专题十　电磁感应ppt课件

1、专题十电磁感应;考点一楞次定律法拉第电磁感应定律1.(2021江苏单科,1,3分)如下图,一正方形线圈的匝数为n,边长为a,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中。在t时间内,磁感应强度的方向不变,大小由B均匀地增大到2B。在此过程中,线圈中产生的感应电动势为()五年高考A组自主命题江苏卷题组A.B.C.D.22Bat22nBat2nBat22nBat;答案答案B由法拉第电磁感应定律知线圈中产生的感应电动势由法拉第电磁感应定律知线圈中产生的感应电动势E=n=nS=n,得得E=,选项选项B正确。正确。tBt2BBt22a22nBat调查点此题调查考生对法拉第电磁感应定律和磁通量等知识的了解调查

2、点此题调查考生对法拉第电磁感应定律和磁通量等知识的了解,属于容易题。属于容易题。错解分析此题易错选错解分析此题易错选C,缘由有两种能够缘由有两种能够:一是对磁通量概念的了解有误一是对磁通量概念的了解有误,以为面积以为面积S=a2;二是二是审题不清审题不清,以为磁感应强度以为磁感应强度“添加了添加了2B。由此可见。由此可见,解题过程中一定要细心再细心解题过程中一定要细心再细心!;2.(2021江苏单科,2,3分)如下图,固定的程度长直导线中通有电流I,矩形线框与导线在同一竖直平面内,且一边与导线平行。线框由静止释放,在下落过程中()A.穿过线框的磁通量坚持不变B.线框中感应电流方向坚持不变C.线

3、框所受安培力的合力为零D.线框的机械能不断增大;答案答案B由通电直导线周围磁感线的分布规律可知由通电直导线周围磁感线的分布规律可知,线框下落过程中穿过其中的磁感线越线框下落过程中穿过其中的磁感线越来越少来越少,故磁通量在不断变小故磁通量在不断变小,故故A错错;下落时穿过线框的磁通量一直减小下落时穿过线框的磁通量一直减小,由楞次定律可知感应由楞次定律可知感应电流的方向坚持不变电流的方向坚持不变,故故B正确正确;线框上下两边遭到的安培力方向虽相反线框上下两边遭到的安培力方向虽相反,但上边所处位置的磁但上边所处位置的磁感应强度一直大于下边所处位置的磁感应强度感应强度一直大于下边所处位置的磁感应强度,

4、故上边所受的安培力大于下边所受的安培力故上边所受的安培力大于下边所受的安培力,其合力不为零其合力不为零,故故C错错;由能量守恒可知下落时一部分机械能会转化为线框通电发热产生的内由能量守恒可知下落时一部分机械能会转化为线框通电发热产生的内能能,故线框的机械能减少故线框的机械能减少,D错。错。评析调查知识点多评析调查知识点多,几乎涵盖了电磁学的一切知识几乎涵盖了电磁学的一切知识,如左、右手定那么如左、右手定那么,楞次定律和电磁感应中楞次定律和电磁感应中的能量转换关系的能量转换关系,难度适中难度适中,因调查的都是根本知识因调查的都是根本知识,故得分率高。故得分率高。;3.(2021江苏单科,6,4分

5、)(多项选择)电吉他中电拾音器的根本构造如下图,磁体附近的金属弦被磁化,因此弦振动时,在线圈中产生感应电流,电流经电路放大后传送到音箱发出声音。以下说法正确的有()A.选用铜质弦,电吉他仍能正常任务B.取走磁体,电吉他将不能正常任务C.添加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D.弦振动过程中,线圈中的电流方向不断变化;答案答案BCD铜质弦无法被磁化铜质弦无法被磁化,不能产生磁场引起线圈中磁通量的变化从而产生感应电流不能产生磁场引起线圈中磁通量的变化从而产生感应电流,所以铜质弦不能使电吉他正常任务所以铜质弦不能使电吉他正常任务,故故A项错误项错误;取走磁体取走磁体,金属弦无法被磁化金属弦无法被磁化

6、,线圈中不会产生线圈中不会产生感应电流感应电流,B项正确项正确;由由E=n知知,C项正确项正确;金属弦来回振动金属弦来回振动,线圈中磁通量不断添加或减小线圈中磁通量不断添加或减小,电电流方向不断变化流方向不断变化,D项正确。项正确。t调查点此题调查产生感应电流的条件、法拉第电磁感应定律、感应电流方向等知识调查点此题调查产生感应电流的条件、法拉第电磁感应定律、感应电流方向等知识,属于属于容易题。容易题。易错点拨有些学生受生活中吉他铜质弦的影响易错点拨有些学生受生活中吉他铜质弦的影响,误选误选A项项,这就提示我们解题一定要结合所这就提示我们解题一定要结合所学的物理知识学的物理知识,深化思索推理深化

7、思索推理,不要凭想象。不要凭想象。失分警示铜质资料不能被磁化失分警示铜质资料不能被磁化,铜质弦振动时不会在线圈中产生感应电动势。铜质弦振动时不会在线圈中产生感应电动势。审题关键磁体把金属弦磁化审题关键磁体把金属弦磁化;被磁化了的弦振动时被磁化了的弦振动时,使线圈内磁通量发生变化使线圈内磁通量发生变化,从而产生从而产生了感应电流。了感应电流。;4.(2021江苏单科,7,4分)如下图,在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯,现接通交流电源,过了几分钟,杯内的水沸腾起来。假设要缩短上述加热时间,以下措施可行的有()A.添加线圈的匝数B.提高交流电源的频率C.将金属杯换为瓷杯D.取走线圈中的铁芯;答案答案

