1、章末分层突破自我校对感应电流阻碍磁通量的变化切割自身电流相反相同阻碍变化横截面积长短次级线圈转换开关电容器 四规律的比较应用规律比较 基本现象应用的规律运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流的作用左手定则电磁部分导体做切割磁感线运动右手定则感应闭合回路磁通量变化楞次定律(多选)如图21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()图21A向右加速运动B向左加速运动C向右减速运动D向左减速运动【解析】当PQ向右运动时，用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由QP，由安培定则可知穿过L1
2、的磁场方向是自下而上的；若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律可以判断流过MN的感应电流是从NM的，用左手定则可判定MN受到向左的安培力，将向左运动，可见选项A不正确；若PQ向右减速运动，流过MN的感应电流方向、感应电流所受的安培力的方向均将反向，MN向右运动，所以选项C是正确的；同理可判断B项是正确的，D项是错误的【答案】BC使用哪只手要看题中具体情景中的因果关系，“因电而动”用左手，“因动而电”用右手，“因电而磁”用右手电磁感应中的图象问题电磁感应的图象问题是高考中的热点问题，它要求考生做到三会：会识图认识图象，理解图象的物理意义；会作图依据物理现象、物理过程、物理规律画出
3、相应的图象；会用图能用图象分析、描述电磁感应过程，用图象法解决问题图象问题一般有两种类型，一是图象类型、二是问题类型两种类型具体如下表：图象类型(1)磁感应强度B、磁通量、感应电动势E和感应电流I随时间t变化的图象，即Bt图象、t图象、Et图象和It图象(2)对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常常涉及感应电动势E和感应电流I随线圈位移x变化的图象，即Ex图象和Ix图象问题类型(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量分析图象问题时应特别关注的四点事项：(1)图象中两个坐标轴各代表什么意思(2)图象中横纵坐标的正、负各表示
4、什么意思(3)画图象时应注意初始状态如何以及正方向的选取(4)注意图象横轴、纵轴截距以及图线斜率、图线包围面积的物理意义求解时要注意相关规律的应用，如右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等；求解时要分清“过程段”，对每个阶段导体的切割情况或回路的变化情况都要仔细分析，并进一步确定电动势和电流等的变化规律，有的甚至要对线框进行受力分析和运动分析如图22所示，宽度为d的有界匀强磁场，方向垂直于纸面向里在纸面所在平面内有一对角线长也为d的正方形闭合线圈ABCD，沿AC方向垂直磁场边界匀速穿过该磁场区域规定逆时针方向为感应电流的正方向，t0时C点恰好进入磁场，则从C点进入磁场开始到A点离开磁场为止，
5、闭合线圈中感应电流随时间的变化图象正确的是()图22 【解析】线圈在进磁场的过程中，根据楞次定律可知，感应电流的方向为CBADC方向，即为正值，在出磁场的过程中，根据楞次定律知，感应电流的方向为ABCDA，即为负值在线圈进入磁场直到进入一半的过程中，切割的有效长度均匀增大，感应电动势均匀增大，则感应电流均匀增大，在线圈继续运动至全部进入磁场的过程中，切割的有效长度均匀减小，感应电动势均匀减小，则感应电流均匀减小；在线圈出磁场直到离开一半的过程中，切割的有效长度均匀增大，感应电流均匀增大，在线圈全部出磁场的过程中，切割的有效长度均匀减小，感应电流均匀减小故A正确，B、C、D错误【答案】A电磁感应
6、中的力学问题1.解决电磁感应现象中的力学问题的一般思路(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向；(2)求回路中的电流；(3)分析研究导体受力情况(包含安培力，用左手定则确定其方向)；(4)根据牛顿第二定律或物体受力平衡列方程求解2受力情况、运动情况的动态分析导体受力运动产生感应电动势感应电流通电导体受安培力作用合外力变化加速度变化速度变化感应电动势变化周而复始地循环，最终结果是加速度等于零，导体达到稳定运动状态处理此类问题要画好受力示意图，抓住加速度a0时，速度v达到最值的特点如图23所示，AB、CD是两根足够长的固定平行金属导轨，两导轨间的距离为L，导轨平面与水平面间的夹
7、角为，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在导轨的AC端连接有一个阻值为R的电阻，一根垂直于导轨放置的金属棒ab，质量为m，从静止开始沿导轨下滑，求ab棒的最大速度为多少？(已知ab与导轨间的动摩擦因数为，导轨与金属的电阻都不计)图23【解析】金属棒ab下滑时产生的感应电流的方向和受力情况如图所示，金属棒ab沿导轨下滑过程中受到重力mg，支持力FN、摩擦力Ff和安培力F安四个力作用金属棒下滑产生的感应电动势为EBLv，闭合回路中产生的感应电流为I，安培力F安的方向沿斜面向上，其大小为：F安BILBL 根据牛顿第二定律得：mgsin mgcos ma金属棒由
