【物理】2018届一轮复习人教版 法拉第电磁感应定律 自感和涡流 学案 21页

‎1．能应用法拉第电磁感应定律E＝n和导线切割磁感线产生电动势公式E＝BLv计算感应电动势。‎ ‎2．会判断电动势的方向，即导体两端电势的高低。‎ ‎3．理解自感现象，涡流的概念，能分析通电自感和断电自感。‎ 热点题型一 法拉第电磁感应定律的应用 ‎ 例1、【2017·天津卷】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均匀减小，ab始终保持静止，下列说法正确的是 A．ab中的感应电流方向由b到a B．ab中的感应电流逐渐减小 C．ab所受的安培力保持不变 D．ab所受的静摩擦力逐渐减小 ‎【答案】D ‎ 【变式探究】(多选)如图甲所示，一个阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路。线圈的半径为r1，在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示。图线与纵、横轴的截距分别为B0和t0，导线的电阻不计。则0至t1时间内 (　　)‎ ‎ ‎ A．电流的方向为由a到b B．电流的大小为 C．通过电阻R1的电量为 D．电阻R1上产生的热量为 答案：BC ‎【提分秘籍】‎ ‎1.应用法拉第电磁感应定律E＝n时应注意 ‎(1)研究对象：E＝n的研究对象是一个回路，而不是一段导体。‎ ‎(2)物理意义：E＝n求的是Δt时间内的平均感应电动势，当Δt→0时，则E为瞬时感应电动势。‎ ‎(3)E＝n求得的电动势是整个回路的感应电动势，而不是回路中某段导体的电动势，整个回路的电动势为零，其回路中某段导体的感应电动势不一定为零。‎ ‎2．法拉第电磁感应定律应用的三种情况 ‎(1)磁通量的变化是由面积变化引起时，ΔΦ＝B·ΔS，则E＝nB。‎ ‎(2)磁通量的变化是由磁场变化引起时，ΔΦ＝ΔB·S，则E＝n·S，S是磁场范围内的有效面积。‎ ‎(3)磁通量的变化是由于面积和磁场变化共同引起的，则根据定义求，ΔΦ＝Φ末－Φ初，E＝n≠n。‎ ‎3．在图象问题中磁通量的变化率是Φ－t图象上某点切线的斜率，利用斜率和线圈匝数可以确定感应电动势的大小。 ‎ ‎【方法技巧】法拉第电磁感应定律解题技巧 ‎(1)公式E＝n是求解回路某段时间内平均电动势的最佳选择。‎ ‎(2)用公式E＝nS求感应电动势时，S为线圈在磁场范围内的有效面积。‎ ‎(3)通过回路截面的电荷量q仅与n、ΔΦ和回路总电阻R总有关，与时间长短无关。推导如下：q＝Δt＝·Δt＝。‎ ‎【举一反三】 ‎ 如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。 在Δt 时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B。在此过程中，线圈中产生的感应电动势为 (　　)‎ A.　　　　　　　　　B. C. D． 答案：B 热点题型二 导体切割磁感线产生感应电动势的计算 例2、如图甲所示，匀强磁场的磁感应强度B为0.5 T，其方向垂直于倾角θ为30°的斜面向上。绝缘斜面上固定有“∧”形状的光滑金属导轨MPN(电阻忽略不计)，MP和NP长度均为2.5m，MN连线水平，长为3m。以MN中点O为原点、OP为x轴建立一维坐标系Ox。一根粗细均匀的金属杆CD，长度d为3m、质量m为1kg、电阻R为0.3Ω，在拉力F的作用下，从MN处以恒定速度v＝1m/s，在导轨上沿x轴正向运动(金属杆与导轨接触良好)。g取10m/s2。 ‎ ‎(1)求金属杆CD运动过程中产生的感应电动势E及运动到x＝0.8m处电势差UCD；‎ ‎(2)推导金属杆CD从MN处运动到P点过程中拉力F与位置坐标x的关系式，并在图乙中画出Fx关系图象；‎ ‎(3)求金属杆CD从MN处运动到P点的全过程产生的焦耳热。‎ 解得l外＝1.2m。‎ 由楞次定律判断D点电势高，故CD两端电势差 UCD＝－Bl外v，解得UCD＝－0.6V。‎ ‎(2)杆在导轨间的长度l与位置x的关系是 l＝d＝3－x(0≤x≤2)，‎ 对应的电阻Rl＝R，电流I＝，‎ 杆受的安培力 F安＝BIl＝7.5－3.75x(0≤x≤2)。‎ 根据平衡条件得F＝F安＋mgsinθ，‎ 解得F＝12.5－3.75x(0≤x≤2)，画出图象如图所示。‎ ‎(3)外力F所做的功WF等于Fx图线下所围的面积，即 WF＝×2J＝17.5J。‎ 而杆的重力势能增加量 ΔEp＝mgOPsinθ＝1×10×2×sin30°J＝10J。‎ 故全过程产生的焦耳热 Q＝WF－ΔEp＝17.5J－10J＝7.5J。‎ 答案：(1)1.5V　－0.6V　(2)见解析　(3)7.5J ‎【提分秘籍】 ‎ ‎1.导体平动切割磁感线 对于导体平动切割磁感线产生感应电动势的计算式E＝Blv，应从以下几个方面理解和掌握。‎ ‎(1)正交性 本公式是在一定条件下得出的，除了磁场是匀强磁场，还需B、l、v三者相互垂直。