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(浙江選考)2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第9章 電磁感應(yīng) 第2講 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感 渦流學(xué)案

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(浙江選考)2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第9章 電磁感應(yīng) 第2講 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感 渦流學(xué)案

第2講法拉第電磁感應(yīng)定律自感渦流知識排查法拉第電磁感應(yīng)定律1.內(nèi)容:感應(yīng)電動勢的大小跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。2.公式:En,其中n為線圈匝數(shù)。3.導(dǎo)體切割磁感線的情形(1)導(dǎo)體棒的運動速度v和磁感應(yīng)強度B的方向平行時,E0。(2)導(dǎo)體棒的運動速度v和磁感應(yīng)強度B的方向垂直時,EBlv。(3)導(dǎo)體棒在磁場中轉(zhuǎn)動時,導(dǎo)體棒以端點為軸,在勻強磁場中垂直于磁感線方向勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢EB lvB_l2(平均速度等于中點位置的線速度l)。自感和渦流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。由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫做自感電動勢。(2)表達(dá)式:EL。(3)自感系數(shù)L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)。單位:亨利(H),1 mH103 H,1 H106 H。2.渦流(1)定義:當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時,在它附近的任何導(dǎo)體中都會產(chǎn)生感應(yīng)電流,這種電流像水的漩渦所以叫渦流。(2)應(yīng)用渦流熱效應(yīng)的應(yīng)用,如真空冶煉爐。渦流磁效應(yīng)的應(yīng)用,如探雷器。電磁阻尼和電磁驅(qū)動1.電磁阻尼:當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運動時,感應(yīng)電流會使導(dǎo)體受到安培力,安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的相對運動。2.電磁驅(qū)動:如果磁場相對于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動,在導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用,安培力使導(dǎo)體運動起來。3.電磁阻尼和電磁驅(qū)動的原理體現(xiàn)了楞次定律的推廣應(yīng)用。小題速練1.思考判斷(1)線圈中磁通量越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大()(2)線圈中磁通量變化越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大()(3)線圈匝數(shù)n越多,磁通量越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大()(4)線圈中的電流越大,自感系數(shù)也越大()(5)磁場相對于導(dǎo)體棒運動時,導(dǎo)體棒中也可能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢()(6)對于同一線圈,當(dāng)電流變化越快時,線圈中的自感電動勢越大()答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)(6)2.人教版選修32·P17·T1改編將閉合多匝線圈置于僅隨時間變化的磁場中,關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流,下列表述正確的是()A.感應(yīng)電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)B.穿過線圈的磁通量越大,感應(yīng)電動勢越大C.穿過線圈的磁通量變化越快,感應(yīng)電動勢越大D.感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同答案C3.