新编高考物理复习专题十一电磁感应市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖课件.pptx

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统一命题课标卷题组,B.开关闭合并保持一段时间后,小磁针N极指向垂直纸面向里方向,C.开关闭合并保持一段时间后,小磁针N极指向垂直纸面向外方向,D.开关闭合并保持一段时间再断开后瞬间,小磁针N极朝垂直纸面向外方向转动,第2页,答案AD本题考查电流磁效应、楞次定律等知识。当开关闭合瞬间,右侧线圈中电流突,然增大,铁芯上向右磁场增强,由楞次定律可知左侧线圈中正面感应电流向上,则远处直导线,上电流向左,由安培定则可知小磁针处直导线上电流产生磁场方向垂直纸面向里,A项正,确。开关闭合并保持一段时间后,磁场不再改变,左侧线圈中没有感应电流,小磁针N、S极回,到原始方向,故B、C两项错误。开关断开瞬间,右侧线圈中电流减小,左侧线圈正面感应电,流向下,远处直导线上电流向右,由安培定则知,小磁针处直导线上电流产生磁场方向垂直纸,面向外,故D项正确。,审题指导关键词在审题中作用,关键词:同一根铁芯,意味着左右两侧线圈中磁通量改变率相同;远处,说明此处小磁针不,再受线圈中磁通量改变影响;小磁针悬挂在直导线正上方,说明磁针偏转受直导线上电,流产生磁场影响。,第3页,2.(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,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,感应电流在,PQRS,内,磁场方向垂直纸面向外,由安培定则可判断,PQRS,中产生逆时针方向电流。穿过,T,磁通,量是外加匀强磁场和,PQRS,产生感应电流磁场磁通量代数和,穿过,T,合磁通量垂直纸,面向里减小,据楞次定律和安培定则可知,T,中产生顺时针方向感应电流,故D正确。,第4页,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,中原有垂直纸面向里磁通量不变,而增加了因,PQRS,中感应电,流产生向外磁通量,造成,T,中垂直纸面向里合磁通量减小,从而产生顺时针方向感应,电流。,第5页,3.(课标,18,6分)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上形貌。为了,有效隔离外界振动对STM扰动,在圆底盘周围沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加,磁场来快速衰减其微小振动,如图所表示。无扰动时,按以下四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出,现扰动后,对于紫铜薄板上下及左右振动衰减最有效方案是,(),第6页,答案A本题考查电磁阻尼。若要有效衰减紫铜薄板上下及左右微小振动,则要求施加,磁场后,在紫铜薄板发生上下及左右微小振动时,穿过紫铜薄板横截面磁通量都能发生变,化。由选项图可知只有A满足要求,故选A。,第7页,4.(课标,19,6分,0.290)(多项选择)1824年,法国科学家阿拉果完成了著名“圆盘试验”。,试验中将一铜圆盘水平放置,在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚能够自由旋转磁针,如图,所表示。试验中发觉,当圆盘在磁针磁场中绕过圆盘中心竖直轴旋转时,磁针也伴随一起转,动起来,但略有滞后。以下说法正确是,(),A.圆盘上产生了感应电动势,B.圆盘内涡电流产生磁场造成磁针转动,C.在圆盘转动过程中,磁针磁场穿过整个圆盘磁通量发生了改变,D.