(全國(guó)版)2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第11章 電磁感應(yīng) 第41課時(shí) 法拉第電磁感應(yīng)定律自感學(xué)案

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1、 第41課時(shí) 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感 考點(diǎn)1 對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解與應(yīng)用 1.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) (1)概念:在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。 (2)產(chǎn)生:只要穿過(guò)回路的磁通量發(fā)生變化,就能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),與電路是否閉合無(wú)關(guān)。 (3)方向:產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電路(導(dǎo)體或線圈)相當(dāng)于電源,電源的正、負(fù)極可由右手定則或楞次定律判斷。 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:E=n,其中為磁通量的變化率,n為線圈匝數(shù)。 [例1] 半徑為r的帶缺口剛性金屬圓環(huán)在紙面上固定放置,并處在變化的

2、磁場(chǎng)中,在圓環(huán)的缺口兩端引出兩根導(dǎo)線,分別與兩塊固定放置的平行金屬板連接,兩板間距為d,如圖甲所示。磁場(chǎng)的方向垂直于紙面,規(guī)定垂直紙面向里為正,變化規(guī)律如圖乙所示。則以下說(shuō)法正確的是(  ) A.第2 s內(nèi)上極板為正極 B.第3 s內(nèi)上極板為負(fù)極 C.第2 s末兩極板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為零 D.第4 s末兩極板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為 解析 第2 s內(nèi)情況:由楞次定律可知,金屬板上極板帶正電,金屬板下極板帶負(fù)電,故A正確;第3 s內(nèi)情況:由楞次定律可知,金屬板上極板帶正電,金屬板下極板帶負(fù)電,故B錯(cuò)誤;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知,第2 s末感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變,則兩極板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度大小不

3、為零,故C錯(cuò)誤;由題意可知,第4 s末兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度大小E====,故D錯(cuò)誤。 答案 A (1)由于磁通量有正負(fù)之分,計(jì)算磁通量的變化時(shí)一定要規(guī)定磁通量的正方向。正向的磁通量增加與反向的磁通量減少產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向相同。 (2)公式E=n是求解回路某段時(shí)間內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最佳選擇,所求得的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是整個(gè)回路的電動(dòng)勢(shì),而不是某部分導(dǎo)體產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。 (3)用公式E=nS求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí),S為線圈在磁場(chǎng)范圍內(nèi)垂直磁場(chǎng)方向的有效面積。 1.(人教版選修3-2 P17·T1改編)關(guān)于法拉第電磁感應(yīng)定律,下列說(shuō)法正確的是(  ) A.線圈中的磁通量變化越大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電

4、動(dòng)勢(shì)就越大 B.線圈中的磁通量變化越快,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大 C.線圈中的磁通量越大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大 D.線圈放在磁場(chǎng)越強(qiáng)的地方,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大 答案 B 解析 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=n得,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟磁通量的變化率成正比。磁通量變化越大,由于不知磁通量的變化時(shí)間,故不一定越大,A錯(cuò)誤;磁通量變化的快慢用表示,磁通量變化越快,則就大,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大,B正確;磁通量Φ越大,但不一定大,C錯(cuò)誤;磁感應(yīng)強(qiáng)度大的磁場(chǎng)中可能沒(méi)有磁通量的變化,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可能為零,D錯(cuò)誤。 2. (2017·河北衡水中學(xué)調(diào)研)如圖,

5、一匝數(shù)為N、面積為S、總電阻為R的圓形線圈,放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面。當(dāng)線圈由原位置翻轉(zhuǎn)180°的過(guò)程中,通過(guò)線圈導(dǎo)線橫截面的電荷量為(  ) A. B. C. D. 答案 B 解析 由法拉第電磁感應(yīng)定律E=N,可求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,再由閉合電路歐姆定律I=,可求出感應(yīng)電流的大小,根據(jù)電荷量公式q=IΔt,可得q=N。由于開始線圈平面與磁場(chǎng)垂直,現(xiàn)把線圈翻轉(zhuǎn)180°,則有ΔΦ=2BS,所以由上述公式可得通過(guò)線圈導(dǎo)線橫截面的電荷量q=,B正確,A、C、D錯(cuò)誤。 3.(2017·湖北七校聯(lián)考)(多選)如圖所示,a、b兩個(gè)閉合正方形線圈用同樣

