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【步步高】2020年高考物理大一輪 第九章 第2課時(shí) 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感 渦流 新人教版選修3-2(通用)

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1、第2課時(shí) 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感 渦流 導(dǎo)學(xué)目標(biāo) 1.能用法拉第電磁感應(yīng)定律、公式E=Blv計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).2.理解自感、渦流產(chǎn)生,并能分析實(shí)際應(yīng)用. 一、法拉第電磁感應(yīng)定律 [基礎(chǔ)導(dǎo)引] 1.關(guān)于電磁感應(yīng),下述說(shuō)法正確的是 (  ) A.穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量越大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 B.穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為零,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定為零 C.穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化越大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 D.穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化越快,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 2.試計(jì)算下列幾種情況下的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì). (1)平動(dòng)切割 ①如圖1(a),在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,棒以速度v垂直切割磁感線(xiàn)時(shí),感應(yīng)電

2、動(dòng)勢(shì)E=________. 圖1 ②如圖(b),在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,棒運(yùn)動(dòng)的速度v與磁場(chǎng)的方向成θ角,此時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=________. (2)轉(zhuǎn)動(dòng)切割 如圖(c),在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,長(zhǎng)為l的導(dǎo)體棒繞一端為軸以角速度ω勻速 轉(zhuǎn)動(dòng),此時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=____________. (3)有效切割長(zhǎng)度:即導(dǎo)體在與v垂直的方向上的投影長(zhǎng)度.試分析圖2中的有效切割長(zhǎng)度. 圖2 甲圖中的有效切割長(zhǎng)度為:____________;乙圖中的有效切割長(zhǎng)度為:________;丙圖中的有效切割長(zhǎng)度:沿v1的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)為_(kāi)_______;沿v2的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)為_(kāi)_

3、____. [知識(shí)梳理] 1.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) (1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):在________________中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì).產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于________,導(dǎo)體的電阻相當(dāng)于____________. (2)感應(yīng)電流與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系:遵循________________定律,即I=________. 2.法拉第電磁感應(yīng)定律 (1)法拉第電磁感應(yīng)定律 ①內(nèi)容:電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,跟穿過(guò)這一電路的________________成正比. ②公式:E=____________. (2)導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)的情形 ①一般情況:運(yùn)動(dòng)速度v和磁感線(xiàn)方向夾角為θ,則E=_______

4、___. ②常用情況:運(yùn)動(dòng)速度v和磁感線(xiàn)方向垂直,則E=________. ③導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng) 導(dǎo)體棒以端點(diǎn)為軸,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直于磁感線(xiàn)方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Bl=____________(平均速度等于中點(diǎn)位置線(xiàn)速度lω). 二、自感與渦流 [基礎(chǔ)導(dǎo)引] 判斷下列說(shuō)法的正誤 (1)線(xiàn)圈的自感系數(shù)跟線(xiàn)圈內(nèi)電流的變化率成正比. (  ) (2)自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的變化,但不能阻止電流的變化. (  ) (3)當(dāng)導(dǎo)體中電流增大時(shí),自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流方向相反. (  ) (4)線(xiàn)圈中電流變化的越快,穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量越大. (  

5、) [知識(shí)梳理] 1.自感現(xiàn)象 (1)概念:由于導(dǎo)體本身的________變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱(chēng)為自感,由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做________________. (2)表達(dá)式:E=____________. (3)自感系數(shù)L ①相關(guān)因素:與線(xiàn)圈的________、形狀、________以及是否有鐵芯有關(guān). ②單位:亨利(H,1 mH=________ H,1 μH=________ H). 2.渦流 當(dāng)線(xiàn)圈中的電流發(fā)生變化時(shí),在它附近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生____________,這種電流像水中的旋渦所以叫渦流. (1)電磁阻尼:當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),感應(yīng)電流會(huì)使

