2019年高考物理 專(zhuān)題11 電磁感應(yīng)學(xué)案.doc

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專(zhuān)題11 電磁感應(yīng) 超重點(diǎn)1：電磁感應(yīng)現(xiàn)象　楞次定律 一、磁通量 1．概念：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，與磁場(chǎng)方向垂直的面積S與B的乘積． 2．公式：Φ＝BS. 3．單位：1 Wb＝1_Tm2. 4．公式的適用條件 (1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)； (2)磁感線的方向與平面垂直，即B⊥S. 5．磁通量的意義 磁通量可以理解為穿過(guò)某一面積的磁感線的條數(shù)． 二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象 1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象 當(dāng)穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生的現(xiàn)象． 2．產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 (1)條件：穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化． (2)特例：閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)做切割磁感線運(yùn)動(dòng)． 3．產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如果回路閉合，則產(chǎn)生感應(yīng)電流，如果回路不閉合，那么只有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而無(wú)感應(yīng)電流． 三、楞次定律 ※考點(diǎn)一　電磁感應(yīng)現(xiàn)象 1．有無(wú)判斷感應(yīng)電流的流程 (1)確定研究的回路． (2)弄清楚回路內(nèi)的磁場(chǎng)分布，并確定該回路的磁通量Φ. (3) 2．磁通量Φ發(fā)生變化的三種常見(jiàn)情況 (1)磁場(chǎng)強(qiáng)弱不變，回路面積改變． (2)回路面積不變，磁場(chǎng)強(qiáng)弱改變． (3)回路面積和磁場(chǎng)強(qiáng)弱均不變，但二者的相對(duì)位置發(fā)生改變． [題組突破訓(xùn)練] 1．圖中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　) 【答案】B 2．在一空間有方向相反、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示，垂直紙面向外的磁場(chǎng)分布在一半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)，垂直紙面向里的磁場(chǎng)分布在除圓形區(qū)域外的整個(gè)區(qū)域，該平面內(nèi)有一半徑為 b(b＞a)的圓形線圈，線圈平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，線圈與半徑為a的圓形區(qū)域是同心圓．從某時(shí)刻起磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均開(kāi)始減小到，則此過(guò)程中該線圈磁通量的變化量的大小為(　　) A.πB(b2－a2)　　 B．πB(b2－2a2) C．πB(b2－a2) D.πB(b2－2a2) 【答案】D ※考點(diǎn)二　對(duì)楞次定律的理解及應(yīng)用 1．楞次定律中“阻礙”的含義 2．判斷感應(yīng)電流方向的“四步法” [真題拓展探究] [典例1]　(2017高考全國(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(kāi)始的瞬間，關(guān)于感應(yīng)電流的方向，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．PQRS中沿順時(shí)針?lè)较?，T中沿逆時(shí)針?lè)较? B．PQRS中沿順時(shí)針?lè)较颍琓中沿順時(shí)針?lè)较? C．PQRS中沿逆時(shí)針?lè)较?，T中沿逆時(shí)針?lè)较? D．PQRS中沿逆時(shí)針?lè)较?，T中沿順時(shí)針?lè)较? 【答案】D 【解析】金屬桿PQ向右運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)PQRS的磁通量增加，由楞次定律可知，PQRS中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鳎@時(shí)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，故金屬框T中的磁通量減少，依據(jù)楞次定律可知，T中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流．故只有D項(xiàng)正確． 拓展1　“切割類(lèi)“感應(yīng)電流方向的判斷 1．(多選)(2018海南“七校聯(lián)盟”聯(lián)考)如圖所示，在一豎直平面內(nèi)的三條平行導(dǎo)線上串有兩個(gè)電阻R1和R2，導(dǎo)體棒PQ與三條導(dǎo)線均接觸良好，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里，導(dǎo)體棒的電阻可忽略．若導(dǎo)體棒向左加速運(yùn)動(dòng)，則(　　) A．流經(jīng)R1的電流方向向上 B．流經(jīng)R2的電流方向向下 C．流經(jīng)R1的電流方向向下 D．流經(jīng)R2的電流方向向上 【答案】AD 拓展2　“阻礙法”判斷導(dǎo)體的形變 2.(2018湖南長(zhǎng)郡中學(xué)月考)如圖所示，A為水平放置的橡膠圓盤(pán)，在其側(cè)面均勻帶有負(fù)電荷，在A正上方用絕緣絲線懸掛一個(gè)金屬圓環(huán)B(絲線未畫(huà)出)，使B的環(huán)面與圓盤(pán)A平行，其軸線與圓盤(pán)A的軸線重合．現(xiàn)使圓盤(pán)A由靜止開(kāi)始繞其軸線按圖中箭頭方向加速轉(zhuǎn)動(dòng)，則(　　) A．金屬圓環(huán)B有擴(kuò)張的趨勢(shì)，絲線受到的拉力增大 B．金屬圓環(huán)B有收縮的趨勢(shì)，絲線受到的拉力減小 C．金屬圓環(huán)B有擴(kuò)張的趨勢(shì)，絲線受到的拉力減小 D．金屬圓環(huán)B有收縮的趨勢(shì)，絲線受到的拉力增大 【答案】B 拓展3　“阻礙法”判導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng) 3．如圖所示，上下開(kāi)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(guò)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 【答案】C 【解析】磁塊在銅管P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Q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． ※考點(diǎn)三　“三定則”“一定律”的綜合應(yīng)用 1．“三定則”“一定律”的應(yīng)用對(duì)比 名稱 基本現(xiàn)象 因果關(guān)系 應(yīng)用的定則或定律 電流的磁效應(yīng) 運(yùn)動(dòng)電荷、 電流產(chǎn)生磁場(chǎng) 因電生磁 安培定則 洛倫茲力、 安培力 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷、 電流有作用力 因電受力 左手定則 電磁感應(yīng) 部分導(dǎo)體做切 割磁感線運(yùn)動(dòng) 因動(dòng)生電 右手定則 閉合回路磁 通量變化 因磁生電 楞次定律 2.“三定則”“一定律”的相互聯(lián)系 (1)應(yīng)用楞次定律時(shí)，一般要用到安培定則． (2)研究感應(yīng)電流受到的安培力，一般先用右手定則確定電流方向，再用左手定則確定安培力的方向，有時(shí)也可以直接應(yīng)用楞次定律的推論確定． [典例2]　置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的金屬圓盤(pán)中央和邊緣各引出一根導(dǎo)線，與套在鐵芯上部的線圈A相連．套在鐵芯下部的線圈B引出兩根導(dǎo)線接在兩根水平導(dǎo)軌上，如圖所示．