6、的導(dǎo)線制成,匝數(shù)均為10匝,邊長(zhǎng)La=2Lb,圖示區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻減小,不考慮線圈之間的相互影響,則(  ) A.兩線圈內(nèi)產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 B.a(chǎn)、b線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為2∶1 C.a(chǎn)、b線圈中感應(yīng)電流之比為4∶1 D.a(chǎn)、b線圈中電功率之比為8∶1 答案 AD 解析 原磁場(chǎng)向里減小,根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相同,因此感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?,A正確;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知,E=n=n·L2,而La=2Lb,因此電動(dòng)勢(shì)之比為4∶1,B錯(cuò)誤;線圈電阻R=ρ,故電阻之比為2∶1,由閉合電路歐姆定律可知I=,則

7、電流之比為2∶1,C錯(cuò)誤;電功率P=I2R,兩線圈電流之比為2∶1,電阻之比為2∶1,則電功率之比為8∶1,D正確。 考點(diǎn)2 導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算 1.E=Blv的三個(gè)特性 (1)正交性:本公式要求磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng),而且B、l、v三者相互垂直。 (2)有效性:公式中的l為導(dǎo)體切割磁感線的有效長(zhǎng)度。 (3)相對(duì)性:E=Blv中速度v是導(dǎo)體相對(duì)于磁場(chǎng)的速度。 2.公式E=n與E=Blv的比較 E=n E=Blv 區(qū)別 研究 對(duì)象 閉合回路 回路中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的部分導(dǎo)體 研究 內(nèi)容 平均電動(dòng)勢(shì) ①若v為瞬時(shí)速度,則求的是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ②若

8、v為平均速度,則求的是平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 適用 范圍 對(duì)任何電磁感應(yīng) 現(xiàn)象普遍適用 只適用于導(dǎo)體垂直切割磁感線的運(yùn)動(dòng) 聯(lián)系 E=Blv由E=在一定條件下推導(dǎo)得到。導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),常用E=Blv求E,磁感應(yīng)強(qiáng)度變化時(shí),常用E=n求E [例2] (2015·安徽高考)如圖所示,abcd為水平放置的“”形光滑金屬導(dǎo)軌,間距為l,導(dǎo)軌間有垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,導(dǎo)軌電阻不計(jì)。已知金屬桿MN傾斜放置,與導(dǎo)軌成θ角,單位長(zhǎng)度的電阻為r,保持金屬桿以速度v沿平行于cd的方向滑動(dòng)(金屬桿滑動(dòng)過(guò)程中與導(dǎo)軌接觸良好)。則(  ) A.電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為

9、 B.電路中感應(yīng)電流的大小為 C.金屬桿所受安培力的大小為 D.金屬桿的熱功率為 解析 當(dāng)桿滑動(dòng)時(shí),切割的有效長(zhǎng)度為l,所以動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)E=Blv,A錯(cuò)誤;金屬桿長(zhǎng)為,所以金屬桿的電阻R=,由歐姆定律可知I==,B正確;安培力F=BI·=,C錯(cuò)誤;金屬桿的熱功率P=I2R=,D錯(cuò)誤。 答案 B 1.切割情況 切割方式 電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式 垂直切割 E=Blv 傾斜切割 E=Blvsinθ(θ為B與v的夾角) 旋轉(zhuǎn)切割 繞導(dǎo)體一端以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng): E=Bωl2 2.典圖示例 如圖甲:θ=30°,所以E=Blvsin30°=Blv。 如圖乙:切割磁感線的有效長(zhǎng)度

10、l=L,所以E=BLv。 如圖所示,均勻磁場(chǎng)中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框,半圓直徑與磁場(chǎng)邊緣重合;磁場(chǎng)方向垂直于半圓面(紙面)向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0。使該線框從靜止開始繞過(guò)圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)半周,在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流?,F(xiàn)使線框保持圖中所示位置,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間線性變化。為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動(dòng)半周過(guò)程中同樣大小的電流,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率的大小應(yīng)為(  ) A. B. C. D. 答案 C 解析 設(shè)圓的半徑為r,當(dāng)其繞過(guò)圓心O的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),圓弧部分不切割磁感線,不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),而在轉(zhuǎn)過(guò)半周的過(guò)程中直徑只有一半在磁場(chǎng)中切割

