第2講法拉第電磁感應(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)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì).(2)產(chǎn)生條件：穿過(guò)回路的磁通量發(fā)生改變，與電路是否閉合無(wú)關(guān).(3)方向判斷：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用楞次定律或右手定則判斷.2.法拉第電磁感應(yīng)定律(1)內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比.(2)公式：En，其中n為線圈匝數(shù).(3)感應(yīng)電流與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系：遵循閉合電路的歐姆定律，即I.3.導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(1)導(dǎo)體垂直切割磁感線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可用EBlv求出，式中l(wèi)為導(dǎo)體切割磁感線的有效長(zhǎng)度；(2)導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒以端點(diǎn)為軸，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直于磁感線方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBlBl2(平均速度等于中點(diǎn)位置的線速度l).自測(cè)1將閉合的多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，下列表述正確的是()A.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān)B.穿過(guò)線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大C.穿過(guò)線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大D.感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向始終相同答案C自測(cè)2(多選)如圖1所示是穿過(guò)一個(gè)單匝閉合線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖象，則以下判斷正確的是()圖1A.第0.6s末線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是4VB.第0.9s末線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)比第0.2s末的大C.第1s末線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零D.第0.2s末和第0.4s末的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向相同答案AB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，由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做自感電動(dòng)勢(shì).(2)表達(dá)式：EL.(3)自感系數(shù)L的影響因素：與線圈的大小、形狀、匝數(shù)以及是否有鐵芯有關(guān).2.渦流現(xiàn)象(1)渦流：塊狀金屬放在變化磁場(chǎng)中，或者讓它在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬塊內(nèi)產(chǎn)生的旋渦狀感應(yīng)電流.(2)產(chǎn)生原因：金屬塊內(nèi)磁通量變化感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電流.命題點(diǎn)一法拉第電磁感應(yīng)定律的理解與應(yīng)用1.求解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的常見(jiàn)情況情景圖研究對(duì)象回路(不一定閉合)一段直導(dǎo)線(或等效成直導(dǎo)線)繞一端垂直磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)的一段導(dǎo)體棒繞與B垂直的軸轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)線框表達(dá)式EnEBLv(L為有效切割長(zhǎng)度)EBL2ENBScost2.說(shuō)明(1)當(dāng)僅由B的變化引起時(shí)，則En；當(dāng)僅由S的變化引起時(shí)，則En；當(dāng)由B、S的變化同時(shí)引起時(shí)，則Enn.(2)磁通量的變化率是t圖象上某點(diǎn)切線的斜率.例1(2018常州市一模)如圖2甲所示，單匝正方形線框abcd的電阻R0.5，邊長(zhǎng)L20cm，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于線框平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示.求：圖2(1)02s內(nèi)通過(guò)ab邊橫截面的電荷量q；(2)3s時(shí)ab邊所受安培力的大小F；(3)04s內(nèi)線框中產(chǎn)生的焦耳熱Q.