天津版高考理科物理 专题十二 电磁感应

1、专题十二电磁感应挖命题【考情探究】考点考向5年考情预测热度考题示例学业水平关联考点素养要素电磁感应现象磁通量电磁感应现象感应电流方向的判断楞次定律2017天津理综36分3共点力平衡科学推理右手定则法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律导体棒切割磁感线2018天津理综,12,20分5安培力、动量定理、闭合电路欧姆定律、动力学规律模型建构、科学推理20仃天津理综,12,20分5安培力、动量定理、电容器、动力学规律模型建构、科学推理2016天津理综,12,20分5共点力平衡、电阻定律、欧姆定律模型建构、科学推理2015天津理综.11.18分4共点力平衡、能量守恒科学推理2014天津理综,11,18分4

2、右手定则、共点力平衡、能量守恒科学推理电磁感应中求解回路中电荷量的大小20仃天津理综,12,20分5安培力、电容器、动量定理、电磁感应定律模型建构、科学推理电磁感应中的能量转化2014天津理综,11,18分4右手定则、共点力平衡、能量守恒科学推理自感自感和互感涡流反电动势分析解读本专题主要考查电磁感应与力、电、能量的综合问题,考生需掌握楞次定律和法拉第电磁感应定律,并运用动力学观点和能量观点解决问题。电磁感应的力与运动问题,往往涉及牛顿运动定律或物体平衡条件的应用;电磁感应的功能问题,涉及功能关系和能量守恒,应用安培力做功与电能转化的关系、能量守恒等解决问题。考生在复习时需注意培养情景分析和理

3、解能力、提取信息能力、应用基本规律分析和推理计算的能力。题目设计常常会源于课本,但问题往往会深入到深层次的知识,考查考生对物理知识本质的认识,预计今后的咼考中这种考查形式和方向还会继续。真题典例】y左的力他轴”可喘吐IL薯抉虞谕此.加和：海录篦碎皐、W来如fC电朋細*-C駅件2LSlS-.tft-Sy左的力他轴”可喘吐IL薯抉虞谕此.加和：海录篦碎皐、W来如fC电朋細*-C駅件2LSlS-.tft-S迪札-2射帕：.锻密出阪4的叭鼎件4:卅、N闾邑过芬期氏O檢心琴点I左手定则判斷电訛方向2一紬及安堆力的动力学V工衿及实塩力的动旦宜理。审题指异1题日设计I胃迩世较大*与生需出速帽读理解題克井提皿

4、关锻信息32.结合冷橡信息“殿场哥直F纸曲问甲.,踏.傲扎直茨电曲.提供屯动毋，初命屆祎上产土电直列代到向右的宝培h,卢生向右的协瓏度.列车向右加速远功设问分析1-两问題干设计帝炼+烧IE较低*皓件左手定则MnJ轻松判断M惆阶接电源M拡；祥应用安培力会式睦牛施第一定律UT轻松求解崩換通电鯨吋列乍抓过度d的大小e2问堆度ill丸、列车运动漠创带电新构址育先“列车变为减迪匸耳次“感场分布湮JrL係列I袂感俺强懂为月的匀强磁场（X域*琏埼宽度却相豳塢间曲均大于爲血此可刿斯上居棒皿.前逬出雄场吋闭修畝溜郁矣发主礎M蜀塑化，皿昭列车运韵思路分析列乍向右帅速运动.安培力提供动九方向嘅须向右，根据左丁定期.

5、按谪电源后,金属挥中电施方向由港虬由到虫战if端接电谧正捉，2,列弔启动后曲、诙联,两希屈棒屯阻相同“叮求出禹路惡电此根据獗船定年町求出电流”丐給含寿培力艺云和牛顿蹴一丘律叩求綁茁加逛度1.抿据法拉番111啟感应応毎和阳住也昭欧卿定评追出全展榕砒与叔所构成冋跻的电说；利用窒培力公式釉13表达式関IL殳屈撤I叙毎穿过一块匀强战场区域寺恪力所产生的补址；蚣盼利用劝址定理我山列+就速过即所需昭沖童，用逮牛总M鱼与毎次穿过一快匀强确场区械安培力斯产生的沖量做比值，求解毛少需婆峯乍块这样的舟艸更场昜错警示h左孚定则的跡繼HI清I札芥利jh.jiI1虽为御欣穿口一块勻强世场叵威畫培勺所产主的冲量檢比值吋，

