2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十章 電磁感應(yīng)考點(diǎn)通關(guān)考 綱 下 載考 情 上 線1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象()2磁通量()3法拉第電磁感應(yīng)定律()4楞次定律()5自感、渦流()高考地位本章是高考的必考內(nèi)容，在歷年高考中所占分值較高，考查的題型一般多為選擇，考查的難度中等，試題的綜合程度較高考點(diǎn)布設(shè)1.感應(yīng)電流的產(chǎn)生及方向的判定，圖象的考查2法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用3電磁感應(yīng)現(xiàn)象與磁場、電路、力學(xué)等知識的綜合電磁感應(yīng)現(xiàn)象想一想磁通量是研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的重要物理量。如圖1011所示，通有恒定電流的導(dǎo)線MN與閉合線框共面，第一次將線框由位置1平移到位置2，第二次將線框繞cd邊翻轉(zhuǎn)到2，設(shè)先后兩次通過線框的磁通量變化分別為1和2，則1和2大小關(guān)系是什么？圖1011提示：設(shè)線框在位置1時的磁通量為1，在位置2時的磁通量為2，直線電流產(chǎn)生的磁場在1處比在2處要強(qiáng)。若平移線框，則112，若轉(zhuǎn)動線框，磁感線是從線框的正反兩面穿過的，一正一負(fù)，因此212。根據(jù)分析知：1<2。記一記1電磁感應(yīng)現(xiàn)象當(dāng)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時，電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生的現(xiàn)象。2產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件表述1閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場內(nèi)做切割磁感線運(yùn)動。表述2穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。試一試1試分析圖1012中各種情形，金屬線框或線圈里不能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()圖1012解析：選AB、C、D均能產(chǎn)生感應(yīng)電流。楞次定律右手定則想一想用如圖1013所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證楞次定律，當(dāng)條形磁鐵自上而下穿過固定的線圈時，通過電流計(jì)的感應(yīng)電流方向是怎樣的。圖1013提示：磁鐵磁感線的方向是從上到下，磁鐵穿過的過程中，磁通量向下先增加后減少，由楞次定律判斷知，磁通量向下增加時，感應(yīng)電流的磁場阻礙增加，方向向上，根據(jù)安培定則知感應(yīng)電流的方向?yàn)閍Gb；磁通量向下減少時，感應(yīng)電流的磁場應(yīng)該向下，感應(yīng)電流方向?yàn)閎Ga。記一記1楞次定律(1)內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。(2)適用范圍：一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象。2右手定則(1)內(nèi)容：伸開右手，讓拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線垂直從手心進(jìn)入，并使拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動的方向，這時四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。(2)適用情況：導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流。試一試2多選利用如圖1014所示兩個裝置研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象。圖(甲)中，將電鍵S閉合以后，電流表指針由中央位置向左偏轉(zhuǎn)；圖(乙)中，將線圈A和電流表串聯(lián)起來，移動條形磁鐵B或線圈A，仔細(xì)觀察電流表指針的轉(zhuǎn)動情況。若發(fā)現(xiàn)電流表指針從中央向右側(cè)偏轉(zhuǎn)，則以下判斷正確的是() 圖1014A.若靠近線圈一端的是N極，磁鐵正在遠(yuǎn)離線圈B若靠近線圈一端的是N極，線圈正在移近磁鐵C若靠近線圈一端的是S極，磁鐵正在移近線圈D若靠近線圈一端的是S極，線圈正在遠(yuǎn)離磁鐵解析：選AC由圖甲所示可知，將電鍵S閉合以后，電流從正接線柱流入電流表，電流表指針由中央位置向左偏轉(zhuǎn)；若電流表指針從中央向右側(cè)偏轉(zhuǎn)，則電流從負(fù)接線柱流入電流表；A項(xiàng)，若靠近線圈一端的是N極，則穿過線圈的磁場向下，磁鐵正在遠(yuǎn)離線圈，穿過線圈的磁通量減小，由楞次定律可知，感應(yīng)電流從電流表負(fù)接線柱流入電流表，指針向左偏轉(zhuǎn)，故A正確；B項(xiàng)，若靠近線圈一端的是N極，則穿過線圈的磁場向下，磁鐵正移近線圈，穿過線圈的磁通量增加，由楞次定律可知，感應(yīng)電流從電流表正接線柱流入電流表，指針將向左偏轉(zhuǎn)，故B錯誤；C項(xiàng)，若靠近線圈一端的是S，則穿過線圈的磁場向上，磁鐵正在移近線圈，穿過線圈的磁通量增加，由楞次定律可知，感應(yīng)電流從電流表負(fù)接線柱流入電流表，指針向右偏轉(zhuǎn)，故C正確；D項(xiàng)，若靠近線圈一端的是S極，則穿過線圈的磁場向上，磁鐵正在遠(yuǎn)離線圈，穿過線圈的磁通量減小，由楞次定律可知，感應(yīng)電流從電流表正接線柱流入電流表，指針向左偏轉(zhuǎn)，故D錯誤。楞次定律的應(yīng)用1.楞次定律中“阻礙”的含義2感應(yīng)電流方向判斷的兩種方法方法一用楞次定律判斷方法二用右手定則判斷該方法適用于部分導(dǎo)體切割磁感線。判斷時注意掌心、四指、拇指的方向：(1)掌心磁感線垂直穿入；(2)拇指指向?qū)w運(yùn)動的方向；(3)四指指向感應(yīng)電流的方向。例1多選如圖1015所示，磁場垂直于紙面，磁感應(yīng)強(qiáng)度在豎直方向均勻分布，水平方向非均勻分布。一銅制圓環(huán)用絲線懸掛于O點(diǎn)，將圓環(huán)拉至位置a后無初速釋放，在圓環(huán)從a擺向b的過程中()圖1015A感應(yīng)電流方向先逆時針后順時針再逆時針B感應(yīng)電流的方向一直是逆時針C安培力方向始終與速度方向相反D安培力方向始終沿水平方向解析圓環(huán)從位置a無初速釋放，在到達(dá)磁場分界線之前，穿過圓環(huán)向里的磁感線條數(shù)增加，根據(jù)楞次定律可知，圓環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r針，圓環(huán)經(jīng)過磁場分界線之時，穿過圓環(huán)向里的磁感線條數(shù)減少，根據(jù)楞次定律可知，圓環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r針；圓環(huán)通過磁場分界線之后，穿過圓環(huán)向外的磁感線條數(shù)減少，根據(jù)楞次定律可知，圓環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r針；因磁場在豎直方向分布均勻，圓環(huán)所受豎直方向的安培力平衡，故總的安培力沿水平方向。