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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,专题十二电磁感应,1/164,A组自主命题北京卷题组,1.,(北京理综,19,6分)图1和图2是教材中演示自感现象两个电路图,L,1,和,L,2,为电感线圈。实,验时,断开开关S,1,瞬间,灯,A,1,突然闪亮,随即逐步变暗;闭合开关S,2,灯,A,2,逐步变亮,而另一个相同,灯,A,3,马上变亮,最终,A,2,与,A,3,亮度相同。以下说法正确是,(),A.图1中,A,1,与,L,1,电阻值相同,B.图1中,闭合S,1,电路稳定后,A,1,中,电流大于,L,1,中电流,C.图2中,变阻器,R,与,L,2,电阻值相同,D.图2中,闭合S,2,瞬间,L,2,中电流与变阻器,R,中电流相等,五年高考,2/164,答案,C本题考查自感现象判断。在图1中止开S,1,瞬间,灯,A,1,突然闪亮,说明断开S,1,前,L,1,中电,流大于,A,1,中电流,故,L,1,阻值小于,A,1,阻值,A、B选项均错误;在图2中,闭合S,2,瞬间,因为,L,2,自,感作用,经过,L,2,电流很小,D错误;闭合S,2,后,最终,A,2,与,A,3,亮度相同,说明两支路电流相等,故,R,与,L,2,阻值相同,C项正确。,知识拓展,断电自感现象深入分析,图1试验为断电自感试验,当S,1,断开后,L,1,与,A,1,组成一个闭合回路,L,1,自感电动势使回路中电流,保持一段时间,故,A,1,会逐步变暗。,3/164,2.,(北京理综,16,6分,0.79)如图所表示,匀强磁场中有两个导体圆环,a,、,b,磁场方向与圆环所在,平面垂直。磁感应强度,B,随时间均匀增大。两圆环半径之比为21,圆环中产生感应电动势,分别为,E,a,和,E,b,。不考虑两圆环间相互影响。以下说法正确是,(),A.,E,a,E,b,=41,感应电流均沿逆时针方向,B.,E,a,E,b,=41,感应电流均沿顺时针方向,C.,E,a,E,b,=21,感应电流均沿逆时针方向,D.,E,a,E,b,=21,感应电流均沿顺时针方向,4/164,答案,B由题意可知,=,k,导体圆环中产生感应电动势,E,=,=,S,=,r,2,因,r,a,r,b,=2,1,故,E,a,E,b,=41;由楞次定律知感应电流方向均沿顺时针方向,选项B正确。,方法技巧,磁感应强度均匀增大,说明磁感应强度改变率恒定,故感应电动势大小与圆环,面积成正比;利用“增反减同”能够确定感应电流方向。,评析,本题考查法拉第电磁感应定律和楞次定律,试题难度较小。解题关键是正确了解楞次定,律中妨碍作用。,5/164,3.,(北京理综,17,6分,0.85)如图,在磁感应强度为,B,、方向垂直纸面向里匀强磁场中,金属杆,MN,在平行金属导轨上以速度,v,向右匀速滑动,MN,中产生感应电动势为,E,1,;若磁感应强度增为2,B,其它条件不变,MN,中产生感应电动势变为,E,2,。则经过电阻,R,电流方向及,E,1,与,E,2,之比,E,1,E,2,分别为,(),A.,c,a,21B.,a,c,21C.,a,c,12D.,c,a,12,答案,C杆,MN,向右匀速滑动,由右手定则判知,经过,R,电流方向为,a,c,;又因为,E,=,BLv,所以,E,1,E,2,=12,故选项C正确。,考查点,右手定则、感应电动势。,思绪点拨,左手定则和右手定则选取:“左力右电”,左手定则是判断通电导体在磁场中所受,安培力方向,而右手定则是判断导体切割磁感线时产生感应电流方向,不要弄混。,6/164,4.,(北京理综,24,20分)发电机和电动机含有装置上类似性,源于它们机理上类似性。直,流发电机和直流电动机工作原理能够简化为如图1、图2所表示情景。,在竖直向下磁感应强度为,B,匀强磁场中,两根光滑平行金属轨道,MN,、,PQ,固定在水平面内,相距为,L,电阻不计。电阻为,R,金属导体棒,ab,垂直于,MN,、,PQ,放在轨道上,与轨道接触良好,以,速度,v,(,v,平行于,MN,)向右做匀速运动。,图1轨道端点,M,、,P,间接有阻值为,r,电阻,导体棒,ab,受到水平向右外力作用。图2轨道端,点,M,、,P,间接有直流电源,导体棒,ab,经过滑轮匀速提升重物,电路中电流为,I,。,(1)求在,t,时间内,图1“发电机”产生电能和图2“电动机”输出机械能。