人教版高三物理一轮复习讲义课件：电磁感应 定时检测.ppt

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1、1.1.(2009(2009宁夏宁夏19)19)如图如图1 1所示所示,一导一导 体圆环位于纸面内体圆环位于纸面内,O,O为圆心为圆心.环内两环内两 个圆心角为个圆心角为9090的扇形区域内分别有的扇形区域内分别有 匀强磁场匀强磁场,两磁场磁感应强度的大小两磁场磁感应强度的大小 相等相等,方向相反且均与纸面垂直方向相反且均与纸面垂直.导体导体 杆杆OMOM可绕可绕O O转动转动,M M端通过滑动触点与圆环接触端通过滑动触点与圆环接触 良好良好.在圆心和圆环间连有电阻在圆心和圆环间连有电阻R R.杆杆OMOM以匀角速以匀角速 度度逆时针转动逆时针转动,t t=0=0时恰好在图示位置时恰好在图示位

2、置.规定从规定从a a 到到b b流经电阻流经电阻R R的电流方向为正的电流方向为正,圆环和导体杆的圆环和导体杆的 电阻忽略不计电阻忽略不计,则杆从则杆从t t=0=0开始转动一周的过程中开始转动一周的过程中,电流随电流随t t变化的图象是变化的图象是 ()()楞次定律和电磁感应定律楞次定律和电磁感应定律 自感自感图图1 12021/8/9 星期一12021/8/9 星期一2解析解析 旋转的导体棒在磁场中切割磁感线旋转的导体棒在磁场中切割磁感线,产生电产生电动势动势,由右手定则可判断由右手定则可判断,开始时电流方向由开始时电流方向由b b向向a a,为负方向为负方向,后来磁场方向相反后来磁场方

3、向相反,电流方向为正方向电流方向为正方向,因为只有开始的因为只有开始的1/41/4周期和第周期和第3 3个个1/41/4周期内导体棒周期内导体棒切割磁感线切割磁感线,所以所以C C正确正确.答案答案 C C2021/8/9 星期一32.2.(2009(2009浙江浙江17)17)如图如图2 2所示所示,在磁感应强度大小为在磁感应强度大小为B B、方向竖、方向竖 直向上的匀强磁场中直向上的匀强磁场中,有一质量有一质量 为为m m、阻值为、阻值为R R的闭合矩形金属的闭合矩形金属 线框线框abcdabcd用绝缘轻质细杆悬挂在用绝缘轻质细杆悬挂在 O O点点,并可绕并可绕O O点摆动点摆动.金属线框

4、金属线框 从右侧某一位置静止开始释放从右侧某一位置静止开始释放,在摆动到左侧最高点在摆动到左侧最高点的过程中的过程中,细杆和金属线框平面始终处于同一平面细杆和金属线框平面始终处于同一平面,且垂直纸面且垂直纸面.则线框中感应电流的方向是则线框中感应电流的方向是()()A.A.a ab bc cd da a B.B.d dc cb ba ad d C.C.先是先是d dc cb ba ad d,后是后是a ab bc cd da a D.D.先是先是a ab bc cd da a,后是后是d dc cb ba ad d图图2 22021/8/9 星期一4解析解析 由楞次定律可知由楞次定律可知,在线

5、框从右侧摆动到在线框从右侧摆动到O O点正点正下方的过程中下方的过程中,向上的磁通量在减小向上的磁通量在减小,故感应电流的故感应电流的方向沿方向沿a ad dc cb ba a,线框从线框从O O点正下方向左侧摆点正下方向左侧摆动的过程动的过程,电流方向沿电流方向沿a ad dc cb ba a,故选故选B.B.答案答案 B B2021/8/9 星期一53.3.(2008(2008全国全国21)21)如图如图3 3所示所示,一一 个边长为个边长为l l的正方形虚线框内有垂直的正方形虚线框内有垂直 于纸面向里的匀强磁场于纸面向里的匀强磁场;一个边长也一个边长也 为为l l的正方形导线框所在平面与

