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第 九 章 电 磁 感 应第 2课 时 法 拉 第 电 磁 感 应 定 律 、 自 感 和 涡 流 考纲解读考 点 一 考 点 二 考 点 三 高 考 模 拟练出高分 考 纲 解 读 1.能 应 用 法 拉 第 电 磁 感 应 定 律 E n/t和 导 线 切 割 磁 感 线 产 生 电 动 势 公 式 E Blv计 算 感 应 电 动 势2. 会 判 断 电 动 势 的 方 向 ， 即 导 体 两 端 电 势 的 高 低 .3.理 解 自 感 现 象 、 涡 流 的 概 念 ,能 分 析 通 电 自 感 和 断 电 自 感 . 考 点 一 法 拉 第 电 磁 感 应 的 应 用 电 磁 感 应 现 象 电 源电 源 内 阻 闭 合 电 路 欧 姆 考 点 一 法 拉 第 电 磁 感 应 的 应 用2 感 应 电 动 势 大 小 的 决 定 因 素(1)感 应 电 动 势 的 大 小 由 穿 过 闭 合 电 路 的 磁 通 量 的 变 化 率 /t和 线 圈 的 共 同 决 定 ， 而 与 磁 通 量 、 磁 通 量 的 变 化 量 的 大 小 没 有 必 然 联 系 匝 数3 磁 通 量 的 变 化 率 /t是 t图 象 上 某 点 切 线 的 斜 率 考 点 一 法 拉 第 电 磁 感 应 的 应 用例 1 如 图 所 示 ， 匀 强 磁 场 中 有 一 矩 形 闭 合 线 圈 abcd， 线 圈 平 面 与 磁场 垂 直 已 知 线 圈 的 匝 数 N 100， 边 长 ab 1.0 m、 bc 0.5 m， 电阻 r 2 .磁 感 应 强 度 B在 0 1 s内 从 零 均 匀 变 化 到 0.2 T 在 1 5 s内从 0.2 T均 匀 变 化 到 0.2 T， 取 垂 直 纸 面 向 里 为 磁 场 的 正 方 向 求 ：(1)0.5 s时 线 圈 内 感 应 电 动 势 的 大 小 E和 感 应 电 流 的 方 向 ；(2)在 1 5 s内 通 过 线 圈 的 电 荷 量 q；(3)在 0 5 s内 线 圈 产 生 的 焦 耳 热 Q.审 题 B均 匀 变 化 ： 回 路 中 为 感 生 电 动 势 E n t 电 流 方 向 ： 楞 次 定 律 电 量 ： q I t 焦 耳 热 ： 2Q I Rt 考 点 一 法 拉 第 电 磁 感 应 的 应 用解 析 (1)0.5 s时 ： 11 1E N t 由 楞 次 定 律 ： 感 应 电 流 方 向 为 adcba（ 逆 时 针 ）1 10VE 1 1S B 例 1 如 图 所 示 ， 匀 强 磁 场 中 有 一 矩 形 闭 合 线 圈 abcd， 线 圈 平 面 与 磁场 垂 直 已 知 线 圈 的 匝 数 N 100， 边 长 ab 1.0 m、 bc 0.5 m， 电阻 r 2 .磁 感 应 强 度 B在 0 1 s内 从 零 均 匀 变 化 到 0.2 T 在 1 5 s内从 0.2 T均 匀 变 化 到 0.2 T， 取 垂 直 纸 面 向 里 为 磁 场 的 正 方 向 求 ：(1)0.5 s时 线 圈 内 感 应 电 动 势 的 大 小 E和 感 应 电 流 的 方 向 ； 考 点 一 法 拉 第 电 磁 感 应 的 应 用解 析 (2)电 量 ： 2 2q I t 1-5 s： 22 2E N t 2 2S B 例 1 如 图 所 示 ， 匀 强 磁 场 中 有 一 矩 形 闭 合 线 圈 abcd， 线 圈 平 面 与 磁场 垂 直 已 知 线 圈 的 匝 数 N 100， 边 长 ab 1.0 m、 bc 0.5 m， 电阻 r 2 .磁 感 应 强 度 B在 0 1 s内 从 零 均 匀 变 化 到 0.2 T 在 1 5 s内从 0.2 T均 匀 变 化 到 0.2 T， 取 垂 直 纸 面 向 里 为 磁 场 的 正 方 向 求 ：(2)在 1 5 s内 通 过 线 圈 的 电 荷 量 q； 考 点 一 法 拉 第 电 磁 感 应 的 应 用解 析 （ 3） 焦 耳 热 ：0-1s： 2Q I Rt1 1 /I E r1-5 s： 2 2 /I E r 21 1 1Q I r t 22 2 2Q I r t 1 2 100JQ Q Q 例 1 如 图 所 示 ， 匀 强 磁 场 中 有 一 矩 形 闭 合 线 圈 abcd， 线 圈 平 面 与 磁场 垂 直 已 知 线 圈 的 匝 数 N 100， 边 长 ab 1.0 m、 bc 0.5 m， 电阻 r 2 .磁 感 应 强 度 B在 0 1 s内 从 零 均 匀 变 化 到 0.2 T 在 1 5 s内从 0.2 T均 匀 变 化 到 0.2 T， 取 垂 直 纸 面 向 里 为 磁 场 的 正 方 向 求 ：(3)在 0 5 s内 线 圈 产 生 的 焦 耳 热 Q. 考 点 一 法 拉 第 电 磁 感 应 的 应 用递 进 题 组 1 如 图 ， 均 匀 磁 场 中 有 一 由 半 圆 弧 及 其 直 径 构 成 的 导 线 框 ， 半 圆直 径 与 磁 场 边 缘 重 合 ； 磁 场 方 向 垂 直 于 半 圆 面 (纸 面 )向 里 ， 磁 感 应强 度 大 小 为 B0.