8、AB该安装的任务原理是该安装的任务原理是,线圈内变化的电流产生变化的磁场线圈内变化的电流产生变化的磁场,从而使金属杯内产生从而使金属杯内产生涡流涡流,再把电能转化为内能再把电能转化为内能,使杯内的水升温。交流电源的频率一定时使杯内的水升温。交流电源的频率一定时,线圈产生的磁场的磁感线圈产生的磁场的磁感应强度最大值应强度最大值Bm越大越大,杯内磁通量变化就越快杯内磁通量变化就越快,产生的涡流就越大产生的涡流就越大,添加线圈的匝数会使线圈产添加线圈的匝数会使线圈产生的磁场生的磁场Bm增大增大,而取走线圈中的铁芯会使线圈产生的磁场而取走线圈中的铁芯会使线圈产生的磁场Bm减小减小,故故A对、对、D错。

9、交流电源错。交流电源的频率增大的频率增大,杯内磁通量变化加快杯内磁通量变化加快,产生的涡流增大产生的涡流增大,故故B正确。瓷为绝缘资料正确。瓷为绝缘资料,不能产生涡流不能产生涡流,故故C错。错。调查点此题从改动线圈构造、任务电源、加热容器等多个视角调查考生对涡流的了解调查点此题从改动线圈构造、任务电源、加热容器等多个视角调查考生对涡流的了解,属属于容易题。于容易题。学习指点涡流不是重、难点学习指点涡流不是重、难点,学习中很容易忽视它。由此可见学习中很容易忽视它。由此可见,我们在学习过程中我们在学习过程中,不留知识不留知识破绽破绽,才不会在高考中留下遗憾。才不会在高考中留下遗憾。;5.(2021

10、江苏单科,13,15分)据报道,一法国摄影师拍到“天宫一号空间站飞过太阳的瞬间。照片中,“天宫一号的太阳帆板轮廓明晰可见。如下图,假设“天宫一号正以速度v=7.7km/s绕地球做匀速圆周运动,运动方向与太阳帆板两端M、N的连线垂直,M、N间的间隔L=20m,地磁场的磁感应强度垂直于v、MN所在平面的分量B=1.010-5T。将太阳帆板视为导体。(1)求M、N间感应电动势的大小E;(2)在太阳帆板上将一只“1.5V,0.3W的小灯泡与M、N相连构成闭合电路,不计太阳帆板和导线的电阻,试判别小灯泡能否发光,并阐明理由;(3)取地球半径R=6.4103km,地球外表的重力加速度g=9.8m/s2,试

11、估算“天宫一号间隔地球外表的高度h(计算结果保管一位有效数字)。;解析解析(1)法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律E=BLv,代入数据得代入数据得E=1.54V(2)不能不能,由于穿过闭合回路的磁通量不变由于穿过闭合回路的磁通量不变,不产生感应电流。不产生感应电流。(3)在地球外表有在地球外表有G=mg匀速圆周运动匀速圆周运动G=m解得解得h=-R,代入数据得代入数据得h4105m(数量级正确都算对数量级正确都算对)2MmR2()MmRh2vRh22gRv答案答案(1)1.54V(2)见解析见解析(3)4105m调查点此题调查感应电流产生的条件、法拉第电磁感应定律、万有引力提供向心力、黄调查

12、点此题调查感应电流产生的条件、法拉第电磁感应定律、万有引力提供向心力、黄金代换式等考点金代换式等考点,情景明晰简单情景明晰简单,对分析推理才干要求不高对分析推理才干要求不高,属于中等难度题。属于中等难度题。易错点拨虽然易错点拨虽然MN连线在切割磁感线连线在切割磁感线,M点电势高于点电势高于N点电势点电势,但在但在M、N之间连小灯泡之间连小灯泡,整个整个回路在磁场中平动回路在磁场中平动,磁通量不变。磁通量不变。;1.(2021课标,17,6分)如图,导体轨道OPQS固定,其中PQS是半圆弧,Q为半圆弧的中点,O为圆心。轨道的电阻忽略不计。OM是有一定电阻、可绕O转动的金属杆,M端位于PQS上,O

13、M与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为B。现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定(过程);再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B添加到B(过程)。在过程、中,流过OM的电荷量相等,那么等于()A.B.C.D.2BB543274B组一致命题、省(区、市)卷题组;答案答案B此题调查法拉第电磁感应定律及电荷量公式。由公式此题调查法拉第电磁感应定律及电荷量公式。由公式E=,I=,q=It得得q=,设设半圆弧半径为半圆弧半径为r,对于过程对于过程,q1=,对于过程对于过程,q2=,由由q1=q2得得,=,故故B项正项正确。确。tERR24BrR2(

14、)2BBrRBB32规律总结电磁感应中电荷量的求解方法规律总结电磁感应中电荷量的求解方法1.q=It。2.q=,其中的求解有三种情况:(1)只需S变化,=BS;(2)只需B变化,=BS;(3)B和S都变化,=2-1。R;2.(2021课标,15,6分)如图,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨,导轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨构成闭合回路PQRS,一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内,线框与导轨共面。现让金属杆PQ忽然向右运动,在运动开场的瞬间,关于感应电流的方向,以下说法正确的选项是()A.PQRS中沿顺时针方向,T中沿逆时针方向B.PQRS中沿顺时针方向,T中

15、沿顺时针方向C.PQRS中沿逆时针方向,T中沿逆时针方向D.PQRS中沿逆时针方向,T中沿顺时针方向;答案答案D金属杆金属杆PQ向右运动向右运动,穿过穿过PQRS的磁通量添加的磁通量添加,由楞次定律可知由楞次定律可知,感应电流在感应电流在PQRS内内的磁场方向垂直纸面向外的磁场方向垂直纸面向外,由安培定那么可判别由安培定那么可判别PQRS中产生逆时针方向的电流。穿过中产生逆时针方向的电流。穿过T的磁通的磁通量是外加匀强磁场和量是外加匀强磁场和PQRS产生的感应电流的磁场的磁通量代数和产生的感应电流的磁场的磁通量代数和,穿过穿过T的合磁通量垂直纸的合磁通量垂直纸面向里减小面向里减小,据楞次定律和