8、静止开始下滑后，做加速度逐渐减小的变加速运动，当加速度减小到零时，速度增至最大，以后金属棒将以这个最大速度匀速下滑此时mgsin mgcos 0解上式得vmax【答案】1(多选)(2015全国卷)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”实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可以自由旋转的磁针，如图24所示实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后下列说法正确的是()图24A圆盘上产生了感应电动势B圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D圆盘中的自由电子
9、随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动【解析】当圆盘转动时，圆盘的半径切割磁针产生的磁场的磁感线，产生感应电动势，选项A正确； 如图所示，铜圆盘上存在许多小的闭合回路，当圆盘转动时，穿过小的闭合回路的磁通量发生变化，回路中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流阻碍其相对运动，但抗拒不了相对运动，故磁针会随圆盘一起转动，但略有滞后，选项B正确D错误；在圆盘转动过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量始终为零，选项C错误；【答案】AB2(2015全国卷)如图25，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、
10、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc.已知bc边的长度为l.下列判断正确的是()图25AUaUc，金属框中无电流BUb Uc，金属框中电流方向沿abcaCUbcBl2，金属框中无电流DUbcBl2，金属框中电流方向沿acba【解析】金属框abc平面与磁场平行，转动过程中磁通量始终为零，所以无感应电流产生，选项B、D错误转动过程中bc边和ac边均切割磁感线，产生感应电动势，由右手定则判断UaUc，UbUc，选项A错误由转动切割产生感应电动势的公式得UbcBl2，选项C正确【答案】C3(多选)(2016全国甲卷)法拉第圆盘发电机的示意图如图26所示铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边
11、缘和铜轴接触圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是()图26A若圆盘转动的角速度恒定，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的方向流动C若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化D若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍【解析】由右手定则知，圆盘按如题图所示的方向转动时，感应电流沿a到b的方向流动，选项B正确；由感应电动势EBl2知，角速度恒定，则感应电动势恒定，电流大小恒定，选项A正确；角速度大小变化，感应电动势大小变化，但感应电流方向不变，选项C错误；若变为原来的2倍，则感
12、应电动势变为原来的2倍，电流变为原来的2倍，由PI2R知，电流在R上的热功率变为原来的4倍，选项D错误【答案】AB4(2016北京高考)如图27所示，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，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb.不考虑两圆环间的相互影响下列说法正确的是()图27AEaEb41，感应电流均沿逆时针方向BEaEb41，感应电流均沿顺时针方向CEaEb21，感应电流均沿逆时针方向DEaEb21，感应电流均沿顺时针方向【解析】由楞次定律知，题中圆环感应电流产生的磁场与原磁场方向相反，故感应电流沿顺时针方向由法拉第电磁感
13、应定律知E，由于两圆环半径之比RaRb21，所以EaEb41，选项B正确【答案】B5(2016全国甲卷)如图28，水平面(纸面)内间距为l的平行金属导轨间接一电阻，质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上t0时，金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动t0时刻，金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动杆与导轨的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为.重力加速度大小为g.求图28(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小；(2)电阻的阻值【解析】(1)设金属杆进入磁场前的加速度大小为a，由牛顿第二定律得
14、maFmg设金属杆到达磁场左边界时的速度为v，由运动学公式有vat0当金属杆以速度v在磁场中运动时，由法拉第电磁感应定律，杆中的电动势为EBlv联立式可得EBlt0(2)设金属杆在磁场区域中匀速运动时，金属杆中的电流为I，根据欧姆定律I式中R为电阻的阻值金属杆所受的安培力为fBlI因金属杆做匀速运动，由牛顿运动定律得Fmgf0联立式得R.【答案】(1)Blt0(2)我还有这些不足：(1) (2) 我的课下提升方案：(1) (2) 章末综合测评(二)(时间：60分钟分值：100分)一、选择题(本大题共10个小题，每小题6分，共60分在每小题给出的四个选项中，第17题只有一项符合题目要求，第810
