2025高中物理人教版選修3-2教學(xué)資源包（名師同步導(dǎo)學(xué)）含答案第四章 第7節(jié)　渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)

PAGEPAGE62025高中物理人教版選修3-2教學(xué)資源包（名師同步導(dǎo)學(xué)）含答案第四章第7節(jié)渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)「基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練」1．(多選)安檢門是一個(gè)用于安全檢查的“門”，“門框”內(nèi)有線圈，線圈里通有交變電流，交變電流在“門”內(nèi)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，金屬物品通過“門”時(shí)能產(chǎn)生渦流，渦流的磁場(chǎng)又反過來(lái)影響線圈中的電流，從而引起報(bào)警．以下關(guān)于這個(gè)安檢門的說法正確的是()A．這個(gè)安檢門也能檢查出毒品攜帶者B．這個(gè)安檢門只能檢查出金屬物品攜帶者C．如果這個(gè)“門框”的線圈中通上恒定電流，也能檢查出金屬物品攜帶者D．這個(gè)安檢門工作時(shí)，既利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，又利用了電流的磁效應(yīng)解析：選BD這個(gè)安檢門是利用渦流工作的，因而只能檢查出金屬物品攜帶者，A錯(cuò)，B對(duì)；若“門框”的線圈中通上恒定電流，只能產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)，它不能使塊狀金屬產(chǎn)生渦流，因而不能檢查出金屬物品攜帶者，C錯(cuò)；安檢門工作時(shí)，既利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，又利用了電流的磁效應(yīng)，D對(duì)．2．桌面上放一銅片，如圖所示，一條形磁鐵的N極自上而下接近銅片的過程中，銅片對(duì)桌面的壓力()A．增大B．減小C．不變D．無(wú)法判斷是否變化解析：選A磁鐵的N極接近銅片時(shí)，自上而下穿過銅片的磁通量增大，在銅片內(nèi)會(huì)產(chǎn)生逆時(shí)針方向繞行的感應(yīng)電流(如圖所示)，使銅片上方呈現(xiàn)N極，阻礙磁鐵接近．根據(jù)牛頓第三定律知，磁鐵對(duì)銅片有同樣大小的作用力，使銅片增加對(duì)桌面的壓力．3．下列有關(guān)金屬探測(cè)器工作原理敘述正確的是()A．金屬探測(cè)器是利用電流的熱效應(yīng)原理工作的B．當(dāng)金屬探測(cè)器在探測(cè)到金屬時(shí)，會(huì)在探測(cè)器內(nèi)部產(chǎn)生渦流，致使蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲C．金屬探測(cè)器自身不產(chǎn)生迅速變化的磁場(chǎng)時(shí)，仍可以探測(cè)到金屬物質(zhì)而正常工作D．金屬探測(cè)器在正常工作時(shí)，自身會(huì)產(chǎn)生迅速變化的磁場(chǎng)，從而使探測(cè)器附近的金屬內(nèi)部產(chǎn)生渦流，影響原來(lái)的磁場(chǎng)，引發(fā)報(bào)警解析：選D金屬探測(cè)器利用的是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，故A、C錯(cuò)誤；金屬探測(cè)器探測(cè)金屬時(shí)，被測(cè)金屬中感應(yīng)出渦流，故B錯(cuò)誤；探測(cè)過程中工作時(shí)，當(dāng)探測(cè)器靠近金屬物體時(shí)，能在金屬中形成渦流，進(jìn)而引起線圈中電流的變化，產(chǎn)生渦流，影響原來(lái)的磁場(chǎng)，引發(fā)報(bào)警，故D正確．4．(多選)關(guān)于渦流，下列說法中正確是()A．真空冶煉爐是利用渦流來(lái)熔化金屬的裝置B．家用電磁爐是利用渦流來(lái)加熱食物的C．阻尼擺擺動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的渦流總是阻礙其運(yùn)動(dòng)D．變壓器的鐵芯用相互絕緣的硅鋼片疊成能增大渦流解析：選ABC高頻冶煉爐是用渦流來(lái)熔化金屬對(duì)其進(jìn)行冶煉的，爐內(nèi)放入被冶煉的金屬，線圈內(nèi)通入高頻交變電流，這時(shí)被冶煉的金屬中產(chǎn)生渦流就能被熔化，故A正確；電磁爐利用高頻電流在電磁爐內(nèi)部線圈中產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)含鐵質(zhì)鍋具放置爐面時(shí)，鐵磁性鍋體被磁化，在鍋具底部產(chǎn)生交變的渦流來(lái)加熱食物，故B正確；阻尼擺擺動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的渦流總是阻礙其運(yùn)動(dòng)，當(dāng)金屬板從磁場(chǎng)中穿過時(shí)，金屬板板內(nèi)感應(yīng)出的渦流會(huì)對(duì)金屬板的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙作用，故C正確；在整塊導(dǎo)體內(nèi)部發(fā)生電磁感應(yīng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象稱為渦流現(xiàn)象，要損耗能量，不用整塊的硅鋼鐵芯，其目的是為了減小渦流，故D錯(cuò)誤．5．(多選)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．下列說法正確的是()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)解析：選AB由于磁針位于圓盤的正上方，所以穿過圓盤的磁通量始終為零，故C錯(cuò)誤；如果將圓盤看成由沿半徑方向的“輻條”組成，則圓盤在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，“輻條”會(huì)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在圓盤中產(chǎn)生渦電流，該渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針運(yùn)動(dòng)，故A、B正確；同時(shí)圓盤中的自由電子隨圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)形成電流，該電流對(duì)磁針沒有作用力，D錯(cuò)誤．6.高頻感應(yīng)爐是用來(lái)熔化金屬對(duì)其進(jìn)行冶煉的，如圖所示為冶煉金屬的高頻感應(yīng)爐的示意圖，爐內(nèi)放入被冶煉的金屬，線圈通入高頻交變電流，這時(shí)被冶煉的金屬就能被熔化，這種冶煉方法速度快，溫度易控制，并能避免有害雜質(zhì)混入被冶煉金屬中，因此適于冶煉特種金屬．該爐的加熱原理是()A．利用線圈中電流產(chǎn)生的焦耳熱B．利用線圈中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)C．利用交變電流的交變磁場(chǎng)在爐內(nèi)金屬中產(chǎn)生的渦流D．給線圈通電的同時(shí)，給爐內(nèi)金屬也通了電解析：選C高頻感應(yīng)爐的原理：給線圈通以高頻交變電流后，線圈產(chǎn)生高頻變化的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)穿過金屬，在金屬內(nèi)產(chǎn)生渦流，由于電流的熱效應(yīng)，可使金屬熔化．故只有C正確．7．如圖所示，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．則小磁塊()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中的大解析：選C小磁塊從銅管P中下落時(shí)，P中的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，給小磁塊一個(gè)向上的磁場(chǎng)力，阻礙小磁塊向下運(yùn)動(dòng)，因此小磁塊在P中不是做自由落體運(yùn)動(dòng)，而塑料管Q中不會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，因此Q中小磁塊做自由落體運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；P中磁場(chǎng)力對(duì)小磁塊做負(fù)功，機(jī)械能不守恒，B錯(cuò)誤；由于在P中小磁塊下落的加速度小于g，而Q中小磁塊做自由落體運(yùn)動(dòng)，因此從靜止開始下落相同高度，在P中下落的時(shí)間比在Q中長(zhǎng)，C正確；根據(jù)動(dòng)能定理可知，小磁塊落到底部時(shí)在P中的速度比在Q中的小，D錯(cuò)誤．8．一個(gè)半徑為r、質(zhì)量為m、電阻為R的金屬圓環(huán)，用一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣細(xì)繩懸掛于O點(diǎn)，離O點(diǎn)下方eq\f(L,2)處有一寬度為eq\f(L,4)、垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，如圖所示．現(xiàn)使圓環(huán)從與懸點(diǎn)O等高位置A處由靜止釋放(細(xì)繩張直，忽略空氣阻力)，擺動(dòng)過程中金屬環(huán)所在平面始終垂直磁場(chǎng)，則在達(dá)到穩(wěn)定擺動(dòng)的整個(gè)過程中，金屬環(huán)產(chǎn)生的熱量是()A．mgL B．mgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(L,2)＋r))C．mgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)L＋r)) D．mg(L＋2r)解析：選C線圈在進(jìn)入磁場(chǎng)和離開磁場(chǎng)時(shí)，磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，機(jī)械能減少，最后線圈在磁場(chǎng)下面擺動(dòng)，機(jī)械能守恒．在整個(gè)過程中減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榻苟鸁?，在達(dá)到穩(wěn)定擺動(dòng)的整個(gè)過程中，金屬環(huán)減少的機(jī)械能為mgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)L＋r))，C正確．「能力提升練」1．一位物理老師用一段銅導(dǎo)線和一塊磁鐵演奏一曲《菊花臺(tái)》的視頻驚艷網(wǎng)友，網(wǎng)友直呼“史上最牛物理老師”．他是這么做的：在一塊木板上固定兩顆螺絲釘，用一段銅導(dǎo)線纏繞在兩顆螺絲釘之間，擴(kuò)音器通過導(dǎo)線與兩螺絲釘連接．將磁鐵放在銅導(dǎo)線旁邊，手指撥動(dòng)銅導(dǎo)線，另一只手握著螺絲刀壓著銅導(dǎo)線，并在銅導(dǎo)線上滑動(dòng)，優(yōu)美動(dòng)聽的樂曲就呈現(xiàn)出來(lái)了．根據(jù)上面所給的信息，你認(rèn)為下面說法正確的是()A．手指撥動(dòng)銅導(dǎo)線，銅導(dǎo)線的振動(dòng)引起空氣振動(dòng)而發(fā)出聲音B．手指撥動(dòng)銅導(dǎo)線，使銅導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流通過擴(kuò)音器放大后發(fā)聲C．聲音的音調(diào)變化是通過手指撥動(dòng)銅導(dǎo)線力的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)的D．