(多選)磁電式儀表的線圈通常用鋁框作骨架,把線圈繞在鋁框上,這樣做的目的是()A.防止渦流而設(shè)計的B.利用渦流而設(shè)計的C.起電磁阻尼的作用D.起電磁驅(qū)動的作用解析線圈通電后,在安培力作用下,發(fā)生轉(zhuǎn)動,鋁框隨之轉(zhuǎn)動,并切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流,就是渦流。渦流阻礙線圈的轉(zhuǎn)動,使線圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來,所以,這樣做的目的是利用渦流來起電磁阻尼的作用,選項B、C正確。答案BC法拉第電磁感應(yīng)定律的理解及應(yīng)用1.法拉第電磁感應(yīng)定律的理解(1)感應(yīng)電動勢的大小由線圈的匝數(shù)和穿過線圈的磁通量的變化率共同決定,而與磁通量的大小、磁通量變化量的大小沒有必然聯(lián)系。(2)磁通量的變化率對應(yīng)t圖線上某點切線的斜率。2.應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律的三種情況(1)磁通量的變化是由面積變化引起時,B·S,則En;(2)磁通量的變化是由磁場變化引起時,B·S,則En;(3)磁通量的變化是由面積和磁場共同變化引起時,則根據(jù)定義求,末初,Enn?!镜淅枯p質(zhì)細(xì)線吊著一質(zhì)量為m0.42 kg、邊長為L1 m、匝數(shù)n10的正方形線圈,其總電阻為r1 。在線圈的中間位置以下區(qū)域分布著磁場,如圖1甲所示。磁場方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強度大小隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示。(取g10 m/s2)圖1(1)判斷線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是順時針還是逆時針;(2)求線圈的電功率;(3)求在t4 s時輕質(zhì)細(xì)線的拉力大小。解析(1)由楞次定律知感應(yīng)電流的方向為逆時針方向。(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律得Enn·L20.5 V則P0.25 W(3)I0.5 A,F(xiàn)安nBILF安F線mg聯(lián)立解得F線1.2 N。答案(1)逆時針(2)0.25 W(3)1.2 N【拓展延伸】(1)在【典例】中磁感應(yīng)強度為多少時,細(xì)線的拉力剛好為0?(2)在【典例】中求在t6 s內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量?解析(1)細(xì)線的拉力剛好為0時滿足:F安mg,F(xiàn)安nBIL聯(lián)立解得B0.84 T(2)由qIt得q0.5×6 C3 C。答案(1)0.84 T(2)3 C應(yīng)用電磁感應(yīng)定律需注意的三個問題(1)公式En求解的是一個回路中某段時間內(nèi)的平均電動勢,在磁通量均勻變化時,瞬時值才等于平均值。(2)利用公式EnS求感應(yīng)電動勢時,S為線圈在磁場范圍內(nèi)的有效面積。(3)通過回路截面的電荷量q僅與n、和回路電阻R有關(guān),與時間長短無關(guān),與是否均勻變化無關(guān)。推導(dǎo)如下:qItt。1.(2016·北京理綜,16)如圖2所示,勻強磁場中有兩個導(dǎo)體圓環(huán)a、b,磁場方向與圓環(huán)所在平面垂直。磁感應(yīng)強度B隨時間均勻增大。兩圓環(huán)半徑之比為21,圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分別為Ea和Eb,不考慮兩圓環(huán)間的相互影響。下列說法正確的是()圖2A.EaEb41,感應(yīng)電流均沿逆時針方向B.EaEb41,感應(yīng)電流均沿順時針方向C.EaEb21,感應(yīng)電流均沿逆時針方向D.EaEb21,感應(yīng)電流均沿順時針方向解析由法拉第電磁感應(yīng)定律得圓環(huán)中產(chǎn)生的電動勢為Er2·,則,由楞次定律可知感應(yīng)電流的方向均沿順時針方向,選項B正確。答案B2.人教版選修32·P21·T4改編如圖3所示,紙面內(nèi)有一矩形導(dǎo)體閉合線框abcd,ab邊長大于bc邊長,置于垂直紙面向里、邊界為MN的勻強磁場外,線框兩次勻速地完全進(jìn)入磁場,兩次速度大小相同,方向均垂直于MN。第一次ab邊平行MN進(jìn)入磁場,線框上產(chǎn)生的熱量為Q1,通過線框?qū)w橫截面的電荷量為q1;第二次bc邊平行MN進(jìn)入磁場,線框上產(chǎn)生的熱量為Q2,通過線框?qū)w橫截面的電荷量為q2,則()圖3A.Q1>Q2,q1q2 B.Q1>Q2,q1>q2C.Q1Q2,q1q2 D.Q1Q2,q1>q2解析由QI2Rt得,Q1Rt×,同理,Q2,又因為Lab>Lbc,故Q1>Q2。由電荷量qtn,故q1q2。