/17/17/感應(yīng)電流方向的判斷1．楞次定律、右手定則的聯(lián)系楞次定律、右手定則是判斷感應(yīng)電流方向的基本方法，是高考的必考內(nèi)容，楞次定律能解決由于各種原因引起的磁通量變化產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向問題，右手定則是楞次定律的特例，常用于解決導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流問題。楞次定律常與安培定則、右手定則結(jié)合，有時與法拉第電磁感應(yīng)定律結(jié)合。2．對楞次定律的理解“阻礙”二字是楞次定律的核心，不僅阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，也阻礙導(dǎo)體的相對運(yùn)動?！白璧K”不是阻止，只能在一定程度上延緩物理過程的進(jìn)行；在解決一些具體問題時，可以把楞次定律“阻礙”的含義推廣為下列三種表達(dá)形式：(1)阻礙原磁通量的變化(原磁通量增加時阻礙增加，減弱時阻礙減弱，可以概括為“增反減同”)。(2)阻礙磁體、導(dǎo)體的相對運(yùn)動(針對由磁體、導(dǎo)體相對運(yùn)動而引起感應(yīng)電流的情況，可以概括為“來拒去留”)。(3)阻礙原電流的變化。說明：很多情況下，用推廣含義解題比用楞次定律本身更方便、簡捷。[典例1](多選)(山東高考)如圖所示，一端接有定值電阻的平行金屬軌道固定在水平面內(nèi)，通有恒定電流的長直絕緣導(dǎo)線垂直并緊靠軌道固定，導(dǎo)體棒與軌道垂直且接觸良好。在向右勻速通過M、N兩區(qū)的過程中，導(dǎo)體棒所受安培力分別用FM、FN表示。不計(jì)軌道電阻。以下敘述正確的是()A．FM向右 B．FN向左C．FM逐漸增大 D．FN逐漸減小[解析]由題意可知，根據(jù)安培定則，在軌道內(nèi)的M區(qū)、N區(qū)通電長直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場分別垂直軌道平面向外和向里，由此可知，當(dāng)導(dǎo)體棒運(yùn)動到M區(qū)時，根據(jù)右手定則可以判定，在導(dǎo)體棒內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流與長直絕緣導(dǎo)線中的電流方向相反，再根據(jù)左手定則可知，金屬棒在M區(qū)時受到的安培力方向向左，因此A選項(xiàng)錯誤；同理可以判定B選項(xiàng)正確；導(dǎo)體棒在M區(qū)勻速靠近長直絕緣導(dǎo)線時所處的磁場越來越大，因此產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越來越大，根據(jù)閉合電路的歐姆定律和安培力的公式可知，導(dǎo)體棒所受的安培力FM也逐漸增大，故C選項(xiàng)正確；同理D選項(xiàng)正確。[答案]BCD電磁感應(yīng)的圖象問題1．電磁感應(yīng)的圖象問題一般同時涉及楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律，不同形狀的線框進(jìn)出各種有界磁場時，感應(yīng)電流隨時間(位移)變化的圖象的解讀，判斷有效長度是關(guān)鍵。已知感應(yīng)電流的變化情況，分析磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化的情況，需要應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律。2．電磁感應(yīng)的圖象問題大致分為兩類：一是給出電磁感應(yīng)過程，選出或畫出正確圖象；二是由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量。3．解決圖象問題首先要區(qū)分圖象的類型，本專題要重點(diǎn)區(qū)分的有Bt、Φt、Et、It圖象等。[典例2](浙江高考)磁卡的磁條中有用于存儲信息的磁極方向不同的磁化區(qū)，刷卡器中有檢測線圈。當(dāng)以速度v0刷卡時，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其E-t關(guān)系如下圖所示。如果只將刷卡速度改為eq\f(v0,2)，線圈中的E-t關(guān)系圖可能是()[解析]由E＝BLv可知，若將刷卡速度改為eq\f(v0,2)，線圈切割磁感線運(yùn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值將會減半，周期將會加倍，故D項(xiàng)正確，其他選項(xiàng)錯誤。[答案]D電磁感應(yīng)的電路問題1．