6、磁场的正方形导线框所在平面与磁场 方向垂直方向垂直;虚线框对角线虚线框对角线abab与导线框与导线框 的一条边垂直的一条边垂直,baba的延长线平分导线的延长线平分导线 框框.在在t t=0=0时时,使导线框从图示位置开始以恒定速度使导线框从图示位置开始以恒定速度 沿沿abab方向移动方向移动,直到整个导线框离开磁场区域直到整个导线框离开磁场区域.以以i i 表示导线框中感应电流的强度表示导线框中感应电流的强度,取逆时针方向为取逆时针方向为 正正.下列表示下列表示i it t关系的图示中关系的图示中,可能正确的是可能正确的是()()图图3 32021/8/9 星期一62021/8/9 星期一7

7、解析解析 如下图所示设恒定速度为如下图所示设恒定速度为v v,则则CDCD边运动至边运动至C C1 1D D1 1位置的过程中只有位置的过程中只有CDCD边切割磁感线边切割磁感线,产生的产生的感应电动势感应电动势E E1 1=2=2B Bv v2 2t ttan 45=2tan 45=2B Bv v2 2t t则则i i1 1=t=tCDCD边由边由C C1 1D D1 1运动至运动至C C2 2D D2 2的过程中的过程中(如下图如下图)2021/8/9 星期一8只有只有CDCD边切割磁感线边切割磁感线,有效长度为有效长度为l l产生的电动势产生的电动势E E2 2=BlBlv v为定值为定

8、值,则则i i2 2=也为定也为定值值,方向为逆时针方向为逆时针.CDCD边由边由C C2 2D D2 2运动至运动至C C3 3D D3 3位置的过程中仍只有位置的过程中仍只有CDCD边边切割磁感线时切割磁感线时,AB,AB边开始进入磁场边开始进入磁场,此过程中此过程中CDCD边边产生的感应电动势可表示为产生的感应电动势可表示为E E3 3=2=2B Bv v =BlBlv v-2-2B Bv v2 2t t则则i i3 3=2021/8/9 星期一9CDCD边由边由C C3 3D D3 3运动至运动至C C4 4D D4 4的过程中的过程中,CDCD边与边与ABAB边同边同时切割磁感线产生

9、的感应电动势为时切割磁感线产生的感应电动势为E E4 4=BlBlv v-2-2B Bv v2 2t t-2-2B Bv v2 2t t=BlBlv v-4-4B Bv v2 2t ti i4 4=当当t t=时时,i i4 4=0=0当当t t 时时,i i的方向变为顺时针的方向变为顺时针.电流变为顺时针后电流变为顺时针后,由于对称性由于对称性,其大小变化将重其大小变化将重复上述过程复上述过程.由以上分析可判定由以上分析可判定C C选项正确选项正确.答案答案 C C2021/8/9 星期一104.4.(2008(2008海南海南1)1)法拉第通过精心设计的一系列法拉第通过精心设计的一系列 实

10、验实验,发现了电磁感应定律发现了电磁感应定律,将历史上认为各自独将历史上认为各自独 立的学科立的学科“电学电学”与与“磁学磁学”联系起来联系起来,在下面在下面 几个典型的实验设计思想中几个典型的实验设计思想中,所作的推论后来被所作的推论后来被 实验否定的是实验否定的是 ()()A.A.既然磁铁可使近旁的铁块带磁既然磁铁可使近旁的铁块带磁,静电荷可使近静电荷可使近 旁的导体表面感应出电荷旁的导体表面感应出电荷,那么静止导线上的那么静止导线上的 稳恒电流也可在近旁静止的线圈中感应出电流稳恒电流也可在近旁静止的线圈中感应出电流 B.B.既然磁铁可在近旁运动的导体中感应出电动势既然磁铁可在近旁运动的导