6、導(dǎo)體受到__________,安培力的方向總是________導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng). (2)電磁驅(qū)動(dòng):如果磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng),在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生__________使導(dǎo)體受到安培力的作用,安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來(lái). (3)電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的原理體現(xiàn)了____________的推廣應(yīng)用. 考點(diǎn)一 法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 考點(diǎn)解讀 1.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由穿過(guò)電路的磁通量的變化率和線(xiàn)圈的匝數(shù)共同決定,而與磁通量Φ、磁通量的變化量ΔΦ的大小沒(méi)有必然聯(lián)系. 2.具體而言:當(dāng)ΔΦ僅由B引起時(shí),則E=n;當(dāng)ΔΦ僅由S引起時(shí),則E=n. 3.磁通量的變化率是Φ-t圖象上某點(diǎn)切線(xiàn)的斜率. 典例剖析

7、例1 如圖3(a)所示,一個(gè)電阻值為R,匝數(shù)為n的圓形金屬線(xiàn)圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路.線(xiàn)圈的半徑為r1, 在線(xiàn)圈中半徑為r2的圓形區(qū)域存在垂直于線(xiàn)圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖線(xiàn)如圖(b)所示.圖線(xiàn)與橫、縱軸的截距分別為t0和B0. 導(dǎo)線(xiàn)的電阻不計(jì).求0至t1時(shí)間內(nèi): 圖3 (1)通過(guò)電阻R1上的電流大小和方向; (2)通過(guò)電阻R1上的電荷量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量. 思維突破 1.公式E=n是求解回路某段時(shí)間內(nèi)平均電動(dòng)勢(shì)的最佳選擇. 2.用公式E=nS求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí),S為線(xiàn)圈在磁場(chǎng)范圍內(nèi)的有效面積. 3.通過(guò)回路截面的電荷量q僅與n、Δ

8、Φ和回路電阻R有關(guān),與時(shí)間長(zhǎng)短無(wú)關(guān).推導(dǎo)如下:q=Δt=Δt=. 圖4 跟蹤訓(xùn)練1 如圖4所示,導(dǎo)線(xiàn)全部為裸導(dǎo)線(xiàn),半徑為r的圓內(nèi)有垂 直于圓平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,一根長(zhǎng)度大于2r的導(dǎo) 線(xiàn)MN以速度v在圓環(huán)上無(wú)摩擦地自左端勻速滑到右端.電路的 固定電阻為R,其余電阻不計(jì),求MN從圓環(huán)的左端滑到右端的過(guò)程中 電阻R上的電流的平均值和通過(guò)電阻R的電荷量. 考點(diǎn)二 導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算 [典例剖析] 圖5 例2 在范圍足夠大,方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,B=0.2 T,有一水 平放置的光滑框架,寬度為l=0.4 m,如圖5所示,框架上放置一質(zhì)

9、 量為0.05 kg、電阻為1 Ω的金屬桿cd,框架電阻不計(jì).若桿cd以恒定 加速度a=2 m/s2,由靜止開(kāi)始做勻變速運(yùn)動(dòng),則: (1)在5 s內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是多少? (2)第5 s末,回路中的電流多大? (3)第5 s末,作用在cd桿上的水平外力多大? 思維突破 公式E=n與E=Blvsin θ的區(qū)別與聯(lián)系 兩個(gè)公式 項(xiàng)目 E=n E=Blvsin θ 區(qū)別 (1)求的是Δt時(shí)間內(nèi)的平均 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),E與某段時(shí)間 或某個(gè)過(guò)程相對(duì)應(yīng) (1)求的是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),E與某個(gè)時(shí)刻或某個(gè)位置相對(duì)應(yīng) (2)求的是整個(gè)回路的感應(yīng) 電動(dòng)勢(shì).整個(gè)回路的

10、感應(yīng) 電動(dòng)勢(shì)為零時(shí),其回路中 某段導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不 一定為零 (2)求的是回路中一部分導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) (3)由于是整個(gè)回路的感應(yīng) 電動(dòng)勢(shì),因此電源部分不 容易確定 (3)由于是由一部分導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的,該部分就相當(dāng)于電源 聯(lián)系 公式E=n和E=Blvsin θ是統(tǒng)一的,當(dāng)Δt→0時(shí),E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),只是由于高中數(shù)學(xué)知識(shí)所限,現(xiàn)在還不能這樣求瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),而公式E=Blvsin θ中的v若代入,則求出的E為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 跟蹤訓(xùn)練2 (2020·課標(biāo)全國(guó)·21)如圖6所示,兩個(gè)端面半徑同為R的 圓柱形鐵芯同軸水平放置,相對(duì)的端面之間有一

