（江蘇專用）2020版高考物理新增分大一輪復(fù)習(xí) 第九章 電磁感應(yīng) 第2講 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感 渦流講義（含解析）.docx
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第2講 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感 渦流 一、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為線圈匝數(shù). (3)感應(yīng)電流與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系：遵循閉合電路的歐姆定律，即I＝. 3.導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) (1)導(dǎo)體垂直切割磁感線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可用E＝Blv求出，式中l(wèi)為導(dǎo)體切割磁感線的有效長(zhǎng)度； (2)導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒以端點(diǎn)為軸，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直于磁感線方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Bl＝Bl2ω(平均速度等于中點(diǎn)位置的線速度lω). 自測(cè)1 將閉合的多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中，關(guān)于線圈中產(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)的大小與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān) B.穿過(guò)線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 C.穿過(guò)線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 C 自測(cè)2 (多選)如圖1所示是穿過(guò)一個(gè)單匝閉合線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖象，則以下判斷正確的是( ) 圖1 A.第0.6s末線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是4V B.第0.9s末線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)比第0.2s末的大 C.第1s末線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零 D.第0.2s末和第0.4s末的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向相同 答案 AB 二、自感、渦流 1.自感現(xiàn)象 (1)概念：由于導(dǎo)體本身的電流變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為自感，由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做自感電動(dòng)勢(shì). (2)表達(dá)式：E＝L. (3)自感系數(shù)L的影響因素：與線圈的大小、形狀、匝數(shù)以及是否有鐵芯有關(guān). 2.渦流現(xiàn)象 (1)渦流：塊狀金屬放在變化磁場(chǎng)中，或者讓它在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬塊內(nèi)產(chǎn)生的旋渦狀感應(yīng)電流. (2)產(chǎn)生原因：金屬塊內(nèi)磁通量變化→感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)→感應(yīng)電流. 命題點(diǎn)一 法拉第電磁感應(yīng)定律的理解與應(yīng)用 1.求解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的常見(jiàn)情況 情景圖 研究 對(duì)象 回路(不一定閉合) 一段直導(dǎo)線(或等效成直導(dǎo)線) 繞一端垂直磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)的一段導(dǎo)體棒 繞與B垂直的軸轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)線框 表達(dá)式 E＝n E＝BLv(L為有效切割長(zhǎng)度) E＝BL2ω E＝ NBSωcosωt 2.說(shuō)明 (1)當(dāng)ΔΦ僅由B的變化引起時(shí)，則E＝n；當(dāng)ΔΦ僅由S的變化引起時(shí)，則E＝n；當(dāng)ΔΦ由B、S的變化同時(shí)引起時(shí)，則E＝n≠n. (2)磁通量的變化率是Φ－t圖象上某點(diǎn)切線的斜率. 例1 (2018常州市一模)如圖2甲所示，單匝正方形線框abcd的電阻R＝0.5Ω，邊長(zhǎng)L＝20cm，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于線框平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示.求： 圖2 (1)0～2s內(nèi)通過(guò)ab邊橫截面的電荷量q； (2)3s時(shí)ab邊所受安培力的大小F； (3)0～4s內(nèi)線框中產(chǎn)生的焦耳熱Q. 