16、安培定那么可知据楞次定律和安培定那么可知,T中产生顺时针方向的感应电流中产生顺时针方向的感应电流,故故D正确。正确。易错点拨对楞次定律的深度了解易错点拨对楞次定律的深度了解线框与导轨共面且与磁场垂直。当金属杆线框与导轨共面且与磁场垂直。当金属杆PQ向右运动时向右运动时,PQRS中向里的磁通量添加中向里的磁通量添加,从而产从而产生逆时针方向的感应电流。生逆时针方向的感应电流。T中原有垂直纸面向里的磁通量不变中原有垂直纸面向里的磁通量不变,而添加了因而添加了因PQRS中感应电中感应电流产生的向外的磁通量流产生的向外的磁通量,导致导致T中垂直纸面向里的合磁通量减小中垂直纸面向里的合磁通量减小,从而产

17、生顺时针方向的感应从而产生顺时针方向的感应电流。电流。;3.(2021北京理综,19,6分)图1和图2是教材中演示自感景象的两个电路图,L1和L2为电感线圈。实验时,断开开关S1瞬间,灯A1忽然闪亮,随后逐渐变暗;闭合开关S2,灯A2逐渐变亮,而另一个相同的灯A3立刻变亮,最终A2与A3的亮度一样。以下说法正确的选项是()A.图1中,A1与L1的电阻值一样B.图1中,闭合S1,电路稳定后,A1中电流大于L1中电流C.图2中,变阻器R与L2的电阻值一样D.图2中,闭合S2瞬间,L2中电流与变阻器R中电流相等;答案答案C此题调查自感景象判别。在图此题调查自感景象判别。在图1中断开中断开S1瞬间瞬间

18、,灯灯A1忽然闪亮忽然闪亮,阐明断开阐明断开S1前前,L1中的中的电流大于电流大于A1中的电流中的电流,故故L1的阻值小于的阻值小于A1的阻值的阻值,A、B选项均错误选项均错误;在图在图2中中,闭合闭合S2瞬间瞬间,由于由于L2的自感作用的自感作用,经过经过L2的电流很小的电流很小,D错误错误;闭合闭合S2后后,最终最终A2与与A3亮度一样亮度一样,阐明两支路电流相等阐明两支路电流相等,故故R与与L2的阻值一样的阻值一样,C项正确。项正确。知识拓展断电自感景象深化分析知识拓展断电自感景象深化分析图图1实验为断电自感实验实验为断电自感实验,当当S1断开后断开后,L1与与A1构成一个闭合回路构成一

19、个闭合回路,L1的自感电动势使回路中的电的自感电动势使回路中的电流坚持一段时间流坚持一段时间,故故A1会逐渐变暗。会逐渐变暗。;4.(2021课标,18,6分)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品外表原子尺度上的形貌。为了有效隔离外界振动对STM的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装假设干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小振动,如下图。无扰动时,按以下四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰动后,对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是();答案答案A此题调查电磁阻尼。假设要有效衰减紫铜薄板上下及左右的微小振动此题调查电磁阻尼。假设要有效衰减紫铜薄板上下及左右的微小振动,那么要求施加那

20、么要求施加磁场后磁场后,在紫铜薄板发生上下及左右的微小振动时在紫铜薄板发生上下及左右的微小振动时,穿过紫铜薄板横截面的磁通量都能发生变穿过紫铜薄板横截面的磁通量都能发生变化。由选项图可知只需化。由选项图可知只需A满足要求满足要求,应选应选A。;5.(2021课标,15,6分)如图,直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向平行于ab边向上。当金属框绕ab边以角速度逆时针转动时,a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc。知bc边的长度为l。以下判别正确的选项是()A.UaUc,金属框中无电流B.UbUc,金属框中电流方向沿a-b-c-aC.Ubc=-Bl2,金属框中无电流

21、D.Uac=Bl2,金属框中电流方向沿a-c-b-a1212;答案答案C闭合金属框在匀强磁场中以角速度闭合金属框在匀强磁场中以角速度逆时针转动时逆时针转动时,穿过金属框的磁通量一直为穿过金属框的磁通量一直为零零,金属框中无电流。由右手定那么可知金属框中无电流。由右手定那么可知Ub=Uat2-t1,故故B正确。对杆从进入磁场正确。对杆从进入磁场至刚穿出磁场至刚穿出磁场的过程运用动能定理得的过程运用动能定理得mg3d+W安安=m-m,对杆穿过两磁场之间的过程运用动能定理得对杆穿过两磁场之间的过程运用动能定理得mgd=m-m,解得解得W安安=-4mgd,由由功能关系得功能关系得Q=-W安安=4mgd

22、,故故C正确。假设杆刚进入磁场正确。假设杆刚进入磁场时恰好匀速时恰好匀速,那么有那么有=mg,v1=,代入代入h=得得h=,由于杆刚进入由于杆刚进入时必需做减速运动时必需做减速运动,故一定有故一定有h,故故D错误。错误。1222v1221v1221v1222v221B L vR22mgRB L212vg22442m gRB L22442m gRB L疑问突破疑问突破(1)利用利用v-t图像分析运动过程和运动时间图像分析运动过程和运动时间,可以化难为易。可以化难为易。(2)对于对于D选项选项,以杆刚进入以杆刚进入时恰好匀速运动作为参照时恰好匀速运动作为参照,问题便迎刃而解。问题便迎刃而解。;3.