導(dǎo)軌上有一根金屬棒ab處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．圓盤(pán)順時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，ab棒將向右運(yùn)動(dòng) B．圓盤(pán)順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，ab棒將向右運(yùn)動(dòng) C．圓盤(pán)順時(shí)針減速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，ab棒將向右運(yùn)動(dòng) D．圓盤(pán)逆時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，ab棒將向左運(yùn)動(dòng) 【答案】C [題組突破訓(xùn)練] 1.(多選)如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，放有一與線圈D相連接的平行導(dǎo)軌，要使放在線圈D中的線圈A(A、D兩線圈同心共面)各處受到沿半徑方向指向圓心的力，金屬棒MN的運(yùn)動(dòng)情況可能是(　　) A．勻速向右　　　　　 B．加速向左 C．加速向右 D．減速向左 【答案】BC 【解析】若金屬棒MN勻速向右運(yùn)動(dòng)，則線圈D與MN組成回路中的電流恒定，故穿過(guò)線圈A的磁通量不變，線圈A不受安培力作用，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若金屬棒MN加速向左運(yùn)動(dòng)，則線圈D與MN組成回路中的電流不斷增強(qiáng)，故穿過(guò)線圈A的磁通量不斷增強(qiáng)，根據(jù)楞次定律，為阻礙磁通量的增強(qiáng)，線圈A有收縮的趨勢(shì)，受到沿半徑方向指向圓心的安培力，選項(xiàng)B正確；同理可得，當(dāng)金屬棒MN加速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈A有收縮的趨勢(shì)，受到沿半徑方向指向圓心的安培力，選項(xiàng)C正確；當(dāng)金屬棒MN減速向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈A有擴(kuò)張的趨勢(shì)，受到沿半徑方向背離圓心的安培力，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 2.(多選)如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ、MN，MN的左邊有一閉合電路，當(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，MN向右運(yùn)動(dòng)，則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是(　　) A．向右加速運(yùn)動(dòng) B．向左加速運(yùn)動(dòng) C．向右減速運(yùn)動(dòng) D．向左減速運(yùn)動(dòng) 【答案】BC 超重點(diǎn)2：法拉第電磁感應(yīng)定律　自感　渦流 一、法拉第電磁感應(yīng)定律 1．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) (1)概念：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＝n，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：遵守閉合電路的歐姆定律，即I＝. 3．導(dǎo)體切割磁感線的情形 (1)若B、l、v相互垂直，則E＝Blv. (2)v∥B時(shí)，E＝0. 二、自感、渦流 1．自感現(xiàn)象 (1)概念：由于導(dǎo)體本身的電流變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為自感． (2)自感電動(dòng)勢(shì) ①定義：在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫作自感電動(dòng)勢(shì)． ②表達(dá)式：E＝L. (3)自感系數(shù)L ①相關(guān)因素：與線圈的大小、形狀、匝數(shù)以及是否有鐵芯有關(guān)． ②單位：亨利(H)，1 mH＝10－3 H,1 μH＝10－6 H. 2．渦流 當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，在它附近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流像水的漩渦，所以叫渦流． ※考點(diǎn)一　對(duì)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)的決定因素 (1)由E＝n知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由穿過(guò)電路的磁通量的變化率和線圈匝數(shù)n共同決定，磁通量Φ較大或磁通量的變化量ΔΦ較大時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定較大． (2)為單匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大?。? 2．法拉第電磁感應(yīng)定律的兩個(gè)特例 (1)回路與磁場(chǎng)垂直的面積S不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化，則ΔΦ＝ΔBS，E＝nS. (2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，回路與磁場(chǎng)垂直的面積發(fā)生變化，則ΔΦ＝BΔS，E＝nB. [題組突破訓(xùn)練] 1.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(shuō)法正確的是(　　) A．Ea∶Eb＝4∶1，感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針?lè)较? B．Ea∶Eb＝4∶1，感應(yīng)電流均沿順時(shí)針?lè)较? C．Ea∶Eb＝2∶1，感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針?lè)较? D．Ea∶Eb＝2∶1，感應(yīng)電流均沿順時(shí)針?lè)较? 【答案】B 2．如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一矩形閉合線圈abcd，線圈平面與磁場(chǎng)垂直．已知線圈的匝數(shù)N＝100，邊長(zhǎng)ab＝1.0 m、bc＝0.5 m，電阻r＝2 Ω.磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0～1 s內(nèi)從零均勻變化到0.2 T，在1～5 s內(nèi)從0.2 T均勻變化到－0.2 T，取垂直紙面向里為磁場(chǎng)的正方向．求： (1)0.5 s時(shí)線圈內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E1和感應(yīng)電流的方向； (2)在1～5 s內(nèi)通過(guò)線圈的電荷量q. 【答案】(1)10 V　感應(yīng)電流的方向?yàn)閍→d→c→b→a (2)10 C 【解析】(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1＝， 磁通量的變化ΔΦ1＝ΔB1S 解得E1＝N， 代入數(shù)據(jù)得E1＝10 V， 由楞次定律知感應(yīng)電流的方向?yàn)閍→d→c→b→a. (2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2＝N， 感應(yīng)電流I2＝， 電荷量q＝I2Δt2， 解得q＝N， 代入數(shù)據(jù)得q＝10 C. ※考點(diǎn)二　切割類(lèi)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算 1．三種方式電動(dòng)勢(shì)的大小 切割方式 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式 情景 垂直切割 E＝Blv 傾斜切割 E＝Blvsin θ，其中θ為v與B的夾角 旋轉(zhuǎn)切割 (以一端為軸) E＝Bl2ω 2.E＝Blv的三個(gè)特性 (1)正交性：本公式要求磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，而且B、l、v三者互相垂直． (2)有效性：公式中的l為導(dǎo)體切割磁感線的有效長(zhǎng)度．