綜上所述，正確選項(xiàng)為A、D。答案AD對右手定則的理解和應(yīng)用(1)利用右手定則判斷閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向。常見的幾種切割情況：導(dǎo)體平動切割磁感線；導(dǎo)體轉(zhuǎn)動切割磁感線；導(dǎo)體不動，磁場運(yùn)動，等效為磁場不動，導(dǎo)體反方向切割磁感線；應(yīng)用安培定則，確立感應(yīng)電流的方向。(2)切割磁感線的導(dǎo)體相當(dāng)于電源，如果不能構(gòu)成閉合回路，其兩端的電壓就是電源電動勢；若構(gòu)成了閉合回路，有感應(yīng)電流產(chǎn)生，其兩端電壓是路端電壓。感應(yīng)電流在導(dǎo)體內(nèi)部從低電勢流向高電勢。(3)楞次定律和右手定則的關(guān)系：從研究對象上說，楞次定律研究的是整個閉合回路，右手定則研究的是閉合電路的一部分導(dǎo)體，即一段導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動。從適用范圍上說，楞次定律可應(yīng)用于磁通量變化引起感應(yīng)電流的各種情況(包括一部分導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動的情況)，右手定則只適用于一段導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動的情況。因此，右手定則是楞次定律的一種特殊情況。例2如圖1016所示，水平地面上方有正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，電場豎直向下，磁場垂直紙面向外。半圓形鋁框從直徑處于水平位置時，沿豎直平面由靜止開始下落。不計(jì)阻力，a、b兩端落到地面的次序是()圖1016Aa先于bBb先于aCa、b同時落地 D無法判定解析下落時雖然只有感應(yīng)電動勢沒有安培力，但正電荷向a端運(yùn)動、負(fù)電荷向右運(yùn)動，a端受電場力方向向下，加速度大，先落地。答案A閉合導(dǎo)體框在磁場中平動切割磁感線，穿過導(dǎo)體框的磁通量沒有發(fā)生變化，不能產(chǎn)生感應(yīng)電流但仍能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。楞次定律、右手定則、左手定則、安培定則的綜合應(yīng)用1.規(guī)律比較基本現(xiàn)象應(yīng)用的定則或定律運(yùn)動電荷、電流產(chǎn)生磁場安培定則磁場對運(yùn)動電荷、電流的作用力左手定則電磁部分導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動右手定則感應(yīng)閉合回路磁通量的變化楞次定律2應(yīng)用區(qū)別關(guān)鍵是抓住因果關(guān)系：(1)因電而生磁(IB)安培定則；(2)因動而生電(v、BI)右手定則；(3)因電而受力(I、BF安)左手定則。3相互聯(lián)系(1)應(yīng)用楞次定律，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，有時也可以直接應(yīng)用楞次定律的推論確定。例3多選如圖1017所示，兩個線圈套在同一個鐵芯上，線圈的繞向在圖中已經(jīng)標(biāo)出。左線圈連著平行導(dǎo)軌M和N，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，在導(dǎo)軌垂直方向上放著金屬棒ab，金屬棒處在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場中。下列說法中正確的是()圖1017A當(dāng)金屬棒ab向右勻速運(yùn)動時，a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)，c點(diǎn)電勢高于d點(diǎn)B當(dāng)金屬棒ab向右勻速運(yùn)動時，b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)，c點(diǎn)與d點(diǎn)等電勢C當(dāng)金屬棒ab向右加速運(yùn)動時，b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)，c點(diǎn)電勢高于d點(diǎn)D當(dāng)金屬棒ab向右加速運(yùn)動時，b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)，d點(diǎn)電勢高于c點(diǎn)審題指導(dǎo)解答本題首先要明確磁場的方向，再假設(shè)能形成閉合電路，然后用右手定則判斷感應(yīng)電流的電流方向，從而判斷電勢的高低端。解析當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動而切割磁感線時，金屬棒產(chǎn)生恒定感應(yīng)電動勢，由右手定則判斷電流方向由ab。根據(jù)電流從電源(ab相當(dāng)于電源)正極流出沿外電路回到電源負(fù)極的特點(diǎn)，可以判斷b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)。又左線圈中的感應(yīng)電動勢恒定，則感應(yīng)電流也恒定，所以穿過右線圈的磁通量保持不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流。當(dāng)ab向右做加速運(yùn)動時，由右手定則可推斷ba，電流沿逆時針方向。又由EBLv可知ab導(dǎo)體兩端的E不斷增大，那么左邊電路中的感應(yīng)電流也不斷增大，由安培定則可判斷它在鐵芯中的磁感線方向是沿逆時針方向的，并且場強(qiáng)不斷增強(qiáng)，所以右邊電路的線圈中的向上的磁通量不斷增加。由楞次定律可判斷右邊電路的感應(yīng)電流方向應(yīng)沿逆時針，而在右線圈組成的電路中，感應(yīng)電動勢僅產(chǎn)生在繞在鐵芯上的那部分線圈上。把這個線圈看作電源，由于電流是從c沿內(nèi)電路(即右線圈)流向d，所以d點(diǎn)電勢高于c點(diǎn)。答案BD楞次定律描述的是感應(yīng)電流與磁通量變化之間的關(guān)系，常用于判斷感應(yīng)電流的方向或其所受安培力的方向，一般有以下四種呈現(xiàn)方式：(1)阻礙原磁通量的變化，即“增反減同”。(2)阻礙相對運(yùn)動，即“來拒去留”。(3)使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢，即“增縮減擴(kuò)”。(4)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)，即“增反減同”。典例多選如圖1018所示，光滑固定的金屬導(dǎo)軌M、N水平放置，兩根導(dǎo)體棒P、Q平行放置在導(dǎo)軌上，形成一個閉合回路，一條形磁鐵從高處下落接近回路時()圖1018AP、Q將相互靠攏BP、Q將相互遠(yuǎn)離C磁鐵的加速度仍為gD磁鐵的加速度小于g審題指導(dǎo)可以應(yīng)用楞次定律確定P、Q中的感應(yīng)電流的方向，再根據(jù)左手定則確定感應(yīng)電流受到的安培力來確定P、Q的運(yùn)動方向，根據(jù)感應(yīng)電流的磁場的“阻礙”作用確定磁鐵的加速度。還可以根據(jù)楞次定律的一些結(jié)論直接解答。