電磁感應(yīng)的電路問題，主要考查電源電動勢與外電壓的關(guān)系，不同形式下電動勢的求解，內(nèi)外電阻的區(qū)別，同時考查閉合電路的歐姆定律。2．電路問題首先要找到相當(dāng)于電源的導(dǎo)體部分，分清內(nèi)外電路。處于磁通量變化的磁場中的線圈或切割磁感線的導(dǎo)體相當(dāng)于電源，該部分導(dǎo)體的電阻相當(dāng)于內(nèi)電阻；而其余部分的電路則相當(dāng)于外電路。3.解決電磁感應(yīng)的電路問題，需要理解好電磁感應(yīng)的規(guī)律，并用好閉合電路的歐姆定律。解決問題的關(guān)鍵點(diǎn)是理清電路，知道哪部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，哪部分導(dǎo)體構(gòu)成外電路，這也是該類問題的難點(diǎn)和突破口。[典例3](多選)在如圖甲所示的電路中，螺線管線圈匝數(shù)n＝5000，橫截面積S＝20cm2，螺線管導(dǎo)線電阻r＝1.0Ω，R1＝4.0Ω，R2＝5.0Ω，在一段時間內(nèi)，穿過螺線管的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度按如圖乙所示的規(guī)律變化(規(guī)定磁感應(yīng)強(qiáng)度B向下為正)，則下列說法中正確的是()A．螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為1VB．閉合S，電路中的電流穩(wěn)定后，電阻R1的電功率為5×10－2WC．電路中的電流穩(wěn)定后電容器下極板帶負(fù)電D．S斷開后，流經(jīng)R2的電流方向由下向上[解析]根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝nSeq\f(ΔB,Δt)；代入數(shù)據(jù)可求出：E＝1V，故A正確；根據(jù)閉合電路歐姆定律，有：I＝eq\f(E,R1＋R2＋r)＝eq\f(1,4＋5＋1)A＝0.1A；根據(jù)P＝I2R1得：P＝0.12×4W＝4×10－2W，故B錯誤；根據(jù)楞次定律可知，螺線管下端電勢高，則電流穩(wěn)定后電容器下極板帶正電，故C錯誤；S斷開后，電容器經(jīng)過電阻R2放電，因下極板帶正電，則流經(jīng)R2的電流方向由下向上，故D正確。[答案]AD電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題1．導(dǎo)體中的感應(yīng)電流在磁場中將受到安培力作用，所以電磁感應(yīng)問題往往與力學(xué)問題聯(lián)系在一起，處理此類問題的基本方法：(1)利用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律，確定感應(yīng)電動勢的大小和方向。(2)求回路中的電流強(qiáng)度的大小和方向。(3)分析研究導(dǎo)體受力情況(包括安培力)。(4)列動力學(xué)方程或平衡方程求解。2．對于電磁感應(yīng)中的動力學(xué)臨界問題，解決關(guān)鍵在于通過運(yùn)動狀態(tài)的分析來尋找臨界狀態(tài)，如速度、加速度取最大值或最小值的條件等。利用好導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)動狀態(tài)時的平衡方程，往往是解題的突破口。3．受力情況、運(yùn)動情況的動態(tài)分析思路：導(dǎo)體運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢→感應(yīng)電流→通電導(dǎo)體受安培力→合外力變化→加速度變化→速度變化→感應(yīng)電動勢變化，最終加速度等于零，導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)動狀態(tài)。[典例4]如圖所示，固定于水平桌面上足夠長的兩平行光滑導(dǎo)軌PQ、MN，其電阻不計(jì)，間距d＝0.5m，P、M之間接有一只理想電壓表，整個裝置處于豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0＝0.2T的勻強(qiáng)磁場中，兩金屬棒L1、L2平行地放在導(dǎo)軌上，其電阻均為r＝0.1Ω，質(zhì)量分別為M1＝0.3kg和M2＝0.5kg。固定L1，使L2在水平恒力F＝0.8N的作用下，由靜止開始運(yùn)動。試求：(1)當(dāng)電壓表讀數(shù)為U＝0.2V時，L2的加速度；(2)L2能達(dá)到的最大速度vm。