如圖，導(dǎo)體棒的有效長(zhǎng)度為ab間的距離． (3)相對(duì)性：E＝Blv中的速度v是導(dǎo)體相對(duì)磁場(chǎng)的速度，若磁場(chǎng)也在運(yùn)動(dòng)，應(yīng)注意速度間的相對(duì)關(guān)系． [題組突破訓(xùn)練] 1．如圖所示，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)大小為ε；將此棒彎成兩段長(zhǎng)度相等且相互垂直的折線，置于與磁感應(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)，棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為ε′，則等于(　　) A.　　　　　　　　　　 B. C．1 D. 【答案】B 【解析】設(shè)金屬棒長(zhǎng)度為l，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，根據(jù)電磁感應(yīng)定律得ε＝Blv.金屬棒彎折后，切割磁感線運(yùn)動(dòng)的有效長(zhǎng)度變?yōu)閘，故ε′＝Blv.因此＝，B正確． 2．(2015高考全國(guó)卷Ⅱ)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ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)分別為Ua、Ub、Uc.已知bc邊的長(zhǎng)度為l.下列判斷正確的是(　　) A．Ua>Uc，金屬框中無(wú)電流 B．Ub>Uc，金屬框中電流方向沿abca C．Ubc＝－Bl2ω，金屬框中無(wú)電流 D．Ubc＝Bl2ω，金屬框中電流方向沿acba 【答案】C ※考點(diǎn)三　自感現(xiàn)象和渦流 1．自感現(xiàn)象的四大特點(diǎn) (1)自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙導(dǎo)體中原電流的變化． (2)通過(guò)線圈中的電流不能發(fā)生突變，只能緩慢變化． (3)電流穩(wěn)定時(shí)，自感線圈就相當(dāng)于普通導(dǎo)體． (4)線圈的自感系數(shù)越大，自感現(xiàn)象越明顯，自感電動(dòng)勢(shì)只是延緩了過(guò)程的進(jìn)行，但它不能使過(guò)程停止，更不能使過(guò)程反向． 2．自感中“閃亮”與“不閃亮”問(wèn)題 與線圈串聯(lián)的燈泡 與線圈并聯(lián)的燈泡 電路圖 通電時(shí) 電流逐漸增大，燈泡逐漸變亮 電流突然增大，然后逐漸減小達(dá)到穩(wěn)定 斷電時(shí) 電流逐漸減小，燈泡逐漸變暗，電流方向不變 電路中穩(wěn)態(tài)電流為I1、I2：①若I2≤I1，燈泡逐漸變暗；②若I2>I1，燈泡閃亮后逐漸變暗．兩種情況燈泡中電流方向均改變 [典例]　(2017高考北京卷)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(kāi)開(kāi)關(guān)S1瞬間，燈A1突然閃亮，隨后逐漸變暗；閉合開(kāi)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(shuō)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 【答案】C [題組突破訓(xùn)練] 1．(多選)如圖所示，A、B、C是三個(gè)完全相同的燈泡，L是一個(gè)自感系數(shù)較大的線圈(直流電阻可忽略不計(jì))，則(　　) A．S閉合時(shí)，A燈立即亮，然后逐漸熄滅 B．S閉合時(shí)，B燈立即亮，然后逐漸熄滅 C．電路接通穩(wěn)定后，三個(gè)燈亮度相同 D．電路接通穩(wěn)定后，S斷開(kāi)時(shí)，C燈逐漸熄滅 【答案】AD 【解析】因線圈L的直流電阻可忽略不計(jì)，S閉合時(shí)，A燈立即亮，然后逐漸熄滅，A正確．S閉合時(shí)，B燈先不太亮，然后逐漸變亮，B錯(cuò)誤．電路接通穩(wěn)定后，B、C燈亮度相同，A燈不亮，C錯(cuò)誤．電路接通穩(wěn)定后，S斷開(kāi)時(shí)，C燈逐漸熄滅，D正確． 2．(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(guò)了幾分鐘，杯內(nèi)的水沸騰起來(lái)．若要縮短上述加熱時(shí)間，下列措施可行的有(　　) A．增加線圈的匝數(shù)　　 B．提高交流電源的頻率 C．將金屬杯換為瓷杯 D．取走線圈中的鐵芯 【答案】AB 超重點(diǎn)3：電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用 一、電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題 1．內(nèi)電路和外電路 (1)切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的線圈相當(dāng)于電源． (2)該部分導(dǎo)體的電阻或線圈的電阻相當(dāng)于電源的內(nèi)阻，其余部分的電阻相當(dāng)于外電阻． 2．電源電動(dòng)勢(shì)和路端電壓 (1)電動(dòng)勢(shì)：E＝n或E＝Blv. (2)路端電壓：U＝IR＝E－Ir. 二、電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 1．安培力的大小 回路中只有一個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，回路電阻為R時(shí)： ?FA＝ 2．安培力的方向 (1)用左手定則判斷：先用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向，再用左手定則判定安培力的方向． (2)用楞次定律判斷：安培力的方向一定與導(dǎo)體切割磁感線的運(yùn)動(dòng)方向相反． 三、電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題 1．能量轉(zhuǎn)化：感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中受安培力，外力克服安培力做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，電流做功再將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能． 2．轉(zhuǎn)化實(shí)質(zhì)：電磁感應(yīng)現(xiàn)象的能量轉(zhuǎn)化，實(shí)質(zhì)是其他形式的能與電能之間的轉(zhuǎn)化． 3．電能的計(jì)算方法 (1)利用克服安培力做功求解：電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功． (2)利用能量守恒求解：例如，機(jī)械能的減少量等于電能的增加量． (3)利用電路特征求解：例如，純電阻電路中產(chǎn)生的電能等于通過(guò)電路中所產(chǎn)生的內(nèi)能Q＝I2Rt. ※考點(diǎn)一　電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題 1．對(duì)電磁感應(yīng)電路的理解 (1)在電磁感應(yīng)電路中，相當(dāng)于電源的部分把其他形式的能通過(guò)電流做功轉(zhuǎn)化為電能． (2)“電源”兩端的電壓為路端電壓，而不是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)． (3)電源的正負(fù)極、感應(yīng)電流的方向、電勢(shì)的高低、電容器極板帶電問(wèn)題，均可用右手定則或楞次定律判定． 2．電磁感應(yīng)中電路知識(shí)的關(guān)系圖 [典例1]　(多選)如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、不可形變的正方形導(dǎo)線框內(nèi)有半徑為r的圓形磁場(chǎng)區(qū)域，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系為B＝kt(常量k>0)．回路中滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為R0，滑動(dòng)片P位于滑動(dòng)變阻器中央，定值電阻R1＝R0、R2＝.閉合開(kāi)關(guān)S，電壓表的示數(shù)為U，不考慮虛線MN右側(cè)導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，則(　　) A．R2兩端的電壓為 B．電容器的a極板帶正電 C．滑動(dòng)變阻器R的熱功率為電阻R2的5倍 D．正方形導(dǎo)線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為kL2 【答案】AC [題組突破訓(xùn)練] 1.