实际问题中当它们不相互垂直时，应取垂直的分量进行计算，公式可为E＝Blvsinθ，θ为B与v方向间的夹角。‎ ‎(2)平均性 导体平动切割磁感线时，若v为平均速度，则E为平均感应电动势，即＝Bl。‎ ‎(3)瞬时性 若v为瞬时速度，则E为相应的瞬时感应电动势。‎ ‎(4)有效性 公式中的l为有效切割长度，即导体与v垂直的方向上的投影长度。下图中有效长度分别为：‎ 甲图：l＝cdsinβ(容易错算成l＝absinβ)。‎ 乙图：沿v1方向运动时，l＝MN；‎ 沿v2方向运动时，l＝0。‎ 丙图：沿v1方向运动时，l＝R；‎ 沿v2方向运动时，l＝0；‎ 沿v3方向运动时，l＝R。‎ ‎(5)相对性 E＝Blv中的速度v是相对于磁场的速度，若磁场也运动时，应注意速度间的相对关系。‎ ‎2．导体转动切割磁感线 当导体在垂直于磁场的平面内，绕一端以角速度ω匀速转动时，产生的感应电动势为E＝Bl＝Bl2ω，如图所示。‎ ‎(1)以中点为轴时，E＝0(不同两段的代数和)；‎ ‎(2)以端点为轴时，E＝BωL2(平均速度取中点位置时的线速度ωL)；‎ ‎(3)以任意点为轴时，E＝Bω(L－L)(不同两段的代数和)。‎ ‎【举一反三】 ‎ 如图所示，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，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B0。使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω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示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为 (　　)‎ A. B． C. D． 答案：C 热点题型三 自感现象 ‎ 例3．【2017·北京卷】图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是 A．图1中，A1与L1的电阻值相同 B．图1中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流 C．图2中，变阻器R与L2的电阻值相同 D．图2中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等 ‎【答案】C ‎【解析】断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，由于线圈L1的自感，通过L1的电流逐渐减小，且通过A1，即自感电流会大于原来通过A1的电流，说明闭合S1，电路稳定时，通过A1的电流小于通过L1的电流，L1‎ 的电阻小于A1的电阻，AB错误；闭合S2，电路稳定时，A2与A3的亮度相同，说明两支路的电流相同，因此变阻器R与L2的电阻值相同，C正确；闭合开关S2，A2逐渐变亮，而A3立即变亮，说明L2中电流与变阻器R中电流不相等，D错误。‎ ‎【变式探究】某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈L，小灯泡A ，开关S和电池组E，用导线将它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：C ‎【提分秘籍】‎ ‎1.自感现象的四大特点 ‎ ‎(1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化。‎ ‎(2)通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化。‎ ‎(3)电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体。‎ ‎(4)线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向。‎ ‎2．自感中“闪亮”与“不闪亮”问题 与线圈串联的灯泡 与线圈并联的灯泡 电路图 通电时 电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮 电流突然增大，然后逐渐减小达到稳定 断电时 电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，电流方向不变 电路中稳态电流为I1、I2：①若I2≤I1，灯泡逐渐变暗；②I2> I1，灯泡闪亮后逐渐变暗。两种情况灯泡中电流方向均改变 ‎【特别提醒】线圈在电路中的作用 ‎ ‎(1)线圈中电流增大时，线圈可以等效成一阻值由较大逐渐减小的电阻，电流非线性逐渐增大。 ‎ ‎(2)线圈中电流减小时，线圈可等效成一个电源，线圈中的磁场能逐渐转化成电能，构成回路中的电流沿原方向非线性逐渐减小。 ‎ ‎(3)线圈在电路中使电流不能发生突变，使电流的变化过程延长，但不能改变最终的结果。