,(2)从微观角度看,导体棒,ab,中自由电荷所受洛伦兹力在上述能量转化中起着主要作用。为了,7/164,方便,可认为导体棒中自由电荷为正电荷。,a.请在图3(图1导体棒,ab,)、图4(图2导体棒,ab,)中,分别画出自由电荷所受洛伦兹力示意图。,b.我们知道,洛伦兹力对运动电荷不做功。那么,导体棒,ab,中自由电荷所受洛伦兹力是怎样在能量转化过程中起到作用呢?请以图2“电动机”为例,经过计算分析说明。,8/164,答案,看法析,解析,本题考查发电机和电动机机理分析、洛伦兹力方向及其在能量转化中作用。,(1)图1中,电路中电流,I,1,=,棒,ab,受到安培力,F,1,=,BI,1,L,在,t,时间内,“发电机”产生电能等于棒,ab,克服安培力做功,E,电,=,F,1,v,t,=,图2中,棒,ab,受到安培力,F,2,=,BIL,在,t,时间内,“电动机”输出机械能等于安培力对棒,ab,做功,E,机,=,F,2,v,t,=,BILv,t,(2)a.如图甲、图乙所表示。,9/164,b.设自由电荷电荷量为,q,沿导体棒定向移动速率为,u,。,如图乙所表示,沿棒方向洛伦兹力,f,1,=,qvB,做负功,W,1,=-,f,1,u,t,=-,qvBu,t,垂直棒方向洛伦兹力,f,2,=,quB,做正功,W,2,=,f,2,v,t,=,quBv,t,10/164,所以,W,1,=-,W,2,即导体棒中一个自由电荷所受洛伦兹力做功为零。,f,1,做负功,妨碍自由电荷定向移动,宏观上表现为“反电动势”,消耗电源电能;,f,2,做正功,宏,观上表现为安培力做正功,使机械能增加。大量自由电荷所受洛伦兹力做功宏观表现是将电,能转化为等量机械能,在此过程中洛伦兹力经过两个分力做功起到“传递”能量作用。,疑难突破,洛伦兹力做功及其作用,在“发电机”模型中,外力促使导体棒做切割磁感线运动时,棒中自由电荷随棒运动,从而会受,到沿棒方向洛伦兹力,表现为“电源中非静电力”,这一力做正功,起到了使其它形式能量,向电能转化作用;在“电动机”模型中,外电源使导体棒中产生电场,在电场力作用下,导体棒,中自由电荷沿棒运动,从而受到垂直于棒方向洛伦兹力,宏观上表现为“导体棒受到安培,力”,这一力做正功,起到了使电能向其它形式能量转化作用。,11/164,5.,(北京理综,22,16分,0.87)如图所表示,足够长平行光滑金属导轨水平放置,宽度,L,=0.4 m,一,端连接,R,=1 电阻。导轨所在空间存在竖直向下匀强磁场,磁感应强度,B,=1 T。导体棒,MN,放在导轨上,其长度恰好等于导轨间距,与导轨接触良好。导轨和导体棒电阻均可忽略不计。,在平行于导轨拉力,F,作用下,导体棒沿导轨向右匀速运动,速度,v,=5 m/s。求:,(1)感应电动势,E,和感应电流,I,;,(2)在0.1 s时间内,拉力冲量,I,F,大小;,(3)若将,MN,换为电阻,r,=1 导体棒,其它条件不变,求导体棒两端电压,U,。,12/164,答案,(1)2 V2 A(2)0.08 Ns(3)1 V,解析,(1)由法拉第电磁感应定律可得,感应电动势,E,=,BLv,=1,0.4,5 V=2 V,感应电流,I,=,=,A=2 A,(2)拉力大小等于安培力大小,F,=,BIL,=1,2,0.4 N=0.8 N,冲量大小,I,F,=,F,t,=0.8,0.1 Ns=0.08 Ns,(3)由闭合电路欧姆定律可得,电路中电流,I,=,=,A=1 A,由欧姆定律可得,导体棒两端电压,U,=,I,R,=1 V,考查点,电磁感应中动力学问题和电路问题。,解题关键,切割磁感线导体棒,MN,相当于电源,内阻不计;匀速运动,意味着外力与安培力平,衡。,13/164,6.,北京理综,24(1),0.20导体切割磁感线运动能够从宏观和微观两个角度来认识。如图,所表示,固定于水平面U形导线框处于竖直向下匀强磁场中,金属直导线,MN,在与其垂直水,平恒力,F,作用下,在导线框上以速度,v,做匀速运动,速度,v,与恒力,F,方向相同;导线,MN,一直与导线框,形成闭合电路。已知导线,MN,电阻为,R,其长度,L,恰好等于平行轨道间距,磁场磁感应强度,为,B,。忽略摩擦阻力和导线框电阻。,经过公式推导验证:在,t,时间内,F,对导线,MN,所做功,W,等于电路取得电能,W,电,也等于导线,MN,中产生焦耳热,Q,。