11、磁感線,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=B0r=B0r·=B0r2ω;當(dāng)線框不動(dòng)時(shí),E′=·。由閉合電路歐姆定律得I=,要使I=I′,必須使E=E′,可得=,C正確。 考點(diǎn)3 自感與渦流 1.自感現(xiàn)象:由于通過(guò)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(dòng)勢(shì) (1)定義:在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 (2)表達(dá)式:E=L。 (3)自感系數(shù)L ①相關(guān)因素:與線圈大小、形狀、圈數(shù)以及是否有鐵芯等因素有關(guān)。 ②單位:亨利(H),常用單位還有毫亨(mH)、微亨(μH)。1 mH=10-3 H, 1 μH=10-6 H。 3.渦流:當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí),在它附近的導(dǎo)

12、體中產(chǎn)生的像水的旋渦一樣的感應(yīng)電流。 [例3]  (2017·遼寧大連模擬)(多選)如圖所示,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(  ) A.當(dāng)開關(guān)S閉合瞬間,A、B兩燈同時(shí)亮,最后B燈熄滅 B.當(dāng)開關(guān)S斷開瞬間,A、B兩燈同時(shí)熄滅 C.當(dāng)開關(guān)S斷開瞬間,a點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)電勢(shì)低 D.當(dāng)開關(guān)S斷開瞬間,流經(jīng)燈泡B的電流由a到b 解析 開關(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),因此同時(shí)亮,且亮度相同,穩(wěn)定后B被短路熄滅,A正確。當(dāng)開關(guān)S斷開后,燈泡A馬上熄滅,由于自感,線圈中的電流慢慢減小,其

13、相當(dāng)于電源,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的電流由a到b,燈泡B閃一下再熄滅,D正確,B、C錯(cuò)誤。 答案 AD 1.自感情況分類 通電自感 斷電自感 電路圖 器材規(guī)格 A1、A2同規(guī)格,R=RL,L較大 L很大(有鐵芯),RL

14、減小時(shí),線圈可等效成一個(gè)電動(dòng)勢(shì)由較大逐漸減小的電源,線圈中的磁場(chǎng)能逐漸轉(zhuǎn)化成電能,構(gòu)成回路中的電流沿原方向非線性逐漸減小。 1. (人教版選修3-2 P22演示實(shí)驗(yàn)改編)如圖所示電路中,A、B是兩個(gè)相同的小燈泡。L是一個(gè)帶鐵芯的線圈,其電阻可忽略不計(jì)。調(diào)節(jié)R,電路穩(wěn)定時(shí)兩小燈泡都正常發(fā)光,則(  ) A.合上開關(guān)時(shí),A、B兩燈同時(shí)正常發(fā)光,斷開開關(guān)時(shí),A、B兩燈同時(shí)熄滅 B.合上開關(guān)時(shí),B燈比A燈先達(dá)到正常發(fā)光狀態(tài) C.?dāng)嚅_開關(guān)時(shí),A、B兩燈都不會(huì)立即熄滅,通過(guò)A、B兩燈的電流方向都與原電流方向相同 D.?dāng)嚅_開關(guān)時(shí),A燈會(huì)突然閃亮一下后再熄滅 答案 B 解析 合上開關(guān)時(shí),

15、B燈立即正常發(fā)光,A燈所在的支路中,由于L產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增大,A燈將推遲一些時(shí)間才能達(dá)到正常發(fā)光狀態(tài),故選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確;斷開開關(guān)時(shí),L中產(chǎn)生與原電流方向相同的自感電流,流過(guò)A燈的電流方向與原電流方向相同,流過(guò)B燈的電流方向與原電流方向相反,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;因?yàn)閿嚅_開關(guān)后,由L作為電源提供的電流是從原來(lái)穩(wěn)定時(shí)通過(guò)L的電流值逐漸減小的,所以A、B兩燈只是延緩一些時(shí)間熄滅,并不會(huì)比原來(lái)更亮,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 2.某同學(xué)為了驗(yàn)證斷電自感現(xiàn)象,自己找來(lái)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

