专题十 电磁感应
2025年高考物理总复习课件专题十电磁感应第1讲电磁感应现象、楞次定律
高考总复习·物理
核心素养
重要考点
物理观念
(1)理解电磁感应现象、磁通量、自感、涡流 等概念；(2)掌握右手定则、楞次定律、法拉 第电磁感应定律等重要规律
1.电磁感应现象、 磁通量
科学思维
科学探究 科学态度
与责任
综合应用楞次定律、法拉第电磁感应定律分 析问题的能力
通过实验探究影响感应电流方向的因素，习·物理
2.实验步骤 (1)按图连接电路，闭合开关，记录下G中流入电流方 向与灵敏电流计G中指针偏转方向的关系. (2)记下线圈绕向，将线圈和灵敏电流计构成通路. (3)把条形磁铁N极(或S极)向下插入线圈中，并从线圈 中拔出，每次记下电流计中指针偏转方向，然后根据步骤(1)的结论，判 定出感应电流方向，从而可确定感应电流的磁场方向. (4)记录实验现象.
了解电磁感应知识在生活、生产和科学技术 中的应用
2.法拉第电磁感 应定律
3.楞次定律的应 用
4.自感、涡流现 象的分析理解
高考总复习·物理
一、磁通量 1.概念：磁感应强度B与面积S的__乘__积____. 2.公式：Φ=____B_S___.适用条件：匀强磁场；S是__垂__直____磁场的有效面 积. 单位：韦伯(Wb)，1 Wb=__1_T_·_m__2_. 3.意义：穿过某一面积的磁感线的___条__数___. 4.标矢性：磁通量是___标__量___，但有正、负.
高考总复习·物理
例1 (2023年广东二模)如图甲所示，驱动线圈通过开关S与电源连接，
发射线圈放在绝缘且内壁光滑的发射导管内.闭合开关S后，在0~t0内驱动 线圈的电流iab随时间t的变化如图乙所示.在这段时间内，下列说法正确的 是( B )
专题十_电磁感应中的动力学和能量问题
(2)安培力的方向判断
(3)牛顿第二定律及功能关系
2．导体的两种运动状态 (1)导体的平衡状态——静止状态或匀速直线运动状态．
(3)线框 abcd 进入磁场前，做匀加速直线运动；进磁场的过程中， 做匀速直线运动； 进入磁场后到运动至 gh 处， 仍做匀加速直线运 动． 进磁场前线框的加速度大小与重物的加速度大小相同，为 v a＝5 m/s ，该阶段的运动时间为 t1＝a ＝1.2 s
2
l2 进入磁场过程中匀速运动的时间 t2＝v＝0.1 s
水平面成θ＝30°角固定，M、P之间接电阻箱R，导轨所在 空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应 强度为B＝0.5 T．质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上， 其接入电路的电阻值为r.现从静止释放杆ab，测得其在下滑
过程中的最大速度为vm.改变电阻箱的阻值R，得到vm与R的
关系如图乙所示．已知轨道间距为L＝2 m，重力加速度g取 10 m/s2，轨道足够长且电阻不计．
反思总结 分析电磁感应中动力学问题的基本思路
电磁感应中产生的感应电流使导体棒在磁场中受到安培力的
作用，从而影响导体棒的受力情况和运动情况．分析如下：
即学即练1 如图2所示，两光滑平行导轨
水平放置在匀强磁场中，磁场垂直导 轨所在平面，金属棒ab可沿导轨自由 滑动，导轨一端连接一个定值电阻R， 金属棒和导轨电阻不计．现将金属棒 图2 沿导轨由静止向右拉，若保持拉力 F 恒定，经时间 t1 后速度 为 v，加速度为 a1 ，最终以速度 2v做匀速运动；若保持拉力 的功率 P恒定，棒由静止经时间 t2后速度为 v，加速度为 a2， 最终也以速度2v做匀速运动，则 ( )． B．t1>t2 D．a2＝5a1 A．t2＝t1 C．a2＝2a1
专题十电磁感应
S 的回路原来的磁感应强度垂直纸面向里，后来磁感应强度的
方向恰好与原来相反，则回路中磁通量的变化为 2BS，量和磁通量的变化率 (1)三者的区别.