,14/164,答案,看法析,解析,电动势,E,=,BLv,导线匀速运动,受力平衡,F,=,F,安,=,BIL,在,t,时间内,外力,F,对导线做功,W,=,Fv,t,=,F,安,v,t,=,BILv,t,电路取得电能,W,电,=,qE,=,IE,t,=,BILv,t,可见,F,对导线,MN,所做功等于电路取得电能,W,电,;,导线,MN,中产生焦耳热,Q,=,I,2,R,t,=,I,t,IR,=,qE,=,W,电,可见,电路取得电能,W,电,等于导线,MN,中产生焦耳热,Q,。,15/164,考查点,电磁感应中能量转化。,思绪点拨,导线匀速运动,受力平衡。在,t,时间内,外力做功等于安培力做功等于,F,安,v,t,电路获,得总电能等于,IE,t,而焦耳热等于,I,2,R,t,只要证实三者相等即可。,反思总结,题目给出是一个动态平衡过程,在这个过程中外力克服安培力做功,与做功等量,外部能量转化为等量电能输送到电路,又因为电阻存在,电能又转化为焦耳热,这道题表达,了电磁感应中经典能量转化关系。,16/164,B组统一命题、省(区、市)卷题组,考点一电磁感应现象楞次定律,1.,(课标,15,6分)如图,在方向垂直于纸面向里匀强磁场中有一U形金属导轨,导轨平面,与磁场垂直。金属杆,PQ,置于导轨上并与导轨形成闭合回路,PQRS,一圆环形金属线框,T,位于回,路围成区域内,线框与导轨共面。现让金属杆,PQ,突然向右运动,在运动开始瞬间,关于感应,电流方向,以下说法正确是,(),A.,PQRS,中沿顺时针方向,T,中沿逆时针方向,B.,PQRS,中沿顺时针方向,T,中沿顺时针方向,C.,PQRS,中沿逆时针方向,T,中沿逆时针方向,D.,PQRS,中沿逆时针方向,T,中沿顺时针方向,17/164,答案,D金属杆,PQ,向右运动,穿过,PQRS,磁通量增加,由楞次定律可知,PQRS,中产生逆时针,方向电流。这时因为,PQRS,中感应电流作用,依据楞次定律可知,T,中产生顺时针方向感应,电流。故只有D项正确。,易错点拨,对楞次定律深度了解,线框与导轨共面且与磁场垂直。当金属杆,PQ,向右运动时,PQRS,中向里磁通量增加,从而产生,逆时针方向感应电流。,T,中原有向里磁通量不变,而增加了因,PQRS,中感应电流产生向外,磁通量,造成,T,中合磁通量减小,从而产生顺时针方向感应电流。,18/164,2.,(课标,15,6分,0.337)如图,直角三角形金属框,abc,放置在匀强磁场中,磁感应强度大小,为,B,方向平行于,ab,边向上。当金属框绕,ab,边以角速度,逆时针转动时,a,、,b,、,c,三点电势分别,为,U,a,、,U,b,、,U,c,。已知,bc,边长度为,l,。以下判断正确是,(),A.,U,a,U,c,金属框中无电流,B.,U,b,U,c,金属框中电流方向沿,a,-,b,-,c,-,a,C.,U,bc,=-,Bl,2,金属框中无电流,D.,U,ac,=,Bl,2,金属框中电流方向沿,a,-,c,-,b,-,a,19/164,答案,C闭合金属框在匀强磁场中以角速度,逆时针转动时,穿过金属框磁通量一直为零,金属框中无电流。由右手定则可知,U,b,=,U,a,t,0,)穿过回路总磁通量和金属棒所受外加水平恒力大小。,考点三电磁感应中综合问题,(一)电磁感应中电路问题,36/164,答案,(1),(2),B,0,lv,0,(,t,-,t,0,)+,kSt,(,B,0,lv,0,+,kS,),解析,(1)在金属棒越过,MN,之前,t,时刻穿过回路磁通量为,=,ktS,设在从,t,时刻到,t,+,t,时间间隔内,回路磁通量改变量为,流过电阻,R,电荷量为,q,。由法,拉第电磁感应定律有,=-,由欧姆定律有,i,=,由电流定义有,i,=,联立式得|,q,|=,t,由式得,在,t,=0到,t,=,t,0,时间间隔内,流过电阻,R,电荷量,q,绝对值为,|,q,|=,(2)当,t,t,0,时,金属棒已越过,MN,。因为金属棒在,MN,右侧做匀速运动,有,f,=,F,式中,f,是外加水平恒力,F,是匀强磁场施加安培力。设此时回路中电流为,I,F,大小为,F,=,B,0,lI,此时金属棒与,MN,之间距离为,s,=,v,0,(,t,-,t,0,),匀强磁场穿过回路磁通量为,=,B,0,ls,37/164,回路总磁通量为,t,=,+,式中,仍如式所表示。由,式得,在时刻,t,(,t,t,0,)穿过回路总磁通量为,t,=,B,0,lv,0,(,t,-,t,0,)+,kSt,在,t,到,t,+,t,时间间隔内,总磁通量改变,t,为,t,=(,B,0,lv,0,+,kS,),t,由法拉第电磁感应定律得,回路感应电动势大小为,t,=,由欧姆定律有,I,=,联立,式得,f,=(,B,0,lv,0,+,kS,),评分参考,第(1)问7分,式各1分,式2分;第(2)问13分,式2分,式各1分,式各2分,式各1分。