答案(1)4.8102C(2)1.44103N(3)1.152103J解析(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律得，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ESL2感應(yīng)電流I，電荷量qIt代入數(shù)據(jù)解得q4.8102 C；(2)安培力FBIL，由題圖乙得3 s時(shí)，B0.3 T代入數(shù)值得F1.44103 N；(3)由焦耳定律得QI2Rt代入數(shù)值得Q1.152103 J.變式1(多選)(2018揚(yáng)州市一模)如圖3所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi)，導(dǎo)軌之間接有電阻R.金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向下.現(xiàn)使磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻減小，ab始終保持靜止，下列說(shuō)法正確的是()圖3A.ab中的感應(yīng)電流方向由a到bB.ab中的感應(yīng)電流逐漸減小C.ab所受的安培力保持不變D.ab所受的靜摩擦力逐漸減小答案AD解析磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小，磁通量減小，根據(jù)楞次定律得，ab中的感應(yīng)電流方向由a到b，故A正確；由于磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律ES得，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定，則ab中的感應(yīng)電流不變，故B錯(cuò)誤；根據(jù)安培力公式FBIL知，感應(yīng)電流不變，B均勻減小，則安培力減小，故C錯(cuò)誤；導(dǎo)體棒受安培力和靜摩擦力處于平衡，F(xiàn)fF，安培力減小，則靜摩擦力減小，故D正確.命題點(diǎn)二導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)1.平動(dòng)切割如圖4(a)，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒以速度v垂直切割磁感線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBLv.圖42.轉(zhuǎn)動(dòng)切割如圖(b)，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒以一端為軸以角速度垂直磁場(chǎng)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBL2.3.有效切割長(zhǎng)度圖5圖5(a)中的有效切割長(zhǎng)度為sin；圖(b)中的有效切割長(zhǎng)度為；圖(c)中的導(dǎo)體沿v1方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，有效切割長(zhǎng)度為R；沿v2的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，有效切割長(zhǎng)度為R.例2(多選)(2018豐縣中學(xué)月考)如圖6所示，在一磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向水平放著兩根相距為h0.1m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R0.3的電阻，導(dǎo)軌上跨放著一根長(zhǎng)為L(zhǎng)0.2m，每米阻值r2.0的金屬棒ab，金屬棒與導(dǎo)軌正交放置，交點(diǎn)為c、d，當(dāng)金屬棒在水平拉力作用下以速度v4.0m/s向左做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，則下列說(shuō)法正確的是()圖6A.金屬棒a、b兩端點(diǎn)間的電勢(shì)差為0.2VB.水平拉金屬棒的力的大小為0.02NC.金屬棒a、b兩端點(diǎn)間的電勢(shì)差為0.32VD.回路中的發(fā)熱功率為0.06W答案BC解析金屬棒cd段產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為EcdBhv0.50.14 V0.2 V；cdQN中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為I A0.4 A；金屬棒ab兩端的電勢(shì)差等于Uac、Ucd、Udb三者之和，由于UcdEcdIrcd，所以UabEabIrcdBLvIrcd0.32 V，故A錯(cuò)誤，C正確；使金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)的外力與安培力是一對(duì)平衡力，方向向左，大小為FF安BIh0.50.40.1 N0.02 N，選項(xiàng)B正確；回路中的發(fā)熱功率P熱I2(Rrcd)0.08 W，D錯(cuò)誤.變式2(多選)兩條平行虛線間存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與紙面垂直.邊長(zhǎng)為0.1m、總電阻為0.005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7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t0時(shí)刻進(jìn)入磁場(chǎng).