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新教材 基础 巩固 提升三级跳
第二章 电磁感应 章小结
基础知识
知识结构:
知识点梳理:
2.1楞次定律
一、楞次定律的理解和应用
1、楞次定律中“阻碍”的含义
谁阻碍谁
感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化
阻碍什么
阻碍的是磁通量的变化,而不是磁通量本身
如何阻碍
当磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,即“增反减同”
阻碍效果
阻碍并不是阻止,只是延缓了磁通量的变化,这种变化仍将继续进行
2、“阻碍”的表现形式
引起感应电流的原因
感应电流产生的效果
如何“阻碍”
口诀
磁通量变化
产生磁场
产生的磁场在原磁场磁通量增加时与原磁场方向相反,反之则相同
增反减同
导体相对运动
产生安培力
产生的安培力总是阻碍导体的相对运动
来拒去留
磁通量变化
线圈面积变化
线圈面积在原磁场磁通量增大时收缩,磁通量减小时扩大
增缩减扩
3、楞次定律不但可以判断感应电流的方向,还可以判断不闭合回路磁通量变化时,回路两端点电势的高低。
判断电势高低的方法:假设电路闭合,用楞次定律判定感应电流的方向,由于在电源内部电流的方向是从负极到正极,从而判定不闭合回路中两端点的电势高低。
二、右手定则
1、楞次定律与右手定则的区别和联系
楞次定律
右手定则
区别
研究对象
整个闭合导体回路
闭合导体回路的一部分
适用范围
磁通量变化引起感应电流
部分导体在磁场中做切割磁感线运动
应用
用于磁通量变化而产生的电磁感应现象
用于导体切割磁感线产生电磁感应的现象
联系
右手定则是楞次定律的特殊情况
2、右手定则和左手定则的对比分析
右手定则
左手定则
作用
判断磁场、导体运动方向、感应电流三者的方向关系
判断磁场、电流、安培力三者的方向关系
图例
因果关系
因动而电
因电而动
应用实例
发电机
电动机
3、“三个定则、一个定律”的理解
在研究电磁感应现象时,经常用到安培定则、左手定则、右手定则及楞次定律。要想灵
活运用“三个定则、一个定律”,就必须明确它们之间的区别与联系。
比较项目
安培定则
电磁感应
左手定则
右手定则
楞次定律
应用对象
电流产生磁场
闭合电路的一段导体切割磁感线产生的感应电流方向
闭合电路中磁通量变化产生的感应电流方向
判断安培力、洛伦兹力的方向
使用方法
右手握住导线或螺线管(环形电流)
右手拇指指向导体切
割磁感线的运动方向,磁感线穿过手掌,四指指向电流的方向
增反减同、来拒去留、增缩减扩
左手四指指向电流方向或正电荷运动方向(负电荷运动反方向),磁感线穿过手掌,拇
指指向受力方向
图形示例
因果关系
因电而生磁(用安培定则)
因动而生电(用右手定则)
因磁而生电(用楞次定律)
因电在磁场中而受力(用左手定则)
2.2法拉第电磁感应定律
一、电磁感应定律
1、感应电动势
电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势,产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
2、法拉第电磁感应定律
(1)内容:闭合电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
(2)公式:。
若闭合电路是一个匝数为n的线圈,则 。
(3)在国际单位制中,磁通量的单位是韦伯(Wb),感应电动势的单位是伏特(V)。
二、导线切割磁感线时的感应电动势
1、导线垂直于磁场运动,B、l、v两两垂直时,如图1所示,E=Blv。
2、导线的运动方向与导线本身垂直,但与磁感线方向夹角为θ时,如图2所示,E=Blvsinθ。
图1 图2
【重难详解】
一、对法拉第电磁感应定律的理解
