2010届高考物理法拉第电磁感应定律

1、第2讲 法拉第电磁感应定律 自感一、考情直播1考纲解读考纲内容能力要求考向定位3法拉第电磁感应定律4自感5涡流1、理解法拉第电磁感应定律并能运用该定律求感应电动势的大小。2知道自感现象及其自感的原理。3知道涡流现象法拉第电磁感应定律在高考中具有举足轻重的地位，考纲对电磁感应定律作了级要求对于本讲内容，不仅要理解电磁感应定律的内容和实质，还要关注社会与生活中的实际问题自感及涡流在考纲中为级要求，把握住其概念及特点，会分析简单的现象即可在高考中该定律常与力学中的牛顿定律、动能定理、能的转化与守恒以及电学中的闭合电路的欧姆定律结合起来共同考查。2考点整合考点一 法拉第电磁感应定律1. （1）法拉第电

2、磁感应定律: 电路中感应电动势的大小 ,表达式为E= 。（2）当导体在匀强磁场中做切割磁感线的相对运动时产生的感应电动势E= ，是B与v之间的夹角。（3）导体棒绕某一固定转轴旋转切割磁感线，虽然棒上各点的切割速度并不相同，但可用棒上 等效替代切割速度。常用公式E= 。 2.应用法拉第电磁感应定律时应注意：（1）E= 适用于一般回路。若磁通量不随时间均匀变化，则/t为t时间内通过该回路的磁通量的 。(2)E= ，适用于导体各部分以相同的速度切割磁感线的情况，式中L为导线的有效切割长度，为运动方向和磁感线方向的夹角。若v为瞬时速度,则E为 。若v为平均速度，则E为 。（3）.若磁感应强度B不变，回

3、路的面积S发生变化，则E= ； 若回路的面积S不变，磁感应强度B发生变化，则E= ； 若磁感应强度B、回路的面积S都发生变化，则E= 。3.要注意严格区分、/t的物理意义是指 。是指 。/t是指 。特别提醒感应电动势按产生的机理可分为感生电动势与动生电动势（1）感生电动势产生原因又有两种情况：磁感应强度变化产生电动势，则有E=nSB/t回路面积变化产生电动势，则有E=nSB/t（2）由切割磁感线引起动生电动势，要区分平动和转动若为平动情况，则根据E=BLv计算若是绕某点以角速度转动，则要根据E=BL2/2计算例1 （2007广东高考）如图12-2-11（a）所示，一端封闭的两条平行光滑导轨相距

4、L，距左端L处的中间一段被弯成半径为H的1/4圆弧，导轨左右两段处于高度相差H的水平面上圆弧导轨所在区域无磁场，右段区域存在磁场B0，左段区域存在均匀分布但随时间线性变化的磁场B（t），如图12-2-11（b）所示，两磁场方向均竖直向上在圆弧顶端，放置一质量为m的金属棒ab，与导轨左段形成闭合回路，从金属棒下滑开始计时，经过时间t0滑到圆弧底端设金属棒在回路中的电阻为R，导轨电阻不计，重力加速度为g（1）问金属棒在圆弧内滑动时，回路中感应电流的大小和方向是否发生改变？为什么？（2）求0到时间t0内，回路中感应电流产生的焦耳热量（3）探讨在金属棒滑到圆弧底端进入匀强磁场B0的一瞬间，回路中感应电

5、流的大小和方向剖析（1）感应电流的大小和方向均不发生改变因为金属棒滑到圆弧任意位置时，回路中磁通量的变化率相同（2）0t0时间内，设回路中感应电动势大小为E0，感应电流为I，感应电流产生的焦耳热为Q，由法拉第电磁感应定律：根据闭合电路的欧姆定律： 由焦定律及有： （3）设金属棒进入磁场B0一瞬间的速度为v，金属棒在圆弧区域下滑的过程中，机械能守恒： 在很短的时间内，根据法拉第电磁感应定律，金属棒进入磁场B0区域瞬间的感应电动势为E，则：，而 由闭合电路欧姆定律及，求得感应电流： 根据讨论：I当时，I=0；II当时，方向为；III当时，方向为 规律总结电磁感应定律在应用过程中出现错误的原因主要可