使 该 线 框 从 静 止 开 始 绕 过 圆 心 O、 垂 直 于 半 圆 面 的 轴以 角 速 度 匀 速 转 动 半 周 ， 在 线 框 中 产 生 感 应 电 流 现 使 线 框 保 持图 中 所 示 位 置 ， 磁 感 应 强 度 大 小 随 时 间 线 性 变 化 为 了 产 生 与 线 框转 动 半 周 过 程 中 同 样 大 小 的 电 流 ， 磁 感 应 强 度 随 时 间 的 变 化 率 的 大 小 应 为 ( ) E Bl v线 框 匀 速 转 动 ： 动 生 电 动 势B均 匀 变 化 ： 感 生 电 动 势 E n t 考 点 一 法 拉 第 电 磁 感 应 的 应 用1 如 图 ， 均 匀 磁 场 中 有 一 由 半 圆 弧 及 其 直 径 构 成 的 导 线 框 ， 半 圆直 径 与 磁 场 边 缘 重 合 ； 磁 场 方 向 垂 直 于 半 圆 面 (纸 面 )向 里 ， 磁 感 应强 度 大 小 为 B0.使 该 线 框 从 静 止 开 始 绕 过 圆 心 O、 垂 直 于 半 圆 面 的 轴以 角 速 度 匀 速 转 动 半 周 ， 在 线 框 中 产 生 感 应 电 流 现 使 线 框 保 持图 中 所 示 位 置 ， 磁 感 应 强 度 大 小 随 时 间 线 性 变 化 为 了 产 生 与 线 框转 动 半 周 过 程 中 同 样 大 小 的 电 流 ， 磁 感 应 强 度 随 时 间 的 变 化 率 的 大 小 应 为 ( )递 进 题 组 0 2rE Bl B r vC 解 析 22B rE n t t 0BBt 考 点 一 法 拉 第 电 磁 感 应 的 应 用2 如 图 甲 所 示 ， 一 个 圆 形 线 圈 的 匝 数 n 100， 线 圈 面 积 S 200 cm2，线 圈 的 电 阻 r 1 ， 线 圈 外 接 一 个 阻 值 R 4 的 电 阻 ， 把 线 圈 放 入一 方 向 垂 直 线 圈 平 面 向 里 的 匀 强 磁 场 中 ， 磁 感 应 强 度 随 时 间 变 化 规律 如 图 乙 所 示 下 列 说 法 中 正 确 的 是 ( )A 线 圈 中 的 感 应 电 流 方 向 为 顺 时 针 方 向B 电 阻 R两 端 的 电 压 随 时 间 均 匀 增 大C 线 圈 电 阻 r消 耗 的 功 率 为 4 10 4 WD 前 4 s内 通 过 R的 电 荷 量 为 4 10 4 C审 题 B线 性 变 化 ： 感 生 电 动 势电 流 方 向 ： 楞 次 定 律功 率 ： 2P I r 电 荷 量 ： q I t 考 点 一 法 拉 第 电 磁 感 应 的 应 用2 如 图 甲 所 示 ， 一 个 圆 形 线 圈 的 匝 数 n 100， 线 圈 面 积 S 200 cm2，线 圈 的 电 阻 r 1 ， 线 圈 外 接 一 个 阻 值 R 4 的 电 阻 ， 把 线 圈 放 入一 方 向 垂 直 线 圈 平 面 向 里 的 匀 强 磁 场 中 ， 磁 感 应 强 度 随 时 间 变 化 规律 如 图 乙 所 示 下 列 说 法 中 正 确 的 是 ( )A 线 圈 中 的 感 应 电 流 方 向 为 顺 时 针 方 向B 电 阻 R两 端 的 电 压 随 时 间 均 匀 增 大C 线 圈 电 阻 r消 耗 的 功 率 为 4 10 4 WD 前 4 s内 通 过 R的 电 荷 量 为 4 10 4 C楞 次 定 律 ： 线 圈 中 的 感 应 电 流 方 向 为 逆 时 针 方 向E 不 变 ， R两 端 电 压 也 不 变BE nS t 电 荷 量 ： 0.08Cq I t 功 率 ： 2 44 10 WP I r C 考 点 一 法 拉 第 电 磁 感 应 的 应 用规 律 总 结 法 拉 第 电 磁 感 应 定 律 解 题 技 巧 考 点 二 导 体 切 割 磁 感 线 产 生 感 应 电 动 势 的 计 算1 公 式 E Blv的 使 用 条 件 (1) 磁 场 (2)B、 l、 v三 者 相 互 (3)如 不 垂 直 ， 用 公 式 E Blvsin求 解 ， 为 B与 v方 向 间 的 夹 角 2 “瞬 时 性 ”的 理 解 (1)若 v为 瞬 时 速 度 ， 则 E为 感 应 电 动 势 (2)若 v为 平 均 速 度 ， 则 E为 感 应 电 动 势 匀 强 垂 直 平 均瞬 时 考 点 二 导 体 切 割 磁 感 线 产 生 感 应 电 动 势 的 计 算3 切 割 的 “有 效 长 度 ”公 式 中 的 l为 有 效 切 割 长 度 ， 即 导 体 在 与 v垂 直 的 方 向 上 的 投 影 长度 图 4中 有 效 长 度 分 别 为 ： 考 点 二 导 体 切 割 磁 感 线 产 生 感 应 电 动 势 的 计 算4“相 对 性”的 理 解E Blv中 的 速 度 v是 相 对 于 磁 场 的 速 度 ， 若 磁 场 也 运 动 ， 应 注 意 速度 间 的 相 对 关 系 考 点 二 导 体 切 割 磁 感 线 产 生 感 应 电 动 势 的 计 算审 题 直 杆 切 割 磁 感 线 ： 动 生 电 动 势 l： 为 有 效 长 度3 考 点 二 导 体 切 割 磁 感 线 产 生 感 应 电 动 势 的 计 算解 析 =0时 ： 考 点 二 导 体 切 割 磁 感 线 产 生 感 应 电 动 势 的 计 算递 进 题 组 考 点 二 导 体 切 割 磁 感 线 产 生 感 应 电 动 势 的 计 算解 析 AC的 感 应 电 动 势 E=2Blv通 过 电 阻 的 电 量 ：两 端 电 压 为 ：由 功 能 关 系 ： 0 00 02AC E BlU R RR r R r v212 fFd m Q Q v 02BLdq I t R r 考 点 二 导 体 切 割 磁 感 线 产 生 感 应 电 动 势 的 计 算4.