1、区分磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率
物理量
磁通量
磁通量的变化量
磁通量的变化率
物理意义
某时刻穿过磁场中某个面的磁感线条数
穿过某个面的磁通量的变化量
穿过某个面的磁通量变化的快慢
计算方法
匀强磁场中, S为与B垂直的面积,不垂直时,取S在与B垂直方向上的投影
注意点
穿过某个面有方向相反的磁场,应考虑相反方向的磁通量抵消以后所剩余的磁通量
若开始和转过时平面都与匀强磁场垂直,穿过平面的磁通量是不同的,一正一负,而不是零
既不表示磁通量的大小,也不表示变化的多少,在图像中,用图线的斜率表示
关系
等三者的关系,可类比于
2、对法拉第电磁感应定律的进一步理解
研究对象
的研究对象是一个回路,求得的电动势是整个回路的感应电动势
适用条件
可用于计算任何原因引起的感应电动势,回路不要求闭合
瞬时值和平均值
较长时,为时间内的平均感应电动势;当时,则为瞬时感应电动势。当磁通量随时间均匀变化时,瞬时值等于平均值
决定因素
由决定,不由决定;与电路的电阻R无关,感应电流大小与回路电阻R有关
两种常见情况
(1)——面积不变,磁感应强度变化,注意S为有效面积。如图,磁场垂直线圈平面,图中线圈a面积为,线圈b面积为,当线圈b中磁场变化时,线圈a中感应电动势。
(2)——面积改变,磁感应强度不变,如常见的切割情形
说明:通常适用于求平均感应电动势。可以由此计算当磁通量变化时通过导体截面的电荷量,由,设回路总电阻为(R+r ),则。
二、对公式的理解
1、公式与的区别与联系
区别
研究对象
一个回路
在磁场中运动的一段导体
适用范围
具有普适性,无论什么方式引起的的变化都适用
只适用于一段导体切割磁感线的情况
条件
不要求一定是匀强磁场,E由决定
l、v、B应取两两互相垂直的分量,可采用投影的方法
物理意义
通常求的是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
若v为瞬时速度,求的是瞬时感应电动势,E与某个时刻或某个位置相对应;若v为平均速度,求的是平均感应电动势
联系
(1) 是由在一定条件下推导出来的;
(2)如果B、l、v三者大小、方向均不变,则在时间内的平均感应电动势等于任意时刻的瞬时感应电动势;
(3)公式和是统一的,当时,E为瞬时感应电动势
2、导体切割磁感线的三种情况
导体棒平动切割
常用情况
运动速度与磁感线方向垂直,则
一般情况
运动速度与磁感线方向夹角为,则
导体棒转动切割
相对位置
端点
中点
任意位置
导体棒ab长为l垂直于匀强磁场(磁感应强度为B),转动平面也垂直于磁场(转动角速度为)
闭合线圈匀速转动
条件
(1)匀强磁场
(2)匀速转动
(3)转轴垂直于磁场
大小
图示位置:(n为线圈匝数,S为线圈面积,为角速度)
当线圈垂直于磁场时:E=0
三、动生电动势的理解
1、产生:磁场不变,导体切割磁感线。
2、非静电力:导体中自由电荷所受洛伦兹力沿导体方向的分力。
3、回路中相当于电源的部分:做切割磁感线运动的导体。
4、导体切割的两种常见情形:平动切割或转动切割。
5、方向判断:右手定则。
6、大小计算:。
7、电路结构示例
(1)电路构成:导体棒构成内电路,内阻为导体棒电阻r,外电阻为R。
(2)电流方向及:
内电路中:电流从低电势流向高电势。
外电路中:电流从高电势流向低电势。
故>0,且。
2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动
一、涡流的理解及应用
1、涡流的产生和特点
(1)涡流的产生是一种电磁感应现象,若把金属块放在变化的磁场中,金属块内会产生感应电流,因为金属块本身可自行构成闭合回路,会形成涡流。
(2)整块金属块的电阻一般都很小,不大的感应电动势就在它内部形成强大的涡流。
2、优点及利用
用来冶炼合金钢的真空冶炼炉,炉外有线圈,线圈中通入高频交变电流,炉内的金属中产生涡流。涡流产生的热量使金属熔化并达到很高的温度。利用涡流冶炼金属的优点是整个过程能在真空中进行,这样能防止空气中的杂质进入金属,可以冶炼高质量的合金。