圆盘中自由电子随圆盘一起运动形成电流,此电流产生磁场造成磁针转动,第8页,答案AB如图所表示,将铜圆盘等效为无数个长方形线圈组合,则每个线圈绕,OO,轴转动时,都有感应电流产生,这些感应电流产生磁场对小磁针有作用力,从而使小磁针转动起来,可见,A、B均正确。因为圆盘面积不变,与磁针间距离不变,故穿过整个圆盘磁通量没有改变,C,错误。圆盘中自由电子随圆盘一起运动形成电流磁场,由安培定则可判断在中心方向,竖直向下,其它位置关于中心对称,此磁场不会造成磁针转动,D错误。,考查点楞次定律,解题关键了解圆盘转动带动磁针转动是楞次定律力学效果,即“妨碍回路磁通量变,化”。,了解圆盘能够看成无数个长方形线圈组合。,延伸拓展本题中把圆盘看成无数个其它形状线圈组合也能够。,第9页,考点二法拉第电磁感应定律,5.(课标,20,6分)(多项选择)如图(a),在同一平面内固定有一长直导线,PQ,和一导线框,R,R,在,PQ,右侧。导线,PQ,中通有正弦交流电,i,i,改变如图(b)所表示,要求从,Q,到,P,为电流正方向。导线,框,R,中感应电动势,(),A.在,t,=,时为零,B.在,t,=,时改变方向,C.在,t,=,时最大,且沿顺时针方向,D.在,t,=,T,时最大,且沿顺时针方向,第10页,答案AC本题考查楞次定律应用及法拉第电磁感应定律。由,i,-,t,图像可知,在,t,=,时,=,0,此时穿过导线框,R,磁通量改变率,=0,由法拉第电磁感应定律可知,此时导线框,R,中,感应电动势为0,选项A正确;同理在,t,=,和,t,=,T,时,为最大值,为最大值,导线框,R,中感应,电动势为最大值,不改变方向,选项B错误;依据楞次定律,t,=,时,导线框,R,中感应电动势方,向为顺时针方向,而,t,=,T,时,导线框,R,中感应电动势方向为逆时针方向,选项C正确,选项D错,误。,一题多解当导线,PQ,中电流变大时,穿过导线框,R,磁通量变大,由楞次定律可知,为妨碍磁通,量变大,R,有向右运动趋势,依据两直导线电流同向相吸,异向相斥,可判断,R,中电流方向。,同理,可判断当导线,PQ,中电流变小时导线框,R,中电流方向。,第11页,6.(课标,17,6分)如图,导体轨道,OPQS,固定,其中,PQS,是半圆弧,Q,为半圆弧中点,O,为圆,心。轨道电阻忽略不计。,OM,是有一定电阻、可绕,O,转动金属杆,M,端位于,PQS,上,OM,与,轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直匀强磁场,磁感应强度大小为,B,。现使,OM,从,OQ,位置以恒定角速度逆时针转到,OS,位置并固定(过程);再使磁感应强度大小以一定,改变率从,B,增加到,B,(过程)。在过程、中,流过,OM,电荷量相等,则,等于,(),A.,B.,C.,D.2,答案B本题考查法拉第电磁感应定律及电荷量公式。由公式,E,=,I,=,q,=,It,得,q,=,设,半圆弧半径为,r,对于过程,q,1,=,对于过程,q,2,=,由,q,1,=,q,2,得,=,故B项正,确。,第12页,规律总结电磁感应中电荷量求解方法,1.,q,=,It,。,2.,q,=,其中,求解有三种情况:(1)只有,S,改变,=,B,S,;(2)只有,B,改变,=,B,S,;(3),B,和,S,都改变,=,2,-,1,。,第13页,7.(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,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,第14页,答案BC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。,第15页,8.(课标,20,6分)(多项选择)法拉第圆盘发电机示意图如图所表示。铜圆盘安装在竖直铜,轴上,两铜片,P,、,Q,分别与圆盘边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上匀强磁场,B,中。,圆盘旋转时,关于流过电阻,R,电流,以下说法正确是,(),A.