B．在t＝eq\f(T,2)時(shí)改變方向C．在t＝eq\f(T,2)時(shí)最大，且沿順時(shí)針?lè)较駾．在t＝T時(shí)最大，且沿順時(shí)針?lè)较颉敬鸢浮緼C【解析】在t＝eq\f(T,4)時(shí)，i－t圖線斜率為0，即磁場(chǎng)變化率為0，由E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)S知，E＝0，A項(xiàng)正確；在t＝eq\f(T,2)和t＝T時(shí)，i－t圖線斜率的絕對(duì)值最大，在t＝eq\f(T,2)和t＝T時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大．在eq\f(T,4)到eq\f(T,2)之間，電流由Q向P減弱，導(dǎo)線在R處產(chǎn)生垂直紙面向里的磁場(chǎng)，且磁場(chǎng)減弱，由楞次定律知，R產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向也垂直紙面向里，即R中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)沿順時(shí)針?lè)较?，同理可判斷在eq\f(T,2)到eq\f(3T,4)之間，R中電動(dòng)勢(shì)也為順時(shí)針?lè)较?，在eq\f(3,4)T到T之間，R中電動(dòng)勢(shì)為逆時(shí)針?lè)较颍珻項(xiàng)正確，B、D項(xiàng)錯(cuò)誤．【變式1】(多選)(2019·全國(guó)卷Ⅰ·20)空間存在一方向與紙面垂直、大小隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其邊界如圖2(a)中虛線MN所示．一硬質(zhì)細(xì)導(dǎo)線的電阻率為ρ、橫截面積為S，將該導(dǎo)線做成半徑為r的圓環(huán)固定在紙面內(nèi)，圓心O在MN上．t＝0時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向如圖(a)所示；磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖(b)所示．則在t＝0到t＝t1的時(shí)間間隔內(nèi)()圖2A．圓環(huán)所受安培力的方向始終不變B．圓環(huán)中的感應(yīng)電流始終沿順時(shí)針?lè)较駽．圓環(huán)中的感應(yīng)電流大小為eq\f(B0rS,4t0ρ)D．圓環(huán)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為eq\f(B0πr2,4t0)【答案】BC【解析】在0～t0時(shí)間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度減小，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針，圓環(huán)所受安培力水平向左；在t0～t1時(shí)間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度反向增大，感應(yīng)電流的方向仍為順時(shí)針，圓環(huán)所受安培力水平向右，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(1,2)πr2·eq\f(B0,t0)＝eq\f(B0πr2,2t0)，由R＝ρeq\f(l,S)可得R＝ρeq\f(2πr,S)，根據(jù)歐姆定律可得I＝eq\f(E,R)＝eq\f(B0rS,4t0ρ)，所以選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．命題熱點(diǎn)二：導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1．大小計(jì)算切割方式表達(dá)式垂直切割E＝Blv傾斜切割E＝Blvsinθ，其中θ為v與B的夾角旋轉(zhuǎn)切割(以一端為軸)E＝eq\f(1,2)Bl2ω說(shuō)明(1)導(dǎo)體與磁場(chǎng)方向垂直；(2)磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)．2．方向判斷：(1)把產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分電路或?qū)w當(dāng)作電源的內(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．類型1平動(dòng)切割磁感線INCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2020.2.3\\物理\\10\\左括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2020.2.3\\物理\\10\\左括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\呂芳\\2020\\一輪\\物理\\全國(guó)三\\最后一遍word\\左括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\呂芳\\2020\\一輪\\物理\\全國(guó)三\\最后一遍word\\左括.TIF"INET【例2】(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3甲所示．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)間變化的圖線如圖乙所示(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()圖3A．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.5TB．導(dǎo)線框運(yùn)動(dòng)的速度的大小為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】BC【解析】由E－t圖象可知，導(dǎo)線框經(jīng)過(guò)0.2s全部進(jìn)入磁場(chǎng)，則速度v＝eq\f(l,t)＝eq\f(0.1,0.2)m/s＝0.5m/s，選項(xiàng)B正確；由題圖乙可知，E＝0.01V，根據(jù)E＝Blv得，B＝eq\f(E,lv)＝eq\f(0.01,0.1×0.5)T＝0.2T，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)右手定則及正方向的規(guī)定可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外，選項(xiàng)C正確；在t＝0.4s至t＝0.6s這段時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框中的感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(0.01,0.005)A＝2A,所受的安培力大小為F＝BIl＝0.2×2×0.1N＝0.04N，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．INCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2020.2.3\\物理\\10\\左括.tif"INETINCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2020.2.3\\物理\\10\\左括.tif"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\呂芳\\2020\\一輪\\物理\\全國(guó)三\\最后一遍word\\左括.tif"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\呂芳\\2020\\一輪\\物理\\全國(guó)三\\最后一遍word\\左括.tif"INET【變式2INCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2020.2.3\\物理\\10\\右括.tif"INETINCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2020.2.3\\物理\\10\\右括.tif"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\呂芳\\2020\\一輪\\物理\\全國(guó)三\\最后一遍word\\右括.tif"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\呂芳\\2020\\一輪\\物理\\全國(guó)三\\最后一遍word\\右括.tif"INET】如圖4所示，兩根平行光滑金屬導(dǎo)軌MN和PQ放置在水平面內(nèi)，其間距L＝0.2m,磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面向下，兩導(dǎo)軌之間連接的電阻R＝4.8Ω，在導(dǎo)軌上有一金屬棒ab，其接入電路的電阻r＝0.2Ω，金屬棒與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，在ab棒上施加水平拉力使其以速度v＝0.5m/s向右勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)金屬導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)．求：圖4(1)金屬棒ab產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；(2)通過(guò)電阻R的電流大小和方向；(3)水平拉力的大小F；(4)金屬棒a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差．【答案】(1)0.05V(2)0.01A從M通過(guò)R流向P(3)0.001N(4)0.048V【解析】(1)設(shè)金屬棒ab產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E，則：E＝BLv代入數(shù)值得E＝0.05V(2)設(shè)通過(guò)電阻R的電流大小為I，則：I＝eq\f(E,R＋r)代入數(shù)值得I＝0.01A由右手定則可得，通過(guò)電阻R的電流方向從M通過(guò)R流向P(3)F安＝BIL＝0.001Nab棒做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則F＝F安＝0.001N(4)設(shè)a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為Uab，則：Uab＝IR代入數(shù)值得Uab＝0.048V類型2轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線INCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2020.2.3\\物理\\10\\左括.tif"INETINCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2020.2.3\\物理\\10\\左括.tif"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\呂芳\\2020\\一輪\\物理\\全國(guó)三\\最后一遍word\\左括.tif"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\呂芳\\2020\\一輪\\物理\\全國(guó)三\\最后一遍word\\左括.tif"INET【例3INCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2020.2.3\\物理\\10\\右括.tif"INETINCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2020.2.3\\物理\\10\\右括.tif"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\呂芳\\2020\\一輪\\物理\\全國(guó)三\\最后一遍word\\右括.tif"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\呂芳\\2020\\一輪\\物理\\全國(guó)三\\最后一遍word\\右括.tif"INET】(2020·安徽宣城市期末調(diào)研測(cè)試)邊界MN的一側(cè)區(qū)域內(nèi)，存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于光滑水平桌面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．