6、归结为如下几种情况：1对感应电动势的来源认识不到位导致错误导体棒切割磁感线会产生“动生电动势”、磁场变化会产生“感生电动势”，要注意两种情况同时存在时不要忽略其一2对于相对运动认识不到位导致错误公式中的v指的是导体棒垂直切割磁感线的速度当磁场也在运动时，导体棒垂直切割磁感线的速度也就是导体棒相对于磁场运动的相对速度如易错题1-33对电磁感应中的平均值与瞬时值认识不到位导致错误在电磁感应中，若金属棒不是做匀速运动，则平均电动势与瞬时电动势往往是不相同的，一定要注意它们的区别考点二 电磁感应中的功率问题、自感1、电磁感应中的电路问题在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量的变化的回路将产生 。该导体

7、或回路相当于 （它们的电阻为电源的内阻），将它们接上电容器，便可使电容器 ；将它们接上电阻等用电器，在回路中形成 ，便可对用电器供电。因此，电磁感应问题往往和电路联系在一起，解决这类问题的基本方法是：用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电流的大小和方向。画出等效电路图应用全电路欧姆定律、串并联电路的性质、电功率等公式联立求解。 2、自感、自感现象：自感现象是一种特殊的电磁感应现象，它是由于导体本身的电流发生 时而产生的电磁感应现象。自感现象遵循电磁感应的所有规律。、自感电动势的方向：由楞次定律可知，自感电动势总是 原来导体中电流的变化。当回路中的电流增加时，自感电动势和原来电流的方向 ；当回

8、路中的电流减小时，自感电动势和原来电流的方向 。自感对电路中的电流变化有 作用，使电流不能 。、自感系数：它由线圈 的性质决定。线圈越长，单位长度上线圈的匝数越多，截面积越大，它的自感系数越 。线圈中插入铁芯，自感系数增大很多，自感系数在国际单位制中的单位是 。特别提示1在回路（不一定闭合）中，产生感应电动势的部分电路相当于电源，若该部分有电阻，则相当于电源的内阻，其余的部分则相当于外电路2在解题过程中必须先作出等效电路图再求解，注意弄清内、外电路的分压关系3求解电功率时要注意区分平均功率与瞬时功率，瞬时功率往往要用瞬时电动势求解4在公式E= BLvsin中的v是指杆相对磁场中的速度。例2 如

9、图12-2-4所示，在磁感强度为B的匀强磁场中有一半径为L的金属圆环已知构成圆环的电线电阻为4r0，以O为轴可以在圆环上滑动的金属棒OA电阻为r0，电阻R1=R2=4r0当OA棒以角速度匀速转动时，电阻R1的电功率最小值为P0为多大？（其它电阻不计）解析OA棒的感应电动势，当OA棒A端处于圆环最上端时，即时，圆环的等效电阻最大，等效电路如图12-2-5所示，其值干路中的最小电流电阻R1的最小功率规律总结 等效电源两端所能测量到的电压，并非等效电源的电动势，而是路端电压因此，遇到求解某电路两端电压问题时，一定要注意分析此部分电路是等效的内电路部分还是外电路部分在分析导体做切割磁感线运动产生感应电

10、动势的问题时，使用公式E= BLvSin进行计算比较方便，但是要注意各种情况下角的分析。此题易错的地方是不会把立体图改画成平面图，这样会造成受力分析的困难，解不出答案。例3两个相同的白炽灯L1和L2，接到如图所示的电路中，灯L1与电容器串联，灯L2与电感线圈串联，当a、b处接电压最大值为Um、频率为f的正弦交流电源时，两灯都发光，且亮度相同。更换一个新的正弦交流电源后，灯L1的亮度高于灯L2的亮度。新电源的电压最大值和频率可能是（ ）A最大值仍为Um，而频率大于fB最大值仍为Um，而频率小于fC最大值大于Um，而频率仍为fD最大值小于Um，而频率仍为f【解析】灯L1的亮度高于L2的亮度，说明L