如 图 所 示 ， 足 够 长 的 “U”形 光 滑 金 属 导 轨 平 面 与 水 平 面 成 角(090 )， 其 中 MN与 PQ平 行 且 间 距 为 L， 导 轨 平 面 与 磁 感 应 强 度大 小 为 B的 匀 强 磁 场 垂 直 ， 导 轨 电 阻 不 计 金 属 棒 ab由 静 止 开 始 沿导 轨 下 滑 ， 并 与 两 导 轨 始 终 保 持 垂 直 且 接 触 良 好 ， ab棒 接 入 电 路 的部 分 的 电 阻 为 R， 当 流 过 ab棒 某 一 横 截 面 的 电 荷 量 为 q时 ， 棒 的 速 度大 小 为 v， 则 金 属 棒 ab在 这 一 过 程 中 ( )A a点 的 电 势 高 于 b点 的 电 势B ab棒 中 产 生 的 焦 耳 热 小 于 ab棒 重 力 势 能 的 减 少 量C 下 滑 的 位 移 大 小 为 qR/BLD 受 到 的 最 大 安 培 力 大 小 为 B 2L2vsin /R 考 点 二 导 体 切 割 磁 感 线 产 生 感 应 电 动 势 的 计 算A a点 的 电 势 高 于 b点 的 电 势B ab棒 中 产 生 的 焦 耳 热 小 于 ab棒 重 力 势 能 的 减 少 量C 下 滑 的 位 移 大 小 为 qR/BLD 受 到 的 最 大 安 培 力 大 小 为 B2L2vsin /R解 析 由 右 手 定 则 知 a点 相 当 于 电 源 正 极 ， b点 相 当 于 电 源 负 极 ；由 能 量 守 恒 可 知 ab棒 重 力 势 能 的 减 少 量 等 于 ab棒 中 产生 的 焦 耳 热 与 ab棒 的 动 能 之 和 ；v最 大 时 ， 安 培 力 最 大 BxLq I t R R qRx BL 2 2B LF R安v 考 点 二 导 体 切 割 磁 感 线 产 生 感 应 电 动 势 的 计 算规 律 总 结 两 个 公 式项 目 E n E Blvsin 区 别 求 的 是 t时 间 内 的 平 均 感应 电 动 势 ， E与 某 段 时 间 或某 个 过 程 相 对 应 求 的 是 瞬 时 感 应 电 动 势 ，E与 某 个 时 刻 或 某 个 位置 相 对 应 考 点 二 导 体 切 割 磁 感 线 产 生 感 应 电 动 势 的 计 算区 别 求 的 是 整 个 回 路 的 感 应 电 动 势 整 个回 路 的 感 应 电 动 势 为 零 时 ， 其 回 路 中某 段 导 体 的 感 应 电 动 势 不 一 定 为 零 求 的 是 回 路 中 一 部 分 导 体切 割 磁 感 线 时 产 生 的 感 应电 动 势由 于 是 整 个 回 路 的 感 应 电 动 势 ， 因 此电 源 部 分 不 容 易 确 定 由 于 是 由 一 部 分 导 体 切 割磁 感 线 的 运 动 产 生 的 ， 该部 分 导 体 就 相 当 于 电 源 考 点 二 导 体 切 割 磁 感 线 产 生 感 应 电 动 势 的 计 算 考 点 三 自 感 现 象 的 理 解 1 自 感 现 象(1)概 念 ： 由 于 导 体 本 身 的 电 流 变 化 而 产 生 的 电 磁 感 应 现 象 称 为 自 感 ， 由 于 自 感 而 产 生 的 感 应 电 动 势 叫 做 (2)表 达 式 ： .(3)自 感 系 数 L的 影 响 因 素 ： 与 线 圈 的 、 形 状 、 以 及 是 否 有 铁 芯 有 关 大 小 匝 数自 感 电 动 势 考 点 三 自 感 现 象 的 理 解 2 自 感 现 象 “阻 碍 ”作 用 的 理 解 (1)流 过 线 圈 的 电 流 增 加 时 ， 线 圈 中 产 生 的 自 感 电 动 势 与 电 流 方 向 ， 阻 碍 电 流 的 ， 使 其 缓 慢 地 增 加 (2)流 过 线 圈 的 电 流 减 小 时 ， 线 圈 中 产 生 的 自 感 电 动 势 与 电 流 方 向 ， 阻 碍 电 流 的 ， 使 其 缓 慢 地 减 小 线 圈 就 相 当 于 电 源 ， 它 提 供 的 电 流 从 原 来 的 I L逐 渐 变 小 增 加相 同相 反 减 小 考 点 三 自 感 现 象 的 理 解 3 自 感 现 象 的 四 大 特 点 (1)自 感 电 动 势 总 是 阻 碍 导 体 中 原 电 流 的 变 化 (2)通 过 线 圈 中 的 电 流 不 能 发 生 突 变 ， 只 能 缓 慢 变 化 (3)电 流 稳 定 时 ， 自 感 线 圈 就 相 当 于 普 通 导 体 (4)线 圈 的 自 感 系 数 越 大 ， 自 感 现 象 越 明 显 ， 自 感 电 动 势 只 是 延 缓 了 过 程 的 进 行 ， 但 它 不 能 使 过 程 停 止 ， 更 不 能 使 过 程 反 向 4 断 电 自 感 中 ， 灯 泡 是 否 闪 亮 问 题 (1)通 过 灯 泡 的 自 感 电 流 大 于 原 电 流 时 ， 灯 泡 闪 亮 (2)通 过 灯 泡 的 自 感 电 流 小 于 或 等 于 原 电 流 时 ， 灯 泡 不 会 闪 亮 考 点 三 自 感 现 象 的 理 解 例 3如 图 所 示 的 电 路 中 ， L为 一 个 自 感 系 数 很 大 、 直 流 电 阻 不 计 的线 