16、的延時(shí)熄滅現(xiàn)象。雖經(jīng)多次重復(fù),仍未見老師演示時(shí)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(  ) A.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 答案 C 解析 由自感規(guī)律可知,在開關(guān)斷開的瞬間造成燈泡閃亮以及延時(shí)熄滅的原因是:線圈中產(chǎn)生了與原電流同向的自感電流,且大于穩(wěn)定時(shí)通過(guò)燈泡的原電流。斷開開關(guān)S,線圈與燈泡構(gòu)成閉合的自感回路,與電源無(wú)關(guān),故A錯(cuò)誤。開關(guān)S閉合,電路穩(wěn)定,燈泡正常發(fā)光時(shí),如果電感線圈L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??;開關(guān)S斷開,由于自感現(xiàn)象,

17、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,B錯(cuò)誤、C正確。自感系數(shù)越大,延時(shí)越明顯,與是否閃亮無(wú)關(guān),D錯(cuò)誤。 3.(2017·北京高考)圖1和圖2是演示自感現(xiàn)象的兩個(gè)電路圖,L1和L2為電感線圈。實(shí)驗(yàn)時(shí),斷開開關(guān)S1瞬間,燈A1突然閃亮,隨后逐漸變暗;閉合開關(guān)S2,燈A2逐漸變亮,而另一個(gè)相同的燈A3立即變亮,最終A2與A3的亮度相同。下列說(shuō)法正確的是(  ) A.圖1中,A1與L1的電阻值相同 B.圖1中,閉合S1,電路穩(wěn)定后,A1中電流大于L1中電流 C.圖2中,變阻器R與L2的電阻值相同 D.圖2中,閉合S2瞬間,L2中電流與變阻器R中

18、電流相等 答案 C 解析 圖1中,斷開開關(guān)S1瞬間,L1與燈A1組成閉合回路,L1產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的變化,電流逐漸減小,由于燈A1突然閃亮,故斷開開關(guān)S1之前,通過(guò)L1的電流大于通過(guò)燈A1的電流,由歐姆定律知,A1的電阻值大于L1的電阻值,A、B錯(cuò)誤;圖2中,閉合開關(guān)S2,電路穩(wěn)定后A2與A3的亮度相同,又A2與A3相同,由歐姆定律知,變阻器R與L2的電阻值相同,C正確;圖2中,閉合S2瞬間,由于L2產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增加,故L2中電流小于變阻器R中電流,D錯(cuò)誤。 1.如圖所示,由導(dǎo)體棒ab和矩形線框cdef組成的“10”圖案在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一起向右勻速平動(dòng),勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方

19、向垂直線框平面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增大,則下列說(shuō)法正確的是(  ) A.導(dǎo)體棒的a端電勢(shì)比b端電勢(shì)高,電勢(shì)差Uab在逐漸增大 B.導(dǎo)體棒的a端電勢(shì)比b端電勢(shì)低,電勢(shì)差Uab在逐漸增大 C.線框cdef中有順時(shí)針?lè)较虻碾娏?,電流大小在逐漸增大 D.線框cdef中有逆時(shí)針?lè)较虻碾娏?,電流大小在逐漸增大 答案 A 解析 對(duì)于導(dǎo)體棒ab,由于磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增大,所以Uab=Blv逐漸增大,由右手定則知a端電勢(shì)高于b端電勢(shì),A正確、B錯(cuò)誤;對(duì)于矩形線框,依題意可知、S都不變,由法拉第電磁感應(yīng)定律E=·S知線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不變,由閉合電路歐姆定律知線框中的感應(yīng)電流

20、大小不變,C、D錯(cuò)誤。 2. A、B兩閉合圓形導(dǎo)線環(huán)用相同規(guī)格的導(dǎo)線制成,它們的半徑之比rA∶rB=2∶1,在兩導(dǎo)線環(huán)包圍的空間內(nèi)存在一正方形邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)方向垂直于兩導(dǎo)線環(huán)所在的平面,如圖所示。當(dāng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大的過(guò)程中,流過(guò)兩導(dǎo)線環(huán)的感應(yīng)電流大小之比為(  ) A.=1 B.=2 C.= D.= 答案 D 解析 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大,即不變,由E==·S(S為磁場(chǎng)區(qū)域面積),由于及S均相同,可得兩導(dǎo)線環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等,即=1,I=,R=ρ(S′為導(dǎo)線的橫截面積),l=2πr,所以====。D正確。 3.在半徑為r、電阻