所以選項A正確。答案A3.如圖4甲所示,一個圓形線圈的匝數(shù)n1 000,線圈面積S200 cm2,線圈的電阻r1 ,線圈外接一個阻值R4 的電阻,把線圈放入一方向垂直線圈平面向里的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度隨時間變化規(guī)律如圖乙所示,求:圖4(1)前4 s內(nèi)的感應(yīng)電動勢的大小,以及通過R的電流方向;(2)前5 s內(nèi)的感應(yīng)電動勢。解析(1)前4 s內(nèi)磁通量的變化21S(B2B1)200×104×(0.40.2) Wb4×103 Wb由法拉第電磁感應(yīng)定律得En1 000× V1 V。電流方向自下而上。(2)前5 s內(nèi)磁通量的變化21S(B2B1)200×104×(0.20.2) Wb0。由法拉第電磁感應(yīng)定律得En0。答案(1)1 V電流方向自下而上(2)0導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢切割磁感線運動的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電路中的電源。常見的情景有以下兩種:1.平動切割(1)常用公式:若運動速度v和磁感線方向垂直,則感應(yīng)電動勢EBlv。其中B、l、v三者兩兩垂直。(2)有效長度:公式中的l為有效切割長度,即導(dǎo)體在與v垂直的方向上的投影長度(3)相對性:EBlv中的速度v是相對于磁場的速度,若磁場也運動時,應(yīng)注意速度間的相對關(guān)系。2.轉(zhuǎn)動切割當(dāng)導(dǎo)體在垂直于磁場的平面內(nèi),繞一端以角速度勻速轉(zhuǎn)動時,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為EBlvBl2,如圖所示。【典例】如圖5所示,在豎直向下的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,有一由同種材料制成的粗細(xì)均勻的金屬線框ABCD,其中AB邊與磁場邊界對齊,ABBCL0,線框總電阻為R,現(xiàn)將線框以速度v勻速拉出。求:圖5(1)AB邊兩端的電勢差UAB;(2)在整個過程中通過導(dǎo)體截面的電荷量q;(3)拉力F的大小。解析(1)線框在拉出過程中,CD邊切割磁感線,相當(dāng)于電源,EBL0v,則UABEBL0v。(2)通過導(dǎo)體截面的電荷量為qIt·。(3)由于線框勻速運動,所以FF安,即FBIL0。答案(1)BL0v(2)(3)1.(2018·上海閔行區(qū)模擬)如圖6所示,在外力的作用下,導(dǎo)體桿OC可繞O軸沿半徑為r的光滑的半圓形框架在勻強磁場中以角速度勻速轉(zhuǎn)動,磁感應(yīng)強度大小為B,方向垂直紙面向里,A、O間接有電阻R,桿和框架電阻不計,則所施外力的功率為()圖6A. B.C. D.解析因為OC是勻速轉(zhuǎn)動的,根據(jù)能量守恒可得,P外P電,又因為EBr·,聯(lián)立解得P外,選項C正確。答案C2.(2017·全國卷,20)(多選)兩條平行虛線間存在一勻強磁場,磁感應(yīng)強度方向與紙面垂直。邊長為0.1 m、總電阻為0.005 的正方形導(dǎo)線框abcd位于紙面內(nèi),cd邊與磁場邊界平行,如圖7(a)所示。已知導(dǎo)線框一直向右做勻速直線運動,cd邊于t0時刻進(jìn)入磁場。線框中感應(yīng)電動勢隨時間變化的圖線如圖(b)所示(感應(yīng)電流的方向為順時針時,感應(yīng)電動勢取正)。下列說法正確的是()圖7A.磁感應(yīng)強度的大小為0.5 TB.導(dǎo)線框運動的速度的大小為0.5 m/sC.磁感應(yīng)強度的方向垂直于紙面向外D.在t0.4 s至t0.6 s這段時間內(nèi),導(dǎo)線框所受的安培力大小為0.1 N解析由Et圖象可知,線框經(jīng)過0.2 s全部進(jìn)入磁場,則速度v m/s0.5 m/s,選項B正確;由圖象可知,E0.01 V,根據(jù)EBlv得,B T0.2 T,選項A錯誤;根據(jù)右手定則及正方向的規(guī)定可知,磁感應(yīng)強度的方向垂直于紙面向外,選項C正確;在t0.4 s至t0.6 s這段時間內(nèi),導(dǎo)線框中的感應(yīng)電流I A2 A, 所受的安培力大小為FBIl0.2×2×0.1 N0.04 N,選項D錯誤。答案BC3.(2018·全國卷,17)如圖8所示,導(dǎo)體軌道OPQS固定,其中PQS是半圓弧,Q為半圓弧的中點,O為圓心。軌道的電阻忽略不計。OM是有一定電阻、可繞O轉(zhuǎn)動的金屬桿,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磁場,磁感應(yīng)強度的大小為B?,F(xiàn)使OM從OQ位置以恒定的角速度逆時針轉(zhuǎn)到OS位置并固定(過程);再使磁感應(yīng)強度的大小以一定的變化率從B增加到B(過程)。