[解析](1)流過L2的電流I＝eq\f(U,r)＝eq\f(0.2,0.1)A＝2AL2所受的安培力F′＝B0Id＝0.2N由牛頓第二定律可得：F－F′＝M2a解得：a＝1.2m/s2。(2)安培力F安與恒力F平衡時，L2速度達(dá)到最大，設(shè)此時電路電流為Im，則F安＝B0Imd而Im＝eq\f(B0dvm,2r)F安＝F解得：vm＝16m/s。[答案](1)1.2m/s2(2)16m/s電磁感應(yīng)中的能量問題1．電磁感應(yīng)問題中導(dǎo)體一般不做勻變速直線運(yùn)動，除非外力與安培力同步變化。一般根據(jù)動能定理和功能關(guān)系判斷能量轉(zhuǎn)化情況。其中導(dǎo)體克服安培力做的功等于整個電路中產(chǎn)生的熱量這一規(guī)律應(yīng)用較多，主要涉及計(jì)算外力的功、安培力的功以及機(jī)械能與電能間的轉(zhuǎn)化問題，關(guān)鍵是清楚電路中各力做功情況。2．電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能量轉(zhuǎn)化過程分析(1)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生感應(yīng)電流的過程，實(shí)質(zhì)上是能量的轉(zhuǎn)化過程。(2)電磁感應(yīng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場中必定受到安培力的作用，因此，要維持感應(yīng)電流的存在，必須有“外力”克服安培力做功。此過程中，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能?！巴饬Α笨朔才嗔ψ隽硕嗌俟Γ陀卸嗌倨渌问降哪苻D(zhuǎn)化為電能。(3)當(dāng)感應(yīng)電流通過用電器時，電能又轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。安培力做功的過程，是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程，安培力做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。[典例5]兩根光滑的長直金屬導(dǎo)軌MN、M′N′平行置于同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距為l，電阻不計(jì)，M、M′處接有如圖所示的電路，電路中各電阻的阻值均為R，電容器的電容為C。長度也為l、阻值同為R的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中。ab在外力作用下向右勻速運(yùn)動且與導(dǎo)軌保持良好接觸，在ab運(yùn)動距離為x的過程中，整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q。求：(1)ab運(yùn)動速度v的大??；(2)電容器所帶的電荷量q。[解析](1)設(shè)ab上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E，回路中的電流為I，ab運(yùn)動距離x所用時間為t，則有E＝BlvI＝eq\f(E,4R)t＝eq\f(x,v)Q＝I2·4Rt由以上各式得v＝eq\f(4QR,B2l2x)。(2)設(shè)電容器兩極板間的電勢差為U，則有U＝IR電容器所帶電荷量q＝CU，解得q＝eq\f(CQR,Blx)。[答案](1)eq\f(4QR,B2l2x)(2)eq\f(CQR,Blx)[專題訓(xùn)練]1．(多選)如圖所示，兩粗糙的平行金屬導(dǎo)軌平面與水平面成θ角，兩導(dǎo)軌上端用一電阻R相連，該裝置處于勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上。質(zhì)量為m的金屬桿ab以初速度v0從導(dǎo)軌底端向上滑行，滑行到某高度h后又返回到底端。若運(yùn)動過程中金屬桿ab始終保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，導(dǎo)軌與金屬桿ab的電阻均忽略不計(jì)。則下列說法正確的是()A．金屬桿ab上滑過程與下滑過程通過電阻R的電荷量一樣多B．金屬桿ab上滑過程中克服重力、安培力與摩擦力所做功之和大于eq\f(1,2)mv02C．金屬桿ab上滑過程與下滑過程因摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能一定相等D．