手指撥動(dòng)銅導(dǎo)線，銅導(dǎo)線中產(chǎn)生直流電流解析：選B手指撥動(dòng)銅導(dǎo)線發(fā)聲是由于銅導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流通過擴(kuò)音器放大后發(fā)聲，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；螺絲刀壓著銅導(dǎo)線在銅導(dǎo)線上滑動(dòng)，實(shí)質(zhì)是改變銅導(dǎo)線切割磁感線的有效長(zhǎng)度，從而改變感應(yīng)電流，變化的電流通過導(dǎo)線傳到擴(kuò)音器中，便產(chǎn)生不同音調(diào)的聲音，所以聲音的音調(diào)變化不是通過手指撥動(dòng)銅導(dǎo)線產(chǎn)生的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；手指撥動(dòng)銅導(dǎo)線，銅導(dǎo)線振動(dòng)切割磁感線，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，銅導(dǎo)線中的感應(yīng)電流大小、方向均改變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．2．電磁爐熱效率高達(dá)90%，爐面無(wú)明火，無(wú)煙無(wú)廢氣，“火力”強(qiáng)勁，安全可靠．圖示是描述電磁爐工作原理的示意圖，下列說法正確的是()A．當(dāng)恒定電流通過線圈時(shí)，會(huì)產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)，恒定磁場(chǎng)越強(qiáng)，電磁爐加熱效果越好B．電磁爐通電線圈加交流電后，在鍋底產(chǎn)生渦流，進(jìn)而發(fā)熱工作C．在鍋和電磁爐中間放一紙板，則電磁爐不能起到加熱作用D．電磁爐的鍋不能用陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋，主要原因是這些材料的導(dǎo)熱性能較差解析：選B電磁爐線圈中通以交變電流，產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，鍋體中的渦流是由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的，A選項(xiàng)錯(cuò)誤，B選項(xiàng)正確；在鍋和電磁爐中間放一紙板，不會(huì)影響電磁爐的加熱作用，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋屬于絕緣材料，不會(huì)產(chǎn)生渦流，D選項(xiàng)錯(cuò)誤．3．(2019·湖北模擬)隨著科技的不斷發(fā)展，無(wú)線充電已經(jīng)進(jìn)入人們的視線．小到手表、手機(jī)，大到電腦、電動(dòng)汽車的充電，都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從理論研發(fā)到實(shí)際應(yīng)用的轉(zhuǎn)化．下圖給出了某品牌的無(wú)線充電手機(jī)利用電磁感應(yīng)方式無(wú)線充電的原理圖．關(guān)于無(wú)線充電，下列說法正確的是()A．無(wú)線充電時(shí)手機(jī)接收線圈部分的工作原理是“電流的磁效應(yīng)”B．只有將充電底座接到直流電源上才能對(duì)手機(jī)進(jìn)行充電C．接收線圈中交變電流的頻率與發(fā)射線圈中交變電流的頻率相同D．只要有無(wú)線充電底座，所有手機(jī)都可以進(jìn)行無(wú)線充電解析：選C無(wú)線充電時(shí)手機(jī)接收線圈部分的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；充電底座接直流電源時(shí)，無(wú)線充電設(shè)備不會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，不能夠正常使用，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；電磁感應(yīng)現(xiàn)象不會(huì)改變電流的頻率，接收線圈中交變電流的頻率與發(fā)射線圈中交變電流的頻率相同，C選項(xiàng)正確；被充電手機(jī)內(nèi)部，應(yīng)該有一類似金屬線圈的部件，與手機(jī)電池相連，當(dāng)有交變磁場(chǎng)時(shí)，則出現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，因此普通手機(jī)不能夠利用無(wú)線充電設(shè)備進(jìn)行充電，D選項(xiàng)錯(cuò)誤．4.(多選)低頻電渦流傳感器可用來(lái)測(cè)量自動(dòng)化生產(chǎn)線上金屬板的厚度．如圖，在線圈L1中通以低頻交流電，它周圍會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，其正下方有一個(gè)與電表連接的線圈L2，金屬板置于L1、L2之間．當(dāng)線圈L1產(chǎn)生的變化磁場(chǎng)透過金屬板，L2中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流．由于金屬板厚度不同，吸收電磁能量強(qiáng)弱不同，導(dǎo)致L2中感應(yīng)電流的強(qiáng)弱不同，則()A．金屬板吸收電磁能量，是由于穿過金屬板的磁場(chǎng)發(fā)生變化，板中產(chǎn)生渦流B．金屬板越厚，渦流越弱C．L2中產(chǎn)生的是直流電D．L2中產(chǎn)生的是與L1中同頻率的交流電解析：選AD當(dāng)線圈L1產(chǎn)生的變化磁場(chǎng)透過金屬板，板中產(chǎn)生渦流，從而吸收電磁能量，A選項(xiàng)正確；金屬板越厚，產(chǎn)生的渦流越強(qiáng)，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)電磁感應(yīng)原理，L2中產(chǎn)生的是與L1中同頻率的交流電，C選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確．5.如圖所示，在光滑的水平面上，有一半徑r＝10cm、電阻R＝1Ω、質(zhì)量m＝1kg的金屬環(huán)以速度v＝10m/s向一有界磁場(chǎng)滑去．勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T．從環(huán)剛進(jìn)入磁場(chǎng)算起，到剛好有一半進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，圓環(huán)釋放了32J熱量．求：(1)此時(shí)圓環(huán)中電流的瞬時(shí)功率；(2)此時(shí)圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的加速度．解析：(1)由能量守恒eq\f(mv2,2)＝Q＋eq\f(mv′2,2)而P＝eq\f(E2,R)＝eq\f(B·2r·v′2,R)二式聯(lián)立可得P＝0.36W.(2)a＝eq\f(BIL,m)＝eq\f(B22r2v′,mR)＝6×10－2m/s2，方向向左．答案：(1)0.36W(2)6×10－2m/s2，方向向左6．如圖所示，質(zhì)量為m＝100g的鋁環(huán)，用細(xì)線懸掛起來(lái)，環(huán)中央距地面高度h＝0.8m，有一質(zhì)量為M＝200g的小磁鐵(長(zhǎng)度可忽略)，以v0＝10m/s的水平速度射入并穿過鋁環(huán)，落地點(diǎn)距鋁環(huán)原位置的水平距離為3.6m，則磁鐵與鋁環(huán)發(fā)生相互作用時(shí)(小磁鐵穿過鋁環(huán)后的運(yùn)動(dòng)看做平拋運(yùn)動(dòng))：(1)鋁環(huán)向哪邊偏斜？(2)若鋁環(huán)在磁鐵穿過后速度為v′＝2m/s，在磁鐵穿過鋁環(huán)的整個(gè)過程中，環(huán)中產(chǎn)生了多少電能？(g＝10m/s2)解析：(1)由楞次定律可知，當(dāng)小磁鐵向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，鋁環(huán)向右偏斜(阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng))．(2)由能量守恒可得：由磁鐵穿過鋁環(huán)后做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)飛行的水平距離為x，根據(jù)h＝eq\f(1,2)gt2，x＝vt可求出穿過后的速度v＝x·eq\r(\f(g,2h))m/s＝9m/sE電＝eq\f(1,2)Mv02－eq\f(1,2)Mv2－eq\f(1,2)mv′2＝1.7J.答案：(1)鋁環(huán)向右偏斜(2)1.7J第四章習(xí)題課(二)電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問題「基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練」1.如圖所示，一閉合金屬圓環(huán)用絕緣細(xì)線掛于O點(diǎn)，將圓環(huán)拉離平衡位置并釋放，圓環(huán)擺動(dòng)過程中經(jīng)過有界的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，A、B為該磁場(chǎng)的豎直邊界．若不計(jì)空氣阻力，則()A．圓環(huán)向右穿過磁場(chǎng)后，還能擺至原來(lái)的高度B．在進(jìn)入和離開磁場(chǎng)時(shí)，圓環(huán)中均有感應(yīng)電流C．圓環(huán)進(jìn)入磁場(chǎng)后離平衡位置越近速度越大，感應(yīng)電流也越大D．圓環(huán)最終將靜止在平衡位置解析：選B如題圖所示，當(dāng)圓環(huán)從1位置開始下落，進(jìn)入和擺出磁場(chǎng)時(shí)(即2和3位置)，由于圓環(huán)內(nèi)磁通量發(fā)生變化，所以有感應(yīng)電流產(chǎn)生．同時(shí)，金屬圓環(huán)本身有內(nèi)阻，必然有能量的轉(zhuǎn)化，即有能量的損失．因此圓環(huán)不會(huì)擺到4位置．隨著圓環(huán)進(jìn)出磁場(chǎng)，其能量逐漸減少，圓環(huán)擺動(dòng)的振幅越來(lái)越?。?dāng)圓環(huán)只在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中擺動(dòng)時(shí)，圓環(huán)內(nèi)無(wú)磁通量的變化，無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，無(wú)機(jī)械能向電能的轉(zhuǎn)化．題意中不存在空氣阻力，擺線的拉力垂直于圓環(huán)的速度方向，拉力對(duì)圓環(huán)不做功，所以系統(tǒng)的能量守恒，所以圓環(huán)最終將在A、B間來(lái)回?cái)[動(dòng)．B正確．2.(多選)如圖所示，電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌固定在一絕緣斜面上，兩相同的金屬導(dǎo)體棒a、b垂直于導(dǎo)軌靜止放置，且與導(dǎo)軌接觸良好，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過導(dǎo)軌平面．現(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌的恒力F作用在a的中點(diǎn)，使其向上運(yùn)動(dòng)．若b始終保持靜止，則它所受摩擦力可能()A．為0 B．先減小后不變C．等于F D．先增大再減小解析：選AB導(dǎo)體棒a在恒力F作用下加速運(yùn)動(dòng)，最后勻速運(yùn)動(dòng)，閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，導(dǎo)體棒b受到安培力方向應(yīng)沿斜面向上，且逐漸增大，最后不變．由平衡條件可知，導(dǎo)體棒b受到的摩擦力先沿斜面向上逐漸減小，最后不變，所以選項(xiàng)A、B正確，C、D錯(cuò)誤．3.如圖所示，質(zhì)量為m的金屬環(huán)用線懸掛起來(lái)，金屬環(huán)有一半處于水平且與環(huán)面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，從某時(shí)刻開始，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小，則在磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小的過程中，關(guān)于線拉力的大小，下列說法中正確的是()A．大于環(huán)重力mg，并逐漸減小B．始終等于環(huán)重力mgC．小于環(huán)重力mg，并保持恒定D．