下载文档原格式
高考物理新电磁学知识点之电磁感应图文解析一、选择题1．如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时()A．线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B．线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C．线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是a→b→c→dD．线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力2．如图所示，L1和L2为直流电阻可忽略的电感线圈。
A1、A2和A3分别为三个相同的小灯泡。
下列说法正确的是（）A．图甲中，闭合S1瞬间和断开S1瞬间，通过A1的电流方向不同B．图甲中，闭合S1，随着电路稳定后，A1会再次亮起C．图乙中，断开S2瞬间，灯A3立刻熄灭D．图乙中，断开S2瞬间，灯A2立刻熄灭3．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W1，通过导线截面的电荷量为q1；第二次用0.9 s时间拉出，外力所做的功为W2，通过导线截面的电荷量为q2，则( )A．W1<W2，q1<q2B．W1<W2，q1＝q2C．W1>W2，q1＝q2D．W1>W2，q1>q2 4．如图所示，电源的电动势为E，内阻为r不可忽略．A、B是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数较大的线圈．关于这个电路的说法中正确的是A．闭合开关，A灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定B．闭合开关，B灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定C．开关由闭合至断开，在断开瞬间，A灯闪亮一下再熄灭D．开关由闭合至断开，在断开瞬间，电流自左向右通过A灯5．如图所示，MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨，间距l为0.4m，电阻不计。
导轨所在平面与磁感应强度B为0.5T的匀强磁场垂直。
质量m为6.0×10-3kg电阻为1Ω的金属杆ab始终垂直于导轨，并与其保持光滑接触。
专题十二电磁感应考点1 电磁感应现象楞次定律1.[2021某某某某高三质量检测]为探讨磁场对脑部神经组织的影响与其在临床医学上的应用,某小组查阅资料得知:将金属线圈放置在头部上方几厘米处,给线圈通以上千安培、历时约几毫秒的脉冲电流,电流流经线圈产生瞬间的高强度脉冲磁场,磁场穿过头颅对脑部特定区域产生感应电场与感应电流,对脑神经产生电刺激作用,其装置如下列图.同学们讨论得出的如下结论正确的答案是()C.假如将脉冲电流改为恒定电流,可持续对脑神经产生电刺激作用D.假如脉冲电流最大强度不变,但缩短脉冲电流时间,如此在脑部产生的感应电场与感应电流会增强2.[2021某某某某高三调研,多项选择]如下列图,教师在课堂上做了一个实验:弹簧上端固定,下端悬挂一个磁铁,将磁铁托起到某一高度后放开,磁铁能上、下振动较长时间才停下来;如果在磁铁下方放一个固定的铝质圆环,使磁极上、下振动时穿过它,磁铁就会很快地停下来.某同学课后在家重做该实验,反复实验后发现:磁铁下方放置圆环,并没有对磁铁的振动产生影响,比照教师演示的实验,其产生的原因可能是()A.磁铁N、S极倒置3.[2020某某,3]如下列图,两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反.金属圆环的直径与两磁场的边界重合.如下变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是()B1减小B2B1增大B2B1和B2B1和B24.[新角度——LC振荡电路]如下列图的LC振荡电路中,某时刻线圈中磁场方向向上,且电路中的电流正在减小,如此此时()A.电容器上极板带负电,下极板带正电D.线圈中的磁通量变化率正在变小5.[2020某某统考,多项选择]竖直放置的长直密绕螺线管接入如图甲所示的电路中,通有俯视顺时针方向的电流,其大小按如图乙所示的规律变化.螺线管内中间位置固定有一水平放置的硬质闭合金属小圆环(未画出).圆环轴线与螺线管轴线重合,如下说法正确的答案是()A.t=时刻,圆环有扩X的趋势B.t=时刻,圆环有收缩的趋势C.t=和t=时刻,圆环内的感应电流大小相等D.t=时刻,圆环内有俯视逆时针方向的感应电流6.[2020某某七中第六次月考]某小组的同学做“探究影响感应电流方向的因素〞的实验. (1)首先按图甲连接电路,闭合开关后,电流计指针向右偏转;再按图乙连接电路,闭合开关后,电流计指针向左偏转.进展上述操作的目的是.(2)接下来用图丙所示的装置做实验,图中螺线管上的粗线标示的是导线的绕行方向.某次实验时在条形磁铁插入螺线管的过程中,观察到电流计指针向右偏转,说明螺线管中的电流方向(从上往下看)为(填“顺时针〞或“逆时针〞).(3)下表是该小组的同学设计的实验记录表的一局部,表中记录了实验现象,还有一项需要推断的实验结果未填写,请帮助该小组的同学填写(填“垂直纸面向外〞或“垂直纸面向里〞).操作N极朝下插入螺线管从上往下看的平面图(B0表示原磁场,即磁铁产生的磁场)原磁场通过螺线管的磁通量增加的变化感应电流的方向(从上往下看) 沿逆时针方向感应电流产生的磁场B'的方向(从上往下看)(4)该小组的同学通过实验探究,对楞次定律有了比拟深刻的认识.结合以上实验,有同学认为,理解楞次定律,关键在于理解(填“B0〞或“B'〞)总是要阻碍磁通量(填“B0〞或“B'〞)的变化.考点2 法拉第电磁感应定律自感1.[2021某某某某毕业班摸底]如图(a),纸面内,圆形金属框通过长导线与平行金属板MN和PQ连接,框内有如图(b)所示周期性变化的磁场(规定垂直纸面向里为磁场的正方向),导线上c、d 间接有电阻R,O1、O2是金属板上正对的两个小孔.t=0时刻,从O1孔内侧由静止释放一个离子(不计重力),离子能够在时间Δt内到达O2孔.Δt>2T,规定从c经R到d为电流I的正方向,从O1指向O2为离子速度v的正方向,如此如下图像可能正确的答案是()A BC D2.[2021某某某某高三摸底]如下列图,垂直于纸面的匀强磁场分布在长为L的虚线框内,边长为d的正方形闭合线圈在外力作用下由位置1匀速穿过磁场区域运动到位置2.假如L>2d,如此在运动过程中线圈中的感应电流随时间变化的图像可能正确的答案是()A BC D3.[2021某某某某高三摸底,多项选择]如图甲所示,20匝的金属线圈(图中只画了2匝)电阻为r=2 Ω,两端a、b与R=8 Ω的电阻相连.