若圆盘转动角速度恒定,则电流大小恒定,B.若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流沿,a,到,b,方向流动,C.若圆盘转动方向不变,角速度大小发生改变,则电流方向可能发生改变,D.若圆盘转动角速度变为原来2倍,则电流在,R,上热功率也变为原来2倍,第16页,答案AB设圆盘半径为,L,可认为圆盘由无数根辐条组成,则每根辐条切割磁感线产生,感应电动势,E,=,BL,2,整个回路中电源为无数个电动势为,E,电源并联而成,电源总内阻为,零,故回路中电流,I,=,=,由此可见A正确。,R,上热功率,P,=,I,2,R,=,由此可见,变为原,来2倍时,P,变为原来4倍,故D错。由右手定则可判知B正确。电流方向与导体切割磁感线,方向相关,而与切割速度大小无关,故C错。,解题关键将圆盘看成由无数根辐条组成,每根辐条都在切割磁感线产生感应电动势。,整个回路中电源能够看成由无数个电源并联而成,整个回路中电源内阻为零。,第17页,疑难突破金属圆盘在恒定匀强磁场中转动时,其等效电源模型如图所表示,每个电源电,动势,E,=,BL,2,(,L,为圆盘半径),内阻为,r,0,则,n,个电源并联后总电动势仍为,E,总内阻,r,=,n,时,r,=0。,评析本题以转动圆盘为背景,考查了考生构建模型能力。从知识角度,本题考查了感应,电动势、右手定则、闭合电路欧姆定律、电功率等基础知识,综合性较强,属于中等难度题。,第18页,9.(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,a,、,b,、,c,。已知,bc,边长度为,l,。以下判断正确是,(),A.,a,c,金属框中无电流,B.,b,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,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,b,=,a,c,A、B、D选项错误;,b,、,c,两点电势差,U,bc,=-,Blv,中,=-,Bl,2,选项C正确。,思绪分析,bc,与,ac,切割磁感线,产生感应电动势,由右手定则可知,b,=,a,t,2,-,t,1,故B正确。对杆从进入磁场至刚穿出磁场过程应用动能定理得,mg,3,d,+,W,安,=,m,-,m,对杆穿过两磁场之间过程应用动能定理得,mgd,=,m,-,m,解得,W,安,=-4,mgd,由,功效关系得,Q,=-,W,安,=4,mgd,故C正确。若杆刚进入磁场时恰好匀速,则有,=,mg,v,1,=,代入,h,=,得,h,=,因为杆刚进入时必须做减速运动,故一定有,h,故D错误。,第48页,疑难突破(1)利用,v,-,t,图像分析运动过程和运动时间,能够化难为易。,(2)对于D选项,以杆刚进入时恰好匀速运动作为参考,问题便迎刃而解。,第49页,13.(天津理综,3,6分)如图所表示,两根平行金属导轨置于水平面内,导轨之间接有电阻,R,。金,属棒,ab,与两导轨垂直并保持良好接触,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向,下。现使磁感应强度随时间均匀减小,ab,一直保持静止,以下说法正确是,(),A.,ab,中感应电流方向由,b,到,a,B.,ab,中感应电流逐步减小,C.,ab,所受安培力保持不变,D.,ab,所受静摩擦力逐步减小,第50页,答案D因为经过回路磁通量向下减小,则依据楞次定律可知,ab,中感应电流方向由,a,到,b,A错误。因,ab,不动,回路面积不变;当,B,均匀减小时,由,E,=,n,=,n,S,知,产生感应电动势恒,定,回路中感应电流,I,=,恒定,B错误。由,F,=,BIL,知,F,随,B,减小而减小,C错误。对,ab,由平衡条,件有,f,=,F,故D正确。