,38/164,解题指导,(1)金属棒在0,t,0,时间内,因为圆形磁场中磁通量改变而引发感应电动势,从而形成,感应电流,由电流定义式能够求出流过电阻电荷量绝对值。,(2)当金属棒越过,MN,后,穿过回路磁通量由两部分组成;再由法拉第电磁感应定律等综合知识,能够求出恒力,f,大小。,易错点拨,(1)在计算磁通量时,用是左侧矩形面积,而不是圆形磁场面积,从而造成犯错。(2),当金属棒越过,MN,后计算磁通量时,得出金属棒与,MN,距离,s,=,v,0,t,从而造成犯错。,39/164,11.,(福建理综,22,20分)如图,某一新型发电装置发电管是横截面为矩形水平管道,管道,长为,L,、宽为,d,、高为,h,上下两面是绝缘板,前后两侧面,M,、,N,是电阻可忽略导体板,两导体,板与开关S和定值电阻,R,相连。整个管道置于磁感应强度大小为,B,方向沿,z,轴正方向匀强磁场,中。管道内一直充满电阻率为,导电液体(有大量正、负离子),且开关闭合前后,液体在管,道进、出口两端压强差作用下,均以恒定速率,v,0,沿,x,轴正向流动,液体所受摩擦阻力不变。,(1)求开关闭合前,M,、,N,两板间电势差大小,U,0,;,(2)求开关闭合前后,管道两端压强差改变,p,;,(3)调整矩形管道宽和高,但保持其它量和矩形管道横截面积,S,=,dh,不变,求电阻,R,可取得最,大功率,P,m,及对应宽高比,d,/,h,值。,40/164,答案,(1),Bdv,0,(2),(3),解析,(1)设带电离子所带电荷量为,q,当其所受洛伦兹力与电场力平衡时,U,0,保持恒定,有,qv,0,B,=,q,得,U,0,=,Bdv,0,(2)设开关闭合前后,管道两端压强差分别为,p,1,、,p,2,液体所受摩擦阻力均为,f,开关闭合后管道,内液体受到安培力为,F,安,有,p,1,hd,=,f,p,2,hd,=,f,+,F,安,F,安,=,BId,依据欧姆定律,有,I,=,两导体板间液体电阻,r,=,由式得,41/164,p,=,(3)电阻,R,取得功率为,P,=,I,2,R,P,=,R,当,=,时,电阻,R,取得最大功率,P,m,=,42/164,12.,(广东理综,36,18分)如图(a)所表示,在垂直于匀强磁场,B,平面内,半径为,r,金属圆盘绕过,圆心,O,轴转动,圆心,O,和边缘,K,经过电刷与一个电路连接。电路中,P,是加上一定正向电压才,能导通电子元件。流过电流表电流,I,与圆盘角速度,关系如图(b)所表示,其中,ab,段和,bc,段均,为直线,且,ab,段过坐标原点。,0代表圆盘逆时针转动。已知:,R,=3.0,B,=1.0 T,r,=0.2 m。忽略,圆盘、电流表和导线电阻。,(1)依据图(b)写出,ab,、,bc,段对应,I,与,关系式;,(2)求出图(b)中,b,、,c,两点对应,P,两端电压,U,b,、,U,c,;,(3)分别求出,ab,、,bc,段流过,P,电流,I,P,与其两端电压,U,P,关系式。,图(a),图b,43/164,答案,看法析,解析,(1)由图像可知,在,ab,段,I,ab,=,在,bc,段,I,bc,=,-,(2)由题意可知,P,两端电压,U,P,等于圆盘产生电动势,U,P,=,Br,2,b,点时,b,=15 rad/s,U,b,=,Br,2,b,=0.3 V,c,点时,c,=45 rad/s,U,c,=,Br,2,c,=0.9 V,(3)由图像中电流改变规律可知电子元件,P,在,b,点时开始导通,则:,在,ab,段,I,P,=0,在,bc,段,44/164,I,P,=,I,-,而,I,=,-0.05,U,P,=,Br,2,联立可得,I,P,=,-,45/164,13.,(课标,20,6分)(多项选择)两条平行虚线间存在一匀强磁场,磁感应强度方向与纸面垂直。,边长为0.1 m、总电阻为0.005 正方形导线框,abcd,位于纸面内,cd,边与磁场边界平行,如图(a),所表示。已知导线框一直向右做匀速直线运动,cd,边于,t,=0时刻进入磁场。线框中感应电动势随时,间改变图线如图(b)所表示(感应电流方向为顺时针时,感应电动势取正)。以下说法正确是,(),A.磁感应强度大小为0.5 T,B.导线框运动速度大小为0.5 m/s,C.