在過程、中,流過OM的電荷量相等,則等于()圖8A. B. C. D.2解析設(shè)OM的電阻為R,OM的長度為l。過程,OM轉(zhuǎn)動的過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢大小為E1,流過OM的電流為I1,則流過OM的電荷量為q1I1·t1;過程,磁場的磁感應(yīng)強度大小均勻增加,則該過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢大小為E2,電路中的電流為I2,則流過OM的電荷量為q2I2·t2;由題意知q1q2,則解得,選項B正確,A、C、D錯誤。答案B互感和自感1.自感現(xiàn)象的四大特點(1)自感電動勢總是阻礙導(dǎo)體中原電流的變化。(2)通過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,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,自感電動勢只是延緩了過程的進(jìn)行,但它不能使過程停止,更不能使過程反向。2.自感中“閃亮”與“不閃亮”問題與線圈串聯(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:若I2I1,燈泡逐漸變暗;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】在如圖9所示的電路中,線圈的自感系數(shù)很大,且其直流電阻可以忽略不計。D1和D2是兩個完全相同的小燈泡,在開關(guān)S閉合和斷開時(燈絲不會斷),D1和D2的亮度的變化情況是()圖9A.S閉合,D1很亮且亮度不變,D2逐漸變亮,最后兩燈一樣亮;S斷開,D2立即滅,D1逐漸變亮B.S閉合,D1不亮,D2很亮;S斷開,D2立即滅C.S閉合,D1和D2同時亮,而后D1滅,D2亮度不變;S斷開,D2立即滅,D1亮一下才滅D.S閉合,D1和D2同時亮,后D1逐漸熄滅,D2則逐漸變得更亮;S斷開,D2立即滅,D1亮一下后才逐漸熄滅解析當(dāng)S接通時,L的自感系數(shù)很大,瞬時L所在的電路視為斷路,相當(dāng)于D1與D2串聯(lián),故D1和D2同時亮且亮度相同。隨著通過L的電流逐漸增大,L的分流作用增大,因L的直流電阻不計,D1的電流逐漸減小為零。由于總電阻變小,總電流變大,D2變得更亮。當(dāng)S斷開時,原電源不再提供電流,D2處于斷路而立即滅。L產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流減小,且與D1構(gòu)成回路,則D1將亮一下后再逐漸熄滅。故選項D正確。答案D1.如圖10所示是研究自感實驗的實物電路,L1、L2是兩個規(guī)格相同的小燈泡,L為自感線圈,閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動變阻器R,使兩個燈泡的亮度相同,然后斷開開關(guān)S,則()圖10A.閉合開關(guān)S,L1、L2都逐漸變亮B.閉合開關(guān)S,L2立刻變亮,L1逐漸變亮C.閉合開關(guān)S穩(wěn)定后,L仍有自感電動勢D.閉合開關(guān)S穩(wěn)定后,斷開S,L沒有自感電動勢解析L1與線圈相連,閉合開關(guān)后線圈發(fā)生自感,L1逐漸變亮,L2與滑動變阻器相連,閉合開關(guān)后,L2立刻變亮,選項A錯誤,B正確;自感現(xiàn)象在開關(guān)閉合和斷開的時候發(fā)生,電路穩(wěn)定后,線圈沒有自感電動勢,選項C、D錯誤。答案B2.如圖11所示的電路中,電源的電動勢為E,內(nèi)阻為r,電感線圈L的直流電阻不計,電阻R的阻值大于燈泡D的阻值。在t0時刻閉合開關(guān)S,經(jīng)過一段時間后,在tt1時刻斷開S。下列表示A、B兩點間電壓UAB隨時間t變化的圖象中,正確的是()圖11解析S閉合時,通過燈泡的電流由A至B,由于電感線圈L有感抗,經(jīng)過一段時間電流穩(wěn)定時L電阻不計,可見電路的外電阻由大變小。由U外E可知U外也由大變小,所以A、C錯誤;t1時刻斷開S,由于自感,L、R、D構(gòu)成回路,通過燈泡的電流由B至A,所以t1時刻UAB反向,B正確,D錯誤。答案B渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動1.渦流(1)渦流是整塊導(dǎo)體發(fā)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,同樣遵循法拉第電磁感應(yīng)定律。(2)磁場變化越快(越大),導(dǎo)體的橫截面積S越大,導(dǎo)體材料的電阻率越小,形成的渦流就越大。2.