圈 ， D1、 D2是 两 个 完 全 相 同 的 灯 泡 ， E是 一 内 阻 不 计 的 电 源 t0时 刻 ， 闭 合 开 关 S， 经 过 一 段 时 间 后 ， 电 路 达 到 稳 定 ， t1时 刻 断 开开 关 S.I1、 I2分 别 表 示 通 过 灯 泡 D1和 D2的 电 流 ， 规 定 图 中 箭 头 所 示的 方 向 为 电 流 正 方 向 ， 以 下 各 图 中 能 定 性 描 述 电 流 I随 时 间 t变 化 关系 的 是 ( )审 题 自 感 现 象 ， 阻 碍 流 过 自 身 电 流 的 变 化电 流 增 大 ， 阻 碍 增 大 ， 电 流 减 小 ， 阻 碍 减 小 ， 但 不 能 阻 止 考 点 三 自 感 现 象 的 理 解 解 析 当 S闭 合 时 ， L的 自 感 作 用 会 阻 碍 其 中 的 电 流 变 大 ， 电 流从 D1流 过 ； 当 L的 阻 碍 作 用 变 小 时 ， L中 的 电 流 变 大 ， D1中 的电 流 变 小 至 零 ； D2中 的 电 流 为 电 路 总 电 流 ， 电 流 流 过 D1时 ，电 路 总 电 阻 较 大 ， 电 流 较 小 ， 当 D1中 电 流 为 零 时 ， 电 流 流 过 L与 D 2， 总 电 阻 变 小 ， 电 流 变 大 至 稳 定 ；当 S再 断 开 时 ， D2马 上 熄 灭 ， D1与 L组 成 回 路 ， 由 于 L的 自 感 作用 ， D1先 变 亮 再 慢 慢 熄 灭 ， 电 流 反 向 ； 考 点 三 自 感 现 象 的 理 解 递 进 题 组 5 如 图 (a)、 (b)所 示 的 电 路 中 ,电 阻 R和 自 感 线 圈 L的 电 阻 值 都 很 小 ,且 小 于 灯 泡 A的 电 阻 ,接 通 S,电 路 达 到 稳 定 后 ,灯 泡 A发 光 ， 则 ( )A 在 电 路 (a)中 ， 断 开 S， A将 渐 渐 变 暗B 在 电 路 (a)中 ， 断 开 S， A将 先 变 得 更 亮 ， 然 后 渐 渐 变 暗C 在 电 路 (b)中 ， 断 开 S， A将 渐 渐 变 暗D 在 电 路 (b)中 ， 断 开 S， A将 先 变 得 更 亮 ， 然 后 渐 渐 变 暗 考 点 三 自 感 现 象 的 理 解 解 析 在 电 路 (a)中 ， 灯 A和 线 圈 L串 联 ， 它 们 的 电 流 相 同 ， 断 开 S时 ，线 圈 上 产 生 自 感 电 动 势 ， 阻 碍 原 电 流 的 减 小 ， 流 过 灯 A的 电 流 逐 渐减 小 ， 因 而 灯 A渐 渐 变 暗 在 电 路 (b)中 ， 电 阻 R和 灯 A串 联 ， 灯 A的 电 阻 大 于 线 圈 L的 电 阻 ， 电流 则 小 于 线 圈 L中 的 电 流 ， 断 开 S后 ， 电 源 不 再 给 灯 供 电 ， 而 线 圈 产生 自 感 电 动 势 阻 碍 电 流 的 减 小 ， 通 过 电 阻 R、 灯 泡 A形 成 回 路 ， 灯 泡A中 电 流 突 然 变 大 ， 灯 泡 A先 变 得 更 亮 ， 然 后 渐 渐 变 暗 ;答 案 :AD 考 点 三 自 感 现 象 的 理 解 6 如 图 所 示 ， 线 圈 L的 自 感 系 数 很 大 ， 且 其 直 流 电 阻 可 以 忽 略 不 计 ，L1、 L2是 两 个 完 全 相 同 的 小 灯 泡 ， 开 关 S闭 合 和 断 开 的 过 程 中 ， 灯 L1、L2的 亮 度 变 化 情 况 是 (灯 丝 不 会 断 )( )A S闭 合 ， L1亮 度 不 变 ， L2亮 度 逐 渐 变 亮 ， 最 后 两 灯 一 样 亮 ； S断 开 ， L2立 即 熄 灭 ， L1逐 渐 变 暗B S闭 合 ， L1亮 度 不 变 ， L2很 亮 ； S断 开 ， L1、 L2立 即 熄 灭C S闭 合 ， L1、 L2同 时 亮 ， 而 后 L1逐 渐 熄 灭 ， L2亮 度 不 变 ； S断 开 ， L 2立 即 熄 灭 ， L1亮 一 下 再 熄 灭D S闭 合 ， L1、 L2同 时 亮 ， 而 后 L1逐 渐 熄 灭 ， L2则 逐 渐 变 得 更 亮 ； S断 开 ， L2立 即 熄 灭 ， L1亮 一 下 再 熄 灭 考 点 三 自 感 现 象 的 理 解 解 析 S闭 合 ， 流 过 L的 电 流 变 大 ， 为 阻 碍 电 流 变 大 ， 闭 合 瞬 间 L相当 于 开 路 ， L1、 L2同 时 亮 ， 而 后 L阻 碍 作 用 逐 渐 减 小 ， L1逐 渐 熄 灭 ，L2则 逐 渐 变 得 更 亮 ； S断 开 ， L2立 即 熄 灭 ， 流 过 L的 电 流 减 小 ， 为 阻碍 电 流 减 小 ， L相 当 于 电 源 ， L 1亮 一 下 再 熄 灭答 案 D 考 点 三 自 感 现 象 的 理 解 规 律 总 结 分 析 自 感 现 象 的 两 点 注 意(1)通 过 自 感 线 圈 中 的 电 流 不 能 发 生 突 变 ， 即 通 电 过 程 中 ， 电 流 是 逐 渐 变 大 ， 断 电 过 程 中 ， 电 流 是 逐 渐 变 小 ， 此 时 线 圈 可 等 效 为 “电 源 ”， 该 “电 源 ”与 其 他 电 路 元 件 形 成 回 路 (2)断 电 自 感 现 象 中 灯 泡 是 否 “闪 亮 ”问 题 的 判 断 ， 在 于 对 电 流 大 小 的 分 析 ， 若 断 电 后 通 过 灯 泡 