【物理教案】2021江苏高考物理：第十章+第2讲+法拉第电磁感应定律、自感和涡流.pdf

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1、1第 2 讲法拉第电磁感应定律、自感和涡流一、法拉第电磁感应定律1感应电动势(1)感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势(2)产生条件：穿过回路的磁通量发生改变，与电路是否闭合无关(3)方向判断：感应电动势的方向用楞次定律或右手定则判断2法拉第电磁感应定律(1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比(2)公式：E n t，其中 n 为线圈匝数(3)感应电流与感应电动势的关系：遵循闭合电路的欧姆定律，即IERr.(4)说明：当 仅由 B的变化引起时，则 En B S t；当 仅由 S的变化引起时，则 EnBS t；当 由 B、S的变化同时引起时，则E nB2S2

2、B1S1 tn BS t.磁通量的变化率 t是t图象上某点切线的斜率3导体切割磁感线时的感应电动势(1)导体垂直切割磁感线时，感应电动势可用EBlv求出，式中 l 为导体切割磁感线的有效长度；(2)导体棒在磁场中转动时，导体棒以端点为轴，在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动产生感应电动势EBlv12Bl2(平均速度等于中点位置的线速度12l )自测 1将多匝闭合线圈置于仅随时间变化的磁场中，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是()A感应电动势的大小与线圈的匝数无关B穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D感应电流产生的磁场方向与原磁场方

3、向始终相同答案C二、自感、涡流、电磁阻尼和电磁驱动21自感现象(1)概念：由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫做自感电动势(2)表达式：EL I t.(3)自感系数L 的影响因素：与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关2涡流现象(1)涡流：块状金属放在变化磁场中，或者让它在磁场中运动时，金属块内产生的旋涡状感应电流(2)产生原因：金属块内磁通量变化感应电动势感应电流3电磁阻尼导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体的相对运动4电磁驱动如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流使导体受到安培力而运动起来自测 2(多选)

4、(2016 江苏卷 6)电吉他中电拾音器的基本结构如图1 所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音下列说法正确的有()图 1A选用铜质弦，电吉他仍能正常工作B取走磁体，电吉他将不能正常工作C增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化答案BCD解析铜质弦为非磁性材料，不能被磁化，选用铜质弦，电吉他不能正常工作，A 项错误；若取走磁体，金属弦不能被磁化，其振动时，不能在线圈中产生感应电动势，电吉他不能正常工作，B 项正确；由E n t可知，C 项正确；弦振动过程中，穿过线圈的磁通量大小不断变化，由楞次定

5、律可知，线圈中感应电流方向不断变化，D 项正确31感应电动势求解的“四种”情形情景图研究对象回 路(不 一定闭合)一 段 直 导 线(或等效成直导线)绕一端垂直匀强磁场匀速转动的一段导体棒绕与 B 垂直的轴匀速转动的导线框表达式En tEBLvsin E12BL2E NBS sin t(从中性面位置开始计时)2.解题技巧公式 En t的应用，与 B、S相关，可能是 tB S t，也可能是 tS B t，当 Bkt 时，tkS.例 1(多选)(2018 全国卷 20)如图 2 甲，在同一平面内固定有一长直导线PQ 和一导线框R，R 在 PQ 的右侧导线PQ 中通有正弦交流电i，i 的变化如图乙所

6、示，规定从Q 到 P 为电流正方向导线框R 中的感应电动势()图 2A在 tT4时为零B在 tT2时改变方向C在 tT2时最大，且沿顺时针方向D在 tT 时最大，且沿顺时针方向答案AC解析在 tT4时，it 图线斜率为0，即磁场变化率为0，由 E t B tS知，E0，A 项4正确；在 tT2和 tT 时，it 图线斜率的绝对值最大，在 tT2和 tT 时感应电动势最大在T4到T2之间，电流由Q 向 P 减弱，导线在R 处产生垂直纸面向里的磁场，且磁场减弱，由楞次定律知，R 产生的感应电流的磁场方向也垂直纸面向里，即 R 中感应电动势沿顺时针方向，同理可判断在T2到3T4之间，R 中电动势也为

7、顺时针方向，在34T 到 T 之间，R 中电动势为逆时针方向，C 项正确，B、D 项错误变式 1(2019 安徽蚌埠市第二次质检)同一平面内固定有一长直导线PQ 和一带缺口的刚性金属圆环，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于圆环所在平面固定放置的平行金属板MN 连接，如图3 甲所示导线PQ 中通有正弦交变电流i，i 的变化如图乙所示，规定从 Q 到 P 为电流的正方向，则在12 s内()图 3AM 板带正电，且电荷量增加BM 板带正电，且电荷量减小CM 板带负电，且电荷量增加DM 板带负电，且电荷量减小答案A解析在 12 s 内，穿过金属圆环的磁场垂直于纸面向里，磁感应强度变小，穿过

8、金属圆环的磁通量变小，磁通量的变化率变大；假设环闭合，由楞次定律可知感应电流磁场与原磁场方向相同，即感应电流磁场方向垂直于纸面向里，然后由安培定则可知感应电流沿顺时针方向，由法拉第电磁感应定律可知感应电动势增大，由此可知M 板电势高，带正电，电荷量增加，故 A 正确，B、C、D 错误例 2(2019 江苏卷 14)如图 4 所示，匀强磁场中有一个用软导线制成的单匝闭合线圈，线圈平面与磁场垂直已知线圈的面积S 0.3 m2、电阻 R0.6 ，磁场的磁感应强度B 0.2T现同时向两侧拉动线圈，线圈的两边在 t0.5 s 时间内合到一起求线圈在上述过程中图 4(1)感应电动势的平均值E；5(2)感应