23、(2021江苏单科,13,15分)如下图,两条相距d的平行金属导轨位于同一程度面内,其右端接一阻值为R的电阻。质量为m的金属杆静置在导轨上,其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B、方向竖直向下。当该磁场区域以速度v0匀速地向右扫过金属杆后,金属杆的速度变为v。导轨和金属杆的电阻不计,导轨光滑且足够长,杆在运动过程中一直与导轨垂直且两端与导轨坚持良好接触。求:(1)MN刚扫过金属杆时,杆中感应电流的大小I;(2)MN刚扫过金属杆时,杆的加速度大小a;(3)PQ刚要分开金属杆时,感应电流的功率P。;解析此题调查法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、牛顿第二定律。解析此题调查法拉第电磁

24、感应定律、闭合电路欧姆定律、牛顿第二定律。(1)感应电动势感应电动势E=Bdv0感应电流感应电流I=解得解得I=(2)安培力安培力F=BId牛顿第二定律牛顿第二定律F=ma解得解得a=(3)金属杆切割磁感线的速度金属杆切割磁感线的速度v=v0-v,那么那么感应电动势感应电动势E=Bd(v0-v)电功率电功率P=解得解得P=ER0BdvR220B d vmR2ER2220()B dvvR答案答案(1)(2)(3)0BdvR220B d vmR2220()B dvvR;方法技巧感应电动势的求法方法技巧感应电动势的求法感应电动势可分为感生电动势和动生电动势。感生电动势用公式感应电动势可分为感生电动势

25、和动生电动势。感生电动势用公式E=n求解求解,且只能求解平且只能求解平均电动势。动生电动势用公式均电动势。动生电动势用公式E=BLv求解求解,既可以求平均电动势既可以求平均电动势,也可以求瞬时电动势。用也可以求瞬时电动势。用E=BLv求解电动势时求解电动势时,v为导体棒垂直切割磁感线的速度。为导体棒垂直切割磁感线的速度。t;4.(2021江苏单科,13,15分)做磁共振(MRI)检查时,对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流。某同窗为了估算该感应电流对肌肉组织的影响,将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织等效成单匝线圈,线圈的半径r=5.0cm,线圈导线的截面积A=0.80cm2,电阻率=

26、1.5m。如下图,匀强磁场方向与线圈平面垂直,假设磁感应强度B在0.3s内从1.5T均匀地减为零,求:(计算结果保管一位有效数字)(1)该圈肌肉组织的电阻R;(2)该圈肌肉组织中的感应电动势E;(3)0.3s内该圈肌肉组织中产生的热量Q。;答案答案(1)6103(2)410-2V(3)810-8J解析解析(1)由电阻定律得由电阻定律得R=,代入数据得代入数据得R=6103(2)感应电动势感应电动势E=,代入数据得代入数据得E=410-2V(3)由焦耳定律得由焦耳定律得Q=t,代入数据得代入数据得Q=810-8J2 rA2Brt 2ER调查点此题调查了电阻定律、法拉第电磁感应定律和电功三个方面的

27、内容调查点此题调查了电阻定律、法拉第电磁感应定律和电功三个方面的内容,模型已构建好模型已构建好,主要调查根本规律的简单运用主要调查根本规律的简单运用,属于中等难度题。属于中等难度题。学习指点考生在此题中出现的错误主要有以下几方面学习指点考生在此题中出现的错误主要有以下几方面:不了解公式中各字母的含义不了解公式中各字母的含义,乱套乱套公式公式;单位换算错误单位换算错误;未按有效数字的要求表达结果未按有效数字的要求表达结果;运算结果错误。由以上种种错误运算结果错误。由以上种种错误可见可见,学习过程中不仅要牢记公式学习过程中不仅要牢记公式,更重要的是要了解式中各字母的物理意义更重要的是要了解式中各字

28、母的物理意义;解题过程中要细解题过程中要细心、细心、再细心心、细心、再细心!;5.(2021江苏单科,13,15分,)如下图,在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨,导轨间距为L,长为3d,导轨平面与程度面的夹角为,在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层。匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向与导轨平面垂直。质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放,在滑上涂层之前曾经做匀速运动,并不断匀速滑到导轨底端。导体棒一直与导轨垂直,且仅与涂层间有摩擦,接在两导轨间的电阻为R,其他部分的电阻均不计,重力加速度为g。求:;(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数;(2)导体棒匀速运动的速度大小v;(3)整个运动过程中,电阻

29、产生的焦耳热Q。答案答案(1)tan(2)(3)2mgdsin-22sinmgRB L322244sin2m g RB L;解析解析(1)在绝缘涂层上在绝缘涂层上受力平衡受力平衡mgsin=mgcos解得解得=tan(2)在光滑导轨上在光滑导轨上感应电动势感应电动势E=BLv感应电流感应电流I=安培力安培力F安安=BIL受力平衡受力平衡F安安=mgsin解得解得v=(3)摩擦生热摩擦生热Q摩摩=mgdcos由能量守恒定律得由能量守恒定律得3mgdsin=Q+Q摩摩+mv2解得解得Q=2mgdsin-ER22sinmgRB L12322244sin2m g RB L;解题思绪由于棒解题思绪由于棒

30、“不断匀速滑到导轨底端不断匀速滑到导轨底端,所以所以,棒在绝缘涂层上滑动时棒在绝缘涂层上滑动时,“下滑力等于下滑力等于滑动摩擦力。棒开场做变加速运动滑动摩擦力。棒开场做变加速运动,待匀速时速度到达最大待匀速时速度到达最大,由合外力等于零列式可得最大速由合外力等于零列式可得最大速度度v。对棒运动的全过程运用能量守恒定律。对棒运动的全过程运用能量守恒定律,便可轻而易举地解出。便可轻而易举地解出。调查点此题调查了共点力的平衡、摩擦力、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、安培力、调查点此题调查了共点力的平衡、摩擦力、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、安培力、能量守恒定律等知识能量守恒定律等知识,要求考生具有一定