,一题多解广义楞次定律,因,B,减小时引发回路磁通量减小,由广义楞次定律可知回路有扩张趋势,则,ab,所受安培力方,向向右,再由左手定则能够判定,ab,中感应电流方向从,a,到,b,故A错误。,第51页,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,变,化图像可能正确有,(),第52页,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,-,0所以,v,P,上,v,P,下,同理可推得,ab,上滑经过某一位置速度大于下滑经过同一位置速度,进而可推得,由,s,=,t,上,=,t,下,得,t,上,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。,第70页,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,=,第71页,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,因为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。,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,都有电磁阻力,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。,第72页,21.(浙江理综,24,20分)小明设计电磁健身器简化装置如图所表示,两根平行金属导轨相,距,l,=0.50 m,倾角,=53,导轨上端串接一个,R,=0.05 电阻。在导轨间长,d,=0.56 m区域内,存,在方向垂直导轨平面向下匀强磁场,磁感应强度,B,=2.0 T。质量,m,=4.0 kg金属棒,CD,水平置,于导轨上,用绝缘绳索经过定滑轮与拉杆,GH,相连。,CD,棒初始位置与磁场区域下边界相,距,s,=0.24 m。一位健身者用恒力,F,=80 N拉动,GH,杆,CD,棒由静止开始运动,上升过程中,CD,棒始,终保持与导轨垂直。当,CD,棒抵达磁场上边界时健身者松手,触发恢复装置使,CD,棒回到初始,位置(重力加速度,g,=10 m/s,2,sin 53,=0.8,不计其它电阻、摩擦力以及拉杆和绳索质量)。求,(1),CD,棒进入磁场时速度,v,大小;,(2),CD,棒进入磁场时所受安培力,F,A,大小;,(3)在拉升,CD,棒过程中,健身者所做功,W,和电阻产生焦耳热,Q,。,第73页,答案(1)2.4 m/s(2)48 N(3)64 J26.88 J,解析(1)由牛顿运动定律,a,=,=12 m/s,2,进入磁场时速度,v,=,=2.4 m/s,(2)感应电动势,E,=,Blv,感应电流,I,=,安培力,F,A,=,IBl,代入得,F,A,=,=48 N,(3)健身者做功,W,=,F,(,s,+,d,)=64 J,由牛顿运动定律,F,-,mg,sin,-,F,A,=0,CD,棒在磁场区做匀速运动,在磁场中运动时间,t,=,焦耳热,Q,=,I,2,Rt,=26.88 J,第74页,22.(浙江理综,24,20分)小明同学设计了一个“电磁天平”,如图1所表示,等臂天平左臂为,挂盘,右臂挂有矩形线圈,两臂平衡。线圈水平边长,L,=0.1 m,竖直边长,H,=0.3 m,匝数为,N,1,。,线圈下边处于匀强磁场内,磁感应强度,B,0,=1.0 T,方向垂直线圈平面向里。线圈中通有可在0,2.0 A范围内调整电流,I,。挂盘放上待测物体后,调整线圈中电流使天平平衡,测出电流即可,测得物体质量。(重力加速度取,g,=10 m/s,2,),图1,(1)为使电磁天平量程到达0.5 kg,线圈匝数,N,1,最少为多少?,第75页,(2),深入探究电磁感应现象,另选,N,2,=100,匝、形状相同线圈,总电阻,R,=10,。不接外电流,两臂平衡。