解析法一：設(shè)磁鐵下端為N極，如圖1019所示，根據(jù)楞次定律可判斷出P、Q中的感應(yīng)電流方向，根據(jù)左手定則可判斷P、Q所受安培力的方向。可見，P、Q將互相靠攏。由于回路所受安培力的合力向下，由牛頓第三定律，磁鐵將受到向上的反作用力，從而加速度小于g。當(dāng)磁鐵下端為S極時，根據(jù)類似的分析可得到相同的結(jié)果，所以，本題應(yīng)選A、D。圖1019法二：根據(jù)楞次定律的另一種表述感應(yīng)電流的效果，總要反抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因。本題中“原因”是回路中磁通量的增加，歸根結(jié)底是磁鐵靠近回路，“效果”便是阻礙磁通量的增加和磁鐵的靠近。所以，P、Q將互相靠近且磁鐵的加速度小于g，應(yīng)選A、D。答案AD題后悟道應(yīng)用楞次定律及其推論時，要注意“阻礙”的具體含義(1)從阻礙磁通量的變化理解為：當(dāng)磁通量增大時，會阻礙磁通量增大，當(dāng)磁通量減小時，會阻礙磁通量減小。(2)從阻礙相對運(yùn)動理解為：阻礙相對運(yùn)動是“阻礙”的又一種體現(xiàn)，表現(xiàn)在“近斥遠(yuǎn)吸，來拒去留”。(3)從阻礙電流的變化(自感現(xiàn)象)理解為：阻礙電流的變化，增則反，減則同。如圖10110所示，導(dǎo)軌間的磁場方向垂直于紙面向里，當(dāng)導(dǎo)線MN在導(dǎo)軌上向右加速滑動時，正對電磁鐵A的圓形金屬環(huán)B中()圖10110A有感應(yīng)電流，且B被A吸引B無感應(yīng)電流C可能有，也可能沒有感應(yīng)電流D有感應(yīng)電流，且B被A排斥解析：選DMN向右加速滑動，根據(jù)右手定則，MN中的電流方向從NM，且大小在逐漸變大，根據(jù)安培定則知，電磁鐵A的左端為N極，且磁場強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，根據(jù)楞次定律知，B環(huán)中的感應(yīng)電流產(chǎn)生的內(nèi)部磁場方向向右，B被A排斥。故D正確。隨堂鞏固落實(shí)1.(xx江西師大附中8月聯(lián)考)如圖10111所示，豎直放置的條形磁鐵中央，有一閉合金屬彈性圓環(huán)，條形磁鐵中心線與彈性環(huán)軸線重合，現(xiàn)將彈性圓環(huán)均勻向外擴(kuò)大，下列說法中正確的是()圖10111A穿過彈性圓環(huán)的磁通量增大B從上往下看，彈性圓環(huán)中有順時針方向的感應(yīng)電流C彈性圓環(huán)中無感應(yīng)電流D彈性圓環(huán)受到的安培力方向沿半徑向外解析：選B豎直向下穿過條形磁鐵的磁感線與磁鐵外部的磁感線形成閉合曲線，因此條形磁鐵內(nèi)外部磁感線的條數(shù)相等。當(dāng)圓環(huán)擴(kuò)大時，向下的磁感線條數(shù)不變，向上的磁感線條數(shù)增加，故總的磁感線條數(shù)向下減少，由楞次定律知B對。2(xx蘇北聯(lián)考)如圖10112所示，一條形磁鐵從左向右勻速穿過線圈，當(dāng)磁鐵經(jīng)過A、B兩位置時，線圈中()圖10112A感應(yīng)電流方向相同，感應(yīng)電流所受作用力的方向相同B感應(yīng)電流方向相反，感應(yīng)電流所受作用力的方向相反C感應(yīng)電流方向相反，感應(yīng)電流所受作用力的方向相同D感應(yīng)電流方向相同，感應(yīng)電流所受作用力的方向相反解析：選C當(dāng)磁鐵經(jīng)過A位置時，線圈中磁通量增大，由楞次定律可知，線圈中感應(yīng)電流從左向右看為順時針方向；當(dāng)磁鐵經(jīng)過B位置時，線圈中磁通量減小，由楞次定律可知，線圈中感應(yīng)電流從左向右看為逆時針方向，感應(yīng)電流所受作用力的方向相同，選項(xiàng)A、B、D錯誤，C正確。3(xx寶安區(qū)模擬)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個電磁沖擊鉆，其原理示意圖如圖10113所示，若發(fā)現(xiàn)鉆頭M突然向右運(yùn)動，則可能是()圖10113A開關(guān)S由斷開到閉合的瞬間B開關(guān)S由閉合到斷開的瞬間C保持開關(guān)S閉合，變阻器滑片P加速向右滑動D保持開關(guān)S閉合，變阻器滑片P勻速向右滑動解析：選AA項(xiàng)，開關(guān)S由斷開到閉合的瞬間，穿過M的磁通量變大，為阻礙磁通量變大，鉆頭向右運(yùn)動，故A正確；B項(xiàng)，開關(guān)S由閉合到斷開的瞬間，穿過M的磁通量減小，為阻礙磁通量的減小，鉆頭向左運(yùn)動，不符合題意，故B錯誤；C項(xiàng)，保持開關(guān)S閉合，變阻器滑片P加速向右滑動，穿過M的磁通量減小，為阻礙磁通量減小，鉆頭向左運(yùn)動，不符合題意，故C錯誤；D項(xiàng)，保持開關(guān)S閉合，變阻器滑片P勻速向右滑動，穿過M的磁通量減小，為阻礙磁通量減小，鉆頭向左運(yùn)動，不符合題意，故D錯誤。4.多選(xx廣東七校聯(lián)考)如圖10114所示，和是一對異名磁極，ab為放在其間的金屬棒。ab和cd用導(dǎo)線連成一個閉合回路。當(dāng)ab棒向左運(yùn)動時，cd導(dǎo)線受到向下的磁場力。則有()圖10114A由此可知d電勢高于c電勢B由此可知是S極C由此可知是N極D當(dāng)cd棒向下運(yùn)動時，ab導(dǎo)線受到向左的磁場力解析：選BDA項(xiàng)，由左手定則可知，cd棒受到的安培力向下，所以cd棒中電流方向是：由c指向d，所以c點(diǎn)的電勢高于d點(diǎn)的電勢，故A錯誤；B、C項(xiàng)，結(jié)合A的分析可知，ab中的電流由b流向a，ab棒向左運(yùn)動時，由右手定則可知，ab棒所處位置磁場方向：豎直向上，則是S極，是N極；故B正確，C錯誤；D項(xiàng)，當(dāng)cd棒向下運(yùn)動時，根據(jù)右手定則可知，在cd中產(chǎn)生的電流由d流向c，ab中由a流向b，所以根據(jù)左手定則可知ab導(dǎo)線受到向左的磁場力，故D正確。5.(xx上海高考)為判斷線圈繞向，可將靈敏電流計(jì)G與線圈L連接，如圖10115所示。已知線圈由a端開始繞至b端，當(dāng)電流從電流計(jì)G左端流入時，指針向左偏轉(zhuǎn)。圖10115(1)將磁鐵N極向下從線圈上方豎直插入L時，發(fā)現(xiàn)指針向左偏轉(zhuǎn)。俯視線圈，其繞向?yàn)開(填：“順時針”或“逆時針”)。(2)當(dāng)條形磁鐵從圖中的虛線位置向右遠(yuǎn)離L時，指針向右偏轉(zhuǎn)。俯視線圈，其繞向?yàn)開(填：“順時針”或“逆時針”)。解析：(1)將磁鐵N極向下從線圈上方豎直插入L時，發(fā)現(xiàn)指針向左偏轉(zhuǎn)，說明L中電流從b到a。根據(jù)楞次定律，L中應(yīng)該產(chǎn)生豎直向上的磁場。由安培定則可知，俯視線圈，電流為順時針方向，線圈其繞向?yàn)轫槙r針。(2)當(dāng)條形磁鐵從圖中的虛線位置向右遠(yuǎn)離L時，指針向右偏轉(zhuǎn)，說明L中電流從a到b。根據(jù)楞次定律，L中應(yīng)該產(chǎn)生豎直向上的磁場。由安培定則可知，俯視線圈，電流為逆時針方向，俯視線圈，其繞向?yàn)槟鏁r針。答案：(1)順時針(2)逆時針課時跟蹤檢測高考?？