11、体中感应出电动势,那么稳恒电流也可在近旁运动的线圈中感应出那么稳恒电流也可在近旁运动的线圈中感应出 电流电流2021/8/9 星期一11C.C.既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流,那么静止的磁铁也可在近旁运动的导体中感应出电那么静止的磁铁也可在近旁运动的导体中感应出电动势动势D.D.既然运动的磁铁可在近旁的导体中感应出电动势既然运动的磁铁可在近旁的导体中感应出电动势,那么运动导线上的稳恒电流也可在近旁的线圈中那么运动导线上的稳恒电流也可在近旁的线圈中 感应出电流感应出电流2021/8/9 星期一12解析解析 磁铁可使近旁的铁块磁化带磁磁铁可

12、使近旁的铁块磁化带磁,静电荷可使静电荷可使近旁的导体引起静电感应带电近旁的导体引起静电感应带电,但静止的稳恒电流但静止的稳恒电流,其磁场不变其磁场不变,不会使静止的线圈磁通量发生变化而不会使静止的线圈磁通量发生变化而产生感应电流产生感应电流,所以所以A A项被实验否定项被实验否定,答案应为答案应为A.A.除除此之外此之外,磁铁可使运动的导体切割磁感线产生感应磁铁可使运动的导体切割磁感线产生感应电动势电动势,稳恒电流尽管磁场不变稳恒电流尽管磁场不变,但运动的线圈磁通但运动的线圈磁通量会变化量会变化,同样运动导线上的稳恒电流也会使线圈同样运动导线上的稳恒电流也会使线圈磁通量变化磁通量变化,综上所述

13、综上所述B B、C C、D D都会被实验所证实都会被实验所证实是正确的是正确的.答案答案 A A2021/8/9 星期一135.5.(2008(2008海南海南10)10)一航天飞机下有一细金属杆一航天飞机下有一细金属杆,杆指向地心杆指向地心.若仅考虑地磁场的影响若仅考虑地磁场的影响,则当航天飞则当航天飞 机位于赤道上空机位于赤道上空 ()()A.A.由东向西水平飞行时由东向西水平飞行时,金属杆中感应电动势的金属杆中感应电动势的 方向一定由上向下方向一定由上向下 B.B.由西向东水平飞行时由西向东水平飞行时,金属杆中感应电动势的金属杆中感应电动势的 方向一定由上向下方向一定由上向下 C.C.沿

14、经过地磁极的那条经线由南向北水平飞行时沿经过地磁极的那条经线由南向北水平飞行时,金属杆中感应电动势的方向一定由下向上金属杆中感应电动势的方向一定由下向上 D.D.沿经过地磁极的那条经线由北向南水平飞行时沿经过地磁极的那条经线由北向南水平飞行时,金属杆中一定没有感应电动势金属杆中一定没有感应电动势 解析解析 由于地磁场方向由南向北由于地磁场方向由南向北,由右手定则由右手定则,判断判断 出出A A、D D对对.ADAD2021/8/9 星期一146.6.(2009(2009山东山东21)21)如图如图4 4所示所示,一导线弯成半径为一导线弯成半径为 a a的半圆形闭合回路的半圆形闭合回路.虚线虚线

15、MNMN右侧有磁感应强度为右侧有磁感应强度为 B B的匀强磁场的匀强磁场,方向垂直于回路所在的平面方向垂直于回路所在的平面.回路以回路以 速度速度v v向右匀速进入磁场向右匀速进入磁场,直径直径CDCD始终与始终与MNMN垂直垂直.从从D D点到达边界开始到点到达边界开始到C C点进入磁场为止点进入磁场为止,下列结下列结 论正确的是论正确的是 ()()图图4 42021/8/9 星期一15A.A.感应电流方向不变感应电流方向不变B.B.CDCD段直导线始终不受安培力段直导线始终不受安培力C.C.感应电动势最大值感应电动势最大值E Em m=BaBav vD.D.感应电动势平均值感应电动势平均值

16、E E=BaBav v解析解析 由楞次定律可知感应电流方向始终沿逆时针由楞次定律可知感应电流方向始终沿逆时针,故选项故选项A A正确正确;由右手定则知由右手定则知CDCD段直导线始终受安段直导线始终受安培力培力,故选项故选项B B错误错误.当有一半进入磁场时当有一半进入磁场时,切割磁切割磁感线的有效长度最大感线的有效长度最大,最大感应电动势为最大感应电动势为E Em m=BaBav v,故选项故选项C C正确正确;根据法拉第电磁感应定律可得感应根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势的平均值电动势的平均值 ，故选项故选项D D正确正确.答案答案 ACDACD2021/8/9 星期一167.7.(2