邊長(zhǎng)為l的正三角形金屬線框abc粗細(xì)均勻，三邊阻值相等，a頂點(diǎn)剛好位于邊界MN上，現(xiàn)使線框圍繞過(guò)a點(diǎn)且垂直于桌面的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω，如圖5所示，則在ab邊開始轉(zhuǎn)入磁場(chǎng)的瞬間a、b兩端的電勢(shì)差Uab為()圖5A.eq\f(1,3)Bl2ω B．－eq\f(1,2)Bl2ωC．－eq\f(1,3)Bl2ω D.eq\f(1,6)Bl2ω【答案】A【解析】當(dāng)ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，ab邊切割磁感線，切割長(zhǎng)度為兩個(gè)端點(diǎn)間的距離，即為a、b間的距離l，則E＝Bleq\x\to(v)＝Bleq\f(lω,2)＝eq\f(1,2)Bl2ω；設(shè)每個(gè)邊的電阻為R，a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為：U＝I·2R＝eq\f(E,3R)·2R，故U＝eq\f(1,3)Bl2ω，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．INCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2020.2.3\\物理\\10\\左括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2020.2.3\\物理\\10\\左括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\呂芳\\2020\\一輪\\物理\\全國(guó)三\\最后一遍word\\左括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\呂芳\\2020\\一輪\\物理\\全國(guó)三\\最后一遍word\\左括.TIF"INET【變式3INCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2020.2.3\\物理\\10\\右括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2020.2.3\\物理\\10\\右括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\呂芳\\2020\\一輪\\物理\\全國(guó)三\\最后一遍word\\右括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\呂芳\\2020\\一輪\\物理\\全國(guó)三\\最后一遍word\\右括.TIF"INET】(多選)法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖如圖6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(guò)電阻R的電流，下列說(shuō)法正確的是()圖6A．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?lái)的2倍，則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉?lái)的2倍【答案】AB【解析】將圓盤看成無(wú)數(shù)輻條組成，它們都在切割磁感線從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，則當(dāng)圓盤順時(shí)針(俯視)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)右手定則可知圓盤上感應(yīng)電流從邊緣流向中心，流過(guò)電阻的電流方向從a到b，故B對(duì)；由法拉第電磁感應(yīng)定律得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLeq\x\to(v)＝eq\f(1,2)BL2ω，I＝eq\f(E,R＋r)，ω恒定時(shí)，I大小恒定，ω大小變化時(shí)，I大小變化，方向不變，故A對(duì)，C錯(cuò)；由P＝I2R＝eq\f(B2L4ω2R,4R＋r2)知，當(dāng)ω變?yōu)樵瓉?lái)的2倍時(shí)，P變?yōu)樵瓉?lái)的4倍，故D錯(cuò)．命題熱點(diǎn)三：自感現(xiàn)象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.兩種情況下燈泡中電流方向均改變例4(多選)如圖7所示，L是自感系數(shù)較大的線圈，其直流電阻可忽略不計(jì)，a、b、c是三個(gè)相同的小燈泡，下列說(shuō)法正確的是()圖7A．開關(guān)S閉合時(shí)，b、c燈立即亮，a燈逐漸亮B．開關(guān)S閉合，電路穩(wěn)定后，b、c燈亮，a燈不亮C．開關(guān)S斷開時(shí)，b、c燈立即熄滅，a燈逐漸熄滅D．開關(guān)S斷開時(shí)，c燈立即熄滅，a、b燈逐漸熄滅【答案】AD【解析】開關(guān)S閉合時(shí)，b、c燈立即亮，由于線圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增加，使得a燈逐漸亮，選項(xiàng)A正確；開關(guān)S閉合，電路穩(wěn)定后，三燈都亮，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；開關(guān)S斷開時(shí)，c燈立即熄滅，由于在L中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的減小，則電流將在L與a、b燈之間形成新的回路，使得a、b燈逐漸熄滅，選項(xiàng)D正確，C錯(cuò)誤．