碱}型：選擇題實(shí)驗(yàn)題計(jì)算題一、單項(xiàng)選擇題1(xx全國卷新課標(biāo))在法拉第時代，下列驗(yàn)證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實(shí)驗(yàn)中，能觀察到感應(yīng)電流的是()A將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，然后觀察電流表的變化B在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后觀察電流表的變化C將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接，往線圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表的變化D繞在同一鐵環(huán)上的兩個線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表的變化解析：選D只形成閉合回路，回路中的磁通量不變化，不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，A、B、C錯誤；給線圈通電或斷電瞬間，通過閉合回路的磁通量變化，會產(chǎn)生感應(yīng)電流，能觀察到電流表的變化，D正確。2(xx北京高考)物理課上，老師做了一個奇妙的“跳環(huán)實(shí)驗(yàn)”。如圖1，她把一個帶鐵芯的線圈L、開關(guān)S和電源用導(dǎo)線連接起來后，將一金屬套環(huán)置于線圈L上，且使鐵芯穿過套環(huán)。閉合開關(guān)S的瞬間，套環(huán)立刻跳起。某同學(xué)另找來器材再探究此實(shí)驗(yàn)。他連接好電路，經(jīng)重復(fù)試驗(yàn)，線圈上的套環(huán)均未動。對比老師演示的實(shí)驗(yàn)，下列四個選項(xiàng)中，導(dǎo)致套環(huán)未動的原因可能是()圖1A線圈接在了直流電源上B電源電壓過高C所選線圈的匝數(shù)過多D所用套環(huán)的材料與老師的不同解析：選D金屬套環(huán)跳起的原因是開關(guān)S閉合時，套環(huán)上產(chǎn)生的感應(yīng)電流與通電線圈上的電流相互作用而引起的。無論實(shí)驗(yàn)用交流電還是直流電，閉合開關(guān)S瞬間，金屬套環(huán)都會跳起。如果套環(huán)是塑料材料做的，則不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，也就不會受安培力作用而跳起。所以答案是D。3.如圖2，均勻帶正電的絕緣圓環(huán)a與金屬圓環(huán)b同心共面放置。當(dāng)a繞O點(diǎn)在其所在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時，b中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，且具有收縮趨勢，由此可知，圓環(huán)a()圖2A順時針加速旋轉(zhuǎn)B順時針減速旋轉(zhuǎn)C逆時針加速旋轉(zhuǎn)D逆時針減速旋轉(zhuǎn)解析：選Bb中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，這是因?yàn)閎圓環(huán)中的向外的磁通量增大或向里的磁通量減小所致。討論時要注意a圓環(huán)產(chǎn)生的磁場有環(huán)內(nèi)與環(huán)外之分，但環(huán)內(nèi)磁感線的條數(shù)與環(huán)外磁感線條數(shù)相等。要使b圓環(huán)中產(chǎn)生向外的磁通量增大，即a環(huán)內(nèi)產(chǎn)生向外的磁場，且增大，故a圓環(huán)應(yīng)逆時針加速旋轉(zhuǎn)，此時a、b兩環(huán)中為異向電流相互排斥，b圓環(huán)應(yīng)具有擴(kuò)張趨勢，故C錯。要使b圓環(huán)中產(chǎn)生向里的磁通量減小，即a環(huán)內(nèi)產(chǎn)生向里的磁場，且減小，故a圓環(huán)應(yīng)順時針減速旋轉(zhuǎn)，此時a、b兩環(huán)中為同向電流相互吸引，b圓環(huán)應(yīng)具有收縮趨勢，故B對。4(xx廣東高考)如圖3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()圖3A在P和Q中都做自由落體運(yùn)動B在兩個下落過程中的機(jī)械能都守恒C在P中的下落時間比在Q中的長D落至底部時在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，P中的磁通量發(fā)生變化，P中產(chǎn)生感應(yīng)電流，給小磁塊一個向上的磁場力，阻礙小磁塊向下運(yùn)動，因此小磁塊在P中不是做自由落體運(yùn)動，而塑料管Q中不會產(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，A項(xiàng)錯誤；P中的小磁塊受到的磁場力對小磁塊做負(fù)功，機(jī)械能不守恒，B項(xiàng)錯誤；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，因此從靜止開始下落相同高度，在P中下落的時間比在Q中下落的時間長，C項(xiàng)正確；根據(jù)動能定理可知，落到底部時在P中的速度比在Q中的速度小，D項(xiàng)錯誤。5.(xx江蘇徐州摸底)如圖4所示，長直導(dǎo)線與矩形導(dǎo)線框固定在同一平面內(nèi)，直導(dǎo)線中通有圖示方向電流。當(dāng)電流逐漸減弱時，下列說法正確的是()圖4A穿過線框的磁通量不變B線框中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流C線框中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流D線框所受安培力的合力向右解析：選B根據(jù)右手螺旋定則，穿過線框的磁感線垂直于紙面向里，當(dāng)電流逐漸減弱時，電流周圍的磁感應(yīng)強(qiáng)度減小，穿過線框的磁通量減小，再根據(jù)楞次定律，為了阻礙磁通量的“減小”，線框中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，同時，線框具有水平向左運(yùn)動的趨勢，即線框所受安培力的合力向左，選項(xiàng)A、C、D錯誤，B正確。二、多項(xiàng)選擇題6(xx 淮安模擬)如圖5所示，“U”形金屬框架固定在水平面上，金屬桿ab與框架間無摩擦，整個裝置處于豎直方向的磁場中。若因磁場的變化，使桿ab向右運(yùn)動，則磁感應(yīng)強(qiáng)度()圖5A方向向下并減小B方向向下并增大C方向向上并增大 D方向向上并減小解析：選AD因磁場變化，發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，桿ab中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，而使桿ab受到磁場力的作用，并發(fā)生向右運(yùn)動。ab向右運(yùn)動，使得閉合回路中磁通量有增加的趨勢，說明原磁場的磁通量必定減弱，即磁感應(yīng)強(qiáng)度正在減小，與方向向上、向下無關(guān)。故A、D正確，B、C錯誤。7如圖6(a)，圓形線圈P靜止在水平桌面上，其正上方懸掛一相同的線圈Q、P和Q共軸，Q中通有變化電流，電流隨時間變化的規(guī)律如圖(b)所示。P所受的重力為G，桌面對P的支持力為N，則()圖6At1時刻N(yùn)G Bt2時刻N(yùn)GCt3時刻N(yùn)G Dt4時刻N(yùn)G解析：選ADt1時刻Q中電流正在增大，穿過P環(huán)中的磁通量正在增大，為了阻礙該磁通量的增大，P中感應(yīng)電流的磁場必與之相反，因而兩者有排斥作用，使得P對桌面的壓力大于重力；t2、t4時刻Q中的電流不變，則穿過P環(huán)的磁通量不變化，因而沒有感應(yīng)電流，那么P環(huán)對桌面的壓力等于重力；t3時刻P環(huán)中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，但此時Q環(huán)中的電流為零，因而兩者之間無作用力，故P對桌面的壓力等于重力。