‎ ‎【举一反三】 ‎ 如图所示，电路中A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈，C是电容很大的电容器。当S闭合与断开时，A、B灯泡的发光情况是 (　　)‎ A．S刚闭合后，A亮一下又逐渐熄灭，B逐渐变亮 B．S刚闭合后，B亮一下又逐渐变暗，A逐渐变亮 C．S闭合足够长时间后，A和B一样亮 D．S闭合足够长时间后，A、B都熄灭 答案：A ‎ 解析：S刚闭合后，A、B都变亮，且A比B亮，之后A逐渐熄灭，B逐渐变亮，选项A正确，B错误。S闭合足够长时间后，A熄灭，B一直都是亮的，选项C、D错误。‎ ‎ ‎ ‎1.【2017·北京卷】图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2‎ 为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是 A．图1中，A1与L1的电阻值相同 B．图1中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流 C．图2中，变阻器R与L2的电阻值相同 D．图2中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等 ‎【答案】C ‎2．【2017·新课标Ⅱ卷】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 Ω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，感应电动势取正）。下列说法正确的是 A．磁感应强度的大小为0.5 T B．导线框运动速度的大小为0.5 m/s C．磁感应强度的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，导线框所受的安培力大小为0.1 N ‎【答案】BC ‎1．【2016·全国卷Ⅱ】法拉第圆盘发电机的示意图如图1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1‎ A．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 ‎【答案】AB　【解析】将圆盘看成由无数辐条组成，各辐条都在切割磁感线，从而产生感应电动势，出现感应电流，当圆盘顺时针转动时(从上往下看)，根据右手定则可判断，圆盘上感应电流从边缘向中心，流过电阻R的电流方向从a到b，B正确；由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势E＝BLv＝BL2ω，而I＝，故A正确，C错误；当角速度ω变为原来的2倍时，感应电动势E＝BL2ω变为原来的2倍，感应电流I变为原来的2倍，电流在R上的热动率P＝I2R变为原来的4倍，D错误．‎ ‎2．【2016·全国卷Ⅲ】如图所示，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面．现使线框M、N在t＝0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则(　　)‎ 图1‎ A．两导线框中均会产生正弦交流电 B．两导线框中感应电流的周期都等于T C．在t＝时，两导线框中产生的感应电动势相等 D．两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等 相同，均为T，B正确；在t＝时，两导线框均在切割磁感线，故两导线框中产生的感应电动势均为Bωl2，C正确；对于线框M，有·＋·＝·T，解得U有M＝E；对于线框N，有·＋0＋·＋0＝·T，解得U有N ‎＝E，故两导线框中感应电流的有效值并不相等，D错误．‎ ‎3．【2016·江苏卷】据报道，一法国摄影师拍到“天宫一号”空间站飞过太阳的瞬间．照片中，“天宫一号”的太阳帆板轮廓清晰可见．如图所示，假设“天宫一号”正以速度v＝7.7 km/s绕地球做匀速圆周运动，运动方向与太阳帆板两端M、N的连线垂直，M、N间的距离L＝20 m，地磁场的磁感应强度垂直于v，MN所在平面的分量B＝1.0×10－5 T，将太阳帆板视为导体．‎ 图1‎ ‎(1)求M、N间感应电动势的大小E；‎ ‎(2)在太阳帆板上将一只“1.5 V，0.3 W”的小灯泡与M、N相连构成闭合电路，不计太阳帆板和导线的电阻．试判断小灯泡能否发光，并说明理由；‎ ‎(3)取地球半径R＝6.4×103 km，地球表面的重力加速度g＝9.8 m/s2，试估算“天宫一号”距离地球表面的高度h(计算结果保留一位有效数字)．‎ ‎【答案】(1)1.54 V　(2)不能，理由见解析　(3)4×105 m ‎4．【2016·浙江卷】如图12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，则(　　)‎ 图12‎ A．两线圈内产生顺时针方向的感应电流 B．a、b线圈中感应电动势之比为9∶1‎ C．a、b线圈中感应电流之比为3∶4‎ D．