如图,2,所表示,保持,B,0,不变,在线圈上部另加垂直纸面向外匀强磁场,且磁感应强度,B,随时间均匀变大,磁场区域宽度,d,=0.1 m。当挂盘中放质量为0.01 kg物体时,天平平衡,求此,时磁感应强度改变率,。,图2,第76页,答案(1)25(2)0.1 T/s,解析(1)线圈受到安培力,F,=,N,1,B,0,IL,天平平衡,mg,=,N,1,B,0,IL,代入数据得,N,1,=25,(2)由电磁感应定律得,E,=,N,2,E,=,N,2,Ld,由欧姆定律得,I,=,线圈受到安培力,F,=,N,2,B,0,I,L,天平平衡,m,g,=,B,0,代入数据可得,=0.1 T/s,第77页,考点一电磁感应现象楞次定律,1.(山东理综,19,6分)如图甲,R,0,为定值电阻,两金属圆环固定在同一绝缘平面内。左端连接在,一周期为,T,0,正弦交流电源上,经二极管整流后,经过,R,0,电流,i,一直向左,其大小按图乙所表示规律,改变。要求内圆环,a,端电势高于,b,端时,a,、,b,间电压,u,ab,为正,以下,u,ab,-,t,图像可能正确是,(),图甲,图乙,C,组 教师专用题组,第78页,答案C圆环内磁场改变周期为0.5,T,0,则产生感应电动势改变周期也一定是0.5,T,0,四,个图像中,只有C改变周期是0.5,T,0,依据排除法可知,C正确。,第79页,考点二法拉第电磁感应定律,2.(山东理综,16,6分)(多项选择)如图,一端接有定值电阻平行金属轨道固定在水平面内,通有,恒定电流长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定,导体棒与轨道垂直且接触良好。在向右匀速,经过,M,、,N,两区过程中,导体棒所受安培力分别用,F,M,、,F,N,表示。不计轨道电阻。以下叙述正,确是,(),A.,F,M,向右 B.,F,N,向左,C.,F,M,逐步增大D.,F,N,逐步减小,第80页,答案BCD直导线产生磁场在,M,区域垂直纸面向外,在,N,区域垂直纸面向里,依据右手定,则,导体棒上感应电流在,M,区域向下,在,N,区域向上,由左手定则判定,在,M,、,N,区域导体棒所,受安培力均向左,故A错误,B正确;,I,感,=,F,安,=,BI,感,L,=,离直导线越近处,B,越大,所以,F,M,逐步,增大,F,N,逐步减小,C、D正确。,第81页,3.(四川理综,6,6分)(多项选择)如图所表示,不计电阻光滑U形金属框水平放置,光滑、竖直玻璃,挡板,H,、,P,固定在框上,H,、,P,间距很小。质量为0.2 kg细金属杆,CD,恰好无挤压地放在两挡,板之间,与金属框接触良好并围成边长为1 m正方形,其有效电阻为0.1。此时在整个空间,加方向与水平面成30,角且与金属杆垂直匀强磁场,磁感应强度随时间改变规律是,B,=(0.4-0.,2,t,)T,图示磁场方向为正方向。框、挡板和杆不计形变。则,(),A.,t,=1 s时,金属杆中感应电流方向从,C,到,D,B.,t,=3 s时,金属杆中感应电流方向从,D,到,C,C.,t,=1 s时,金属杆对挡板,P,压力大小为0.1 N,D.,t,=3 s时,金属杆对挡板,H,压力大小为0.2 N,第82页,答案AC据已知,B,=(0.4-0.2,t,)T可知,t,=1 s时,正方向磁场在减弱,由楞次定律可判定电流方,向为由,C,到,D,A项正确。同理可判定B项错误。,t,=1 s时感应电动势,E,=,=,S,sin 30,=0.1,V,I,=,E,/,R,=1 A,安培力,F,安,=,BIL,=0.2 N,对杆受力分析如图,F,N,=,F,安,cos 60,=0.1 N,由牛顿第三定律知C项正确。同理可得,t,=3 s时对挡板,H,压力大小为0.1,N,D项错误。,评析本题以金属框和金属杆为载体,考查了安培力、楞次定律、感应电动势、受力分析、,物体受力平衡、正交分解等知识综合利用能力。同时要求考生注意数学运算能力发挥,和利用。综合性强,难度较大。