6、耍注意讨论比值是竹为整数，却为整敬.则比血为容案；若不加整数观比值时1为界案，破考点命题规律1一1&号内客：安培力相英的动力学、功储拦系，动fat疋理的应用.2,孝杳理式：电嵇憾应类型寿询金厲杆切割厳感线.闭合冋路中产七感応电动纵感宜屯览、此时金届杆在蛊场中运动#受到安培力，廳冃设计甘盘结合上谨过程考育考*f时电議感应.阳危电流、动力孚、功能关耒的综合应用。能力要求,能蒔扣I烘的悟言描述构建底対其律的物理校型，并沿合所学识对期理找电进和抖学的抿.理再论证2器练学脚左F定刖的檢川底M命题技巧LX电就感应在科学技拉中的宝际应用於依托，如1R年的直空背道趨离述列申、17年的=电毬執迫炮“、出年的“电

7、磁缰遠器“等、琴查考土对丁电磁感应、扫定电沆、动力学，功能关泵的徐合应用解题过程菩案见P25.（2018天津理综.12,20分j倉牢管道超高速列牟的动力系统是一种将电麗自接转换戒甲动讷诜II勺坡叭图I是具神动力系统的河化炭型一图中机实线表不周定在水平面上何距为的悶济屮“丫吊金居导牲.屯阻忽略不计：血和皿是鬧提爭号轨垂宜、长度包_为A电阻均为R的金属幅通过絶曙时料固疋在列车底部，并岂导轨良好接區其何距也知*列车的总质豆匚前襦応前.讪、凶瓦于矗矗血蔬諒羽盘鬲石强磁捺L礎扬方向垂直丁彳轨平面向巳如图1所力乙対愜列车用动*需在山、间连接吐动峥为E的也流电源.屯原內皿及导纯屯阻忽略不讣:.列车启动肩屯源

8、自动关闭”门）要使列车向右运行*启动时團L中攸用哪卜接电源正黴井猜要说明理山；（2）求刚接通电谏时列车力I哑度卅的尢小i门）列卑减速时一需宦前Jjn.m2所示的录列雄感应强度対心的匀徑雄场区域*磁场竟度和相邻穗场间斷均大卩若杲时剌列车的連度划：.此时宓皿均在无磁场区域，试讨论翌便列车停卜-來，前方至少濡趣游少决这样的有界蛊场？考点集训】考点一电磁感应现象如图所示,将铜片悬挂在电磁铁的两极间,形成一个摆。在电磁铁线圈未通电时,铜片可以自由摆动,忽略空气阻力及转轴摩擦的作用。当电磁铁通电后,电磁铁两极间可视为匀强磁场,忽略磁场边缘效应。关于通电后铜片的摆动过程,以下说法正确的是()由于铜片不会受到

9、电磁铁的吸引，所以铜片向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度铜片进入磁场的瞬间，铜片一定立即减速铜片在进入和离开磁场时,由于电磁感应，均有感应电流产生铜片进入磁场的过程是机械能转化为电能的过程，离开磁场的过程是电能转化为机械能的过程答案C与一般吉他(以箱体的振动发声)不同,电吉他靠拾音器发声。如图所示,拾音器由磁体及绕在其上的线圈组成。磁体产生的磁场使钢质琴弦磁化而产生磁性,即琴弦也产生自己的磁场。当某根琴弦被拨动而相对线圈振动时,线圈中就会产生相应的电流,并最终还原为声音信号。下列说法中正确的是()若磁体失去磁性,电吉他仍能正常工作换用尼龙材质的琴弦，电吉他仍能正常工作琴弦振动的过程中，线圈中电

10、流的方向不会发生变化拾音器的作用是利用电磁感应把琴弦的振动转化成电信号答案D3某同学想用如图所示装置探究感应电流产生的条件,ab是一根导体棒，通过导线、开关连接在灵敏电流计的两个接线柱上。实验前,该同学对可能产生感应电流的情况做出了以下总结,关于该同学的说法正确的是()()开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针会发生偏转开关断开的瞬间，灵敏电流计的指针会发生偏转开关闭合后,ab棒左右运动的过程中灵敏电流计的指针会发生偏转开关闭合后,ab棒上下运动的过程中灵敏电流计的指针会发生偏转答案C考点二感应电流方向的判断如图甲所示,20匝的线圈两端M、N与一个电压表相连，线圈内有指向纸内的磁场，线圈中的磁通量在