a、b线圈中电功率之比为3∶1‎ ‎【答案】B　【解析】由楞次定律可判断，两线圈中产生的感应电流均沿逆时针方向，选项A错误；由E＝nS，S＝l2，R＝ρ，I＝，P＝，可知Ea：Eb＝9：1，Ia：Ib＝3：1，Pa：Pb＝27：1，选项B正确，选项C、D错误．‎ ‎1.【2015·重庆·4】6．题4图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为，面积为.若在到时间内，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均匀增加到，则该段时间线圈两端a和b之间的电势差 A．恒为 B． 从0均匀变化到 ‎ C．恒为 D．从0均匀变化到 ‎【答案】C ‎2．(2015·福建理综·18)如图14，由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B中．一接入电路电阻为R的导体棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动，滑动过程PQ始终与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦．在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中(　　)‎ 图14‎ A．PQ中电流先增大后减小 B．PQ两端电压先减小后增大 C．PQ上拉力的功率先减小后增大 D．线框消耗的电功率先减小后增大 答案　C 解析　设PQ左侧电路的电阻为Rx，则右侧电路的电阻为3R－Rx，所以外电路的总电阻为R外＝，外电路电阻先增大后减小，所以路端电压先增大后减小，所以B错误；电路的总电阻先增大后减小，再根据闭合电路的欧姆定律可得PQ中的电流I＝先减小后增大，故A错误；由于导体棒做匀速运动，拉力等于安培力，即F＝BIL，拉力的功率P＝BILv，故先减小后增大，所以C正确；外电路的总电阻R外＝，最大值为R，小于导体棒的电阻R，又外电阻先增大后减小，由电源的输出功率与外电阻的关系图象可知，线框消耗的电功率先增大后减小，故D错误．‎ ‎3．(2015·山东理综·17)(多选)如图8所示，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动．现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场，圆盘开始减速．在圆盘减速过程中，以下说法正确的是(　　)‎ 图8‎ A．处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高 B．所加磁场越强越易使圆盘停止转动 C．若所加磁场反向，圆盘将加速转动 D．若所加磁场穿过整个圆盘，圆盘将匀速转动 答案　ABD ‎1．(多选)(2014·江苏卷，7)如图5所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有(　　)‎ 图5‎ A．增加线圈的匝数 ‎ B．提高交流电源的频率 C．将金属杯换为瓷杯 ‎ D．取走线圈中的铁芯 答案　AB ‎2．(2014·江苏卷，1)如图1所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。在Δt时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B。在此过程中，线圈中产生的感应电动势为(　　)‎ 图1‎ A. B. C. D. 解析　由法拉第电磁感应定律可知，在Δt时间内线圈中产生的平均感应电动势为E＝n＝n＝，选项B正确。‎ 答案　B ‎3．(多选)(2014·山东卷，16)如图10，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的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。在向右匀速通过M、N两区的过程中，导体棒所受安培力分别用FM、FN表示。不计轨道电阻。以下叙述正确的是(　　)‎ 图10‎ A．FM向右 B．FN向左 C．FM逐渐增大 D．FN逐渐减小 解析　由安培定则可知，通电直导线在M、N区产生的磁场方向分别为垂直纸面向外、垂直纸面向里，导体棒向右通过M区时，由右手定则可知产生的感应电流方向向下，由左手定则可知，FM向左，同理可以判断，FN向左，越靠近通电直导线磁场越强，导体棒匀速运动，由E＝BLv、I＝、F＝BIL可知，FM逐渐增大，FN逐渐减小，正确选项为B、C、D。‎ 答案　BCD 例4、(多选)(2014·四川卷，6)如图6所示，不计电阻的光滑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的间距很小。质量为0.2 kg的细金属杆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的正方形，其有效电阻为0.1 Ω。