金屬桿ab在整個過程中損失的機(jī)械能等于裝置產(chǎn)生的焦耳熱解析：選AC金屬桿ab在導(dǎo)軌上滑行時平均電動勢E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(BS,t)，通過的電荷量Q＝It＝eq\f(BS,Rt)t＝eq\f(BS,R)，故上滑和下滑時通過R的電荷量相同；根據(jù)能量守恒定律，金屬桿ab上滑過程中克服重力、安培力與摩擦力所做功之和等于減少的動能eq\f(1,2)mv02；金屬桿ab上滑過程與下滑過程中所受摩擦力大小相等，移動的位移大小相等，故因摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能一定相等；根據(jù)能量守恒定律可知，整個過程中損失的機(jī)械能等于裝置產(chǎn)生的焦耳熱和摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能之和。故A、C正確，B、D錯誤。2.如圖所示EF、GH為平行的金屬導(dǎo)軌，其電阻可不計(jì)，R為電阻器，C為電容器，AB為可在EF和GH上滑動的導(dǎo)體橫桿。有均勻磁場垂直于導(dǎo)軌平面。若用I1和I2分別表示圖中該處導(dǎo)線中的電流，則當(dāng)橫桿AB()A．勻速滑動時，I1＝0，I2＝0B．勻速滑動時，I1≠0，I2≠0C．加速滑動時，I1＝0，I2＝0D．加速滑動時，I1≠0，I2≠0解析：選DAB切割磁感線，相當(dāng)于電源，勻速滑動時電動勢不變，電容器兩端間的電壓不變，所以I2＝0，I1≠0；加速滑動時，電動勢一直增大，電容器充電，所以I2≠0，I1≠0，故A、B、C錯誤，D正確。3．如圖甲為列車運(yùn)動的俯視圖，列車首節(jié)車廂下面安裝一塊電磁鐵，電磁鐵產(chǎn)生垂直于地面的勻強(qiáng)磁場，列車經(jīng)過放在鐵軌間的線圈時，線圈產(chǎn)生的電脈沖信號傳到控制中心，如圖乙所示。則列車的運(yùn)動情況可能是()A．勻速運(yùn)動 B．勻加速運(yùn)動C．勻減速運(yùn)動 D．變加速運(yùn)動解析：選C當(dāng)列車經(jīng)過線圈時，線圈的左邊或右邊切割列車所裝電磁鐵的磁感線，由E＝Blv可得電動勢的大小由速度v決定，由題圖乙可得線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢均勻減小，則列車做勻減速運(yùn)動，選項(xiàng)C正確。4.如圖所示的勻強(qiáng)磁場中，有兩根相距20cm固定的平行金屬光滑導(dǎo)軌MN和PQ。磁場方向垂直于MN、PQ所在平面。導(dǎo)軌上放置著ab、cd兩根平行的可動金屬細(xì)棒。在兩棒中點(diǎn)OO′之間拴一根40cm長的細(xì)繩，繩長保持不變。設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度B以1.0T/s的變化率均勻減小，abdc回路的電阻為0.50Ω。求：當(dāng)B減小到10T時，兩可動金屬細(xì)棒所受安培力和abdc回路消耗的功率。解析：根據(jù)E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔBS,Δt)E＝1.0×20×40×10－4V＝0.08V根據(jù)I＝eq\f(E,R)，F(xiàn)＝BIL兩可動金屬細(xì)棒所受安培力均為：F＝10×eq\f(0.08,0.50)×20×10－2N＝0.32Nabdc回路消耗的功率為：P＝eq\f(E2,R)＝eq\f(0.082,0.50)W＝0.0128W。答案：均為0.32N0.0128W5．如圖甲所示，水平面上兩根足夠長的金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距為L，一端通過導(dǎo)線與阻值為R的電阻連接；導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m的金屬桿，金屬桿與導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)；勻強(qiáng)磁場垂直水平面向里，用與導(dǎo)軌平行的恒定拉力F作用在金屬桿上，桿最終將做勻速運(yùn)動。當(dāng)改變拉力的大小時，相對應(yīng)的勻速運(yùn)動速度v也會變化，v和F的關(guān)系如圖乙所示(重力加速度g取10m/s2)。問：(1)金屬桿在做勻速運(yùn)動之前做什么運(yùn)動？(2)若m＝0.5kg，L＝0.5m，R＝0.5Ω，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大？(3)由vF圖線的截距可求得什么物理量？其值為多少？解析：(1)變速運(yùn)動(或變加速運(yùn)動或加速度減小的加速運(yùn)動或加速運(yùn)動)。