21、為R的圓形導(dǎo)線框內(nèi),以豎直直徑為界,左、右兩側(cè)分別存在著方向如圖甲所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。以垂直紙面向外的方向?yàn)榇艌?chǎng)的正方向,兩部分磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示。則0~t0時(shí)間內(nèi),導(dǎo)線框中(  ) A.沒(méi)有感應(yīng)電流 B.感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針 C.感應(yīng)電流大小為 D.感應(yīng)電流大小為 答案 C 解析 根據(jù)楞次定律可知,導(dǎo)線框左邊產(chǎn)生的感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较?,?dǎo)線框右邊產(chǎn)生的感應(yīng)電流也沿順時(shí)針?lè)较颍瑒t整個(gè)導(dǎo)線框中的感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较?,A、B錯(cuò)誤;由法拉第電磁感應(yīng)定律可知,導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為導(dǎo)線框左、右兩邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之和,即E=2×S=2×=,由閉合電路歐姆定律

22、可得,感應(yīng)電流大小為I==,C正確、D錯(cuò)誤。 4.如圖是一種焊接方法的原理示意圖。將圓形待焊接金屬工件放在線圈中,然后在線圈中通以某種電流,待焊接工件中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流在焊縫處產(chǎn)生大量的熱量將焊縫兩邊的金屬熔化,待焊接工件就焊接在一起。自行車車輪圈就是用這種辦法焊接的。下列說(shuō)法中正確的是(  ) A.線圈中的電流是很強(qiáng)的恒定電流 B.線圈中的電流是交變電流,且頻率很高 C.待焊接工件焊縫處的接觸電阻比非焊接部分電阻小 D.焊接工件中的感應(yīng)電流方向與線圈中的電流方向總是相反 答案 B 解析 線圈中的電流是交變電流,且頻率很高,A錯(cuò)誤、B正確;待焊工件焊縫處的接觸電阻比非

23、焊接部分電阻大,C錯(cuò)誤;根據(jù)楞次定律,當(dāng)線圈中的電流增大時(shí),待焊接工件中的感應(yīng)電流方向與線圈中的電流方向相反;當(dāng)線圈中的電流減小時(shí),待焊接工件中的感應(yīng)電流方向與線圈中的電流方向相同,D錯(cuò)誤。 5. (多選)如圖是生產(chǎn)中常用的一種延時(shí)繼電器的示意圖,鐵芯上有兩個(gè)線圈A和B,線圈A跟電源連接,線圈B的兩端接在一起,構(gòu)成一個(gè)閉合回路。下列說(shuō)法中正確的是(  ) A.閉合開關(guān)S時(shí),B中產(chǎn)生圖示方向的感應(yīng)電流 B.閉合開關(guān)S時(shí),B中產(chǎn)生與圖示方向相反的感應(yīng)電流 C.?dāng)嚅_開關(guān)S時(shí),電磁鐵會(huì)繼續(xù)吸住銜鐵D一小段時(shí)間 D.?dāng)嚅_開關(guān)S時(shí),彈簧K立即將銜鐵D拉起 答案 BC 解析 閉合開關(guān)S時(shí),

24、由楞次定律知B中產(chǎn)生與圖示方向相反的感應(yīng)電流,A錯(cuò)誤、B正確;斷開開關(guān)S時(shí),B中磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電流,電磁鐵會(huì)繼續(xù)吸住銜鐵D一小段時(shí)間,C正確、D錯(cuò)誤。 6.(多選)如圖所示,L是自感系數(shù)很大的、用銅導(dǎo)線繞成的線圈,其電阻可以忽略不計(jì),開關(guān)S原來(lái)是閉合的。當(dāng)開關(guān)S斷開瞬間,則(  ) A.L中的電流方向不變 B.燈泡D要過(guò)一會(huì)兒才熄滅 C.燈泡D立即熄滅 D.電容器將放電 答案 AC 解析 S斷開時(shí)L產(chǎn)生方向不變的感應(yīng)電流對(duì)C充電(C兩端電壓原來(lái)為零),而電流不通過(guò)燈泡D,故燈泡立即熄滅,A、C正確。 7.圖中電感L的直流電阻為RL,小燈泡的電阻為R,小量程電流表G1