31、的综合分析才干要求考生具有一定的综合分析才干,属于中等难度题。属于中等难度题。;6.(2021江苏单科,13,15分)如下图,匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd,线圈平面与磁场垂直。知线圈的匝数N=100,边长ab=1.0m、bc=0.5m,电阻r=2。磁感应强度B在01s内从零均匀变化到0.2T。在15s内从0.2T均匀变化到-0.2T,取垂直纸面向里为磁场的正方向。求:(1)0.5s时线圈内感应电动势的大小E和感应电流的方向;(2)在15s内经过线圈的电荷量q;(3)在05s内线圈产生的焦耳热Q。答案答案(1)10Vadcba(2)10C(3)100J;解析解析(1)感应电动势感应电动势E

32、1=N磁通量的变化磁通量的变化1=SB1解得解得E1=N代入数据得代入数据得E1=10V感应电流的方向为感应电流的方向为adcba(2)同理可得同理可得E2=N感应电流感应电流I2=电荷量电荷量q=I2t2解得解得q=N代入数据得代入数据得q=10C(3)01s内的焦耳热内的焦耳热Q1=rt1且且I1=11t11S Bt22S Bt2Er2S Br21I1Er;15s内的焦耳热Q2=rt2由Q=Q1+Q2,代入数据得Q=100J22I评析此题为电磁感应的常规物理量求解评析此题为电磁感应的常规物理量求解,调查学生对根本规律的了解及根本才干调查学生对根本规律的了解及根本才干,难度较难度较小。小。调

33、查点此题调查法拉第电磁感应定律、电流、楞次定律、电荷量、焦耳定律等知识调查点此题调查法拉第电磁感应定律、电流、楞次定律、电荷量、焦耳定律等知识,要求要求考生具有一定的分析综合才干考生具有一定的分析综合才干,属于中等难度题。属于中等难度题。解题思绪运用楞次定律判别感应电流方向解题思绪运用楞次定律判别感应电流方向,运用法拉第电磁感应定律求感应电动势运用法拉第电磁感应定律求感应电动势,再利用再利用闭合电路欧姆定律和电流的定义式相结合求电荷量闭合电路欧姆定律和电流的定义式相结合求电荷量,由焦耳定律求焦耳热。由焦耳定律求焦耳热。;1.(2021课标,18,6分)如图,在同一程度面内有两根平行长导轨,导轨

34、间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域,区域宽度均为l,磁感应强度大小相等、方向交替向上向下。一边长为l的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动。线框中感应电流i随时间t变化的正确图线能够是()32B组一致命题、省(区、市)卷题组;答案答案D此题调查右手定那么、此题调查右手定那么、E=BLv。由右手定那么断定。由右手定那么断定,线框向左挪动线框向左挪动0过程过程,回路中电回路中电流流方向为顺时针方向为顺时针,由由E=2BLv可知可知,电流电流i为定值为定值;线框向左挪动线框向左挪动l过程过程,线框左、右两边产生的感线框左、右两边产生的感应电动势相抵消应电动势相抵消,回路中电流为零。线框向左挪动回路中电流

35、为零。线框向左挪动ll过程过程,回路中感应电流方向为逆时针。回路中感应电流方向为逆时针。由上述分析可见由上述分析可见,选项选项D正确。正确。2l2l32方法技巧电磁感应中图像问题分析技巧方法技巧电磁感应中图像问题分析技巧由方向的合理性可直接排除错误选项由方向的合理性可直接排除错误选项,假设需求假设需求,再定量分析电流大小的变化情况确定正确选再定量分析电流大小的变化情况确定正确选项。项。;2.(2021天津理综,3,6分)如下图,两根平行金属导轨置于程度面内,导轨之间接有电阻R。金属棒ab与两导轨垂直并坚持良好接触,整个安装放在匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀减小

36、,ab一直坚持静止,以下说法正确的选项是()A.ab中的感应电流方向由b到aB.ab中的感应电流逐渐减小C.ab所受的安培力坚持不变D.ab所受的静摩擦力逐渐减小;答案答案D此题调查楞次定律、电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力、平衡条件。由此题调查楞次定律、电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力、平衡条件。由于经过回路的磁通量向下减小于经过回路的磁通量向下减小,那么根据楞次定律可知那么根据楞次定律可知ab中感应电流的方向由中感应电流的方向由a到到b,A错误。因错误。因ab不动不动,回路面积不变回路面积不变;当当B均匀减小时均匀减小时,由由E=n=nS知知,产生的感应电动势恒定产生的感应电动

37、势恒定,回路中感回路中感应电流应电流I=恒定恒定,B错误。由错误。由F=BIL知知F随随B减小而减小减小而减小,C错误。对错误。对ab由平衡条件有由平衡条件有f=F,故故D正确。正确。tBtERr一题多解广义楞次定律一题多解广义楞次定律因因B减小时引起回路磁通量减小减小时引起回路磁通量减小,由广义楞次定律可知回路有扩张的趋势由广义楞次定律可知回路有扩张的趋势,那么那么ab所受安培力方所受安培力方向向右向向右,再由左手定那么可以断定再由左手定那么可以断定ab中感应电流的方向从中感应电流的方向从a到到b,故故A错误。错误。;3.(2021课标,20,6分)(多项选择)两条平行虚线间存在一匀强磁场,

38、磁感应强度方向与纸面垂直。边长为0.1m、总电阻为0.005的正方形导线框abcd位于纸面内,cd边与磁场边境平行,如图(a)所示。知导线框不断向右做匀速直线运动,cd边于t=0时辰进入磁场。线框中感应电动势随时间变化的图线如图(b)所示(感应电流的方向为顺时针时,感应电动势取正)。以下说法正确的是()A.磁感应强度的大小为0.5TB.导线框运动速度的大小为0.5m/sC.磁感应强度的方向垂直于纸面向外D.在t=0.4s至t=0.6s这段时间内,导线框所受的安培力大小为0.1N;答案答案BC此题调查电磁感应、安培力。导线框匀速进入磁场时速度此题调查电磁感应、安培力。导线框匀速进入磁场时速度v=