的 电 流 比 原 来 强 ， 则 灯 泡 先 闪 亮 后 再 慢 慢 熄 灭 高 考 模 拟 明 确 考 向 D解 析 变 化 的 磁 场 产 生 电 场 ， 电 场 对 运 动 的 带 电 粒子 做 功 均 匀 变 化 的 磁 场 产 生 恒 定 的 电 场 ;电 场 力 做 功 ： 2W qE qk r 2BE S k rt t 电 动 势 : 高 考 模 拟 明 确 考 向 2. (2014江 苏 1)如 图 所 示 ， 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 ( )B解 析 线 圈 中 产 生 的 感 应 电 动 势 2 22 2 2B B B a nBaE n n S nt t t t 高 考 模 拟 明 确 考 向 3 .(2013北 京 17)如 图 所 示 ， 在 磁 感 应 强 度 为 B、 方 向 垂 直 纸 面 向 里的 匀 强 磁 场 中 ， 金 属 杆 MN在 平 行 金 属 导 轨 上 以 速 度 v向 右 匀 速 滑 动 ，MN中 产 生 的 感 应 电 动 势 为 E1； 若 磁 感 应 强 度 增 为 2B， 其 他 条 件 不变 ， MN中 产 生 的 感 应 电 动 势 变 为 E2.则 通 过 电 阻 R的 电 流 方 向 及 E1与 E2之 比 E1 E2分 别 为 ( )A ca,2 1 B ac,2 1 C ac,1 2 D ca,1 2用 右 手 定 则 判 断 出 两 次 金 属 棒 MN中 的 电 流 方 向 均为 NM,所 以 电 阻 R中 的 电 流 方 向 为 ac.由 感 应 电 动 势 公 式 E Blv可 知 :C 12 12 2E BlE Bl vv 高 考 模 拟 明 确 考 向 4 磁 场 在 xOy平 面 内 的 分 布 如 图 所 示 ， 其 磁 感 应 强 度 的 大 小 均 为 B0，方 向 垂 直 于 xOy平 面 ， 相 邻 磁 场 区 域 的 磁 场 方 向 相 反 ， 每 个 同 向 磁场 区 域 的 宽 度 均 为 L0， 整 个 磁 场 以 速 度 v沿 x轴 正 方 向 匀 速 运 动 若在 磁 场 所 在 区 间 内 放 置 一 由 n匝 线 圈 组 成 的 矩 形 线 框 abcd， 线 框 的 bc LB、 ab L， LB略 大 于 L0， 总 电 阻 为 R， 线 框 始 终 保 持 静 止 求 ： (1)线 框 中 产 生 的 总 电 动 势 大 小 和 导 线 中 的 电 流 大 小 ； (2)线 框 所 受 安 培 力 的 大 小 和 方 向 审 题 磁 场 向 右 运 动 ， 线 框 向 左 切 割 磁 感 线 ； 注 意 （ 1） 有 两 条 边 切 割 （ 2） 有 两 条 边 受 安 培 力 高 考 模 拟 明 确 考 向 4 磁 场 在 xOy平 面 内 的 分 布 如 图 所 示 ， 其 磁 感 应 强 度 的 大 小 均 为 B0，方 向 垂 直 于 xOy平 面 ， 相 邻 磁 场 区 域 的 磁 场 方 向 相 反 ， 每 个 同 向 磁场 区 域 的 宽 度 均 为 L0， 整 个 磁 场 以 速 度 v沿 x轴 正 方 向 匀 速 运 动 若在 磁 场 所 在 区 间 内 放 置 一 由 n匝 线 圈 组 成 的 矩 形 线 框 abcd， 线 框 的 bc LB、 ab L， LB略 大 于 L0， 总 电 阻 为 R， 线 框 始 终 保 持 静 止 求 ： (1)线 框 中 产 生 的 总 电 动 势 大 小 和 导 线 中 的 电 流 大 小 ；解 析 （ 1） 线 框 向 左 切 割 1 0E nB L vab边 ：2 0E nB L vcd边 ：两 边 产 生 电 动 势 产 生 效 果 叠 加1 2 0= + 2E E E nB L总v 02 /I nB L R v 高 考 模 拟 明 确 考 向 4 磁 场 在 xOy平 面 内 的 分 布 如 图 所 示 ， 其 磁 感 应 强 度 的 大 小 均 为 B0，方 向 垂 直 于 xOy平 面 ， 相 邻 磁 场 区 域 的 磁 场 方 向 相 反 ， 每 个 同 向 磁场 区 域 的 宽 度 均 为 L0， 整 个 磁 场 以 速 度 v沿 x轴 正 方 向 匀 速 运 动 若在 磁 场 所 在 区 间 内 放 置 一 由 n匝 线 圈 组 成 的 矩 形 线 框 abcd， 线 框 的 bc LB、 ab L， LB略 大 于 L0， 总 电 阻 为 R， 线 框 始 终 保 持 静 止 求 ： (2)线 框 所 受 安 培 力 的 大 小 和 方 向 解 析 （ 2） ab边 ： 0abF nB ILcd边 ：两 边 产 生 所 受 安 培 力 同 向2 2 20= + 4 /ab cdF F F n B L R总v 02 /I nB L R v0abF nB IL 方 向 沿 +x轴 方 向 练 出 高 分 1 如 图 所 示 ， 虚 线 区 域 内 有 一 垂 直 纸 面 向 里 的 匀 强 磁 场 ， 磁 场 宽度 为 L， 磁 感 应 强 度 大 小 为 B.