11、縫隙,鐵芯上繞 圖6 導(dǎo)線(xiàn)并與電源連接,在縫隙中形成一勻強(qiáng)磁場(chǎng).一銅質(zhì)細(xì)直棒ab 水平置于縫隙中,且與圓柱軸線(xiàn)等高、垂直.讓銅棒從靜止開(kāi)始自由 下落,銅棒下落距離為0.2R時(shí)銅棒中電動(dòng)勢(shì)大小為E1,下落距離為0.8R時(shí)電動(dòng)勢(shì)大小為E2.忽略渦流損耗和邊緣效應(yīng).關(guān)于E1、E2的大小和銅棒離開(kāi)磁場(chǎng)前兩端的極性,下列判斷正確的是 (  ) A.E1>E2,a端為正 B.E1>E2,b端為正 C.E1

12、考點(diǎn)解讀 通電自感與斷電自感的比較 通電自感 斷電自感 電路 圖 器材 要求 A1、A2同規(guī)格,R=RL,L較大 L很大(有鐵芯) 現(xiàn)象 在S閉合瞬間,A2燈立即亮起來(lái),A1燈逐漸變亮,最終一樣亮 在開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),燈A突然閃亮一下后再漸漸熄滅(當(dāng)抽掉鐵芯后,重做實(shí)驗(yàn),斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí),會(huì)看到燈A馬上熄滅) 原因 由于開(kāi)關(guān)閉合時(shí),流過(guò)電感線(xiàn)圈的電流迅速增大,使線(xiàn)圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),阻礙了電流的增大,流過(guò)A1燈的電流比流過(guò)A2燈的電流增加得慢 斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí),流過(guò)線(xiàn)圈L的電流減小,產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),阻礙了電流的減小,使電流繼續(xù)存在一段時(shí)間;在S斷開(kāi)后,通過(guò)L的電流反

13、向通過(guò)A燈,且由于RL?RA,使得流過(guò)A燈的電流在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間突然增大,從而使A燈的發(fā)光功率突然變大 能量轉(zhuǎn) 化情況 電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能 磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能 典例剖析 圖7 例3 (2020·江蘇單科·4)如圖7所示的電路中,電源的電動(dòng)勢(shì)為E, 內(nèi)阻為r,電感L的電阻不計(jì),電阻R的阻值大于燈泡D的阻 值.在t=0時(shí)刻閉合開(kāi)關(guān)S,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,在t=t1時(shí)刻斷 開(kāi)S.下列表示A、B兩點(diǎn)間電壓UAB隨時(shí)間t變化的圖象中,正 確的是 (  ) 思維突破 自感現(xiàn)象中主要有兩種情況:即通

14、電自感與斷電自感.在分析過(guò)程中,要注意:(1)通過(guò)自感線(xiàn)圈的電流不能發(fā)生突變,即通電過(guò)程中,電流是逐漸變大,斷電過(guò)程中,電流是逐漸變小,此時(shí)線(xiàn)圈可等效為“電源”,該“電源”與其他電路元件形成回路.(2)斷電自感現(xiàn)象中燈泡是否“閃亮”問(wèn)題的判斷在于對(duì)電流大小的分析,若斷電后通過(guò)燈泡的電流比原來(lái)強(qiáng),則燈泡先閃亮后再慢慢熄滅. 跟蹤訓(xùn)練3 如圖8(a)、(b)所示的電路中,電阻R和自感線(xiàn)圈L的電阻值都很小,且小于燈A的電阻,接通S,使電路達(dá)到穩(wěn)定,燈泡A發(fā)光,則 (  ) 圖8 A.在電路(a)中,斷開(kāi)S,A將漸漸變暗 B.在電路(a)中,