線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖線如圖乙所示(感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)取正).下列說(shuō)法正確的是()圖7A.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t0.4s至t0.6s這段時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框所受的安培力大小為0.1N答案BC解析由Et圖象可知，導(dǎo)線框經(jīng)過(guò)0.2s全部進(jìn)入磁場(chǎng)，則速度vm/s0.5 m/s，選項(xiàng)B正確；由題圖乙可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E0.01V，根據(jù)EBlv得，磁感應(yīng)強(qiáng)度BT0.2T，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t0.4s至t0.6s這段時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框中的感應(yīng)電流IA2A，所受的安培力大小為FBIl0.220.1N0.04N，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.命題點(diǎn)三自感現(xiàn)象1.自感現(xiàn)象的四大特點(diǎn)(1)自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙導(dǎo)體中原電流的變化.(2)通過(guò)線圈中的電流不能發(fā)生突變，只能緩慢變化.(3)電流穩(wěn)定時(shí)，自感線圈就相當(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：若I2I1，燈泡逐漸變暗；若I2I1，燈泡閃亮后逐漸變暗.兩種情況下燈泡中電流方向均改變例3(多選)(2018南通市等六市一調(diào))用電流傳感器研究自感現(xiàn)象的電路如圖8甲所示，線圈L中未插入鐵芯，直流電阻為R.閉合開(kāi)關(guān)S，傳感器記錄了電路中電流i隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖象，如圖乙所示，t0時(shí)刻電路中電流達(dá)到穩(wěn)定值I.下列說(shuō)法中正確的是()圖8A.tt0時(shí)刻，線圈中自感電動(dòng)勢(shì)最大B.若線圈中插入鐵芯，上述過(guò)程電路中電流達(dá)到穩(wěn)定值經(jīng)歷的時(shí)間大于t0C.若線圈中插入鐵芯，上述過(guò)程中電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí)電流值仍為ID.若將線圈匝數(shù)加倍，上述過(guò)程中電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí)電流值仍為I答案BC解析tt0時(shí)刻，線圈中電流穩(wěn)定，自感現(xiàn)象消失，線圈中沒(méi)有自感電動(dòng)勢(shì)，故A錯(cuò)誤；若線圈中插入鐵芯，線圈自感系數(shù)增大，自感現(xiàn)象延長(zhǎng)，題述過(guò)程電路中電流達(dá)到穩(wěn)定值經(jīng)歷的時(shí)間大于t0，故B正確；線圈中插入鐵芯，但線圈的直流電阻不變，所以穩(wěn)定時(shí)電流不變，故C正確；若將線圈匝數(shù)加倍，線圈直流電阻增大，穩(wěn)定時(shí)電流減小，故D錯(cuò)誤.變式3(2018南京市三模)如圖9所示，電源電動(dòng)勢(shì)為E，其內(nèi)阻r不可忽略，L1、L2是完全相同的燈泡，線圈L的直流電阻不計(jì)，電容器的電容為C.下列說(shuō)法正確的是()圖9A.剛接通開(kāi)關(guān)S的瞬間，L2立即亮，L1逐漸變亮B.合上開(kāi)關(guān)S，電路穩(wěn)定后，燈泡L1、L2的亮度相同C.電路穩(wěn)定后在斷開(kāi)S的瞬間，通過(guò)燈泡L1的電流方向向右D.電路穩(wěn)定后在斷開(kāi)S的瞬間，通過(guò)燈泡L2的電流為零答案C命題點(diǎn)四渦流例4(多選)(2018南通市等七市三模)健身車上裝有金屬電磁阻尼飛輪，飛輪附近固定一電磁鐵，示意圖如圖10所示，人在健身時(shí)帶動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng).則()圖10A.飛輪轉(zhuǎn)速越大，阻尼越大B.電磁鐵所接電壓越大，阻尼越大C.飛輪材料電阻率越大，阻尼越大D.飛輪材料密度越大，阻尼越大答案AB變式4(2018南京市、鹽城市一模)下列圖中，A圖是真空冶煉爐，可以冶煉高質(zhì)量的合金；B圖是充電器，工作時(shí)繞制線圈的鐵芯中會(huì)發(fā)熱；C圖是安檢門，可以探測(cè)人身是否攜帶金屬物品；D圖是工人穿上金屬絲織成的衣服，可以高壓帶電作業(yè)，不屬于渦流現(xiàn)象的是()答案D解析線圈接有交變電流，在線圈中會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)在冶煉爐中產(chǎn)生電場(chǎng)，使自由電荷在電場(chǎng)力的作用下定向移動(dòng)形成渦流，故A屬于渦流現(xiàn)象；充電器工作時(shí)有交變電流通過(guò)，交變電流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)穿過(guò)鐵