8.如圖7所示，AOC是光滑的金屬軌道，AO沿豎直方向，OC沿水平方向，PQ是一根金屬直桿，如圖所示立在導(dǎo)軌上，直桿從圖示位置由靜止開始在重力作用下運(yùn)動，運(yùn)動過程中Q端始終在OC上，空間存在著垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，則在PQ桿滑動的過程中，下列判斷正確的是()圖7A感應(yīng)電流的方向始終是由PQB感應(yīng)電流的方向先是由PQ，后是由QPCPQ受磁場力的方向垂直桿向左DPQ受磁場力的方向先垂直于桿向左，后垂直于桿向右解析：選BD在PQ桿滑動的過程中，桿與導(dǎo)軌所圍成的三角形面積先增大后減小，三角形POQ內(nèi)的磁通量先增大后減小，由楞次定律可判斷B項(xiàng)對；再由PQ中電流方向及左手定則可判斷D項(xiàng)對。三、實(shí)驗(yàn)題9如圖8是研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置圖，結(jié)合圖片，請說出能產(chǎn)生感應(yīng)電流的幾種做法(至少三種)。圖8(1)_；(2)_；(3)_。解析：只要讓穿過B線圈中的磁通量發(fā)生變化，B環(huán)中就會有感應(yīng)電流產(chǎn)生，可以使用的方法如：斷開或閉合開關(guān)瞬間；保持開關(guān)接通，調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值；保持開關(guān)接通，讓A線圈遠(yuǎn)離或者接近B線圈；以上做法均可以觀察到感應(yīng)電流。答案：見解析四、計(jì)算題10.如圖9所示，固定于水平面上的金屬架CDEF處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運(yùn)動。t0時，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，此時MN到達(dá)的位置使MDEN構(gòu)成一個邊長為l的正方形。為使MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，從t0開始，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的關(guān)系式。圖9解析：要使MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，應(yīng)使穿過線圈平面的磁通量不發(fā)生變化在t0時刻，穿過線圈平面的磁通量1B0SB0l2設(shè)t時刻的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，此時磁通量為2Bl(lvt)由12得B答案：B11.磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場僅存在于邊長為2l的正方形范圍內(nèi)，有一個電阻為R、邊長為l的正方形導(dǎo)線框abcd，沿垂直于磁感線方向，以速度v勻速通過磁場，如圖10所示，從ab進(jìn)入磁場時開始計(jì)時，到線框離開磁場為止。圖10(1)畫出穿過線框的磁通量隨時間變化的圖象。(2)判斷線框中有無感應(yīng)電流。若有，答出感應(yīng)電流的方向。解析：(1)進(jìn)入磁場的過程中磁通量均勻地增加，完全進(jìn)入以后磁通量不變，之后磁通量均勻減小，如圖所示。(2)線框進(jìn)入磁場階段，磁通量增加，由楞次定律得電流方向?yàn)槟鏁r針方向；線框在磁場中運(yùn)動階段，磁通量不變，無感應(yīng)電流；線框離開磁場階段，磁通量減小，由楞次定律得電流方向?yàn)轫槙r針方向。答案：見解析第2單元法拉第電磁感應(yīng)定律_自感和渦流法拉第電磁感應(yīng)定律想一想如圖1021所示，A、B兩個閉合線圈用同樣的導(dǎo)線制成，匝數(shù)都為10匝，半徑RA2RB，圖示區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小的勻強(qiáng)磁場，則A、B線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢之比和線圈中的感應(yīng)電流之比分別為多少？圖1021提示：A、B兩環(huán)中磁通量變化率相同，線圈匝數(shù)相同，由En可得EAEB11，又因?yàn)镽，故RARB21，所以IAIB12。記一記1感應(yīng)電動勢(1)定義：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢。(2)產(chǎn)生條件：穿過回路的磁通量發(fā)生改變，與電路是否閉合無關(guān)。(3)方向判斷：感應(yīng)電動勢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：電路中感應(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)。試一試1.(xx江蘇高考)如圖1022所示，一正方形線圈的匝數(shù)為n，邊長為a，線圈平面與勻強(qiáng)磁場垂直，且一半處在磁場中。在t時間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不變，大小由B均勻地增大到2B。在此過程中，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為()圖1022A.B.C. D.解析：選B磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率，法拉第電磁感應(yīng)定律公式可寫成EnnS，其中磁場中的有效面積Sa2，代入得En，選項(xiàng)B正確，A、C、D錯誤。導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢計(jì)算想一想如圖1023所示，當(dāng)導(dǎo)體棒在垂直于磁場的平面內(nèi)，其一端為軸， 以角速度勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為多少？圖1023提示：棒在時間t內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度t，掃過的面積Slll2t，對應(yīng)的磁通量BSBl2t，則棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢EBl2。另外：由EBl，又l, 可得EBl2。記一記切割方式電動勢表達(dá)式說明垂直切割EBlv導(dǎo)體棒與磁場方向垂直磁場為勻強(qiáng)磁場傾斜切割EBlvsin_其中為v與B的夾角旋轉(zhuǎn)切割(以一端為軸)EBl2試一試2如圖1024所示，在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，將一水平放置的金屬棒ab以水平速度v0拋出。設(shè)在整個過程中，棒的取向不變且不計(jì)空氣阻力，則在金屬棒運(yùn)動過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小變化情況是()圖1024A越來越大B越來越小C保持不變 D無法判斷解析：選C金屬棒水平拋出后，在垂直于磁場方向上的速度不變，由EBLv可知，感應(yīng)電動勢也不變。