总 电 阻 为 R的 直 角 三 角 形 导 线 框 ， 两 条直 角 边 边 长 分 别 为 2L和 L， 当 该 线 框 以 垂 直 于 磁 场 边 界 的 速 度 v匀 速穿 过 磁 场 的 过 程 中 ， 下 列 说 法 正 确 的 是 ( )A 线 框 中 的 感 应 电 流 方 向 始 终 不 变B 线 框 中 感 应 电 流 一 直 在 增 大C 线 框 所 受 安 培 力 方 向 始 终 相 同D 当 通 过 线 框 的 磁 通 量 最 大 时 ， 线 框 中 的 感 应 电 动 势 为 零3 4 5 6 7 8 9 1021 练 出 高 分 解 析 :该 线 框 以 垂 直 于 磁 场 边 界 的 速 度 v匀 速 穿 过 磁 场 的 过 程 中 ，穿 过 线 框 的 磁 通 量 先 增 大 后 减 小 ， 根 据 楞 次 定 律 、 安 培 定 则 可 以 判断 线 框 中 的 感 应 电 流 先 沿 逆 时 针 方 向 后 沿 顺 时 针 方 向 ， 且 始 终 不 为零 ， 由 左 手 定 则 可 以 判 断 线 框 在 该 磁 场 中 一 直 受 到 水 平 向 左 的 安 培力 作 用 ， 故 A、 D项 错 ， C项 正 确 ； 该 线 框 以 垂 直 于 磁 场 边 界 的 速 度v匀 速 穿 过 磁 场 的 过 程 中 ， 导 线 框 切 割 磁 感 线 的 有 效 长 度 先 增 大 、后 不 变 、 后 再 增 大 ， 由 E BLv及 闭 合 电 路 欧 姆 定 律 可 得 线 框 中 的 感应 电 流 先 增 大 、 后 不 变 、 后 再 增 大 ， 故 B项 错 答 案 C 3 4 5 6 7 8 9 101 2 练 出 高 分 2 如 图 所 示 ， 两 块 水 平 放 置 的 金 属 板 距 离 为 d， 用 导 线 、 开 关 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 型 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 荷 量 为 q的 带 正 电 小 球 K没 有 闭合 时 传 感 器 有 示 数 ， K闭 合 时 传 感 器 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 的 变 化 率 分 别 为 ( ) A 正 在 增 强 ， B 正 在 增 强 ， C 正 在 减 弱 ， D 正 在 减 弱 ， 2mgdt q 2mgdt nq 2mgdt q 2mgdt nq 3 4 5 6 7 8 9 101 2 练 出 高 分 解 析 根 据 K闭 合 时 传 感 器 示 数 变 为 原 来 的 一 半 ， 推 出 带 正 电 小 球受 向 上 的 电 场 力 ， 即 上 极 板 带 负 电 ， 下 极 板 带 正 电 ， 线 圈 感 应 电 动势 的 方 向 从 上 极 板 经 线 圈 流 向 下 极 板 ， 根 据 安 培 定 则 知 感 应 磁 场 的方 向 向 下 ， 与 原 磁 场 方 向 相 反 ， 又 由 楞 次 定 律 得 线 圈 中 磁 场 正 在 增强 ； 对 小 球 受 力 分 析 得 Eq/d mg/2， 其 中 感 应 电 动 势 E n ， 代入 得 ， 故 B正 确 .答 案 B 3 4 5 6 7 8 9 101 2 练 出 高 分 3 如 图 甲 所 示 ， 电 路 的 左 侧 是 一 个 电 容 为 C的 电 容 器 ， 电 路 的 右侧 是 一 个 环 形 导 体 ， 环 形 导 体 所 围 的 面 积 为 S.在 环 形 导 体 中 有 一 垂直 纸 面 向 里 的 匀 强 磁 场 ， 磁 感 应 强 度 的 大 小 随 时 间 变 化 的 规 律 如图 乙 所 示 则 在 0 t0时 间 内 ， 电 容 器 ( )A 上 极 板 带 正 电 ， 所 带 电 荷 量 为B 上 极 板 带 正 电 ， 所 带 电 荷 量 为C 上 极 板 带 负 电 ， 所 带 电 荷 量 为D 上 极 板 带 负 电 ， 所 带 电 荷 量 为 2 10( )CS B Bt 2 10( )C B Bt2 10( )CS B Bt 2 10( )C B Bt3 4 5 6 7 8 9 101 2 练 出 高 分 答 案 A 3 4 5 6 7 8 9 101 2 练 出 高 分 4 (2013海 南 6)如 图 ， 水 平 桌 面 上 固 定 有 一 半 径 为 R的 金 属 细 圆 环 ，环 面 水 平 ， 圆 环 每 单 位 长 度 的 电 阻 为 r， 空 间 有 一 匀 强 磁 场 ， 磁 感应 强 度 大 小 为 B， 方 向 垂 直 于 纸 面 向 里 ； 一 长 度 为 2R、 电 阻 可 忽 略的 导 体 棒 置 于 圆 环 左 侧 并 与 环 相 切 ， 切 点 为 棒 的 中 点 棒 在 拉 力 的作 用 下 以 恒 定 加 速 度 a从 静 止 开 始 向 右 运 动 ， 运 动 过 程 中 棒 与 圆 环接 触 良 好 下 列 说 法 正 确 的 是 ( )A 拉 力 的 大 小 在 运 动 过 程 中 保 持 不 变B 棒 通 过 整 个 圆 环 所 用 的 时 间 为C 棒 经 过 环 心 时 流 过 棒 的 电 流 为D 棒 经 过 环 心 时 所 受 安 培 力 的 大 小 为2Ra2 B aRr 28 2B R aRr3 4 5 6 7 8 9 101 2 练 出 高 分 4aR2aR 2Rr 4 2B aRr 28 2B R aRr答 案 D 3 4 5 6 7 8 9 101 2 练 出 高 分 5. (2013天 津 3)如 图 所 示 ,纸 面 内 有 一 矩 形 导 体 闭 合 线 框 abcd， ab边 长 大 于 bc边 长 ,置 于 垂 直 纸 面 向 里 、 边 界 为 MN的 匀 强 磁 场 外 ,线框 两 次 匀 速 地 完 全 进 入 磁 场 ， 两 次 速 度 大 小 相 同 ， 方 向 均 垂 直 于MN.