(多選)如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌水平平行放置，間距為l＝1 m，cd間、de間、cf間分別接著阻值R＝10 Ω的電阻．一阻值R＝10 Ω的導(dǎo)體棒ab以速度v＝4 m/s勻速向左運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好；導(dǎo)軌所在平面存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝0.5 T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．導(dǎo)體棒ab中電流的流向?yàn)橛蒪到a B．cd兩端的電壓為1 V C．de兩端的電壓為1 V D．fe兩端的電壓為1 V 【答案】BD 【解析】由右手定則可知ab中電流方向?yàn)閍→b，A錯(cuò)誤；導(dǎo)體棒ab切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Blv，ab為電源，cd間電阻R為外電路負(fù)載，de和cf間電阻中無(wú)電流，de和cf間無(wú)電壓，因此cd和fe兩端電壓相等，即U＝R＝＝1 V，B、D正確，C錯(cuò)誤． 2．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(guò)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(guò)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 【答案】C 3．(2016高考全國(guó)卷Ⅱ)如圖，水平面(紙面)內(nèi)間距為l的平行金屬導(dǎo)軌間接一電阻，質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為l的金屬桿置于導(dǎo)軌上．t＝0時(shí)，金屬桿在水平向右、大小為F的恒定拉力作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)．t0時(shí)刻，金屬桿進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，且在磁場(chǎng)中恰好能保持勻速運(yùn)動(dòng)．桿與導(dǎo)軌的電阻均忽略不計(jì)，兩者始終保持垂直且接觸良好，兩者之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.重力加速度大小為g.求： (1)金屬桿在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的大??； (2)電阻的阻值． 【答案】(1)Blt0(－μg)　(2) 【解析】(1)設(shè)金屬桿進(jìn)入磁場(chǎng)前的加速度大小為a，由牛頓第二定律得ma＝F－μmg① 設(shè)金屬桿到達(dá)磁場(chǎng)左邊界時(shí)的速度為v，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有v＝at0② 當(dāng)金屬桿以速度v在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由法拉第電磁感應(yīng)定律，桿中的電動(dòng)勢(shì)為 E＝Blv③ 聯(lián)立①②③式可得 E＝Blt0(－μg)④ ※考點(diǎn)二　電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題 1．電磁感應(yīng)中常見(jiàn)的圖象問(wèn)題 圖象 類(lèi)型 隨時(shí)間變化的圖象，如Bt圖象、Φt圖象、Et圖象、It圖象 隨位移變化的圖象，如Ex圖象、Ix圖象(所以要先看坐標(biāo)軸：哪個(gè)物理量隨哪個(gè)物理量變化要弄清) 問(wèn)題 類(lèi)型 (1)由給定的電磁感應(yīng)過(guò)程選出或畫(huà)出正確的圖象(畫(huà)圖象的方法) (2)由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過(guò)程，求解相應(yīng)的物理量(用圖象) 2.解決圖象問(wèn)題的一般步驟 (1)明確圖象的種類(lèi)，即是B-t圖還是Φ-t圖，或者E-t圖、I-t圖等； (2)分析電磁感應(yīng)的具體過(guò)程； (3)用右手定則或楞次定律確定方向的對(duì)應(yīng)關(guān)系； (4)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等知識(shí)寫(xiě)出函數(shù)關(guān)系式； (5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，如分析斜率的變化、截距等； (6)畫(huà)圖象或判斷圖象． [真題拓展探究] [典例2]　(多選)(2017高考全國(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0.1 m、總電阻為0.005 Ω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(shuō)法正確的是(　　) A．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.5 T B．導(dǎo)線框運(yùn)動(dòng)速度的大小為0.5 m/s C．磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外 D．在t＝0.4 s至t＝0.6 s這段時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框所受的安培力大小為0.1 N 【答案】BC 拓展1　根據(jù)電磁感應(yīng)過(guò)程選擇圖象 1.(2018江西南昌三校聯(lián)考)如圖所示，有一個(gè)矩形邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里．一個(gè)三角形閉合導(dǎo)線框，由位置1(左)沿紙面勻速運(yùn)動(dòng)到位置2(右)．取線框剛到達(dá)磁場(chǎng)邊界的時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)(t＝0)，規(guī)定逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较?，則圖中能正確反映線框中電流與時(shí)間關(guān)系的是(　　) 【答案】A 【解析】線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程，磁通量向里增加，根據(jù)楞次定律得知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)向外，由安培定則可知感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，電流方向應(yīng)為正方向，故B、C錯(cuò)誤．線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程，線框有效的切割長(zhǎng)度先均勻增大后均勻減小，由E＝BLv，可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先均勻增大后均勻減??；線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)后，磁通量不變，沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生；線框穿出磁場(chǎng)的過(guò)程，磁通量向里減小，根據(jù)楞次定律得知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)向里，由安培定則可知感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，電流方向應(yīng)為負(fù)方向，線框有效的切割長(zhǎng)度先均勻增大后均勻減小，由E＝BLv，可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先均勻增大后均勻減小，故A正確，D錯(cuò)誤． 拓展2　根據(jù)圖象分析電磁感應(yīng)過(guò)程 2．(多選)如圖甲所示，在水平面上固定一個(gè)匝數(shù)為10匝的等邊三角形金屬線框，總電阻為3 Ω，邊長(zhǎng)為0.4 m．金屬框處于兩個(gè)半徑為0.1 m的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，頂點(diǎn)A恰好位于左邊圓的圓心，BC邊的中點(diǎn)恰好與右邊圓的圓心重合．左邊磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，右邊磁場(chǎng)垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化規(guī)律如圖乙所示，則下列說(shuō)法中正確的是(π取3)(　　) A．