11、1的容抗小于L2支路的感抗，故选A。【答案】A 。【规律总结】感抗与容抗是新增内容，也是教学中比较薄弱的环节，它又与大学内容相联系，故要引起重视。考点三 流过截面的电量问题、涡流现象1发生电磁感应时，通过导体某一截面电量。有时也利用冲量定律来求：BILt=P，因此有：q=P/BL。2涡流现象指的是磁感应强度变化时在导体块内引起漩涡状感应电流的现象特别提醒在计算通过某一导体横截面积的电量时，是用电动势的平均值,这一点要特别小心。当一个闭合回路中的磁通量的改变量为时，通过回路中导体横截面的电量为：，它与磁场是否均匀变化、线框的运动状况以及线框的形状无关。例4、2006全国卷I如图7-1，在匀强磁场

12、中固定放置一根串接一电阻R的直角形金属导轨aob(在纸面内)，磁场方向垂直于纸面朝里，另有两根金属导轨c、d分别平行于oa、ob放置。保持导轨之间接触良好，金属导轨的电阻不计。现经历以下四个过程：以速度v移动d,使它与ob的距离增大一倍;再以速率v移动c,使它与oa的距离减小一半；然后，再以速率2v移动c,使它回到原处；最后以速率2v移动d,使它也回到原处。设上述四个过程中通过电阻R的电量的大小依次为Q1、Q2、Q3和Q4,则（ ）ORacdbA、Q1=Q2=Q3=Q4 B、Q1=Q2=2Q3=2Q4 C、2Q1=2Q2=Q3=Q4 D、Q1Q2=Q3Q4解析：设开始导轨d与Ob的距离为x1，

13、导轨c与Oa的距离为x2，由法拉第电磁感应定律知移动c或d时产生的感应电动势：E，通过R的电量为：QIt。可见通过R的电量与导体d或c移动的速度无关，由于B与R为定值，其电量取决于所围成面积的变化。若导轨d与Ob距离增大一倍，即由x1变2x1，则所围成的面积增大了S1x1x2；若导轨c再与Oa距离减小一半，即由x2变为x2/2，则所围成的面积又减小了S22x1x2/2x1x2；若导轨c再回到原处，此过程面积的变化为S3S22x1x2/2x1x2；最后导轨d又回到原处，此过程面积的变化为S4x1x2；由于S1S2S3S4，则通过电阻R的电量是相等的，即Q1Q2Q3Q4。【答案】A。【规律总结】计

14、算感应电量的两条思路：思路一、当闭合电路中的磁通量发生变化时，根据法拉第电磁感应定律，平均感应电动势E=N/t，平均感应电流IE/RN/Rt，则通过导体横截面的电量q=IN/R。思路二、当导体棒在安培力(变力)作用下做变速运动，磁通量的变化难以确定时，常用动量定理通过求安培力的冲量求通过导体横截面积的电量。要快速求得通过导体横截面的电量Q，关键是正确求得穿过某一回路变化的磁通量。二、高考热点探究高考热点：感应电动势与电路真题3（2002广东高考）如图12-2-6所示，半径为、单位长度电阻为的均匀导体圆环固定在水平面上，圆环中心为匀强磁场垂直水平面方向向下，磁感强度为平行于直径的导体杆，沿垂直于

15、杆的方向向右运动杆的电阻可以忽略不计，杆与圆环接触良好，某时刻，杆的位置如图， ，速度为，求此时刻作用在杆上安培力的大小剖析 该时刻等效电路如图所示杆切割磁力线时，ab部分产生的感应电动势，而此时，弧和弧的电阻分别为和，它们并联后的电阻为,杆中的电流为，作用在杆上的安培力为，由以上各式解得答案 名师指引电磁感应往往与电路问题联系在一起，解决电磁感应中的电路问题只需要三步：第一步：确定电源。切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，则该导体或回路就相当于电源，利用求感应电动势的大小，利用右手定则或楞次定律判断电流方向。如果在一个电路中切割磁感线的有几个部分但又相互联系，可等效成电源