大于環(huán)重力mg，并保持恒定解析：選A根據(jù)楞次定律知圓環(huán)中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，再由左手定則判斷可知圓環(huán)所受安培力豎直向下，對(duì)圓環(huán)受力分析，根據(jù)受力平衡有FT＝mg＋F，得FT>mg，F(xiàn)＝BIL，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律I＝eq\f(E,R)＝eq\f(ΔΦ,RΔt)＝eq\f(ΔB,RΔt)S可知I為恒定電流，聯(lián)立上式可知B減小，推知F減小，則由FT＝mg＋F知FT減?。x項(xiàng)A正確．4.(多選)如圖所示，有兩根和水平方向成α角的光滑平行的金屬軌道，上端接有可變電阻R，下端足夠長(zhǎng)，空間有垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一根質(zhì)量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下，經(jīng)過足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，金屬桿的速度會(huì)趨近于一個(gè)最大速度vm，則()A．如果B變大，vm將變大B．如果α變大，vm將變大C．如果R變大，vm將變大D．如果m變小，vm將變大解析：選BC金屬桿從軌道上滑下切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Blv，在閉合電路中形成電流I＝eq\f(Blv,R)，因此金屬桿從軌道上滑下的過程中除受重力、軌道的彈力外還受安培力F作用，F(xiàn)＝BIl＝eq\f(B2l2v,R)，先用右手定則判定感應(yīng)電流方向，再用左手定則判定出安培力方向，如圖所示，根據(jù)牛頓第二定律，得mgsinα－eq\f(B2l2v,R)＝ma，當(dāng)a→0時(shí)，v→vm，解得vm＝eq\f(mgRsinα,B2l2)，故選項(xiàng)B、C正確．5．一個(gè)剛性矩形銅制線圈從高處自由下落，進(jìn)入一水平的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，然后穿出磁場(chǎng)區(qū)域繼續(xù)下落，如圖所示，則()A．若線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過程是勻速運(yùn)動(dòng)，則離開磁場(chǎng)過程也是勻速運(yùn)動(dòng)B．若線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過程是加速運(yùn)動(dòng)，則離開磁場(chǎng)過程也是加速運(yùn)動(dòng)C．若線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過程是減速運(yùn)動(dòng)，則離開磁場(chǎng)過程也是減速運(yùn)動(dòng)D．若線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過程是減速運(yùn)動(dòng)，則離開磁場(chǎng)過程是加速運(yùn)動(dòng)解析：選C線圈從高處自由下落，以一定的速度進(jìn)入磁場(chǎng)，會(huì)受到重力和安培力，線圈全部進(jìn)入磁場(chǎng)后只受重力，在磁場(chǎng)內(nèi)部會(huì)做一段加速運(yùn)動(dòng)，所以線圈出磁場(chǎng)時(shí)的速度要大于進(jìn)磁場(chǎng)的速度．若線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過程是勻速運(yùn)動(dòng)，說明重力等于安培力，離開磁場(chǎng)時(shí)安培力大于重力，就會(huì)做減速運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；若線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過程是加速運(yùn)動(dòng)，說明重力大于安培力，離開磁場(chǎng)時(shí)安培力變大，安培力與重力大小關(guān)系無(wú)法確定，故B錯(cuò)誤；若線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過程是減速運(yùn)動(dòng)，說明重力小于安培力，離開磁場(chǎng)時(shí)安培力變大，安培力仍然大于重力，所以也是減速運(yùn)動(dòng)，故C正確，D錯(cuò)誤．6.如圖所示，在粗糙絕緣水平面上有一正方形閉合線框abcd，其邊長(zhǎng)為l，質(zhì)量為m，金屬線框與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.虛線框a′b′c′d′內(nèi)有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向豎直向下．開始時(shí)金屬線框的ab邊與磁場(chǎng)的d′c′邊重合．現(xiàn)使金屬線框以初速度v0沿水平面滑入磁場(chǎng)區(qū)域，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后停止，此時(shí)金屬線框的dc邊與磁場(chǎng)區(qū)域的d′c′邊距離為l.在這個(gè)過程中，金屬線框產(chǎn)生的焦耳熱為()A.eq\f(1,2)mv02＋μmgl B.eq\f(1,2)mv02－μmglC.eq\f(1,2)mv02＋2μmgl D.eq\f(1,2)mv02－2μmgl解析：選D依題意知，金屬線框移動(dòng)的位移大小為2l，此過程中克服摩擦力做功為2μmgl，由能量守恒定律得金屬線框中產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝eq\f(1,2)mv02－2μmgl，故選項(xiàng)D正確．7.(多選)如圖所示，兩足夠長(zhǎng)平行金屬導(dǎo)軌固定在水平面上，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向下，金屬棒ab、cd與導(dǎo)軌構(gòu)成閉合回路且都可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦滑動(dòng)，兩金屬棒ab、cd的質(zhì)量之比為2∶1.用一沿導(dǎo)軌方向的恒力F水平向右拉金屬棒cd，經(jīng)過足夠長(zhǎng)時(shí)間以后()A．金屬棒ab、cd都做勻速運(yùn)動(dòng)B．金屬棒ab上的電流方向是由b向aC．金屬棒cd所受安培力的大小等于eq\f(2F,3)D．兩金屬棒間距離保持不變解析：選BC對(duì)兩金屬棒ab、cd進(jìn)行受力和運(yùn)動(dòng)分析可知，兩金屬棒最終將做加速度相同的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，且金屬棒ab速度小于金屬棒cd速度，所以兩金屬棒間距離是變大的，由楞次定律判斷金屬棒ab上的電流方向是由b向a，A、D錯(cuò)誤，B正確；以兩金屬棒整體為研究對(duì)象有：F＝3ma，隔離金屬棒cd分析：F－F安＝ma，可求得金屬棒cd所受安培力的大小F安＝eq\f(2,3)F，C正確．8．如圖甲所示，不計(jì)電阻的平行金屬導(dǎo)軌豎直放置，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)＝1m，上端接有電阻R＝3Ω，虛線OO′下方是垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．現(xiàn)將質(zhì)量m＝0.1kg、電阻r＝1Ω的金屬桿ab，從OO′上方某處垂直導(dǎo)軌由靜止釋放，桿下落過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸，桿下落過程中的v-t圖象如圖乙所示．(g取10m/s2)求：(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B；(2)桿在磁場(chǎng)中下落0.1s的過程中電阻R產(chǎn)生的熱量．解析：(1)由圖象可知，桿自由下落0.1s進(jìn)入磁場(chǎng)以v＝1.0m/s做勻速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E＝BLv桿中的電流I＝eq\f(E,R＋r)桿所受安培力F安＝BIL由平衡條件得mg＝F安代入數(shù)據(jù)得B＝2T.(2)電阻R產(chǎn)生的熱量Q＝I2Rt＝0.075J.答案：(1)2T(2)0.075J「能力提升練」1.(多選)如圖所示，兩根光滑的金屬導(dǎo)軌，平行放置在傾角為θ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ab，在沿著斜面與棒垂直的恒力F作用下沿導(dǎo)軌勻速上滑，并上升高度h，在這一過程中()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棒重力勢(shì)能增加量與電阻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：選AD金屬棒勻速上滑的過程中，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項(xiàng)正確，B、C項(xiàng)錯(cuò)誤；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，D項(xiàng)正確．2．(多選)如圖所示，空間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，MN、PQ是相互平行的粗糙的長(zhǎng)直導(dǎo)軌，處于同一水平面內(nèi)，其間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌一端接一阻值為R的電阻，ab是跨接在導(dǎo)軌上質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒，其阻值也為R.從零時(shí)刻開始，對(duì)ab棒施加一個(gè)水平向左的恒力F，使其從靜止開始沿導(dǎo)軌做直線運(yùn)動(dòng)，此過程中棒始終保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，所受滑動(dòng)摩擦力大小始終為eq\f(1,4)F.導(dǎo)軌電阻不計(jì)．則()A．通過電阻R的電流方向?yàn)橛蒒到QB．a(chǎn)b棒的最大速度為eq\f(3FR,4B2L2)C．電阻R消耗的最大功率為eq\f(9F2R,16B2L2)D．a(chǎn)b棒速度為v0時(shí)的加速度大小為eq\f(3F,4m)－eq\f(B2L2v0,2mR)解析：選CD由右手定則可知，通過電阻R的電流方向?yàn)橛蒕到N，故A錯(cuò)誤；導(dǎo)體棒受到的安培力：F安培＝BIL＝eq\f(B2L2v,2R)，導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度最大，由平衡條件得：F＝eq\f(B2L2vmax,2R)＋eq\f(F,4)，解得vmax＝eq\f(3FR,2B2L2)，故B錯(cuò)誤；最大感應(yīng)電流：I＝eq\f(E最大,2R)＝eq\f(BLv最大,2R)＝eq\f(3F,4BL)，電阻R消耗的最大功率：P＝I2R＝eq\f(9F2R,16B2L2)，故C正確；ab棒速度為v0時(shí)導(dǎo)體棒受到的安培力：F安培′＝BIL＝eq\f(B2L2v0,2R)，由牛頓第二定律得F－eq\f(B2L2v0,2R)－eq\f(F,4)＝ma，解得a＝eq\f(3F,4m)－eq\f(B2L2v0,2mR)，故D正確．3．甲為質(zhì)量M＝1kg的絕緣底板座靜止在動(dòng)摩擦因數(shù)μ1＝0.1的粗糙水平地面上，位于磁場(chǎng)中的正方形金屬框ABCD為動(dòng)力源，其質(zhì)量m＝1kg，邊長(zhǎng)為1m，電阻為eq\f(1,16)Ω，與絕緣板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2＝0.4，OO′為AD、BC的中線，在金屬框內(nèi)有可隨金屬框同步移動(dòng)的磁場(chǎng)，OO′CD區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1隨時(shí)間t的變化情況如圖乙所示，CD恰在磁場(chǎng)邊緣以外；OO′BA區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2隨時(shí)間t的變化情況如圖丙所示，AB恰在磁場(chǎng)邊緣以內(nèi)，若絕緣板足夠長(zhǎng)且認(rèn)為絕緣板與地面間最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，從t＝0時(shí)刻由靜止釋放金屬框，則金屬框由靜止釋放瞬間(g＝10m/s2)()A．