(2)感應(yīng)電動勢：E＝BLv感應(yīng)電流：I＝eq\f(E,R)，安培力：F安＝BIL＝eq\f(B2L2v,R)由題圖乙中圖線可知金屬桿受拉力、安培力和阻力的作用，勻速運(yùn)動時合力為零。故F＝eq\f(B2L2v,R)＋Ff，v＝eq\f(R?F－Ff?,B2L2)＝eq\f(R,B2L2)F－Req\f(Ff,B2L2)由題圖乙中圖線可知直線的斜率為k＝2，得B＝1T。(3)由vF圖線的截距可以求得金屬桿受到的阻力Ff，代入圖線上的數(shù)據(jù)，解得Ff＝2N。答案：(1)見解析(2)1T(3)見解析(時間：90分鐘滿分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共8個小題，每小題4分，共32分。每小題只有一個選項(xiàng)正確)1．下列現(xiàn)象中，屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是()A．小磁針在通電導(dǎo)線附近發(fā)生偏轉(zhuǎn)B．通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動C．因閉合線圈在磁場中運(yùn)動而產(chǎn)生電流D．磁鐵吸引小磁針解析：選C電磁感應(yīng)是指“磁生電”的現(xiàn)象，而小磁針和通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，反映了磁場力的性質(zhì)，所以A、B、D不是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，C是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。2．在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，下列說法正確的是()A．導(dǎo)體相對磁場運(yùn)動，導(dǎo)體內(nèi)一定產(chǎn)生感應(yīng)電流B．導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動，導(dǎo)體內(nèi)一定會產(chǎn)生感應(yīng)電流C．閉合電路在磁場內(nèi)做切割磁感線運(yùn)動，導(dǎo)體內(nèi)一定會產(chǎn)生感應(yīng)電流D．穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，在電路中一定會產(chǎn)生感應(yīng)電流解析：選D產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件首先是“閉合電路”，A、B項(xiàng)中電路是否閉合不確定，故A、B項(xiàng)錯誤；其次當(dāng)電路閉合時，只有一部分導(dǎo)體切割磁感線才產(chǎn)生感應(yīng)電流，C項(xiàng)錯誤；當(dāng)閉合電路中磁通量發(fā)生變化時，電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，D項(xiàng)正確。3．將閉合多匝線圈置于僅隨時間變化的磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，下列表述正確的是()A．感應(yīng)電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)B．穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動勢越大C．穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢越大D．感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同解析：選C線圈平面與磁場方向垂直，因此E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，感應(yīng)電動勢的大小與線圈的匝數(shù)及磁通量的變化率有關(guān)，匝數(shù)越多，磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢則越大。若磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度在減小，則感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同，若磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度在增大，則感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反，綜上所述，C項(xiàng)正確。