要求考生认真、细致,稳妥应答。,第83页,4.(课标,16,6分,0.586)如图,在光滑水平桌面上有一边长为,L,、电阻为,R,正方形导线框;,在导线框右侧有一宽度为,d,(,d,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,随即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,(),第84页,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。,思绪分析推导出导线框进入磁场时所受安培力表示式,F,=,BIL,=,=,ma,线框加速度,a,=,加速度伴随速度减小而减小,线框完全在磁场中时不受安培力,a,=0。由,a,改变情况,可知,v,-,t,图线改变情况。,温馨提醒由楞次定律可知安培力方向一直向左,线框完全在磁场中时不受安培力。,第85页,5.(安徽理综,16,6分)如图所表示,足够长平行金属导轨倾斜放置,倾角为37,宽度为0.5 m,电,阻忽略不计,其上端接一小灯泡,电阻为1。一导体棒,MN,垂直于导轨放置,质量为0.2 kg,接入,电路电阻为1,两端与导轨接触良好,与导轨间动摩擦因数为0.5。在导轨间存在着垂直,于导轨平面匀强磁场,磁感应强度为0.8 T。将导体棒,MN,由静止释放,运动一段时间后,小灯,泡稳定发光,今后导体棒,MN,运动速度以及小灯泡消耗电功率分别为(重力加速度,g,取10 m,/s,2,sin 37,=0.6),(),A.2.5 m/s1 WB.5 m/s1 W,C.7.5 m/s9 WD.15 m/s9 W,第86页,答案B小灯泡稳定发光说明棒做匀速直线运动。此时:,F,安,=,对棒满足:,mg,sin,-,mg,cos,-,=0,因为,R,灯,=,R,棒,则:,P,灯,=,P,棒,再依据功效关系:,mg,sin,v,-,mg,cos,v,=,P,灯,+,P,棒,联立解得,v,=5 m/s,P,灯,=1 W,所以B项正确。,评析首先明确灯泡稳定发光隐含条件为棒做匀速直线运动,其次应对棒正确进行受力分,析,将功效关系转化为功率关系。本题综合性强,难度较大。,第87页,6.(浙江理综,15,6分)磁卡磁条中有用于存放信息磁极方向不一样磁化区,刷卡器中有,检测线圈。当以速度,v,0,刷卡时,在线圈中产生感应电动势,其,E,-,t,关系如图所表示。假如只将刷卡,速度改为,线圈中,E,-,t,关系图可能是,(),第88页,答案D刷卡速度改为原来二分之一时,磁卡经过检测线圈时间即有感应电动势产生时间,变为原来2倍,可知A、B错误;由,E,=,BLv,知当只减小,v,时,磁卡与检测线圈在相同相对位置,处产生感应电动势也减小,故C错误、D正确。,第89页,7.(课标,19,6分)如图,均匀磁场中有一由半圆弧及其直径组成导线框,半圆直径与磁场,边缘重合;磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里,磁感应强度大小为,B,0,。使该线框从静止开始绕,过圆心,O,、垂直于半圆面轴以角速度,匀速转动半周,在线框中产生感应电流。现使线框保,持图中所表示位置,磁感应强度大小随时间线性改变。为了产生与线框转动半周过程中一样大,小电流,磁感应强度随时间改变率,大小应为,(),A.,B.,C.,D.,第90页,答案C设圆半径为,L,线框电阻为,R,当线框以角速度,匀速转动时产生感应电动势,E,1,=,B,0,L,2,。当线框不动,而磁感应强度随时间改变时,E,2,=,L,2,由,=,得,B,0,L,2,=,L,2,即,=,故C项正确。,第91页,8.(全国,17,6分)(多项选择)某地地磁场磁感应强度竖直分量方向向下,大小为4.5,10,-5,T。一灵敏电压表连接在当地入海河段两岸,河宽100 m,该河段涨潮和落潮时有海水(视为,导体)流过。设落潮时,海水自西向东流,流速为2 m/s。