金屬框產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為1VB．金屬框受到的安培力大小為16NC．若金屬框固定在絕緣板上，金屬框的加速度為6m/s2D．若金屬框不固定，金屬框的加速度為4m/s2，絕緣板的加速度為2m/s2解析：選D根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E＝eq\f(ΔB,Δt)S＝eq\f(1,1)×eq\f(1,2)×12＝0.5V，故A錯(cuò)誤；則回路中的電流為I＝eq\f(E,R)＝eq\f(0.5,\f(1,16))A＝8A，CD和AB中CD不受安培力，AB所愛安培方向向右，大小為F＝B2Il＝1×8×1N＝8N，故B錯(cuò)誤；若金屬框固定在絕緣板上，整體受力分析，根據(jù)牛頓第二定律有：F－f＝(M＋m)a，f＝(M＋m)gμ1，代入數(shù)據(jù)解得a＝3m/s2，故C錯(cuò)誤；若金屬框不固定，各自受力分析，金屬框的加速度a1＝eq\f(F－μ2mg,m)＝4m/s2，絕緣板的加速度為a2＝eq\f(μ2mg－μ1M＋mg,M)＝2m/s2，故D正確．4．如圖甲所示，電阻不計(jì)且間距為L(zhǎng)＝1m的光滑平行金屬導(dǎo)軌豎直放置，上端連接阻值為R＝1Ω的電阻，虛線OO′下方有垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．現(xiàn)將質(zhì)量為m＝0.3kg、電阻Rab＝1Ω的金屬桿ab從OO′上方某處以一定初速度釋放，下落過程中與導(dǎo)軌保持良好接觸且始終水平．在金屬桿ab下落0.3m的過程中，其加速度a與下落距離h的關(guān)系圖象如圖乙所示．已知ab進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度v0＝3.0m/s，取g＝10m/s2.則下列說法正確的是()A．進(jìn)入磁場(chǎng)后，金屬桿ab中電流的方向由b到aB．勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.0TC．金屬桿ab下落0.3m的過程中，通過R的電荷量0.24CD．金屬桿ab下落0.3m的過程中，R上產(chǎn)生的熱量為0.45J解析：選C進(jìn)入磁場(chǎng)后棒ab切割磁感線產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)右手定則判斷可知金屬桿ab中電流的方向由a到b，故A錯(cuò)誤；由乙圖知，剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，金屬桿的加速度大小a0＝10m/s2，方向豎直向上，由牛頓第二定律得BI0L－mg＝ma0.桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v0，則有I0＝eq\f(E0,R＋Rab)＝eq\f(BLv0,R＋Rab)，聯(lián)立得eq\f(B2L2v0,R＋Rab)－mg＝ma0，代入數(shù)據(jù)解得B＝2.0T，故B錯(cuò)誤；由圖象可知金屬桿在磁場(chǎng)外下落的高度為h1＝0.06m，則在磁場(chǎng)中下降的高度h′＝h－h(huán)1＝0.3m－0.06m＝0.24m，則通過R的電荷量q＝eq\f(ΔΦ,R＋Rab)＝eq\f(BLh′,R＋Rab)＝eq\f(2×1×0.24,1＋1)C＝0.24C，故C正確；由圖線可知，下落0.3m時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平衡條件有mg＝eq\f(B2L2v,R＋Rab)，解得金屬桿的速度v＝1.5m/s.根據(jù)能量守恒得mgh′＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)mv2－\f(1,2)mv02))＋Q，而兩電阻串聯(lián)，熱量關(guān)系為QR＝eq\f(R,R＋Rab)Q，聯(lián)立解得QR＝0.86625J，故D錯(cuò)誤．5.如圖所示，PN與QM兩平行金屬導(dǎo)軌相距1m，電阻不計(jì)，兩端分別接有電阻R1和R2，且R1＝6Ω，ab導(dǎo)體的電阻為2Ω，在導(dǎo)軌上可無(wú)摩擦地滑動(dòng)，垂直穿過導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T．現(xiàn)ab以恒定速度v＝3m/s勻速向右移動(dòng)，這時(shí)ab桿上消耗的電功率與R1、R2消耗的電功率之和相等，求：(1)R2的阻值；(2)R1與R2消耗的電功率；(3)拉ab桿的水平向右的外力F.解析：(1)內(nèi)外功率相等，則內(nèi)外電阻相等eq\f(R1·R2,R1＋R2)＝Rab解得R2＝3Ω.(2)導(dǎo)體棒切割磁感線，相當(dāng)于電源，E＝BLv＝1×1×3V＝3V總電流I＝eq\f(E,R總)＝eq\f(3,4)A＝0.75A路端電壓U＝IR外＝0.75×2V＝1.5VP1＝eq\f(U2,R1)＝eq\f(1.52,6)W＝0.375WP2＝eq\f(U2,R2)＝eq\f(1.52,3)W＝0.75W.(3)F＝BIL＝1×0.75×1N＝0.75N.答案：(1)3Ω(2)0.375W0.75W(3)0.75N6．如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，相距L，導(dǎo)軌上端連接著阻值為R的定值電阻，質(zhì)量為m的金屬桿ab與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，金屬桿和導(dǎo)軌的電阻不計(jì)．整個(gè)裝置處于與導(dǎo)軌平面垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．金屬桿由靜止釋放，下落高度h后開始做勻速運(yùn)動(dòng)，已知重力加速度為g.求：(1)金屬桿做勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小v；(2)下落高度h的過程中，通過金屬桿中的電量q；(3)下落高度h的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量Q.解析：(1)根據(jù)法拉第定磁感應(yīng)定律E＝BLv根據(jù)歐姆定律I＝eq\f(E,R)金屬桿受到的安培力F安＝BIL，則F安＝eq\f(B2L2v,R)金屬桿勻速，根據(jù)平衡條件F安＝mg整理得v＝eq\f(mgR,B2L2).(2)下降高度h的過程中，通過金屬桿的電量q＝eq\x\to(I)Δt根據(jù)歐姆定律有eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)，則q＝neq\f(ΔΦ,R)下降高度h的過程中的磁通量變化ΔΦ＝BLh，且n＝1代入得q＝eq\f(BLh,R).(3)下降高度h的過程中，根據(jù)能量守恒定律得mgh＝eq\f(1,2)mv2＋Q整理得Q＝mgh－eq\f(m3g2R2,2B4L4).答案：(1)eq\f(mgR,B2L2)(2)eq\f(BLh,R)(3)mgh－eq\f(m3g2R2,2B4L4)第四章習(xí)題課(一)電磁感應(yīng)中的電路和圖象問題「基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練」1．(2019·福州期末)一個(gè)面積S＝4×10－2m2、匝數(shù)n＝100匝的線圈，放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖所示，則下列判斷正確的是()A．在開始的2s內(nèi)穿過線圈的磁通量變化率等于－0.08Wb/sB．在開始的2s內(nèi)穿過線圈的磁通量的變化量等于零C．在開始的2s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于－0.08VD．在第3s末線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于零解析：選A分析圖象可知，開始2s內(nèi)，線圈的磁通量的變化量不為零，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；磁感應(yīng)強(qiáng)度的斜率eq\f(ΔB,Δt)＝－2T/s，磁通量變化率eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)·S＝－8×10－2Wb/s，A選項(xiàng)正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)·S＝8V，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為8V，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；第3s末線圈中的磁通量為零，磁通量的變化率不為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不等于零，D選項(xiàng)錯(cuò)誤．2．磁卡的磁條中有用于存儲(chǔ)信息的磁極方向不同的磁化區(qū)，刷卡器中有檢測(cè)線圈．當(dāng)以速度v0刷卡時(shí)，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其E-t關(guān)系如圖所示．如果只將刷卡速度改為eq\f(v0,2)，線圈中的E-t關(guān)系可能是圖中的()解析：選D磁卡磁條的磁化區(qū)通過檢測(cè)線圈時(shí)，檢測(cè)線圈中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)刷卡速度由v0變成eq\f(v0,2)時(shí)，電動(dòng)勢(shì)的大小由E0＝Blv0變?yōu)镋′＝eq\f(Blv0,2)；刷卡器的長(zhǎng)度一定，當(dāng)刷卡速度由v0變成eq\f(v0,2)時(shí)，刷卡時(shí)間由t0變?yōu)?t0，故D選項(xiàng)正確．3．(多選)如圖，AB、CD是兩根固定的足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌，放置在水平面上，電阻不計(jì)，間距為L(zhǎng)，MN是一根電阻為R、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的金屬桿，導(dǎo)軌間加垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，AC間有一電阻r＝eq\f(R,2).現(xiàn)用力拉MN以恒定的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，MN兩點(diǎn)間電勢(shì)差為U1；當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，MN兩點(diǎn)間電勢(shì)差為U2，則正確的是()A．U1＝0，U2≠0 B．U1≠0，U2≠0C．U1∶U2＝3∶2 D．U1∶U2＝3∶1解析：選BD當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，MN兩點(diǎn)間電勢(shì)差為U1＝BLv；當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，MN兩點(diǎn)間電勢(shì)差為U2＝eq\f(BLv,\f(3,2)R)·eq\f(R,2)＝eq\f(1,3)BLv＝eq\f(U1,3)，B、D正確．4.如圖所示，矩形閉合線圈abcd豎直放置，OO′是它的對(duì)稱軸，通電直導(dǎo)線AB與OO′平行，設(shè)沿adcba方向?yàn)楦袘?yīng)電流的正方向，初始線圈位置處于AB與OO′決定的平面，則在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)半圈的時(shí)間內(nèi)線圈中感應(yīng)電流隨時(shí)間變化關(guān)系正確的是()解析：選B直導(dǎo)線中通有向上的電流，根據(jù)安培定則，通過線圈的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)半圈的時(shí)間內(nèi)線圈中磁通量先減小到0，然后反向增大，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的方向始終是逆時(shí)針的方向．剛開始時(shí)，ab邊與cd邊運(yùn)動(dòng)的方向與磁場(chǎng)的方向之間的夾角小，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)?。?dāng)轉(zhuǎn)過90°時(shí)，ab邊與cd邊運(yùn)動(dòng)的方向與磁感線的方向垂直，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，故B正確.5.