物理量
磁通量Φ 磁通量的变化量ΔΦ
单位
Wb Wb
物理意义
表示某时刻或某位置，穿过某一 面积的磁感线条数的多少 表示在某一过程中穿过某一面积 磁通过电路的磁通量发生变
化，电路中就有感应电动势，因此 A 选项错误 ，C 选项正确． 电路中要想有感应电流，则电路必须闭合，且穿过电路的磁通 量要发生变化，所以 B 选项正确，D 选项错误．
答案：BC智浪教育--普惠英才2．如图 10－1－1 所示，在通电直导线的正下方有矩形导
ΔΦ ΔΦ 是Φ－t 图象上某点切线的 ＝0 时 最大.磁通量的变化率 Δt
1．楞次定律 引起感应电流的磁通量 (1)内容：感应电流的磁场总要阻碍____________________
的变化．
注意：“阻碍”不是“阻止”，而只是延缓4．如图 10－1－2 所示，两个闭合圆形线圈 A、B 的圆心重合， 放在同一水平面内，线圈 B 中通以图中所示的交变电流，设 t＝0 时刻电流沿逆时针方向(图中箭头所示)．对于线圈 A，在 t1～t2 时 间内，下列说法中正确的是( )
图 10－1－2 A．有顺时针方向的电流，且有扩张的趋势 B．有顺时针方向的电流，且有收缩的趋势 C．有逆时针方向的电流，且有扩张的趋势 D．有逆时针方向的电流，且有收缩的趋势
用楞次定律能判定的，并不是用右手定则都能判断出来．如闭
合圆形导线中的磁场逐渐增强，用右手定则就难以判定感应电 流的方向；相反，用楞次定律就很容1．(双选)关于感应电动势和感应电流，下列说法中正确的
是(
)
大学物理电磁感应-PPT课件精选全文完整版
的磁场在其周围空间激发一种电场提供的。这
种电场叫感生电场（涡旋电场）
感生电场 E i
感生电场力 qEi
感生电场为非静 电性场强，故：
e E i dld dm t
Maxwell：磁场变化时，不仅在导体回路中 ，而且在其周围空间任一点激发电场，感生 电场沿任何闭合回路的线积分都满足下述关 系：
E id l d d m t d ds B td S d B t d S
线
形
状
电力线为闭合曲线
E感
dB 0 dt
电 场 的
为保守场作功与路径无关
Edl 0
为e非i 保守E 场感作d功l与路径dd有mt关
性
静电场为有源场
质
EdS
e0
q
感生电场为无源场
E感dS0
➢感生电动势的计算
方法一，由 eLE感dl
需先算E感
方法二， 由 e d
di
(有时需设计一个闭合回路)
2.感生电场的计算
Ei
dl
dm dt
L
当 E具i 有某种对称
性才有可能计算出来
例：空间均匀的磁场被限制在圆柱体内，磁感
强度方向平行柱轴，如长直螺线管内部的场。
磁场随时间变化，且设dB/dt=C >0，求圆柱
内外的感生电场。
则感生电场具有柱对称分布
Bt
此 E i 特点：同心圆环上各点大小相同，方向
磁通量 的变化
感应电流的 磁场方向
感应电流 的方向
电动势 的方向
➢ 楞次定律的另一种表述：
“感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因”
“原因”即磁通变化的原因，“效果”即感应电流的 场
专题十 第2讲 法拉第电磁感应定律 自感
A．合上开关 K 接通电路时，
L2 先亮 L1 后亮，最后一样亮 B．合上开关 K 接通电路时， L1 和 L2 始终一样亮 C．断开开关 K 切断电路时， L2 立即熄灭，L1 过一会儿才熄灭 图 10－2－2
D．断开开关 K 切断电路时，L1、L2 同时立即熄灭
解析：接通电路时，由于线圈的自感作用，L1支路相当于
断路，电流增大得慢，L1 后亮；稳定后，线圈的作用消失，又
相当于短路，L1、L2 并联，亮度一样；断开开关，都过一会儿
才熄灭．
答案：A
4．(双选)如图 10－2－3 所示，A、B 为大小、形状均相同
且内壁光滑，但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度．
两个相同的磁性小球，同时从 A、B 管上端的管口无初速度释
解析：本题考查电磁感应定律的应用．
1 2S－S ΔB 2B－B BS ΔS BS E1＝S t ＝S t ＝ t ，E2＝2B t ＝2B t ＝－ t ，大
小相等，选B. 答案：B ΔΦ 规律总结：感应电动势公式E＝ 只能用来计算平均值. Δt 利用感应电动势公式E＝BLv 计算时，L 应是等效长度，即垂直 切割磁感线的长度.