答案 (1)4.810－2C (2)1.4410－3N (3)1.15210－3J 解析 (1)由法拉第電磁感應(yīng)定律得，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝S＝L2 感應(yīng)電流I＝，電荷量q＝IΔt 代入數(shù)據(jù)解得q＝4.810－2 C； (2)安培力F＝BIL，由題圖乙得3 s時(shí)，B＝0.3 T 代入數(shù)值得F＝1.4410－3 N； (3)由焦耳定律得Q＝I2Rt 代入數(shù)值得Q＝1.15210－3 J. 變式1 (多選)(2018揚(yáng)州市一模)如圖3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.現(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( ) 圖3 A.ab中的感應(yīng)電流方向由a到b B.ab中的感應(yīng)電流逐漸減小 C.ab所受的安培力保持不變 D.ab所受的靜摩擦力逐漸減小 答案 AD 解析 磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小，磁通量減小，根據(jù)楞次定律得，ab中的感應(yīng)電流方向由a到b，故A正確；由于磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E＝S得，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定，則ab中的感應(yīng)電流不變，故B錯(cuò)誤；根據(jù)安培力公式F＝BIL知，感應(yīng)電流不變，B均勻減小，則安培力減小，故C錯(cuò)誤；導(dǎo)體棒受安培力和靜摩擦力處于平衡，F(xiàn)f＝F，安培力減小，則靜摩擦力減小，故D正確. 命題點(diǎn)二 導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì) 1.平動(dòng)切割 如圖4(a)，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒以速度v垂直切割磁感線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLv. 圖4 2.轉(zhuǎn)動(dòng)切割 如圖(b)，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒以一端為軸以角速度ω垂直磁場(chǎng)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BL2ω. 3.有效切割長(zhǎng)度 圖5 圖5(a)中的有效切割長(zhǎng)度為sinθ；圖(b)中的有效切割長(zhǎng)度為；圖(c)中的導(dǎo)體沿v1方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，有效切割長(zhǎng)度為R；沿v2的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，有效切割長(zhǎng)度為R. 例2 (多選)(2018豐縣中學(xué)月考)如圖6所示，在一磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向水平放著兩根相距為h＝0.1m的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，在兩根導(dǎo)軌的端點(diǎn)N、Q之間連接一阻值R＝0.3Ω的電阻，導(dǎo)軌上跨放著一根長(zhǎng)為L(zhǎng)＝0.2m，每米阻值r＝2.0Ω的金屬棒ab，金屬棒與導(dǎo)軌正交放置，交點(diǎn)為c、d，當(dāng)金屬棒在水平拉力作用下以速度v＝4.0m/s向左做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，則下列說(shuō)法正確的是( ) 圖6 A.金屬棒a、b兩端點(diǎn)間的電勢(shì)差為0.2V B.水平拉金屬棒的力的大小為0.02N C.金屬棒a、b兩端點(diǎn)間的電勢(shì)差為0.32V D.回路中的發(fā)熱功率為0.06W 答案 BC 解析 金屬棒cd段產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Ecd＝Bhv＝0.50.14 V＝0.2 V；cdQN中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為I＝＝ A＝0.4 A；金屬棒ab兩端的電勢(shì)差等于Uac、Ucd、Udb三者之和，由于Ucd＝Ecd－Ircd，所以Uab＝Eab－Ircd＝BLv－Ircd＝0.32 V，故A錯(cuò)誤，C正確；使金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)的外力與安培力是一對(duì)平衡力，方向向左，大小為F＝F安＝BIh＝0.50.40.1 N＝0.02 N，選項(xiàng)B正確；回路中的發(fā)熱功率P熱＝I2(R＋rcd)＝0.08 W，D錯(cuò)誤. 變式2 (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0.1m、總電阻為0.005Ω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7甲所示.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7 A.磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.5T B.導(dǎo)線框運(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，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝0.01V，根據(jù)E＝Blv得，磁感應(yīng)強(qiáng)度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. 