磁感应强度方向垂直于纸面向外,(二)电磁感应中图像问题,D.在,t,=0.4 s至,t,=0.6 s这段时间内,导线框所受安培力大小为0.1 N,46/164,答案,BC本题考查电磁感应、安培力。导线框匀速进入磁场时速度,v,=,=,m/s=0.5 m/s,选项B正确;由,E,=,BLv,得,B,=,=,T=0.2 T,选项A错误;由右手定则可确定磁感应强度方向,垂直于纸面向外,选项C正确;导线框所受安培力,F,=,BLI,=,BL,=0.2,0.1,N=0.04 N,选项D错,误。,贮备知识,依据图像和导线框匀速运动,获取信息,结合安培力、导体切割磁感线产生感应电动,势能够确定选项。,47/164,14.,(四川理综,7,6分)(多项选择)如图所表示,电阻不计、间距为,l,光滑平行金属导轨水平放置于,磁感应强度为,B,、方向竖直向下匀强磁场中,导轨左端接一定值电阻,R,。质量为,m,、电阻为,r,金属棒,MN,置于导轨上,受到垂直于金属棒水平外力,F,作用由静止开始运动,外力,F,与金属棒,速度,v,关系是,F,=,F,0,+,kv,(,F,0,、,k,是常量),金属棒与导轨一直垂直且接触良好。金属棒中感应电流,为,i,受到安培力大小为,F,A,电阻,R,两端电压为,U,R,感应电流功率为,P,它们随时间,t,改变图像,可能正确有,(),48/164,答案,BC金属棒,MN,相当于电源,其感应电动势,E,=,Blv,感应电流,I,=,即,I,v,F,A,=,BIl,=,即:,F,A,v,U,R,=,IR,=,R,即:,U,R,v,P,=,IE,=,即:,P,v,2,对金属棒,MN,:,F,-,F,A,=,ma,F,0,+,kv,-,v,=,ma,F,0,+,v,=,ma,若,k,-,0,伴随,v,增大,a,也增大,棒做加速度增大加速运动,B项正确。,若,k,-,mg,时线框减速,加速度,a,=,=,-,g,v,减小,则,a,减小,v,-,t,图线此阶段斜率,减小,A错误、B正确。当,F,L,)条形匀强磁场区域,磁场边界与导线框一边平行,磁场方,向竖直向下。导线框以某一初速度向右运动。,t,=0时导线框右边恰与磁场左边界重合,随,后导线框进入并经过磁场区域。以下,v,-,t,图像中,可能正确描述上述过程是,(),90/164,答案,D导线框刚进入磁场时速度设为,v,0,此时产生感应电动势,E,=,BLv,0,感应电流,I,=,=,线框受到安培力,F,=,BLI,=,。由牛顿第二定律,F,=,ma,知,=,ma,由楞次定律知线,框开始减速,随,v,减小,其加速度,a,减小,故进入磁场时做加速度减小减速运动。当线框全部进,入磁场开始做匀速运动,在出磁场过程中,仍做加速度减小减速运动,故只有D选项正确。,91/164,9.,(天津理综,3,6分)如图所表示,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,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,线框上产生热量为,Q,1,经过线框导体横截面电,荷量为,q,1,;第二次,bc,边平行,MN,进入磁场,线框上产生热量为,Q,2,经过线框导体横截面电荷量,为,q,2,则,(),A.,Q,1,Q,2,q,1,=,q,2,B.,Q,1,Q,2,q,1,q,2,C.,Q,1,=,Q,2,q,1,=,q,2,D.,Q,1,=,Q,2,q,1,q,2,92/164,答案,A第一次,ab,边是电源,第二次,bc,边是电源。设线框,ab,、,bc,边长分别为,l,1,、,l,2,第一次线框,中产生热量,Q,1,=,Rt,1,=(,),2,R,=,=,l,1,第二次线框中产生热量,Q,2,=,Rt,2,=(,),2,R,=,=,l,2,因为,l,1,l,2,所以,Q,1,Q,2,。经过线框导体横截面电荷量,q,=,t,=,t,=,=,故,q,1,=,q,2,A选项正确。,93/164,10.,(北京理综,19,6分,0.46)物理课上,老师做了一个奇妙“跳环试验”。如图,她把一个带,铁芯线圈,L,、开关S和电源用导线连接起来后,将一金属套环置于线圈,L,上,且使铁芯穿过套,环。闭合开关S瞬间,套环立刻跳起。,某同学另找来器材再探究此试验。他连接好电路,经重复试验,线圈上套环均未动。对比老师,演示试验,以下四个选项中,造成套环未动原因可能是,(),A.线圈接在了直流电源上,B.