電磁阻尼與電磁驅(qū)動的比較電磁阻尼電磁驅(qū)動不同點成因由于導(dǎo)體在磁場中運動而產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而使導(dǎo)體受到安培力由于磁場運動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)體運動方向相反,阻礙導(dǎo)體運動導(dǎo)體受安培力的方向與導(dǎo)體運動方向相同,推動導(dǎo)體運動能量轉(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),磁場能轉(zhuǎn)化為電能,通過安培力做功,電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機械能,而對外做功相同點兩者都是電磁感應(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)體與磁場間的相對運動。1.(多選)如圖12所示是高頻焊接原理示意圖。線圈中通以高頻變化的電流時,待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流通過焊縫產(chǎn)生大量熱量,將金屬熔化,把工件焊接在一起,而工件其他部分發(fā)熱很少。以下說法正確的是()圖12A.電流變化的頻率越高,焊縫處的溫度升高得越快B.電流變化的頻率越低,焊縫處的溫度升高得越快C.工件上只有焊縫處溫度升得很高是因為焊縫處的電阻小D.工件上只有焊縫處溫度升得很高是因為焊縫處的電阻大解析在互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的互感電動勢的大小與電流的變化率成正比,電流變化的頻率越高,感應(yīng)電動勢越大,由歐姆定律I知產(chǎn)生的渦流越大,故A正確,B錯誤;又PI2R,R越大P越大,焊縫處的溫度升高得越快,溫度升得很高,故C錯誤,D正確。答案AD2.如圖13所示,蹄形磁鐵的兩極間,放置一個線圈abcd,磁鐵和線圈都可以繞OO轉(zhuǎn)動,磁鐵按如圖示方向轉(zhuǎn)動時,線圈的運動情況是()圖13A.俯視,線圈順時針轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)速與磁鐵相同B.俯視,線圈逆時針轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)速與磁鐵相同C.線圈與磁鐵轉(zhuǎn)動方向相同,但轉(zhuǎn)速小于磁鐵轉(zhuǎn)速D.線圈靜止不動解析本題“原因”是磁鐵有相對線圈的運動,“效果”便是線圈要阻礙兩者的相對運動,但線圈阻止不了磁鐵的運動,線圈只好跟著磁鐵同向轉(zhuǎn)動,但轉(zhuǎn)速小于磁鐵轉(zhuǎn)速,如果二者轉(zhuǎn)速相同,就沒有相對運動,線圈就不會轉(zhuǎn)動,故選項C正確。答案C活頁作業(yè)(時間:30分鐘)A組基礎(chǔ)過關(guān)1.如圖1所示,在一個繞有線圈的可拆變壓器鐵芯上分別放一小鐵鍋水和一玻璃杯水。給線圈通入電流,一段時間后,一個容器中水溫升高,則通入的電流與水溫升高的是()圖1A.恒定直流、小鐵鍋B.恒定直流、玻璃杯C.變化的電流、小鐵鍋D.變化的電流、玻璃杯解析通入恒定電流時,所產(chǎn)生的磁場不變,不會產(chǎn)生感應(yīng)電流,通入變化的電流,所產(chǎn)生的磁場發(fā)生變化,在空間產(chǎn)生感生電場,鐵鍋是導(dǎo)體,感生電場在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生渦流,電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,使水溫升高。渦流是由變化的磁場在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的,所以玻璃杯中的水不會升溫,故C正確。答案C2.如圖2所示,關(guān)于渦流,下列說法中錯誤的是()圖2A.真空冶煉爐是利用渦流來熔化金屬的裝置B.家用電磁爐鍋體中的渦流是由恒定磁場產(chǎn)生的C.阻尼擺擺動時產(chǎn)生的渦流總是阻礙其運動D.變壓器的鐵芯用相互絕緣的硅鋼片疊成能減小渦流答案B3.如圖3所示,L為一純電感線圈(即電阻為零)。A是一燈泡,下列說法正確的是()圖3A.開關(guān)S接通瞬間,無電流通過燈泡B.開關(guān)S接通后,電路穩(wěn)定時,無電流通過燈泡C.開關(guān)S斷開瞬間,無電流通過燈泡D.開關(guān)S接通瞬間及接通穩(wěn)定后,燈泡中均有從a到b的電流,而在開關(guān)S斷開瞬間,燈泡中有從b到a的電流解析開關(guān)S接通瞬間,燈泡中的電流從a到b,線圈由于自感作用,通過它的電流將逐漸增加;開關(guān)S接通后,電路穩(wěn)定時,純電感線圈對電流無阻礙作用,將燈泡短路,燈泡中無電流通過;開關(guān)S斷開的瞬間,由于線圈的自感作用,線圈中原有向右的電流將逐漸減小,線圈和燈泡形成回路,故燈泡中有從b到a的瞬間電流。答案B4.如圖4所示,在磁感應(yīng)強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中,金屬桿MN在平行金屬導(dǎo)軌上以速度v向右勻速滑動,MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E1;若磁感應(yīng)強度增為2B,其他條件不變,MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢變?yōu)镋2。