芯，在鐵芯中產(chǎn)生電場(chǎng)，使自由電荷在電場(chǎng)力的作用下定向移動(dòng)形成渦流，故B屬于渦流現(xiàn)象；線圈中交變電流產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，會(huì)在金屬物品中產(chǎn)生交變的感應(yīng)電流(渦流)，而金屬物品中感應(yīng)電流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)會(huì)影響線圈中的交變電流，從而被探測(cè)到，故C屬于渦流現(xiàn)象；工作服用包含金屬絲的織物制成，形成一個(gè)導(dǎo)體殼，殼外有電場(chǎng)，殼內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)保持為0，高壓外電場(chǎng)不會(huì)對(duì)內(nèi)部產(chǎn)生影響，故D屬于靜電屏蔽.1.(多選)(2018南京市期中)如圖11甲所示，面積S1m2的導(dǎo)體圓環(huán)內(nèi)通有垂直于圓平面向里的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示(B取向里為正)，以下說(shuō)法正確的是()圖11A.環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流B.環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流C.環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為1VD.環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為2V答案BC2.(2018東臺(tái)創(chuàng)新學(xué)校月考)一單匝矩形線框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框平面與磁場(chǎng)方向垂直.先保持線框的面積不變，將磁感應(yīng)強(qiáng)度在1s時(shí)間內(nèi)均勻地增大到原來(lái)的兩倍.接著保持增大后的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，在1s時(shí)間內(nèi)，再將線框的面積均勻地減小到原來(lái)的一半.先后兩個(gè)過(guò)程中，線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的比值為()A.B.4C.2D.1答案D解析由法拉第電磁感應(yīng)定律：E，且1BS、2BS，則有E1，E2.故兩過(guò)程線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的比值為1，故選D.3.(多選)(2018泰州中學(xué)月考)如圖12甲所示，螺線管內(nèi)有一平行于軸線的磁場(chǎng)，規(guī)定圖中箭頭所示方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度B的正方向，螺線管與U形導(dǎo)線框cdef相連，導(dǎo)線框cdef內(nèi)有一半徑很小的金屬圓環(huán)L，圓環(huán)與導(dǎo)線框cdef在同一平面內(nèi)，當(dāng)螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按圖乙所示規(guī)律變化時(shí)，下列選項(xiàng)中正確的是()圖12A.在t1時(shí)刻，金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量最大B.在t2時(shí)刻，金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量最大C.在t1t2時(shí)間內(nèi)，金屬圓環(huán)L內(nèi)有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流D.在t1t2時(shí)間內(nèi)，金屬圓環(huán)L有收縮的趨勢(shì)答案BD解析由題圖乙知，t1時(shí)刻磁通量的變化率為零，則感應(yīng)電流為零，金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量為零，故A錯(cuò)誤；在t2時(shí)刻，磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，但是磁通量的變化率最大，則感應(yīng)電流最大，金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量最大，故B正確；在t1t2時(shí)間內(nèi)，磁通量的變化率不斷變大，則線圈內(nèi)的感應(yīng)電流不斷變大，根據(jù)楞次定律，在線圈中的電流方向?yàn)閒到c，根據(jù)右手螺旋定則，穿過(guò)圓環(huán)的磁通量向外增大，則根據(jù)楞次定律，在金屬圓環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，故C錯(cuò)誤；在t1t2時(shí)間內(nèi)，通過(guò)金屬圓環(huán)L的磁通量增加，由楞次定律可以確定L必須減小面積以達(dá)到阻礙磁通量的增加，故金屬圓環(huán)有收縮的趨勢(shì)，故D正確.4.(多選)(2018豐縣中學(xué)月考)如圖13甲、乙所示的電路中，電阻R和自感線圈L的電阻值都很小，且小于燈泡A的電阻，接通S，使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡A發(fā)光，則()圖13A.