电源电压过高,C.所选线圈匝数过多,D.所用套环材料与老师不一样,94/164,答案,D闭合开关S,金属套环跳起,是因为S闭合瞬间,穿过套环磁通量改变,环中产生感应,电流缘故。产生感应电流要具备两个条件:回路闭合和穿过回路磁通量改变。只要连接电,路正确,闭合S瞬间,就会造成穿过套环磁通量改变,与电源交直流性质、电压高低、线圈匝数,多少均无关。该同学试验失败,可能是套环选取了非导电材料缘故,故D选项正确。,95/164,11.,(北京理综,19,6分,0.48)某同学为了验证断电自感现象,自己找来带铁芯线圈,L,、小灯,泡,A,、开关S和电池组,E,用导线将它们连接成如图所表示电路。检验电路后,闭合开关S,小灯泡,发光;再断开开关S,小灯泡仅有不显著延时熄灭现象。虽经屡次重复,仍未见老师演示时出现,小灯泡闪亮现象,他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡未闪亮原因是,(),A.电源内阻较大B.小灯泡电阻偏大,C.线圈电阻偏大D.线圈自感系数较大,96/164,答案,C由自感规律可知在开关断开瞬间造成灯泡闪亮以及延时原因是在线圈中产生,了与原电流同向自感电流且大于稳定时经过灯泡原电流。由图可知灯泡和线圈组成闭合,自感回路,与电源无关,故A错;造成不闪亮原因是自感电流小于稳定时经过灯泡原电,流,当线圈电阻小于灯泡电阻时才会出现闪亮现象,故B错C正确。自感系数越大,则产生自感,电动势越大,与灯泡是否闪亮无直接关系,故D错。,97/164,12.,(天津理综,12,20分)电磁缓速器是应用于车辆上以提升运行安全性辅助制动装置,其,工作原理是利用电磁阻尼作用减缓车辆速度。电磁阻尼作用能够借助以下模型讨论:如图所,示,将形状相同两根平行且足够长铝条固定在光滑斜面上,斜面与水平方向夹角为,。一质,量为,m,条形磁铁滑入两铝条间,恰好匀速穿过,穿过时磁铁两端面与两铝条间距一直保持恒,定,其引发电磁感应效果与磁铁不动、铝条相对磁铁运动相同。磁铁端面是边长为,d,正方,形,因为磁铁距离铝条很近,磁铁端面正对两铝条区域磁场均可视为匀强磁场,磁感应强度,为,B,铝条高度大于,d,电阻率为,。为研究问题方便,铝条中只考虑与磁铁正对部分电阻和磁,场,其它部分电阻和磁场可忽略不计,假设磁铁进入铝条间以后,降低机械能完全转化为铝条,内能,重力加速度为,g,。,98/164,(1)求铝条中与磁铁正对部分电流,I,;,(2)若两铝条宽度均为,b,推导磁铁匀速穿过铝条间时速度,v,表示式;,(3)在其它条件不变情况下,仅将两铝条更换为宽度,b,b,铝条,磁铁仍以速度,v,进入铝条间,试简明分析说明磁铁在铝条间运动时加速度和速度怎样改变。,99/164,答案,(1),(2)看法析(3)看法析,解析,(1)磁铁在铝条间运动时,两根铝条受到安培力大小相等均为,F,安,有,F,安,=,IdB,磁铁受到沿斜面向上作用力为,F,其大小有,F,=2,F,安,磁铁匀速运动时受力平衡,则有,F,-,mg,sin,=0,联立式可得,I,=,(2)磁铁穿过铝条时,在铝条中产生感应电动势为,E,有,E,=,Bdv,铝条与磁铁正对部分电阻为,R,由电阻定律有,R,=,由欧姆定律有,I,=,100/164,联立式可得,v,=,(3)磁铁以速度,v,进入铝条间,恰好做匀速运动时,磁铁受到沿斜面向上作用力,F,联立式可得,F,=,当铝条宽度,b,b,时,磁铁以速度,v,进入铝条间时,磁铁受到作用力变为,F,有,F,=,可见,F,F,=,mg,sin,磁铁所受到协力方向沿斜面向上,取得与运动方向相反加速度,磁铁将减速下滑,此时加速度最大。之后,伴随运动速度减小,F,也伴随减小,磁铁所受协力也减小,由于磁铁加速度与所受到协力成正比,磁铁加速度逐步减小。总而言之,磁铁做加速度逐步减小减速运动。直到,F,=,mg,sin,时,磁铁重新到达平衡状态,将再次以较小速度匀速下滑。,101/164,解题指导,明确题中所构建物理模型是解本题关键。另外要注意是:两边铝条对磁铁均,有电磁阻力,且阻力相同。对于(3)中磁铁运动过程分析,可类比我们熟悉情景:导体棒沿倾,斜平行金属导轨下滑。,方法技巧,当碰到崭新物理情景时,能够把它与我们熟悉情景进行分析对比,找出共同点与,不一样点,采取类比方法解题,就轻易突破难点。,102/164,13.,(江苏单科,13,15分)如图所表示,在匀强磁场中有一倾斜平行金属导轨,导轨间距为,L,长,为3,d,导轨平面与水平面夹角为,在导轨中部刷有一段长为,d,薄绝缘涂层。