線框中感應(yīng)電流的方向是順時(shí)針?lè)较? B．t＝0.4 s時(shí)，穿過(guò)線框的磁通量為0.005 Wb C．經(jīng)過(guò)t＝0.4 s，線框中產(chǎn)生的熱量為0.3 J D．前0.4 s內(nèi)流過(guò)線框某截面的電荷量為0.2 C 【答案】CD 拓展3　根據(jù)電磁感應(yīng)過(guò)程完成圖象間的轉(zhuǎn)換 3．(2018東北三省四市聯(lián)考)如圖甲所示，光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ所在平面與水平面成θ角，M、P兩端接一電阻R，整個(gè)裝置處于方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．t＝0時(shí)對(duì)金屬棒施加一平行于導(dǎo)軌的外力F，使金屬棒ab由靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)．已知通過(guò)電阻R的感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示．下列關(guān)于金屬棒運(yùn)動(dòng)速度v、閉合回路中磁通量的變化率、外力F以及流過(guò)R的電荷量q隨時(shí)間變化的圖象正確的是(　　) 【答案】B ※考點(diǎn)三　電磁感應(yīng)中的“桿＋導(dǎo)軌”模型 1．模型構(gòu)建 “桿＋導(dǎo)軌”模型是電磁感應(yīng)問(wèn)題高考命題的“基本道具”，也是高考的熱點(diǎn)，考查的知識(shí)點(diǎn)多，題目的綜合性強(qiáng)，物理情景變化空間大，是我們復(fù)習(xí)中的難點(diǎn)．“桿＋導(dǎo)軌”模型又分為“單桿”型和“雙桿”型(“單桿”型為重點(diǎn))；導(dǎo)軌放置方式可分為水平、豎直和傾斜；桿的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可分為勻速、勻變速、非勻變速運(yùn)動(dòng)等． 2．分析思路 模型1　單桿水平式 [典例3]　(2018湖北孝感高三模擬)如圖，兩平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面上，相距l(xiāng)，左端與一電阻R相連；整個(gè)系統(tǒng)置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向豎直向下．一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒置于導(dǎo)軌上，在水平外力作用下沿導(dǎo)軌以速率v勻速向右滑動(dòng)，滑動(dòng)過(guò)程中始終保持與導(dǎo)軌垂直并接觸良好．已知導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度大小為g，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略．求： (1)電阻R消耗的功率； (2)水平外力的大小． 【答案】　(1)　(2)＋μmg [規(guī)律總結(jié)]　單桿水平式模型歸納 物理 模型 勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，棒ab長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為m，初速度為零，拉力恒為F，水平導(dǎo)軌光滑，除電阻R外，其他電阻不計(jì) 動(dòng)態(tài) 分析 設(shè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中某時(shí)刻棒的速度為v，由牛頓第二定律知，棒ab的加速度為a＝－，a、v同向，隨速度的增加，棒的加速度a減小，當(dāng)a＝0時(shí)，v最大，I＝恒定 收尾 狀態(tài) 運(yùn)動(dòng)形式：勻速直線運(yùn)動(dòng) 力學(xué)特征：a＝0，v恒定不變 電學(xué)特征：I恒定 模型2　單桿傾斜式 [典例4]　如圖所示，相距為L(zhǎng)的兩條足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ與水平面的夾角為θ，N、Q兩點(diǎn)間接有阻值為R的電阻，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向下．將質(zhì)量為m、阻值也為R的金屬桿cd垂直放在導(dǎo)軌上，桿cd由靜止釋放，下滑距離x時(shí)達(dá)到最大速度．重力加速度為g，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，桿與導(dǎo)軌接觸良好．求： (1)桿cd下滑的最大加速度和最大速度； (2)上述過(guò)程中，桿上產(chǎn)生的熱量． 【答案】(1)gsin θ，方向沿導(dǎo)軌平面向下　，方向沿導(dǎo)軌平面向下　 (2)mgxsin θ－ (2)桿cd從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到達(dá)到最大速度過(guò)程中，根據(jù)能量守恒定律得 mgxsin θ＝Q總＋mv 又Q桿＝Q總 所以Q桿＝mgxsin θ－. [規(guī)律總結(jié)]　單桿傾斜式模型歸納 物理 模型 勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)軌間距L，導(dǎo)體棒質(zhì)量為m，電阻為R，導(dǎo)軌光滑，電阻不計(jì)(如圖) 動(dòng)態(tài) 分析 棒ab釋放后下滑，此時(shí)a＝gsin α，棒ab速度v↑→感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLv↑→電流I＝↑→安培力F＝BIL↑→加速度a↓， 當(dāng)安培力F＝mgsin α?xí)r，a＝0，v最大 收尾 狀態(tài) 運(yùn)動(dòng)形式：勻速直線運(yùn)動(dòng) 力學(xué)特征：a＝0，v最大，vm＝ 電學(xué)特征：I恒定 模型3　雙桿模型 [典例5]　(2018湖南長(zhǎng)沙四縣模擬)足夠長(zhǎng)的平行金屬軌道M、N，相距L＝0.5 m，且水平放置；M、N左端與半徑R＝0.4 m的光滑豎直半圓軌道相連，金屬棒b和c可在軌道上無(wú)摩擦地滑動(dòng)，兩金屬棒的質(zhì)量mb＝mc＝0.1 kg，電阻Rb＝Rc＝1 Ω，軌道的電阻不計(jì)．平行水平金屬軌道M、N處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與軌道平面垂直，光滑豎直半圓軌道在磁場(chǎng)外，如圖所示，若使b棒以初速度v0＝10 m/s開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng)．g取10 m/s2.求： (1)c棒的最大速度； (2)c棒中產(chǎn)生的焦耳熱； (3)若c棒達(dá)最大速度后沿半圓軌道上滑，金屬棒c到達(dá)軌道最高點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力的大?。? 【答案】(1)5 m/s　(2)1.25 J　(3)1.25 N (2)從b棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到兩棒速度相等的過(guò)程中，系統(tǒng)減少的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，兩棒中產(chǎn)生的總熱量為 Q＝mbv－(mb＋mc)v2＝2.5 J 因?yàn)镽b＝Rc，所以c棒中產(chǎn)生的焦耳熱為Qc＝＝1.25 J. (3)設(shè)c棒沿半圓軌道滑到最高點(diǎn)時(shí)的速度為v′，從最低點(diǎn)上升到最高點(diǎn)的過(guò)程由機(jī)械能守恒可得： mcv2－mcv′2＝mcg2R 解得v′＝3 m/s 在最高點(diǎn)，設(shè)軌道對(duì)c棒的彈力為F，由牛頓第二定律得 mcg＋F＝mc 解得F＝1.25 N 由牛頓第三定律得，在最高點(diǎn)c棒對(duì)軌道的壓力為1.25 N. [規(guī)律總結(jié)]　兩類(lèi)雙桿模型對(duì)比歸納 類(lèi)型 模型 運(yùn)動(dòng)圖象 運(yùn)動(dòng)過(guò)程 分析方法 不受外力 桿MN做變減速運(yùn)動(dòng)，桿PQ做變加速運(yùn)動(dòng)；穩(wěn)定時(shí)，兩桿以相等的速度勻速運(yùn)動(dòng) 將兩桿視為整體，不受外力，最后a＝0 受到恒力 開(kāi)始時(shí)，兩桿做變加速運(yùn)動(dòng)；穩(wěn)定時(shí)，兩桿以相同的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng) 將兩桿視為整體，只受外力F，最后a＝ 題組突破訓(xùn)練 1、 選擇題 1.