則通過電阻R的電流方向及E1與E2之比E1E2分別為()圖4A.ca,21 B.ac,21C.ac,12 D.ca,12解析用右手定則判斷出兩次金屬棒MN中的電流方向為NM,所以電阻R中的電流方向ac。由電動勢公式EBlv可知,故選項C正確。答案C5.(2018·吉林省長春市七校聯(lián)考)一匝由粗細(xì)均勻的同種導(dǎo)線繞成的矩形導(dǎo)線框abcd固定不動,其中矩形區(qū)域efcd存在磁場(未畫出),磁場方向與線圈平面垂直,磁感應(yīng)強度大小B隨時間t均勻變化,且k(k>0),已知abfc4L,bc5L,已知L長度的電阻為r,則導(dǎo)線框abcd中的電流為()圖5A. B. C. D.解析電路中的總電阻為R18r,電路中的感應(yīng)電動勢為ES16kL2,導(dǎo)線框abcd中的電流為I,選項A正確。答案A6.物理課上,老師做了一個“電磁阻尼”實驗:如圖6所示,彈簧上端固定,下端懸掛一個磁鐵,將磁鐵托起到某一高度后放開,磁鐵能上下振動較長時間才停下來;如果在磁鐵下方放一個固定的鋁質(zhì)圓環(huán),使磁鐵上下振動時穿過它,磁鐵就會很快地停下來。某同學(xué)另找器材再探究此實驗。他安裝好器材,經(jīng)反復(fù)實驗后發(fā)現(xiàn):磁鐵下方放置圓環(huán),并沒有對磁鐵的振動產(chǎn)生影響,對比老師演示的實驗,其原因可能是()圖6A.彈簧的勁度系數(shù)太小B.磁鐵的質(zhì)量太小C.磁鐵的磁性太強D.圓環(huán)的材料與老師用的不同解析圓環(huán)沒有對磁鐵的振動產(chǎn)生影響,是由于沒有發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象,因此只可能是圓環(huán)材料不是金屬,與老師用的材料不同引起的,所以選項D正確。答案D7.如圖7所示,用粗細(xì)相同的銅絲做成邊長分別為L和2L的兩只閉合線框a和b,以相同的速度從磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場區(qū)域中勻速地拉到磁場外,不考慮線框的重力,若閉合線框的電流分別為Ia、Ib,則IaIb為()圖7A.14 B.12C.11 D.不能確定解析產(chǎn)生的電動勢為EBLv,由閉合電路歐姆定律得I,又Lb2La,由電阻定律知Rb2Ra,故IaIb11。答案C8.(多選)用一根橫截面積為S、電阻率為的硬質(zhì)導(dǎo)線做成一個半徑為r的圓環(huán),ab為圓環(huán)的一條直徑。如圖8所示,在ab的左側(cè)存在一個均勻變化的勻強磁場,磁場垂直圓環(huán)所在平面,磁感應(yīng)強度大小隨時間的變化率k(k<0)。則()圖8A.圓環(huán)中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流B.圓環(huán)具有擴張的趨勢C.圓環(huán)中感應(yīng)電流的大小為D.圖中a、b兩點間的電勢差Uab解析磁通量均勻減少,根據(jù)楞次定律可知,圓環(huán)中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流,選項A錯誤;圓環(huán)在磁場中的部分,受到向外的安培力,所以有擴張的趨勢,選項B正確;圓環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為,則圓環(huán)中的電流大小為I,選項C錯誤;Uab,選項D正確。答案BDB組能力提升9.(2018·寧波聯(lián)考)(多選)單匝線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動,穿過線圈的磁通量隨時間t的關(guān)系圖象如圖9所示,則()圖9A.在t0時刻,線圈中磁通量最大,感應(yīng)電動勢也最大B.在t1×102 s時刻,感應(yīng)電動勢最大C.在t2×102 s時刻,感應(yīng)電動勢為零D.在02×102 s時間內(nèi),線圈中感應(yīng)電動勢的平均值為零解析由法拉第電磁感應(yīng)定律知E,故t0及t2×102 s時刻,E0,A錯誤,C正確;t1×102s,E最大,B正確;在02×102 s時間內(nèi),0,故E0,D錯誤。答案BC10.(2017·全國卷,18)掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動對STM的擾動,在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板,并施加磁場來快速衰減其微小振動,如圖10所示。