此时在整个空间加方向与水平面成30°角且与金属杆垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化规律是B＝(0.4－0.2t)T，图示磁场方向为正方向。框、挡板和杆不计形变。则(　　)‎ 图6‎ 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的压力大小为0.1 N D．t＝3 s时，金属杆对挡板H的压力大小为0.2 N 解析　‎ 答案　AC ‎1.如图所示是描述电磁炉工作原理的示意图。炉子的内部有一个金属线圈，当电流通过线圈时，会产生磁场，这个磁场的大小和方向是不断变化的，这个变化的磁场又会引起放在电磁炉上面的铁质(或钢质)锅底内产生感应电流，由于锅底有电阻，所以感应电流又会在锅底产生热效应，这些热能便起到加热物体的作用从而煮食。因为电磁炉是以电磁感应产生电流，利用电流的热效应产生热量，所以不是所有的锅或器具都适用。以下说法正确的是 (　　)‎ A．最好使用铝锅或铜锅 B．最好使用平底不锈钢锅或铁锅 C．最好使用陶瓷锅或耐热玻璃锅 D．在电磁炉与铁锅之间放一层白纸后无法加热 答案：B ‎2．如图甲所示，一个圆形线圈的匝数N＝100，线圈面积S＝200cm2，线圈的电阻r＝1Ω，线圈外接一个阻值R＝4Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙方所示。下列说法中正确的是 (　　)‎ A．线圈中的感应电流方向为顺时针方向 B．电阻R两端的电压随时间均匀增大 C．线圈电阻r消耗的功率为4×10－4W D．前4 s内通过R的电荷量为4×10－4C 答案：C 解析：由图可知，穿过线圈的磁通量变大，由楞次定律可得：线圈产生的感应电流逆时针，故A错误．根据法拉第电磁感应定律，可知，磁通量的变化率恒定，所以电动势恒定，则电阻两端的电压恒定，故B错误；由法拉第电磁感应定律：E＝N＝N＝100××0.02 V＝0.1 V，由闭合电路欧姆定律，可知电路中的电流为I＝＝ A＝0.02A，所以线圈电阻r消耗的功率P＝I2R＝0.022×1 W＝4×10－4 W，故C正确；前4s内通过R的电荷量Q＝It＝0.02×4 C＝0.08C，故D错误。‎ ‎3．如图所示，A、B、C是3个完全相同的灯泡，L是一个自感系数较大的线圈(直流电阻可忽略不计)。则 (　　)‎ A．S闭合时，A灯立即亮，然后逐渐熄灭 B．S闭合时，B灯立即亮，然后逐渐熄灭 C．电路接通稳定后，3个灯亮度相同 D．电路接通稳定后，S断开时，C灯立即熄灭 答案：A ‎4．青藏铁路刷新了一系列世界铁路的历史纪录，青藏铁路火车上多种传感器运用了电磁感应原理，有一种电磁装置可以向控制中心传输信号以确定火车位置和运动状态，原理是将能产生匀强磁场的磁铁，安装在火车首节车厢下面，俯视如图甲所示，当它经过安放在两铁轨间的线圈时，便产生一个电信号，被控制中心接收到，当火车通过线圈时，若控制中心接收到的线圈两端的电压信号为图乙所示，则说明火车在做 (　　)‎ A．匀速直线运动 B．匀加速直线运动 C．匀减速直线运动 D．加速度逐渐增大的变加速直线运动 答案：B 解析：根据E＝BLv，当火车匀加速运动时v＝at，则E＝BLat，此时电动势随时间成线性关系。根据乙图可知，火车做匀加速运动。选项B正确。‎ ‎5．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：A 解析：设金属棒单位长度的电阻为R0，ab、ac与∠bac的平分线间的夹角都为θ，金属棒匀速运动的速度为v，则t时刻金属棒产生的感应电动势为E＝Bv·2vt·tanθ，电路中的总电阻R＝(2vt·tanθ＋)R0，电流I＝＝，可以看出电流的大小不变。‎ ‎6．半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为d，如图1所示。有一变化的磁场垂直于纸面，规定向内为正，变化规律如图2所示。在t＝0时刻平板之间中心有一重力不计，电荷量为q 的静止微粒，则以下说法正确的是 (　　)‎ A．第2秒内上极板为正极 B．第3秒内上极板为负极 C．第2秒末微粒回到了原来位置 D．第3秒末两极板之间的电场强度大小为 答案：A 错误；若粒子带正电，则粒子所受电场力方向竖直向下而向下做匀加速运动。两极板间的电场强度大小E＝＝＝，故D错误；3～4s内情况：由楞次定律知，金属板上极板带负电，金属板下极板带正电；若粒子带正电，则粒子所受电场力方向竖直向上而向下做匀减速运动4s末速度减小为零，同时回到了原来的位置，故C错误。‎ ‎7．如图所示，不计电阻的光滑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的间距很小。质量为0.2kg的细金属杆CD恰好无挤压地放在两档板之间，与金属框接触良好并围成边长为1m的正方形，其有效电阻为0.1Ω。此时在整个空间加方向与水平面成30°角且与金属杆垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化规律是B＝(0.4－0.2t)T，图示磁场方向为正方向。