4．如圖所示的下列實(shí)驗(yàn)中，有感應(yīng)電流產(chǎn)生的是()解析：選D根據(jù)電流的磁效應(yīng)，導(dǎo)線通電后其下方存在磁場，小磁針在磁場的作用下偏轉(zhuǎn)，沒有感應(yīng)電流，故A錯誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律知，閉合圓環(huán)在無限大勻強(qiáng)磁場中加速平動，磁通量沒有變化，所以沒有產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以B錯誤；通電導(dǎo)線在磁場中受安培力的作用，所以不存在感應(yīng)電流，故C錯誤；閉合回路中的金屬桿切割磁感線運(yùn)動，能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流，故D正確。5．(2017·浙江五校聯(lián)考)如圖甲所示的是工業(yè)上探測物件表面層內(nèi)部是否存在缺陷的渦流探傷技術(shù)。其原理是用電流線圈使物件內(nèi)產(chǎn)生渦電流，借助探測線圈測定渦電流的改變，從而獲得構(gòu)件內(nèi)部是否斷裂及位置的信息。如圖乙所示的是一個帶鐵芯的線圈L、開關(guān)S和電源用導(dǎo)線連接起來的跳環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置，將一個套環(huán)置于線圈L上且使鐵芯穿過其中，閉合開關(guān)S的瞬間，套環(huán)將立刻跳起。對以上兩個運(yùn)用實(shí)例理解正確的是()A．渦流探傷技術(shù)運(yùn)用了互感原理，跳環(huán)實(shí)驗(yàn)演示了自感現(xiàn)象B．能被探測的物件和實(shí)驗(yàn)所用的套環(huán)必須是導(dǎo)電材料C．以上兩個案例中的線圈所連接電源都必須是變化的交流電源D．以上兩個案例中的線圈所連接電源也可以都是穩(wěn)恒電源解析：選B渦流探傷技術(shù)運(yùn)用了互感原理，跳環(huán)實(shí)驗(yàn)演示了互感現(xiàn)象，選項(xiàng)A錯誤；能被探測的物件和實(shí)驗(yàn)所用的套環(huán)必須是導(dǎo)電材料，能保證在套環(huán)中形成感應(yīng)電流，選項(xiàng)B正確；以上兩個案例中渦流探傷技術(shù)的線圈必須用交流電源，而跳環(huán)實(shí)驗(yàn)演示所連接電源是直流電源，選項(xiàng)C、D錯誤。6.在如圖所示的電路中，a、b為兩個完全相同的燈泡，L為自感線圈，E為電源，S為開關(guān)。關(guān)于兩燈泡變亮和熄滅的先后次序，下列說法正確的是()A．合上開關(guān)，a先亮，b逐漸變亮；斷開開關(guān)，a、b同時熄滅B．合上開關(guān)，b先亮，a逐漸變亮；斷開開關(guān)，a先熄滅，b后熄滅C．合上開關(guān)，b先亮，a逐漸變亮；斷開開關(guān)，a、b同時熄滅D．合上開關(guān)，a、b同時亮；斷開開關(guān)，b先熄滅，a后熄滅解析：選C合上開關(guān)S后，電流由零突然變大，電感線圈產(chǎn)生較大的感應(yīng)電動勢，阻礙電流的增大，故Ib>Ia，電流逐漸增大至穩(wěn)定的過程中，電感的阻礙作用越來越小，故合上開關(guān)，b先亮，a逐漸變亮；開關(guān)S斷開后，由于電感L產(chǎn)生自感電動勢的作用，燈a、b回路中電流要逐漸消失，a、b將延遲一段時間熄滅，且同時熄滅，故選C。7．如圖甲所示，長直導(dǎo)線與閉合金屬線框位于同一平面內(nèi)，長直導(dǎo)線中的電流i隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示。在0～eq\f(T,2)時間內(nèi)，直導(dǎo)線中電流方向向上，則在eq\f(T,2)～T時間內(nèi)，下列敘述線框中感應(yīng)電流的方向與所受安培力方向正確的是()A．感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r針，線框受安培力的合力方向向左B．感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針，線框受安培力的合力方向向右C．感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r針，線框受安培力的合力方向向右D．感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針，線框受安培力的合力方向向左解析：選C在eq\f(T,2)～T時間內(nèi)，直導(dǎo)線中的電流方向向下且增大，穿過線框的磁通量垂直紙面向外且增加，由楞次定律知感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r針，線框所受安培力的合力由左手定則判斷易知向右，所以C正確。