3、涡流的危害及减小危害的方法
电动机、变压器的线圈都绕在铁芯上。线圈中通过交变电流时,在铁芯中产生的涡流使铁芯发热,浪费了电能,还可能损坏电器,因此我们要想办法减小涡流。途径之一是增大铁芯材料的电阻率,常用的铁芯材料是硅钢,它的电阻率比较大;另一个途径就是用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。
二、电磁阻尼与电磁驱动
1、电磁阻尼和电磁驱动的区别与联系
电磁阻尼
电磁驱动
不同点
成因示例
由于导体在磁场中运动而产生感应电流,从而使导体受到安培力
由于磁场运动引起闭合回路中磁通量的变化而产生感应电流,从而使导体受到安培力
效果
安培力的方向与导体运动方向相反,阻碍导体运动
导体受安培力的作用,推动导体运动
能量转化
导体克服安培力做功,其他形式能转化为电能,最终转化为内能
由于电磁感应,其他形式能转化为电能,通过安培力做功,电能转化为导体的机械能
相同点
两者都是电磁感应现象,都遵循楞次定律,都是安培力阻碍导体与磁场间的相对运动
2、电磁阻尼是导体受到的安培力对导体做负功,阻碍导体运动,而电磁驱动是导体受到的安培力对导体做正功,推动导体运动。
3、在电磁驱动中,主动部分与被动部分的运动(或转动)方向一致,被动部分的速度(或角速度)比主动部分的小。
4、电磁阻尼、电磁驱动都是有感应电流产生的电磁感应现象,在这两种现象中可以运用楞次定律分析导体的受力情况,运用力学知识和能量守恒定律分析导体的运动情况和能量转化情况。
三、感生电动势与动生电动势的对比
感生电动势
动生电动势
成因示例
线圈不动,磁场随时间变化时在线圈中产生的电动势
磁场不变,由导体切割磁感线而产生的电动势
产生原因不同
磁场的变化
导体做切割磁感线运动
移动电荷的非静电力不同
感生电场对自由电荷的电场力
导体中自由电荷所受洛伦兹力沿导体方向的分力
回路中相当于电源的部分
处于变化磁场中的线圈部分
做切割磁感线运动的导体
产生的原因
磁场变化产生电动势,是由于磁场变化而产生的
导体运动产生电动势,是由于回路的面积发生变化而产生的
方向判断方法
由楞次定律判断
通常由右手定则判断,也可由楞次定律判断
大小计算方法
由计算
由计算,也可由计算
2.4互感和自感
一、互感现象
1、互感和互感电动势:两个相互靠近的线圈,当一个线圈中的电流变化时,它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势,这种现象叫互感,这种感应电动势叫做互感电动势。
2、应用:利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈,如变压器就是利用互感现象制成的。
3、危害:互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间。在电力工程和电子电路中,互感现象有时会影响电路的正常工作。
二、自感现象
当一个线圈中的电流变化时,它产生的变化的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势,同样也在它本身激发出感应电动势,这种现象称为自感。由于自感而产生的感应电动势叫做自感电动势。
三、自感系数
1、自感电动势:E=L,其中是电流的变化率;L是自感系数,简称自感或电感单位:亨利,符号:H。
2、自感系数与线圈的大小、形状、圈数,以及是否有铁芯等因素有关。
四、磁场的能量
1、线圈中电流从无到有时,磁场从无到有,电源把能量输送给磁场,储存在磁场中。
2、线圈中电流减小时,磁场中的能量释放出来转化为电能。
【重难详解】
一、通电自感和断电自感
1、通电自感和断电自感的比较
通电自感
断电自感
自感电路
器材规格
灯同规格,调节,的自感系数较大
的自感系数很大(有铁芯)、电阻较小