在電路甲中，斷開(kāi)S后，A將逐漸變暗B.在電路甲中，斷開(kāi)S后，A將先變得更亮，才逐漸變暗C.在電路乙中，斷開(kāi)S后，A將逐漸變暗D.在電路乙中，斷開(kāi)S后，A將先變得更亮，才逐漸變暗答案AD解析在電路甲中，斷開(kāi)S，由于線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流變小，導(dǎo)致回路中的電流逐漸減小，A將逐漸變暗，故A正確，B錯(cuò)誤；在電路乙中，由于電阻R和自感線圈L的電阻值都很小，所以通過(guò)燈泡的電流比通過(guò)線圈的電流小，斷開(kāi)S時(shí)，由于線圈阻礙電流變小，于是原來(lái)通過(guò)線圈的電流現(xiàn)在通過(guò)燈泡形成新的回路，由于通過(guò)燈泡A的電流比原來(lái)的大，導(dǎo)致A將變得更亮一下，然后逐漸變暗，故C錯(cuò)誤，D正確.5.(2018江蘇百校12月大聯(lián)考)圖14甲為興趣小組制作的無(wú)線充電裝置中的受電線圈示意圖，已知線圈匝數(shù)n100、電阻r1、橫截面積S1.5103m2，外接電阻R7.線圈處在平行于線圈軸線的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化圖象如圖乙所示，求：圖14(1)t0.01s時(shí)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E；(2)00.02s內(nèi)通過(guò)電阻R的電荷量q；(3)00.03s內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量Q.答案(1)0.6V(2)1.5103C(3)2.3625103J解析(1)由題圖乙可知，t0.01 s時(shí)刻4 T/s根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律：Enn解得：E0.6 V.(2)00.02 s內(nèi)，設(shè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率相同，所以E1E，則I10.075 A，電荷量qI1t，解得：q1.5103 C.(3)00.02 s內(nèi)，E10.6 V，I10.075 A，根據(jù)焦耳定律可以得到，電阻R上產(chǎn)生的熱量Q1I12Rt17.875104 J0.020.03 s內(nèi)，E2n s1.2 V，I20.15 A，根據(jù)焦耳定律可以得到，電阻R上產(chǎn)生的熱量Q2I22Rt21.575103 J，故00.03 s內(nèi)產(chǎn)生的總熱量Q總Q1Q22.362 5103 J.1.(多選)如圖1所示，閉合金屬導(dǎo)線框放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化.下列說(shuō)法正確的是()圖1A.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增加時(shí)，線框中的感應(yīng)電流可能減小B.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增加時(shí)，線框中的感應(yīng)電流一定增大C.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時(shí)，線框中的感應(yīng)電流一定增大D.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時(shí)，線框中的感應(yīng)電流可能不變答案AD2.(多選)(2018泰州中學(xué)月考)如圖2所示，L是自感系數(shù)很大的線圈，但其自身的電阻幾乎為零.A和B是兩個(gè)完全相同的燈泡，則下列說(shuō)法中正確的有()圖2A.當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合瞬間，A、B兩燈同時(shí)亮，最后B燈熄滅B.當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，A、B兩燈同時(shí)熄滅C.當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，a點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)電勢(shì)低D.當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，流經(jīng)燈泡B的電流是由a到b答案AD解析開(kāi)關(guān)S閉合瞬間，線圈L對(duì)電流有阻礙作用，則相當(dāng)于燈泡A與B串聯(lián)，因此兩燈同時(shí)亮，且亮度相同，穩(wěn)定后B被短路熄滅，故A正確；穩(wěn)定后當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)后，A馬上熄滅，由于自感，線圈中的電流只能慢慢減小，其相當(dāng)于電源，線圈左端為高電勢(shì)，與燈泡B構(gòu)成閉合回路放電，流經(jīng)燈泡B的電流是由a到b，a點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)電勢(shì)高，B閃一下再熄滅，故D正確，B、C錯(cuò)誤.3.(多選)(2018蘇州市期初調(diào)研)如圖3甲所示，矩形導(dǎo)線框固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感線方向與導(dǎo)線框所在平面垂直.規(guī)定垂直紙面向里方向?yàn)榇艌?chǎng)的正方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示.