39、m/s=0.5m/s,选项选项B正确正确;由由E=BLv,得得B=T=0.2T,选项选项A错误错误;由右手定那么可确定磁感应强度方由右手定那么可确定磁感应强度方向垂直于纸面向外向垂直于纸面向外,选项选项C正确正确;导线框所受安培力导线框所受安培力F=BLI=BL=0.20.1N=0.04N,选项选项D错误。错误。Lt0.10.2ELv0.010.1 0.5ER0.010.005贮藏知识根据图像和导线框匀速运动贮藏知识根据图像和导线框匀速运动,获取信息获取信息,结合安培力、导体切割磁感线产生感应电结合安培力、导体切割磁感线产生感应电动势可以确定选项。动势可以确定选项。;4.(2021课标,20,

40、6分)(多项选择)法拉第圆盘发电机的表示图如下图。铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。圆盘旋转时,关于流过电阻R的电流,以下说法正确的选项是()A.假设圆盘转动的角速度恒定,那么电流大小恒定B.假设从上向下看,圆盘顺时针转动,那么电流沿a到b的方向流动C.假设圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,那么电流方向能够发生变化D.假设圆盘转动的角速度变为原来的2倍,那么电流在R上的热功率也变为原来的2倍;答案答案AB设圆盘的半径为设圆盘的半径为L,可以为圆盘由无数根辐条构成可以为圆盘由无数根辐条构成,那么每根辐条切割磁感线产生的那么每

41、根辐条切割磁感线产生的感应电动势感应电动势E=BL2,整个回路中的电源为无数个电动势为整个回路中的电源为无数个电动势为E的电源并联而成的电源并联而成,电源总内阻为电源总内阻为零零,故回路中电流故回路中电流I=,由此可见由此可见A正确。正确。R上的热功率上的热功率P=I2R=,由此可见由此可见,变为原变为原来的来的2倍时倍时,P变为原来的变为原来的4倍倍,故故D错。由右手定那么可判知错。由右手定那么可判知B正确。电流方向与导体切割磁感线正确。电流方向与导体切割磁感线的方向有关的方向有关,而与切割的速度大小无关而与切割的速度大小无关,故故C错。错。12ER22BL R2424B L R;疑问突破金

42、属圆盘在恒定的匀强磁场中转动时疑问突破金属圆盘在恒定的匀强磁场中转动时,其等效电源的模型如下图其等效电源的模型如下图,每个电源的电每个电源的电动势动势E=BL2(L为圆盘的半径为圆盘的半径),内阻为内阻为r0,那么那么n个电源并联后的总电动势仍为个电源并联后的总电动势仍为E,总内阻总内阻r=,n时时,r=0。120rn;5.(2021天津理综,12,20分)真空管道超高速列车的动力系统是一种将电能直接转换成平动动能的安装。图1是某种动力系统的简化模型,图中粗实线表示固定在程度面上间距为l的两条平行光滑金属导轨,电阻忽略不计。ab和cd是两根与导轨垂直、长度均为l、电阻均为R的金属棒,经过绝缘资

43、料固定在列车底部,并与导轨良好接触,其间距也为l,列车的总质量为m。列车启动前,ab、cd处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下,如图1所示。为使列车启动,需在M、N间衔接电动势为E的直流电源,电源内阻及导线电阻忽略不计。列车启动后电源自动封锁。(1)要使列车向右运转,启动时图1中M、N哪个接电源正极,并简要阐明理由;(2)求刚接通电源时列车加速度a的大小;(3)列车减速时,需在前方设置如图2所示的一系列磁感应强度为B的匀强磁场区域,磁场宽度和相邻磁场间距均大于l。假设某时辰列车的速度为v0,此时ab、cd均在无磁场区域,试讨论:要使列车停下来,前方至少需求多少块这样的有界

44、磁场?;图1图2答案答案(1)见解析见解析(2)(3)见解析见解析2BElmR;解析此题调查左手定那么、安培力、法拉第电磁感应定律、动量定理等。解析此题调查左手定那么、安培力、法拉第电磁感应定律、动量定理等。(1)列车要向右运动列车要向右运动,安培力方向应向右。根据左手定那么安培力方向应向右。根据左手定那么,接通电源后接通电源后,金属棒中电流方向由金属棒中电流方向由a到到b、由、由c到到d,故故M接电源正极。接电源正极。(2)由题意由题意,启动时启动时ab、cd并联并联,设回路总电阻为设回路总电阻为R总总,由电阻的串并联知识得由电阻的串并联知识得R总总=设回路总电流为设回路总电流为I,根据闭合

45、电路欧姆定律有根据闭合电路欧姆定律有I=设两根金属棒所受安培力之和为设两根金属棒所受安培力之和为F,有有F=IlB根据牛顿第二定律有根据牛顿第二定律有F=ma联立式得联立式得a=2RER总2BElmR;(3)设列车减速时,cd进入磁场后经t时间ab恰好进入磁场,此过程中穿过两金属棒与导轨所围回路的磁通量的变化为,平均感应电动势为E1,由法拉第电磁感应定律有E1=其中=Bl2设回路中平均电流为I,由闭合电路欧姆定律有I=设cd遭到的平均安培力为F,有F=IlB以向右为正方向,设t时间内cd受安培力冲量为I冲,有I冲=-Ft同理可知,回路出磁场时ab受安培力冲量仍为上述值,设回路进出一块有界磁场区