框、档板和杆不计形变。则(　　)‎ A．t＝1s时，金属杆中感应电流方向从C到D B．t＝3s时，金属杆中感应电流方向从D到C C．t＝1s时，金属杆对档板P的压力大小为0.1N D．t＝3s时，金属杆对挡板H的压力大小为0.2N 答案：AC ‎8．如图所示是高频焊接原理示意图。线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是 (　　)‎ A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快 B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快 C．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小 D．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大 答案：AD 解析：高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场；在焊接的金属工件中就产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律分析可知，电流变化的频率越高，磁通量变化频率越高，产生的感应电动势越大，感应电流越大，焊缝处的温度升高的越快，A选项正确，B选项错误；焊缝处横截面积小，电阻大，电流相同，焊缝处热功率大，温度升的很高，C选项错误，D选项正确。‎ ‎9.如图所示是圆盘发电机的示意图；铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C，D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。若铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路的总电阻为R，从左往右看，铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转动。则 (　　)‎ A．由于穿过铜盘的磁通量不变，故回路中无感应电流 B．回路中感应电流大小不变，为 C．回路中感应电流方向不变，为C→D→R→C D．回路中有周期性变化的感应电流 答案：BC ‎10．如图所示，螺线管匝数n＝1000匝，横截面积S＝10cm2，螺线管导线电阻r＝1Ω，电阻R＝4Ω，磁感应强度B随时间变化的图象如图所示(以向右为正方向)，下列说法正确的是 (　　)‎ A．通过电阻R的电流是交变电流 B．感应电流的大小保持不变 C．电阻R两端的电压为6V D．C点的电势为4.8V 答案：AB 解析：穿过螺线管的磁场方向不变，但大小变化，导致磁通量变化，则根据楞次定律可知，0～1秒内，电流从C流过R到A，在1～2秒内，电流从A流过R到C，因此电流为交变电流，A正确；根据法拉第电磁感应定律E＝n＝nS＝1000×10×10－4×6V＝6V，而感应电流大小为I＝＝A＝1.2A，故B正确；根据闭合电路欧姆定律，电阻R两端的电压U＝IR＝1.2×4V＝4.8V，故C错误；当螺线管左端是正极时，C点的电势为4.8A，当右端是正极时，则C点电势为－4.8V，故D错误。‎ ‎11．如图甲所示，光滑导轨宽0.4m，ab为金属棒，均匀变化的磁场垂直穿过轨道平面，磁场的变化情况如图乙所示，金属棒ab的电阻为1Ω，导轨电阻不计。t＝0时刻，ab棒从导轨最左端，以v＝1m/s的速度向右匀速运动，求1s末回路中的感应电流及金属棒ab受到的安培力。‎ 答案：1.6A　1.28N，方向向左 在1s末，B＝2T，‎ S＝lvt＝0.4×1×1m2＝0.4m2‎ 所以1s末，E＝S＋BLv＝1.6V，‎ 此时回路中的电流 I＝＝1.6A 根据楞次定律与右手定则可判断出电流方向为逆时针方向 金属棒ab受到的安培力为 F＝BIl＝2×1.6×0.4N＝1.28N，方向向左。‎ ‎12．如图所示，不计电阻的U形导轨水平放置，导轨宽l＝0.5m，左端连接阻值为0.4Ω的电阻R。在导轨上垂直于导轨放一电阻为0.1Ω的导体棒MN，并用水平轻绳通过定滑轮吊着质量m＝2.4g的重物，图中L＝0.8m，开始时重物与水平地面接触并处于静止。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B0＝0.5T，并且以＝0.1T/s的变化率在增大。不计摩擦阻力，求至少经过多长时间才能将重物吊起？(g取10m/s2)‎ 答案：1s 解析：以MN为研究对象，有BIl＝FT，以重物为研究对象，有FT＋FN＝mg。由于B在增大，安培力BIl增大，绳的拉力FT增大，地面的支持力FN减小，当FN＝0时，重物将被吊起。‎ 此时BIl＝mg①‎ 又B＝B0＋t＝0.5＋0.1t②‎ E＝Ll③‎ I＝④‎ 联立①②③④，代入数据解得t＝1s。‎