15、斷開(kāi)S,A將先變得更亮,然后漸漸變暗 C.在電路(b)中,斷開(kāi)S,A將漸漸變暗 D.在電路(b)中,斷開(kāi)S,A將先變得更亮,然后漸漸變          12.對(duì)“Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt”的意 義理解錯(cuò)誤 圖9 例4 半徑為r、電阻為R的n匝圓形線(xiàn)圈在邊長(zhǎng)為l的正方形 abcd外,勻強(qiáng)磁場(chǎng)充滿(mǎn)并垂直穿過(guò)該正方形區(qū)域,如圖9 甲所示.當(dāng)磁場(chǎng)隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示時(shí),則穿過(guò) 圓形線(xiàn)圈磁通量的變化率為_(kāi)_____,t0時(shí)刻線(xiàn)圈產(chǎn)生的感 應(yīng)電流為_(kāi)_____. 誤區(qū)警示 錯(cuò)解1:認(rèn)為磁通量的變化率與線(xiàn)圈的匝數(shù)有關(guān),得出=nS=nl2. 錯(cuò)解2:將線(xiàn)圈的面積代入上式得出=

16、nS=n. 錯(cuò)解3:認(rèn)為t0時(shí)刻磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流均為零. 正確解析 磁通量的變化率為=S=l2 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E=n=nl2 再根據(jù)閉合電路歐姆定律得感應(yīng)電流I=n=n. 答案 l2 n 正本清源 (1)錯(cuò)因:對(duì)“Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt”的意義理解不清.,(2)要注意Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt的大小之間沒(méi)有必然的聯(lián)系,Φ=0,ΔΦ/Δt不一定等于0;還要注意感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與線(xiàn)圈匝數(shù)n有關(guān),但Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt的大小均與線(xiàn)圈匝數(shù)無(wú)關(guān). 13.對(duì)雙桿切割磁感線(xiàn)問(wèn)題中的電動(dòng)勢(shì)和安培力計(jì)算錯(cuò)誤 例5 t=0時(shí),磁場(chǎng)在xOy平面內(nèi)的分布如圖

17、10所示,其磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B0,方向垂直于xOy平面,相鄰磁場(chǎng)區(qū)域的磁場(chǎng)方向相反,每個(gè)同向磁場(chǎng)區(qū)域的寬度均為L(zhǎng)0,整個(gè)磁場(chǎng)以速度v沿x軸正方向勻速運(yùn)動(dòng).若在磁場(chǎng)所在區(qū)間內(nèi)放置一由n匝線(xiàn)圈組成的矩形線(xiàn)框abcd,線(xiàn)框的bc邊平行于x軸.bc=LB、ab=L,LB略大于L0,總電阻為R,線(xiàn)框始終保持靜止.求: 圖10 (1)線(xiàn)框中產(chǎn)生的總電動(dòng)勢(shì)大小和導(dǎo)線(xiàn)中的電流大?。? (2)線(xiàn)框所受安培力的大小和方向. 誤區(qū)警示 沒(méi)有考慮線(xiàn)框的ab、cd兩條邊在方向相反的磁場(chǎng)中均產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),只按一條邊切割磁感線(xiàn)計(jì)算電動(dòng)勢(shì),得出E=nB0Lv的錯(cuò)誤結(jié)果. 求線(xiàn)框所受安培力時(shí),一是不注意總安培力為

18、n匝線(xiàn)圈受力之和;二是沒(méi)有考慮線(xiàn)框的ab、cd兩條邊均受到安培力,得出F=BIL=的錯(cuò)誤結(jié)論. 正確解析 (1)線(xiàn)框相對(duì)于磁場(chǎng)向左做切割磁感線(xiàn)的勻速運(yùn)動(dòng),切割磁感線(xiàn)的速度大小為v,任意時(shí)刻線(xiàn)框中總的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小E=2nB0Lv,導(dǎo)線(xiàn)中的電流大小I=. (2)線(xiàn)框所受安培力的大小F=2nB0LI= 由左手定則判斷,線(xiàn)框所受安培力的方向始終沿x軸正方向. 答案 (1)2nB0Lv  (2) 方向沿x軸正方向 正本清源 對(duì)于雙桿切割磁感線(xiàn)或閉合導(dǎo)線(xiàn)框在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的情況,有可能線(xiàn)框的兩條邊均產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),要看兩電動(dòng)勢(shì)是同向還是反向;同樣求導(dǎo)線(xiàn)框所受安培力的時(shí)候,也要注意兩條邊是否均受安培力,