11、按图乙所示规律变化。下列说法正确的是()线圈中产生的感生电流沿顺时针方向电压表的正接线柱接线圈的N端线圈中磁通量的变化率为1.5Wb/s电压表的读数为10V答案D（2016课标11,20,6分）（多选）法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片P、若从上向下看，圆盘顺时针转动贝电流沿a到b的方向流动若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化贝I电流方向可能发生变化若圆盘转动的角速度变为原来的2倍贝I电流在R上的热功率也变为原来的2倍答案AB（2016浙江理综,16,6分）如图所示,a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长la=3lb,图示区域内有垂直纸

12、面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间均匀增大,不考虑线圈之间的相互影响,（）XhXhXMXX两线圈内产生顺时针方向的感应电流a、b线圈中感应电动势之比为9:1a、b线圈中感应电流之比为3:4a、b线圈中电功率之比为3:1答案B考点三法拉第电磁感应定律（2017课标11,20,6分）（多选）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0.1m、总电阻为0.0050的正方形导线框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变化的图线如图（b）所示（感应电流的方向为顺时针时，感应电动势

13、取正）。下列说法正确的是（）磁感应强度的大小为0.5T导线框运动速度的大小为0.5m/s磁感应强度的方向垂直于纸面向外在t=0.4s至t=0.6s这段时间内,导线框所受的安培力大小为0.1N答案BC8如图所示，平行金属导轨水平放置，宽度L=0.30m,端连接R=0.50Q的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=0.20T。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。导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。现使导体棒MN沿导轨向右匀速运动，速度v=5.0m/s。求：导体棒MN切割磁感线产生的感应电动势E;导体棒MN所受安培力F的大小；感应电流的功率P。答案(1)0.3

14、0V(2)0.036N(3)0.18W考点四自感如图所示,将两端刮掉绝缘漆的导线绕在把锉刀上,端接上电池(电池另极与锉刀接触),手执导线的另端,在锉刀上来回划动,由于锉刀表面凹凸不平,就会产生电火花。下列说法正确的是()rUik/E小丈验产生电火花的回路只由导线与电池组成如导线端只向一个方向划动也能产生电火花锉刀采用什么材料制成对实验没有影响导线端划动的方向决定了自感电动势的方向答案B如图所示,李辉用多用电表的欧姆挡测量个变压器线圈的电阻,以判断它是否断路。刘伟为了使李辉操作方便,用两手分别握住线圈裸露的两端让李辉测量。测量时表针摆过了定角度,李辉由此确认线圈没有断路。正当李辉把多用电表的表笔

15、与被测线圈脱离时,刘伟突然惊叫起来,觉得有电击感。下列说法正确的是()刘伟被电击时变压器线圈中的电流瞬间变大刘伟有电击感是因为两手之间瞬间有高电压刘伟受到电击的同时多用电表也可能被烧坏实验过程中若李辉两手分别握住红黑表笔的金属杆，他也会受到电击答案B如图所示的电路为演示自感现象的电路图，其中R0为定值电阻,电源电动势为E,内阻为r,小灯泡的灯丝电阻为R(可视为不变)，电感线圈的自感系数为L、电阻为Rl。电路接通并达到稳定状态后，断开开关S,可以看到灯泡先是“闪亮”(比开关断开前更亮)下,然后才逐渐熄灭,但实验发现“闪亮”现象并不明显。为了观察到断开开关S时灯泡比开关断开前有更明显的“闪亮”现象

16、，下列措施中一定可行的是()撤去电感线圈中的铁芯，使L减小更换电感线圈中的铁芯，使L增大更换电感线圈，保持L不变，使Rl增大更换电感线圈，保持L不变，使Rl减小答案D炼技法方法集训】方法1感应电动势E=BLv的四种推导方法1.在电磁感应现象中,感应电动势分为动生电动势和感生电动势两种。产生感应电动势的那部分导体就相当于“电源”,在“电源”内部非静电力做功将其他形式的能转化为电能。利用图甲所示的电路可以产生动生电动势。设匀强磁场的磁感应强度为B，导体棒ab的长度为L,在外力作用下以速度v水平向右匀速运动。请从法拉第电磁感应定律出发推导动生电动势E的表达式；5甲乙a丙磁场变化时会在空间激发感生电场