匀强磁场磁,感应强度大小为,B,方向与导轨平面垂直。质量为,m,导体棒从导轨顶端由静止释放,在滑上,涂层之前已经做匀速运动,并一直匀速滑到导轨底端。导体棒一直与导轨垂直,且仅与涂层间有,摩擦,接在两导轨间电阻为,R,其它部分电阻均不计,重力加速度为,g,。求:,(1)导体棒与涂层间动摩擦因数,;,(2)导体棒匀速运动速度大小,v,;,(3)整个运动过程中,电阻产生焦耳热,Q,。,答案,(1)tan,(2),(3)2,mgd,sin,-,103/164,解析,(1)在绝缘涂层上,受力平衡,mg,sin,=,mg,cos,解得,=tan,(2)在光滑导轨上,感应电动势,E,=,BLv,感应电流,I,=,安培力,F,安,=,BIL,受力平衡,F,安,=,mg,sin,解得,v,=,(3)摩擦生热,Q,摩,=,mgd,cos,由能量守恒定律得3,mgd,sin,=,Q,+,Q,摩,+,mv,2,解得,Q,=2,mgd,sin,-,104/164,A组高考模拟基础题组,（时间:50分钟分值:80分,）,一、选择题(每小题5分,共30分),1.,(北京东城一模,19)用如图所表示器材“研究电磁感应现象”。闭合开关时灵敏电流计,指针向左偏转。在保持开关闭合状态下,(),三年模拟,105/164,A.将线圈1全部放入线圈2中,然后向左较快或较慢推进滑片时,灵敏电流计指针均向左偏转,且偏转角度不一样,B.将线圈1全部放入线圈2中,然后向右较快或较慢推进滑片时,灵敏电流计指针均向左偏转,且,偏转角度不一样,C.滑片置于中间位置不动,将线圈1从线圈2中同一位置较快或较慢抽出,灵敏电流计指针偏,转方向不一样,偏转角度也不一样,D.滑片置于中间位置不动,将线圈1从图示位置较快或较慢放入线圈2中,灵敏电流计指针偏转,方向相同,偏转角度也相同,答案,B由题干知,闭合开关时,磁通量增加,电流计指针向左偏转。将线圈1全部放入线圈2,中,滑片向右移动,电路中电阻变小,穿过线圈2磁通量增加,电流计指针向左偏转,向右较快或,较慢推进滑片时,灵敏电流计指针偏转角度不一样,B正确。,106/164,2.,(北京顺义二模,19)与普通吉他以箱体振动发声不一样,电吉他靠拾音器发声。如图所表示,拾音器由磁体及绕在其上线圈组成。磁体产生磁场使钢质琴弦磁化而产生磁性,即琴弦也,产生自己磁场。当某根琴弦被拨动而相对线圈振动时,线圈中就会产生对应电流,并最终还,原为声音信号。以下说法中正确是,(),A.若磁体失去磁性,电吉他仍能正常工作,B.换用尼龙材质琴弦,电吉他仍能正常工作,C.琴弦振动过程中,线圈中电流方向不会发生改变,D.拾音器作用是利用电磁感应把琴弦振动转化成电信号,答案,D依据题意知,D项正确。A、B项中,琴弦没有磁性,没有电磁感应,线圈中不产生感应,电流,故错误。琴弦振动,相当于磁体振动,引发线圈中电流方向改变,C错误。,107/164,3.,(北京昌平二模,20)图甲为手机及无线充电板。图乙为充电原理示意图。充电板接交流,电源,对充电板供电,充电板内送电线圈可产生交变磁场,从而使手机内受电线圈产生交变,电流,再经整流电路转变成直流电后对手机电池充电。为方便研究,现将问题做以下简化:设受,电线圈匝数为,n,面积为,S,若在,t,1,到,t,2,时间内,磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈,其磁感应,强度由,B,1,均匀增加到,B,2,。以下说法正确是,(),A.,c,点电势高于,d,点电势,B.受电线圈中感应电流方向由,d,到,c,C.,c,、,d,之间电势差为,D.,c,、,d,之间电势差为,108/164,答案,C由楞次定律知,受电线圈内原磁场增强,感应电流产生磁场与原磁场反向,再由安培,定则可得,俯视时电流方向为顺时针,即由,c,到,d,受电线圈作为电源,d,为正极,d,点电势比,c,点高,A、B错误。由法拉第电磁感应定律得,c,、,d,间电势差,E,=,=,C正确,D错误。,109/164,4.,(北京海淀一模,19)如图所表示,铜线圈水平固定在铁架台上,铜线圈两端连接在电流传感,器上,传感器与数据采集器相连,采集数据可经过计算机处理,从而得到铜线圈中电流随时,间改变图线。利用该装置探究条形磁铁从距铜线圈上端某一高度处由静止释放后,沿铜线圈,轴线竖直向下穿过铜线圈过程中产生电磁感应现象。两次试验中分别得到了如图甲、乙,所表示电流-时间图线。