19、還要注意匝數(shù)n的問(wèn)題. 圖11 跟蹤訓(xùn)練4 (2020·上海單科·19)如圖11,一有界區(qū)域內(nèi),存在著磁 感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,方向分別垂直于光滑水平桌面向下和向上 的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)寬度均為L(zhǎng),邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線(xiàn)框abcd的bc 邊緊靠磁場(chǎng)邊緣置于桌面上,使線(xiàn)框從靜止開(kāi)始沿x軸正方向勻 加速通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域,若以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较?,能反映線(xiàn)框中感應(yīng)電流變化規(guī)律 的是 (  ) A組 公式E=nΔΦ/Δt的應(yīng)用 1.(2020·江蘇單科·2)一矩形線(xiàn)框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線(xiàn)框平面與磁場(chǎng)方向垂直.先保持線(xiàn)框的面積不變,將磁感應(yīng)強(qiáng)度

20、在1 s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1 s時(shí)間內(nèi),再將線(xiàn)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(xiàn)框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的比值為 (  ) A. B.1 C.2 D.4 2.圖中a~d所示分別為穿過(guò)某一閉合回路的磁通量Φ隨時(shí)間t變化的圖象,關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)下列論述正確的是 (  ) A.圖a中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變 B.圖b中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電

21、動(dòng)勢(shì)一直在變大 C.圖c中回路在0~t1時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)小于在t1~t2時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) D.圖d中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變小再變大 B組 公式E=Blv的應(yīng)用 圖12 3.(2020·山東理綜·21)如圖12所示,空間存在兩個(gè)磁場(chǎng),磁感 應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,方向相反且垂直紙面,MN、PQ為其 邊界,OO′為其對(duì)稱(chēng)軸.一導(dǎo)線(xiàn)折成邊長(zhǎng)為l的正方形閉 合回路abcd,回路在紙面內(nèi)以恒定速度v0向右運(yùn)動(dòng),當(dāng)運(yùn) 動(dòng)到關(guān)于OO′對(duì)稱(chēng)的位置時(shí) (  ) A.穿過(guò)回路的磁通量為零 B.回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為2Blv0 C.回路

22、中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较? D.回路中ab邊與cd邊所受安培力方向相同 C組 自感現(xiàn)象 圖13 4.(2020·北京理綜·19)在如圖13所示的電路中,兩個(gè)相同的小燈泡L1和L2分別串聯(lián)一個(gè)帶鐵芯的電感線(xiàn)圈L和一個(gè)滑動(dòng)變阻器R.閉合開(kāi)關(guān)S后,調(diào)整R,使L1和L2發(fā)光的亮度一樣,此時(shí)流過(guò)兩個(gè)燈泡的電流均為I.然后,斷開(kāi)S.若t′時(shí)刻再閉合S,則在t′前后的一小段時(shí)間內(nèi),正確反映流過(guò)L1的電流i1、流過(guò)L2的電流i2隨時(shí)間t變化的圖象是 (  ) 課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練 (限時(shí):60分鐘) 一、選擇題 圖1 1.如圖1所示 為新一代炊具——電磁爐,無(wú)煙、無(wú)明火、無(wú)污 染

23、、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 2.(2020·海南單科·7)自然界的電、熱和磁等現(xiàn)象都是相互聯(lián)系的,很多物理學(xué)家為尋找它們之間的聯(lián)系做出了貢獻(xiàn).下列說(shuō)法正確

24、的是 (  ) A.奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng),揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系 B.歐姆發(fā)現(xiàn)了歐姆定律,說(shuō)明了熱現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間存在聯(lián)系 C.法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,揭示了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間的聯(lián)系 D.焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng),定量給出了電能和熱能之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系 3.(2020·廣東理綜·15)將閉合多匝線(xiàn)圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中,線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向垂直,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)無(wú)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.

25、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 圖2 4.如圖2所示,正方形線(xiàn)圈abcd位于紙面內(nèi),邊長(zhǎng)為L(zhǎng),匝數(shù)為N, 線(xiàn)圈內(nèi)接有電阻值為R的電阻,過(guò)ab中點(diǎn)和cd中點(diǎn)的連線(xiàn)OO′恰 好位于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的右邊界上,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 為B.當(dāng)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí),通過(guò)電阻R的電荷量為 (  ) A. B. C. D. 5.(2020·浙江理綜·19)半徑為r帶缺口的剛性金屬圓環(huán)在紙面上固定放置,在圓環(huán)的缺口兩端引出兩根導(dǎo)線(xiàn),分別與兩塊垂直于紙面固定放置的平行金屬板連接,兩板間