46、域安培力冲量为I0,有I0=2I冲t12ER;设列车停下来遭到的总冲量为I总,由动量定理有I总=0-mv0联立式得=讨论:假设恰为整数,设其为n,那么需设置n块有界磁场;假设不是整数,设的整数部分为N,那么需设置N+1块有界磁场。0II总02 3mv RB l0II总0II总0II总;6.(2021课标,24,12分)如图,程度面(纸面)内间距为l的平行金属导轨间接一电阻,质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上。t=0时,金属杆在程度向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开场运动。t0时辰,金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域,且在磁场中恰好能坚持匀速运动。杆与导轨的电阻

47、均忽略不计,两者一直坚持垂直且接触良好,两者之间的动摩擦因数为。重力加速度大小为g。求(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小;(2)电阻的阻值。答案答案(1)Blt0(2)Fgm2 20B l tm;解析解析(1)设金属杆进入磁场前的加速度大小为设金属杆进入磁场前的加速度大小为a,由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得ma=F-mg设金属杆到达磁场左边境时的速度为设金属杆到达磁场左边境时的速度为v,由运动学公式有由运动学公式有v=at0当金属杆以速度当金属杆以速度v在磁场中运动时在磁场中运动时,由法拉第电磁感应定律由法拉第电磁感应定律,杆中的电动势为杆中的电动势为E=Blv联立式可得联立式可得

48、E=Blt0(2)设金属杆在磁场区域中匀速运动时设金属杆在磁场区域中匀速运动时,金属杆中的电流为金属杆中的电流为I,根据欧姆定律根据欧姆定律I=式中式中R为电阻的阻值。金属杆所受的安培力为为电阻的阻值。金属杆所受的安培力为f=BlI因金属杆做匀速运动因金属杆做匀速运动,由牛顿运动定律得由牛顿运动定律得F-mg-f=0FgmER联立式得R=2 20B l tm;7.(2021课标,25,20分)如图,两条相距l的光滑平行金属导轨位于同一程度面(纸面)内,其左端接一阻值为R的电阻;一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上;在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为S的区域,区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场,磁感

49、应强度大小B1随时间t的变化关系为B1=kt,式中k为常量;在金属棒右侧还有一匀强磁场区域,区域左边境MN(虚线)与导轨垂直,磁场的磁感应强度大小为B0,方向也垂直于纸面向里。某时辰,金属棒在一外加程度恒力的作用下从静止开场向右运动,在t0时辰恰好以速度v0越过MN,以后向右做匀速运动。金属棒与导轨一直相互垂直并接触良好,它们的电阻均忽略不计。求(1)在t=0到t=t0时间间隔内,流过电阻的电荷量的绝对值;(2)在时辰t(tt0)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加程度恒力的大小。;解析解析(1)在金属棒越过在金属棒越过MN之前之前,t时辰穿过回路的磁通量为时辰穿过回路的磁通量为=ktS设在从设

50、在从t时辰到时辰到t+t的时间间隔内的时间间隔内,回路磁通量的变化量为回路磁通量的变化量为,流过电阻流过电阻R的电荷量为的电荷量为q。由法。由法拉第电磁感应定律有拉第电磁感应定律有=-由欧姆定律有由欧姆定律有i=由电流的定义有由电流的定义有i=联立式得联立式得|q|=t由式得由式得,在在t=0到到t=t0的时间间隔内的时间间隔内,流过电阻流过电阻R的电荷量的电荷量q的绝对值为的绝对值为|q|=(2)当当tt0时时,金属棒已越过金属棒已越过MN。由于金属棒在。由于金属棒在MN右侧做匀速运动右侧做匀速运动,有有f=F式中式中,f是外加程度恒力是外加程度恒力,F是匀强磁场施加的安培力。设此时回路中的

51、电流为是匀强磁场施加的安培力。设此时回路中的电流为I,F的大小为的大小为F=B0lI此时金属棒与此时金属棒与MN之间的间隔为之间的间隔为s=v0(t-t0)匀强磁场穿过回路的磁通量为匀强磁场穿过回路的磁通量为=B0lstRqtkSR0kt SR答案答案(1)(2)B0lv0(t-t0)+kSt(B0lv0+kS)0kt SR0B lR;回路的总磁通量为t=+式中,仍如式所示。由式得,在时辰t(tt0)穿过回路的总磁通量为t=B0lv0(t-t0)+kSt在t到t+t的时间间隔内,总磁通量的改动t为t=(B0lv0+kS)t由法拉第电磁感应定律得,回路感应电动势的大小为t=由欧姆定律有I=联立式

52、得f=(B0lv0+kS)tttR0B lR;评分参考第评分参考第(1)问问7分分,式各式各1分分,式式2分分;第第(2)问问13分分,式式2分分,式各式各1分分,式各式各2分分,式各式各1分。分。易错点拨易错点拨(1)在计算磁通量时在计算磁通量时,用的是左侧矩形面积用的是左侧矩形面积,而不是圆形磁局面积而不是圆形磁局面积,从而导致出错。从而导致出错。(2)当金属棒越过当金属棒越过MN后计算磁通量时后计算磁通量时,得出的金属棒与得出的金属棒与MN的间隔的间隔s=v0t,从而导致出错。从而导致出错。;1.(2021重庆理综,8,16分)某电子天平原理如下图,E形磁铁的两侧为N极,中心为S极,两极

53、间的磁感应强度大小均为B,磁极宽度均为L,忽略边缘效应。一正方形线圈套于中心磁极,其骨架与秤盘连为一体,线圈两端C、D与外电路衔接。当质量为m的重物放在秤盘上时,弹簧被压缩,秤盘和线圈一同向下运动(骨架与磁极不接触),随后外电路对线圈供电,秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止,由此时对应的供电电流I可确定重物的质量。知线圈匝数为n,线圈电阻为R,重力加速度为g。问(1)线圈向下运动过程中,线圈中感应电流是从C端还是从D端流出?(2)供电电流I是从C端还是从D端流入?求重物质量与电流的关系。(3)假设线圈耗费的最大功率为P,该电子天平能称量的最大质量是多少?C组教师公用题组;解析解析(1)感应