8.阿明有一個磁浮玩具，其原理是利用電磁鐵產(chǎn)生磁性，讓具有磁性的玩偶穩(wěn)定地飄浮起來，其構(gòu)造如圖所示。若圖中電源的電壓固定，可變電阻為一可以隨意改變電阻大小的裝置，則下列敘述正確的是()A．電路中的電源必須是交流電源B．電路中的b端必須連接直流電源的正極C．若增加環(huán)繞軟鐵的線圈匝數(shù)，可增加玩偶飄浮的最大高度D．若將可變電阻的電阻值調(diào)大，可增加玩偶飄浮的最大高度解析：選C由題意可知，玩偶穩(wěn)定地漂浮起來，且下端為N極，則線圈的上端為N極，根據(jù)右手螺旋定則可得，電源通的是直流電，且a端為電源的正極，而b端為電源的負(fù)極，故A、B錯誤；若增加環(huán)繞軟鐵的線圈匝數(shù)，可增加線圈的磁場，則玩偶漂浮的最大高度增加，故C正確；若將可變電阻的電阻值調(diào)大，則線圈中的電流減小，則玩偶漂浮的最大高度減小，故D錯誤。二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題4分，共16分。選對但不全的得2分，錯選不得分)9.如圖所示，水平面內(nèi)有兩條相互垂直且彼此絕緣的通電長直導(dǎo)線，以它們?yōu)樽鴺?biāo)軸構(gòu)成一個平面直角坐標(biāo)系。四個相同的圓形閉合線圈在四個象限內(nèi)完全對稱放置，兩直導(dǎo)線中的電流大小與變化情況完全相同，電流方向如圖所示，當(dāng)兩直導(dǎo)線中的電流都增大時，四個線圈a、b、c、d中感應(yīng)電流的情況是()A．線圈a中無感應(yīng)電流 B．線圈b中有感應(yīng)電流C．線圈c中有感應(yīng)電流 D．線圈d中無感應(yīng)電流解析：選CD根據(jù)安培定則可判斷出電流產(chǎn)生的磁場方向，線圈a中的磁場方向均垂直于紙面向里，線圈c中的磁場方向均垂直于紙面向外，線圈b、d中的合磁通量始終為零，故增大兩直導(dǎo)線中的電流時，線圈a、c中的磁通量發(fā)生變化，有感應(yīng)電流產(chǎn)生，而線圈b、d中無感應(yīng)電流產(chǎn)生。選項(xiàng)C、D正確，A、B錯誤。10.如圖所示，用恒力F將閉合線圈自靜止開始(不計(jì)摩擦)從圖示位置向左加速拉出有界勻強(qiáng)磁場，則在此過程中()A．線圈向左做勻加速直線運(yùn)動B．線圈向左運(yùn)動且速度逐漸增大C．線圈向左運(yùn)動且加速度逐漸減小D．線圈中感應(yīng)電流逐漸增大解析：選BCD線圈加速運(yùn)動則速度變大，感應(yīng)電流變大，所受安培力變大，安培力是阻力，故加速度減小。故選B、C、D項(xiàng)。11.如圖所示，相距為d的兩水平虛線分別是水平向里的勻強(qiáng)磁場的邊界，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，正方形線框abcd邊長為L(L<d)、質(zhì)量為m。將線框在磁場上方高h(yuǎn)處由靜止開始自由釋放，當(dāng)ab邊進(jìn)入磁場時速度為v0，cd邊剛穿出磁場時速度也為v0。從ab邊剛進(jìn)入磁場到cd邊剛穿出磁場的整個過程中()A．線框一直都有感應(yīng)電流B．線框有一階段的加速度為gC．線框產(chǎn)生的熱量為mg(d＋h＋L)D．線框做過減速運(yùn)動解析：選BD從ab邊進(jìn)入磁場到cd邊剛進(jìn)入磁場和ab邊剛穿出磁場到cd邊剛穿出磁場時，線框中的磁通量發(fā)生變化，所以這兩個過程中有感應(yīng)電流，但線框完全處于磁場中時，線框中磁通量不變化，所以無感應(yīng)電流，且加速度為g，故A錯誤，B正確；因線框的速度由v0經(jīng)一系列運(yùn)動再到v0，且有一段加速度為g的加速過程，故線框一定做過減速運(yùn)動，故D正確；由能量守恒知，線框產(chǎn)生的熱量為重力勢能的減少量即mg(d＋L)，故C錯誤。12.如圖所示，在光滑絕緣水平面上，有一鋁質(zhì)圓形金屬球以一定的初速度通過有界勻強(qiáng)磁場，則從金屬球開始進(jìn)入磁場到完全穿出磁場的過程中(磁場寬度大于金屬球的直徑)，則金屬球()A．整個過程都做勻速運(yùn)動B．進(jìn)入磁場的過程中做減速運(yùn)動，穿出過程中做減速運(yùn)動C．整個過程都做勻減速運(yùn)動D．穿出時的速度一定小于初速度解析：選BD金屬球進(jìn)入磁場的過程中，穿過金屬球的磁通量增大，產(chǎn)生感應(yīng)電流，部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，所以金屬球做減速運(yùn)動；金屬球完全進(jìn)入磁場后磁通量保持不變，金屬球做勻速運(yùn)動；金屬球出磁場的過程中磁通量減小，產(chǎn)生感應(yīng)電流，金屬球做減速運(yùn)動。