C項(xiàng)正確。自感渦流想一想如圖1025所示，開關(guān)S閉合且回路中電流達(dá)到穩(wěn)定時，小燈泡A能正常發(fā)光，L為自感線圈，則當(dāng)開關(guān)S閉合或斷開時，小燈泡的亮暗變化情況是怎樣的？圖1025提示：開關(guān)閉合時，自感電動勢阻礙電流的增大，所以燈慢慢變亮；開關(guān)斷開時，自感線圈的電流從有變?yōu)榱?，線圈將產(chǎn)生自感電動勢，但由于線圈L與燈A不能構(gòu)成閉合回路，所以燈立即熄滅。記一記1互感現(xiàn)象兩個互相靠近的線圈，當(dāng)一個線圈中的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象。2自感現(xiàn)象(1)定義：由于通過導(dǎo)體自身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。(2)自感電動勢：定義：在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。表達(dá)式：EL。自感系數(shù)L：相關(guān)因素：與線圈的大小、形狀、圈數(shù)以及是否有鐵芯有關(guān)。單位：亨利(H)，1 mH103 H,1 H106 H。3渦流當(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，這種電流像水的旋渦，所以叫渦流。(1)電磁阻尼：當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運(yùn)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)體的運(yùn)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(yùn)動起來。交流感應(yīng)電動機(jī)就是利用電磁驅(qū)動的原理工作的。試一試3.在圖1026所示的電路中，兩個靈敏電流表G1和G2的零點(diǎn)都在刻度盤中央，當(dāng)電流從“”接線柱流入時，指針向右擺；電流從“”接線柱流入時，指針向左擺。在電路接通后再斷開的瞬間，下列說法中符合實(shí)際情況的是()圖1026AG1表指針向左擺，G2表指針向右擺BG1表指針向右擺，G2表指針向左擺CG1、G2表的指針都向左擺DG1、G2表的指針都向右擺解析：選B電路接通后線圈中電流方向向右，當(dāng)電路斷開時，線圈中電流減小，產(chǎn)生與原方向相同的自感電動勢，與G2和電阻組成閉合回路，所以G1中電流方向向右，G2中電流方向向左，即G1指針向右擺，G2指針向左擺。B項(xiàng)正確。法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用1.磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率的比較項(xiàng)目磁通量磁通量的變化量磁通量的變化率意義某時刻穿過某個面的磁感線的條數(shù)某段時間內(nèi)穿過某個面的磁通量變化多少穿過某個面的磁通量變化的快慢大小BScos 21BSSBB或S注意若有相反方向磁場，磁通量可能抵消轉(zhuǎn)過180前后穿過平面的磁通量是一正一負(fù)，2BS，而不是零既不表示磁通量的大小，也不表示變化的多少。實(shí)際上，它就是單匝線圈上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，即E2感應(yīng)電荷量的求解在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，既然有電流通過電路，那么就會有電荷通過，由電流的定義可得I，故qIt，式中I為感應(yīng)電流的平均值。由閉合電路的歐姆定律和法拉第電磁感應(yīng)定律得In。式中R為電磁感應(yīng)閉合電路的總電阻。聯(lián)立解得qn，可見，感應(yīng)電荷量q僅由磁通量的變化量和電路的總電阻R決定。例1如圖1027甲所示，一個電阻值為R，匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路。線圈的半徑為r1。在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的關(guān)系圖線如圖乙所示。圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0，導(dǎo)線的電阻不計(jì)。求0至t1時間內(nèi)：圖1027(1)通過電阻R1上的電流大小和方向；(2)通過電阻R1上的電荷量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量。審題指導(dǎo)解析(1)根據(jù)楞次定律可知，通過R1的電流方向?yàn)橛蒪到a。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得線圈中的電動勢為En根據(jù)閉合電路歐姆定律得通過R1的電流為I。(2)通過R1的電荷量qIt1，R1上產(chǎn)生的熱量QI2R1t1。答案(1)方向由b到a(2)法拉第電磁感應(yīng)定律的規(guī)范應(yīng)用(1)一般解題步驟：分析穿過閉合電路的磁場方向及磁通量的變化情況；利用楞次定律確定感應(yīng)電流的方向；靈活選擇法拉第電磁感應(yīng)定律的不同表達(dá)形式列方程求解。(2)應(yīng)注意的問題：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，在Bt圖象中為圖線的斜率。通過回路的電荷量q僅與n、和回路電阻R有關(guān)，與變化過程所用的時間長短無關(guān)，推導(dǎo)過程：qtt。導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢1.導(dǎo)體平動切割磁感線對于導(dǎo)體平動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的計(jì)算式EBlv，應(yīng)從以下幾個方面理解和掌握。(1)正交性本公式是在一定條件下得出的，除了磁場是勻強(qiáng)磁場，還需B、l、v三者相互垂直。實(shí)際問題中當(dāng)它們不相互垂直時，應(yīng)取垂直的分量進(jìn)行計(jì)算，公式可為EBlvsin ，為B與v方向間的夾角。(2)平均性導(dǎo)體平動切割磁感線時，若v為平均速度，則E為平均感應(yīng)電動勢，即Bl。(3)瞬時性若v為瞬時速度，則E為相應(yīng)的瞬時感應(yīng)電動勢。(4)有效性公式中的l為有效切割長度，即導(dǎo)體與v垂直的方向上的投影長度。圖1028中有效長度分別為：圖1028甲圖：lcdsin (容易錯算成labsin )。乙圖：沿v1方向運(yùn)動時，lMN；沿v2方向運(yùn)動時，l0。丙圖：沿v1方向運(yùn)動時，lR；沿v2方向運(yùn)動時，l0；沿v3方向運(yùn)動時，lR。(5)相對性EBlv中的速度v是相對于磁場的速度，若磁場也運(yùn)動時，應(yīng)注意速度間的相對關(guān)系。2導(dǎo)體轉(zhuǎn)動切割磁感線當(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EBlBl2，如圖1029所示。圖1029例2在范圍足夠大，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，B0.2 T，有一水平放置的光滑框架，寬度為L0.4 m，如圖10210所示，框架上放置一質(zhì)量為0.05kg、電阻為1 的金屬桿cd，框架電阻不計(jì)。