15、题有多项符合题目要求全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是()A感应电动势的大小与线圈的匝数无关B穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同【解析】由法拉第电磁感应定律En知，感应电动势的大小与线圈匝数有关，A错感应电动势正比于，与磁通量的大小无直接关系，B错误，C正确根据楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，即“增反减同”，D错误【答案】C2水平放置的金属
16、框架cdef处于如图1所示的匀强磁场中，金属棒ab处于粗糙的框架上且接触良好，从某时刻开始，磁感应强度均匀增大，金属棒ab始终保持静止，则() 【导学号：78870045】图1Aab中电流增大，ab棒所受摩擦力增大Bab中电流不变，ab棒所受摩擦力不变Cab中电流不变，ab棒所受摩擦力增大Dab中电流增大，ab棒所受摩擦力不变【解析】由法拉第电磁感应定律ES知，磁感应强度均匀增大，则ab中感应电动势和电流不变，由FfF安BIL知摩擦力增大，选项C正确【答案】C3.如图2所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域，细金属棒PQ沿导轨从MN处匀速运动到MN的过程中，棒上感应电动势E随时间t变化的图示，
17、可能正确的是()图2【解析】在金属棒PQ进入磁场区域之前或出磁场后，棒上均不会产生感应电动势，D项错误在磁场中运动时，感应电动势EBlv，与时间无关，保持不变，故A选项正确【答案】A4. (2015重庆高考)如图3为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S.若在t1到t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间线圈两端a和b之间的电势差ab() 【导学号：78870046】图3A恒为B从0均匀变化到C恒为D从0均匀变化到【解析】根据法拉第电磁感应定律得，感应电动势Enn，由楞次定律和右手螺旋定则可判断b点电势高于a点电势，因
18、磁场均匀变化，所以感应电动势恒定，因此a、b两点电势差恒为abn，选项C正确【答案】C5美国大众科学月刊网站2011年6月22日报道，美国明尼苏达大学的研究人员发现，一种具有独特属性的新型合金能够将热能直接转化为电能具体而言，只要略微提高温度，这种合金会从非磁性合金变成强磁性合金，从而在环绕它的线圈中产生电流，其简化模型如图4所示M为圆柱形合金材料，N为线圈，套在圆柱形合金材料上，线圈的半径大于合金材料的半径现对M进行加热，则()图4AN中将产生逆时针方向的电流BN中将产生顺时针方向的电流CN线圈有收缩的趋势DN线圈有扩张的趋势【解析】当对M加热使其温度升高时，M的磁性变强，穿过N内的磁通量增
19、加，则N中感应电流的磁场阻碍其增加，故N有扩张的趋势，才能使穿过N的磁通量减少，C错，D对，由于不知M的磁场方向，故不能判断N中的感应电流方向，A、B均错【答案】D6如图5甲所示，光滑导轨水平放置在竖直方向的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间的变化规律如图乙所示(规定向下为正方向)，导体棒ab垂直导轨放置，除电阻R的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab在水平外力F的作用下始终处于静止状态规定ab的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力的正方向，则在02t0时间内，能正确反映流过导体棒ab的电流与时间或外力与时间关系的图线是() 【导学号：78870047】图5【解析】在0t0时间内磁通量为
20、向上减少，t02t0时间内磁通量为向下增加，两者等效，且根据Bt图线可知，两段时间内磁通量的变化率相等，根据楞次定律可判断02t0时间内均产生由b到a的大小不变的感应电流，选项A、B均错误；在0t0可判断所受安培力的方向水平向右，则所受水平外力方向向左，大小FBIL随B的减小呈线性减小；在t02t0时间内，可判断所受安培力的方向水平向左，则所受水平外力方向向右，大小FBIL随B的增加呈线性增加，选项D正确【答案】D7.如图6所示，边长为L的正方形导线框质量为m，由距磁场H高处自由下落，其下边ab进入匀强磁场后，线圈开始做减速运动，直到其上边cd刚刚穿出磁场时，速度减为ab边进入磁场时的一半，磁
21、场的宽度也为L，则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为() 【导学号：78870048】图6A2mgLB2mgLmgHC2mgLmgHD2mgLmgH【解析】正方形导线框由距磁场H高处自由下落到磁场上边缘时速度为v，进入磁场后，磁通量变化有感应电流产生，受到磁场对电流向上的安培力作用，安培力对线框做负功，使机械能转化为电能，从而产生焦耳热，据QE机mg(H2L)m()22mgLmgH，故选C.【答案】C8如图7所示，在空间存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.一水平放置的长度为L的金属杆ab与圆弧形金属导轨P、Q紧密接触，P、Q之间接有电容为C的电容器若ab杆绕a点以角速度沿逆时针方向匀速
