這部分知識單獨考查一個知識點的試題非常少,大多數(shù)情況都是同時涉及到幾個知識點,而且都是楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、左手定則、右手定則、安培定則的內(nèi)容結(jié)合起來考查,考查時注重物理思維與物理能力的考核.
例題1. (多選)某同學(xué)在“探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件”的實驗中,設(shè)計了如圖所示的裝置:線圈A通過電流表甲、高阻值的電阻R′、滑動變阻器R和開關(guān)S連接到干電池上,線圈B的兩端接到另一個電流表乙上,兩個電流表相同,零刻度居中.閉合開關(guān)后,當(dāng)滑動變阻器R的滑片P不動時,甲、乙兩個電流表指針的不同的位置如圖所示,則( )
A.當(dāng)滑片P較快地向左滑動時,甲表指針向右偏轉(zhuǎn)
B.當(dāng)滑片P較快地向左滑動時,乙表指針向左偏轉(zhuǎn)
C.?dāng)嚅_開關(guān),待電路穩(wěn)定后再迅速閉合開關(guān),甲表指針向左偏轉(zhuǎn)
D.?dāng)嚅_開關(guān),待電路穩(wěn)定后再迅速閉合開關(guān),乙表指針向左偏轉(zhuǎn)
例題2. (多選)如圖甲所示,三角形線圈abc水平放置,在線圈所處區(qū)域存在一變化的磁場,其變化規(guī)律如圖乙所示.線圈在外力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài),規(guī)定垂直于線圈平面向下的磁場方向為正方向,垂直ab邊斜向下的受力方向為正方向,線圈中感應(yīng)電流沿abca方向為正,則線圈內(nèi)電流及ab邊所受安培力隨時間變化規(guī)律是( )
一、感應(yīng)電流方向的判定
1.用楞次定律判斷
(1)楞次定律中“阻礙”的含義:
(2)應(yīng)用楞次定律的思路:
2.用右手定則判斷
該方法只適用于導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流,注意三個要點:
(1)掌心——磁感線穿入;
(2)拇指——指向?qū)w運動的方向;
(3)四指——指向感應(yīng)電流的方向.
二、法拉第電磁感應(yīng)定律的理解及應(yīng)用
1.若已知Φ-t圖像,則圖線上某一點的切線斜率為eq \f(ΔΦ,Δt).
2.當(dāng)ΔΦ僅由B的變化引起時,E=neq \f(ΔB·S,Δt),其中S為線圈在磁場中的有效面積.若B=B0+kt,則eq \f(ΔB,Δt)=k.
3.當(dāng)ΔΦ僅由S的變化引起時,E=nBeq \f(ΔS,Δt).
4.當(dāng)B、S同時變化時,則eq \x\t(E)=neq \f(B2S2-B1S1,Δt)≠neq \f(ΔB·ΔS,Δt).求瞬時值是分別求出動生電動勢E1和感生電動勢E2并進(jìn)行疊加.
三、電磁感應(yīng)中的電路問題
1.電磁感應(yīng)中的電源
(1)做切割磁感線運動的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路相當(dāng)于電源.
電動勢:E=Blv或E=neq \f(ΔΦ,Δt),這部分電路的阻值為電源內(nèi)阻.
(2)用右手定則或楞次定律與安培定則結(jié)合判斷,感應(yīng)電流流出的一端為電源正極.
2.分析電磁感應(yīng)電路問題的基本思路
3.電磁感應(yīng)中電路知識的關(guān)系圖
四、電磁感應(yīng)中電荷量的計算
計算電荷量的導(dǎo)出公式:q=eq \f(nΔФ,R總)
在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,只要穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化,閉合回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流,設(shè)在時間Δt內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量為q,則根據(jù)電流定義式eq \x\t(I)=eq \f(q,Δt)及法拉第電磁感應(yīng)定律eq \x\t(E)=eq \f(nΔΦ,Δt),得q=eq \x\t(I)Δt=eq \f(\x\t(E),R總)Δt=eq \f(nΔΦ,R總Δt)Δt=eq \f(nΔΦ,R總).即q=neq \f(ΔΦ,R總)
五、電磁感應(yīng)中的圖像問題
1.解題關(guān)鍵
弄清初始條件、正負(fù)方向的對應(yīng)變化范圍、所研究物理量的函數(shù)表達(dá)式、進(jìn)出磁場的轉(zhuǎn)折點等是解決此類問題的關(guān)鍵.
2.解題步驟
(1)明確圖像的種類,即是B-t圖還是Φ-t圖,或者E-t圖、I-t圖等;對切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的情況,還常涉及E-x圖像和i-x圖像;
(2)分析電磁感應(yīng)的具體過程;
(3)用右手定則或楞次定律確定方向的對應(yīng)關(guān)系;
(4)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、牛頓運動定律等知識寫出相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式;
(5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式,進(jìn)行數(shù)學(xué)分析,如分析斜率的變化、截距等;
(6)畫圖像或判斷圖像.
3.常用方法
(1)排除法:定性地分析電磁感應(yīng)過程中物理量的正負(fù),增大還是減小,及變化快慢,來排除錯誤選項.