17、,该电场与静电场不同,其电场线是一系列同心圆,如图乙中的虚线所示。如果此刻空间存在导体,就会在导体中产生感应电流。如图丙所示，一半径为r、单位长度电阻为R0的金属导体环垂直放置在匀强磁场中，当磁场均匀增强时，导体环中产生的感应电流为I。请你判断导体环中感应电流的方向(俯视),并求出磁感应强度随时间的变化率一；请指出在(1)(2)两种情况下,“电源”内部的非静电力分别是哪一种作用力,并分析说明在感生电场中能否像静电场一样建立“电势”的概念。答案(1)根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势E=设导体棒向右运动了N时间，则这段时间内磁通量的变化量e=BLvAt联立式可得：E=BLv(2)根据楞次定律可

18、以判断导体环中感应电流的方向为顺时针方向(俯视)。根据法拉第电磁感应定律，电路产生的感生电动势E=nr2导体环的总电阻R=2nrR0根据闭合电路欧姆定律,电路中的电流匸一联立式可得:一=(3)在(1)中非静电力是洛伦兹力沿导体棒方向的分力;在(2)中非静电力是感生电场力。在感生电场中不能建立“电势”的概念。因为在感生电场中电荷沿电场线运动一周,感生电场力做功不为零,即感生电场力做功与路径有关,故无法建立“电势能”的概念,也就无法建立“电势”的概念。2.麦克斯韦电磁场理论认为:变化的磁场会在其周围空间激发一种电场,这种电场与静电场不同,称为感生电场或涡旋电场,如图甲所示。图甲若图甲中磁场的磁感应

19、强度B随时间t按B=B0+kt(B0、k均为正常数)规律变化，形成涡旋电场的电场线是一系列同心圆,单个圆上形成的电场场强大小处处相等。将一个半径为r的闭合环形导体置于相同半径的电场线位置处,导体中的自由电荷就会在感生电场的作用下做定向移动,产生感应电流,或者说导体中产生了感应电动势。求:环形导体中感应电动势E感的大小；环形导体位置处电场强度E的大小。电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图乙所示,图的上部分为侧视图,上、下为电磁铁的两个磁极,磁极之间有一个环形真空室,电子在真空室中做圆周运动。图的下部分为真空室的俯视图,电子从电子枪右端逸出,当电磁铁线圈电流的大小与方向变

20、化满足相应的要求时,电子在真空室中沿虚线圆轨迹运动,不断地被加速。若某次加速过程中,电子圆周运动轨迹的半径为R,圆形轨迹上的磁场为B1,圆形轨迹区域内磁感应强度的平均值记为(由于圆形轨迹区域内各处磁场分布可能不均匀，即穿过圆形轨迹区域内的磁通量与圆的面积比值)。电磁铁中通有如图丙所示的正弦交变电流,设图乙装置中标出的电流方向为正方向。5电干轨逍训4TY4图丙:咚二)面积比值)。电磁铁中通有如图丙所示的正弦交变电流,设图乙装置中标出的电流方向为正方向。5电干轨逍训4TY4图丙:咚二)电砒a.在交变电流变化一个周期的时间内，分析说明电子被加速的时间范围;b.若使电子被控制在圆形轨道上不断被加速,B

21、t与之间应满足B-的关系，请写出你的证明过程。答案（1）a.knr2b_(2)a.B1和是由同一个电流产生的，因此磁场方向总相同;由图乙可知:Bt向上才可能提供电子做圆周运动的向心力(时间0-)；由图乙可知:感生电场的电场线方向为顺时针电子才可能加速，所以可以是向上增强(时间0F或向下减弱(时间-TT);综上三点可知:磁场向上增强才能满足电子在圆周上的加速,根据图丙可知电子只能在第一个四分之一周期加速。b.电子做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，设某时刻电子运动的速度为v则Btev=m_则BteR=mv由(1)问中的a结论可得，此时轨道处的感生电场场强大小E=对式eR=m=ma=eE所以:eR=

22、e-R-因为t=0时:Bt=0、B2=0,所以有Bt=-(其他解法正确均得分)方法2电磁感应中电路问题的分析方法如图所示,一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距L=2m,电阻R=8Q;有一电阻r=2Q、质量m=1kg的金属棒垂直平放在轨道上，轨道电阻可忽略不计，整个装置处于垂直轨道平面向下的匀强磁场中，磁感应强度B=1T,现用一外力F沿轨道方向拉金属棒，使之做初速度为零的匀加速直线运动,加速度大小为a=12s末金属棒的速度大小；2s末金属棒受到的安培力的大小;2s内通过电阻R的电荷量Q的大小。答案(1)2m/s(2)0.8N(3)0.4C如图所示，水平面上有两根足够长的光滑平行金属导轨MN