命題點(diǎn)三 自感現(xiàn)象 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)，自感線圈就相當(dāng)于普通導(dǎo)體. (4)線圈的自感系數(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，但它不能使過(guò)程停止，更不能使過(guò)程反向. 2.自感中“閃亮”與“不閃亮”問(wèn)題 與線圈串聯(lián)的燈泡 與線圈并聯(lián)的燈泡 電路圖 通電時(shí) 電流逐漸增大，燈泡逐漸變亮 電流突然增大，然后逐漸減小達(dá)到穩(wěn)定 斷電時(shí) 電流逐漸減小，燈泡逐漸變暗，電流方向不變 電路中穩(wěn)態(tài)電流為I1、I2： ①若I2≤I1，燈泡逐漸變暗； ②若I2＞I1，燈泡閃亮后逐漸變暗. 兩種情況下燈泡中電流方向均改變 例3 (多選)(2018南通市等六市一調(diào))用電流傳感器研究自感現(xiàn)象的電路如圖8甲所示，線圈L中未插入鐵芯，直流電阻為R.閉合開(kāi)關(guān)S，傳感器記錄了電路中電流i隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖象，如圖乙所示，t0時(shí)刻電路中電流達(dá)到穩(wěn)定值I.下列說(shuō)法中正確的是( ) 圖8 A.t＝t0時(shí)刻，線圈中自感電動(dòng)勢(shì)最大 B.若線圈中插入鐵芯，上述過(guò)程電路中電流達(dá)到穩(wěn)定值經(jīng)歷的時(shí)間大于t0 C.若線圈中插入鐵芯，上述過(guò)程中電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí)電流值仍為I D.若將線圈匝數(shù)加倍，上述過(guò)程中電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí)電流值仍為I 答案 BC 解析 t＝t0時(shí)刻，線圈中電流穩(wěn)定，自感現(xiàn)象消失，線圈中沒(méi)有自感電動(dòng)勢(shì)，故A錯(cuò)誤；若線圈中插入鐵芯，線圈自感系數(shù)增大，自感現(xiàn)象延長(zhǎng)，題述過(guò)程電路中電流達(dá)到穩(wěn)定值經(jīng)歷的時(shí)間大于t0，故B正確；線圈中插入鐵芯，但線圈的直流電阻不變，所以穩(wěn)定時(shí)電流不變，故C正確；若將線圈匝數(shù)加倍，線圈直流電阻增大，穩(wěn)定時(shí)電流減小，故D錯(cuò)誤. 變式3 (2018南京市三模)如圖9所示，電源電動(dòng)勢(shì)為E，其內(nèi)阻r不可忽略，L1、L2是完全相同的燈泡，線圈L的直流電阻不計(jì)，電容器的電容為C.下列說(shuō)法正確的是( ) 圖9 A.剛接通開(kāi)關(guān)S的瞬間，L2立即亮，L1逐漸變亮 B.合上開(kāi)關(guān)S，電路穩(wěn)定后，燈泡L1、L2的亮度相同 C.電路穩(wěn)定后在斷開(kāi)S的瞬間，通過(guò)燈泡L1的電流方向向右 D.電路穩(wěn)定后在斷開(kāi)S的瞬間，通過(guò)燈泡L2的電流為零 答案 C 命題點(diǎn)四 渦流 例4 (多選)(2018南通市等七市三模)健身車上裝有金屬電磁阻尼飛輪，飛輪附近固定一電磁鐵，示意圖如圖10所示，人在健身時(shí)帶動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng).則( ) 圖10 A.飛輪轉(zhuǎn)速越大，阻尼越大 B.電磁鐵所接電壓越大，阻尼越大 C.飛輪材料電阻率越大，阻尼越大 D.飛輪材料密度越大，阻尼越大 答案 AB 變式4 (2018南京市、鹽城市一模)下列圖中，A圖是真空冶煉爐，可以冶煉高質(zhì)量的合金；B圖是充電器，工作時(shí)繞制線圈的鐵芯中會(huì)發(fā)熱；C圖是安檢門，可以探測(cè)人身是否攜帶金屬物品；D圖是工人穿上金屬絲織成的衣服，可以高壓帶電作業(yè)，不屬于渦流現(xiàn)象的是( ) 答案 D 解析 線圈接有交變電流，在線圈中會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)在冶煉爐中產(chǎn)生電場(chǎng)，使自由電荷在電場(chǎng)力的作用下定向移動(dòng)形成渦流，故A屬于渦流現(xiàn)象；充電器工作時(shí)有交變電流通過(guò)，交變電流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)穿過(guò)鐵芯，在鐵芯中產(chǎn)生電場(chǎng)，使自由電荷在電場(chǎng)力的作用下定向移動(dòng)形成渦流，故B屬于渦流現(xiàn)象；線圈中交變電流產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，會(huì)在金屬物品中產(chǎn)生交變的感應(yīng)電流(渦流)，而金屬物品中感應(yīng)電流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)會(huì)影響線圈中的交變電流，從而被探測(cè)到，故C屬于渦流現(xiàn)象；工作服用包含金屬絲的織物制成，形成一個(gè)導(dǎo)體殼，殼外有電場(chǎng)，殼內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)保持為0，高壓外電場(chǎng)不會(huì)對(duì)內(nèi)部產(chǎn)生影響，故D屬于靜電屏蔽. 1.(多選)(2018南京市期中)如圖11甲所示，面積S＝1m2的導(dǎo)體圓環(huán)內(nèi)通有垂直于圓平面向里的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示(B取向里為正)，以下說(shuō)法正確的是( ) 圖11 A.環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 B.環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 C.環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為1V D.環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為2V 答案 BC 2.