17、009(2009安徽安徽20)20)如图如图5 5甲所示甲所示,一个电阻为一个电阻为R R、面积为面积为S S的矩形导线框的矩形导线框abcdabcd,水平放置在匀强磁场水平放置在匀强磁场 中中,磁场的磁感应强度为磁场的磁感应强度为B B,方向与方向与adad边垂直并与边垂直并与 线框平面线框平面abcdabcd成成4545角角,O O、O O分别是分别是abab边和边和cdcd 边的中点边的中点.现将线框右半边绕现将线框右半边绕OOOO逆时针旋转逆时针旋转9090到到图乙所示位置图乙所示位置.在这一过程中在这一过程中,导线中通过的电导线中通过的电 荷量是荷量是 ()()图图5 52021/8

18、/9 星期一17A.B.C.D.0A.B.C.D.0解析解析 设开始穿过的磁通量为正设开始穿过的磁通量为正,开始磁通量为开始磁通量为 1 1=BSBSsin 45=sin 45=BSBS,则转过则转过9090时穿过时穿过aOOaOO,左边一半线框的磁通量为左边一半线框的磁通量为 2 2=B B sin 45=sin 45=BS BS 穿过穿过bOObOOc c右边的一半线框的磁通量为右边的一半线框的磁通量为 2 2=-=-B B sin 45=-sin 45=-BS BS 2021/8/9 星期一18因此因此,转过转过9090时穿过整个线框的磁通量为时穿过整个线框的磁通量为 2 2=2 2+2

19、 2=0 =0 转动过程中磁通量变化量为转动过程中磁通量变化量为 =1 1-2 2=BS BS 由法拉第电磁感应定律得由法拉第电磁感应定律得 =根据闭合电路的欧姆定律有根据闭合电路的欧姆定律有 =2021/8/9 星期一19该过程通过线框截面的电荷量该过程通过线框截面的电荷量q q=t t 联立联立式得式得q q=答案答案 A A2021/8/9 星期一208.8.(2008(2008江苏江苏8)8)如图如图6 6所示的电路中所示的电路中,三个相同三个相同 的灯泡的灯泡a a、b b、c c和电感和电感L L1 1、L L2 2与直流电源连接与直流电源连接,电电 感的电阻忽略不计感的电阻忽略不

20、计,开关开关S S从闭合状态突然断开时从闭合状态突然断开时,下列判断正确的有下列判断正确的有 ()()图图6 62021/8/9 星期一21A.A.a a先变亮先变亮,然后逐渐变暗然后逐渐变暗B.B.b b先变亮先变亮,然后逐渐变暗然后逐渐变暗C.C.c c先变亮先变亮,然后逐渐变暗然后逐渐变暗D.D.b b、c c都逐渐变暗都逐渐变暗解析解析 由题图中看出由题图中看出,S,S突然断开时突然断开时,电感电感L L1 1、L L2 2中中的感应电流瞬间都加在灯的感应电流瞬间都加在灯a a上上,所以所以a a瞬间电流比原瞬间电流比原来大来大,所以灯所以灯a a先变亮先变亮,然后逐渐变暗然后逐渐变暗

21、,b b、c c都逐渐都逐渐变暗变暗.答案答案 AD AD2021/8/9 星期一229.9.(2009(2009全国全国24)24)如图如图7 7所示所示,匀强磁场的磁感应匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里强度方向垂直于纸面向里,大小随时间的变化率为大小随时间的变化率为 =k k,k k为负的常量为负的常量.用电阻率为用电阻率为 、横截面积为、横截面积为S S的的硬导线做成一边长为硬导线做成一边长为l l的方框的方框,将方框固定于将方框固定于 纸面内纸面内,其右半部位于磁场区域中其右半部位于磁场区域中.求求图图7 72021/8/9 星期一23(1)(1)导线中感应电流的大小导线中感应电

