（浙江選考）2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十章 電磁感應(yīng) 交變電流 第1講 楞次定律 法拉第電磁感應(yīng)定律學(xué)案.docx

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第1講　楞次定律　法拉第電磁感應(yīng)定律 [考試標(biāo)準(zhǔn)] 知識(shí)內(nèi)容 考試要求 說(shuō)明 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 b 1.不要求掌握法拉第等科學(xué)家對(duì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象研究的具體細(xì)節(jié)． 2.在用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向時(shí)，只要求閉合電路中磁通量變化容易確定的情形． 3.導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算，只限于l、B、v三者垂直的情形． 4.不要求計(jì)算涉及反電動(dòng)勢(shì)的問(wèn)題． 5.在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，不要求判斷電路中各點(diǎn)電勢(shì)的高低． 6.不要求計(jì)算既有感生電動(dòng)勢(shì)，又有動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的電磁感應(yīng)問(wèn)題． 7.不要求計(jì)算自感電動(dòng)勢(shì)． 8.不要求解釋電磁驅(qū)動(dòng)和電磁阻尼現(xiàn)象. 楞次定律 c 法拉第電磁感應(yīng)定律 d 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類(lèi)情況 b 互感和自感 b 渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng) b 一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象 1．磁通量 (1)公式：Φ＝BS. 適用條件：①勻強(qiáng)磁場(chǎng)； ②磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于S所在的平面． (2)幾種常見(jiàn)引起磁通量變化的情形 ①B變化，S不變，ΔΦ＝ΔBS. ②B不變，S變化，ΔΦ＝BΔS. ③B、S兩者都變化，ΔΦ＝Φ2－Φ1，不能用ΔΦ＝ΔBΔS來(lái)計(jì)算． 2．電磁感應(yīng)現(xiàn)象 (1)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化． 特例：閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)． (2)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化：發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，該過(guò)程遵循能量守恒定律． 自測(cè)1　如圖所示的現(xiàn)象中涉及電磁感應(yīng)的是(　　) 答案　B 二、感應(yīng)電流方向的判斷 1．楞次定律 (1)內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化． (2)適用范圍：適用于一切閉合回路磁通量變化的情況． 2．右手定則 (1)內(nèi)容：伸開(kāi)右手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線(xiàn)從掌心進(jìn)入，并使拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向． (2)適用情況：導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電流． 自測(cè)2　(多選)關(guān)于楞次定律，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向總是與原磁場(chǎng)的方向相反 B．感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向總是與原磁場(chǎng)的方向相同 C．感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向可能與原磁場(chǎng)的方向相反，也可能與原磁場(chǎng)的方向相同 D．感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化 答案　CD 三、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：E＝n，其中n為線(xiàn)圈匝數(shù)． 自測(cè)3　(多選)將多匝閉合線(xiàn)圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中，關(guān)于線(xiàn)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(xiàn)圈的匝數(shù)有關(guān) B．穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 C．