23、和PQ,两导轨间距为1=0.40m,电阻均可忽略不计。在M和P之间接有阻值为R=0.400的定值电阻,导体杆ab的质量m=0.10kg,电阻r=0.10Q,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B=0.50T的匀强磁场中。导体杆ab在水平向右的拉力F作用下，沿导轨做速度v=2.0m/s的匀速直线运动。求：通过电阻R的电流I的大小及方向;拉力F的大小；撤去拉力F后，电阻R上产生的焦耳热Qr。答案(1)ab杆切割磁感线产生的感应电动势E=Blv根据闭合电路欧姆定律有匸一代入数据解得1=0.80A方向从M到P杆做匀速直线运动,拉力等于安培力根据安培力公式有F=BIl代入数据解得F=0

24、.16N撤去拉力后，根据能量守恒可知电路中产生的焦耳热Q=-mv2=0.2J根据焦耳定律有Q=bR总t,可知Qr=Q代入数据解得QR=0.16J方法3电磁感应中图像问题的分析方法5如图1所示，线圈abed固定于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度随时间的变化情况如图2所6如图所示，水平面上有两根足够长的光滑平行金属导轨MN和PQ，两导轨间距为I,电阻均可忽略不计。在M和P之间接有阻值为R的定值电阻,导体杆ab电阻为r,并与导轨接触良好。整个装置处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中。现给ab杆一个瞬时冲量,使它获得水平向右的初速度v0下列图像中，关于ab杆的速度v、通过电阻R

25、中的电流i、电阻R的电功率P、通过MPabM的磁通量随时间变化的规律,可能正确的是()答案B方法4电磁感应中的动力学问题的分析方法7如图所示,空间中存在一匀强磁场区域，磁场方向与竖直面(纸面)垂直,MM和NN是匀强磁场区域的水平边界，纸面内磁场上方有一正方形导线框abcd,ab边与MM和NN平行，边长小于MM和NN的间距。若线框自由下落，在ab边从MM运动到NN的过程中，关于线框的运动，下列说法中正确的是()A.定始终做减速运动B.定始终做加速运动C.可能先减速后加速D.可能先加速后减速答案C8如图所示,通过水平绝缘传送带输送完全相同的正方形单匝铜线框，为了检测出个别未闭合的不合格线框，让线框

26、随传送带通过一固定匀强磁场区域(磁场方向垂直于传送带平面向下),观察线框进入磁场后是否相对传送带滑动就能够检测出未闭合的不合格线框。已知磁场边界MN、PQ与传送带运动方向垂直,MN与PQ间的距离为d,磁场的磁感应强度为B。各线框质量均为m,电阻均为R,边长均为L(Lvd)。传送带以恒定速度V。向右运动，线框与传送带间的动摩擦因数为p,重力加速度为g。线框在进入磁场前与传送带的速度相同,且右侧边平行于MN进入磁场，当闭合线框的右侧边经过边界PQ时又恰好与传送带的速度相同。设传送带足够长,且在传送带上线框始终保持右侧边平行于磁场边界。对于闭合线框,求:线框的右侧边刚进入磁场时所受安培力的大小;线框

27、在进入磁场的过程中运动加速度的最大值以及速度的最小值;从线框右侧边刚进入磁场到穿出磁场后又相对传送带静止的过程中,传送带对该闭合铜线框做的功。答案(1)(2)-pg-(3)2pmgd方法5电磁感应中功能问题的分析方法9.(多选)如图甲所示,电阻为5Q、匝数为100的线圈(图中只画了2匝)两端A、B与电阻R相连,R=95Q。线圈内有方向垂直于纸面向里的磁场,线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。则()A点的电势小于B点的电势在线圈位置上感应电场沿逆时针方向0.1s时间内通过电阻R的电荷量为0.05C0.1s时间内非静电力所做的功为2.5J答案BCD10如图所示,表面粗糙的水平传送带在电动机的带动下以

28、速度v匀速运动，在空间中边长为2L的正方形固定区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。质量为m、电阻为R、边长为L的正方形金属线圈abed平放在传送带上，与传送带始终无相对运动，下列说法中正确的是()在线圈进入磁场过程与穿出磁场过程中,感应电流的方向都沿abeda方向在线圈穿过磁场区域的过程中，线圈始终受到水平向左的安培力在线圈进入磁场过程中,线圈所受静摩擦力的功率为在线圈穿过磁场区域的过程中，电动机多消耗的电能为答案D方法6电磁感应中导轨类问题的分析方法如图所示,一水平面内固定两根足够长的光滑平行金属导轨，导轨上面横放着两根完全相同的铜棒ab和ed,构成矩形回路，在整个导轨平面内都有