如圖所示，一個(gè)半徑為L(zhǎng)的半圓形硬導(dǎo)體AB以速度v，在水平U形框架上勻速滑動(dòng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，回路電阻為R0，半圓形硬導(dǎo)體AB的電阻為r，其余電阻不計(jì)，則半圓形導(dǎo)體AB切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小及AB之間的電勢(shì)差分別為()A．BLv；eq\f(BLvR0,R0＋r) B．2BLv；BLvC．2BLv；eq\f(2BLvR0,R0＋r) D．BLv；2BLv解析：選C半圓形導(dǎo)體AB切割磁感線的有效長(zhǎng)度為2L，對(duì)應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)為E＝2BLv，AB間的電勢(shì)差UAB＝eq\f(E,R0＋r)R0＝eq\f(2BLvR0,R0＋r)，C正確．6．電吉他是利用電磁感應(yīng)原理工作的一種樂器．如圖甲為電吉他的拾音器的原理圖，在金屬弦的下方放置有一個(gè)連接到放大器的螺線管．一條形磁鐵固定在管內(nèi)，當(dāng)撥動(dòng)金屬弦后，螺線管內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化后可將電信號(hào)轉(zhuǎn)為聲音信號(hào)．若由于金屬弦的振動(dòng)，螺線管內(nèi)的磁通量隨時(shí)間的變化如圖乙所示，則對(duì)應(yīng)感應(yīng)電流的變化為()解析：選B由感應(yīng)電流公式I＝eq\f(E,R)＝eq\f(nΔΦ,RΔt)知，感應(yīng)電流的大小與磁通量的變化率成正比，在Φ-t圖線上各點(diǎn)切線的斜率的絕對(duì)值正比于感應(yīng)電流的大小，斜率的正負(fù)號(hào)表示電流的方向．根據(jù)圖乙，在0～t0時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電流I的大小先減小到零，然后逐漸增大，電流的方向改變一次，B正確．7．如圖甲所示，光滑導(dǎo)軌水平放置在豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定向下為正方向)，導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置，除電阻R的阻值外，其余電阻不計(jì)，導(dǎo)體棒ab在水平外力F的作用下始終處于靜止?fàn)顟B(tài)．規(guī)定a→b的方向?yàn)殡娏鞯恼较?，水平向右的方向?yàn)橥饬Φ恼较颍瑒t在0～2t0時(shí)間內(nèi)，能正確反映流過導(dǎo)體棒ab的電流與時(shí)間或外力與時(shí)間關(guān)系的圖線是()解析：選D在0～t0時(shí)間內(nèi)磁通量為向上減少，t0～2t0時(shí)間內(nèi)磁通量為向下增加，兩者等效，且根據(jù)B-t圖線可知，兩段時(shí)間內(nèi)磁通量的變化率相等，根據(jù)楞次定律可判斷0～2t0時(shí)間內(nèi)均產(chǎn)生由b到a的大小和方向不變的感應(yīng)電流，選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤；在0～t0可判斷所受安培力的方向水平向右，則所受水平外力的方向向左，大小F＝BIL，隨B的減小呈線性減小；在t0～2t0時(shí)間內(nèi)，可判斷所受安培力的方向水平向左，則所受水平外力的方向向右，大小F＝BIL，隨B的增加呈線性增加，故選項(xiàng)D正確．8.如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)僅存在于邊長(zhǎng)為2L的正方形abcd中，在這個(gè)正方形的同一平面內(nèi)，有一電阻為R、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)體線圈ABCD，以速度v勻速通過磁場(chǎng)．從BC邊進(jìn)入磁場(chǎng)開始計(jì)時(shí)，試回答下列問題，并用圖象表示出來(lái)．(1)穿過線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t如何變化？(2)線圈中電流I隨時(shí)間t如何變化？(3)線圈所受安培力F隨時(shí)間t如何變化？解析：(1)由于本題中線圈的速度不變，可根據(jù)題意把整個(gè)過程從時(shí)間上分成三段，即0～eq\f(L,v)(BC邊進(jìn)磁場(chǎng)到AD邊進(jìn)磁場(chǎng))、eq\f(L,v)～eq\f(2L,v)(整個(gè)線圈都在磁場(chǎng)中)、eq\f(2L,v)～eq\f(3L,v)(BC邊出磁場(chǎng)到AD邊出磁場(chǎng))三個(gè)時(shí)間段．根據(jù)磁通量的公式Φ＝B·S可知，穿過線圈的磁通量在第一段時(shí)間內(nèi)從零均勻增大到最大值，然后在第二段時(shí)間內(nèi)保持最大值不變，在第三段時(shí)間內(nèi)均勻減小直到零(如圖所示)．(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律可以知道只有通過閉合回路的磁通量發(fā)生變化時(shí)才有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)BLv和感應(yīng)電流eq\f(BLv,R)產(chǎn)生，所以只有在第一段時(shí)間內(nèi)和第三段時(shí)間內(nèi)才有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，且由楞次定律可知，兩次的感應(yīng)電流大小相等但方向相反(以逆時(shí)針方向?yàn)檎较?，如圖所示．(3)通過安培力計(jì)算公式F＝BIL及左手定則，在第一段時(shí)間內(nèi)和第三段時(shí)間內(nèi)有安培力，大小都等于eq\f(B2L2v,R)且同向(以水平向左為正方向)，如圖所示．答案：見解析「能力提升練」1.如圖所示，豎直平面內(nèi)有一金屬環(huán)，半徑為a，總電阻為R(指剪開拉直時(shí)兩端的電阻)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過環(huán)平面，與環(huán)的最高點(diǎn)A連接的長(zhǎng)度為2a、電阻為eq\f(R,2)的導(dǎo)體棒AB由水平位置緊貼環(huán)面擺下，當(dāng)擺到豎直位置時(shí)，B點(diǎn)的線速度為v，則這時(shí)導(dǎo)體棒AB兩端的電壓大小為()A.eq\f(Bav,3) B.eq\f(Bav,6)C.eq\f(2Bav,3) D.Bav解析：選A擺到豎直位置時(shí)，導(dǎo)體棒AB切割磁感線的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝B·2a·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)v))＝Bav.由閉合電路歐姆定律得，UAB＝eq\f(E,\f(R,2)＋\f(R,4))·eq\f(R,4)＝eq\f(1,3)Bav，故A正確．2．如圖所示的甲、乙、丙中，除導(dǎo)體棒ab可動(dòng)外，其余部分均固定不動(dòng)，甲圖中的電容器C原來(lái)不帶電，設(shè)導(dǎo)體棒、導(dǎo)軌和直流電源的電阻均可忽略，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌間的摩擦也不計(jì)，圖中裝置均在水平面內(nèi)，且都處于方向垂直于水平面(紙面)向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)．現(xiàn)給導(dǎo)體棒ab一個(gè)向右的初速度v0，在甲、乙、丙三種情形下導(dǎo)體棒ab的最終運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是()A．三種情形下導(dǎo)體棒ab最終都做勻速運(yùn)動(dòng)B．圖甲、丙中，ab棒最終將做勻速運(yùn)動(dòng)；圖乙中，ab棒最終靜止C．圖甲、丙中，ab棒最終將以相同速度做勻速運(yùn)動(dòng)；圖乙中，ab棒最終靜止D．三種情形下導(dǎo)體棒ab最終都靜止解析：選B題圖甲中ab棒運(yùn)動(dòng)后給電容器充電，當(dāng)充電完成后，棒以一個(gè)小于v0的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)．題圖乙中構(gòu)成了回路，最終棒的動(dòng)能完全轉(zhuǎn)化為電熱，棒停止運(yùn)動(dòng)．題圖丙中棒先向右減速為零，然后反向加速至勻速．故B正確．3．(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)存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)垂直圓環(huán)所在平面，方向如圖，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間的變化率eq\f(ΔB,Δt)＝k(k<0)．則()A．圓環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(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eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(krS,2ρ)))D．圖中a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uab＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)kπr2))解析：選BD根據(jù)楞次定律和安培定則，圓環(huán)中將產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，且具有擴(kuò)張的趨勢(shì)，A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔB·πr2,2Δt)))＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)kπr2))，由電阻定律知R＝ρeq\f(2πr,S)，所以感應(yīng)電流的大小為I＝eq\f(E,R)＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(krS,4ρ)))，C錯(cuò)誤；根據(jù)閉合電路歐姆定律可得a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uab＝I·eq\f(R,2)＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)kπr2))，D正確．4．如圖甲所示，固定在水平桌面上的光滑金屬框架cdef處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬桿ab與金屬框架接觸良好．在兩根導(dǎo)軌的端點(diǎn)d、e之間連接一電阻，其他部分電阻忽略不計(jì)．現(xiàn)用一水平向右的外力F作用在金屬桿ab上，使金屬桿由靜止開始向右在框架上滑動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中桿ab始終垂直于框架．圖乙為一段時(shí)間內(nèi)金屬桿受到的安培力F安隨時(shí)間t的變化關(guān)系，則圖中可以表示外力F隨時(shí)間t變化關(guān)系的圖象是()解析：選Dab切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Blv，感應(yīng)電流為I＝eq\f(Blv,R)，安培力F安＝eq\f(B2l2v,R)，所以v∝F安，再由題圖乙知v∝t，金屬桿的加速度為定值．又由牛頓第二定律得F－F安＝ma，即F＝F安＋ma，可知D項(xiàng)正確．5．如圖所示，傾角為α的光滑導(dǎo)軌上端接入一定值電阻，Ⅰ和Ⅱ是邊長(zhǎng)都為L(zhǎng)的兩正方形磁場(chǎng)區(qū)域，其區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)方向都垂直于導(dǎo)軌平面向上，區(qū)域Ⅰ中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，恒定不變，區(qū)域Ⅱ中磁場(chǎng)隨時(shí)間按B2＝kt變化，一質(zhì)量為m、電阻為r的金屬桿穿過區(qū)域Ⅰ垂直地跨放在兩導(dǎo)軌上，并恰能保持靜止(金屬桿所受安培力沿斜面向上)．