16、的串、并联。第二步：分析电路结构（内、外电路及外电路的串并联关系），画等效电路图。第三步：利用电路规律求解。主要应用欧姆定律及串并联电路的基本性质等列方程求解。新题导练 v图15ABMDOCN（2008北京海淀）如图15所示，边长L=0.20m的正方形导线框ABCD由粗细均匀的同种材料制成，正方形导线框每边的电阻R0=1.0，金属棒MN与正方形导线框的对角线长度恰好相等，金属棒MN的电阻r=0.20导线框放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.50T，方向垂直导线框所在平面向里金属棒MN与导线框接触良好，且与导线框对角线BD垂直放置在导线框上，金属棒的中点始终在BD连线上若金属棒以v=4.0

17、m/s的速度向右匀速运动，当金属棒运动至AC的位置时，求(计算结果保留两位有效数字)：（1）金属棒产生的电动势大小；（2）金属棒MN上通过的电流大小和方向；（3）导线框消耗的电功率2-1（1）E= 0.56V （2）I=0.47A，电流方向从N到M（3）导线框消耗的功率为：P =0.22W 金属棒运动到AC位置时，导线框左、右两侧电阻并联考点整合参考答案考点一 法拉第电磁感应定律1.（1）穿过这一电路的磁通量的变化率成正比；n/t。（2）BlvSin。（3）各点的平均速度 ； Bl2 。 2.（1）n/t；平均变化率。(2) BLvSin ；瞬时感应电动势。 （3）nBS/t； nSB/t；

18、n（BS/t+SB/t）。3. 是指穿过某一面积的磁通量。是指穿过某一面积的磁通量的变化量。/t是指穿过某一面积的磁通量的变化率。考点二 1、感应电动势，电源，充电，电流，2、变化；、阻碍，相反，相同，延迟，突变；、本身，大，亨（H）三、抢分频道限时基础训练（20分钟）班级 姓名 成绩 1如图所示，长为L的直导线ab放在相互平行的金属导轨上，导轨宽为d，导线ab运动的速度为v，方向垂直于磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里，ab与导轨的夹角为，则回路中的电动势为（ ） A BLv B BLvsin C Bdvsin D Bdv1、答案：A。2（2008湛江一模）如图4所示，E为电池

19、，L是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，D1、D2是两个规格相同的灯泡，S是控制电路的开关对于这个电路，下列说法正确的是（ ）A刚闭合S的瞬间，通过D1、D2的电流大小相等B刚闭合S的瞬间，通过D1、D2的电流大小不相等C闭合S待电路达到稳定，D1熄灭，D2比原来更亮D闭合S待电路达到稳定，再将S断开瞬间，D2立即熄灭，D1闪亮一下再熄灭2答案A、C、D 。解析：刚闭合S的瞬间由于电感的自感作用，电流不会立即从电感中流过，两个灯泡串联在一起，因此通过D1、D2的电流大小相等，则A对；电路稳定后电感中有电流流过后，D1处于短路状态，会熄灭，D2比原来更亮，则C对；电路达到稳定再将S断开瞬间，

20、D2立即熄灭，D1闪亮一下再熄灭，则D对。3粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行。现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框一边a、b两点间的电势差绝对值最大的是 （ ）3、答案：B。解析：根据串联电路的分压规律分析。4如图所示，光滑的U型金属框固定在水平面上，框中串接一电阻R，在I、两区域内分别存在磁感强度大小相等方向相反的竖直磁场置于U型金属框上的金属杆ab，受水平恒定外力作用当在I 区域内向右匀速运动时，通过电阻R的电流强度为I；当金属杆ab运动到区域时（ ）A将作减速运动B在区域运动时

21、受到的安培力比在I 区域运动时受到的安培力大C通过R的电流与在I区域时通过R的电流方向相同D受到的磁场力与在I 区域时受到的磁场力的方向相同4、答案：D。5（2008上海嘉定）光滑金属导轨宽L0.4m，电阻不计，均匀变化的磁场穿过整个轨道平面，如图中甲所示磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示金属棒ab的电阻为1，自t0时刻起从导轨最左端以v1m/s的速度向右匀速运动，则（ ） A1s末回路中电动势为0.8VB1s末ab棒所受磁场力为0.64NC1s末回路中电动势为1.6VD1s末ab棒所受磁场力为1.28N5答案：C、D解析：1s末磁场强度为B=2T，回路中电动势为E=BLv=1.6V，