若桿cd以恒定加速度a2 m/s2，由靜止開始做勻變速運(yùn)動，求：圖10210(1)在5 s內(nèi)平均感應(yīng)電動勢；(2)第5 s末回路中的電流；(3)第5 s末作用在桿cd上的水平外力。審題指導(dǎo)5 s內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢用公式EBL計(jì)算，第5 s末的瞬時電動勢用公式EBLv計(jì)算。解析(1)5 s內(nèi)的位移sat225 m5 s內(nèi)的平均速度5 m/s(也可用求解)故平均感應(yīng)電動勢BL0.4 V。(2)第5 s末：vat10 m/s此時感應(yīng)電動勢：EBLv則回路中的電流為：I A0.8 A。(3)桿cd勻加速運(yùn)動，由牛頓第二定律得：FF安ma即FBILma0.164 N。答案(1)0.4 V(2)0.8 A(3)0.164 N通電自感與斷電自感的比較比較項(xiàng)目通電自感斷電自感電路圖器材要求A1、A2同規(guī)格，RRL，L較大L很大(有鐵芯)現(xiàn)象在S閉合瞬間，燈A2立即亮起來，燈A1逐漸變亮，最終和A2一樣亮在開關(guān)S斷開時，燈A漸漸熄滅或閃亮一下再熄滅原因由于開關(guān)閉合時，流過電感線圈的電流迅速增大，線圈產(chǎn)生自感電動勢，阻礙了電流的增大，使流過燈A1的電流比流過燈A2的電流增加得慢S斷開時，線圈L產(chǎn)生自感電動勢，阻礙了電流的減小，使電流繼續(xù)存在一段時間；燈A中電流反向不會立即熄滅。若RL<RA，原來的IL>IA，則A燈熄滅前要閃亮一下。若RLRA，原來的電流ILIA，則燈A逐漸熄滅不再閃亮一下能量轉(zhuǎn)化情況電能轉(zhuǎn)化為磁場能磁場能轉(zhuǎn)化為電能例3某同學(xué)為了驗(yàn)證斷電自感現(xiàn)象，自己找來帶鐵芯的線圈L、小燈泡A、開關(guān)S和電池組E，用導(dǎo)線將它們連接成如圖10211所示的電路。檢查電路后，閉合開關(guān)S，小燈泡發(fā)光；再斷開開關(guān)S，小燈泡僅有不顯著的延時熄滅現(xiàn)象。雖經(jīng)多次重復(fù)，仍未見老師演示時出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象，他冥思苦想找不出原因。你認(rèn)為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是()圖10211A電源的內(nèi)阻較大B小燈泡電阻偏大C線圈電阻偏大D線圈的自感系數(shù)較大解析閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定燈泡正常發(fā)光時，如果電感線圈L中的電阻比燈泡的電阻大，則電感線圈L中的電流IL比燈泡A中的電流IA小，當(dāng)開關(guān)S斷開，則由于自感現(xiàn)象，L和A 構(gòu)成回路使L和A 中的電流從IL開始減小，因此不可能看到小燈泡閃亮的現(xiàn)象，C項(xiàng)正確。答案C模型概述1模型特點(diǎn)“桿導(dǎo)軌”模型是電磁感應(yīng)問題高考命題的“基本道具”，也是高考的熱點(diǎn)，考查的知識點(diǎn)多，題目的綜合性強(qiáng)，物理情景富于變化，是我們復(fù)習(xí)中的難點(diǎn)?！皸U導(dǎo)軌”模型又分為“單桿”型和“雙桿”型；導(dǎo)軌放置方式可分為水平、豎直和傾斜；桿的運(yùn)動狀態(tài)可分為勻速運(yùn)動、勻變速運(yùn)動、非勻變速運(yùn)動或轉(zhuǎn)動等；磁場的狀態(tài)可分為恒定不變、均勻變化和非均勻變化等等，情景復(fù)雜形式多變。2模型分類(1)單桿水平式物理模型勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，棒ab長為L，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)動態(tài)分析設(shè)運(yùn)動過程中某時刻棒的速度為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)a0時，v最大，I恒定收尾狀態(tài)運(yùn)動形式勻速直線運(yùn)動力學(xué)特征a0v恒定不變電學(xué)特征I恒定(2)單桿傾斜式物理模型勻強(qiáng)磁場與導(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m，電阻R，導(dǎo)軌光滑，電阻不計(jì)動態(tài)分析棒ab釋放后下滑，此時agsin ，棒ab的速度v感應(yīng)電動勢EBLv電流I安培力FBIL加速度a，當(dāng)安培力Fmgsin 時，a0，v最大收尾狀態(tài)運(yùn)動形式勻速直線運(yùn)動力學(xué)特征a0v最大vm電學(xué)特征I恒定典例(xx廣東高考)如圖10212所示，質(zhì)量為M的導(dǎo)體棒ab，垂直放在相距為l的平行光滑金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為，并處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中，左側(cè)是水平放置、間距為d的平行金屬板，R和Rx分別表示定值電阻和滑動變阻器的阻值，不計(jì)其他電阻。圖10212(1)調(diào)節(jié)RxR，釋放導(dǎo)體棒，當(dāng)棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時，求通過棒的電流I及棒的速率v。(2)改變Rx，待棒沿導(dǎo)軌再次勻速下滑后，將質(zhì)量為m、帶電量為q的微粒水平射入金屬板間，若它能勻速通過，求此時的Rx。解析(1)當(dāng)RxR，棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時，由平衡條件Mgsin F安培力FBIl解得I感應(yīng)電動勢EBlv電流I解得v(2)微粒水平射入金屬板間，能勻速通過，由平衡條件得mgq棒沿導(dǎo)軌勻速下滑，由平衡條件Mgsin BI1l金屬板間電壓UI1Rx解得Rx答案(1)(2)題后悟道由于感應(yīng)電流與導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動的加速度有著相互制約的關(guān)系，故導(dǎo)體一般不是做勻變速運(yùn)動，而是經(jīng)歷一個動態(tài)變化過程再趨于一個穩(wěn)定狀態(tài)。分析這一動態(tài)過程進(jìn)而確定最終狀態(tài)是解決這類問題的關(guān)鍵。分析電磁感應(yīng)問題中導(dǎo)體運(yùn)動狀態(tài)的方法：(1)首先分析導(dǎo)體最初在磁場中的運(yùn)動狀態(tài)和受力情況；(2)其次分析由于運(yùn)動狀態(tài)變化，導(dǎo)體受到的安培力、合力的變化情況；(3)再分析由于合力的變化，導(dǎo)體的加速度、速度又會怎樣變化，從而又引起感應(yīng)電流、安培力、合力怎么變化；(4)最終明確導(dǎo)體所能達(dá)到的是什么樣的穩(wěn)定狀態(tài)。如圖10213所示，質(zhì)量m10.1 kg，電阻R10.3 ，長度l0.4 m的導(dǎo)體棒ab橫放在U形金屬框架上，框架質(zhì)量m20.2 kg，放在絕緣水平面上，與水平面間的動摩擦因數(shù)0.2，相距0.4 m的MM、NN相互平行，電阻不計(jì)且足夠長。電阻R20.1 的MN垂直于MM。整個裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T。垂直于ab施加F2 N的水平恒力，ab從靜止開始無摩擦地運(yùn)動，始終與MM、NN保持良好接觸。