54、电流从感应电流从C端流出端流出(2)设线圈遭到的安培力为设线圈遭到的安培力为FA外加电流从外加电流从D端流入端流入由由FA=mg和和FA=2nBIL得得m=I(3)设称量最大质量为设称量最大质量为m0由由m=I和和P=I2R得得m0=2nBLg2nBLg2nBLgPR答案答案(1)由右手定那么知感应电流从由右手定那么知感应电流从C端流出端流出(2)外加电流从外加电流从D端流入端流入m=I(3)2nBLg2nBLgPR;2.(2021天津理综,11,18分)如下图,两根足够长的平行金属导轨固定在倾角=30的斜面上,导轨电阻不计,间距L=0.4m。导轨所在空间被分成区域和,两区域的边境与斜面的交线

55、为MN,中的匀强磁场方向垂直斜面向下,中的匀强磁场方向垂直斜面向上,两磁场的磁感应强度大小均为B=0.5T。在区域中,将质量m1=0.1kg,电阻R1=0.1的金属条ab放在导轨上,ab刚好不下滑。然后,在区域中将质量m2=0.4kg,电阻R2=0.1的光滑导体棒cd置于导轨上,由静止开场下滑。cd在滑动过程中一直处于区域的磁场中,ab、cd一直与导轨垂直且两端与导轨坚持良好接触,取g=10m/s2。问(1)cd下滑的过程中,ab中的电流方向;(2)ab刚要向上滑动时,cd的速度v多大;(3)从cd开场下滑到ab刚要向上滑动的过程中,cd滑动的间隔x=3.8m,此过程中ab上产生的热量Q是多少

56、。;解析解析(1)由由a流向流向b。(2)开场放置开场放置ab刚好不下滑时刚好不下滑时,ab所受摩擦力为最大静摩擦力所受摩擦力为最大静摩擦力,设其为设其为Fmax,有有Fmax=m1gsin设设ab刚要上滑时刚要上滑时,cd棒的感应电动势为棒的感应电动势为E,由法拉第电磁感应定律有由法拉第电磁感应定律有E=BLv设电路中的感应电流为设电路中的感应电流为I,由闭合电路欧姆定律有由闭合电路欧姆定律有I=设设ab所受安培力为所受安培力为F安安,有有F安安=ILB此时此时ab遭到的最大静摩擦力方向沿斜面向下遭到的最大静摩擦力方向沿斜面向下,由平衡条件有由平衡条件有F安安=m1gsin+Fmax综合式综

57、合式,代入数据解得代入数据解得v=5m/s(3)设设cd棒的运动过程中电路中产生的总热量为棒的运动过程中电路中产生的总热量为Q总总,由能量守恒有由能量守恒有12ERR答案答案(1)由由a流向流向b(2)5m/s(3)1.3J;m2gx sin =Q总+m2v2又Q=Q总解得Q=1.3 J12112RRR;3.(2021上海单科,33,14分)如图,一关于y轴对称的导体轨道位于程度面内,磁感应强度为B的匀强磁场与平面垂直。一足够长、质量为m的直导体棒沿x方向置于轨道上,在外力F作用下从原点由静止开场沿y轴正方向做加速度为a的匀加速直线运动,运动时棒与x轴一直平行。棒单位长度的电阻为,与电阻不计的

58、轨道接触良好,运动中产生的热功率随棒位置的变化规律为P=k(SI)。求:(1)导体轨道的轨道方程y=f(x);(2)棒在运动过程中遭到的安培力Fm随y的变化关系;(3)棒从y=0运动到y=L过程中外力F的功。32y答案答案(1)y=x2(2)Fm=y(3)L2+maL224aBk2ka2 2ka;解析解析(1)设棒运动到某一位置时与轨道接触点的坐标为设棒运动到某一位置时与轨道接触点的坐标为(x,y),安培力安培力Fm=安培力的功率安培力的功率P=Fmv=k棒做匀加速运动棒做匀加速运动v2=2ayR=2x代入前式得代入前式得y=x2轨道外形为抛物线。轨道外形为抛物线。(2)安培力安培力Fm=v=

59、以轨道方程代入得以轨道方程代入得Fm=y(3)由动能定理由动能定理W=Wm+mv2安培力做功安培力做功Wm=L222(2 )Bx vR2224B x vR32y224aBk224B xR22B x2ay2ka122 2ka;棒在y=L处的动能为mv2=maL外力做功W=L2+maL122 2ka;4.(2021浙江理综,24,20分)小明同窗设计了一个“电磁天平,如图1所示,等臂天平的左臂为挂盘,右臂挂有矩形线圈,两臂平衡。线圈的程度边长L=0.1m,竖直边长H=0.3m,匝数为N1。线圈的下边处于匀强磁场内,磁感应强度B0=1.0T,方向垂直线圈平面向里。线圈中通有可在02.0A范围内调理的

60、电流I。挂盘放上待测物体后,调理线圈中电流使天平平衡,测出电流即可测得物体的质量。(重力加速度取g=10m/s2)图1(1)为使电磁天平的量程到达0.5kg,线圈的匝数N1至少为多少?(2)进一步探求电磁感应景象,另选N2=100匝、外形一样的线圈,总电阻R=10。不接外电流,两臂平衡。如图2所示,坚持B0不变,在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场,且磁感应强度B;随时间均匀变大,磁场区域宽度d=0.1m。当挂盘中放质量为0.01kg的物体时,天平平衡,求此时磁感应强度的变化率。图2Bt;解析解析(1)线圈遭到安培力线圈遭到安培力F=N1B0IL天平平衡天平平衡mg=N1B0IL代入数据得代入