22、转动，则下列说法正确的是()图7A电容器与a相连的极板带正电B电容器与b相连的极板带正电C电容器的带电量是D电容器的带电量是【解析】若ab杆绕a点以角速度沿逆时针方向匀速转动，产生的感应电动势为EBL2/2.由CQ/E解得电容器的带电量是Q，选项C错误，D正确右手定则可判断出感应电动势方向b指向a，电容器与a相连的极板带正电，选项A正确，B错误【答案】AD9如图8所示，两端与定值电阻相连的光滑平行金属导轨倾斜放置，其中R1R22R，导轨电阻不计，导轨宽度为L，匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感应强度为B.导体棒ab的电阻为R，垂直导轨放置，与导轨接触良好释放后，导体棒ab沿导轨向下滑动，某时刻流过
23、R2的电流为I，在此时刻() 【导学号：78870049】图8A重力的功率为6I2RB导体棒ab消耗的热功率为4I2RC导体棒受到的安培力的大小为2BILD导体棒的速度大小为【解析】导体棒ab向下滑动切割磁感线产生感应电动势，R1与R2并联接在ab两端，R1R22R，设当ab棒速度为v时，流过R2的电流为I，由闭合电路欧姆定律知2I，解得v，此时ab棒重力的功率为Pmgv sin mg sin ，ab棒消耗的热功率为P(2I)2R4I2R，ab棒受到的安培力大小为FB2IL2BIL，综上知B、C正确，A、D错误【答案】BC10如图9所示，两根等高光滑的圆弧轨道，半径为r、间距为L，轨道电阻不计
24、在轨道顶端连有一阻值为R的电阻，整个装置处在一竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B.现有一根长度稍大于L、电阻不计的金属棒从轨道最低位置cd开始，在拉力作用下以初速度v0向右沿轨道做匀速圆周运动至ab处，则该过程中()图9A通过R的电流方向由外向内B通过R的电流方向由内向外CR上产生的热量为D流过R的电荷量为【解析】cd棒运动至ab处的过程中，闭合回路中的磁通量减小，再由楞次定律及安培定则可知，回路中电流方向为逆时针方向(从上向下看)，则通过R的电流为由外向内，故A对，B错通过R的电荷量为q，D错将棒的瞬时速度v0分解，水平方向的分速度对产生感应电动势有贡献，求出电流的有效值，即可求出棒中产生
25、的热量，金属棒在运动过程中水平方向的分速度vxv0cos ，金属棒切割磁感线产生正弦交变电流Icos ，其有效值为I，金属棒的运动时间为t，R上产生的热量为Qt，C对【答案】AC二、非选择题(本题共3个小题，共40分，计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)11(10分)固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd边长为L，其中ab是一段电阻为R的均匀电阻丝，其余三边均为电阻可忽略的铜线，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，现有一段与ab完全相同的电阻丝PQ架在导线框上，如图10所示，以恒定的速度v从ad滑向bc，当PQ滑过的距离时，通过aP段电阻丝的电流是多大？方向如何？ 【导学
26、号：78870050】图10【解析】当PQ滑过的距离时，其等效电路图如图所示PQ切割磁感线产生的感应电动势为EBLv感应电流为I，R总RRR，IaPI电流方向为从P到a.【答案】从P到a12(14分)如图11所示，在相距L0.5 m的两条水平放置的足够长光滑平行金属导轨，不计电阻，广阔的匀强磁场垂直向上穿过导轨平面，磁感应强度B1 T，垂直导轨放置两金属棒ab和cd，电阻r均为1 ，质量m都是0.1 kg，两金属棒与金属导轨接触良好从0时刻起，用一水平向右的拉力F以恒定功率P2 W作用在ab棒上，使ab棒从静止开始运动，经过一段时间后，回路达到稳定状态求：(1)若将cd固定不动，达到稳定时回路
27、abcd中的电流方向如何？此时ab棒稳定速度为多大？(2)当t2.2 s时ab棒已达到稳定速度，求此过程中cd棒产生的热量Q?图11【解析】(1)电流方向为abcda当稳定时，FFAFABIL，IBLv/R总，PFv，R总2rv v4 m/s.(2)由Ptmv2Q总可得Q总3.6 J因为两棒电阻一样，通过电流又时刻相同，所以产生热量一样，QQcdQ总/21.8 J.【答案】(1)电流方向abcda4 m/s(2)1.8 J13(16分)如图12所示，将边长为a、质量为m、电阻为R的正方形导线框竖直向上抛出，穿过宽度为b、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里，线框向上离开磁场时的速度
28、刚好是进入磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段高度，然后落下并匀速进入磁场整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力Ff且线框不发生转动求：图12(1)线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度v2；(2)线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v1；(3)线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q. 【导学号：78870051】【解析】(1)线框在下落阶段匀速进入磁场瞬间有mgFf解得v2.(2)由动能定理，线框从离开磁场至上升到最高点的过程有(mgFf)hmv线框从最高点回落至进入磁场瞬间(mgFf)hmv两式联立解得v1v2.(3)线框在向上通过磁场过程中，由能量守恒定律有mvmvQ(mgFf)(ab)v02v1Qm(mg)2F(mgFf)(ab)【答案】见解析