(2018東臺(tái)創(chuàng)新學(xué)校月考)一單匝矩形線框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框平面與磁場(chǎng)方向垂直.先保持線框的面積不變，將磁感應(yīng)強(qiáng)度在1s時(shí)間內(nèi)均勻地增大到原來(lái)的兩倍.接著保持增大后的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，在1s時(shí)間內(nèi)，再將線框的面積均勻地減小到原來(lái)的一半.先后兩個(gè)過(guò)程中，線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的比值為( ) A.B.4C.2D.1 答案 D 解析 由法拉第電磁感應(yīng)定律：E＝，且ΔΦ1＝ΔBS、ΔΦ2＝BΔS，則有E1＝＝＝，E2＝＝.故兩過(guò)程線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的比值為＝1，故選D. 3.(多選)(2018泰州中學(xué)月考)如圖12甲所示，螺線管內(nèi)有一平行于軸線的磁場(chǎng)，規(guī)定圖中箭頭所示方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度B的正方向，螺線管與U形導(dǎo)線框cdef相連，導(dǎo)線框cdef內(nèi)有一半徑很小的金屬圓環(huán)L，圓環(huán)與導(dǎo)線框cdef在同一平面內(nèi)，當(dāng)螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按圖乙所示規(guī)律變化時(shí)，下列選項(xiàng)中正確的是( ) 圖12 A.在t1時(shí)刻，金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量最大 B.在t2時(shí)刻，金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量最大 C.在t1～t2時(shí)間內(nèi)，金屬圓環(huán)L內(nèi)有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 D.在t1～t2時(shí)間內(nèi)，金屬圓環(huán)L有收縮的趨勢(shì) 答案 BD 解析 由題圖乙知，t1時(shí)刻磁通量的變化率為零，則感應(yīng)電流為零，金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量為零，故A錯(cuò)誤；在t2時(shí)刻，磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，但是磁通量的變化率最大，則感應(yīng)電流最大，金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量最大，故B正確；在t1～t2時(shí)間內(nèi)，磁通量的變化率不斷變大，則線圈內(nèi)的感應(yīng)電流不斷變大，根據(jù)楞次定律，在線圈中的電流方向?yàn)閒到c，根據(jù)右手螺旋定則，穿過(guò)圓環(huán)的磁通量向外增大，則根據(jù)楞次定律，在金屬圓環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，故C錯(cuò)誤；在t1～t2時(shí)間內(nèi)，通過(guò)金屬圓環(huán)L的磁通量增加，由楞次定律可以確定L必須減小面積以達(dá)到阻礙磁通量的增加，故金屬圓環(huán)有收縮的趨勢(shì)，故D正確. 4.(多選)(2018豐縣中學(xué)月考)如圖13甲、乙所示的電路中，電阻R和自感線圈L的電阻值都很小，且小于燈泡A的電阻，接通S，使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡A發(fā)光，則( ) 圖13 A.在電路甲中，斷開(kāi)S后，A將逐漸變暗 B.在電路甲中，斷開(kāi)S后，A將先變得更亮，才逐漸變暗 C.在電路乙中，斷開(kāi)S后，A將逐漸變暗 D.在電路乙中，斷開(kāi)S后，A將先變得更亮，才逐漸變暗 答案 AD 解析 在電路甲中，斷開(kāi)S，由于線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流變小，導(dǎo)致回路中的電流逐漸減小，A將逐漸變暗，故A正確，B錯(cuò)誤；在電路乙中，由于電阻R和自感線圈L的電阻值都很小，所以通過(guò)燈泡的電流比通過(guò)線圈的電流小，斷開(kāi)S時(shí)，由于線圈阻礙電流變小，于是原來(lái)通過(guò)線圈的電流現(xiàn)在通過(guò)燈泡形成新的回路，由于通過(guò)燈泡A的電流比原來(lái)的大，導(dǎo)致A將變得更亮一下，然后逐漸變暗，故C錯(cuò)誤，D正確. 5.(2018江蘇百校12月大聯(lián)考)圖14甲為興趣小組制作的無(wú)線充電裝置中的受電線圈示意圖，已知線圈匝數(shù)n＝100、電阻r＝1Ω、橫截面積S＝1.510－3m2，外接電阻R＝7Ω.線圈處在平行于線圈軸線的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化圖象如圖乙所示，求： 圖14 (1)t＝0.01s時(shí)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E； (2)0～0.02s內(nèi)通過(guò)電阻R的電荷量q； (3)0～0.03s內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量Q. 