26、距為d,如圖3甲所示.有一變化的磁場(chǎng)垂直于紙面,規(guī)定向內(nèi)為正,變化規(guī)律如圖乙所示.在t=0時(shí)刻平板之間中心有一重力不計(jì)、電荷量為q的靜止微粒.則以下說(shuō)法正確的是 (  ) 圖3 A.第2秒內(nèi)上極板為正極 B.第3秒內(nèi)上極板為負(fù)極 C.第2秒末微?;氐搅嗽瓉?lái)位置 D.第2秒末兩極板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為0.2πr2/d 圖4 6.如圖4所示,矩形金屬框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,ef為一導(dǎo)體棒, 可在ab與cd間滑動(dòng)并接觸良好.設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,ac長(zhǎng)為 L,在Δt時(shí)間內(nèi)向左勻速滑過(guò)距離Δd,由法拉第電磁感應(yīng)定 律E=n可知,下列說(shuō)法正確的是 (  )

27、 A.當(dāng)ef向左滑動(dòng)時(shí),左側(cè)面積減少LΔd,右側(cè)面積增加LΔd,因此E= B.當(dāng)ef向左滑動(dòng)時(shí),左側(cè)面積減少LΔd,右側(cè)面積增加LΔd,互相抵消,因此E=0 C.在公式E=n中,在切割磁感線(xiàn)情況下,ΔΦ=BΔS,ΔS應(yīng)是導(dǎo)體棒切割磁感線(xiàn)掃過(guò)的面積,因此E=BLΔd/Δt D.在切割磁感線(xiàn)的情況下,只能用E=BLv計(jì)算,不能用E=n計(jì)算 7.如圖5是用電流傳感器(相當(dāng)于電流表,其電阻可以忽略 不計(jì))研究自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路,圖中兩個(gè)電阻的阻值均 為R,L是一個(gè)自感系數(shù)足夠大的自感線(xiàn)圈,其直流電阻 圖5 值也為R.下圖是某同學(xué)畫(huà)出的在t0時(shí)刻開(kāi)關(guān)S切換前后, 通過(guò)傳感器的電流隨時(shí)間

28、變化的圖象.關(guān)于這些圖象,下列說(shuō)法中正確的是 (  ) A.圖甲是開(kāi)關(guān)S由斷開(kāi)變?yōu)殚]合,通過(guò)傳感器1的電流隨時(shí)間變化的情況 B.圖乙是開(kāi)關(guān)S由斷開(kāi)變?yōu)殚]合,通過(guò)傳感器1的電流隨時(shí)間變化的情況 C.圖丙是開(kāi)關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_(kāi),通過(guò)傳感器2的電流隨時(shí)間變化的情況 D.圖丁是開(kāi)關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_(kāi),通過(guò)傳感器2的電流隨時(shí)間變化的情況 圖6 8.如圖6所示,等腰三角形內(nèi)分布有垂直于紙面向外的勻 強(qiáng)磁場(chǎng),它的底邊在x軸上且長(zhǎng)為2L,高為L(zhǎng).紙面內(nèi)一 邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線(xiàn)框沿x軸正方向做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)穿 過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,在t=0時(shí)刻恰好位于圖中所示的位置.以順時(shí)針?lè)较驗(yàn)閷?dǎo)線(xiàn)框中電流

29、 的正方向,下面四幅圖中能夠正確表示電流—位移(I-x)關(guān)系的是 (  ) 圖7 9.如圖7所示,兩條平行虛線(xiàn)之間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直紙 面向里,虛線(xiàn)間的距離為l.金屬圓環(huán)的直徑也是l.圓環(huán)從左邊界 進(jìn)入磁場(chǎng),以垂直于磁場(chǎng)邊界的恒定速度v穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域.則下 列說(shuō)法正確的是 (  ) A.感應(yīng)電流的大小先增大后減小再增大再減小 B.感應(yīng)電流的方向先逆時(shí)針后順時(shí)針 C.金屬圓環(huán)受到的安培力先向左后向右 D.進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值=πBlv 圖8 10.一空間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B,