當(dāng)ab運(yùn)動到某處時，框架開始運(yùn)動。設(shè)框架與水平面間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10 m/s2。圖10213(1)求框架開始運(yùn)動時ab速度v的大小；(2)從ab開始運(yùn)動到框架開始運(yùn)動的過程中，MN上產(chǎn)生的熱量Q0.1 J，求該過程ab位移s的大小。解析：(1)ab對框架的壓力FN1m1g框架受水平面的支持力FN2m2gFN1依題意，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則框架受到最大靜摩擦力F2FN2ab中的感應(yīng)電動勢EBlvMN中電流IMN受到的安培力F安IlB框架開始運(yùn)動時F安F2由上述各式代入數(shù)據(jù)解得v6 m/s(2)閉合回路中產(chǎn)生的總熱量Q總Q由能量守恒定律，得Fsm1v2Q總代入數(shù)據(jù)解得s1.1 m。答案：(1)6 m/s(2)1.1 m隨堂鞏固落實(shí)1(xx廣東湛江月考)將閉合多匝線圈置于僅隨時間變化的磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，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解析：選C根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律ENNS，顯然，感應(yīng)電動勢的大小與線圈的匝數(shù)、磁通量的變化率有關(guān)，而與磁通量的大小無關(guān)，并且穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢越大，選項(xiàng)AB錯誤，C正確；根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場變化的方向相反，即“增反減同”，選項(xiàng)D錯誤。本題答案為C。2如圖10214甲矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強(qiáng)磁場中，磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，規(guī)定磁場的正方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示。若規(guī)定順時針方向?yàn)楦袘?yīng)電流i的正方向，下列各圖中正確的是()圖10214圖10215解析：選D由法拉第電磁感應(yīng)定律知：01 s末內(nèi)穿過線框的磁通量向里均勻增大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流應(yīng)是恒定電流，故A錯；13 s末磁通量變化率恒定，則產(chǎn)生的感應(yīng)電流亦恒定，故B錯；再結(jié)合楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向可知D正確。3多選如圖10216所示，勻強(qiáng)磁場的方向垂直于電路所在平面，導(dǎo)體棒ab與電路接觸良好。當(dāng)導(dǎo)體棒ab在外力F作用下從左向右做勻加速直線運(yùn)動時，若不計(jì)摩擦和導(dǎo)線的電阻，整個過程中，燈泡A未被燒毀，電容器C未被擊穿，則該過程中()圖10216A感應(yīng)電動勢將變大B燈泡A的亮度變大C電容器C的上極板帶負(fù)電D電容器兩極板間的電場強(qiáng)度將減小解析：選AB當(dāng)導(dǎo)體棒ab在外力F作用下從左向右做勻加速直線運(yùn)動時，由右手定則知，導(dǎo)體棒a端的電勢高，電容器C的上極板帶正電；由公式EBLv知，感應(yīng)電動勢將變大，導(dǎo)體棒兩端的電壓變大，燈泡A的亮度變大，由于場強(qiáng)E電容器兩極板間的電場強(qiáng)度將變大。故A、B正確，C、D錯。4.(xx廣東質(zhì)量分析聯(lián)考)如圖10217所示，半徑為R的圓形導(dǎo)線環(huán)勻速穿過半徑也為R的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，規(guī)定逆時針方向的感應(yīng)電流為正。導(dǎo)線環(huán)中感應(yīng)電流i隨時間t的變化關(guān)系如圖10218所示，其中最符合實(shí)際的是()圖10217 圖10218解析：選B開始時進(jìn)入磁場切割磁感線，根據(jù)右手定則可知，電流方向?yàn)槟鏁r針，即為正方向，當(dāng)開始出磁場時，回路中磁通量減小，產(chǎn)生的感應(yīng)電流為順時針，方向?yàn)樨?fù)方向；當(dāng)進(jìn)入磁場時，切割的有效長度變大，則產(chǎn)生感應(yīng)電流也變大；當(dāng)離開磁場時，切割的有效長度變小，則產(chǎn)生感應(yīng)電流也變小，根據(jù)i ，當(dāng)環(huán)與磁場完全重合之前，電流按正弦規(guī)律變化，之后電流變?yōu)榉聪?，按余弦?guī)律變化；故A、C、D錯誤；因此只有B正確。5.如圖10219所示，金屬桿ab放在光滑的水平金屬導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌組成閉合矩形電路，長l10.8 m，寬l20.5 m，回路總電阻R0.2 ，回路處在豎直方向的磁場中，金屬桿用水平繩通過定滑輪連接質(zhì)量M0.04 kg的木塊，磁感應(yīng)強(qiáng)度從B01 T開始隨時間均勻增加，5 s末木塊將離開水平面，不計(jì)一切摩擦，g取10 m/s2，求回路中的電流強(qiáng)度。圖10219解析：設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度B(t)B0kt，k是大于零的常量，于是回路電動勢EkSSl1l2回路電流I桿受安培力F(t)BIl2(B0kt)Il25秒末有F(5 s)Mg可以得到k0.2 T/s或k0.4 T/s(舍去)，解得I0.4 A。答案：0.4 A課時跟蹤檢測高考?？碱}型：選擇題計(jì)算題一、單項(xiàng)選擇題1.(xx南京模擬)如圖1所示，長為L的金屬導(dǎo)線彎成一圓環(huán)，導(dǎo)線的兩端接在電容為C的平行板電容器上，P、Q為電容器的兩個極板，磁場垂直于環(huán)面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度以BB0Kt(K>0)隨時間變化，t0時，P、Q兩極板電勢相等。兩極板間的距離遠(yuǎn)小于環(huán)的半徑，經(jīng)時間t電容器P板()圖1A不帶電B所帶電荷量與t成正比C帶正電，電荷量是D帶負(fù)電，電荷量是解析：選D磁感應(yīng)強(qiáng)度以BB0Kt(K>0)隨時間變化，由法拉第電磁感應(yīng)定律得ESKS，而S，經(jīng)時間t電容器P板所帶電荷量QEC；由楞次定律知電容器P板帶負(fù)電，故D選項(xiàng)正確。2.如圖2中兩條平行虛線之間存在勻強(qiáng)磁場，虛線間的距離為l，磁場的方向垂直紙面向里。abcd是位于紙面內(nèi)的梯形線圈，ad與bc間的距離也為l。t0時刻bc邊與磁場區(qū)域邊界重合(如圖)。現(xiàn)令線圈以恒定的速度v沿垂直于磁場區(qū)域邊界的方向穿過磁場區(qū)域。取沿abcd的感應(yīng)電流為正，則在線圈穿越磁場區(qū)域的過程中，感應(yīng)電流I隨時間t變化的圖線可能是()圖2圖3解析：選B當(dāng)線圈進(jìn)入時，穿過線圈的磁通量增加，切割磁感線的等