自感现象
在S闭合瞬间,灯立即亮起来了,灯逐渐变亮,最终两灯一样亮
在开关S断开时,A灯逐渐熄灭或先闪亮一下逐渐熄灭
自感时流经灯泡的电流变化图像
产生原因
开关闭合时,流过线圈的电流增大,线圈产生自感电动势,阻碍电流的增大,流过灯的电流增大得慢,又,最终流过两灯的电流一样大
断开开关S时,流过线圈的电流减小,线圈产生自感电动势阻碍电流的减小,使电流继续存在一段时间。在S断开后,通过的电流会通过A灯(与原来A灯的电流方向相反),A灯不会立即熄灭。若,原来的电流,则A灯熄灭前要闪亮一下;若,原来的电流,则A灯逐渐熄灭
能量转化
有电能转化为中的磁场能
中的磁场能转化为电能
2、自感中“闪亮”与“不闪亮”问题
与线圈串联的灯泡
与线圈并联的灯泡
电路图
通电时
电流逐渐增大,灯泡逐渐变亮
电流突然增大,灯泡立即变亮
断电时
电流逐渐减小,灯泡逐渐变暗,灯泡中电流方向不变
电路中稳态电流为:
(1)若,灯泡逐渐变暗;
(2)若,灯泡闪亮后逐渐变暗。
两种情况下灯泡中电流方向均改变
二、电感和电阻对电流的阻碍作用比较
1、电感和电阻对电流的阻碍作用比较
电感L
电阻R
阻碍作用
阻碍电流的变化
阻碍电流
表现
产生自感现象
导体发热
对电流的影响
电感越大,电流变化越快,对电流变化的阻碍作用越大,产生的自感电动势越大
电阻越大,对电流的阻碍作用越大
决定因素
线圈大小、形状、匝数、有无铁芯等
导体长度、横截面积、电阻率等
联系
电感和电阻都是反映线圈(或导体)本身性质的物理量
2、两种阻碍作用产生的原因分析
线圈对恒定电流的阻碍作用,是由绕制线圈的导线的电阻决定的,对恒定电流阻碍作用的产生原因,是金属对定向运动电子的阻碍作用;而线圈对变化电流的阻碍作用(除了导线的电阻外),是由线圈的自感现象引起的,当通过线圈中的电流变化时,穿过线圈的磁通量发生变化,产生自感电动势,阻碍线圈中电流的变化。
3、两种阻碍作用产生的效果分析
在通电线圈中(所加电压为U),电流的稳定值为,由此可知,线圈的电阻决定了电流的稳定值。L越大,电流由零增大到稳定值的时间越长,也就是说,电阻决定着电流所能达到的稳定值,电感对变化电流的阻碍作用决定着电流达到稳定值所需的时间。
巩固所学
一、单选题
1.如图所示,一三角形金属线圈水平放置在桌面上,匀强磁场垂直桌面竖直向上,MN与线圈AB共线,MN与线圈在同一个平面上,在线圈以MN为轴转过180的过程中,下列关于线圈中电流方向说法正确的是( )
A.始终为A→B→C→A
B.始终为C→B-→A→C
C.先由A→B→C→A再由C→B→A→C
D.先由C→B→A→C再由A→B→C→A
2.关于电磁感应现象的有关说法中,正确的是( )
A.只要穿过闭合电路中的磁通量不为零,闭合电路中就一定有感应电流产生
B.穿过闭合电路中的磁通量减少,则电路中感应电流就减少
C.穿过闭合电路中的磁通量越大,则闭合电路中的感应电动势越大
D.穿过闭合电路中的磁通量变化越快,闭合电路中感应电动势越大
3.如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框,在下列四种情况下,线框中会产生感应电流的是( )
A.如图甲所示,保持线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中左右运动
B.如图乙所示,保持线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中上下运动
C.如图丙所示,线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动
D.如图丁所示,线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动
4.如图,金属棒垂直放在两水平放置的光滑金属导轨上,导轨间距为,导轨左端接有电阻和电容器,空间有竖直向下的匀强磁场,使金属棒以速度向右匀速运动,稳定时( )