穿過(guò)線(xiàn)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　AC 四、導(dǎo)線(xiàn)切割磁感線(xiàn)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 導(dǎo)線(xiàn)切割磁感線(xiàn)時(shí)，可有以下兩種情況： 切割方式 電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式 說(shuō)明 垂直切割 E＝Blv ①導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向垂直②磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng) 旋轉(zhuǎn)切割(以一端為軸) E＝Bl2ω 五、自感和渦流 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(xiàn)圈的大小、形狀、匝數(shù)以及是否有鐵芯等因素有關(guān)． ②單位：亨利(H)，1mH＝10－3H,1μH＝10－6H. 3．渦流 (1)定義：當(dāng)線(xiàn)圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，在它附近的導(dǎo)體中產(chǎn)生的像水中的旋渦一樣的感應(yīng)電流． (2)渦流的應(yīng)用 ①渦流熱效應(yīng)的應(yīng)用，如真空冶煉爐． ②渦流磁效應(yīng)的應(yīng)用，如探雷器． 自測(cè)4　(多選)電磁爐為新一代炊具，無(wú)煙、無(wú)明火、無(wú)污染、不產(chǎn)生有害氣體、無(wú)微波輻射、高效節(jié)能等是電磁爐的優(yōu)勢(shì)所在．電磁爐是利用電流通過(guò)線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)磁場(chǎng)的磁感線(xiàn)通過(guò)含鐵質(zhì)鍋底部時(shí)，即會(huì)產(chǎn)生無(wú)數(shù)小渦流，使鍋體本身自行高速發(fā)熱，然后再加熱鍋內(nèi)食物．下列相關(guān)說(shuō)法中正確的是(　　) A．鍋體中的渦流是由恒定的磁場(chǎng)產(chǎn)生的 B．恒定磁場(chǎng)越強(qiáng)，電磁爐的加熱效果越好 C．鍋體中的渦流是由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的 D．提高磁場(chǎng)變化的頻率，可提高電磁爐的加熱效果 答案　CD 命題點(diǎn)一　感應(yīng)電流方向的判斷 考向1　應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向 應(yīng)用楞次定律的思路 例1　長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)與矩形線(xiàn)框abcd在同一平面中靜止不動(dòng)，如圖1甲所示．長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)中通以大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的交變電流：i＝Imsinωt，i－t圖象如圖乙所示．規(guī)定沿長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)向上的電流為正方向．關(guān)于最初一個(gè)周期內(nèi)矩形線(xiàn)框中感應(yīng)電流的方向，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖1 A．由順時(shí)針?lè)较蜃優(yōu)槟鏁r(shí)針?lè)较? B．由逆時(shí)針?lè)较蜃優(yōu)轫槙r(shí)針?lè)较? C．由順時(shí)針?lè)较蜃優(yōu)槟鏁r(shí)針?lè)较?，再變?yōu)轫槙r(shí)針?lè)较? D．由逆時(shí)針?lè)较蜃優(yōu)轫槙r(shí)針?lè)较颍僮優(yōu)槟鏁r(shí)針?lè)较? 答案　D 解析　由題圖乙知，在0～T時(shí)間內(nèi)電流變大，線(xiàn)框中磁通量增大，由楞次定律可知，線(xiàn)框中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)應(yīng)與長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)相反，故應(yīng)該垂直紙面向外，再由安培定則可得線(xiàn)框中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，同理分析可得T～T時(shí)間內(nèi)，線(xiàn)框中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，T～T時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，A、B、C錯(cuò)誤，D正確． 變式1　(多選)下列各選項(xiàng)是驗(yàn)證楞次定律實(shí)驗(yàn)的示意圖，豎直放置的線(xiàn)圈固定不動(dòng)，將磁鐵從線(xiàn)圈上方插入或拔出，線(xiàn)圈和電流表構(gòu)成的閉合回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流．各選項(xiàng)中分別標(biāo)出了磁鐵的極性、磁鐵相對(duì)線(xiàn)圈的運(yùn)動(dòng)方向以及線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向等情況，其中正確的是(　　) 答案　CD 解析　根據(jù)楞次定律可確定感應(yīng)電流的方向：以C選項(xiàng)為例，當(dāng)磁鐵向下運(yùn)動(dòng)時(shí)： (1)閉合線(xiàn)圈原磁場(chǎng)的方向——向上； (2)穿過(guò)閉合線(xiàn)圈的磁通量的變化——增加； (3)感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向——向下； (4)利用安培定則判斷感應(yīng)電流的方向——與圖中箭頭方向相同． 運(yùn)用以上分析方法可知，C、D正確． 