試求：(1)通過金屬桿的電流大小；(2)定值電阻的阻值為多大？解析：(1)對(duì)金屬桿：mgsinα＝B1IL①解得I＝eq\f(mgsinα,B1L).②(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB2,Δt)L2＝kL2③閉合電路的電流I＝eq\f(E,R＋r)④聯(lián)立②③④得R＝eq\f(E,I)－r＝eq\f(kB1L3,mgsinα)－r.答案：(1)eq\f(mgsinα,B1L)(2)eq\f(kB1L3,mgsinα)－r6．如圖所示，兩個(gè)電阻的阻值分別為R和2R，其余電阻不計(jì)，電容器的電容為C，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里，金屬棒ab、cd接入電路的長(zhǎng)度均為l，當(dāng)棒ab以速度v向左做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，棒cd以速度2v向右做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電容器所帶的電荷量為多少？哪一個(gè)極板帶正電？解析：金屬棒ab、cd做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，分別產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1、E2，相當(dāng)于兩個(gè)電源，等效電路如圖所示．由法拉第電磁感應(yīng)定律得E1＝Blv，E2＝2Blv，電容器充電后相當(dāng)于斷路，右側(cè)回路中沒有電流，若設(shè)f點(diǎn)的電勢(shì)為零，則c點(diǎn)電勢(shì)為φc＝E2＝2Blv.設(shè)左側(cè)回路中電流為I，由歐姆定律得I＝eq\f(E1,3R)＝eq\f(Blv,3R)，電阻R上的電流方向?yàn)閒→e，則φe＝－IR＝－eq\f(Blv,3)，電容器兩端的電壓為Uce＝φc－φe＝eq\f(7Blv,3)，電容器所帶電荷量為Q＝CUce＝eq\f(7BClv,3)，因φc>φe，故電容器右極板電勢(shì)高，所以右極板帶正電．答案：eq\f(7BClv,3)右極板第四章章末高考真題鏈接1．(多選)(2018·全國(guó)卷Ⅰ)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)閉合后并保持一段時(shí)間后，小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向C．開關(guān)閉合后并保持一段時(shí)間后，小磁針的N極指向垂直紙面向外的方向D．開關(guān)閉合后并保持一段時(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)解析：選AD開關(guān)閉合后的瞬間，根據(jù)安培定則可知，兩線圈內(nèi)的磁場(chǎng)方向水平向右．因?yàn)榫€圈內(nèi)的磁通量增加，根據(jù)楞次定律可判斷直導(dǎo)線內(nèi)的電流方向由南到北，再根據(jù)安培定則可知直導(dǎo)線內(nèi)的電流在正上方產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，則小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，故選項(xiàng)A正確；開關(guān)閉合后并保持一段時(shí)間后，與直導(dǎo)線相連的線圈內(nèi)磁通量不變，則直導(dǎo)線沒有感應(yīng)電流，故小磁針不動(dòng)，故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；開關(guān)閉合后并保持一段時(shí)間再斷開后的瞬間，與直導(dǎo)線相連的線圈內(nèi)磁通量減少，根據(jù)楞次定律可判斷直導(dǎo)線內(nèi)的電流方向由北到南，小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，故選項(xiàng)D正確．2．(多選)(2018·全國(guó)卷Ⅲ)如圖甲，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)()A．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)針方向D．在t＝T時(shí)最大，且沿順時(shí)針方向解析：選AC由于長(zhǎng)直導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電i，所以會(huì)在導(dǎo)線的左右兩側(cè)產(chǎn)生磁場(chǎng)，那么導(dǎo)線框R就會(huì)有磁通量．由于導(dǎo)線PQ中的電流大小和方向都在進(jìn)行周期性變化，所以右側(cè)線框的磁通量就會(huì)有周期性的變化，所以就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律來(lái)判定在t＝eq\f(T,4)到t＝eq\f(3T,4)時(shí)間內(nèi)導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均沿順時(shí)針方向，故B錯(cuò)；在t＝eq\f(T,4)時(shí)圖線斜率為零，磁通量變化率為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，故A對(duì)；在t＝eq\f(T,2)時(shí)圖線斜率最大，磁通量變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大且沿順時(shí)針方向，同理在t＝T時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也最大，且沿逆時(shí)針方向，故C對(duì)，D錯(cuò)，故選AC.3．(2018·全國(guó)卷Ⅰ)如圖，導(dǎo)體軌道OPQS固定，其中PQS是半圓弧，Q為半圓弧的中點(diǎn)，O為圓心．軌道的電阻忽略不計(jì)．OM是有一定電阻、可繞O轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬桿，M端位于PQS上，OM與軌道接觸良好．空間存在與半圓所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B.現(xiàn)使OM從OQ位置以恒定的角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)到OS位置并固定(過程Ⅰ)；再使磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小以一定的變化率從B增加到B′(過程Ⅱ)．在過程Ⅰ、Ⅱ中，流過OM的電荷量相等，則eq\f(B′,B)等于()A.eq\f(5,4) B.eq\f(3,2)C.eq\f(7,4) D.2解析：選B由q＝eq\x\to(I)t、eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R)，eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)，解得q＝neq\f(ΔΦ,R).過程Ⅰ中流過OM的電荷量q1＝eq\f(B\f(πr2,4),R)＝eq\f(πBr2,4R)；過程Ⅱ中流過OM的電荷量q2＝eq\f(B′－B\f(πr2,2),R)＝eq\f(πB′－Br2,2R).而q1＝q2，即eq\f(πBr2,4R)＝eq\f(πB′－Br2,2R)，解得eq\f(B′,B)＝eq\f(3,2).4.(2017·全國(guó)卷Ⅲ)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)針方向解析：選D金屬桿PQ突然向右運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)開始的瞬間，閉合回路PQRS中磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁通量增大，由楞次定律可判斷，閉合回路PQRS中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)垂直紙面向外，由安培定則可判斷感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針；由于閉合回路PQRS中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，與原磁場(chǎng)方向相反，則T中磁通量減小，由楞次定律可判斷，T中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，由安培定則可知T中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，選項(xiàng)D正確．5．(多選)(2017·全國(guó)卷Ⅱ)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)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解析：選BC由E-t圖象可知，導(dǎo)線框經(jīng)過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．6．(2018·全國(guó)卷Ⅱ)如圖，在同一水平面內(nèi)有兩根平行長(zhǎng)導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間存在依次相鄰的矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，區(qū)域?qū)挾染鶠閘，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向交替向上向下．一邊長(zhǎng)為eq\f(3,2)l的正方形金屬線框在導(dǎo)軌上向左勻速運(yùn)動(dòng)．線框中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的正確圖線可能是()解析：選D從起始位置向左運(yùn)動(dòng)eq\f(l,2)的過程中，左右兩導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相同，方向分別向上和向下，E＝2Blv、I＝eq\f(E,R)＝eq\f(2Blv,R)，電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向；向左運(yùn)動(dòng)eq\f(l,2)～l的過程中，左右兩導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相同，方向都向下，回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0，電流為0；左右兩導(dǎo)體棒向左運(yùn)動(dòng)l～eq\f(3,2)l的過程中，兩導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等，方向分別向下和向上，E＝2Blv、I＝eq\f(E,R)＝eq\f(2Blv,R)，電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向；向左運(yùn)動(dòng)eq\f(3,2)l～2l的過程中，兩導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等，方向都向上，回路中電流為0.選項(xiàng)D正確．7．(多選)(2018·江蘇卷)如圖所示，豎直放置的“”形光滑導(dǎo)軌寬為L(zhǎng)，矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)Ⅰ、Ⅱ的高和間距均為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.質(zhì)量為m的水平金屬桿由靜止釋放，進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ和Ⅱ時(shí)的速度相等．金屬桿在導(dǎo)軌間的電阻為R，與導(dǎo)軌接觸良好，其余電阻不計(jì)，重力加速度為g.金屬桿()A．剛進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ時(shí)加速度方向豎直向下B．