如圖所示是兩個(gè)相互連接的金屬圓環(huán)，小金屬環(huán)的電阻是大金屬環(huán)電阻的二分之一，磁場(chǎng)垂直穿過(guò)大金屬環(huán)所在區(qū)域．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化時(shí)，在大環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E，則a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為(　　) A.E　　　　　　　　　 B.E C.E D．E 【答案】B 【解析】a、b間的電勢(shì)差等于路端電壓，而小環(huán)電阻占電路總電阻的，故Uab＝E，B正確． 2．(2018廣東四校聯(lián)考)如圖所示，在一磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向水平放置著兩根相距L＝0.1 m的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，在兩根導(dǎo)軌的端點(diǎn)N、Q之間連接一阻值R＝0.3 Ω的電阻．導(dǎo)軌上正交放置著金屬棒ab，其電阻r＝0.2 Ω.當(dāng)金屬棒在水平拉力作用下以速度v＝4.0 m/s向左做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)(　　) A．a(chǎn)b棒所受安培力大小為0.02 N B．N、Q間電壓為0.2 V C．a(chǎn)端電勢(shì)比b端電勢(shì)低 D．回路中感應(yīng)電流大小為1 A 【答案】A 3.如圖所示，在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一U形導(dǎo)線框abcd，線框處于水平面內(nèi)，磁場(chǎng)與線框平面垂直，R為一電阻，ef為垂直于ab的一根導(dǎo)體桿，它可在ab、cd上無(wú)摩擦地滑動(dòng)．桿ef及線框中導(dǎo)線的電阻都可不計(jì)．開(kāi)始時(shí)，給ef一個(gè)向右的初速度，則(　　) A．ef將減速向右運(yùn)動(dòng)，但不是勻減速 B．ef將勻減速向右運(yùn)動(dòng)，最后停止 C．ef將勻速向右運(yùn)動(dòng) D．ef將往返運(yùn)動(dòng) 【答案】A 【解析】ef向右運(yùn)動(dòng)，切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，會(huì)受到向左的安培力而做減速運(yùn)動(dòng)，直到停止，但不是勻減速，由F＝BIL＝＝ma知，ef做的是加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，故A正確． 4.如圖所示，有兩根與水平方向成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(電阻忽略不計(jì))從軌道上由靜止滑下，經(jīng)過(guò)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增大，vm將變大 B．如果α增大，vm將變大 C．如果R變小，vm將變大 D．如果m變小，vm將變大 【答案】B 5．圖甲是法拉第于1831年發(fā)明的人類(lèi)歷史上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)——圓盤(pán)發(fā)電機(jī)．圖乙為其示意圖，銅盤(pán)安裝在水平的銅軸上，磁感線垂直穿過(guò)銅盤(pán)；兩塊銅片M、N分別與銅軸和銅盤(pán)邊緣接觸，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)銅盤(pán)，電阻R就有電流通過(guò)．則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．回路中恒定電流的大小與銅盤(pán)轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān) B．回路中有大小和方向都做周期性變化的渦流 C．回路中電流方向不變，從M經(jīng)導(dǎo)線流進(jìn)電阻R，再?gòu)腘流向銅盤(pán) D．銅盤(pán)繞銅軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，沿半徑方向上的金屬“條”切割磁感線，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì) 【答案】D 【解析】圓盤(pán)發(fā)電機(jī)的圓盤(pán)可看作無(wú)數(shù)條沿半徑方向的金屬“條”，轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，D項(xiàng)正確；金屬“條”相互并聯(lián)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與一條金屬“條”轉(zhuǎn)動(dòng)切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，即E＝BL2ω，可見(jiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不變，回路總電阻不變，由閉合回路歐姆定律得I＝，故回路中電流大小恒定，且與銅盤(pán)轉(zhuǎn)速有關(guān)，A、B項(xiàng)錯(cuò)；由右手定則可知，回路中電流方向是自下而上通過(guò)電阻R，C項(xiàng)錯(cuò)． 6.金屬桿ab水平放置在某高處，當(dāng)它被平拋進(jìn)入方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中時(shí)(如圖所示)，忽略空氣阻力，以下說(shuō)法中正確的是(　　) A．運(yùn)動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不變，且φa>φb B．運(yùn)動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不變，且φa<φb C．由于速率不斷增大，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不斷變大，且φa>φb D．由于速率不斷增大，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不斷變大，且φa<φb 【答案】A 7.如圖所示電路中，A、B、C為完全相同的三個(gè)燈泡，L是一直流電阻不可忽略的電感線圈．a(chǎn)、b為線圈L的左右兩端點(diǎn)，原來(lái)開(kāi)關(guān)S是閉合的，三個(gè)燈泡亮度相同．將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)后，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．a(chǎn)點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)，A燈閃亮后緩慢熄滅 B．a(chǎn)點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)，B、C燈閃亮后緩慢熄滅 C．a(chǎn)點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)，B、C燈閃亮后緩慢熄滅 D．a(chǎn)點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)，B、C燈不會(huì)閃亮只是緩慢熄滅 【答案】D 【解析】電路穩(wěn)定時(shí)，三個(gè)完全相同的燈泡亮度相同，說(shuō)明流經(jīng)三個(gè)燈泡的電流相等．某時(shí)刻將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，流經(jīng)電感線圈的磁通量減小，其發(fā)生自感現(xiàn)象，相當(dāng)于電源，產(chǎn)生和原電流方向相同的感應(yīng)電流，故a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)，三個(gè)燈不會(huì)閃亮只是緩慢熄滅，選項(xiàng)D正確． 8．(2018湖北武漢調(diào)研)有一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)邊界是EF，在EF右側(cè)無(wú)磁場(chǎng)，左側(cè)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，如圖甲所示．現(xiàn)有一個(gè)閉合的金屬線框以恒定速度從EF右側(cè)水平進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域．