考向2　楞次定律推論的應(yīng)用 楞次定律推論的應(yīng)用技巧 (1)線(xiàn)圈(回路)中磁通量變化時(shí)，阻礙原磁通量的變化——應(yīng)用“增反減同”的規(guī)律； (2)導(dǎo)體與磁體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)——應(yīng)用“來(lái)拒去留”的規(guī)律； (3)當(dāng)回路可以形變時(shí)，感應(yīng)電流可使線(xiàn)圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)——應(yīng)用“增縮減擴(kuò)”的規(guī)律； (4)自感現(xiàn)象中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻礙原電流的變化——應(yīng)用“增反減同”的規(guī)律． 例2　(多選)如圖2所示，光滑固定的金屬導(dǎo)軌M、N水平放置，兩根導(dǎo)體棒P、Q平行放置在導(dǎo)軌上，形成一個(gè)閉合回路，一條形磁鐵從高處下落接近回路時(shí)(　　) 圖2 A．P、Q將相互靠攏 B．P、Q將相互遠(yuǎn)離 C．磁鐵的加速度仍為g D．磁鐵的加速度小于g 答案　AD 解析　根據(jù)楞次定律的另一種表述——感應(yīng)電流的效果，總要阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因．本題中“原因”是回路中磁通量的增加，歸根結(jié)底是磁鐵靠近回路，“效果”便是阻礙磁通量的增加和磁鐵的靠近．所以，P、Q將相互靠攏且磁鐵的加速度小于g，應(yīng)選A、D. 考向3　切割類(lèi)感應(yīng)電流方向的判斷 用右手定則判斷，該方法適用于部分導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)．判斷時(shí)注意掌心、四指、拇指的方向： (1)掌心——磁感線(xiàn)垂直穿入 (2)拇指——指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向 (3)四指——指向感應(yīng)電流的方向． 例3　如圖3所示，一個(gè)金屬圓盤(pán)安裝在豎直的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，置于蹄形磁鐵之間，兩塊銅片A、O分別與金屬圓盤(pán)的邊緣和轉(zhuǎn)動(dòng)軸接觸．若使金屬圓盤(pán)按圖示方向(俯視順時(shí)針?lè)较?轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖3 A．電阻R中有Q→R→P方向的感應(yīng)電流 B．電阻R中有P→R→Q方向的感應(yīng)電流 C．穿過(guò)圓盤(pán)的磁通量始終沒(méi)有變化，電阻R中無(wú)感應(yīng)電流 D．調(diào)換磁鐵的N、S極同時(shí)改變金屬圓盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，R中感應(yīng)電流的方向也會(huì)發(fā)生改變 答案　B 解析　根據(jù)右手定則可判斷出R中有P→R→Q方向的電流，B正確，A、C錯(cuò)誤；D選項(xiàng)中流過(guò)R的感應(yīng)電流方向不變，D錯(cuò)誤． 命題點(diǎn)二　法拉第電磁感應(yīng)定律的理解及應(yīng)用 求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的五種類(lèi)型及對(duì)應(yīng)解法 (1)磁通量變化型：E＝n (2)磁感應(yīng)強(qiáng)度變化型：E＝nS (3)面積變化型：E＝nB (4)平動(dòng)切割型：E＝Blv(B、l、v三者垂直) ①l為導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)的有效長(zhǎng)度． ②v為導(dǎo)體相對(duì)磁場(chǎng)的速度． (5)轉(zhuǎn)動(dòng)切割型：E＝Blv＝Bl2ω 類(lèi)型1　磁通量變化型 例4　(多選)(2016浙江理綜16)如圖4所示，a、b兩個(gè)閉合正方形線(xiàn)圈用同樣的導(dǎo)線(xiàn)制成，匝數(shù)均為7匝，邊長(zhǎng)la＝3lb，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)間均勻增大，不考慮線(xiàn)圈之間的相互影響，則(　　) 圖4 A．兩線(xiàn)圈內(nèi)產(chǎn)生沿順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 B．a(chǎn)、b線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為9∶1 C．a(chǎn)、b線(xiàn)圈中感應(yīng)電流之比為3∶1 D．a(chǎn)、b線(xiàn)圈中電功率之比為3∶1 答案　BC 解析　因磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大，根據(jù)楞次定律可知，兩線(xiàn)圈內(nèi)均產(chǎn)生沿逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；設(shè)＝k，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得E＝n＝nkl2，則＝()2＝，選項(xiàng)B正確；根據(jù)I＝＝＝可知，I∝l，故a、b線(xiàn)圈中感應(yīng)電流之比為3∶1，選項(xiàng)C正確；電功率P＝IE＝nkl2＝，則P∝l3，故a、b線(xiàn)圈中電功率之比為27∶1，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 變式2　如圖5甲所示，螺線(xiàn)管匝數(shù)n＝1500匝，橫截面積S＝20cm2，螺線(xiàn)管導(dǎo)線(xiàn)電阻r＝1Ω，電阻R＝4Ω，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的B－t圖象如圖乙所示(以向右為正方向)，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖5 A．