又据楞次定律可知，感应电流产生的磁场阻碍小球的下落；而
当小球穿过塑料管或胶木管时，管中不产生感应电流，小球做 自由落体运动．故选项A、D 正确． 答案：AD
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法拉第电磁感应定律的应用
【例1】(2010 年江苏卷)一矩形线框置于匀强磁场中，线 框平面与磁场方向垂直，先保持线框的面积不变，将磁感应强 度在 1 s 时间内均匀地增大到原来的两倍，接着保持增大后的 磁感应强度不变，在 1 s 时间内，再将线框的面积均匀地减小 到原来的一半．先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为 ( ) 1 A. 2 B．1 C．2 D．4
专题十电磁感应(讲解部分)(完整版)
E=Blv中的速度v是相对于磁场的速度,若磁场也运动,应注意速度间的相对 关系。
三、感生电动势与动生电动势的比较
感生电动势
动生电动势
产生原因
磁场的变化
导体做切割磁感线运动
移动电荷的非静电力
感生电场对自由电荷的电场力 导体中自由电荷所受洛仑兹力 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
A.从上向下看,导体环中的感应电流的方向先顺时针后逆时针 B.从上向下看,导体环中的感应电流的方向先逆时针后顺时针 C.条形磁铁的加速度一直小于重力加速度 D.条形磁铁的加速度开始小于重力加速度,后大于重力加速度
解析 条形磁铁穿过导体环的过程中,导体环中磁通量方向向上,先增大后 减小,从上向下看,感应电流方向先顺时针后逆时针,A正确,B错误;导体环 中的感应电流产生的磁场始终阻碍条形磁铁运动,所以条形磁铁的加速度 一直小于重力加速度,C正确,D错误。 答案 AC
各物理 量方向 间的关 系图例
因果关系 应用实例
电流→作用力 电动机
运动→电流 发电机
电流→磁场 电磁铁
例4 如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、 MN,当PQ在外力的作用下运动时,MN在磁场力的作用下向右运动,则PQ所 做的运动可能是 ( )
A.向右加速运动 C.向右减速运动
二、电磁感应现象的判断 常见的产生感应电流的三种情况
例2 现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开 关如图所示连接。下列说法中正确的是 ( )
A.开关闭合后,线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转 B.线圈A插入线圈B中后,开关闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转 C.开关闭合后,滑动变阻器的滑片P匀速滑动,会使电流计指针静止在中央 零刻线 D.开关闭合后,只有滑动变阻器的滑片P加速滑动,电流计指针才会偏转
最新2014年高考 物理复习资料专题十 电磁感应
专题十电磁感应考点一电磁感应现象楞次定律1.(2013课标Ⅱ,19,6分)(多选)在物理学发展过程中,观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。
下列叙述符合史实的是()A.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应,该效应揭示了电和磁之间存在联系B.安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说C.法拉第在实验中观察到,在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中,会出现感应电流D.楞次在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化答案ABD2.(2013天津理综,12,20分)超导现象是20世纪人类重大发现之一,日前我国已研制出世界传输电流最大的高温超导电缆并成功示范运行。
(1)超导体在温度特别低时电阻可以降到几乎为零,这种性质可以通过实验研究。
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,逐渐降低温度使环发生由正常态到超导态的转变后突然撤去磁场,若此后环中的电流不随时间变化,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的电阻率上限ρ,研究人员测得撤去磁场后环中电流为I,并经一年以上的时间t未检测出电流变化。