22、则C对；回路中的电流为I=E/R=1.6A，杆受的安培力为F=BIL=1.28N，则D对。6(2007江西联考)两根水平平行固定的光滑金属导轨间距为L，足够长，在其上放置两根长为L且与导轨垂直的金属棒ab和cd，它们的质量分别为2m和m，电阻均为R（其它电阻不计），整个装置处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，如图12-2-20所示现使金属棒cd获得瞬时水平向右的初速度v0，当它们的运动状态达到稳定的过程中，流过金属棒ab的电量q和两棒间增加的位移x分别为（ ）Aq=2mv0/3BL Bq=3mv0/2BL C D 6、答案：AC。解析：两棒最终一相同的速度运动，由动量守恒定律得：

23、mv0=3mv共，对金属棒ab由动量定理得：BILt= 3mv共，q=It，解得：q=2mv0/3BL；由电磁感应定律得：I=q/t=BLx/R，解得：x=2Rmv0/3B2L2。Fab电阻7、如图所示，位于一水平面内的、两根平行的光滑金属导轨，处在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在的平面，导轨的一端与一电阻相连；具有一定质量的金属杆ab放在导轨上并与导轨垂直。现用一平行于导轨的恒力F拉ab，使它由静止开始向右运动。杆和导轨的电阻、感应电流产生的磁场均可不计。用E表示回路中的感应电动势，i表示回路中的感应电流，在i随时间增大的过程中，电阻消耗的功率 A.等于F的功率 B.等于安培力的功率的绝对

24、值C.等于F与安培力合力的功率 D.小于iE7、答案：B。解析：安培力的功率就是电功率；F和安培力的合力做功增加ab的动能。乙 ABIBBIDBICBI8(2008-2009学年度徐州市六县一区期中联考高三物理试题)如图甲所示，两平行导轨与水平面成角倾斜放置，电源、电阻、金属细杆及导轨组成闭合回路，细杆与导轨间的摩擦不计整个装置分别处在如图乙所示的各匀强磁场中，其中不可能使金属细杆处于静止状态的是( )8、答案：ACD。解析:金属杆要处于静止要求杆受的安培力或安培力的一个分力大小等于杆的重力沿斜面向下的分力，或杆安培力大小等于杆的重力，A中杆不受安培力，因此A错；B中杆受的安培力竖直向上，有可

25、能使处于静止，则B对；C中杆受的安培力垂直斜面向上，与重力的合力沿斜面向下，杆不可能静止，C错；D中杆受的安培力水平向左，不可能使杆静止，则D错。9、如图所示，由10根长度都是L的金属杆连接成的一个“目”字型的矩形金属框abcdefgh，放在纸面所在的平面内。有一个宽度也为L的匀强磁场，磁场边界跟de杆平行，磁感应强度的大小是B，方向垂直于纸面向里，金属杆ah、bg、cf、de的电阻都为r，其他各杆的电阻不计，各杆端点间接触良好。现以速度v匀速地把金属框从磁场的左边界水平向右拉，从de杆刚进入磁场瞬间开始计时，求：(1)从开始计时到ah杆刚进入磁场的过程中，通过ah杆某一横截面总的电荷量q；(

26、2)从开始计时到金属框全部通过磁场的过程中，金属框中电流所产生的总热量Q。答案：(1)总电阻；金属框干路中的电流；通过ah杆的电流从开始计时以ah杆刚进入磁场的时间；在这段时间内通过ah杆的总电荷量；联立解以上各式解得：(2)匀速拉动金属框时的外力F=FB=BIL；在这一过程中电流产生的热Q=W=Fs；式中s=4L；联立以上三式解得：10、把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在竖直向下，磁感应强度为B的匀强磁场中，如图1所示，一长度为2a，电阻等于R，粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，它与圆环始终保持良好的接触。当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时，求：（1）流过棒的电