通過(guò)電阻R的電流方向是從A到C B．感應(yīng)電流的大小保持不變?yōu)?.4A C．電阻R兩端的電壓為6V D．C點(diǎn)的電勢(shì)為4.8V 答案　D 解析　從題圖中可得磁通量在逐漸增大，根據(jù)楞次定律可得通過(guò)R的電流方向?yàn)閺腃到A，A錯(cuò)誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律：E＝n＝n＝15000.002V＝6V，而感應(yīng)電流大小為：I＝＝A＝1.2A，B錯(cuò)誤；根據(jù)閉合電路歐姆定律，有：U＝IR＝1.2 4V＝4.8V，C錯(cuò)誤；因?yàn)锳點(diǎn)接地，電勢(shì)為零，所以C點(diǎn)的電勢(shì)為4.8V，D正確． 類(lèi)型2　平動(dòng)切割型 例5　(多選)兩條平行虛線(xiàn)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0.005Ω的正方形導(dǎo)線(xiàn)框abcd位于紙面內(nèi)，cd邊與磁場(chǎng)邊界平行，如圖6甲所示．已知導(dǎo)線(xiàn)框一直向右做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，cd邊于t＝0時(shí)刻進(jìn)入磁場(chǎng)．線(xiàn)框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖線(xiàn)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6 A．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.5T B．導(dǎo)線(xiàn)框運(yùn)動(dòng)的速度的大小為0.5m/s C．磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外 D．在t＝0.4s至t＝0.6s這段時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線(xiàn)框所受的安培力大小為0.1N 答案　BC 解析　由E－t圖象可知，導(dǎo)線(xiàn)框經(jīng)過(guò)0.2s全部進(jìn)入磁場(chǎng)，則速度v＝＝m/s＝0.5 m/s，選項(xiàng)B正確；由題圖乙可知，E＝0.01V，根據(jù)E＝Blv得，B＝＝T＝0.2T，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t＝0.4s至t＝0.6s這段時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線(xiàn)框中的感應(yīng)電流I＝＝A＝2A, 所受的安培力大小為F＝BIl＝0.220.1N＝0.04N，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 類(lèi)型3　轉(zhuǎn)動(dòng)切割型 例6　(多選)法拉第圓盤(pán)發(fā)電機(jī)的示意圖如圖7所示．銅圓盤(pán)安裝在豎直的銅軸上，兩銅片P、Q分別與圓盤(pán)的邊緣和銅軸接觸．圓盤(pán)處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中．圓盤(pán)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(　　) 圖7 A．若圓盤(pán)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(pán)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(pán)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(pán)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　將圓盤(pán)看成無(wú)數(shù)幅條組成，它們都在切割磁感線(xiàn)從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，則當(dāng)圓盤(pán)順時(shí)針(俯視)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)右手定則可知圓盤(pán)上感應(yīng)電流從邊緣流向中心，流過(guò)電阻的電流方向從a到b，B對(duì)；由法拉第電磁感應(yīng)定律得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BL＝BL2ω，I＝，ω恒定時(shí)，I大小恒定，ω大小變化時(shí)，I大小變化，方向不變，故A對(duì)，C錯(cuò)；由P＝I2R＝知，當(dāng)ω變?yōu)樵瓉?lái)的2倍時(shí)，P變?yōu)樵瓉?lái)的4倍，D錯(cuò)． 命題點(diǎn)三　電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題 1．解決圖象問(wèn)題的一般步驟 (1)明確圖象的種類(lèi)，即是B－t圖象還是Φ－t圖象，或者E－t圖象、I－t圖象等； (2)分析電磁感應(yīng)的具體過(guò)程； (3)用右手定則或楞次定律確定方向的對(duì)應(yīng)關(guān)系； (4)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等知識(shí)寫(xiě)出相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式； (5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，如分析斜率的變化、截距等； (6)畫(huà)圖象或判斷圖象正誤． 