线圈内有垂直线圈平面(纸面)向里的磁场,磁通量按图乙所示规律变化.如此()R的电流方向为b→aB.线圈产生的感应电动势为5 VR两端的电压为8 V~0.1 s内通过线圈横截面的电荷量为0.1 C4.[2020某某某某调研]电磁炉具有升温快、效率高、体积小、安全性好等优点.关于电磁炉加热食物的过程(如下列图),如下说法正确的答案是()C.只要是环保、绝缘材料做成的锅具均可以加热食物5.[2020某某某某摸底]如下列图,长为L=1 m的金属直棒以v=1 m/s的速度沿倾角为60°的绝缘斜面匀速下滑,斜面处在方向竖直向下、磁感应强度为B=0.1 T的匀强磁场中,如此在金属棒匀速下滑的过程中()A.棒内电子受洛伦兹力作用,棒受安培力作用B.棒内电子不受洛伦兹力作用,棒不受安培力作用.05 V.1 V6.[2021某某12月联考,10分]如图甲所示是法拉第发明的铜盘发电机,也是人类历史上第一台发电机.利用这种发电机给平行金属板电容器供电,如图乙所示,铜盘的半径为L,加在盘水平直径下方的水平向左的匀强磁场的磁感应强度大小为B1,盘匀速转动的角速度为ω,每块平行板长度为d,板间距离也为d,板间加垂直纸面向内、磁感应强度大小为B2的匀强磁场,重力加速度为g.(1)请用一种方法求解铜盘产生的感应电动势大小E,并说明这种求解方法的优点;(2)假如有一带负电的小球从电容器两板中间水平向右射入,在复合场中做匀速圆周运动后恰好从极板右端射出,求小球射入的速度v.7.[生产生活实践问题情境——送货上架装置][12分]如下列图,某商场设计一个送货上架的装置,其工作过程简化为通过电动装置使装载额定质量货物的金属棒获得一个瞬时冲量,从而获得初速度v0,光滑平行金属导轨间距为L,与水平面夹角为θ,两导轨上端用阻值为R的定值电阻相连,该装置处于垂直于导轨平面的匀强磁场中,金属棒经历时间t运动到高度为h的货架上时,速度恰好为零,取走货物后金属棒由静止开始沿导轨先加速下滑,后匀速运动,到底端时速度大小为v=0.1 v0,金属棒在导轨间局部的电阻为r,金属棒的质量为m,在运动过程中,金属棒始终与导轨垂直且接触良好,不计导轨的电阻与空气阻力,重力加速度为g.求:(1)磁场的磁感应强度B的大小;(2)额定装载货物质量M与金属棒的质量m的关系和金属棒往上运送一次货物电路中产生的焦耳热.考点3 电磁感应的综合应用1.[2021某某红色七校第一次联考]如下列图,竖直放置的矩形导线框MNPQ,宽和长分别为L 和2L, M、N连接平行板电容器,两极板间距为d,虚线为线框中轴线,虚线右侧有垂直线框平面向里的匀强磁场.两极板间有一质量为m、电荷量大小为q的带负电油滴恰好处于平衡状态,重力加速度为g,如此磁场的磁感应强度大小B的变化情况与其变化率分别是()A.正在减小,=-B.正在增大,=C.正在增大,=D.正在减小,=-2.[2021某某某某高三摸底测试,多项选择]在如图甲所示的电路中,螺线管匝数n=2 000,横截面积S=50 cm2.螺线管导线电阻r=1.0 Ω,电阻R1=4.0 Ω,电阻R2=5.0 Ω,电容器电容C=40 μF.在一段时间内,穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化.如此()A.闭合S,电路中的电流稳定后,电容器上极板带正电E=2.5 VC.闭合S,电路中的电流稳定后,电阻R1的电功率P=0.25 WD.断开S后,流经R2的电荷量Q=6×10-5 C3.固定在绝缘平面上的正方形闭合线圈的匝数为n,边长为a,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在垂直纸面向里的磁场中,另一半处在垂直纸面向外的磁场中,如图甲所示,图中虚线为磁场的分界限.以垂直纸面向外的方向为正方向,t=0时两边磁场的磁感应强度大小均为B0.假如虚线右边的磁场恒定不变,虚线左边的磁场按如图乙所示规律变化,线圈的总电阻为R,以水平向左为安培力的正方向,如此0~t1时间内,线圈受到的安培力随时间变化的规律可能为()A BC D4.[13分]由某种导电性能极好的新型材料制成的圆柱体物块(可以看成中间是均匀介质的电容器),质量为m,高为d,底面直径也为d.如下列图(截面图),物块放在绝缘斜面上,空间中存在平行于斜面、磁感应强度大小为B的水平匀强磁场.物块电阻可忽略不计,该材料的相对介电常数为ε,与斜面间的动摩擦因数为μ(μ<tan θ),静电力常量为k,重力加速度为g.现将物块在斜面上由静止释放,求:(1)当物块速度为v0时,物块上外表所带电荷量大小Q,并指出其电性.(2)任一时刻速度v与时间t的关系.5.[16分]如图甲所示,两根平行金属导轨平放在水平面上,左端连接一个定值电阻.一根金属棒ab垂直导轨放置,轻绳的一端固定在金属棒中央,另一端绕过光滑定滑轮系一重物,金属棒的电阻与定值电阻的阻值相等,金属棒和重物质量均为m,金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ(0<μ<1).在导轨OO'dc区域存在垂直导轨平面向上的匀强磁场,磁场的宽度为s.以O点为坐标原点,沿导轨建立x轴.ab与磁场左边界的距离也为s,将金属棒由静止释放,金属棒恰好匀速进入磁场,当金属棒进入磁场瞬间,用一个水平的外力作用在金属棒上,金属棒在磁场中运动的v2-x图像如图乙所示,金属棒与导轨始终接触良好,重力加速度大小为g.求:(1)金属棒进入磁场瞬间的速度大小v0;(2)金属棒离开磁场瞬间,外力的大小;(3)假如s=0.1 m,m=1 kg,μ=0.75,g取10 m/s2,金属棒在磁场中运动的过程中棒上外力的冲量.图甲图乙一、选择题(共8小题,48分)1.[2020全国Ⅱ,14]管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接.焊机的原理如下列图,圆管通过一个接有高频交流电源的线圈,线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流,电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接.焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为()A.库仑B.霍尔C.洛伦兹D.法拉第2.磁场的高斯定理指出通过磁场中任一闭合曲面的总磁通量恒等于0.如下列图,为一金属球壳的俯视图,CD过球心O,AB不过球心,在球心O的右侧放置一小磁针,以磁感线穿入球壳为正方向,如此如下说法正确的答案是()A.C、D点的磁感应强度方向相反B.AB左侧球壳处的平均磁感应强度小于AB右侧球壳的C.假如磁针沿DC运动,球壳上有感应电流D.AB左右两侧球壳上的磁通量大小相等3.