A.导体棒点比点电势低 B.电容器上极板带正电
C.电阻上有顺时针方向的电流 D.电路中没有电流产生
5.灵敏电流计的零刻度位于刻度盘中央,为了使灵敏电流计的指针在零刻度附近快速停下,实验小组的同学设计利用“电磁阻尼”来实现这一目的。他们设计了如图所示的甲、乙两种方案,甲方案和乙方案中的相同磁场均位于零刻度线下方,甲方案在指针转轴上装上扇形铝板,乙方案在指针转轴上装上扇形铝框,下列说法正确的是( )
A.因为铝框较铝板质量小,所以乙方案比甲方案更加合理
B.乙方案中,铝框小幅度摆动时一定会产生感应电流
C.甲方案中,即使铝板摆动幅度很小,铝板中也能产生涡流
D.因为穿过铝框的磁通量更大,所以乙方案更合理
6.某同学学习了电磁感应相关知识之后,做了如下探究性实验:将闭合线圈按图所示方式放在电子秤上,线圈正上方有一N极朝下竖直放置的条形磁铁,手握磁铁在线圈的正上方静止,此时电子秤的示数为m0。下列说法正确的是( )
A.将磁铁N极加速插向线圈的过程中,电子秤的示数小于m0
B.将静止于线圈内的磁铁匀速抽出的过程中,电子秤的示数大于m0
C.将磁铁N极加速插向线圈的过程中,线圈中产生的电流沿逆时针方向(俯视)
D.将磁铁N极加速插向线圈的过程中,线圈中产生的电流沿顺时针方向(俯视)
7.如图所示的甲、乙图中,、是固定在同一水平面内足够长的平行金属导轨。导体棒垂直放在导轨上,导轨都处于垂直水平面向下的足够大的匀强磁场中,导体棒和导轨间接触良好且摩擦不计,导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略,甲图中的电容器C原来不带电。今给导体棒一个向右的初速,甲、乙图中导体棒在磁场中的最终运动状态是( )
A.甲图中棒最终静止,乙图中棒最终做匀速运动
B.甲图、乙图中,棒最终均做匀速运动
C.甲图中棒最终做匀速运动,乙图中棒最终静止
D.甲图、乙图中,棒最终都静止
8.如图所示,面积为S闭合线圈放在磁场中,线圈平面与磁场垂直,磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律是,则在一个周期内线圈中产生感应电动势最大的时刻(含0与T时刻)是( )
A.0、0.25T B.0.75T
C.0、0.5T、T D.0.25T、0.5T、T
二、多选题
9.某飞机正在地球南半球飞行,机翼保持水平,飞行高度不变,已知北半球地磁场的竖直分量向下,由于地磁场的作用,金属机翼上有电势差。设飞行员左方机翼末端处的电势为φ1,右方机翼末端处的电势为φ2,下列判断正确的是( )
A.若飞机从西往东飞,则φ1比φ2高 B.若飞机从东往西飞,则φ2比φ1高
C.若飞机从南往北飞,则φ1比φ2高 D.若飞机从北往南飞,则φ1比φ2高
10.如图所示,MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨,其间距为L,导轨弯曲部分光滑,平直部分粗糙,二者平滑连接。右端接一个阻值为R的定值电阻。平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量为m、电阻也为R的金属棒从高度为h处静止释放,到达磁场右边界处恰好停止。已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ,金属棒与导轨间接触良好。则金属棒穿过磁场区域的过程中( )
A.金属棒的最大电压为
B.金属在磁场中的运动时间为
C.克服安培力所做的功为mgh
D.右端的电阻R产生的焦耳热为(mgh﹣μmgd)
11.如图所示,两个线圈套在同一个铁芯上,线圈的绕向在图中已经标出.左线圈连着平行导轨M和N,导轨电阻不计,在导轨垂直方向上放着金属棒ab,金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁场中,下列说法中正确的是( )