2．電磁感應(yīng)中圖象類(lèi)選擇題的兩種常見(jiàn)解法 (1)排除法：定性地分析電磁感應(yīng)過(guò)程中物理量的變化趨勢(shì)(增大還是減小)、變化快慢(均勻變化還是非均勻變化)，特別是物理量的正負(fù)，排除錯(cuò)誤的選項(xiàng)． (2)函數(shù)法：根據(jù)題目所給條件定量地寫(xiě)出兩個(gè)物理量之間的函數(shù)關(guān)系，然后由函數(shù)關(guān)系對(duì)圖象作出分析和判斷． 例7　如圖8所示，有一個(gè)矩形邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里．一個(gè)三角形閉合導(dǎo)線(xiàn)框，由位置1(左)沿紙面勻速運(yùn)動(dòng)到位置2(右)．取線(xiàn)框剛到達(dá)磁場(chǎng)邊界的時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)(t＝0)，規(guī)定逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较颍瑒t圖中能正確反映線(xiàn)框中電流與時(shí)間關(guān)系的是(磁場(chǎng)寬度大于三角形導(dǎo)線(xiàn)框底邊長(zhǎng)度)(　　) 圖8 答案　A 解析　線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程，磁通量向里增加，根據(jù)楞次定律知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)向外，由安培定則可知感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，電流方向應(yīng)為正方向，故B、C錯(cuò)誤；線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程，線(xiàn)框切割磁感線(xiàn)的有效長(zhǎng)度先均勻增大后均勻減小，由E＝BLv，可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先均勻增大后均勻減小，線(xiàn)框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流也是先均勻增大后均勻減??；線(xiàn)框完全進(jìn)入磁場(chǎng)后，磁通量不變，沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生；線(xiàn)框穿出磁場(chǎng)的過(guò)程，磁通量向里減小，根據(jù)楞次定律知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)向里，由安培定則可知感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，電流方向應(yīng)為負(fù)方向，線(xiàn)框切割磁感線(xiàn)的有效長(zhǎng)度先均勻增大后均勻減小，由E＝BLv，可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先均勻增大后均勻減小，故A正確，D錯(cuò)誤． 變式3　(多選)如圖9，矩形閉合線(xiàn)框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)上方，由不同高度靜止釋放，用t1、t2分別表示線(xiàn)框ab邊和cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)的時(shí)刻，線(xiàn)框下落過(guò)程形狀不變，ab邊始終保持與磁場(chǎng)水平邊界OO′平行，線(xiàn)框平面與磁場(chǎng)方向垂直，設(shè)OO′下方磁場(chǎng)區(qū)域足夠大，不計(jì)空氣阻力，則下列哪一個(gè)圖象可能反映線(xiàn)框下落過(guò)程中速度v隨時(shí)間t變化的規(guī)律(　　) 圖9 答案　CD 解析　線(xiàn)框先做自由落體運(yùn)動(dòng)，若ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)后重力小于安培力，則做減速運(yùn)動(dòng)，由F＝知線(xiàn)框所受的安培力減小，加速度逐漸減小，v－t圖象的斜率應(yīng)逐漸減小，故A、B錯(cuò)誤；線(xiàn)框先做自由落體運(yùn)動(dòng)，ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)后若重力大于安培力，則做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，加速度為g，故C正確；線(xiàn)框先做自由落體運(yùn)動(dòng)，ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)后若重力等于安培力，則做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，加速度為g，故D正確． 命題點(diǎn)四　自感和渦流 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(xiàn)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(xiàn)圈相當(dāng)于普通導(dǎo)體． (4)線(xiàn)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，它不能使過(guò)程停止，更不能使過(guò)程反向． 2．渦流產(chǎn)生的條件 (1)只有金屬導(dǎo)體中才有可能產(chǎn)生； (2)需處于變化的磁場(chǎng)中． 例8　(多選)如圖10，A、B是相同的白熾燈，L是自感系數(shù)很大、電阻可忽略的自感線(xiàn)圈．下面說(shuō)法正確的是(　　) 圖10 A．閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，A、B燈同時(shí)亮，且達(dá)到正常 B．閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，B燈比A燈先亮，最后一樣亮 C．閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，A燈比B燈先亮，最后一樣亮 D．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，A燈與B燈同時(shí)慢慢熄滅 答案　BD 解析　閉合開(kāi)關(guān)S，B燈立即變亮，而A燈由于線(xiàn)圈的阻礙作用逐漸變亮，由于A(yíng)、B燈相同，故最后一樣亮；斷開(kāi)S時(shí)，線(xiàn)圈阻礙電流的減小產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)和A、B構(gòu)成閉合回路，兩燈一起逐漸熄滅． 變式4　(多選)如圖11所示，在線(xiàn)圈上端放置一盛有冷水的金屬杯，現(xiàn)接通交流電源，過(guò)了幾分鐘，杯內(nèi)的水沸騰起來(lái)．若要縮短上述加熱時(shí)間，下列措施可行的有(　　) 圖11 A．增加線(xiàn)圈的匝數(shù) B．提高交流電源的頻率 C．將金屬杯換為瓷杯 D．取走線(xiàn)圈中的鐵芯 答案　AB 解析　當(dāng)線(xiàn)圈接通交流電源時(shí)，金屬杯處在變化的磁場(chǎng)中產(chǎn)生渦流發(fā)熱，使水溫升高．要縮短加熱時(shí)間，需增大渦流，即增大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或減小電阻．增加線(xiàn)圈匝數(shù)、提高交流電源的頻率都是為了增大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，瓷杯不能產(chǎn)生渦流，取走鐵芯會(huì)導(dǎo)致磁性減弱，故選項(xiàng)A、B正確，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤. 1．關(guān)于電磁感應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．穿過(guò)回路的磁通量越大，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 B．穿過(guò)回路的磁通量減小，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定變小 C．穿過(guò)回路的磁通量變化越快，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 D．穿過(guò)回路的磁通量變化越大，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 答案　C 解析　由法拉第電磁感應(yīng)定律可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小只與磁通量的變化率成正比，與磁通量大小、磁通量的變化量都沒(méi)有關(guān)系，A、B、D錯(cuò)誤，C正確． 2．(多選)下列各圖所描述的物理情境中，有感應(yīng)電流產(chǎn)生的是(　　) 答案　BCD 解析　A中開(kāi)關(guān)S閉合穩(wěn)定后，穿過(guò)線(xiàn)圈N的磁通量保持不變，線(xiàn)圈N中不產(chǎn)生感應(yīng)電流；B中磁鐵向鋁環(huán)A靠近，穿過(guò)鋁環(huán)A的磁通量在增大，鋁環(huán)A中產(chǎn)生感應(yīng)電流；C中金屬框從A向B運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)金屬框的磁通量時(shí)刻在變化，金屬框中產(chǎn)生感應(yīng)電流；D中銅盤(pán)在磁場(chǎng)中按題圖所示方向轉(zhuǎn)動(dòng)，銅盤(pán)的一部分切割磁感線(xiàn)，電阻R中產(chǎn)生感應(yīng)電流． 3.(多選)如圖1所示，幾位同學(xué)在做“搖繩發(fā)電”實(shí)驗(yàn)：把一條長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)的兩端連在一個(gè)靈敏電流計(jì)的兩個(gè)接線(xiàn)柱上，形成閉合回路．兩個(gè)同學(xué)迅速搖動(dòng)AB這段“繩”．假設(shè)圖中情景發(fā)生在赤道，地磁場(chǎng)方向與地面平行，由南指向北．圖中搖“繩”同學(xué)是沿東西站立的，甲同學(xué)站在西邊，手握導(dǎo)線(xiàn)的A點(diǎn)，乙同學(xué)站在東邊，手握導(dǎo)線(xiàn)的B點(diǎn)．下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖1 A．當(dāng)“繩”搖到最高點(diǎn)時(shí)，“繩”中電流最小 B．當(dāng)“繩”搖到最低點(diǎn)時(shí)，“繩”受到的安培力最大 C．當(dāng)“繩”向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，“繩”中電流從A流向B D．在搖“繩”過(guò)程中，“繩”中電流總是從A流向B 答案　AC 4．(多選)如圖2所示，當(dāng)磁鐵運(yùn)動(dòng)時(shí)，流過(guò)電阻的電流是由A經(jīng)R到B，則磁鐵的運(yùn)動(dòng)可能是(　　) 圖2 A．向下運(yùn)動(dòng) B．向上運(yùn)動(dòng) C．向左運(yùn)動(dòng) D．以上都不可能 答案　BC 解析　本題可通過(guò)逆向應(yīng)用楞次定律來(lái)判定．