[生产生活实践问题情境——“转笔〞]转笔是一项用手指来转动笔的休闲活动,深受广阔中学生的喜爱,其中也包含了许多的物理知识.如下列图某转笔高手能让笔绕其手指上的某一点O沿顺时针方向做角速度为ω的匀速圆周运动,O 点恰好是长为L的金属笔杆的中点,地磁场的磁感应强度在与笔杆转动平面垂直方向的分量大小为B,方向向外,如此()O点的电势最低B.O点与笔尖间的电势差为BL2ωC.O点与笔尖间的电势差为BL2ωBL2ω4.两条竖直放置的光滑平行金属导轨MN、PQ间有垂直导轨所在平面的水平匀强磁场,金属棒a、b平行且垂直导轨放置,始终与导轨接触良好,不计导轨的电阻.现有三种情境,图甲、乙中磁感应强度恒定不变,图丙中磁感应强度随时间均匀变化,如此如下对甲、乙、丙三种情境的相关说法正确的答案是()A.图甲中两棒下滑过程,两棒机械能之和减小b棒减小的机械能a、b棒一定有推力作用5.[生产生活实践问题情境——手机无线充电]如图甲所示为手机等用电器无线充电的原理图,如果圆形受电线圈的面积S=1×10-3m2,线圈匝数为n=100,线圈的电阻为R=5 Ω,垂直于线圈平面的磁场的磁感应强度随时间的变化情况如图乙所示,假如受电线圈给内阻为r=5 Ω的电池充电,如此 ()图甲图乙A.受电线圈中产生的感应电动势大小为0.05 VB.0~1.0 s内受电线圈中的感应电流方向不变C.1.5 s时刻,受电线圈中的感应电流为零D.充电过程中,电池的发热功率为1.25 W6.[2021某某红色七校第一次联考,多项选择]如下列图,两电阻可以忽略不计的平行金属长直导轨固定在水平面上,相距为L,另外两根长度为L、质量为m、电阻为R的一样导体棒垂直静置于导轨上,导体棒在长导轨上可以无摩擦地左右滑动,导轨间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B.某时刻使左侧的导体棒a获得大小为v0的向左的初速度、右侧的导体棒b获得大小为2v0的向右的初速度,如此如下结论正确的答案是()BLv0a的速度大小为时,导体棒b的速度大小一定是v0a的速度为零时,两导体棒受到的安培力大小都是D.从开始运动到最终处于稳定状态的过程中,系统产生的热量为7.[多项选择]如下列图,竖直放置的线圈两端连接一个定值电阻构成的回路,一块强磁铁从线圈上方某一高度由静止释放后从线圈中穿过,如此如下说法正确的答案是( )a→b8.[2020某某某某高三摸底,多项选择]如下列图,两根平行光滑金属导轨固定在同一水平面内,其左端接有定值电阻R,建立Ox轴平行于金属导轨,在0≤x≤4 m的空间区域内存在着垂直导轨平面向下的磁场,磁感应强度B的大小随坐标x(以m为单位)的变化规律为B=0.8-0.2x(T),金属棒ab在外力作用下从x=0处沿导轨向右运动,ab始终与导轨垂直并接触良好,不计导轨和金属棒的电阻.设在金属棒从x1=1 m处经x2=2 m到x3=3 m的过程中,电阻R的电功率始终保持不变,如此( )x1与x2处受到磁场的作用力大小之比为3∶2x1到x2与从x2到x3的过程中通过R的电荷量之比为5∶3二、非选择题(共5小题,63分)9.[6分]如图甲所示是探究电磁感应现象的装置.(1)如图乙所示的四种方式,不能产生感应电流的是(填字母).(2)利用此装置探究感应电流方向与磁场方向与切割磁感线方向之间的关系,观察到的实验现象记录如下:实验序号磁场方向导体切割磁感线方向灵敏电流计指针偏转方向①向下向右向左②向上向右向右③向下向左向右在上述三次实验中,比拟①和②两次实验,可知感应电流方向与有关;比拟两次实验,可知同时改变方向和方向,如此感应电流方向不变.(3)在探究中还发现,导体ab水平向左(或向右)缓慢运动时,灵敏电流计的指针偏转角度较小;导体ab水平向左(或向右)快速运动时,灵敏电流计的指针偏转角度较大,说明感应电流的大小与有关.10.[13分]在如下列图的电路中,abcd为固定的100匝正方形导线圈,边长L=15 cm,总电阻r=2 Ω.电阻R1=4 Ω,R2=1.6 Ω,R3=4 Ω,R4=R5=6 Ω,电容器的电容C=29 μF,开关S处于闭合状态.假如线圈区域内存在方向垂直纸面向内且均匀分布的磁场,其磁感应强度随时间变化的规律为B=2t+2(T),电路稳定后,求:(1)通过R1的电流大小和方向;(2)开关S断开以后流过R5的总电荷量.11.[2021某某某某六校联合调研,16分]如下列图,两根间距L=1 m、足够长的平行金属导轨的倾角θ=37°,两导轨底端接一阻值为R=1 Ω的电阻,质量m=1 kg的金属棒通过跨过轻质定滑轮的细线与质量M=3 kg的重锤相连,滑轮左侧细线与导轨平行,金属棒电阻r=1 Ω(其他电阻均不计),金属棒始终与导轨垂直且接触良好,二者间的动摩擦因数μ=0.5,整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度大小为B=2 T.重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6,现将重锤由静止释放.(1)求刚释放重锤瞬间,重锤的加速度a;(2)求重锤的最大速度v;(3)重锤下降h=20 m时,其速度已经达到最大速度,求电阻R上产生的焦耳热.12.[2020某某七校联考,12分]如图甲所示,电阻不计且间距L=1 m的光滑平行金属导轨竖直放置,上端接一阻值R=2 Ω的电阻,虚线OO'下方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B=2 T.现将质量m=0.1 kg、电阻不计的金属杆ab从OO'上方某处由静止释放,金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触且始终水平.金属杆从静止开始到下落0.3 m的过程中,加速度a与下落距离h的关系图像如图乙所示,g取10 m/s2.(1)求金属杆刚进入磁场时的速度大小v0;(2)求金属杆从静止开始到下落0.3 m的过程中,在电阻R上产生的热量Q;(3)在图丙的坐标系中,定性画出回路中电流随时间变化的图线,并说明图线与坐标轴围成图形的面积所表示的物理意义(以金属杆进入磁场时为计时起点).13.[2021某某、襄阳、某某、某某四地六校联考,16分]如下列图,一足够大的倾角θ=30°的粗糙斜面上有一个粗细均匀的由同种材料制成的矩形金属线框abcd,线框的ab边始终与斜面下端边缘平行,线框的质量m=0.6 kg,电阻R=1.0 Ω,ab边长L1=1 m,bc边长L2=2 m.斜面以EF 为界,EF上侧有垂直于斜面向上的匀强磁场,磁感应强度B=1 T.一质量为M的物体用绝缘细线跨过光滑定滑轮与线框相连,连接线框的细线与斜面平行且细线最初处于松弛状态.现先释放线框再释放物体,当cd边离开磁场时线框即以v=2 m/s的速度匀速下滑,在ab边运动到EF位置时,细线恰好被拉直绷紧(时间极短),随即物体和线框一起做匀速运动,t=1 s后开始做匀加速运动.