实际上仪器只能检测出大于ΔI的电流变化,其中ΔI≪I,当电流的变化小于ΔI时,仪器检测不出电流的变化,研究人员便认为电流没有变化。
设环的横截面积为S,环中定向移动电子的平均速率为v,电子质量为m、电荷量为e。
试用上述给出的各物理量,推导出ρ的表达式。
(3)若仍使用上述测量仪器,实验持续时间依旧为t,为使实验获得的该圆环在超导状态的电阻率上限ρ的准确程度更高,请提出你的建议,并简要说明实现方法。
答案(1)逆时针方向,理由见解析(2)ρ=(3)见解析解析(1)撤去磁场瞬间,环所围面积的磁通量突变为零,由楞次定律可知,环中电流的磁场方向应与原磁场方向相同,即向上。
高考物理一轮总复习专题10电磁感应第2讲法拉第电磁感应定律自感涡流课后提能演练
专题十 第2讲知识巩固练1．如图甲所示，100匝的线圈(图中只画了2匝)两端A 、B 与一个理想电压表相连．线圈内有指向纸内方向的匀强磁场，线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化．下列说法正确的是( )A ．A 端应接电压表正接线柱，电压表的示数为150 VB ．A 端应接电压表正接线柱，电压表的示数为50.0 VC ．B 端应接电压表正接线柱，电压表的示数为150 VD ．B 端应接电压表正接线柱，电压表的示数为50.0 V【答案】B 【解析】线圈相当于电源，由楞次定律可知A 相当于电源的正极，B 相当于电源的负极，故A 应该与理想电压表的正接线柱相连．由法拉第电磁感应定律得E ＝nΔΦΔt ＝100×0.15－0.10.1V ＝50.0 V ，电压表的示数为50.0 V ，故B 正确．2．如图所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场．若第一次用0.3 s 时间拉出，外力所做的功为W 1，通过导线截面的电荷量为q 1；第二次用0.9 s 时间拉出，外力所做的功为W 2，通过导线截面的电荷量为q 2，则( )A ．W 1<W 2，q 1<q 2B ．W 1<W 2，q 1＝q 2C ．W 1>W 2，q 1＝q 2D ．W 1>W 2，q 1>q 2【答案】C 【解析】第一次用0.3 s 时间拉出，第二次用0.9 s 时间拉出，两次速度比为3∶1，由E ＝BLv ，两次感应电动势比为3∶1，两次感应电流比为3∶1，由于F 安＝BIL ，两次安培力比为3∶1，由于匀速拉出匀强磁场，所以外力比为3∶1，根据功的定义W ＝Fx ，所以W 1∶W 2＝3∶1；根据电量q ＝I Δt ，感应电流I ＝E R ，感应电动势E ＝ΔΦΔt ，得q ＝ΔΦR，所以q 1∶q 2＝1∶1，故W 1＞W 2，q 1＝q 2.故C 正确．3．(2021年龙岩二模)如图所示，abcd 为水平放置的平行“”形光滑金属导轨，导轨间距为l ，电阻不计．导轨间有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B .金属杆放置在导轨上，与导轨的接触点为M 、N ，并与导轨成θ角．金属杆以ω 的角速度绕N 点由图示位置匀速转动到与导轨ab 垂直，转动过程中金属杆与导轨始终接触良好，金属杆单位长度的电阻为r .则在金属杆转动的过程中( )A ．M 、N 两点电势相等B ．金属杆中感应电流的方向由N 流向MC ．电路中感应电流的大小始终为Bl ω2rD ．电路中通过的电荷量为Bl2r tan θ【答案】A 【解析】根据题意可知，金属杆MN 为电源，导轨为外电路，由于导轨电阻不计，外电路短路，M 、N 两点电势相等，A 正确；转动过程中磁通量减小，根据楞次定律可知金属杆中感应电流的方向是由M 流向N ，B 错误；由于切割磁场的金属杆长度逐渐变短，感应电动势逐渐变小，回路中的感应电流逐渐变小，C 错误；因为导体棒MN 在回路中的有效切割长度逐渐减小，所以接入电路的电阻逐渐减小，不能根据q ＝ΔΦR计算通过电路的电荷量，D 错误．4．(多选)如图所示的电路中，电感L 的自感系数很大，电阻可忽略，D 为理想二极管，则下列说法正确的有( )A ．当S 闭合时，L 1立即变亮，L 2逐渐变亮B ．当S 闭合时，L 1一直不亮，L 2逐渐变亮C ．当S 断开时，L 1立即熄灭，L 2也立即熄灭D ．当S 断开时，L 1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭 【答案】BD5．