29、竖直向上的匀强磁场B。开始时棒ed静止，棒ab有一个向左的初ab棒减小的动量等于ed棒增加的动量ab棒减小的动能等于ed棒增加的动能两棒一直运动，机械能不断转化为电能答案B电磁弹射技术是一种新兴的直线推进技术,适宜于短行程发射大载荷,在军事、民用和工业领域具有广泛应用前景。我国已成功研制出用于航空母舰舰载机起飞的电磁弹射器。它由发电机、直线电机、强迫储能装置和控制系统等部分组成。电磁弹射器可以简化为如图所示的装置以说明其基本工作原理。电源和一对足够长平行金属导轨M、N分别通过单刀双掷开关K与电容器相连。电源的电动势E=10V,内阻不计。两条足够长的导轨相距L=0.1m且水平放置，处于磁感应强度

30、B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面且竖直向下,电容器的电容C=10F。现将一质量m=0.1kg、电阻r=0.1Q的金属滑块垂直放置于导轨的滑槽内,分别与两导轨良好接触。将开关K置于a,使电容器充电，充电结束后，再将开关K置于b,金属滑块会在电磁力的驱动下运动，不计导轨和电路其他部分的电阻,且忽略金属滑块运动过程中的一切阻力,不计电容器充放电过程中该装置向外辐射的电磁能量及导轨中电流产生的磁场对滑块的作用。在电容器放电过程中，金属滑块两端电压与电容器两极板间电压始终相等。求在开关K置于b瞬间,金属滑块的加速度的大小a;求金属滑块最大速度大小v;(3)a电容器是一种储能装置，当电容器

31、两极板间电压为U时，它所储存的电能A=CU2/2。求金属滑块在运动过程中产生的焦耳热Q;b.金属滑块在运动时会产生反电动势，使金属滑块中大量定向运动的自由电子又受到一个阻力作用。请分析并计算在金属滑块运动过程中这个阻力所做的总功W。答案(1)50m/s2(2)40m/s(3)a.400Jb.b.滑块由于向右运动，产生反电动势,从而使滑块中的自由电子受到与其定向移动方向相反的洛伦兹力,阻碍其定向移动,这个方向的洛伦兹力做负功。由于电子定向移动,使其受到垂直于滑块运动方向的洛伦兹力,其宏观表现为安培力,这个方向的洛伦兹力做正功,而且总功为0。因此,滑块运动过程中,大量自由电子克服反电动势的阻力做功

32、数值上等于其对应水平分洛伦兹力做功之和,即安培力做的功。由动能定理有WF=_mv2，因此阻力做的总功W=-WF=-imv2。13如图所示,间距为L=1m的两条足够长的平行金属导轨与水平面的夹角为0=37，底端用电阻为R=0.80的导体MN相连接，导轨电阻忽略不计。磁感应强度为B=1T的匀强磁场与导轨平面垂直，磁场区域上下边界距离为d=0.85m,下边界aa和导轨底端相距3d。一根质量为m=1kg、电阻为r=0.20的导体棒放在导轨底端，与导轨垂直且接触良好，并以初速度v0=10m/s沿导轨向上运动，到达磁场上边界bb时，速度恰好为零。已知导轨与棒之间的动摩擦因数为p=0.5,g=10m/S2,

33、sin37=0.6,cos37=0.8。求：导体棒通过磁场过程中产生的焦耳热;导体棒从进入磁场至到达上边界所用的时间和回路中产生的感应电流的有效值;微观上导体中的电子克服因碰撞产生的阻力做功,宏观上表现为产生焦耳热。试从微观角度推导：当棒运动到磁场中某一位置时(感应电流为I),其电阻的发热功率为P热=br(推导过程用字母表示)。答案(1)16J(2)0.615sA(3)设导体棒中单位体积的电子数为n,导体棒的横截面积为S贝I导体棒中的总电子数N=nLS当棒运动到磁场中某一位置时，设电子相对导体棒定向移动的速率为ve贝I导体棒中所有电子克服阻力做功的功率P克=Nfve当棒运动到磁场中某一位置时，