命題熱點(diǎn)四：渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)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，從而對(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)INCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2020.2.3\\物理\\10\\左括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2020.2.3\\物理\\10\\左括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\呂芳\\2020\\一輪\\物理\\全國(guó)三\\最后一遍word\\左括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\呂芳\\2020\\一輪\\物理\\全國(guó)三\\最后一遍word\\左括.TIF"INET【例5INCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2020.2.3\\物理\\10\\右括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2020.2.3\\物理\\10\\右括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\呂芳\\2020\\一輪\\物理\\全國(guó)三\\最后一遍word\\右括.TIF"INETINCLUDEPICTURE"D:\\E\\呂芳\\2020\\一輪\\物理\\全國(guó)三\\最后一遍word\\右括.TIF"INET】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(lái)快速衰減其微小振動(dòng)，如圖8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)于紫銅薄板上下及其左右振動(dòng)的衰減最有效的方案是()圖8【答案】A【解析】感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件是閉合回路中的磁通量發(fā)生變化．在A圖中，系統(tǒng)振動(dòng)時(shí)，紫銅薄板隨之上下及左右振動(dòng)，在磁場(chǎng)中的部分有時(shí)多有時(shí)少，磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到安培力，阻礙系統(tǒng)的振動(dòng)；在B圖中，只有紫銅薄板向左振動(dòng)才產(chǎn)生感應(yīng)電流，而上下振動(dòng)無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生；在C圖中，無(wú)論紫銅薄板上下振動(dòng)還是左右振動(dòng)，都不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流；在D圖中，只有紫銅薄板左右振動(dòng)才產(chǎn)生感應(yīng)電流，而上下振動(dòng)無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，故選項(xiàng)A正確，B、C、D錯(cuò)誤．課時(shí)精練：一、雙基鞏固練：1．關(guān)于電磁感應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是()A．穿過(guò)回路的磁通量越大，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大B．穿過(guò)回路的磁通量減小，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定變小C．穿過(guò)回路的磁通量變化越快，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大D．穿過(guò)回路的磁通量變化越大，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大【答案】C2.(多選)如圖1所示，閉合金屬導(dǎo)線框放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化．下列說(shuō)法正確的是()圖1A．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增加時(shí)，線框中的感應(yīng)電流可能減小B．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增加時(shí)，線框中的感應(yīng)電流一定增大C．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時(shí)，線框中的感應(yīng)電流一定增大D．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時(shí)，線框中的感應(yīng)電流可能不變【答案】AD【解析】線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝eq\f(ΔB,Δt)S，設(shè)線框的電阻為R，則線框中的電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(ΔB,Δt)·eq\f(S,R)，因?yàn)锽增大或減小時(shí)，eq\f(ΔB,Δt)可能減小，可能增大，也可能不變，故選項(xiàng)A、D正確．3.(多選)(2020·山東青島市質(zhì)檢)如圖2所示的電路中，A1和A2是完全相同的燈泡，線圈L的電阻可以忽略，下列說(shuō)法中正確的是()圖2A．閉合開關(guān)S接通電路時(shí)，A2始終比A1亮B．閉合開關(guān)S接通電路時(shí)，A2先亮，A1后亮，最后一樣亮C．?dāng)嚅_開關(guān)S切斷電路時(shí)，A2先熄滅，A1過(guò)一會(huì)兒才熄滅D．?dāng)嚅_開關(guān)S切斷電路時(shí)，A1和A2都要過(guò)一會(huì)兒才熄滅【答案】BD【解析】閉合開關(guān)S接通電路，A2立即亮，線圈對(duì)電流的增大有阻礙作用，所以通過(guò)A1的電流慢慢變大，最后兩燈泡的電壓一樣大，所以一樣亮，故A錯(cuò)誤，B正確；斷開開關(guān)S切斷電路時(shí)，線圈對(duì)電流的減小有阻礙作用，相當(dāng)于電源，與A1和A2串聯(lián)，所以兩燈泡都要過(guò)一會(huì)兒熄滅，故C錯(cuò)誤，D正確．4．如圖3甲所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)＝0.1m的10匝正方形線框abcd處在變化的磁場(chǎng)中，在線框d端點(diǎn)處開有一個(gè)小口，d、e用導(dǎo)線連接到一個(gè)定值電阻上，線框中的磁場(chǎng)隨時(shí)間的變化情況如圖乙所示(規(guī)定垂直紙面向外為磁場(chǎng)的正方向)，下列說(shuō)法正確的是()圖3A．t＝3s時(shí)線框中的磁通量為0.03WbB．t＝4s時(shí)線框中的感應(yīng)電流大小為零C．t＝5s時(shí)通過(guò)線框中的電流將反向D．