A.当金属棒ab向右匀速运动时,a点电势高于b点,c点电势高于d点
B.当金属棒ab向右匀速运动时,b点电势高于a点,c点与d点等电势
C.当金属棒ab向右加速运动时,b点电势高于a点,c点电势高于d点
D.当金属棒ab向右加速运动时,b点电势高于a点,d点电势高于c点
12.如图所示,M、N为同一水平面内的两条平行长直导轨,左端串联电阻R,金属杆ab垂直导轨放置,金属杆和导轨的电阻不计,杆与导轨间接触良好且无摩擦,整个装置处于竖直方向的匀强磁场中。现对金属杆ab施加一个与其垂直的水平方向的恒力F,使金属杆从静止开始运动。在运动过程中,金属杆的速度大小为v,R上消耗的电功率为P,则下列关于v、P随时间变化的图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
能力提升
三、实验题
13.(1)在探究楞次定律的实验中,除需要已知绕向的螺线管、条形磁铁外,还要用到一个电表,请从下列电表中选择________。
A.量程为的电压表
B.量程为的电流表
C.量程为的电流表
D.零刻度在中间的灵敏电流计
(2)某同学按下列步骤进行实验:
①将已知绕向的螺线管与电表连接;
②设计表格:记录将磁铁N、S极插入或抽出过程中引起感应电流的磁场方向、磁通量的变化、感应电流的方向、感应电流的磁场方向;
③分析实验结果,得出结论。
上述实验中,漏掉的实验步骤是要查明________________________的关系。
(3)在上述实验中,当磁铁插入螺线管的速度越快,电表指针偏角________(选填“不变”“变大”或“变小”)。
(4)如图所示,图(甲)为某实验小组利用微电流传感器做验证楞次定律实验时,在计算机屏幕上得到的波形.横坐标为时间t,纵坐标为电流I,根据图线分析知道:将条形磁铁的N极插入圆形闭合线圈时得到图(甲)内①所示图线,现用该磁铁,如图(乙)所示,从很远处按原方向沿一圆形线圈的轴线匀速运动,并穿过线圈向远处而去,图(丙)中较正确地反映线圈中电流I与时间t关系的是________。
四、解答题
14.如图所示,一个圆形线圈的匝数n=10000,线圈面积S=200cm2,线圈的电阻r=1Ω,线圈外接一个阻值R=9Ω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所示;求:
(1)t=2s时流过R的电流大小是多少?
(2)前6s内的平均感应电动势是多少?
15.如图表示一对同轴螺线管,图中线图A中的电流方向用“·”和“×”表示,请画出两条线圈A磁场的磁感线,再分析如果线圈A中的电流增大或减小,则线圈B中的感应电流分别为什么方向(用“·”或“×”表示)。
参考答案:
1.B
【来源】2.1楞次定律(练习)—2022-2023学年高二物理课后培优分级练(人教版2019选择性必修第二册)
【详解】在线圈以MN为轴翻转的过程中,穿过线圈正面向外的磁通量逐渐减小,则感应电流产生的磁场垂直桌面向上,由右手定则可知感应电流方向为C→B→A→C;线圈以MN为轴翻转的过程中,穿过线圈反面向外的磁通量逐渐增加,则感应电流产生的磁场垂直于桌面向下,由右手定则可知感应电流方向仍为C→B→A→C,ACD错误,B正确。
故选B。
2.D
【来源】陕西省西安市阎良区关山中学2022-2023学年高二上学期第三次质量检测物理试题(文)
【详解】A.穿过闭合电路的磁通量发生变化,才会产生感应电流,故A错误;
B.磁通量减少的越来越慢,感应电流才会减少,故B错误;
CD.磁通量的大小与电动势大小无关,磁通量变化快,感应电动势大,故C错误,D正确。
故选D。
3.C
【来源】11.1电磁感应--电磁感应现象和楞次定律-备战2023年高考物理一轮复习考点帮
【详解】ABD.图甲、乙、丁中线框运动过程中穿过线框的磁通量均不变,不会产生感应电流,选项ABD错误;
C.图丙中线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动,穿过线框的磁通量发生变化,产生感应电流,选项C正确。