無擾動時,按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場;出現(xiàn)擾動后,對于紫銅薄板上下及其左右振動的衰減最有效的方案是()圖10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)振動時,紫銅薄板隨之上下及左右振動,在磁場中的部分有時多有時少,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;在B、D圖中,只有紫銅薄板左右振動才產(chǎn)生感應(yīng)電流,而上下振動無電流產(chǎn)生;在C圖中,無論紫銅薄板上下振動還是左右振動,都不會產(chǎn)生感應(yīng)電流,故選項A正確,B、C、D錯誤。答案A11.(1)如圖11甲所示,兩根足夠長的平行導(dǎo)軌,間距L0.3 m,在導(dǎo)軌間有垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B10.5 T。一根直金屬桿MN以v2 m/s的速度向右勻速運動,桿MN始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。桿MN的電阻r11 ,導(dǎo)軌的電阻可忽略。求桿MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E1;(2)如圖乙所示,一個匝數(shù)n100的圓形線圈,面積S10.4 m2,電阻r21 。在線圈中存在面積S20.3 m2垂直線圈平面(指向紙外)的勻強磁場區(qū)域,磁感應(yīng)強度B2隨時間t變化的關(guān)系如圖丙所示。求圓形線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E2;(3)將一個R2 的電阻分別與圖甲和圖乙中的a、b端相連接,然后b端接地。試判斷以上兩種情況中,哪種情況a端的電勢較高?并求出較高的電勢a。圖11解析(1)桿MN做切割磁感線的運動,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E1B1Lv0.3 V。(2)穿過圓形線圈的磁通量發(fā)生變化,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E2nS24.5 V。(3)題圖甲中a>b0,題圖乙中a<b0,所以當(dāng)電阻R與題圖甲中的導(dǎo)軌相連接時,a端的電勢較高。此時通過電阻R的電流I電阻R兩端的電勢差abIRa端的電勢aIR0.2 V。答案(1)0.3 V(2)4.5 V(3)與圖甲中的導(dǎo)軌相連接a端電勢高a0.2 V12.某同學(xué)設(shè)計一個發(fā)電測速裝置,工作原理如圖12所示。一個半徑為R0.1 m的圓形金屬導(dǎo)軌固定在豎直平面上,一根長為R的金屬棒OA,A端與導(dǎo)軌接觸良好,O端固定在圓心處的轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)軸的左端有一個半徑為r的圓盤,圓盤和金屬棒能隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動。圓盤上繞有不可伸長的細(xì)線,下端掛著一個質(zhì)量為m0.5 kg的鋁塊。在金屬導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面向右的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B0.5 T。a點與導(dǎo)軌相連,b點通過電刷與O端相連。測量a、b兩點間的電勢差U可算得鋁塊速度。鋁塊由靜止釋放,下落h0.3 m時,測得U0.15 V。(細(xì)線與圓盤間沒有滑動,金屬棒、導(dǎo)軌、導(dǎo)線及電刷的電阻均不計,重力加速度g10 m/s2)圖12(1)測U時,與a點相接的是電壓表的“正極”還是“負(fù)極”?(2)求此時鋁塊的速度大小;(3)求此下落過程中鋁塊機械能的損失。解析(1)由右手定則知,金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的方向由OA,故A端電勢高于O端電勢,與a點相接的是電壓表的“正極”。(2)由電磁感應(yīng)定律得UE,BR2,UBR2,vrR,所以v2 m/s。(3)Emghmv2。代入數(shù)據(jù)得E0.5 J。答案(1)正極(2)2 m/s(3)0.5 J19

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本文((浙江選考)2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第9章 電磁感應(yīng) 第2講 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感 渦流學(xué)案)為本站會員(Sc****h)主動上傳,裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對上載內(nèi)容本身不做任何修改或編輯。 若此文所含內(nèi)容侵犯了您的版權(quán)或隱私,請立即通知裝配圖網(wǎng)(點擊聯(lián)系客服),我們立即給予刪除!

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