t＝8s時(shí)通過(guò)線框中的電流沿逆時(shí)針?lè)较颉敬鸢浮緾【解析】由磁通量的定義可知t＝3s時(shí)穿過(guò)線框的磁通量為Φ＝B0·L2＝0.003Wb，故A錯(cuò)誤；t＝4s時(shí)，由法拉第電磁感應(yīng)定律知E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)L2＝10×eq\f(0.6,2)×0.01V＝0.03V，所以線框中的感應(yīng)電流為I＝eq\f(E,R)，故B錯(cuò)誤；由楞次定律可知，3～5s，線框中的感應(yīng)電流為逆時(shí)針?lè)较颍?～11s，線框中的感應(yīng)電流為順時(shí)針?lè)较?，故t＝5s時(shí)通過(guò)線框中的電流將反向，故C正確，D錯(cuò)誤．5.(多選)如圖4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(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()圖4A．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】AB【解析】當(dāng)電磁鐵接通交流電源時(shí)，金屬杯處在變化的磁場(chǎng)中產(chǎn)生渦流發(fā)熱，使水溫升高．要縮短加熱時(shí)間，需增大渦流，即增大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或減小電阻．增加線圈匝數(shù)、提高交流電源的頻率都是為了增大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，瓷杯不能產(chǎn)生渦流，取走鐵芯會(huì)導(dǎo)致磁性減弱，故選項(xiàng)A、B正確，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤．6．如圖5所示裝置中，線圈A、B彼此絕緣繞在一鐵芯上，B的兩端接有一電容器，A的兩端與放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的導(dǎo)電軌道連接，軌道上放有一根金屬桿ab.要使電容器上極板帶正電，金屬桿ab在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的情況可能是：圖5①向右減速滑行②向右加速滑行③向左減速滑行④向左加速滑行以上選項(xiàng)正確的是()A．①④B．②③C．①②D．③④【答案】B【解析】若ab向右減速滑行，右邊線圈中的磁場(chǎng)從上向下減小，故穿過(guò)左邊線圈的磁通量從下向上減小，此時(shí)下極板帶正電，①錯(cuò)誤；若ab向右加速滑行，則右邊線圈的磁場(chǎng)是從上向下增大，所以左側(cè)線圈的磁通量從下向上增大，此時(shí)上極板帶正電，②正確；同理③正確，④錯(cuò)誤．7.如圖6所示，某小組利用電流傳感器(接入電腦，圖中未畫出)記錄燈泡A和自感元件L構(gòu)成的并聯(lián)電路在斷電瞬間各支路電流隨時(shí)間的變化情況，i1表示小燈泡中的電流，i2表示自感元件中的電流(已知開關(guān)S閉合時(shí)i2>i1)，則下列圖象中正確的是()圖6【答案】C【解析】當(dāng)開關(guān)S斷開后，自感元件與燈泡形成回路，自感元件阻礙自身電流變化，自感元件產(chǎn)生的感應(yīng)電流仍沿著原來(lái)方向，大小從i2開始不斷減小，燈泡的電流反向，大小與自感元件電流相等，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．8.(2019·山東威海市5月模擬)如圖7所示，輕質(zhì)彈簧一端固定在天花板上，另一端拴接條形磁鐵，置于絕緣水平桌面上的圓形鋁質(zhì)閉合線圈放在條形磁鐵的正下方，開始時(shí)整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)．在外力作用下將磁鐵豎直向下移動(dòng)一定距離(未接觸桌面)，然后由靜止釋放，在之后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，線圈始終未離開桌面，忽略空氣阻力，下列說(shuō)法正確的是()圖7A．磁鐵所受彈簧拉力與其重力相等時(shí)，磁鐵的加速度為零B．磁鐵上升過(guò)程中，從上向下看，線圈中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻碾娏鰿．線圈對(duì)桌面壓力大小可能大于其重力D．磁鐵最終會(huì)靜止，整個(gè)過(guò)程線圈中產(chǎn)生的熱量等于磁鐵機(jī)械能的減少量【答案】C【解析】若磁鐵向上運(yùn)動(dòng)，會(huì)受到向下的安培阻力，若向下運(yùn)動(dòng)，會(huì)受到向上的安培阻力，因此當(dāng)磁鐵所受彈力與重力等大反向時(shí)，磁鐵的加速度不一定為零，故A錯(cuò)誤；當(dāng)磁鐵向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量向上減小，根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的方向向上，俯視線圈，線圈中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻碾娏?，故B錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律，磁鐵向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到向上的安培阻力，所以磁鐵對(duì)線圈的作用力的方向向下，此時(shí)線圈對(duì)桌面壓力大于其重力，故C正確；磁鐵最終靜止于起始時(shí)的平衡位置，根據(jù)能量守恒定律，從靜止釋放至停止，彈簧的彈性勢(shì)能的減少量等于磁鐵重力勢(shì)能的增加量與線圈中產(chǎn)生的焦耳熱之和，故D錯(cuò)誤．二、綜合提升練9．(2019·安徽蚌埠市第二次質(zhì)檢)同一平面內(nèi)固定有一長(zhǎng)直導(dǎo)線PQ和一帶缺口的剛性金屬圓環(huán)，在圓環(huán)的缺口兩端引出兩根導(dǎo)線，分別與兩塊垂直于圓環(huán)所在平面固定放置的平行金屬板MN連接，如圖8甲所示．導(dǎo)線PQ中通有正弦交變電流i，i的變化如圖乙所示，規(guī)定從Q到P為電流的正方向，則在1～2s內(nèi)()圖8A．M板帶正電，且電荷量增加B．M板帶正電，且電荷量減小C．M板帶負(fù)電，且電荷量增加D．M板帶負(fù)電，且電荷量減小【答案】A【解析】在1～2s內(nèi)，穿過(guò)金屬圓環(huán)的磁場(chǎng)垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度變小，穿過(guò)金屬圓環(huán)