以下说法正确是,(),A.电压表统计电压为5 mV,B.电压表统计电压为9 mV,C.河南岸电势较高,D.河北岸电势较高,答案BD由,E,=,BLv,=4.5,10,-5,100,2 V=9,10,-3,V可知A项错误,B项正确。再由右手定则可判,断河北岸电势高,故C项错误,D项正确。,第92页,9.(全国,18)如图,空间某区域中有一匀强磁场,磁感应强度方向水平,且垂直于纸面向里,磁场上边界,b,和下边界,d,水平。在竖直面内有一矩形金属线圈,线圈上下边距离很短,下边水,平。线圈从水平面,a,开始下落。已知磁场上下边界之间距离大于水平面,a,、,b,之间距离。,若线圈下边刚经过水平面,b,、,c,(位于磁场中)和,d,时,线圈所受到磁场力大小分别为,F,b,、,F,c,和,F,d,则,(),A.,F,d,F,c,F,b,B.,F,c,F,d,F,b,F,d,D.,F,c,F,b,v,b,当线圈在进入和离开磁场,时,穿过线圈磁通量改变,线圈中产生感应电流,受磁场力作用,其大小为,F,=,BIl,=,B,l,=,因,v,d,v,b,所以,F,d,F,b,F,c,选项D正确。,第94页,10.(课标,21,6分)如图所表示,两个端面半径同为,R,圆柱形铁芯同轴水平放置,相正确端面,之间有一缝隙,铁芯上绕导线并与电源连接,在缝隙中形成一匀强磁场。一铜质细直棒,ab,水平,置于缝隙中,且与圆柱轴线等高、垂直。让铜棒从静止开始自由下落,铜棒下落距离为0.2,R,时,铜棒中电动势大小为,E,1,下落距离为0.8,R,时电动势大小为,E,2,。忽略涡流损耗和边缘效应。关,于,E,1,、,E,2,大小和铜棒离开磁场前两端极性,以下判断正确是,(),A.,E,1,E,2,a,端为正B.,E,1,E,2,b,端为正,C.,E,1,E,2,a,端为正D.,E,1,E,2,b,端为正,第95页,答案D当细直棒下落距离为0.2,R,时,棒速度,v,1,=,=,有效切割长度,l,1,=2,此时刻电动势,E,1,=,Bv,1,l,1,=2,BR,;当棒下落距离为0.8,R,时,棒速度,v,2,=,有效切割长度,l,2,=2,电动势,E,2,=,Bv,2,l,2,=2,BR,比较,E,1,与,E,2,表示式知,E,1,0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),第136页,答案看法析,解析(1)由图像可知,在,ab,段,I,=,(-45 rad/s,15 rad/s),在,bc,段,I,=,-0.05(15 rad/s,45 rad/s),(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(-0.9 V,U,P,0.3 V),在,bc,段,第137页,I,P,=,I,-,而,I,=,-0.05,U,P,=,Br,2,联立可得,I,P,=,-0.05(0.3 V,G,1,由式可知安培力方向与重力方向相反,竖直向上。,(2)对铜条组成回路:,E,=,BLv,=,IR,铜条受到安培力,F,安,=,BIL,由可得,F,安,=,G,2,-,G,1,由得:,磁感应强度大小,B,=,第140页,评析本题为电磁感应、电路与力综合题,考查学生综合能力,整体法与隔离法应用也是,本题特点。,第141页,26.(天津理综,12,20分)超导现象是20世纪人类重大发觉之一,日前我国已研制出世界传输,电流最大高温超导电缆并成功示范运行。,(1)超导体在温度尤其低时电阻能够降到几乎为零,这种性质能够经过试验研究。将一个闭合,超导金属圆环水平放置在匀强磁场中,磁感线垂直于圆环平面向上,逐步降低温度使环发生由,正常态到超导态转变后突然撤去磁场,若今后环中电流不随时间改变,则表明其电阻为,零。请指出自上往下看环中电流方向,并说明理由。,(2)为探究该圆环在超导状态电阻率上限,研究人员测得撤去磁场后环中电流为,I,并经一年,以上时间,t,未检测出电流改变。