(2021年莆田质检)(多选)如图甲所示，边长为L 的正方形单匝线框水平放置，左侧一半置于沿竖直方向的匀强磁场中，线框的左侧接入电阻R ，右侧接入电容器，其余电阻不计．若磁场的磁感应强度B 随时间t 的变化规律如图乙所示(规定竖直向下为正方向)，则在0～2t 0时间内( )A ．电容器a 板带负电B ．线框中磁通量变化为零C ．线框中产生的电动势为B 0L 22t 0D ．通过电阻R 的电流为B 0L 22Rt 0【答案】AC 【解析】由题图可知在0～t 0时间内磁场向上减小，根据楞次定律，可知线圈中产生逆时针方向的充电电流，则电容器a 板带负电，A 正确；因磁感应强度的变化率不为零，则线框中磁通量变化不为零，B 错误；线框中产生的电动势E ＝ΔΦΔt ＝ΔB ·12L2Δt ＝B 0L 22t 0，C 正确；因电动势恒定，则回路中只有瞬时的充电电流，电容器充电完毕后，回路中电流变为零，D 错误．6．(多选)如图所示，半径为2r 的弹性螺旋线圈内有垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域，磁场区域的半径为r ，已知弹性螺旋线圈的电阻为R ，线圈与磁场区域共圆心，则以下说法正确的是( )A ．保持磁场不变，线圈的半径由2r 变到3r 的过程中，有顺时针的电流B ．保持磁场不变，线圈的半径由2r 变到0.5r 的过程中，有逆时针的电流C ．保持半径不变，使磁场随时间按B ＝kt 变化，线圈中的电流为k πr 2RD ．保持半径不变，使磁场随时间按B ＝kt 变化，线圈中的电流为2k πr2R【答案】BC 【解析】在线圈的半径由2r 变到3r 的过程中，穿过线圈的磁通量不变，则线圈内没有感应电流，故A 错误；当线圈的半径由2r 变到0.5r 的过程中，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律，则有逆时针的电流，故B 正确；保持半径不变，使磁场随时间按B ＝kt 变化，根据法拉第电磁感应定律，有E ＝ΔB Δt ·πr 2＝k πr 2，因此线圈中的电流I ＝E R＝k πr 2R，故C 正确，D 错误． 7．(2021年株洲质检) 零刻度在表盘正中间的电流计，非常灵敏，通入电流后，线圈所受安培力和螺旋弹簧的弹力作用达到平衡时，指针在示数附近的摆动很难停下，使读数变得困难．在指针转轴上装上的扇形铝框或扇形铝板，在合适区域加上磁场，可以解决此困难．下列方案合理的是( )A BC D【答案】D 【解析】当指针向左偏转时，铝框或铝板可能会离开磁场，产生不了涡流，起不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下，A、C方案不合理，A、C错误；磁场在铝框中间，当指针偏转角度较小时，铝框不能切割磁感线，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，B错误，D正确．8．(2021年郑州模拟)(多选)涡流检测是工业上无损检测的方法之一．如图所示，线圈中通以一定频率的正弦式交变电流，靠近待测工件时，工件内会产生涡流，同时线圈中的电流受涡流影响也会发生变化．下列说法正确的是( )A．涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化B．涡流的频率等于通入线圈的交变电流的频率C．通电线圈和待测工件间存在恒定的作用力D．待测工件可以是塑料或橡胶制品【答案】AB综合提升练9．(多选)如图甲所示，螺线管内有一平行于轴线的磁场，规定图中箭头所示方向为磁感应强度B的正方向，螺线管与U形导线框cdef相连，导线框cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环面积为S，圆环与导线框cdef在同一平面内．当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时，下列说法正确的是( )A ．在t 1时刻，金属圆环L 内的磁通量最大，最大值Φm ＝B 0S B ．在t 2时刻，金属圆环L 内的磁通量最大C ．在t 1～t 2时间内，金属圆环L 有扩张的趋势D ．在t 1～t 2时间内，金属圆环L 内有顺时针方向的感应电流 【答案】BD10．(多选)空间有磁感应强度为B 的有界匀强磁场区域，磁场方向如图所示，有一边长为L 、电阻为R 、粗细均匀的正方形金属线框abcd 置于匀强磁场区域中，ab 边跟磁场的右边界平行，若金属线框在外力作用下以速度v 向右匀速运动，下列说法正确的是( )A ．当ab 边刚离开磁场时，cd 边两端的电压为3BLv4B ．