穿過磁場(chǎng)Ⅰ的時(shí)間大于在兩磁場(chǎng)之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間C．穿過兩磁場(chǎng)產(chǎn)生的總熱量為4mgdD．釋放時(shí)距磁場(chǎng)Ⅰ上邊界的高度h可能小于eq\f(m2gR2,2B4L4)解析：選BC金屬桿在磁場(chǎng)Ⅰ、Ⅱ之間運(yùn)動(dòng)時(shí)，做加速運(yùn)動(dòng)，因此金屬桿在磁場(chǎng)Ⅰ中要做減速運(yùn)動(dòng)，才能保證進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅱ時(shí)和進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ時(shí)速度相等，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；畫出穿過磁場(chǎng)Ⅰ和在兩磁場(chǎng)之間的v-t圖象，能夠直觀反映出穿過磁場(chǎng)Ⅰ的時(shí)間大于在兩磁場(chǎng)之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，選項(xiàng)B正確；進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ和Ⅱ時(shí)的速度相等，表明金屬桿穿過磁場(chǎng)Ⅰ到進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅱ之前動(dòng)能沒有變化，減少的重力勢(shì)能2mgd變成了焦耳熱，再穿過磁場(chǎng)Ⅱ過程跟穿過磁場(chǎng)Ⅰ情況完全相同，產(chǎn)生的焦耳熱還等于2mgd，總的熱量為4mgd，選項(xiàng)C正確；由于在進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ前，金屬桿做自由落體運(yùn)動(dòng)，末速度為eq\r(2gh)，在剛進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ時(shí)，安培力eq\f(B2L2,R)·eq\r(2gh)>mg才能保證金屬桿做減速運(yùn)動(dòng)，化簡(jiǎn)得h>eq\f(m2gR2,2B4L4)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．8．(2018·江蘇卷)如圖所示，兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌所在平面與水平面的夾角為θ，間距為d.導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與導(dǎo)軌平面垂直．質(zhì)量為m的金屬棒被固定在導(dǎo)軌上，距底端的距離為s，導(dǎo)軌與外接電源相連，使金屬棒通有電流．金屬棒被松開后，以加速度a沿導(dǎo)軌勻加速下滑，金屬棒中的電流始終保持恒定，重力加速度為g.求下滑到底端的過程中，金屬棒(1)末速度的大小v；(2)通過的電流大小I；(3)通過的電荷量Q.解析：(1)金屬棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有v2＝2as，解得v＝eq\r(2as).(2)安培力F安＝IdB，金屬棒所受合力F＝mgsinθ－F安由牛頓第二定律F＝ma解得I＝eq\f(mgsinθ－a,dB).(3)運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝eq\f(v,a)，電荷量Q＝It解得Q＝eq\f(\r(2as)mgsinθ－a,dBa).答案：(1)eq\r(2as)(2)eq\f(mgsinθ－a,dB)(3)eq\f(\r(2as)mgsinθ－a,dBa)第四章章末質(zhì)量檢測(cè)卷(一)(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共8小題，每小題3分，共24分)1．電磁爐具有無(wú)煙、無(wú)明火、無(wú)污染、不產(chǎn)生有害氣體、無(wú)微波輻射、高效節(jié)能等優(yōu)勢(shì)．電磁爐是利用電流通過線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)磁場(chǎng)的磁感線通過含鐵質(zhì)鍋底部時(shí)，即會(huì)產(chǎn)生無(wú)數(shù)小渦流，使鍋體本身自行高速發(fā)熱，然后再加熱鍋內(nèi)食物．下列相關(guān)說法中正確的是()A．鍋體可以用不導(dǎo)電的陶瓷制成B．鍋體中的渦流是由恒定的磁場(chǎng)產(chǎn)生的C．恒定磁場(chǎng)越強(qiáng)，電磁爐的加熱效果越好D．提高磁場(chǎng)變化的頻率，可提高電磁爐的加熱效果解析：選D鍋體中的渦流是由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的，故A、B、C錯(cuò)誤；提高磁場(chǎng)變化的頻率，可提高電磁爐的加熱效果，故D正確．2．如圖所示，在條形磁鐵的中央位置的正上方水平固定一銅質(zhì)圓環(huán)．以下判斷中正確的是()A．釋放圓環(huán)，環(huán)下落過程中產(chǎn)生感應(yīng)電流B．釋放圓環(huán)，環(huán)下落過程中無(wú)感應(yīng)電流C．釋放圓環(huán)，環(huán)下落過程中感應(yīng)電流大小不變D．釋放圓環(huán)，環(huán)下落過程中感應(yīng)電流逐漸增大解析：選B圓環(huán)豎直向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過圓環(huán)的磁通量始終為零，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確．3．如圖所示，矩形線圈放置在水平薄木板上，有一塊馬蹄形磁鐵置于薄木板下(磁極間距略大于線圈寬度)，磁鐵在線圈正下方自左向右勻速通過線圈時(shí)，線圈仍靜止不動(dòng)，那么線圈受到木板的摩擦力的方向是()A．先向左、后向右B．先向左、后向右、再向左C．一直向左D．一直向右解析：選C當(dāng)磁鐵在線圈正下方自左向右勻速通過線圈時(shí)，穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，根據(jù)楞次定律判知，線圈與磁鐵間先相互排斥后互相吸引，故線圈一直有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，故線圈所受木板的摩擦力方向一直向左，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．4．2018年全國(guó)高考已經(jīng)結(jié)束，高考使用的金屬探測(cè)器，是在全國(guó)高考考生入場(chǎng)前統(tǒng)一使用的合法預(yù)防考生作弊的輔助檢測(cè)設(shè)施．其結(jié)構(gòu)原理圖可簡(jiǎn)化為下圖所示．探測(cè)器運(yùn)用的是電磁感應(yīng)的原理，發(fā)射線圈(外環(huán))產(chǎn)生垂直于線圈平面大小和方向交替變化的磁場(chǎng)，內(nèi)環(huán)線圈是接收線圈，用來(lái)收集被查金屬目標(biāo)發(fā)出的磁場(chǎng)(接收線圈能完全屏蔽發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng))．隨著磁場(chǎng)方向的反復(fù)變化，它會(huì)與所遇的任何導(dǎo)體物發(fā)生作用，導(dǎo)致目標(biāo)物自身也會(huì)產(chǎn)生微弱的磁場(chǎng)，來(lái)自目標(biāo)物的磁場(chǎng)進(jìn)入內(nèi)環(huán)線圈被接收到后，檢測(cè)器會(huì)發(fā)出報(bào)警聲．某一時(shí)刻發(fā)射線圈發(fā)射一向下的磁場(chǎng)，則下列說法中正確的是()A．如果發(fā)射線圈發(fā)射的向下磁場(chǎng)增強(qiáng)，則金屬物中產(chǎn)生的渦流俯視看沿順時(shí)針方向B．如果發(fā)射線圈發(fā)射的向下磁場(chǎng)增強(qiáng)，則金屬物中渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)也增強(qiáng)C．金屬物發(fā)出的磁場(chǎng)穿過接收線圈時(shí)，接收線圈中產(chǎn)生一個(gè)微弱的電流，探測(cè)器相應(yīng)的元件就是依據(jù)這一信號(hào)電流做出報(bào)警的D．金屬物發(fā)出的磁場(chǎng)穿過接收線圈時(shí)，如果接收線圈中產(chǎn)生的微弱電流俯視看沿逆時(shí)針方向，則金屬物發(fā)出的穿過接收線圈的磁場(chǎng)方向向上解析：選C當(dāng)發(fā)射線圈發(fā)射的向下磁場(chǎng)增強(qiáng)，根據(jù)楞次定律，則感應(yīng)磁場(chǎng)向上，依據(jù)右手螺旋定則，則感應(yīng)電流方向，俯視看沿逆時(shí)針方向，故A錯(cuò)誤；如果發(fā)射線圈發(fā)射的向下磁場(chǎng)增強(qiáng)，則金屬物中產(chǎn)生渦流，而不能確定渦流的磁場(chǎng)強(qiáng)弱，故B錯(cuò)誤；當(dāng)接收線圈中產(chǎn)生一個(gè)微弱的電流，則探測(cè)器相應(yīng)的元件就是依據(jù)這一信號(hào)電流，從而發(fā)出報(bào)警聲，故C正確；如果接收線圈中產(chǎn)生的微弱電流俯視看沿逆時(shí)針方向，則金屬物發(fā)出的穿過接收線圈的磁場(chǎng)可能方向向上大小減弱，也可能方向向下大小增強(qiáng)，故D錯(cuò)誤．5.圖中半徑為r的金屬圓盤在垂直于盤面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞O軸以角速度ω沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，電阻兩端分別接盤心O和盤邊緣，則通過電阻R的電流的大小和方向是()A．由c到d，I＝eq\f(Br2ω,R)B．由d到c，I＝eq\f(Br2ω,R)C．由c到d，I＝eq\f(Br2ω,2R)D．由d到c，I＝eq\f(Br2ω,2R)解析：選C由右手定則可判斷出R中電流由c到d，電動(dòng)勢(shì)eq\x\to(E)＝Breq\f(v,2)＝eq\f(1,2)Br2ω，電路中電流I＝eq\f(Br2ω,2R)，C正確．6．如圖所示，金屬半圓環(huán)AB放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，環(huán)內(nèi)與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直，先讓半圓環(huán)繞直徑AB所在的直線以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值大小為E1；再讓圓環(huán)繞A點(diǎn)在垂直于磁感線的平面內(nèi)以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E2，則eq\f(E1,E2)的值為()A.eq\f(\r(2)π,2) B.eq\f(\r(2)π,4)C.eq\f(\r(2)π,8) D.eq\f(\r(2)π,16)解析：選C圓環(huán)的半徑為R.讓半圓環(huán)繞直徑AB所在的直線以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)公式E＝BSω得環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為E1max＝B·eq\f(πR2,2)·ω環(huán)中產(chǎn)生正弦式感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為E1＝eq\f(\r(2),2)E1max＝eq\f(\r(2),4)BπR2ω讓圓環(huán)繞A點(diǎn)在垂直于磁感線的平面內(nèi)以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，有效切割長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝2R環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E2＝Bleq\x\to(v)＝B·2R·eq\f(0＋2Rω,2)＝2BR2ω所以有eq\f(E1,E2)＝eq\f(\r(2)π,8).故選C.7．