27、流的大小、方向及棒两端的电压UMN。（2）在圆环和金属棒上消耗的总热功率。10答案：（1）棒MN右移时，切割磁感线，产生感应电动势，棒MN相当于一个电源。流过棒的电流即电源内的电流，当棒过圆心O时，棒两端的电压即为路端电压，其等效电路如图2所示。金属棒经过环心时，棒中产生的感应电动势为E=2Bav。此时，圆环的两部分构成并联连接，且R左=R右=R，故并联部分的电阻为R并=R/2。由全电路欧姆定律得流过金属棒的电流为:由右手定则可判断出金属棒上的电流方向由NM棒两端的电压。（2）圆环和金属棒上消耗的总功率等于电路中感应电流的电功率，即P=IE=。基础提升训练1如图所示，有两根和水平方向成a 角的

28、光滑平行轨道，上端接有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度，会趋近于一个最大速vmb，则（ ）A如果a 变大，vm变大 B如果B增大，vm变大C如果R变小，vm将变大 D如果m变小，vm将变大1、答案：A。解析：根据力的平衡条件有：BIL=mgsina，E=BL vmb，由此可得vmb=mgsinaR/B2L2，2如图所示的电路中，L1、L2是完全相同的灯泡，线圈L的自感系数较大，它的电阻与定值电阻R相等。下列说法正确的是（ ）A闭合开关S时，L1先亮、L2后亮，最后它们一样亮B闭合开关S

29、时，L1、L2始终一样亮C断开开关S时，L2立刻熄灭、L1 过一会才熄灭D断开开关S时，L2 、L1 都要过一会才熄灭2、答案：D。解析：由于电感的自感现象闭合开关S时，L2会立即亮，而L1是逐渐变亮，由于两支路电阻相同，电路稳定后，两支路流过的电流相同，最后它们一样亮，则A、B错；断开开关S时，由于电感的自感现象L2、L1过一会才熄灭，则D对C错。3(08东莞中学高考物理模拟试题)如图示装置中，线圈A的左端接在滑线变阻器的中点，当滑动变阻器的滑动头由a端滑向b端的过程中，通过与线圈B相连的电阻R上的感应电流的方向为（ ）RcdbaABA由c经R到d B先由c经R到d ，后由d经R到cC由d经

30、R到c D先由d经R到c，后由c经R到d3、答案：A。当滑动变阻器的滑动头由a端滑向b端的过程中，A线圈中电流由b流向a，A线圈两端的电势差先变小，又楞次定律知R中的感应电流方向是由c经R到d；当滑片滑过中点后，A线圈中电流由a流向b，A线圈两端的电势差变大，又楞次定律知R中的感应电流方向是由c经R到d；4如图所示，MN和PQ为两根足够长的水平光滑金属导轨，导轨电阻不计，变压器为理想变压器，现在水平导轨部分加一竖直向上的匀强磁场，金属棒ab与导轨电接触良好，则以下说法正确的是（ ）A若ab棒匀速运动，则IR0，IC0B若ab棒匀速运动，则IR0，IC0C若ab棒在某一中心位置两侧做简谐运动，则

31、IR0，IC0D若ab棒做匀加速运动，IR0，IC04、解析：ab棒匀速运动产生稳定的电动势，穿过变压器两边线圈的磁通量不会发生变化，因此次级线圈中的电动势为零，R中没有电流，则A、B都错；若ab棒在某一中心位置两侧做简谐运动，则ab棒产生的电动势是变化的，由楞次定律可知初级、次级线圈中产生的磁通量是变化的，电容器不断的充电放电，R中有电流流过，则C对；若ab棒做匀加速运动，由楞次定律可知初级、次级线圈中产生的磁通量是变化的，电容器不断的充电放电，R中有电流流过，则D错；5、（2009年宁波市高三八校联考物理试卷）如图所示, 边长为L、电阻为R的正方形刚性导体线圈abcd, 水平地放置在磁感应