故选C。
4.B
【来源】第08练 法拉第电磁感应定律-2022年【暑假分层作业】高二物理(人教版2019)
【详解】A.根据右手定则可知,导体棒 产生由 到 的感应电流,由于 相当于电源,电流由负极流向正极,故 C 端为电源正极,导体棒 点比 点电势高,故 A 错误;
B.由于电容器上极板与电源的正极相连,故电容器上极板带正电,故 B 正确;
CD.根据中判断的电流方向可知,电阻上有逆时针方向的电流,故 CD 错误。
故选B。
5.C
【来源】第07讲 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 2023年高中寒假精品课(人教版2019选择性必修第二册)
【详解】甲方案中,铝板摆动时,扇形铝板的半径切割磁感线,即使铝板摆动幅度很小,在铝板内也能形成涡流,起电磁阻尼的作用,指针能很快停下来;乙方案中,当指针偏转角度较小时,铝框中磁通量不变,不能产生感应电流,起不到电磁阻尼的作用,指针不能很快停下,因此甲方案更合理,C正确,ABD错误;
故选C。
6.C
【来源】专题63 楞次定律 法拉第电磁感应定律-2023届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训
【详解】AB.将条形磁铁插向线圈或从线圈中抽出的过程中,穿过线圈的磁通量发生了变化,线圈中产生了感应电流,线圈与条形磁铁会发生相互作用,根据楞次定律的推论“来拒去留”可知,在将磁铁插向线圈(无论是匀速、加速还是减速)的过程中,线圈与磁铁相互排斥,导致电子秤的示数大于m0,在抽出磁铁(无论是匀速、加速还是减速)的过程中,线圈与磁铁相互吸引,导致电子秤的示数小于m0,故AB错误;
CD.根据楞次定律和安培定则可判断,将条形磁铁的N极加速插向线圈时,线圈中产生的感应电流方向为逆时针方向(俯视),故C正确,D错误。
故选C。
7.B
【来源】专题64 电磁感应中的单棒问题-2023届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练
【详解】甲图中,ab获得初速度后向右运动产生感应电动势,从而为电容器充电,充电过程中ab受到安培力而减速,产生的感应电动势E逐渐减小,而电容器两端电压U从零开始逐渐增大,当U=E时,回路中不再有电流,即最终ab将做匀速运动。
乙图中,ab获得初速度后先向右运动,且向右运动的过程中ab将始终受到向左的安培力而减速,当速度减为零后,ab将向左开始做加速运动,同时产生与电源电动势相反的感应电动势,当感应电动势增大到与电源电动势大小相等时,ab将做匀速运动。
综上所述,故选B。
8.C
【来源】第85讲 产生感生电动势的三类情境及五种题型-2023届高三物理高考复习101微专题模型精讲精练
【详解】线圈面积一定,B的周期性变化使穿过线圈的磁场量发生变化
根据法拉第电磁感应律, ,可见电动势最大时也就是最大。
我们可将 的函数关系用 图来表示
在该图上,曲线的斜率反映了的大小。由图可见,当t等于0、0.5T、T时,切线的斜率最大,因此,在这些时刻线圈产生的感应电动势最大。
故ABD错误,C正确;
故选C。
9.ACD
【来源】山东省威海市乳山市银滩中学2021-2022学年高二下学期3月物理试题
【详解】当飞机在北半球飞行时,由于地磁场的竖直分量方向竖直向下,由右手定则可判知,在北半球,不论沿哪一个方向水平飞行,飞机机翼上都产生从右向左的感应电动势,所以左方机翼电势高,右方机翼电势低,即总有φ1比φ2高。故ACD正确,B错误。
故选ACD。
10.AD
【来源】海南省2022届高考物理模拟试卷(2)
【详解】A.金属棒在下滑过程中,由机械能守恒定律得
则得金属棒到达水平面时的速度
金属棒进入磁场后受到向左的安培力和摩擦力而做减速运动,则金属棒刚到达水平面时的速度最大,所以最大感应电动势为