22、流的大小.(2)(2)磁场对方框作用力的大小随时间的变化率磁场对方框作用力的大小随时间的变化率.解析解析 (1)(1)导线框产生的感应电动势导线框产生的感应电动势E E=l l2 2B B 导线框中的电流导线框中的电流I I=式中式中R R是导线框的电阻是导线框的电阻,根据电阻定律有根据电阻定律有R R=2021/8/9 星期一24联立联立式式,将将 =k k代入得代入得I I=(2)(2)导线框所受磁场的作用力大小为导线框所受磁场的作用力大小为F F=BIl BIl 它随时间的变化率为它随时间的变化率为 由由式得式得 =答案答案 (1)(2)(1)(2)2021/8/9 星期一2510.10

23、.(2008(2008天津天津25)25)磁悬浮列车是一种高速低耗磁悬浮列车是一种高速低耗 的新型交通工具的新型交通工具.它的驱动系统简化为如下模型它的驱动系统简化为如下模型,固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电 阻金属框阻金属框,电阻为电阻为R R,金属框置于金属框置于xOyxOy平面内平面内,长边长边 MNMN长为长为l l平行于平行于y y轴轴,宽为宽为d d的的NPNP边平行于边平行于x x轴轴,如图如图 8 8甲所示甲所示.列车轨道沿列车轨道沿OxOx方向方向,轨道区域内存在垂轨道区域内存在垂 直于金属框平面的磁场直于金属框平面的磁场,

24、磁感应强度磁感应强度B B沿沿OxOx方向按方向按 正弦规律分布正弦规律分布,其空间周期为其空间周期为 ,最大值为最大值为B B0 0,如图乙如图乙所示所示,金属框同一长边上各处的磁感应强度相同金属框同一长边上各处的磁感应强度相同,整整个磁场以速度个磁场以速度v v0 0沿沿OxOx方向匀速平移方向匀速平移.设在短暂时间内设在短暂时间内,MNMN、PQPQ边所在位置的磁感应强度随时间的变化可边所在位置的磁感应强度随时间的变化可以忽略以忽略,并忽略一切阻力并忽略一切阻力.列车在驱动系统列车在驱动系统 作用下沿作用下沿OxOx方向加速度行驶方向加速度行驶,某时刻速度为某时刻速度为v v(v v v

25、 v,所以在所以在t t时间内时间内MNMN边扫过磁场的面积边扫过磁场的面积S S=(=(v v0 0-v v)l lt t在此在此t t时间内时间内,MNMN边左侧穿过边左侧穿过S S的磁通量移进金属的磁通量移进金属框而引起框内磁通量变化框而引起框内磁通量变化 MNMN=B B0 0l l(v v0 0-v v)t t同理同理,该该t t时间内时间内,PQPQ边左侧移出金属框的磁通量边左侧移出金属框的磁通量引起框内磁通量变化引起框内磁通量变化 PQPQ=B B0 0l l(v v0 0-v v)t t2021/8/9 星期一29故在故在t t内金属框所围面积的磁通量变化内金属框所围面积的磁通

26、量变化 =MNMN+PQPQ根据法拉第电磁感应定律根据法拉第电磁感应定律,金属框中的感应电动势金属框中的感应电动势大小大小E E=根据闭合电路欧姆定律有根据闭合电路欧姆定律有I I=根据安培力公式根据安培力公式,MN,MN边所受的安培力边所受的安培力F FMNMN=B B0 0IlIlPQPQ边所受的安培力边所受的安培力F FPQPQ=B B0 0IlIl根据左手定则根据左手定则,MNMN、PQPQ边所受的安培力方向相同边所受的安培力方向相同,此时列车驱动力的大小此时列车驱动力的大小F F=F FMNMN+F FPQPQ=2=2B B0 0IlIl联立解得联立解得F F=2021/8/9 星期一30答案答案 (1)(1)见解析见解析 (2)(2)位置见解析位置见解析d d=(2=(2k k+1)+1)或或 =(=(k kN)N)(3)(3)2021/8/9 星期一312021/8/9 星期一32