不计细线与斜面间的摩擦,g取10 m/s2,求(结果均保存1位小数):(1)线框与斜面之间的动摩擦因数μ;(2)细线绷紧前,物体下降的时间t1;(3)系统在cd边离开磁场至重新进入磁场过程中产生的热量Q.答案专题十二电磁感应考点1 电磁感应现象楞次定律1.D脉冲电流流经线圈,产生磁场,属于电流的磁效应,不是电磁感应现象,选项A错误;脉冲磁场在线圈周围空间产生感应电场是变化的磁场产生电场,不是电流的磁效应,选项B错误;假如将脉冲电流改为恒定电流,只能产生恒定磁场,不能在线圈周围空间产生感应电场,不能对脑神经产生电刺激作用,选项C错误;假如脉冲电流最大强度不变,但是缩短脉冲电流时间,如此电流变化率增大,流经线圈产生的磁场的变化率增大,导致在脑部产生的感应电场与感应电流增强,选项D正确.2.CD分析该同学做的实验,如果磁铁的N、S极倒置或者弹簧的劲度系数过小,在磁铁的运动过程中,圆环中的磁通量都会发生变化,圆环中均能产生感应电流,圆环对磁铁都会产生阻碍作用,即会对磁铁的振动产生影响,选项A、B错误.如果该同学做实验时,铝制圆环中间某处断裂或者用了非金属材质圆环,都会导致圆环中无法产生感应电流,即圆环与磁铁之间没有相互作用力,圆环不会对磁铁的振动产生影响,选项C、D正确.3.B 当同时增大B1减小B2时,通过金属圆环的总磁通量增加,且方向垂直纸面向里,根据楞次定律知,感应电流产生的磁场方向应为垂直纸面向外,根据右手螺旋定如此知,此时金属圆环中产生逆时针方向的感应电流,A项错误;同理当同时减小B1增大B2时,金属圆环中产生顺时针方向的感应电流,B项正确;当同时以一样的变化率增大或减小B1和B2时,金属圆环中的总磁通量没有变化,仍然为0,金属圆环中无感应电流产生,C、D项均错误.4.B电路中电流减小,磁场能向电场能转化,即电容器处于充电状态,B项正确;由线圈中磁场方向可知,回路中电流方向为顺时针方向,所以电容器上极板带正电,A项错误;电容器充电过程中,两极板间场强正在增大,C项错误;线圈中电流减小,磁通量减小,磁通量变化率增大,D项错误.5.BC0~内,螺线管中通有顺时针逐渐增大的电流,如此螺线管中由电流产生的磁场向下且逐渐增加,由楞次定律可知,圆环有收缩的趋势,A错误,B正确;~T内,螺线管中通有顺时针逐渐减小的电流,如此螺线管中由电流产生的磁场向下且逐渐减小,由楞次定律可知,圆环中的感应电流为俯视顺时针方向,D错误;t=和t=时刻,螺线管中电流的变化率一致,即由螺线管中电流产生的磁场变化率一致,如此圆环中的感应电流大小相等,C正确.6.(1)C(2)顺时针(3)垂直纸面向外(4)B' B0解析:(1)题中操作与电流计的指针偏转方向说明电流从电流计的“+〞接线柱流入时,电流计指针向右偏转,电流从电流计的“-〞接线柱流入时,电流计指针向左偏转.进展上述实验的目的是推断电流计指针偏转方向与电流方向的关系,以便于在后续实验中根据电流计指针的偏转方向判断螺线管中的电流方向.(2)电流计指针向右偏转,说明电流从电流计的“+〞接线柱流入,如此螺线管中的电流方向(从上往下看)沿顺时针.(3)从上往下看,感应电流的方向沿逆时针,由安培定如此可判断出感应电流的磁场B'的方向垂直纸面向外.(4)理解楞次定律,关键在于理解感应电流产生的磁场B'总是要阻碍原磁场磁通量B0的变化.考点2 法拉第电磁感应定律自感1.C由楞次定律可知,前半周期内感应电流方向由d到c为负方向,B项错误;由E=S和I=可知,感应电流与磁感应强度的变化率成正比,故感应电流大小不变,A项错误;平行金属板与电阻R并联,两端电压相等,由U=IR、E电=、F=E电q可得F=I,可见离子所受电场力大小不变,由牛顿第二定律知,离子的加速度大小也不变,又v-t图线的斜率表示加速度,故斜率大小不变,C项可能正确,D项错误.2.D由于正方形闭合线圈匀速穿过磁场区域,根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律可知,在线圈进入磁场区域和从磁场区域出来的过程中,产生的感应电流大小恒定,由楞次定律可知,线圈进入磁场区域和从磁场区域出来的过程产生的感应电流方向相反,所以线圈中的感应电流随时间变化的图像可能正确的答案是D项.3.CD题中线圈相当于电源,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,故通过电阻R的电流方向为a→b,选项A错误;由法拉第电磁感应定律得线圈产生的感应电动势E=N=20×V=10 V,选项B错误;由闭合电路欧姆定律得电路中的感应电流I== A=1 A,又由局部电路欧姆定律得电阻R两端的电压U=IR=1×8 V=8 V,选项C正确;根据q=It 得,0~0.1 s内通过线圈横截面的电荷量为q=1×0.1 C=0.1 C,选项D正确.4.B 电磁炉的工作原理为通电线圈中通入交变电流,其产生的周期性变化的磁场在锅底中产生涡流,锅底发热,从而加热食物.结合上述分析可知,锅具一定要用非绝缘材料制成,通入恒定电流无法加热食物,故B项正确,A、C、D项错误.5.C 金属棒下滑时棒两端产生电动势,因棒不闭合,故没有感应电流,棒内电子受洛伦兹力作用,但金属棒不受安培力作用,A、B项错误;棒两端的电压U=E=BLv cos 60°=0.05 V,C项正确,D 项错误.6.(1)B1L2ω优点见解析(2)解析:(1)方法一:根据法拉第电磁感应定律有E=(2分)又ΔΦ=B1L2ωΔt,解得E=B1L2ω(1分)。
高三物理第十二章知识点高三物理的第十二章主要涉及电磁感应和电磁波两个方面的知识点。
在这一章节中，我们将学习电磁感应的基本原理、法拉第电磁感应定律以及应用于发电机和变压器的相关知识；同时，我们还将了解电磁波的概念、性质以及波长和频率的关系等内容。
1. 电磁感应电磁感应是指当磁通量穿过一个闭合回路时，该回路中会产生电动势。
根据法拉第电磁感应定律，产生的电动势的大小与磁通量的变化率成正比。
这一定律可以表示为U=-dΦ/dt，其中U表示电动势，Φ表示磁通量，t表示时间。
2. 磁通量和磁感应强度磁通量是指磁场穿过一个给定区域的总磁力线的数量。
磁感应强度则表示单位面积上垂直通过的磁力线的数量，单位为特斯拉(T)。
根据安培环路定律，磁感应强度的大小与环路上的电流以及环路围成的面积成正比。
3. 发电机发电机是利用电磁感应产生电动势，将机械能转化为电能的装置。
其工作原理是通过一个旋转的导体线圈与磁场相互作用，使线圈中产生交流电。
4. 变压器变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电的电压大小的装置。
变压器由两个互相绕制的线圈组成，其中一个线圈称为高压线圈，另一个线圈称为低压线圈。
通过改变线圈的匝数比，可以改变电压的大小。
5. 电磁波电磁波是一种由电场和磁场相互作用而形成的波动现象。