32、强度为B的斜向上的匀强磁场中, 磁场方向与水平的夹角为37, 磁场区域足够大. 现以线圈的ad边为轴使线圈以不变的角速度w 逆时针旋转90角, 求: (1) 指出此过程感应电流的方向, 并求出感应电动势的平均值. (2) 此过程通过线圈横截面的电荷量. (3) 此过程中bc边受到的安培力的最大值. 37Babcd5、解: (1) 感应电流方向: abcda . 线圈逆时针旋转90过程, 磁通量变化量所用时间Df = Bcos37L2 + Bsin37L2= D t = 此过程平均感应电动势 (2) 通过线圈横截面的电荷量 Q = (3) 当线圈平面与磁感线平行, 感应电流最大, bc边所受的安

33、培力也最大. Em = BLwL = BwL2 bc边所受的最大安培力 能力提升训练线圈ab铁芯1铁芯2接线控制接阀门AB1(08东莞中学高考物理模拟试题)全自动洗衣机中，排水阀是由程序控制其动作的。当洗衣机进行排水和脱水工序时电磁铁的线圈通电，使电磁铁的铁芯2动作，牵引排水阀的活塞，排除污水。牵引电磁铁的结构如图所示。以下说法正确的是（ ）A若某时刻通入控制电流a为正，b为负，则铁芯2中A端为N极，B端为S极B若某时刻输入控制电流a为正，b为负，则铁芯2中A端为S极，B端为N极C若a,b输入交变电流，铁芯2不能吸入线圈中D若a,b处输入交变电流，铁芯2能吸入线圈中1、答案：B。解析：交流电不

34、会产生稳定的磁场。第1题图2、.如图所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从图示位置匀速拉出匀强磁场，若第一次用0.3s时间拉出，外力所做的功为，通过导线截面的电量为；第二次用0.9s时间拉出，外力做的功为W2，通过导体截面的电量为，则（ ）ABCD2、答案：C。解析：线框被拉出磁场的过程中，产生的电动势由法拉第电磁感应定律得：，回路中的电流由欧姆定律可得：，通过线框横截面的电量为: ；由于线框被匀速拉出，从能量的转化和能量守恒定律可知，拉力做的功全部转化为回路中的焦耳热，拉力做的功： 3、 超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力的

35、新型交通工具其推进原理可以简化为如图12-2-3所示的模型：在水平面上相距L的两根平行直导轨间，有竖直方向等距离分布的匀强磁场B1和B2，且B1=B2=B，每个磁场的宽都是l，相间排列，所有这些磁场都以速度v向右匀速运动这时跨在两导轨间的长为L宽为l的金属框abcd（悬浮在导轨上方）在磁场力作用下也将会向右运动设金属框的总电阻为R，运动中所受到的阻力恒为f，则金属框的最大速度可表示为（ ） A vm= fR/2B2L2 Bvm=fR/4B2L2Cvm= (4B2L2vfR)/4B2L2 Dvm= (2B2L2vfR)/2B2L23C:磁场相对线框运动导致金属框内产生感应电流，当安培力与摩擦力大

36、小相等时，金属框运动速度达到最大由于金属框宽度与相应磁场区域宽度相同，故金属框的两边总处于两不同的磁场区域中，其等效电动势如图12-2-26所示，此时则切割磁感线的每边所受安培力，依题意，由解得vm= (4B2L2vfR)/4B2L24. 如图9所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、电键K与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的均匀变化的磁场B中。两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面绝缘，在其上表面静止放置一个质量为m、电量为+q的小球。K断开时传感器上有示数，K闭合时传感器上的示数变为原来的一半。则线圈中磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是（ ）A正在增加， B正在增加，C正

37、在减弱， D正在减弱， 10、答案：B。解析：由题意可知K闭合时传感器上的示数变为原来的一半，说明上极板带负电，所受的电场力为F=qE=mg/2，因此两极板之间的电势差为：U=Ed=mgd/2，再根据法拉第电磁感应定律有：U=，由此可解得。t/s0.1 0.2 0.3 B/T0.20.1BO5.如图所示，一只横截面积为S=0.10m2，匝数为120匝的闭合线圈放在平行于线圈轴线的匀强磁场中，线圈的总电阻为R=1.2该匀强磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如右图所示求：从t=0到t=0.30s时间内，通过该线圈任意一个横截面的电荷量q为多少？这段时间内线圈中产生的电热Q为多少？解析：（1）从t