(2)函數(shù)法:寫出兩個物理量之間的函數(shù)關(guān)系,然后由函數(shù)關(guān)系對圖像進(jìn)行分析和判斷.
六、導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢
1.導(dǎo)體平動切割磁感線
(1)有效長度
公式E=Blv中的l為導(dǎo)體兩端點連線在垂直于速度方向上的投影長度.如圖,導(dǎo)體的有效長度分別為:
圖甲:l=eq \x\t(cd)sin β.
圖乙:沿v方向運動時,l=eq \x\t(MN).
圖丙:沿v1方向運動時,l=eq \r(2)R;沿v2方向運動時,l=R.
(2)相對速度
E=Blv中的速度v是導(dǎo)體相對磁場的速度,若磁場也在運動,應(yīng)注意速度間的相對關(guān)系.
2.導(dǎo)體轉(zhuǎn)動切割磁感線
如圖,當(dāng)長為l的導(dǎo)體在垂直于勻強磁場(磁感應(yīng)強度為B)的平面內(nèi),繞一端以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,當(dāng)導(dǎo)體運動Δt時間后,轉(zhuǎn)過的弧度θ=ωΔt,掃過的面積ΔS=eq \f(1,2)l2ωΔt,則E=eq \f(ΔΦ,Δt)=eq \f(BΔS,Δt)=eq \f(1,2)Bl2ω.
(建議用時:30分鐘)
一、單選題
1.如圖所示,兩勻強磁場的磁感應(yīng)強度B1和B2大小相等、方向相反.金屬圓環(huán)的直徑與兩磁場的邊界重合.下列變化會在環(huán)中產(chǎn)生順時針方向感應(yīng)電流的是( )
A.同時增大B1減小B2
B.同時減小B1增大B2
C.同時以相同的變化率增大B1和B2
D.同時以相同的變化率減小B1和B2
2.如圖,在同一水平面內(nèi)有兩根平行長導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間存在依次相鄰的矩形勻強磁場區(qū)域,區(qū)域?qū)挾染鶠閘,磁感應(yīng)強度大小相等、方向交替向上向下.一邊長為eq \f(3,2)l的正方形金屬線框在導(dǎo)軌上向左勻速運動.線框中感應(yīng)電流i隨時間t變化的正確圖線可能是( )
3.圖甲和圖乙是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個電路圖,L1和L2為電感線圈.實驗時,斷開開關(guān)S1瞬間,燈A1突然閃亮,隨后逐漸變暗;閉合開關(guān)S2,燈A2逐漸變亮,而另一個相同的燈A3立即變亮,最終A2與A3的亮度相同.下列說法正確的是( )
A.圖甲中,A1與L1的電阻值相同
B.圖甲中,閉合S1,電路穩(wěn)定后,A1中電流大于L1中電流
C.圖乙中,變阻器R與L2的電阻值相同
D.圖乙中,閉合S2瞬間,L2中電流與變阻器R中電流相等
4.在水平光滑絕緣桌面上有一邊長為L的正方形線框abcd,被限制在沿ab方向的水平直軌道自由滑動.bc邊右側(cè)有一正直角三角形勻強磁場區(qū)域efg,直角邊ge和ef的長也等于L,磁場方向豎直向下,其俯視圖如圖所示,線框在水平拉力作用下向右以速度v勻速穿過磁場區(qū),若圖示位置為t=0時刻,設(shè)逆時針方向為電流的正方向.則感應(yīng)電流i-t圖像正確的是(時間單位為eq \f(L,v))( )
二、多選題
5.兩條平行虛線間存在一勻強磁場,磁感應(yīng)強度方向與紙面垂直.邊長為0.1 m、總電阻為0.005 Ω的正方形導(dǎo)線框abcd位于紙面內(nèi),cd邊與磁場邊界平行,如圖(a)所示.已知導(dǎo)線框一直向右做勻速直線運動,cd邊于t=0時刻進(jìn)入磁場.線框中感應(yīng)電動勢隨時間變化的圖線如圖(b)所示(感應(yīng)電流的方向為順時針時,感應(yīng)電動勢取正).下列說法正確的是( )
A.磁感應(yīng)強度的大小為0.5 T
B.導(dǎo)線框運動的速度的大小為0.5 m/s
C.磁感應(yīng)強度的方向垂直于紙面向外
D.在t=0.4 s至t=0.6 s這段時間內(nèi),導(dǎo)線框所受的安培力大小為0.1 N
6.如圖甲,在虛線所示的區(qū)域有豎直向上的勻強磁場,面積為S的單匝金屬線框放在磁場中,線框上開有一小口與磁場外阻值為R的小燈泡相連.若金屬框的總電阻也為R,磁場隨時間變化關(guān)系如圖乙,則下列說法正確的是( )
A.b端電勢較高
B.線框cd邊受到的安培力方向向左
C.a(chǎn)b間電壓大小為eq \f(B0S,2t0)
D.0~t0時間內(nèi)小燈泡的電功率為eq \f(B02S2,4Rt02)
三、解答題
7.在如圖甲所示的電路中,電阻R1=R2=2R,圓形金屬線圈的半徑為r1,電阻為R,半徑為r2(r2IA1,即RL1

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