它具有无线传输的特性，可以在真空中传播，且速度为光速。
电磁波的频率范围非常广泛，从无线电波到可见光、红外线、紫外线、X 射线和γ射线等。
6. 波长和频率波长是指电磁波一个完整周期所占据的空间距离，用λ表示，单位为米。
频率则表示单位时间内电磁波的周期个数，用f表示，单位为赫兹(Hz)。
波长和频率之间的关系可以用光速c来表示，λ=c/f。
通过对这些知识点的学习，我们可以深入了解电磁感应和电磁波的原理和应用，从而更好地理解电磁现象在日常生活中所起到的作用。
同时，这些知识也为我们进一步学习和研究电磁学提供了坚实的基础。
12. 电磁感应1．如图所示是著名物理学家费曼设计的一个实验，在一块绝缘板中部安装一个线圈，并接有电源，板的四周有许多带负电的小球．整个装置悬挂起来，在接通开关瞬间，整个圆盘将(自上而下看)( )A．顺时针转动一下B．逆时针转动一下C．顺时针不断转动D．逆时针不断转动解析：开关接通瞬间，穿过带电小球所在空间向下的磁通量突然增加，由楞次定律知，在带电小球所处空间将产生逆时针方向(从上向下看)的电动势(确切地讲，应为逆时针方向电场)，从而使带负电小球受到顺时针方向的作用力．故选A.答案：A2．信用卡的磁条中有一个个连续的相反极性的磁化区，每个磁化区代表了二进制数1或0，用以储存信息．刷卡时，当磁条以某一速度拉过信用卡阅读器的检测头时，在检测头的线圈中会产生变化的电压(如下图甲所示)．当信用卡磁条按图乙所示方向以该速度拉过阅读检测头时，在线圈中产生的电压随时间的变化关系正确的是( )解析：由题图甲知，上图磁化区域的位置感应出向上的电压，下图磁化区域的位置感应出向下的电压，因此题图乙刷卡时应对应B图出现的电压图．答案：B3．为了控制海洋中水的运动，海洋工作者有时依靠水流通过地磁场所产生的感应电动势测水的流速．某课外活动兴趣小组由四个成员甲、乙、丙、丁组成，前去海边某处测量水流速度．假设该处地磁场的竖直分量已测出为B ，该处的水流是南北流向，问下列测定方法可行的是( )A ．甲将两个电极在水平面沿水流方向插入水流中，测出两极间距离L 及与两极相连的测量电势差的灵敏仪器的读数U ，则水流速度v ＝U BLB ．乙将两个电极在水平面上沿垂直水流方向插入水流中，测出两极间距离L 及与两极相连的测量电势差的灵敏仪器的读数U ，则水流速度v ＝U BLC ．丙将两个电极沿垂直海平面方向插入水流中，测出两极间距离L 及与两极相连的测量电势差的灵敏仪器的读数U ，则水流速度v ＝U BLD ．丁将两个电极在水平面上沿任意方向插入水流中，测出两极间距离L 及与两极相连的测量电势差的灵敏仪器的读数U ，则水流速度v ＝U BL解析：将两个电极在水平面上沿垂直水流方向插入水中，流水液体视为导体切割磁感线，则：E ＝BLv ，又E ＝U ，故v ＝U BL .答案：B4．如图甲所示，一个电阻为R 、面积为S 的矩形导线框abcd ，水平放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B ，方向与ad 边垂直并与线框平面成45°角，o 、o ′分别是ab 边和cd 边的中点．现将线框右半边obco ′绕oo ′逆时针旋转90°到图乙所示位置．在这一过程中，导线中通过的电荷量是( )A.2BS 2R B.2BS R C.BS R D ．0解析：由于q ＝ΔφR Δφ＝|BS cos45°－0|＝22BS q ＝2BS 2R. 答案：A5．(2011·江苏高考)如图所示，固定的水平长直导线中通有电流I ，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行．线框由静止释放，在下落过程中( )A ．穿过线框的磁通量保持不变B ．线框中感应电流方向保持不变C ．线框所受安培力的合力为零D ．线框的机械能不断增大解析：线框在下落过程中，穿过线框的磁通量逐渐减小，方向不变，根据楞次定律可知感应电流方向不变，B 正确，A 错；线框上下边框所处磁场强弱不同，上边框所处位置磁场强，下边框所处位置磁场弱，受力不平衡，C 错；由于机械能逐渐转变为电能，机械能减少，D 错．答案：B6．如图所示，一个有弹性的金属环被一根橡皮绳吊于通电直导线的下方，当通电直导线中的电流I 增大时，圆环的面积S 和橡皮绳的长度L 将( )A ．S 增大，L 变短B ．S 增大，L 变长C ．S 减小，L 变短D ．S 减小，L 变长解析：通电直导线周围的磁场离导线越远就越弱，当直导线中的电流增大时，通过金属环的磁通量增加，产生的感应电流必然要阻碍磁通量的增加．由于金属环有弹性，金属环面积缩小，同时橡皮绳拉长，金属环远离直导线．正确选项为D.答案：D7．如图所示，当软铁棒沿螺线管轴迅速插入螺线管时，下列判断正确的是( )A ．灯变亮，R 中有向右的电流B ．灯变暗，R 中有向右的电流C ．灯亮度不变，R 中无电流D ．灯变暗，R 中有向左的电流解析：根据M 螺线管电源的极性，可判断出M 中的电流及产生的磁场方向．穿过N 线圈的磁感线方向，条形铁棒被M 线圈产生的磁场磁化后，其左端为N 极，右端为S 极，在软铁棒插入过程中，由于软磁棒磁化后也具有了磁性，使得M 、N 的线圈磁通量都变大了，由楞次定律可知，M 中的感应电流与原有电流反向，使M 中实际电流变小，灯泡变暗，由楞次定律知R 中产生向右流过的感应电流．答案：B8．如图所示，竖直放置的金属框架处于水平匀强磁场中，有一长直金属棒可以沿金属框自由滑动．当ab 由静止开始下滑一段时间后，合上开关S ，则ab 将做( )A ．匀速运动B ．加速运动C ．减速运动D ．无法确定解析：开始金属棒下滑，切割磁感线产生感应电动势，因电路不闭合，所以没有感应电流，金属棒做自由落体运动．闭合开关后，有感应电流，根据右手定则，在金属棒中感应电流方向是从a →b ，其大小为I ＝E R ＝BLv R，同时金属棒受到安培力作用，根据左手定则判断其方向是向上的，大小为F ＝BIL ＝B 2L 2v R ，这时金属棒受到的合力为mg －B 2L 2v R＝ma ，v 的大小不确定，所以加速度的大小、方向不确定．金属棒可能加速、可能减速、也可能匀速．答案：D9．铁路上使用一种电磁装置向控制中心传输信号，以确定火车的位置．有一种磁铁能产生匀强磁场，被安装在火车首节车厢下面，如图所示(俯视图)，当它经过安装在两铁轨之间的线圈时，便会产生一种电信号被控制中心接收到．当火车以恒定的速度通过线圈时，表示线圈两端的电压随时间变化的关系是图中的( )解析：当火车头中的磁场刚接触线圈时，线圈中有一边切割磁感线，产生的感应电动势为E ＝BLv ；当磁场完全进入时，穿过线圈的磁通量不发生变化，无感应电动势；当磁场要离开线圈时，线圈中又有一边在切割磁感线，产生的感应电动势E ＝BLv .根据右手定则判断知，两段产生的感应电动势方向相反，也就是正负极相反．故选项C 正确．答案：C10．