条形磁铁在竖直下落过程中一直保持直立姿态,且所受空气阻力可忽,略不计。则以下说法中正确是,(),110/164,A.若两次试验条形磁铁距铜线圈上端高度不一样,其它试验条件均相同,则甲图对应试验条形磁,铁距铜线圈上端高度大于乙图对应试验条形磁铁距铜线圈上端高度,B.若两次试验条形磁铁磁性强弱不一样,其它试验条件均相同,则甲图对应试验条形磁铁磁性,比乙图对应试验条形磁铁磁性强,C.甲图对应试验条形磁铁穿过铜线圈过程中损失机械能小于乙图对应试验条形磁铁穿过,铜线圈过程中损失机械能,D.两次试验条形磁铁穿过铜线圈过程中所受磁场力都是先向上后向下,答案,C铜线圈中产生感应电流最大值取决于:条形磁铁经过铜线圈时速度,即条形,磁铁距铜线圈上端高度;条形磁铁磁性强弱。条形磁铁经过铜线圈时速度越大(条形,磁铁距铜线圈上端高度越高)、磁性越强,感应电流最大值越大,A、B错误。条形磁铁穿过,铜线圈时损失机械能全部克服磁场力做功,转化为铜线圈产生焦耳热,试验中电流越大,磁,场力越大,条形磁铁克服磁场力做功越多,损失机械能就越多,C正确。依据楞次定律,两次实,验条形磁铁穿过铜线圈过程中所受磁场力都一直向上,D项错。,111/164,5.,(北京东城二模,20)2月11日来自美国科研人员宣告,他们利用激光干涉引力波天,文台(LIGO)于去年9月首次探测到引力波。天文物理学大师霍金表示,这是科学史上非常主要,一刻,引力波能够提供一个全新方式来观察宇宙,而且可能彻底改变天文学。在人类科学史,上有过许多这么主要事件。以下叙述中,错误,是,(),A.伽利略做了数百次“铜球从阻力很小斜槽上由静止滚下”试验,证实了“运动距离与时,间平方成正比”关系,他首先采取了以试验检验猜测和假设科学方法,奠定了当代科学,基础,B.开普勒研究了第谷20余年行星观察统计,提出了“全部行星绕太阳做匀速圆周运动”等行,星运动规律,澄清了多年来人们对天体运动神秘、含糊认识,也为牛顿创建天体力学理论奠定,了观察基础,C.奥斯特发觉电流磁效应,震动了整个科学界,引发了科学家们关于“磁也能生电”对称性,思索,最终造成法拉第发觉电磁感应现象,使人们对电与磁内在联络认识愈加完善,D.汤姆孙经过试验对“阴极射线在电场和磁场中偏转情况”进行研究发觉了电子,否定了,多年来“原子是物质不可分割最小单元”这一传统观念,标志着人类对物质结构认识进,入了一个崭新阶段,答案,B开普勒经过第谷观察统计,提出了“全部行星绕太阳运行轨道是椭圆”观点,而不是“全部行星绕太阳做匀速圆周运动”观点,故本题答案为B。,112/164,6.,(北京海淀一模,19)如图所表示,一根空心铝管竖直放置,把一枚小圆柱形永磁体从铝管上,端由静止释放,经过一段时间后,永磁体穿出铝管下端口。假设永磁体在铝管内下落过程中一直,沿着铝管轴线运动,不与铝管内壁接触,且无翻转。忽略空气阻力,则以下说法中正确是,(),A.若仅增强永磁体磁性,则其穿出铝管时速度变小,B.若仅增强永磁体磁性,则其穿过铝管时间缩短,C.若仅增强永磁体磁性,则其穿过铝管过程中产生焦耳热降低,D.在永磁体穿过铝管过程中,其动能增加量等于重力势能降低许,答案,A当永磁体磁性增强时,空心铝管中磁通量也随之增大,故磁通量改变率也增大,对应产生电磁感应妨碍作用也增强,故穿出铝管时速度变小,穿过铝管所用时间变长,整,个过程产生焦耳热增多。另依据能量守恒,重力势能降低许应等于其动能增加量和铝管,产生焦耳热之和。故A正确,B、C、D均错误。,113/164,7.(北京西城一模,22)(16分)如图所表示,水平面上有两根足够长光滑平行金属导轨,MN,和,PQ,两导轨间距为,l,=0.40 m,电阻均可忽略不计。在,M,和,P,之间接有阻值为,R,=0.40 定值电阻,导体杆,ab,质量为,m,=0.10 kg、电阻,r,=0.10,并与导轨接触良好。整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度为,B,=0.50 T匀强磁场中。导体杆,ab,在水平向右拉力,F,作用下,沿导轨做速度,v,=2.0 m/s匀速直线运动。求:,(1)经过电阻,R,电流,I,大小及方向;,(2)拉力,F,大小;,(3)撤去拉力,F,后,电阻,R,上产生焦耳热,Q,R,。,二、非选择题(共50分),114/164,答案,看法析,解析,(1),ab,杆切割磁感线产生感应电动势,E,=,B
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