从ab 边到磁场的右边界至cd 边离开磁场的过程中，外力所做的功为B 2L 3vRC ．从ab 边到磁场的右边界至cd 边离开磁场的过程中，外力做功的功率为B 2L 2vRD ．从ab 边到磁场的右边界至cd 边离开磁场的过程中，通过线框某一截面的电量为BL 2R【答案】ABD 【解析】当ab 边刚离开磁场时，线框只有cd 边切割磁感线，产生的电动势为E ＝BLv ，cd 边为等效电源，两端的电压为闭合电路的路端电压，电路等价为四个电阻串联，cd 边为一个内阻R 4，外电路为三个R 4的电阻，故有U dc ＝E R 4＋3R 4×3·R 4＝3BLv4，故A正确；从ab 边到磁场的右边界至cd 边离开磁场的匀速过程，产生的恒定电流为I ＝E R，由动能定理W F 外－W F 安＝0，由功的定义W F 安＝F 安·L ＝BIL ·L ，可解得W F 外＝B BLv R L 2＝B 2L 3vR ，故B 正确；由能量守恒定律P F 外·t －P F 安·t ＝0，可得P F 外＝P F 安＝F 安·v ＝B BLv R L ·v ＝B 2L 2v 2R，故C 错误；根据电量的定义q ＝I ·Δt ，I ＝ER，E ＝ΔΦΔt ，联立可得q ＝ΔΦR，从ab 边到磁场的右边界到cd 边离开磁场的过程中，磁通量的变化量为ΔΦ＝B ΔS ＝BL 2，可得q＝BL 2R，故D 正确． 11．如图所示，匀强磁场的磁感应强度方向竖直向上，大小为B 0，用电阻率为ρ，横截面积为S 的导线做成的边长为l 的正方形线框abcd 水平放置，OO ′为过ad 、bc 两边中点的直线，线框全部都位于磁场中．现把线框右半部分固定不动，而把线框左半部分以OO ′为轴向上转动60°，如图中虚线所示．(1)求转动过程中通过导线横截面的电荷量；(2)若转动后磁感应强度随时间按B ＝B 0＋kt 变化(k 为常量)，求出磁场对线框ab 边的作用力大小随时间变化的关系式．解：(1)线框在转动过程中产生的平均感应电动势 E ＝ΔΦΔt＝B 0·12l 2cos 60°Δt＝B 0l 24Δt， ①在线框中产生的平均感应电流I ＝E R，② R ＝ρ4l S，③ 转动过程中通过导线横截面的电荷量q ＝I Δt ， ④ 联立①～④解得q ＝B 0lS16ρ.⑤(2)若转动后磁感应强度随时间按B ＝B 0＋kt 变化，在线框中产生的感应电动势大小E ＝ΔB ·S Δt＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12l 2cos 60°＋l 22ΔB Δt＝3l24k ，⑥在线框中产生的感应电流I ＝E R，⑦线框ab 边所受安培力的大小F ＝BIl ，⑧联立⑥～⑧解得F ＝(B 0＋kt )3kl 2S16ρ.。
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专题十电磁感应考点一电磁感应现象楞次定律1.(2013课标Ⅱ,19,6分)(多选)在物理学发展过程中,观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。
下列叙述符合史实的是()A.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应,该效应揭示了电和磁之间存在联系B.安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说C.法拉第在实验中观察到,在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中,会出现感应电流D.楞次在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化答案ABD2.(2013天津理综,12,20分)超导现象是20世纪人类重大发现之一,日前我国已研制出世界传输电流最大的高温超导电缆并成功示范运行。
(1)超导体在温度特别低时电阻可以降到几乎为零,这种性质可以通过实验研究。
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,逐渐降低温度使环发生由正常态到超导态的转变后突然撤去磁场,若此后环中的电流不随时间变化,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的电阻率上限ρ,研究人员测得撤去磁场后环中电流为I,并经一年以上的时间t未检测出电流变化。
实际上仪器只能检测出大于ΔI的电流变化,其中ΔI≪I,当电流的变化小于ΔI时,仪器检测不出电流的变化,研究人员便认为电流没有变化。