34、设棒的速度大小为v,棒两端电压为U。在棒运动到磁场中某一位置时的极短时间内，可认为电流不变,电子相对导体棒定向移动的速率为ve不变贝I棒中某个电子在这一瞬时受力平衡，故受的阻力f=evB-又I=nveSe导体棒中所有电子克服阻力做功的功率P克等于棒的电阻的发热功率P热，即P热=P克可得:P热=（BLv-U）l故P热=IU内=l2r过专题【五年咼考】A组基础题组（2017天津理综,3,6分）如图所示，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ab中的感应电流方向由b到aab中的感

35、应电流逐渐减小ab所受的安培力保持不变ab所受的静摩擦力逐渐减小答案D（2014广东理综,15,4分）如图所示,上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置,小磁块先后在两管中从相同咼度处由静止释放,并落至底部,则小磁块（）在P和Q中都做自由落体运动在两个下落过程中的机械能都守恒在P中的下落时间比在Q中的长落至底部时在P中的速度比在Q中的大答案C（2016江苏单科,6,4分）（多选）电吉他中电拾音器的基本结构如图所示,磁体附近的金属弦被磁化,因此弦振动时,在线圈中产生感应电流,电流经电路放大后传送到音箱发出声音。下列说法正确的有（）HH金利萤选用铜质弦,电吉他仍能正常工作取走磁体，电吉他将不能

36、正常工作增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化答案BCD4.(2015重庆理综,4,6分)图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贝吭亥段时间线圈两C.恒为一D.从0均匀变化到一答案C(2015北京理综,22,16分)如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度L=0.4m,端连接R=10的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=1To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。导轨和导体棒的电阻均可忽略不

37、计。在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v=5m/s。求：yxxx感应电动势E和感应电流I;在0.1s时间内，拉力的冲量IF的大小；若将MN换为电阻r=10的导体棒，其他条件不变,求导体棒两端的电压U。答案(1)2V2A0.08Ns1V(2015天津理综,11,18分)如图所示，“凸”字形硬质金属线框质量为m,相邻各边互相垂直，且处于同一竖直平面内,ab边长为l,cd边长为2l,ab与cd平行,间距为21。匀强磁场区域的上下边界均水平，磁场方向垂直于线框所在平面。开始时,cd边到磁场上边界的距离为2l,线框由静止释放，从cd边进入磁场直到ef、pq边进入磁场前，线框做匀速

38、运动。在ef、pq边离开磁场后,ab边离开磁场之前,线框又做匀速运动。线框完全穿过磁场过程中产生的热量为Q。线框在下落过程中始终处于原竖直平面内，且ab、cd边保持水平，重力加速度为g。求21线框ab边将离开磁场时做匀速运动的速度大小是cd边刚进入磁场时的几倍;磁场上下边界间的距离H。答案(1)4倍(2)+28l(2014天津理综,11,18分)如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角0=30的斜面上，导轨电阻不计,间距L=0.4m。导轨所在空间被分成区域I和II,两区域的边界与斜面的交线为MN,I中的匀强磁场方向垂直斜面向下,11中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B

39、=0.5T。在区域I中,将质量m1=0.1kg,电阻R1=0.10的金属条ab放在导轨上,ab刚好不下滑。然后,在区域I冲将质量m2=0.4kg,电阻R2=0.1Q的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑。cd在滑动过程中始终处于区域II的磁场中,ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g=10m/s2。问cd下滑的过程中,ab中的电流方向；ab刚要向上滑动时,cd的速度v多大；(2015广东理综,35,18分)如图(a)所示,平行长直金属导轨水平放置，间距L=0.4m。导轨右端接有阻值R=10的电阻。导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好。导体棒及导轨的电阻均不计。导轨间正方形区域

40、abcd内有方向竖直向下的匀强磁场,b、d连线与导轨垂直，长度也为L。从0时刻开始，磁感应强度B的大小随时间t变化，规律如图(b)所示;同一时刻，棒从导轨左端开始向右匀速运动,1s后刚好进入磁场。若使棒在导轨上始终以速度v=1m/s做直线运动,求:棒进入磁场前，回路中的电动势E;0.04Ni=t-1(1stb的铝条，磁铁仍以速度v进入铝条间，试简要分析说明磁铁在铝条间运动时的加速度和速度如何变化。答案(1)磁铁穿过铝条时，在铝条中产生的感应电动势为E,有E=Bdv铝条与磁铁正对部分的电阻为R,由电阻定律有R=p由欧姆定律有1=-联立式可得v=磁铁以速度v进入铝条间，恰好做匀速运动时，磁铁受到沿