38、=0到t=0.20s时间内，由法拉第电磁感应定律知回路中的电动势为：E1=1/t1=NSB1/t1，电路中的电流为：I1=E1/R，这段时间内通过的电量为q1=I1t1=1C；从t=0.2s到t=0.30s时间内，由法拉第电磁感应定律知回路中的电动势为：E2=2/t2=NSB2/t2，电路中的电流为：I2=E2/R，这段时间内通过的电量为q2=I2t2=1C；，从t=0到t=0.30s时间内，通过该线圈任意一个横截面的电荷量q=2C。（2）上式知：从t=0到t=0.20s时间内，电路中的电流为：I1=E1/R=5A，此时电路中产生的热量为Q1=I21Rt1=6J；从t=0.2s到t=0.30s

39、时间内，电路中的电流为：I2=E2/R=5A，此时电路中产生的热量为Q2=I22Rt2=12J；Q总=Q1+Q2=18J。62004年11月11日，某民航班机在飞经大连市上空时，从飞机上掉下一飞机金属部件，刚好落在大连市某中学教学椄顶上，该中学的教学椄顶当即被砸出一个大窟窿，当时在被砸教室里的所有同学都被吓得目瞪口呆，还有许多同学被吓得号啕大哭，所幸没有造成人员伤亡。若该部件在落到房顶之前做匀速直线运动，且其在空中运动时所受空气阻力和运动速度间的关系为：f=kv2，其质量为，则：（1）部件落地时，关于其电磁感应正确的说法是【 】A北端电势高于南端，北端集聚正电荷，南端集聚负电荷。B南端电势高于

40、北端，南端集聚正电荷，北端集聚负电荷。C东端电势高于西端，东端集聚正电荷，西端集聚负电荷。D西端电势高于东端，西端集聚正电荷，东端集聚负电荷。（2）该部件落到房顶是的速度为多大？（3）若落下的是一个质量为m半径为r的金属小球，则其感应电动势为多大？6答案：（1）D （2）由于部件落地前做匀速直线，则据物体平衡条件可知：mg=kv2，故有：v=（3）由电磁感应知识可知：E=2Brv，即有：E=2Br。7（2008广东五校联考）如图12-3-6，光滑平行的水平金属导轨MN、PQ相距l，在M点和P点间接一个阻值为R的电阻，在两导轨间OO1O1O矩形区域内有垂直导轨平面竖直向下、宽为d的匀强磁场，磁感

41、强度为B一质量为m，电阻为r的导体棒ab，垂直搁在导轨上，与磁场左边界相距d0现用一大小为F、水平向右的恒力拉ab棒，使它由静止开始运动，棒ab在离开磁场前已经做匀速直线运动（棒ab与导轨始终保持良好的接触，导轨电阻不计）求：（1）棒ab在离开磁场右边界时的速度；（2）棒ab通过磁场区的过程中整个回路所消耗的电能；（3）试分析讨论ab棒在磁场中可能的运动情况7、答案：1（1）；(2) ；(3)设棒刚进入磁场时速度为v0，则当v0=v，即时，棒做匀速直线运动； 当v0v，即时，棒做先加速后匀速直线运动； 当v0v，即时，棒做先减速后匀速直线运动8圆盘发电机的构造如图甲水平放置的金属圆盘在竖直向下

42、的匀强磁场中绕与圆盘平面垂直且过圆盘中心O点的轴匀速转动，从a、b两端将有电压输出。现将此发电机简化成如图乙所示的模型：固定的金属圆环水平放置，金属棒OP绕圆环中心O以角速度匀速转动，金属棒的P端与圆环无摩擦紧密接触，整个装置放在竖直向下的匀强磁场中。已知圆环半径OP = 20 cm，圆环总电阻为R1 = 0.4，金属棒的电阻R2 = 0.1，金属棒转动的角速度为= 500 rad/s，磁感应强度B = 1 T，外接负载电阻R = 0.3。求： （1）金属棒OP中产生的感应电动势的大小为多少？O、P两点哪点电势高？ （2）负载电阻上的最大功率与最小功率各为多少？8、答案：（1）金属棒OP产生的感