如下图所示，有一边长为L 的正方形导线框，质量为m ，由高H 处自由落下，其下边ab 进入匀强磁场区后，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 边刚进入磁场时速度的一半，此匀强磁场的宽度也是L ，则线框在穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为( )A ．2mgLB ．2mgL ＋mgHC ．2mgL ＋34mgH D ．2mgL ＋14mgH 解析：线圈进入或出匀强磁场区过程，ab 边切割磁感线，产生感应电流，安培力作用阻碍线圈的运动，克服安培力做的功转化为电路的电能．线圈下落H 过程，机械能守恒，有mgH ＝12mv 2，对全过程由能量转化和守恒得mg (H ＋2L )＝12m (12v )2＋Q ，解得Q ＝2mgL ＋34mgH .选项C 正确． 答案：C11．单位长度电阻为ρ的裸导线制成一个直径为d 的圆形回路，将此回路置于方向如图所示的磁场中，若磁场的磁感应强度随时间t 的变化关系为B ＝kt (k 为常数)，则电流表的示数为__________．解析：根据法拉第电磁感应定律，E ＝ΔB Δt S ＝k π(d 2)2，电阻R ＝ρπd ，所以I ＝E R ＝kd 4ρ. 答案：kd 4ρ12．电磁流量计广泛应用于测量导电流体(如污水)在管中的流量(在单位时间内通过管内横截面的流体的体积)．如图所示为电磁流量计的示意图，由非磁性材料做成的圆管道，外加一匀强磁场，当管中的导电体液体流过此区域时，测出管壁上a 、b 两点间的电动势为E ，就可以知道管中的液体的流量Q ，即单位时间内流过管道横截面的液体体积(m 3/s)，已知管道直径为D ，则D 与E 的关系为__________．解析：根据法拉第电磁感应定律，E ＝BDv ，Q ＝v ×S ×1＝v ×π×(D 2)2，故Q ＝πDE 4B. 答案：Q ＝πDE 4B三、计算题(共4小题，13题10分，14题12分，15题12分，16题14分，共48分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．如图所示，线圈面积S ＝1×10－5m 2，匝数n ＝100，两端点连接一电容器，其电容C＝20μF ，线圈中磁场的磁感应强度按ΔB Δt＝0.1T/s 增加，磁场方向垂直线圈平面向里，那么电容器所带电荷量为多少？电容器的极板a 带什么种类的电荷？解析：因磁场在增强，由楞次定律可知a 端电势高，即a 带正电荷，由法拉第电磁感应定律得：E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔB Δt ·S ，故q ＝CE ＝n ΔB Δt·SC ＝2×10－9C 答案：2×10－9C 正14．一个质量为m ＝0.5kg 、长为L ＝0.5m 、宽为d ＝0.1m 、电阻R ＝0.1Ω的矩形线框，从h 1＝5m 的高度由静止自由下落，如图所示．然后进入匀强磁场，刚进入时由于磁场力的作用，线框刚好做匀速运动(磁场方向与线框平面垂直，g 取10m/s 2)．(1)求磁场的磁感应强度B ；(2)如果线框的下边通过磁场区域的时间t ＝0.15s ，求磁场区域的高度h 2.解析：(1)线框进入磁场时的速度为v 1＝2gh 1＝10m/s ，产生的感应电动势为E ＝Bdv 1，感应电流I ＝Bdv 1R ，所受的安培力F ＝BId ＝mg ，整理得B ＝Rmg d 2v 1＝2.24T. (2)线圈全部进入磁场用的时间t 1＝L v 1＝0.05s ，所以由题意得：v 1(t －t 1)＋12g (t －t 1)2＝h 2－L .代入数据解得h 2＝1.55m.答案：(1)2.24T (2)1.55m15．(2011·天津高考)如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN 、PQ 间距为l ＝0.5m, 其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角．完全相同的两金属棒ab ，cd 分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为m ＝0.02kg ，电阻均为R＝0.1Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.2T，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能够保持静止．取g＝10m/s2，问(1)通过棒cd的电流I是多少，方向如何？(2)棒ab受到的力F多大？(3)棒cd每产生Q＝0.1J的热量，力F做的功W是多少？解析：(1)棒cd受到的安培力F cd＝IlB ①棒cd在共点力作用下平衡，则F cd＝mg sin30°②由①②式，代入数据解得I＝1 A ③根据楞次定律可知，棒cd中的电流方向由d至c ④(2)棒ab与棒cd受到的安培力大小相等F ab＝F cd对棒ab，由共点力平衡知F＝mg sin30°＋IlB ⑤代入数据解得F＝0.2 N ⑥(3)设在时间t内棒cd产生Q＝0.1J热量，由焦耳定律可知Q＝I2Rt ⑦设棒ab匀速运动的速度大小为v，其产生的感应电动势E＝Blv ⑧由闭合电路欧姆定律知I＝E2R⑨由运动学公式知，在时间t内，棒ab沿导轨的位移x＝vt ⑩力F做的功W ＝Fx ⑪综合上述各式，代入数据解得W ＝0.4J ⑫答案：(1)1 A 电流方向由d 至c (2)0.2 N (3)0.4J16．如图，一直导体棒质量为m 、长为l 、电阻为r ，其两端放在位于水平面内间距也为l 的光滑平行导轨上，并与之密接；棒左侧两导轨之间连接一可控制的负载电阻(图中未画出)；导轨置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B ，方向垂直于导轨所在平面．开始时，给导体棒一个平行于导轨的初速度v 0.在棒的运动速度由v 0减小至v 1的过程中，通过控制负载电阻的阻值使棒中的电流强度I 保持恒定．导体棒一直在磁场中运动．若不计导轨电阻，求此过程中导体棒上感应电动势的平均值和负载电阻上消耗的平均功率．解析：导体棒所受的安培力为F ＝IlB ①该力大小不变，棒做匀减速运动，因此在棒的速度从v 0减小到v 1的过程中，平均速度为v ＝12(v 0＋v 1) ② 当棒的速度为v 时，感应电动势的大小为E ＝lvB ③棒中的平均感应电动势为E ＝l v B ④由②④式得E ＝12l (v 0＋v 1)B ⑤ 导体棒消耗的热功率为P 1＝I 2r ⑥负载电阻上消耗平均功率为P 2＝E I －P 1 ⑦由⑤⑥⑦式得 P 2＝12l (v 0＋v 1)BI －I 2r ⑧答案：12l (v 0＋v 1)B 12l (v 0＋v 1)BI －I 2r练习1. [2014·云南部分名校高三期末统考]如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒水平抛出，在整个过程中不计空气阻力，则金属棒在空中飞行过程中产生的感应电动势大小 ( )A. 