30、兩條電阻不計(jì)的平行光滑導(dǎo) 軌豎直放置在磁場(chǎng)內(nèi),如圖8所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5 T,導(dǎo)體棒 ab、cd長(zhǎng)度均為0.2 m,電阻均為0.1 Ω,重力均為0.1 N,現(xiàn)用力 向上拉動(dòng)導(dǎo)體棒ab,使之勻速上升(導(dǎo)體棒ab、cd與導(dǎo)軌接觸良 好),此時(shí)cd靜止不動(dòng),則ab上升時(shí),下列說(shuō)法正確的是 (  ) A.a(chǎn)b受到的拉力大小為2 N B.a(chǎn)b向上運(yùn)動(dòng)的速度為2 m/s C.在2 s內(nèi),拉力做功,有0.4 J的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能 D.在2 s內(nèi),拉力做功為0.6 J 二、非選擇題 圖9 11.如圖9所示,電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌MN和OP放置在水 平面內(nèi),MO間接有阻值為R=

31、3 Ω的電阻.導(dǎo)軌相距d =1 m,其間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5 T.質(zhì)量為m=0.1 kg,電阻為r=1 Ω的導(dǎo)體棒CD垂直于 導(dǎo)軌放置,并接觸良好.用平行于MN的恒力F=1 N向右拉動(dòng)CD.CD受到的摩擦阻力Ff恒為0.5 N.則: (1)CD運(yùn)動(dòng)的最大速度是多少? (2)當(dāng)CD達(dá)到最大速度后,電阻R消耗的電功率是多少? (3)當(dāng)CD的速度為最大速度的一半時(shí),CD的加速度是多少? 12.(2020·浙江理綜·23)如圖10甲所示,在水平面上固定有長(zhǎng)為L(zhǎng)=2 m、寬為d=1 m的金屬“U”型導(dǎo)軌,在“U”型導(dǎo)軌右側(cè)l=0.5 m范圍內(nèi)存在垂直紙面向

32、里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示.在t=0時(shí)刻,質(zhì)量為m=0.1 kg的導(dǎo)體棒以v0=1 m/s的初速度從導(dǎo)軌的左端開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng),導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.1,導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長(zhǎng)度的電阻均為λ=0.1 Ω/m,不計(jì)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的接觸電阻及地球磁場(chǎng)的影響(取g=10 m/s2 ).    甲         乙 圖10 (1)通過(guò)計(jì)算分析4 s內(nèi)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況; (2)計(jì)算4 s內(nèi)回路中電流的大小,并判斷電流方向; (3)計(jì)算4 s內(nèi)回路產(chǎn)生的焦耳熱. 復(fù)習(xí)講義 基礎(chǔ)再現(xiàn) 一、 基礎(chǔ)導(dǎo)引 1.D 2.(1)①Blv?、贐lvsin θ (

33、2)Bl2ω (3)sin θ MN R R 知識(shí)梳理 1.(1)電磁感應(yīng)現(xiàn)象 電源 電源內(nèi)阻 (2)閉合電路歐姆  2.(1)①磁通量的變化率?、趎 (2)①Blvsin θ ②Blv?、跙l2ω 二、 基礎(chǔ)導(dǎo)引 (1)× (2)√ (3)√ (4)× 知識(shí)梳理 1.(1)電流 自感電動(dòng)勢(shì) (2)L (3)①大小 匝數(shù)?、?0-3 10-6 2.感應(yīng)電流 (1)安培力 阻礙 (2)感應(yīng)電流 (3)楞次定律 課堂探究 例1 (1) 方向由b到a (2)  跟蹤訓(xùn)練1   例2 (1)0.4 V (2)0.8 A (3)0.164 N 跟蹤訓(xùn)練2 D  例3 B  跟蹤訓(xùn)練3 AD  跟蹤訓(xùn)練4 AC  分組訓(xùn)練 1.B  2.D  3.ABD  4.B  課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練 1.CD  2.ACD  3.C  4.B  5.A  6.C  7.BC  8.A  9.AB  10.BC  11.(1)8 m/s (2)3 W (3)2.5 m/s2 12.(1)前1 s導(dǎo)體棒做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),1~4 s內(nèi)一直保持靜止 (2)0.2 A,順時(shí)針?lè)较颉?3)0.04 J

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