線框中的電流隨時(shí)間變化的it圖象如圖乙所示，則可能的線框是下列四個(gè)選項(xiàng)中的(　　) 【答案】A 9．(2018遼寧沈陽(yáng)模擬)如圖，固定在水平桌面上的光滑金屬導(dǎo)軌cd、eg處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬桿ab與導(dǎo)軌接觸良好，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)用一水平向右的恒力F作用在金屬桿ab上，使金屬桿由靜止開(kāi)始向右沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，滑動(dòng)中桿ab始終垂直于導(dǎo)軌，金屬桿受到的安培力用F安表示，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．金屬桿ab做勻加速直線運(yùn)動(dòng) B．金屬桿ab運(yùn)動(dòng)過(guò)程回路中有順時(shí)針?lè)较虻碾娏? C．金屬桿ab所受到的F安先不斷增大，后保持不變 D．金屬桿ab克服安培力做功的功率與時(shí)間的平方成正比 【答案】C 【解析】對(duì)金屬桿根據(jù)牛頓第二定律得F－F安＝ma，即F－＝ma，由于速度變化，故加速度發(fā)生變化，故金屬桿不是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律可以知道，金屬桿ab運(yùn)動(dòng)過(guò)程回路中有逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鳎蔬x項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于F安＝可知，當(dāng)速度增大時(shí)，則安培力增大，當(dāng)金屬桿最后做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，安培力不變，故選項(xiàng)C正確；金屬桿中感應(yīng)電流的瞬時(shí)功率P＝I2R＝()2R＝，由于速度與時(shí)間不成正比，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 10．（多選）(2018山東濰坊質(zhì)檢)用一段橫截面半徑為r、電阻率為ρ、密度為d的均勻?qū)w材料做成一個(gè)半徑為R(r?R)的圓環(huán)．圓環(huán)豎直向下落入如圖所示的徑向磁場(chǎng)中，圓環(huán)的圓心始終在N極的軸線上，圓環(huán)所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B.圓環(huán)在加速下落過(guò)程中某一時(shí)刻的速度為v，忽略電感的影響，則(　　) A．此時(shí)在圓環(huán)中產(chǎn)生了(俯視)順時(shí)針的感應(yīng)電流 B．圓環(huán)因受到了向下的安培力而加速下落 C．此時(shí)圓環(huán)的加速度a＝ D．如果徑向磁場(chǎng)足夠長(zhǎng)，則圓環(huán)的最大速度vm＝ 【答案】AD 11．（多選）(2018河南重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)如圖所示，光滑導(dǎo)軌傾斜放置，下端連一燈泡，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面，當(dāng)金屬棒ab(電阻不計(jì))沿導(dǎo)軌下滑達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，燈泡的電功率為P，導(dǎo)軌和導(dǎo)線電阻不計(jì)．要使燈泡在金屬棒穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的電功率為2P，則下面選項(xiàng)中符合條件的是(　　) A．將導(dǎo)軌間距變?yōu)樵瓉?lái)的 B．換一電阻值減半的燈泡 C．換一質(zhì)量為原來(lái)倍的金屬棒 D．將磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B變?yōu)樵瓉?lái)的倍 【答案】AC 【解析】金屬棒處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，mgsin θ＝F安＝BIL，此時(shí)的電流I＝，燈泡的功率P＝I2R＝()2R，由此式可知，A、C正確，B、D錯(cuò)誤． 12．（多選）如圖甲，在虛線所示的區(qū)域有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)變化規(guī)律如圖乙所示，面積為S的單匝金屬線框處在磁場(chǎng)中，線框與電阻R相連，若金屬框的電阻為，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．流過(guò)電阻R的感應(yīng)電流由a到b B．線框cd邊受到的安培力方向向上 C．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為 D．a(chǎn)、b間電壓大小為 【答案】AD 二、非選擇題 13.(12分)做磁共振(MRI)檢查時(shí)，對(duì)人體施加的磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)會(huì)在肌肉組織中產(chǎn)生感應(yīng)電流．某同學(xué)為了估算該感應(yīng)電流對(duì)肌肉組織的影響，將包裹在骨骼上的一圈肌肉組織等效成單匝線圈，線圈的半徑r＝5.0 cm，線圈導(dǎo)線的截面積A＝0.80 cm2，電阻率ρ＝1.5 Ωm.如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與線圈平面垂直，若磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0.3 s內(nèi)從1.5 T均勻地減為零，求：(計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字) (1)該圈肌肉組織的電阻R； (2)該圈肌肉組織中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E； (3)0.3 s內(nèi)該圈肌肉組織中產(chǎn)生的熱量Q. 【答案】(1)6103 Ω　(2)410－2 V　(3)810－8 J 【解析】(1)由電阻定律得R＝ρ 代入數(shù)據(jù)得R＝6103 Ω. (2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝ 代入數(shù)據(jù)得E＝410－2 V. (3)由焦耳定律得Q＝Δt 代入數(shù)據(jù)得Q＝810－8 J. 14．(12分)如圖甲所示，足夠長(zhǎng)的光滑導(dǎo)軌傾角為30，間距L＝4 m，電阻不計(jì)，恒定的非勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于斜面向下，電阻R＝5 Ω，導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量m＝1 kg，電阻r＝3 Ω，垂直于導(dǎo)軌放置．現(xiàn)使導(dǎo)體棒ab從磁場(chǎng)上邊界由靜止下滑，測(cè)得導(dǎo)體棒所到達(dá)位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與導(dǎo)體棒在該位置速度之間的關(guān)系如圖乙所示．(g取10 m/s2) (1)求導(dǎo)體棒下滑5 s時(shí)的速度和位移； (2)求導(dǎo)體棒下滑5 s內(nèi)回路中產(chǎn)生的焦耳熱． 【答案】(1)20 m/s　50 m　(2)50 J (2)由能量守恒得mgsin 30s＝mv2＋Q 代入數(shù)據(jù)解得Q＝50 J. 15.(14分)如圖所示，一對(duì)光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距l(xiāng)＝0.5 m，左端接有阻值R＝0.3 Ω的電阻．一質(zhì)量m＝0.1 kg、電阻r＝0.1 Ω的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上，整個(gè)裝置置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.4 T．棒在水平向右的外力作用下，由靜止開(kāi)始以a＝2 m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)棒的位移x＝9 m時(shí)撤去外力，棒繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段距離后停下來(lái)，已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1∶Q2＝2∶1.