答案 (1)0.6V (2)1.510－3C (3)2.362510－3J 解析 (1)由題圖乙可知，t＝0.01 s時(shí)刻＝4 T/s 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律：E＝n＝n 解得：E＝0.6 V. (2)0～0.02 s內(nèi)，設(shè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率相同，所以E1＝E，則I1＝＝0.075 A，電荷量q＝I1Δt，解得：q＝1.510－3 C. (3)0～0.02 s內(nèi)，E1＝0.6 V，I1＝0.075 A，根據(jù)焦耳定律可以得到，電阻R上產(chǎn)生的熱量Q1＝I12Rt1＝7.87510－4 J 0.02～0.03 s內(nèi)，E2＝n s＝1.2 V，I2＝0.15 A，根據(jù)焦耳定律可以得到，電阻R上產(chǎn)生的熱量Q2＝I22Rt2＝1.57510－3 J，故0～0.03 s內(nèi)產(chǎn)生的總熱量Q總＝Q1＋Q2＝2.362 510－3 J. 1.(多選)如圖1所示，閉合金屬導(dǎo)線框放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化.下列說(shuō)法正確的是( ) 圖1 A.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增加時(shí)，線框中的感應(yīng)電流可能減小 B.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增加時(shí)，線框中的感應(yīng)電流一定增大 C.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時(shí)，線框中的感應(yīng)電流一定增大 D.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時(shí)，線框中的感應(yīng)電流可能不變 答案 AD 2.(多選)(2018泰州中學(xué)月考)如圖2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( ) 圖2 A.當(dāng)開(kāi)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(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，A、B兩燈同時(shí)熄滅 C.當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，a點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)電勢(shì)低 D.當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，流經(jīng)燈泡B的電流是由a到b 答案 AD 解析 開(kāi)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)，因此兩燈同時(shí)亮，且亮度相同，穩(wěn)定后B被短路熄滅，故A正確；穩(wěn)定后當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)后，A馬上熄滅，由于自感，線圈中的電流只能慢慢減小，其相當(dāng)于電源，線圈左端為高電勢(shì)，與燈泡B構(gòu)成閉合回路放電，流經(jīng)燈泡B的電流是由a到b，a點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)電勢(shì)高，B閃一下再熄滅，故D正確，B、C錯(cuò)誤. 3.(多選)(2018蘇州市期初調(diào)研)如圖3甲所示，矩形導(dǎo)線框固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感線方向與導(dǎo)線框所在平面垂直.規(guī)定垂直紙面向里方向?yàn)榇艌?chǎng)的正方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示.則( ) 圖3 A.從0到t2時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流的方向先為adcba再為abcda B.從0到t2時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流的方向始終為adcba C.從0到t1時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流越來(lái)越小 D.從0到t1時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框ab邊受到的安培力越來(lái)越小 答案 BD 解析 從0到t2時(shí)間內(nèi)，線圈中磁通量的變化率相同，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變，電路中電流大小和方向不變，根據(jù)楞次定律可知電流方向?yàn)閍dcba，故A、C錯(cuò)誤，B正確；從0到t1時(shí)間內(nèi)，電路中電流大小恒定不變，故由F＝BIL可知，F(xiàn)與B成正比，因?yàn)锽逐漸減小，所以導(dǎo)線框ab邊受到的安培力越來(lái)越小，故D正確. 4.(2018豐縣中學(xué)月考)如圖4所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面，規(guī)定向里的方向?yàn)檎?，在磁?chǎng)中有一細(xì)金屬圓環(huán)，圓環(huán)平面位于紙面內(nèi)，現(xiàn)令磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化，先按圖所示的Oa圖線變化，后來(lái)又按bc和cd變化，令E1、E2、E3分別表示這三段變化過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，I1、I2、I3分別表示對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電流的大小，則下列說(shuō)法正確的是( ) 圖4 A.E1下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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