則()圖3A.從0到t2時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流的方向先為adcba再為abcdaB.從0到t2時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流的方向始終為adcbaC.從0到t1時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流越來(lái)越小D.從0到t1時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框ab邊受到的安培力越來(lái)越小答案BD解析從0到t2時(shí)間內(nèi)，線圈中磁通量的變化率相同，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變，電路中電流大小和方向不變，根據(jù)楞次定律可知電流方向?yàn)閍dcba，故A、C錯(cuò)誤，B正確；從0到t1時(shí)間內(nèi)，電路中電流大小恒定不變，故由FBIL可知，F(xiàn)與B成正比，因?yàn)锽逐漸減小，所以導(dǎo)線框ab邊受到的安培力越來(lái)越小，故D正確.4.(2018豐縣中學(xué)月考)如圖4所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面，規(guī)定向里的方向?yàn)檎?，在磁?chǎng)中有一細(xì)金屬圓環(huán)，圓環(huán)平面位于紙面內(nèi)，現(xiàn)令磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化，先按圖所示的Oa圖線變化，后來(lái)又按bc和cd變化，令E1、E2、E3分別表示這三段變化過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，I1、I2、I3分別表示對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電流的大小，則下列說(shuō)法正確的是()圖4A.E1<E2，I1沿逆時(shí)針?lè)较?，I2沿順時(shí)針?lè)较駼.E1<E2，I1沿順時(shí)針?lè)较?，I2沿逆時(shí)針?lè)较駽.E2<E3，I2沿逆時(shí)針?lè)较?，I3沿順時(shí)針?lè)较駾.E2E3，I2沿逆時(shí)針?lè)较?，I3沿順時(shí)針?lè)较虼鸢窤解析由法拉第電磁感應(yīng)定律可知En，由題圖知Oa段中磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率較小，而bc、cd兩段中磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率相同，故有E1E2E3.由楞次定律可判斷出I1沿逆時(shí)針?lè)较?，I2與I3均沿順時(shí)針?lè)较颍蔬xA.5.(多選)(2018海安中學(xué)開(kāi)學(xué)考)如圖5所示，A為一固定的圓環(huán)，條形磁鐵B從左側(cè)無(wú)窮遠(yuǎn)處以初速度v0沿圓環(huán)軸線移向圓環(huán)，穿過(guò)后移到右側(cè)無(wú)窮遠(yuǎn)處.下列說(shuō)法中正確的是()圖5A.若圓環(huán)A是電阻為R的線圈，磁鐵移近圓環(huán)直至離開(kāi)圓環(huán)這一過(guò)程中圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向發(fā)生變化B.若圓環(huán)A是一超導(dǎo)線圈，磁鐵移近圓環(huán)直至離開(kāi)圓環(huán)這一過(guò)程中圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向發(fā)生變化C.若圓環(huán)A是電阻為R的線圈，磁鐵的中點(diǎn)通過(guò)環(huán)面時(shí)，圓環(huán)中電流為零D.若圓環(huán)A是一超導(dǎo)線圈，磁鐵的中點(diǎn)通過(guò)環(huán)面時(shí)，圓環(huán)中電流最大答案ACD6.(多選)(2019黃橋中學(xué)模擬)將四根完全相同的表面涂有絕緣層的金屬絲首尾連接，扭成如圖所示四種形狀的閉合線圈，圖中大圓半徑均為小圓半徑的兩倍，將線圈先后完全置于同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈平面均與磁場(chǎng)方向垂直.若磁感應(yīng)強(qiáng)度從B增大到2B，則線圈中通過(guò)的電荷量最少的是()答案BC7.(多選)(2018蘇錫常鎮(zhèn)一調(diào))如圖6所示，a、b、c為三只完全相同的燈泡，L為電阻不計(jì)的自感線圈，電源內(nèi)阻不計(jì).下列判斷正確的是()圖6A.S閉合的瞬間，b、c兩燈亮度相同B.S閉合足夠長(zhǎng)時(shí)間后，b、c兩燈亮度相同C.S斷開(kāi)的瞬間，a、c兩燈立即熄滅D.S斷開(kāi)后，b燈先突然閃亮后再逐漸變暗熄滅答案AD解析S閉合的瞬間，b、c兩燈串聯(lián)，則此時(shí)b、c兩燈亮度相同，選項(xiàng)A正確；由于L的電阻不計(jì)，則S閉合足夠長(zhǎng)時(shí)間后，b燈被L短路，則b燈熄滅，c燈變得更亮，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；S斷開(kāi)的瞬間，通過(guò)各個(gè)燈原來(lái)的電流立即消失，而通過(guò)L的電流要通過(guò)三盞燈形成新的回路，則a、c兩燈將逐漸熄滅，b燈中因?yàn)樵瓉?lái)電流為零，所以b燈先突然閃亮后再逐漸變暗熄滅，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確.8.