如圖所示，絕緣的水平桌面上放置一金屬圓環(huán)P，在圓環(huán)P的正上方固定一個(gè)線圈Q，線圈Q與平行金屬導(dǎo)軌相連并與導(dǎo)體棒ab組成閉合回路，金屬導(dǎo)軌處于垂直導(dǎo)軌所在平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，由于導(dǎo)體棒ab的運(yùn)動(dòng)，使得圓環(huán)P中產(chǎn)生逆時(shí)針方向(從上向下看)的感應(yīng)電流，并且對(duì)桌面的壓力小于圓環(huán)P的重力，下列說法正確的是()A．導(dǎo)體棒ab向右加速運(yùn)動(dòng)B．導(dǎo)體棒ab向左加速運(yùn)動(dòng)C．導(dǎo)體棒ab向右減速運(yùn)動(dòng)D．導(dǎo)體棒ab向左減速運(yùn)動(dòng)解析：選C導(dǎo)體棒向右加速做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)右手定則，可知，感應(yīng)電流由b指向a，且大小增大，根據(jù)右手螺旋定則，可知，線圈Q中的磁場(chǎng)方向向上，且大小增大，導(dǎo)致穿過P的磁通量向上，且大小增大，那么其感應(yīng)磁場(chǎng)方向向下，根據(jù)右手螺旋定則，可知，線圈P中有順時(shí)針方向感應(yīng)電流(從上向下看)，依據(jù)楞次定律，它們之間是相互排斥，導(dǎo)致對(duì)桌面的壓力大于圓環(huán)P的重力，故A錯(cuò)誤；導(dǎo)體棒ab向左加速做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)右手定則，可知，感應(yīng)電流由a指向b，且大小增大，根據(jù)右手螺旋定則，可知，線圈Q中的磁場(chǎng)方向向下，且大小增大，導(dǎo)致穿過P的磁通量向下，且大小增大，那么其感應(yīng)磁場(chǎng)方向向上，根據(jù)右手螺旋定則，可知，線圈P中有逆時(shí)針方向感應(yīng)電流(從上向下看)，依據(jù)楞次定律，它們之間是相互排斥，導(dǎo)致對(duì)桌面的壓力大于圓環(huán)P的重力，故B錯(cuò)誤；導(dǎo)體棒向右減速做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)右手定則，可知，感應(yīng)電流由b指向a，且大小減小，根據(jù)右手螺旋定則，可知，線圈Q中的磁場(chǎng)方向向上，且大小減小，導(dǎo)致穿過P的磁通量向上，且大小減小，那么其感應(yīng)磁場(chǎng)方向向上，根據(jù)右手螺旋定則，可知，線圈P中有逆時(shí)針方向感應(yīng)電流(從上向下看)，依據(jù)楞次定律，它們之間是相互吸引，導(dǎo)致對(duì)桌面的壓力小于圓環(huán)P的重力，故C正確；導(dǎo)體棒ab向左減速做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)右手定則，可知，感應(yīng)電流由a指向b，且大小減小，根據(jù)右手螺旋定則，可知，線圈Q中的磁場(chǎng)方向向下，且大小減小，導(dǎo)致穿過P的磁通量向下，且大小減小，那么其感應(yīng)磁場(chǎng)方向向下，根據(jù)右手螺旋定則，可知，線圈P中有順時(shí)針方向感應(yīng)電流(從上向下看)，依據(jù)楞次定律，它們之間是相互吸引，導(dǎo)致對(duì)桌面的壓力小于圓環(huán)P的重力，故D錯(cuò)誤．8．將一段導(dǎo)線繞成如圖甲所示的閉合回路，并固定在水平面(紙面)內(nèi)．回路的ab邊置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)Ⅰ中．回路的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場(chǎng)Ⅱ，以向里為磁場(chǎng)Ⅱ的正方向，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示．用F表示ab邊受到的安培力，以水平向右為F的正方向，能正確反映F隨時(shí)間t變化的圖象是()解析：選B從B-t圖象中獲取磁感應(yīng)強(qiáng)度B與時(shí)間t的關(guān)系，結(jié)合E＝eq\f(ΔΦ,Δt)及安培力F＝BIL得F-t關(guān)系．由B-t圖象可知，在0～eq\f(T,4)時(shí)間內(nèi)，B均勻減??；eq\f(T,4)～eq\f(T,2)時(shí)間內(nèi)，B反向均勻增大．由楞次定律知，通過ab的電流方向向上，由左手定則可知ab邊受安培力的方向水平向左．由于B均勻變化，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝eq\f(ΔB,Δt)S不變，則安培力大小不變．同理可得，在eq\f(T,2)～T時(shí)間內(nèi)ab邊受安培力的方向水平向右，故選項(xiàng)B正確．二、多項(xiàng)選擇題(本題共7小題，每小題3分，共21分．全選對(duì)的得3分，選對(duì)但不全的得2分，有錯(cuò)選的得0分)9．如圖所示，將兩端刮掉絕緣漆的導(dǎo)線繞在一把銼刀上，一端接上電池(電池另一極與銼刀接觸)，手持導(dǎo)線的另一端，在銼刀上來(lái)回劃動(dòng)，由于銼刀表面凹凸不平，就會(huì)產(chǎn)生電火花．則下列說法中正確的是()A．產(chǎn)生電火花的回路只由導(dǎo)線與電池組成B．若導(dǎo)線端只向一個(gè)方向劃動(dòng)也能產(chǎn)生電火花C．銼刀采用什么材料制成對(duì)實(shí)驗(yàn)沒有影響D．自感電動(dòng)勢(shì)的方向無(wú)關(guān)與導(dǎo)線端劃動(dòng)的方向解析：選BD由圖可知，產(chǎn)生電火花的回路由導(dǎo)線、銼刀與電池組成，故A錯(cuò)誤；手執(zhí)導(dǎo)線的另一端，在銼刀上來(lái)回劃動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電火花，是由于電路時(shí)通時(shí)斷，在回路中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的，與導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)的方向無(wú)關(guān)，如導(dǎo)線端只向一個(gè)方向劃動(dòng)也能產(chǎn)生電火花，故B正確；產(chǎn)生電火花的回路由導(dǎo)線、銼刀與電池組成，如果銼刀是絕緣體，則實(shí)驗(yàn)不能完成，故C錯(cuò)誤；自感電動(dòng)勢(shì)的方向與電流接通或電流斷開有關(guān)，與導(dǎo)線端劃動(dòng)的方向無(wú)關(guān)，故D正確．10．法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象之后，又發(fā)明了世界上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)——法拉第圓盤發(fā)電機(jī)，揭開了人類將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能并進(jìn)行應(yīng)用的序幕．法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的原理如圖所示，將一個(gè)圓形金屬盤放置在電磁鐵的兩個(gè)磁極之間，并使盤面與磁感線垂直，盤的邊緣附近和中心分別裝有與金屬盤接觸良好的電刷A、B，兩電刷與靈敏電流計(jì)相連．當(dāng)金屬盤繞中心軸按圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則()A．電刷B的電勢(shì)高于電刷A的電勢(shì)B．若僅將滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)頭向左滑，靈敏電流計(jì)的示數(shù)將變大C．若僅將電刷A向盤邊緣移動(dòng)，使電刷A、B之間距離增大，靈敏電流計(jì)的示數(shù)將變大D．金屬盤轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速越大，維持其做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)所需外力做功的功率越小解析：選AC電磁鐵的左端磁極為N極，右端磁極為S極，圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，切割磁感線，根據(jù)右手定則可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向?yàn)锳到B，B點(diǎn)的電勢(shì)高于A點(diǎn)電勢(shì)，A選項(xiàng)正確；根據(jù)導(dǎo)體旋轉(zhuǎn)切割公式E＝eq\f(1,2)BL2ω可知，若僅將滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)頭向左滑，回路阻值變大，電流變小，線圈中產(chǎn)生的磁場(chǎng)減弱，切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減小，靈敏電流計(jì)的示數(shù)減小，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；同理，電刷A、B間距離增大，切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大，靈敏電流計(jì)的示數(shù)增大，C選項(xiàng)正確；金屬盤轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速越大，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)增大，感應(yīng)電流增大，需要的維持其做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)所需外力增大，外力做功的功率增大，D選項(xiàng)錯(cuò)誤．11.如圖所示，電燈A和B與固定電阻的電阻均為R，L是自感系數(shù)很大的線圈．當(dāng)S1閉合、S2斷開且電路穩(wěn)定時(shí)，A、B亮度相同，再閉合S2，待電路穩(wěn)定后將S1斷開，下列說法正確的是()A．B立即熄滅B．A燈將比原來(lái)更亮一些后再熄滅C．有電流通過B燈，方向?yàn)閏→dD．有電流通過A燈，方向?yàn)閎→a解析：選AD當(dāng)斷開S2而只閉合S1時(shí)，A、B兩燈一樣亮，可知線圈L的電阻也是R，在S1、S2閉合時(shí)，IA＝IL，故當(dāng)S2閉合、S1突然斷開時(shí)，流過A燈的電流只是方向變?yōu)閎→a，但其大小不突然增大，A燈不出現(xiàn)更亮一下再熄滅的現(xiàn)象，故D項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于固定電阻R幾乎沒有自感作用，故斷開S1時(shí)，B燈電流迅速變?yōu)榱悖⒓聪?，故A項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤．12.(2017·海南卷)如圖，空間中存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向與豎直面(紙面)垂直，磁場(chǎng)的上、下邊界(虛線)均為水平面；紙面內(nèi)磁場(chǎng)上方有一個(gè)正方形導(dǎo)線框abcd，其上、下兩邊均與磁場(chǎng)邊界平行，邊長(zhǎng)小于磁場(chǎng)上、下邊界的間距．若線框自由下落，從ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)開始，直至ab邊到達(dá)磁場(chǎng)下邊界為止，線框下落的速度大小可能()A．始終減小 B．始終不變C．始終增加 D．先減小后增大解析：選CD線框自由落體，ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框具有一定的速度，ab邊切割磁感線，受到安培力作用，當(dāng)eq\f(B2L2v,R)＝mg時(shí)，線框先做勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)完全進(jìn)入磁場(chǎng)后，線框不再受安培力，做加速運(yùn)動(dòng)，速度增加；當(dāng)eq\f(B2L2v,R)>mg時(shí)，線框先做減速運(yùn)動(dòng)，完全進(jìn)入磁場(chǎng)后，做加速運(yùn)動(dòng)，故速度可能先減小后增大，D選項(xiàng)正確；當(dāng)eq\f(B2L2v,R)<mg時(shí)，線框先做加速運(yùn)動(dòng)，完全進(jìn)入磁場(chǎng)后，繼續(xù)做加速運(yùn)動(dòng)，故速度可能始終增加，C選項(xiàng)正確．13.如圖所示，平行的金屬導(dǎo)軌與電路