逐渐增大B. 逐渐减小C. 保持不变D. 无法判断 2. 如图甲所示，电路的左侧是一个电容为C的电容器，电路的右侧是一个环形导体，环形导体所围的面积为S .在环形导体中有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小随时间变化的规律如图乙所示．则在0～t 0时间内电容器( )A. 上极板带正电，所带电荷量为CS B 2－B 1t 0B. 上极板带正电，所带电荷量为C B 2－B 1t 0C. 上极板带负电，所带电荷量为CS B 2－B 1t 0D. 上极板带负电，所带电荷量为C B 2－B 1t 03. (多选)如图所示的电路中，A 1和A 2是完全相同的灯泡，线圈L 的电阻可以忽略．下列说法中正确的是( )A. 合上开关K 接通电路时，A 2先亮，A 1后亮，最后一样亮B. 合上开关K 接通电路时，A 1和A 2始终一样亮C. 断开开关K 切断电路时，A 2立刻熄灭，A 1过一会儿才熄灭D. 断开开关K 切断电路时，A 1和A 2都要过一会儿才熄灭4. 如图所示，L 为自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D 1、D 2、D 3为三个完全相同的灯泡，E 为内阻不计的电源，在t ＝0时刻闭合开关S ，电路稳定后D 1、D 2两灯的电流分别为I 1、I 2，当时刻为t 1时断开开关S ，若规定电路稳定时流过D 1、D 2的电流方向为电流的正方向，则下图能正确定性描述灯泡电流i 与A 、B 两点间电压U AB 随时间t 变化关系的是( )5. [2013·山西考前训练]A 、B 两闭合圆形导线环用相同规格的导线制成，它们的半径之比r A ∶r B ＝2∶1，在两导线环包围的空间内存在一正方形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直于两导线环的平面，如图所示．当磁场的磁感应强度随时间均匀增大的过程中，流过两导线环的感应电流大小之比为( )A. I A I B＝1B. I A I B＝2C. I A I B ＝14D. I A I B ＝126. (多选)如图甲所示，水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C 和电阻R ，导体棒MN 放在导轨上且接触良好，整个装置放于垂直导轨平面的磁场中，磁感应强度B 的变化情况如图乙所示(图示磁感应强度方向为正)，MN 始终保持静止，忽略电容器C 的充电时间，则在0～t 2时间内( )A. 电容器C 所带的电荷量先减小后增大B. 电容器C 的a 板先带正电后带负电C. 通过MN 电流始终没变D. MN 所受安培力的方向先向右后向左7．如图所示，水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，两个边长相等的单匝闭合正方形线圈Ⅰ和Ⅱ，分别用相同材料、不同粗细的导线绕制(Ⅰ为细导线)．两线圈在距磁场上界面h 高处由静止开始自由下落，再进入磁场，最后落到地面．运动过程中，线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界．设线圈Ⅰ、Ⅱ落地时的速度大小分别为v 1、v 2，在磁场中运动时产生的热量分别为Q 1、Q 2.不计空气阻力，则( )A ．v 1＜v 2，Q 1＜Q 2B ．v 1＝v 2，Q 1＝Q 2C ．v 1＜v 2，Q 1＞Q 2D ．v 1＝v 2，Q 1＜Q 28. 医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度．电磁血流计由一对电极a 和b 以及磁极N 和S 构成，磁极间的磁场是均匀的．使用时，两电极a 、b 均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示．由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a 、b 之间会有微小电势差．在达到平衡时，血管内部的电场可看做是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零．在某次监测中，血管内径为 5.0 mm ，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为300 μV ，磁感应强度的大小为0.050 T ．则血流速度的近似值和电极a 、b 的正负为( )A. 1.2 m/s ，a 正、b 负B. 2.4 m/s ，a 正、b 负C. 1.2 m/s ，a 负、b 正D. 2.4 m/s ，a 负、b 正9. 如图所示，在磁感应强度为B 、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一矩形导体闭合线框abcd ，线框平面与磁场方向垂直．导体棒ef 可在ad 与bc 间滑动，导体棒在滑动过程中始终保持与框架良好接触，ad 长为L ，导体棒ef 在Δt 时间内向左匀速滑过距离Δd ，在ef 向左滑动时，整个回路的感应电动势为E ，则( )A. E ＝2BL ΔdΔtB. E ＝0C. E ＝BL ΔdΔtD. 不能用E ＝ΔΦΔt计算E10. [2014·江苏苏州高三期末调研]在如图所示的电路中，a 、b 为两个完全相同的灯泡，L 为自感系数较大而电阻不能忽略的线圈，E 为电源，S 为开关．关于两灯泡点亮和熄灭的下列说法正确的是 ( )A. 合上开关，a 先亮，b 后亮；稳定后a 、b 一样亮B. 合上开关，b 先亮，a 后亮；稳定后b 比a 更亮一些C. 断开开关，a 逐渐熄灭、b 先变得更亮后再与a 同时熄灭D. 断开开关，b 逐渐熄灭、a 先变得更亮后再与b 同时熄灭11. [2014·北京朝阳]如图所示，一刚性矩形铜制线圈从高处自由下落，进入一水平的匀强磁场区域，然后穿出磁场区域，则( )A. 若线圈进入磁场过程是匀速运动，则离开磁场过程一定是匀速运动B. 若线圈进入磁场过程是加速运动，则离开磁场过程一定是加速运动C. 若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程一定是加速运动D. 若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程一定是减速运动12. [2013·广东中山高三期末统考](多选)如图所示，金属杆ab 静放在水平固定的“U”形金属框上，整个装置处于竖直向上的磁场中．