金属棒的最大电压为
A正确;
B.金属棒在磁场中运动时,取向右为正方向,根据牛顿第二定律得
即得
两边求和得
则得
解得金属在磁场中的运动时间为
B错误;
C.金属棒在整个运动过程中,由动能定理得
则克服安培力做功
C错误;
D.克服安培力做功转化为焦耳热,电阻与导体棒电阻相等,通过它们的电流相等,则金属棒产生的焦耳热
D正确。
故选AD。
11.BD
【来源】2023版 优化设计 高考总复习 第十一章 第1节电磁感应现象 楞次定律
【详解】AB.当金属棒向右匀速运动切割磁感线时,金属棒产生恒定感应电动势,由右手定则可知,电流方向为a→b,根据电流从电源(ab相当于电源)正极流出沿外电路回到电源负极的特点,可以判断b点电势高于a点,由于左线圈中的感应电动势恒定,则感应电流也恒定,所以穿过右线圈的磁通量保持不变,不产生感应电流,则c点电势等于d点电势,故A错误B正确;
CD.当ab向右做加速运动时,由右手定则可推断,b点电势高于a点,电流沿逆时针方向,又由可知,ab导体两端的不断增大,那么左边电路中的感应电流也不断增大,由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的,并且磁感应强度不断增强,则右边电路线圈中向上的磁通量不断增加,由楞次定律可知,右边电路的感应电流方向为逆时针,而在右线圈组成的电路中,感应电动势仅产生在绕在铁芯上的那部分线圈上,把这个线圈看做电源,由于电流是从c沿内电路(即右线圈)流向d,则d点电势高于c点,故C错误D正确。
故选BD。
12.AD
【来源】11.3电磁感应--电磁感应中的动力学问题--备战2023年高考物理一轮复习考点帮
【详解】AB.对金属杆ab施加一个与其垂直的水平方向的恒力F,使金属杆从静止开始运动,由于金属杆切割磁感线产生感应电动势和感应电流,受到随速度的增大而增大的安培力作用
所以金属杆做加速度逐渐减小的加速运动,当安培力增大到等于水平方向的恒力F时,金属杆做匀速直线运动,故v-t图像斜率减小,故A正确,B错误;
CD.由
P==
v先增大后不变,则P先增大后不变,但不是均匀增大,故C错误,D正确。
故选AD。
13. D 电流流入电表方向与电表指针偏转方向 变大 B
【来源】专题13.1 电磁感应现象 楞次定律【练】——2023年高考物理一轮复习讲练测(新教材新高考通用)
【详解】(1)[1]在探究楞次定律的实验中,除需要已知绕向的螺线管、条形磁铁外,还要用到一个零刻度在中间的灵敏电流计。
故选D;
(2)[2]依据以上操作,实验中,漏掉的实验步骤是要查明电流流入电表方向与电表指针偏转方向的关系;
(3)[3]当磁铁插入螺线管的速度越快,磁通量变化越快,感应电流也较大,电表指针偏角变大;
(4)[4]条形磁铁的N极迅速插入感应线圈时,得到图(甲)中①所示图线,现有如图(乙)所示磁铁自远处匀速沿一圆形线圈的轴线运动,并穿过线圈向远处而去,由楞次定律得出感应电流方向为顺时针(从左向右看),即为正方向;当远离感应线圈时,则感应电流方向为负方向。
故选B。
14.(1);(2)
【来源】山东省济宁邹城市第二中学2021-2022学年高二下学期3月月考物理试题
【详解】(1) t=2s时线圈上感应电动势为
根据闭合电路欧姆定律,有
(2)前6s内的平均感应电动势为
15.见解析
【来源】教科版(2019)选择性必修第二册 第二章 1.楞次定律
【详解】当线圈A中通有图中方向的电流时,根据安培定则可知,A产生的磁场的方向如图;
如果线圈A中的电流增大,则线圈A产生的磁场的向右的磁通量增大,穿过B的磁通量也增大,根据楞次定律可知,B中产生的电流的方向上边向里,下边向外;
如果线圈A中的电流减小,则线圈A产生的磁场的向右的磁通量减小,穿过B的磁通量也向右减小,根据楞次定律可知,B中产生的电流的方向上边向外,下边向里。
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