设环的横截面积为S,环中定向移动电子的平均速率为v,电子质量为m、电荷量为e。
试用上述给出的各物理量,推导出ρ的表达式。
(3)若仍使用上述测量仪器,实验持续时间依旧为t,为使实验获得的该圆环在超导状态的电阻率上限ρ的准确程度更高,请提出你的建议,并简要说明实现方法。
答案(1)逆时针方向,理由见解析(2)ρ=(3)见解析解析(1)撤去磁场瞬间,环所围面积的磁通量突变为零,由楞次定律可知,环中电流的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,环中电流的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=ρ①设t时间内环中电流释放焦耳热而损失的能量为ΔE,由焦耳定律得ΔE=I2Rt②设环中单位体积内定向移动电子数为n,则I=nevS③式中n、e、S不变,只有定向移动电子的平均速率的变化才会引起环中电流的变化。
电流变化大小取ΔI 时,相应定向移动电子的平均速率变化的大小为Δv,则ΔI=neSΔv④设环中定向移动电子减少的动能总和为ΔE k,则ΔE k=nlS⑤由于ΔI≪I,可得ΔE k=ΔI⑥根据能量守恒定律,得ΔE=ΔE k⑦联立上述各式,得ρ=⑧(3)由ρ=看出,在题设条件限制下,适当增大超导电流,可以使实验获得ρ的准确程度更高,通过增大穿过该环的磁通量变化率可实现增大超导电流。
考点二法拉第电磁感应定律自感互感3.(2013北京理综,17,6分)如图,在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动,MN中产生的感应电动势为E1;若磁感应强度增为2B,其他条件不变,MN中产生的感应电动势变为E2。
则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比E1∶E2分别为()A.c→a,2∶1B.a→c,2∶1C.a→c,1∶2D.c→a,1∶2答案C4.(2013四川理综,7,6分)(多选)如图所示,边长为L、不可形变的正方形导线框内有半径为r的圆形磁场区域,其磁感应强度B随时间t的变化关系为B=kt(常量k>0)。
回路中滑动变阻器R的最大阻值为R0,滑动片P位于滑动变阻器中央,定值电阻R1=R0、R2=。
闭合开关S,电压表的示数为U,不考虑虚线MN右侧导体的感应电动势,则()A.R2两端的电压为B.电容器的a极板带正电C.滑动变阻器R的热功率为电阻R2的5倍D.正方形导线框中的感应电动势为kL2答案AC考点三电磁感应中的图象问题5.(2013课标Ⅰ,17,6分)如图,在水平面(纸面)内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和MN,其中ab、ac在a点接触,构成“V”字型导轨。
空间存在垂直于纸面的均匀磁场。
用力使MN向右匀速运动,从图示位置开始计时,运动中MN始终与∠bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触。
下列关于回路中电流i与时间t的关系图线,可能正确的是()答案A6.(2013课标Ⅱ,16,6分)如图,在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框;在导线框右侧有一宽度为d(d>L)的条形匀强磁场区域,磁场的边界与导线框的一边平行,磁场方向竖直向下。
导线框以某一初速度向右运动。
t=0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合,随后导线框进入并通过磁场区域。
下列v-t图像中,可能正确描述上述过程的是()答案D7.(2013浙江理综,15,6分)磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区,刷卡器中有检测线圈。
当以速度v0刷卡时,在线圈中产生感应电动势,其E-t关系如图所示。
如果只将刷卡速度改为,线圈中的E-t关系图可能是()答案D8.(2013福建理综,18,6分)如图,矩形闭合导体线框在匀强磁场上方,由不同高度静止释放,用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻。
线框下落过程形状不变,ab边始终保持与磁场水平边界线OO'平行,线框平面与磁场方向垂直。