当磁感应强度均匀增大时，杆ab 总保持静止，则 ( )A. 杆中感应电流方向是从b 到aB. 杆中感应电流大小保持不变C. 金属杆所受安培力逐渐增大D. 金属杆受三个力作用而保持平衡13. [2013·南京二模]均匀导线制成的正方形闭合线框abcd ，每边长为L ，总电阻为R ，总质量为m .将其置于磁感应强度为B 的水平匀强磁场上方h 处，如图所示．线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd 边始终与水平的磁场边界平行．重力加速度为g .当cd 边刚进入磁场时：(1)求线框中产生的感应电动势大小； (2)求cd 两点间的电势差大小；(3)若此时线框加速度大小恰好为g4，则线框下落的高度h 应满足什么条件？1. 解析：当导体切割磁感线时感应电动势的大小为E ＝Blv ，其中v 指的是导体沿垂直于磁场方向的分速度大小，对应于本题金属棒水平方向的分速度v 0，所以导体棒在空中飞行过程中产生的感应电动势大小E ＝Blv 0，大小保持不变． 答案：C2. 解析：根据楞次定律，当磁场增强时，环形导体产生逆时针的感应电流，使电容器上板带正电，感应电功势E ＝ΔφΔt ＝ΔB ·S Δt ＝B 2－B 1St 0，电容器带电量q ＝CE ，选项A 正确． 答案：A3. 解析：合上开关，A 2立刻就亮了，受自感作用，A 1灯逐渐变亮，两灯相同，线圈电阻忽略，稳定后流过两灯的电流相同，断开开关时，两灯和线圈组成闭合回路，线圈的自感作用使电流从原来的值逐渐减小，两灯均慢慢熄灭． 答案：AD4. 解析： 在t ＝0时刻闭合开关S ，D 1中电流逐渐增大到I 1，当时刻为t 1时断开开关S ，由于线圈L 中产生自感电动势，阻碍电流减小，电流与原电流方向相同，则A 、B 错误；在t ＝0时刻闭合开关S ，D 1中电流不能立即达到最大，导致D 2中电流先由最大逐渐减小到I 2稳定，当时刻为t 1时断开开关S ，L 、D 1和D 2构成闭合回路，D 2中电流方向与原来方向相反，且逐渐减小到零，所以C 错误，D 正确． 答案：D5. 解析：匀强磁场的磁感应强度随时间均匀变化，设t 时刻的磁感应强度为B t ，则B t ＝B 0＋kt ，其中B 0为t ＝0时的磁感应强度，k 为一常数，A 、B 两导线环的半径不同，它们所包围的面积不同，但某一时刻穿过它们的磁通量均为穿过磁场所在区域面积上的磁通量，设磁场区域的面积为S ，则Φt ＝B t ·S ，即在任一时刻穿过两导线环包围面上的磁通量是相等的，所以两导线环上的磁通量变化率是相等的．E ＝ΔΦΔt ＝ΔB Δt ·S (S 为磁场区域面积)．对A 、B 两导线环，由于ΔBΔt及S 均相同，得E A E B ＝1，I ＝E R ，R ＝ρl S 1(S 1为导线的横截面积)，l ＝2πr ，所以I A I B ＝E A r B E B r A ，代入数值得I A I B ＝r B r A ＝12. 答案：D6. 解析：磁感应强度均匀变化，产生恒定电动势，电容器C 所带的电荷量大小始终没变，选项A 、B 错误；由于磁感应强度均匀变化，感应电动势恒定，所以感应电流也恒定，MN 所受安培力的方向先向右后向左，选项C 、D 正确． 答案：CD7. 解析：设线圈边长为l ，导线横截面积为S ，电阻率为ρ，密度为ρ0，在进入磁场过程中某点速度为v ，则a ＝g －F 安m ＝g －B 2l 2mR v ，而m ＝ρ0·S ·4l ，R ＝ρ4lS ，即mR ＝16ρρ0l 2(定值)，则a 与线圈的横截面积、线圈质量无关，由运动学知识可得v 1＝v 2；设磁场高度为H ，线圈在进入磁场过程中产生热量，全过程由功能关系得Q＝mg (H ＋h )－12mv 2，质量大的线圈产生热量多，即Q 1＜Q 2，选项D 正确．答案：D8. 解析：由左手定则可知，血液中的正离子受到的磁场力的方向向上，使得电极a带正电，排除C 、D ；因稳定流动时满足Bqv ＝q Ud ，所以v ＝U Bd＝1.2 m/s ，A 正确、B 错误． 答案：A9. 解析：选aefd 构成的闭合回路研究，ef 向左滑动时，回路面积减小L Δd ，由E ＝ΔΦΔt 可得，E ＝BL ΔdΔt ；若选ebcf 构成的闭合回路研究，ef 向左滑动时，回路面积增大L Δd ，由E ＝ΔΦΔt 可得，E ＝BL Δd Δt .显然，上述这两个回路是并联的关系，因此整个回路的感应电动势也是E ＝BL Δd Δt ；ef 向左滑动的速度v ＝ΔdΔt ，由E ＝BLv可得，E ＝BL Δd Δt ，即ΔΦΔt ＝BLv ，所以这两个公式是统一的．答案：C10. 解析： 合上开关，b 立刻变亮，而由于线圈L 的自感作用，流过灯a 的电流逐渐变大，所以a 后亮，稳定后，线圈相当于一个电阻，流过b 灯的电流较大，即I b >I a ，所以b 比a 更亮一些，选项A 错误，B 正确；断开开关后，线圈L 与灯a 、灯b 组成闭合回路，回路中的电流从I a 逐渐变小到零，所以a 逐渐熄灭、b 先变暗后再与a 同时熄灭，选项CD 错误． 答案：B11. 解析：若线圈进入磁场过程是匀速运动，即mg ＝B 2l 2vR，完全进入磁场区域一定做加速运动，则离开磁场过程中受到安培力大于重力，一定是减速运动，A 项错误；若线圈进入磁场过程是加速运动，即mg >B 2l 2vR ，则离开磁场过程中可能是加速运动，也可能是减速运动，B 项错误；若线圈进入磁场过程是减速运动，即mg <B 2l 2vR，则离开磁场过程一定是减速运动，C 项错误，D 项正确．答案：D12. 解析：据楞次定律知，杆中感应电流的方向是从a 到b ，选项A 错误；杆中感应电流的大小I ＝E R ＝S ΔB R Δt ＝Sk R (其中ΔBΔt＝k 为常量)，所以杆中感应电流大小保持不变，选项B 正确；金属杆所受安培力F ＝BIL 会随着磁感应强度B 的增大而逐渐增大，选项C 正确；金属杆受到重力、支持力、安培力和摩擦力四个力的作用而保持平衡，选项D 错误． 答案：BC13. 解析：(1)设cd 边刚进入磁场时，线框的速度为v ，由机械能守恒定律得mgh ＝12mv 2(或由v 2＝2gh )由法拉第电磁感应定律得E ＝BLv综合上述两式解得E ＝BL 2gh(2)由闭合电路欧姆定律得到此时线框中电流I ＝E Rcd 两点间的电势差 U ＝I ·(34R )＝34BL 2gh(3)由安培力公式得F ＝BIL ＝B 2L 22ghR当a ＝g4，方向向下时，根据牛顿第二定律mg －F ＝ma解得下落高度满足h ＝9m 2gR232B 4L4当a ＝g4，方向向上时，根据牛顿第二定律F －mg ＝ma解得下落高度满足h ＝25m 2gR232B 4L4答案：(1)BL 2gh (2)34BL 2gh (3)见解析。