41、斜面向上的作用力F,联立式可得F=当铝条的宽度bb时，磁铁以速度v进入铝条间时，磁铁受到的作用力变为F,有F=可见,FF=mgsin6,磁铁所受到的合力方向沿斜面向上，获得与运动方向相反的加速度,磁铁将减速下滑，此时加速度最大。之后，随着运动速度减小,F也随着减小，磁铁所受的合力也减小，由于磁铁加速度与所受到的合力成正比，磁铁的加速度逐渐减小。综上所述,磁铁做加速度逐渐减小的减速运动。直到F=mgsin6时,磁铁重新达到平衡状态,将再次以较小的速度匀速下滑。C组教师专用题组(2011北京理综,19,6分)某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E,用导线将它

42、们连接成如图所示的电路。检查电路后，闭合开关S,小灯泡发光;再断开开关S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复,仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象,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的原因是()A.电源的内阻较大B.小灯泡电阻偏大C.线圈电阻偏大D.线圈的自感系数较大答案C2.（2010北京理综,19,6分）在如图所示的电路中，两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R。闭合开关S后，调整R,使L1和L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I。然后，断开S。若t时刻再闭合S,则在t前后的一小段时间内，正确反映流过L1的电流几、流过

43、L2的电流i2随时间t变化的图像是（）答案B3.（2007北京理综,24,20分）用密度为d、电阻率为p、横截面积为A的薄金属条制成边长为L的闭合正方形框abba。如图所示，金属方框水平放在磁极的狭缝间，方框平面与磁场方向平行。设匀强磁场仅存在于相对磁极之间，其他地方的磁场忽略不计。可认为方框的aa边和bb边都处在磁极间，磁极间磁感应强度大小为B。方框从静止开始释放，其平面在下落过程中保持水平（不计空气阻力）。N做岌確场側迪电经阍图1装置纵截面示意图图2装置俯视图（1）求方框下落的最大速度vm（设磁场区域在竖直方向足够长）;（2）当方框下落的加速度为-时，求方框的发热功率P;（3）已知方框下落

44、时间为t时，下落高度为h,其速度为Vt（vtvvm）。若在同一时间t内,方框内产生的热与一恒定电流I。在该框内产生的热相同，求恒定电流I。的表达式。答案（1）Vm=（2）P=（3）I=A-【三年模拟】时间:45分钟分值:1。分一、选择题（每小题6分,共3。分）1.（2018河西二模,5）如图所示电路中丄是一直流电阻可忽略不计的电感线圈,a、b为L的左、右两端点,A、B、C为完全相同的三个灯泡，原来开关K是闭合的，三个灯泡均在发光。某时刻将开关K断开贝I下列说法正确的是（）/ca点电势高于b点,A灯闪亮后缓慢熄灭b点电势高于a点,B、C灯闪亮后缓慢熄灭a点电势高于b点,B、C灯闪亮后缓慢熄灭b点

45、电势高于a点,B、C灯不会闪亮只是缓慢熄灭答案B（2018天津一中月考,7）（多选）用一根均匀的单位长度电阻为R的硬质导线做成一个半径为r的圆环,ab为圆环的一条直径，如图所示，在ab的左侧存在一个均匀减小的匀强磁场，磁感应强度的变化率为一=k，磁场垂直圆环所在的平面,方向如图,（）圆环具有扩张的趋势圆环中产生逆时针方向的感应电流圆环中产生的感应电流大小为一图中a、b两点的电势差为Uab=答案AC（2018塘沽一中模拟,4）如图所示，两个垂直于纸面的匀强磁场方向相反，磁感应强度的大小均为B,磁场区域的宽度均为a。高度为a的正三角形线框ABC从图示位置沿x轴正方向匀速穿过两磁场区域，以逆时针方向

46、为电流的正方向，在下列图形中能正确描述感应电流I与线框移动距离x关系的是（）（2019届南开期末,14）如图所示，在PQ、QR区域中存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面,一导线框abcdef位于纸面内,每根邻边都相互垂直,bc边与磁场的边界P重合，线框与磁场区域的尺寸如图所示。从t=0时刻开始,线框匀速横穿两个磁场区域，以abcdef为线框中的电答案C（2018河东二模,4）扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边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，如图所示。无扰动时,按下列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的衰减最有效的方案是（）A可抑醸埼疋BCA可抑醸埼疋BC答案A二、非选择题（共70分）(2019届静海一中能力调研,14)(15分)两根光滑且足够长的直金属导轨MN、MN平行置于竖直面内，导轨间距为I,导轨上端接有阻值为R的电阻，如图所示。质量为m、长度为I、阻值为r的金属杆ab