设OO'下方磁场区域足够大,不计空气影响,则下列哪一个图像不可能．．．反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律()答案A9.(2013广东理综,36,18分)如图(a)所示,在垂直于匀强磁场B的平面内,半径为r的金属圆盘绕过圆心O的轴转动,圆心O和边缘K通过电刷与一个电路连接。
电路中的P是加上一定正向电压才能导通的电子元件。
流过电流表的电流I与圆盘角速度ω的关系如图(b)所示,其中ab段和bc段均为直线,且ab段过坐标原点。
ω>0代表圆盘逆时针转动。
已知:R=3.0Ω,B=1.0T,r=0.2m。
忽略圆盘、电流表和导线的电阻。
(1)根据图19(b)写出ab、bc段对应的I与ω的关系式;(2)求出图19(b)中b、c两点对应的P两端的电压U b、U c;(3)分别求出ab、bc段流过P的电流I P与其两端电压U P的关系式。
图(a)图(b)答案见解析解析(1)由图象可知,在ab段I=(-45rad/s≤ω≤15rad/s)在bc段I=-0.05(15rad/s<ω≤45rad/s)(2)由题意可知,P两端的电压U P等于圆盘产生的电动势,U P=Br2ωb点时ωb=15rad/sU b=Br2ωb=0.3Vc点时ωc=45rad/sU c=Br2ωc=0.9V(3)由图象中电流变化规律可知电子元件P在b点时开始导通,则:在ab段I P=0(-0.9V≤U P≤0.3V)在bc段I P=I-而I=-0.05U P=Br2ω联立可得I P=-0.05(0.3V<U P≤0.9V)考点四电磁感应的综合问题10.(2013天津理综,3,6分)如图所示,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的匀强磁场外,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,线框上产生的热量为Q1,通过线框导体横截面的电荷量为q1;第二次bc边平行MN进入磁场,线框上产生的热量为Q2,通过线框导体横截面的电荷量为q2,则()A.Q1>Q2,q1=q2B.Q1>Q2,q1>q2C.Q1=Q2,q1=q2D.Q1=Q2,q1>q2答案A11.(2013安徽理综,16,6分)如图所示,足够长平行金属导轨倾斜放置,倾角为37°,宽度为0.5m,电阻忽略不计,其上端接一小灯泡,电阻为1Ω。
一导体棒MN垂直于导轨放置,质量为0.2kg,接入电路的电阻为1Ω,两端与导轨接触良好,与导轨间的动摩擦因数为0.5。
在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度为0.8T。
将导体棒MN由静止释放,运动一段时间后,小灯泡稳定发光,此后导体棒MN的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为(重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6)()A.2.5m/s1WB.5m/s1WC.7.5m/s9WD.15m/s9W答案B12.(2013课标Ⅰ,25,19分)如图,两条平行导轨所在平面与水平地面的夹角为θ,间距为L。
导轨上端接有一平行板电容器,电容为C。
导轨处于匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向垂直于导轨平面。
在导轨上放置一质量为m的金属棒,棒可沿导轨下滑,且在下滑过程中保持与导轨垂直并良好接触。
已知金属棒与导轨之间的动摩擦因数为μ,重力加速度大小为g。
忽略所有电阻。
让金属棒从导轨上端由静止开始下滑,求:(1)电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系;(2)金属棒的速度大小随时间变化的关系。
答案(1)Q=CBLv(2)v=gt13.(2013重庆理综,7,15分)小明在研究性学习中设计了一种可测量磁感应强度的实验,其装置如图所示。
在该实验中,磁铁固定在水平放置的电子测力计上,此时电子测力计的读数为G1,磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场,其余区域磁场不计。
直铜条AB的两端通过导线与一电阻连接成闭合回路,总阻值为R。
若让铜条水平且垂直于磁场,以恒定的速率v在磁场中竖直向下运动,这时电子测力计的读数为G2,铜条在磁场中的长度为L。
(1)判断铜条所受安培力的方向,G1和G2哪个大?(2)求铜条匀速运动时所受安培力的大小和磁感应强度的大小。
答案(1)安培力方向竖直向上,G2>G1(2)F安=G2-G1,B=。