導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)，棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸．求： (1)棒在勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)電阻R的電荷量q； (2)撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2； (3)外力做的功WF. 【答案】(1)4.5 C　(2)1.8 J　(3)5.4 J (2)設(shè)撤去外力時(shí)棒的速度為v，對(duì)棒的勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得v2＝2ax⑥ 設(shè)棒在撤去外力后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中安培力做功為W，由動(dòng)能定理得W＝0－mv2⑦ 撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2＝－W⑧ 聯(lián)立⑥⑦⑧式，代入數(shù)據(jù)得Q2＝1.8 J．⑨ (3)由題意知，撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比 Q1∶Q2＝2∶1 可得Q1＝3.6 J? 在棒運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中，由功能關(guān)系可知 WF＝Q1＋Q2? 由⑨??式得WF＝5.4 J. 16.(14分)如圖所示，正方形單匝線框bcde邊長(zhǎng)L＝0.4 m，每邊電阻相同，總電阻R＝0.16 Ω.一根足夠長(zhǎng)的絕緣輕質(zhì)細(xì)繩跨過(guò)兩個(gè)輕小光滑定滑輪，一端連接正方形線框，另一端連接物體P，手持物體P使二者在空中保持靜止，線框處在豎直面內(nèi)．線框的正上方有一有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)區(qū)域的上、下邊界水平平行，間距也為L(zhǎng)＝0.4 m，磁感線方向垂直于線框所在平面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝1.0 T，磁場(chǎng)的下邊界與線框的上邊eb相距h＝1.6 m．現(xiàn)將系統(tǒng)由靜止釋放，線框向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終在同一豎直面內(nèi)，eb邊保持水平，剛好以v＝4.0 m/s的速度進(jìn)入磁場(chǎng)并勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)，重力加速度g＝10 m/s2，不計(jì)空氣阻力． (1)線框eb邊進(jìn)入磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，e、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Ue b為多少？ (2)線框勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱Q為多少？ (3)若在線框eb邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，立即給物體P施加一豎直向下的力F，使線框保持進(jìn)入磁場(chǎng)前的加速度做連續(xù)的勻加速運(yùn)動(dòng)穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，已知此過(guò)程中力F做功WF＝3.6 J，求eb邊上產(chǎn)生的焦耳熱Qe b為多少？ 【答案】(1)1.2 V　(2)3.2 J　(3)0.9 J (3)因?yàn)榫€框在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度與進(jìn)入前的加速度相同，所以在通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中，線框和物體P的總機(jī)械能保持不變，故力F做的功WF等于整個(gè)線框中產(chǎn)生的焦耳熱Q′，即WF＝Q′ 又Q＝I2rt∝r， 故eb邊上產(chǎn)生的焦耳熱 Qe b＝Q′＝0.9 J. 17．(15分)如圖，電阻不計(jì)的相同的光滑彎折金屬軌道MON與M′O′N(xiāo)′均固定在豎直面內(nèi)，二者平行且正對(duì)，間距為L(zhǎng)＝1 m，構(gòu)成的斜面NOO′N(xiāo)′與MOO′M′跟水平面夾角均為α＝30，兩邊斜面均處于垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B＝0.1 T．t＝0時(shí)，將長(zhǎng)度也為L(zhǎng)、電阻R＝0.1 Ω的金屬桿a在軌道上無(wú)初速度釋放．金屬桿與軌道接觸良好，軌道足夠長(zhǎng)．(g取10 m/s2，不計(jì)空氣阻力，軌道與地面絕緣) (1)求t時(shí)刻桿a產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E. (2)在t＝2 s時(shí)將與a完全相同的金屬桿b放在MOO′M′上，發(fā)現(xiàn)b恰能靜止，求a桿的質(zhì)量m以及放上b后a桿每下滑位移s＝1 m回路產(chǎn)生的焦耳熱Q. 【答案】(1)0.5t V　(2)0.1 kg　0.5J (2)t＝2 s時(shí)a桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 E＝0.5t V＝1 V⑤(1分) 回路中感應(yīng)電流I＝⑥(1分) 解得I＝5 A⑦(1分) 對(duì)b桿，由平衡條件得mgsin 30＝BIL⑧(2分) 解得m＝0.1 kg⑨(1分) 因?yàn)閍、b桿完全相同， 故a桿的質(zhì)量也為m＝0.1 kg⑩(1分) 放上b桿后，a做勻速運(yùn)動(dòng)， 對(duì)a、b桿組成的系統(tǒng)，根據(jù)能量守恒定律得 Q＝mgssin 30?(2分) 解得Q＝0.5 J．(1分) 18.(18分)(2018江西重點(diǎn)中學(xué)高三聯(lián)考)如圖所示，豎直面內(nèi)的正方形導(dǎo)線框ABCD和abcd的邊長(zhǎng)均為l、電阻均為R，質(zhì)量分別為2m和m，它們分別系在一跨過(guò)兩個(gè)定滑輪的絕緣輕繩兩端，在兩導(dǎo)線框之間有一寬度為2l、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．開(kāi)始時(shí)ABCD的下邊界與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的上邊界重合，abcd的上邊界到勻強(qiáng)磁場(chǎng)的下邊界的距離為l.現(xiàn)將兩導(dǎo)線框由靜止釋放，當(dāng)ABCD全部進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，兩導(dǎo)線框開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng)．不計(jì)摩擦和空氣阻力，重力加速度為g，求： (1)兩導(dǎo)線框勻速運(yùn)動(dòng)的速度大?。? (2)兩導(dǎo)線框在從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至等高的過(guò)程中所產(chǎn)生的總焦耳熱； (3)導(dǎo)線框abcd通過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間． 【答案】(1)　(2)2mgl－　(3) (2)設(shè)兩導(dǎo)線框在從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至等高的過(guò)程中所產(chǎn)生的總焦耳熱為Q，當(dāng)左、右兩導(dǎo)線框分別向上、向下運(yùn)動(dòng)2l的距離時(shí)，兩導(dǎo)線框等高，對(duì)這一過(guò)程，由能量守恒定律有 4mgl＝2mgl＋3mv2＋Q⑥(3分) 聯(lián)立⑤⑥解得Q＝2mgl－(2分) (3)導(dǎo)線框abcd通過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中以速度v勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)導(dǎo)線框abcd通過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間為t，則 t＝⑦(3分) 聯(lián)立⑤⑦解得t＝.(2分)