(多選)(2018蘇州市模擬)如圖7甲所示，半徑為r帶小缺口的剛性金屬圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，在圓環(huán)的缺口兩端用導(dǎo)線分別與兩塊水平放置的平行金屬板A、B連接，兩板間距為d且足夠大.有一變化的磁場(chǎng)垂直于圓環(huán)平面，規(guī)定向里為正，其變化規(guī)律如圖乙所示.在平行金屬板A、B正中間有一電荷量為q的帶電液滴，液滴在0T內(nèi)處于靜止?fàn)顟B(tài).重力加速度為g.下列說(shuō)法正確的是()圖7A.液滴帶負(fù)電B.液滴的質(zhì)量為C.tT時(shí)液滴的運(yùn)動(dòng)方向改變D.tT時(shí)液滴與初始位置相距gT2答案BD9.(2018江蘇一模)如圖8所示，匝數(shù)為N100、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)0.5m、阻值為r1.5的正方形導(dǎo)線框與間距為d0.5m的豎直導(dǎo)軌相連，正方形線框的上半部分處在水平向外的磁場(chǎng)B1中，導(dǎo)軌的下部存在著水平向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B21T的勻強(qiáng)磁場(chǎng).質(zhì)量為m0.2kg、接入電路的電阻為R0.5的導(dǎo)體棒ab可以沿豎直導(dǎo)軌無(wú)摩擦地滑動(dòng)，導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌接觸良好.當(dāng)磁場(chǎng)B1發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)體棒ab剛好能處于靜止?fàn)顟B(tài).重力加速度g取10m/s2，試求：圖8(1)此時(shí)通過(guò)ab棒的電流I的大小和方向；(2)此過(guò)程中磁場(chǎng)B1的變化率；(3)開(kāi)始的5s內(nèi)回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q.答案(1)4A方向由a到b(2)0.64T/s(3)160J解析(1)導(dǎo)體棒ab靜止，由受力平衡有：mgB2Id可得：IA4A由左手定則判斷知，電流方向由a到b.(2)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得：ENS式中S由閉合電路歐姆定律得：EI(Rr)代入數(shù)據(jù)解得：0.64T/s(3)開(kāi)始的5s內(nèi)回路中產(chǎn)生的焦耳熱為：QI2(Rr)t42(0.51.5)5J160J.10.(2018南京市、鹽城市二模)如圖9甲所示，正方形閉合線圈abcd邊長(zhǎng)為10cm，總電阻為2，匝數(shù)為100匝，放在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示.求：圖9(1)在02s內(nèi)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大?。?2)在t1s時(shí)線圈的ad邊所受安培力的大小和方向；(3)線圈中感應(yīng)電流的有效值.答案(1)1V(2)5N方向向右(3)A解析(1)設(shè)在02 s內(nèi)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為E1，則E1nnS1 V(2)在t1 s時(shí)，I10.5 A由題圖乙可知B11 T則FnB1I1L5 N由左手定則可知，方向向右(3)在02 s內(nèi)，I10.5 A在23 s內(nèi)，設(shè)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為E2，則E2nnS2 VI21 A設(shè)線圈中感應(yīng)電流的有效值為I，則I12Rt1I22Rt2I2Rt解得I A.11.(2018東臺(tái)創(chuàng)新學(xué)校月考)在范圍足夠大、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.2T，有一水平放置的光滑框架，寬度L0.4m，如圖10所示，框架上放置一質(zhì)量m0.05kg、電阻R1 的金屬桿cd，框架電阻不計(jì).若桿cd在水平外力F的作用下以恒定加速度a2m/s2，由靜止開(kāi)始做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，求：圖10(1)在5s內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是多少？(2)第5s末回路中的電流I多大？(3)第5s末作用在桿cd上的水平外力F多大？答案(1)0.4V(2)0.8A(3)0.164N解析(1)5 s內(nèi)的位移為：xat2252 m25 m5 s內(nèi)的平均速度為： m/s5 m/s，所以平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：BL0.20.45 V0.4 V；(2)第5 s末速度為：vat10 m/s此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：EBLv，回路中的電流為：I A0.8 A.(3)桿cd做勻加速運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得：FF安ma，即：FBILma0.164 N.