实际上仪器只能检测出大于,I,电流改变,其中,I,I,当电,流改变小于,I,时,仪器检测不出电流改变,研究人员便认为电流没有改变。设环横截面,积为,S,环中定向移动电子平均速率为,v,电子质量为,m,、电荷量为,e,。试用上述给出各物理,量,推导出,表示式。,(3)若仍使用上述测量仪器,试验连续时间依旧为,t,为使试验取得该圆环在超导状态电阻,率上限,准确程度更高,请提出你提议,并简明说明实现方法。,第142页,答案(1)逆时针方向,理由看法析,(2),=,(3)看法析,解析(1)撤去磁场瞬间,环所围面积磁通量突变为零,由楞次定律可知,环中电流磁场方,向应与原磁场方向相同,即向上。由右手螺旋定则可知,环中电流方向是沿逆时针方向。,(2)设圆环周长为,l,、电阻为,R,由电阻定律得,R,=,设,t,时间内环中电流释放焦耳热而损失能量为,E,由焦耳定律得,E,=,I,2,Rt,设环中单位体积内定向移动电子数为,n,则,I,=,nevS,式中,n,、,e,、,S,不变,只有定向移动电子平均速率改变才会引发环中电流改变。电流改变,大小取,I,时,对应定向移动电子平均速率改变大小为,v,则,I,=,neS,v,设环中定向移动电子降低动能总和为,E,k,则,E,k,=,nlS,第143页,因为,I,I,可得,E,k,=,I,依据能量守恒定律,得,E,=,E,k,联立上述各式,得,=,(3)由,=,看出,在题设条件限制下,适当增大超导电流,能够使试验取得,准确程度更高,经过增大穿过该环磁通量改变率可实现增大超导电流。,第144页,27.(全国,24,15分)如图,匀强磁场磁感应强度方向垂直于纸面向里,大小随时间变,化率,=,k,k,为负常量。用电阻率为,、横截面积为,S,硬导线做成一边长为,l,方框,将方框,固定于纸面内,其右半部位于磁场区域中。求,(1)导线中感应电流大小;,(2)磁场对方框作用力大小随时间改变率。,第145页,答案(1),I,=,(2),=,解析(1)导线框感应电动势为,E,=,=,l,2,B,导线框中电流为,I,=,式中,R,是导线框电阻,依据电阻率公式有,R,=,联立式,将,=,k,代入得,I,=,(2)导线框所受磁场作用力大小为,f,=,BIl,它随时间改变率为,第146页,=,Il,由式得,=,第147页,考点一电磁感应现象楞次定律,1.(广西防城港1月模拟,19)(多项选择)如图所表示,M,为水平放置橡胶圆盘,在其外侧面均匀地,带有负电荷。在,M,正上方用丝线悬挂一个闭合铝环,N,铝环也处于水平面中,且,M,盘和,N,环中,心在同一条竖直线,O,1,O,2,上,现让橡胶盘由静止开始绕,O,1,O,2,轴按图示方向逆时针加速转动,以下,说法正确是(),A.铝环,N,有沿逆时针方向感应电流,B.铝环,N,有扩大趋势,C.橡胶圆盘,M,对铝环,N,作用力方向竖直向下,D.橡胶圆盘,M,对铝环,N,作用力方向竖直向上,三年模拟,A组 201,6,201,8,年高考模拟基础题组,第148页,答案AD圆盘,M,带负电,旋转时形成顺时针方向电流(从上往下看)。依据安培定则可知,在圆盘上方形成磁场方向竖直向下,因为加速转动,所以电流增大,磁场增强,穿过铝环,N,磁,通量增大,依据楞次定律,感应电流产生磁场要妨碍原磁通量改变,铝环,N,有缩小趋势,铝,环中有逆时针方向感应电流,圆盘对铝环力竖直向上,A、D正确,B、C错误。,第149页,2.(广西防城港3月模拟,20)(多项选择)如图所表示,等边闭合三角形线框,开始底边与匀强磁场,边界平行且重合,磁场宽度大于三角形高度,线框由静止释放,穿过该磁场区域,不计空气,阻力,则以下说法正确是,(),A.线框进磁场过程中感应电流沿顺时针方向,B.线框底边刚进入和刚穿出磁场时线框加速度大小可能相同,C.线框出磁场过程,可能做先减速后加速直线运动,D.线框进出磁场过程,经过线框电荷量不一样,第150页,答案BC线框进入磁场过程中,依据楞次定律可知,感应电流沿逆时针方向,A错误;线框底,