25、、G2的內(nèi)阻不計(jì)。開關(guān)S閉合,電路達(dá)到穩(wěn)定后,電流表G1、G2的指針均偏向右側(cè)(電流表的零刻度在表盤的中央)。則在開關(guān)S斷開后,兩個(gè)電流表的指針偏轉(zhuǎn)情況是(  ) A.G1、G2的指針都立即回到零點(diǎn) B.G1緩慢回到零點(diǎn),G2立即左偏,偏后緩慢回到零點(diǎn) C.G1立即回到零點(diǎn),G2緩慢回到零點(diǎn) D.G2立即回到零點(diǎn),G1緩慢回到零點(diǎn) 答案 B 解析 在開關(guān)S斷開瞬間,L中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),阻礙原電流的減小,自感電流與原電流方向一致,即從左向右通過(guò)G1,兩個(gè)電流表的指針偏轉(zhuǎn)情況是G1緩慢回到零點(diǎn),G2中電流方向?yàn)镼指向P,即立即左偏,偏后緩慢回到零點(diǎn),故選B。 8.如圖所示,半徑為

26、R的圓形導(dǎo)軌處在垂直于圓平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直于紙面向里。一根長(zhǎng)度略大于導(dǎo)軌直徑的導(dǎo)體棒MN以速率v在圓導(dǎo)軌上從左端滑到右端,電路中的定值電阻為r,其余電阻不計(jì)。導(dǎo)體棒與圓形導(dǎo)軌接觸良好。求: (1)在滑動(dòng)過(guò)程中通過(guò)電阻r上的電流的平均值; (2)MN從左端到右端的整個(gè)過(guò)程中,通過(guò)r上的電荷量; (3)當(dāng)MN通過(guò)圓導(dǎo)軌中心時(shí),通過(guò)r上的電流是多少? 答案 (1) (2) (3) 解析 導(dǎo)體棒從左向右滑動(dòng)的過(guò)程中,切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),對(duì)電阻r供電。 (1)計(jì)算平均電流,應(yīng)該用法拉第電磁感應(yīng)定律,先求出平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。整個(gè)過(guò)程磁通量的變化為ΔΦ=BS

27、=BπR2,所用的時(shí)間Δt=,代入公式==,平均電流為==。 (2)電荷量的運(yùn)算應(yīng)該用平均電流,q=Δt=。 (3)當(dāng)MN通過(guò)圓形導(dǎo)軌中心時(shí),切割磁感線的有效長(zhǎng)度最大為l=2R,根據(jù)E=Blv得E=B·2Rv,此時(shí)通過(guò)r的電流為I==。 9.(2016·北京高考)如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩個(gè)導(dǎo)體圓環(huán)a、b,磁場(chǎng)方向與圓環(huán)所在平面垂直。磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增大。兩圓環(huán)半徑之比為2∶1,圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別為Ea和Eb。不考慮兩圓環(huán)間的相互影響。下列說(shuō)法正確的是(  ) A.Ea∶Eb=4∶1,感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針?lè)较? B.Ea∶Eb=4∶1,感應(yīng)電流均沿順時(shí)針?lè)较? C.E

28、a∶Eb=2∶1,感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針?lè)较? D.Ea∶Eb=2∶1,感應(yīng)電流均沿順時(shí)針?lè)较? 答案 B 解析 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得E==·S,根據(jù)題意可得=,故Ea∶Eb=4∶1,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)要阻礙原磁場(chǎng)的變大,即產(chǎn)生向里的感應(yīng)磁場(chǎng),根據(jù)楞次定律可得,感應(yīng)電流均沿順時(shí)針?lè)较?。故選B。 10. (2017·天津高考)如圖所示,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?,F(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(  ) A.a(chǎn)b中的感應(yīng)電流方向由b到a B

29、.a(chǎn)b中的感應(yīng)電流逐漸減小 C.a(chǎn)b所受的安培力保持不變 D.a(chǎn)b所受的靜摩擦力逐漸減小 答案 D 解析 導(dǎo)體棒ab、電阻R、導(dǎo)軌構(gòu)成閉合電路,磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小,即=k為一定值,則閉合回路中的磁通量減小,根據(jù)楞次定律,可知回路中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,ab中的電流方向由a到b,故A錯(cuò)誤;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E===kS,回路面積S不變,即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為定值,根據(jù)歐姆定律I=,所以ab中的電流大小不變,故B錯(cuò)誤;安培力F=BIL,電流大小不變,磁感應(yīng)強(qiáng)度減小,則安培力減小,故C錯(cuò)誤;導(dǎo)體棒處于靜止?fàn)顟B(tài),所受合力為零,對(duì)其受力分析,水平方向靜摩擦力f與安培力F等大反向,安培