故B、D正確，A、C錯誤。三、非選擇題(本題共5小題，共52分)13．(8分)如圖所示是三個成功的演示實(shí)驗(yàn)，回答下列問題。(1)在實(shí)驗(yàn)中，電流表指針偏轉(zhuǎn)的原因是________________________________________________________________________。(2)電流表指針偏轉(zhuǎn)角越大，說明感應(yīng)電動勢________。(3)第一個成功實(shí)驗(yàn)(如圖a)中，將條形磁鐵從同一高度插入到線圈中同一位置，快速插入和慢速插入有什么量是相同的？______________。什么量是不同的？______________。(4)從三個成功的演示實(shí)驗(yàn)可歸納出的結(jié)論是：________________________________________。解析：(1)穿過線圈的磁通量發(fā)生變化時會產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。(2)指針偏轉(zhuǎn)角越大，說明感應(yīng)電流越大，則感應(yīng)電動勢越大。(3)快速插入和慢速插入磁通量的變化量相同，因?yàn)樗脮r間不同，所以磁通量的變化率不同。(4)通過這三個實(shí)驗(yàn)可以得出穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時，閉合電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流；感應(yīng)電動勢的大小與磁通量變化得快慢有關(guān)。答案：(1)穿過線圈的磁通量發(fā)生變化(2)越大(3)磁通量的變化量磁通量的變化率(4)只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生；感應(yīng)電動勢的大小與磁通量變化得快慢有關(guān)。14．(8分)如圖所示，是“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)裝置。(1)將圖中所缺導(dǎo)線補(bǔ)充完整。(2)如果在閉合開關(guān)時發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)的指針向右偏了一下，那么合上開關(guān)后，將原線圈迅速插入副線圈中，電流計(jì)指針將________。(3)原線圈插入副線圈后，將滑動變阻器滑片迅速向左移動時，電流計(jì)指針將________。解析：(1)將電源、開關(guān)、變阻器和小螺線管串聯(lián)成一個回路，再將靈敏電流計(jì)和大螺線管串聯(lián)成一個回路，電路如圖所示。(2)閉合開關(guān)時，穿過副線圈的磁通量增大，靈敏電流計(jì)的指針向右偏；合上開關(guān)后，將原線圈迅速插入副線圈中，磁通量也要增大，所以電流計(jì)指針將向右偏。(3)滑動變阻器的滑片迅速向左移動時，電流迅速減小，穿過副線圈的磁通量減小，所以電流計(jì)指針將向左偏。答案：(1)圖見解析(2)向右偏(3)向左偏15.(10分)如圖所示，勻強(qiáng)磁場豎直向上穿過水平放置的金屬框架，框架寬為L，右端接有電阻R，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一根質(zhì)量為m、電阻不計(jì)的金屬棒以初速度v0沿框架向左運(yùn)動，棒與框架的動摩擦因數(shù)為μ，測得棒在整個運(yùn)動過程中，通過任一截面的電量為q，求：(1)棒能運(yùn)動的距離；(2)R上產(chǎn)生的熱量。解析：(1)設(shè)在整個過程中，棒運(yùn)動的距離為l，磁通量的變化量ΔΦ＝BLl，通過棒的任一截面的電量q＝IΔt＝eq\f(ΔΦ,R)，解得l＝eq\f(qR,BL)。(2)根據(jù)能量守恒定律，金屬棒的動能的一部分克服摩擦力做功，一部分轉(zhuǎn)化為電能，電能最終轉(zhuǎn)化為熱能Q，即有eq\f(1,2)mv02＝μmgl＋Q，解得Q＝eq\f(1,2)mv02－μmgl＝eq\f(1,2)mv02－eq\f(μmgqR,BL)。答案：見解析16.(12分)如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，設(shè)導(dǎo)體棒Oa可以以點(diǎn)O為中心轉(zhuǎn)動，而另一端a剛好搭在光滑的半圓形金屬導(dǎo)軌上，Oa長為L且以角速度ω順時針勻速轉(zhuǎn)動，在Ob間接入一阻