第 一 次 ab边 平 行 MN进 入 磁 场 ,线 框 上 产 生 的 热 量 为 Q1， 通 过 线框 导 体 横 截 面 的 电 荷 量 为 q1； 第 二 次 bc边 平 行 MN进 入 磁 场 ， 线 框上 产 生 的 热 量 为 Q2， 通 过 线 框 导 体 横 截 面 的 电 荷 量 为 q2， 则 ( )A Q 1 Q2， q1 q2 B Q1 Q2， q1 q2C Q1 Q2， q1 q2 D Q1 Q2， q1 q23 4 5 6 7 8 9 101 2 练 出 高 分 解 析 由 法 拉 第 电 磁 感 应 定 律 ：E t 由 ： ab bcl l 1 2Q Q答 案 A 3 4 5 6 7 8 9 101 2 q R 1 2q q 练 出 高 分 6 如 图 甲 所 示 ， 光 滑 导 轨 水 平 放 置 在 斜 向 下 且 与 水 平 方 向 夹 角 为60 的 匀 强 磁 场 中 ， 匀 强 磁 场 的 磁 感 应 强 度 B随 时 间 t的 变 化 规 律 如图 乙 所 示 (规 定 斜 向 下 为 B的 正 方 向 )， 导 体 棒 ab垂 直 导 轨 放 置 且 与 导轨 接 触 良 好 ， 除 导 体 棒 电 阻 R的 阻 值 外 ， 其 余 电 阻 不 计 ， 导 体 棒 ab在 水 平 外 力 作 用 下 始 终 处 于 静 止 状 态 规 定 ab的 方 向 为 电 流 的 正方 向 ， 水 平 向 右 的 方 向 为 外 力 的 正 方 向 ， 则 在 0 t1时 间 内 ， 能 正 确反 映 流 过 导 体 棒 ab的 电 流 I和 导 体 棒 ab所 受 水 平 外 力 F随 时 间 t变 化 的图 象 是 ( ) 3 4 5 6 7 8 9 101 2 练 出 高 分 解 析 由 楞 次 定 律 可 判 定 回 路 中 的 电 流 方 向 始 终 为 ba， 由 法 拉 第电 磁 感 应 定 律 可 判 定 回 路 中 的 电 流 大 小 恒 定 ， 故 A、 B两 项 错 ； 由F安 BIL可 得 F安 随 B的 变 化 而 变 化 ， 在 0 t0时 间 内 ， F安 方 向 水 平 向右 ， 故 外 力 F与 F 安 等 值 反 向 ， 方 向 水 平 向 左 为 负 值 ； 在 t0 t1时 间 内 ，F安 方 向 改 变 ， 故 外 力 F方 向 也 改 变 为 正 值 ， 综 上 所 述 ， D项 正 确 3 4 5 6 7 8 9 101 2 练 出 高 分 7 如 图 所 示 ， A、 B、 C是 三 个 完 全 相 同 的 灯 泡 ， L是 一 个 自 感 系数 较 大 的 线 圈 (直 流 电 阻 可 忽 略 不 计 ) 则 ( )A S闭 合 时 ， A灯 立 即 亮 ， 然 后 逐 渐 熄 灭B S闭 合 时 ， B灯 立 即 亮 ， 然 后 逐 渐 熄 灭C 电 路 接 通 稳 定 后 ， 三 个 灯 亮 度 相 同D 电 路 接 通 稳 定 后 ， S断 开 时 ， C灯 立 即 熄 灭3 4 5 6 7 8 9 101 2 练 出 高 分 A S闭 合 时 ， A灯 立 即 亮 ， 然 后 逐 渐 熄 灭B S闭 合 时 ， B灯 立 即 亮 ， 然 后 逐 渐 熄 灭C 电 路 接 通 稳 定 后 ， 三 个 灯 亮 度 相 同D 电 路 接 通 稳 定 后 ， S断 开 时 ， C灯 立 即 熄 灭解 析 因 线 圈 L的 自 感 系 数 较 大 且 直 流 电 阻 可 忽 略 不 计 ， S闭 合 时 ，A灯 立 即 亮 ， 然 后 逐 渐 熄 灭 ， A正 确 S闭 合 时 ， B灯 先 不 太 亮 ， 然后 变 亮 ， B错 误 电 路 接 通 稳 定 后 ， B、 C灯 亮 度 相 同 ， A灯 不 亮 ， C错 误 电 路 接 通 稳 定 后 ， S断 开 时 ， C灯 逐 渐 熄 灭 ， D错 误 3 4 5 6 7 8 9 101 2 练 出 高 分 8 如 图 所 示 ， 电 阻 不 计 的 平 行 导 轨 竖 直 固 定 ， 上 端 接 有 电 阻 为 R，高 度 为 h的 匀 强 磁 场 与 导 轨 平 面 垂 直 一 导 体 棒 从 磁 场 上 方 的 A位置 自 由 释 放 ， 用 x表 示 导 体 棒 进 入 磁 场 后 的 位 移 ， i表 示 导 体 棒 中 的感 应 电 流 大 小 ， v表 示 导 体 棒 的 速 度 大 小 ， Ek表 示 导 体 棒 的 动 能 ， a表 示 导 体 棒 的 加 速 度 大 小 ， 导 体 棒 与 导 轨 垂 直 并 接 触 良 好 以 下图 象 可 能 正 确 的 是 ( )3 4 5 6 7 8 9 101 2 练 出 高 分 解 析 由 于 导 体 棒 释 放 时 距 离 磁 场 上 边 界 有 一 定 高 度 ， 所 以 导 体 棒到 达 磁 场 上 边 界 时 获 得 大 小 一 定 的 速 度 v0， 若 速 度 v0较 小 ， 导 体 棒切 割 磁 感 线 产 生 的 感 应 电 流 较 小 ， 导 体 棒 