30、力減小,則靜摩擦力減小,故D正確。 11.(2017·全國(guó)卷Ⅱ)(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0.1 m、總電阻為0.005 Ω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a所示。已知導(dǎo)線框一直向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),cd邊于t=0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b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(  ) A.磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.5 T B.導(dǎo)線框運(yùn)動(dòng)速度的大小為0.5 m/s C.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外 D.在t=0.4 s至t=0.6 s這段時(shí)間內(nèi),導(dǎo)線框所受的安

31、培力大小為0.1 N 答案 BC 解析 由圖b可知,導(dǎo)線框全部進(jìn)入磁場(chǎng)的時(shí)間為0.2 s,則其做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度v== m/s=0.5 m/s,B正確;導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较颍鶕?jù)楞次定律可知,磁場(chǎng)的方向垂直于紙面向外,C正確;由E=BLv,解得B== T=0.2 T,A錯(cuò)誤;在t=0.4 s至t=0.6 s這段時(shí)間內(nèi),導(dǎo)線框勻速出磁場(chǎng),電流I==2 A,所受的安培力大小為F=BIL=0.04 N,D錯(cuò)誤。 12.(2016·全國(guó)卷Ⅱ) (多選)法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖如圖所示。銅圓盤安裝在豎直的銅軸上,兩銅片P、Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸。圓盤處于方向豎直向上的勻

32、強(qiáng)磁場(chǎng)B中。圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí),關(guān)于流過(guò)電阻R的電流,下列說(shuō)法正確的是(  ) A.若圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度恒定,則電流大小恒定 B.若從上向下看,圓盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),則電流沿a到b的方向流動(dòng) C.若圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向不變,角速度大小發(fā)生變化,則電流方向可能發(fā)生變化 D.若圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉?lái)的2倍 答案 AB 解析 設(shè)圓盤的半徑為r,圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω,則圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E=Bl=Br·=Bωr2,可知,轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度恒定,電動(dòng)勢(shì)恒定,電流恒定,A正確;根據(jù)右手定則可知,從上向下看,圓盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),圓盤中電流由邊緣指向圓心,即電流沿a到b的方向流動(dòng),B

33、正確;圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向不變,產(chǎn)生的電流方向不變,C錯(cuò)誤;若圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,則電動(dòng)勢(shì)變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,電流變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,由P=I2R可知,電阻R上的熱功率變?yōu)樵瓉?lái)的4倍,D錯(cuò)誤。 13.(2015·浙江高考)小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)“電磁天平”,如圖1所示,等臂天平的左臂為掛盤,右臂掛有矩形線圈,兩臂平衡。線圈的水平邊長(zhǎng)L=0.1 m,豎直邊長(zhǎng)H=0.3 m,匝數(shù)為N1。線圈的下邊處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度B0=1.0 T,方向垂直線圈平面向里。線圈中通有可在0~2.0 A范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的電流I。掛盤放上待測(cè)物體后,調(diào)節(jié)線圈中電流使天平平衡,測(cè)出電流即可測(cè)得物體的質(zhì)量。(重力加速度取g=10

34、 m/s2) (1)為使電磁天平的量程達(dá)到0.5 kg,線圈的匝數(shù)N1至少為多少? (2)進(jìn)一步探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象,另選N2=100匝形狀相同的線圈,總電阻R=10 Ω。不接外電流,兩臂平衡。如圖2所示,保持B0不變,在線圈上部另加垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),且磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻變大,磁場(chǎng)區(qū)域?qū)挾萪=0.1 m。當(dāng)掛盤中放質(zhì)量為0.01 kg的物體時(shí),天平平衡,求此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率。 答案 (1)25匝 (2)0.1 T/s 解析 (1)線圈受到安培力F=N1B0IL 天平平衡mg=N1B0IL 代入數(shù)據(jù)得N1=25匝。 (2)由電磁感應(yīng)定律得E=N2 即E=N2Ld 由歐姆定律得I′= 線圈受到安培力F′=N2B0I′L 天平平衡m′g=NB0· 代入數(shù)據(jù)可得=0.1 T/s。 18

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