由感應(yīng)電流方向A→R→B，應(yīng)用安培定則知感應(yīng)電流在螺線(xiàn)管內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向應(yīng)是從上指向下；運(yùn)用楞次定律判得螺線(xiàn)管內(nèi)原磁通量的變化應(yīng)是向下減小或向上增大；由條形磁鐵的磁感線(xiàn)分布知，螺線(xiàn)管內(nèi)原磁場(chǎng)是向下的，故應(yīng)是磁通量減小，即磁鐵向上運(yùn)動(dòng)或向左、向右平移，所以B、C正確． 5.如圖3所示，在O點(diǎn)正下方有一個(gè)有理想邊界的磁場(chǎng)，銅環(huán)在A(yíng)點(diǎn)由靜止釋放向右擺至最高點(diǎn)B，不考慮空氣阻力，則下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖3 A．A、B兩點(diǎn)在同一水平線(xiàn) B．A點(diǎn)高于B點(diǎn) C．A點(diǎn)低于B點(diǎn) D．銅環(huán)將做等幅擺動(dòng) 答案　B 解析　由于銅環(huán)剛進(jìn)入和要離開(kāi)磁場(chǎng)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，所以銅環(huán)運(yùn)動(dòng)不到與A點(diǎn)等高點(diǎn)，即B點(diǎn)低于A(yíng)點(diǎn)，故A、C錯(cuò)誤，B正確．銅環(huán)的振幅先不斷減小，直到銅環(huán)完全在磁場(chǎng)時(shí)做等幅擺動(dòng)，故D錯(cuò)誤． 6．(多選)如圖4，兩同心圓環(huán)A、B置于同一水平面上，其中B為均勻帶負(fù)電絕緣環(huán)，A為導(dǎo)體環(huán)．當(dāng)B繞軸心順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)且轉(zhuǎn)速增大時(shí)，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖4 A．A中產(chǎn)生逆時(shí)針的感應(yīng)電流 B．A中產(chǎn)生順時(shí)針的感應(yīng)電流 C．A具有收縮的趨勢(shì) D．A具有擴(kuò)展的趨勢(shì) 答案　BD 解析　由題意可知，B為均勻帶負(fù)電絕緣環(huán)，B中電流為逆時(shí)針?lè)较?，由右手螺旋定則可知，電流的磁場(chǎng)垂直紙面向外且逐漸增大；由楞次定律可知，磁場(chǎng)增大時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的方向相反，所以感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，A中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?，故A錯(cuò)誤，B正確；B環(huán)外的磁場(chǎng)的方向與B環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)的方向相反，當(dāng)B環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí)，A環(huán)具有面積擴(kuò)展的趨勢(shì)，故C錯(cuò)誤，D正確． 7．如圖5所示，關(guān)于渦流，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(　　) 圖5 A．真空冶煉爐是利用渦流來(lái)熔化金屬的裝置 B．家用電磁爐鍋體中的渦流是由恒定磁場(chǎng)產(chǎn)生的 C．阻尼擺擺動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的渦流總是阻礙其運(yùn)動(dòng) D．變壓器的鐵芯用相互絕緣的硅鋼片疊成能減小渦流 答案　B 8.如圖6所示，線(xiàn)圈L的自感系數(shù)很大，且其直流電阻可以忽略不計(jì)，L1、L2是兩個(gè)完全相同的小燈泡，開(kāi)關(guān)S閉合和斷開(kāi)的過(guò)程中，燈L1、L2的亮度變化情況是(燈絲不會(huì)斷)(　　) 圖6 A．S閉合，L1亮度不變，L2亮度逐漸變亮，最后兩燈一樣亮；S斷開(kāi)，L2立即熄滅，L1逐漸變亮 B．S閉合，L1亮度不變，L2很亮；S斷開(kāi)，L1、L2立即熄滅 C．S閉合，L1、L2同時(shí)亮，而后L1逐漸熄滅，L2亮度不變；S斷開(kāi)，L2立即熄滅，L1亮一下再熄滅 D．S閉合，L1、L2同時(shí)亮，而后L1逐漸熄滅，L2則逐漸變得更亮；S斷開(kāi)，L2立即熄滅，L1亮一下再熄滅 答案　D 9．(多選)如圖7所示，一個(gè)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外．一個(gè)矩形閉合導(dǎo)線(xiàn)框abcd，沿紙面由位置1(左)勻速運(yùn)動(dòng)到位置2(右)，則(　　) 圖7 A．導(dǎo)線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b→c→d→a B．導(dǎo)線(xiàn)框離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b→c→d→a C．導(dǎo)線(xiàn)框離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，受到的安培力方向水平向右 D．導(dǎo)線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，受到的安培力方向水平向左 答案　BD 解析　導(dǎo)線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，cd邊切割磁感線(xiàn)，由右手定則可知，電流方向沿a→d→c→b→a，由左手定則可知cd邊受到的安培力方向向左；導(dǎo)線(xiàn)框離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，ab邊處于磁場(chǎng)中且在做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，同樣用右手定則和左手定則可以判斷電流的方向?yàn)閍→b→c→d→a，安培力的方向仍然向左，故選項(xiàng)B、D正確． 