受 到 的 安 培 力 小 于 其 自身 的 重 力 ， 导 体 棒 做 加 速 运 动 ， 当 速 度 增 大 到 一 定 值 ， 满 足 安 培力 等 于 重 力 时 ， 导 体 棒 做 匀 速 运 动 ， 离 开 磁 场 后 做 匀 加 速 运 动 3 4 5 6 7 8 9 101 2 练 出 高 分 解 析 若 速 度 v0较 大 ， 切 割 磁 感 线 产 生 的 感 应 电 流 较 大 ， 导 体 棒 受到 的 安 培 力 大 于 其 自 身 的 重 力 ， 导 体 棒 做 减 速 运 动 ， 当 速 度 减 小到 一 定 值 ， 满 足 安 培 力 等 于 重 力 时 ， 导 体 棒 做 匀 速 运 动 ， 离 开 磁场 后 做 匀 加 速 运 动 选 项 A符 合 此 种 情 况 ； 选 项 B中 的 0 h段 不 应该 是 直 线 ， 故 B选 项 错 误 ； 选 项 D中 到 达 h以 后 ， 导 体 棒 做 匀 加 速 运动 ， 速 度 增 大 ， D选 项 错 误 ；若 速 度 v0刚 好 满 足 安 培 力 等 于 重 力 ， 则 导 体 棒 做 匀 速 运 动 ， 离 开 磁场 后 做 匀 加 速 运 动 ， 选 项 C符 合 此 种 情 况 本 题 应 选 A、 C.答 案 AC 3 4 5 6 7 8 9 101 2 练 出 高 分 9.如 图 所 示 ， 电 路 中 A和 B是 两 个 完 全 相 同 的 小 灯 泡 ， L是 一 个 自 感系 数 很 大 、 直 流 电 阻 为 零 的 电 感 线 圈 ， C是 电 容 很 大 的 电 容 器 当 S闭 合 与 断 开 时 ， 对 A、 B的 发 光 情 况 判 断 正 确 的 是 ( )A S闭 合 时 ， A立 即 亮 ， 然 后 逐 渐 熄 灭B S闭 合 时 ， B立 即 亮 ， 然 后 逐 渐 熄 灭C S闭 合 足 够 长 时 间 后 ， B发 光 而 A不 发 光D S闭 合 足 够 长 时 间 后 再 断 开 ， B立 即 熄 灭 而 A逐 渐 熄 灭3 4 5 6 7 8 9 101 2 练 出 高 分 解 析 电 容 器 的 特 性 是 “充 电 和 放 电 ”， 在 开 始 充 电 阶 段 ， 相 当 于 阻值 很 小 的 电 阻 ， 放 电 阶 段 相 当 于 电 源 电 感 线 圈 的 特 性 是 “阻 交 流 、通 直 流 ”， 即 电 流 不 会 突 然 变 化 ， 当 电 流 突 然 增 大 时 ， 相 当 于 阻 值很 大 的 电 阻 ， 当 电 流 突 然 减 小 时 ， 相 当 于 电 源 因 此 ， 当 开 关 刚 闭合 时 ， 电 容 器 对 电 流 的 阻 碍 作 用 小 ， 线 圈 对 电 流 的 阻 碍 作 用 大 ， C和 B组 成 的 电 路 分 压 作 用 小 ， A、 L组 成 的 电 路 分 压 作 用 大 ， B灯 很暗 ， A灯 很 亮 3 4 5 6 7 8 9 101 2 练 出 高 分 解 析 当 开 关 闭 合 足 够 长 的 时 间 后 ， 电 容 器 充 电 完 成 ， 线 圈 中 电 流 为 直流 电 ， 而 其 直 流 电 阻 很 小 ， B灯 较 亮 ， A灯 被 短 路 ， 不 发 光 ； 开 关断 开 瞬 间 ， 电 容 器 和 B组 成 的 回 路 中 ， 电 容 器 放 电 ， B灯 逐 渐 变 暗 ，A灯 和 线 圈 组 成 的 回 路 中 ， 线 圈 充 当 电 源 ， A灯 先 变 亮 再 熄 灭 ， 故选 项 A、 C正 确 答 案 AC 3 4 5 6 7 8 9 101 2 练 出 高 分 10 如 图 所 示 ， 匀 强 磁 场 的 磁 感 应 强 度 方 向 竖 直 向 上 ， 大 小 为 B0，用 电 阻 率 为 、 横 截 面 积 为 S的 导 线 做 成 的 边 长 为 l的 正 方 形 线 框abcd水 平 放 置 ， OO为 过 ad、 bc两 边 中 点 的 直 线 ， 线 框 全 部 都 位 于磁 场 中 现 把 线 框 右 半 部 分 固 定 不 动 ， 而 把 线 框 左 半 部 分 以 OO为轴 向 上 转 动 60 ， 如 图 中 虚 线 所 示 (1)求 转 动 过 程 中 通 过 导 线 横 截 面 的 电 荷 量 ；(2)若 转 动 后 磁 感 应 强 度 随 时 间 按 B B 0 kt变 化 (k为 常 量 )， 求 出 磁 场 对 线 框 ab边 的 作 用 力 大 小 随 时 间 变 化 的 关 系 式 3 4 5 6 7 8 9 101 2 练 出 高 分 (1)求 转 动 过 程 中 通 过 导 线 横 截 面 的 电 荷 量 ；解 析 线 框 在 转 动 过 程 中 产 生 的 平 均 感 应 电 动 势4lR S 016B lSq 3 4 5 6 7 8 9 101 2 练 出 高 分 (2)若 转 动 后 磁 感 应 强 度 随 时 间 按 B B0 kt变 化 (k为 常 量 )， 求 出 磁 场 对 线 框 ab边 的 作 用 力 大 小 随 时 间 变 化 的 关 系 式 解 析 在 线 框 中 产 生 的 感 应 电 动 势 大 小EI RF BIl 20 3( ) 16kl SF B kt 3 4 5 6 7 8 9 101 2
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