10.如圖8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(　　) 圖8 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．Ea∶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　由E＝nS＝nπr2 由ra∶rb＝2∶1知Ea∶Eb＝4∶1 由楞次定律知感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较颍? 11.(多選)用均勻?qū)Ь€(xiàn)做成的正方形線(xiàn)圈邊長(zhǎng)為l，正方形的一半放在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖9所示，當(dāng)磁場(chǎng)以的變化率增強(qiáng)時(shí)，則(　　) 圖9 A．線(xiàn)圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍cbda B．線(xiàn)圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E＝ C．線(xiàn)圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍dbca D．線(xiàn)圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E＝l2 答案　AB 解析　當(dāng)磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí)，由楞次定律可判定感應(yīng)電流的方向?yàn)閍cbda，故A項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律得E＝，B項(xiàng)正確，D錯(cuò)誤． 12．(多選)如圖10所示為法拉第圓盤(pán)發(fā)電機(jī)． 圖10 半徑為r的導(dǎo)體圓盤(pán)繞豎直軸以角速度ω旋轉(zhuǎn)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，電刷a與圓盤(pán)表面接觸，接觸點(diǎn)距圓心為，電刷b與圓盤(pán)邊緣接觸，兩電刷間接有阻值為R的電阻，忽略圓盤(pán)電阻與接觸電阻，則(　　) A．a(chǎn)、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為Br2ω B．通過(guò)電阻R的電流為 C．通過(guò)電阻R的電流方向?yàn)閺纳系较? D．圓盤(pán)在ab連線(xiàn)上所受的安培力與ab連線(xiàn)垂直，與旋轉(zhuǎn)方向相反 答案　BD 13.在范圍足夠大、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，B＝0.2T，有一水平放置的光滑金屬框架，寬度為L(zhǎng)＝0.4m，框架上放置一垂直于框架、長(zhǎng)度也為L(zhǎng)＝0.4m、質(zhì)量為0.05kg、電阻為 1Ω的金屬桿cd，如圖11所示，框架電阻不計(jì)，金屬桿始終與框架接觸良好．若桿cd以恒定加速度a＝2m/s2由靜止(t＝0)開(kāi)始做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，求： 圖11 (1)在5s內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是多少？ (2)在5s末回路中的電流多大？ (3)第5s末作用在桿cd上的水平外力多大？ 答案　(1)0.4V　(2)0.8A　(3)0.164N 解析　(1)5s內(nèi)的位移x＝at2＝25m 5s內(nèi)磁通量的變化量為ΔΦ＝BxL＝2Wb 故平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)＝＝0.4V. (2)第5s末：v＝at＝10m/s 此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E＝BLv 則回路中的電流為：I＝＝＝A＝0.8A. (3)桿cd做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得： F－F安＝ma 即F＝BIL＋ma＝0.164N. 14．輕質(zhì)細(xì)線(xiàn)吊著一質(zhì)量為m＝0.42kg、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)＝1m、匝數(shù)n＝10的正方形線(xiàn)圈，其總電阻為r＝1Ω.在線(xiàn)圈的中間位置以下區(qū)域分布著勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖12甲所示．磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間變化關(guān)系如圖乙所示．(g＝10m/s2) 圖12 (1)判斷線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是順時(shí)針還是逆時(shí)針； (2)求線(xiàn)圈的電功率； (3)求在t＝4s時(shí)輕質(zhì)細(xì)線(xiàn)的拉力大?。? 答案　(1)逆時(shí)針　(2)0.25W　(3)1.2N 解析　(1)由楞次定律知感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较颍? (2)由法拉第電磁感應(yīng)定律得 E＝n＝nL2＝0.5V，則P＝＝0.25W (3)I＝＝0.5A 由題圖乙知，t＝4s時(shí)，B＝0.6T， F安＝nBIL＝100.60.51N＝3N 線(xiàn)圈受力平衡，則F安＋F線(xiàn)＝mg，解得F線(xiàn)＝1.2N.