9、电流的平均值I，并在图中标出电流方向；(3)通过导线横截面的电荷量q.答案(1)0.12 V(2)0.2 A电流方向见解析图(3)0.1 C解析(1)感应电动势的平均值E t磁通量的变化 B S联立可得EB S t，代入数据得E0.12 V；(2)平均电流IER代入数据得I 0.2A(电流方向见图)；(3)电荷量 qI t代入数据得q0.1 C.变式 2(2019 江苏海门市、启东市联考)如图 5 所示，磁场中有两个正方形导体环a、b，磁场方向与导体环所在平面垂直磁感应强度B 随时间均匀增大，两正方形边长之比为2 1，环中产生的感应电动势分别为Ea和 Eb，不考虑两环间的相互影响下列说法正确的

10、是()图 5AEaEb41，感应电流均沿逆时针方向BEaEb41，感应电流均沿顺时针方向CEaEb21，感应电流均沿逆时针方向DEaEb21，感应电流均沿顺时针方向答案A解析根据法拉第电磁感应定律有En tn B tS，题中 B t相同 a 正方形中产生的感应电动势为 Ea t B tSa B ta2；b正方形中产生的感应电动势为Eb t B tSb B tb2；由于ab21，所以EaEb41.由于磁场向里，磁感应强度B 随时间均匀增大，根据楞次定律可知，感应电流均沿逆时针方向61大小计算：切割方式表达式垂直切割EBlv旋转切割(以一端为轴)E12Bl2说明(1)导体与磁场方向垂直；(2)磁场

11、为匀强磁场2方向判断：(1)把产生感应电动势的那部分电路或导体当作电源的内电路，那部分导体相当于电源(2)若电路是不闭合的，则先假设有电流通过，然后应用楞次定律或右手定则判断出电流的方向(3)电源内部电流的方向是由负极(低电势)流向正极(高电势)，外电路顺着电流方向每经过一个电阻电势都要降低类型 1平动切割磁感线例 3(2019 江苏苏北三市期末)如图 6 所示，相距L 的两平行金属导轨位于同一水平面上，左端与一阻值为R 的定值电阻相连，一质量为m、阻值为r 的导体棒放在导轨上，整个装置置于磁感应强度大小为B0、方向竖直向下的匀强磁场中导体棒在水平外力作用下以速度v沿导轨水平向右匀速滑动滑动过

12、程中棒始终保持与导轨垂直并接触良好，导轨的电阻可忽略，棒与导轨间的动摩擦因数为，重力加速度为g.求：图 6(1)棒中电流I 的大小；(2)水平外力F 的大小；(3)当棒与定值电阻间的距离为d 时开始计时，保持棒速度v不变，欲使棒中无电流，求磁感应强度 B 随时间 t 变化的关系式答案(1)B0LvR r(2)mgB02L2vRr(3)BB0dvtd解析(1)棒切割磁感线产生电动势为EB0Lv根据闭合电路欧姆定律可以得到棒中电流为：IERr7得到：IB0LvRr；(2)棒受力平衡，根据平衡条件可以得到：F mg F安，F安B0IL联立可得：F mg B02L2vRr；(3)棒中无电流，则回路磁通

13、量不变，则：B0LdBL(vtd)得到：BB0dvtd.变式 3(2019 江苏无锡一中期初)如图 7 所示，ab、cd 为足够长、水平放置的光滑固定导轨，导体棒 MN 的长度为L2 m，电阻 r1.有垂直 abcd 平面向下的匀强磁场，磁感应强度B1.5 T，定值电阻 R14，R220 ，小灯泡 L 的额定功率和额定电压分别为1.35 W 和 9V 当导体棒 MN 水平向左匀速运动时，小灯泡L 正常发光导体棒MN 运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，求：图 7(1)理想电流表的示数；(2)导体棒 MN 两端的电压；(3)导体棒 MN 运动的速度大小答案(1)0.45 A(2)11.4 V(3

14、)4 m/s解析(1)理想电流表的示数为：I2ULR2 0.45A；(2)通过灯泡的电流为：ILPLUL0.15A，则干路中的电流为：II2IL0.6 A导体棒 MN 两端的电压为路端电压，大小为：UIR1 UL11.4 V；(3)感应电动势大小为：EUIr 12 V，由 EBLv，得vEBL4 m/s.类型 2转动切割磁感线例 4(2020 安徽宣城市调研)边界 MN 的一侧区域内，存在着磁感应强度大小为B、方向垂直于光滑水平桌面的匀强磁场边长为l 的正三角形金属线框abc 粗细均匀，三边阻值相等，a 顶点刚好位于边界MN 上，现使线框围绕过a 点且垂直于桌面的转轴匀速转动，转动角速度为，如

15、图 8 所示，则在ab 边开始转入磁场的瞬间a、b 两端的电势差Uab为()8图 8A.13Bl2B12Bl2C13Bl2D.16Bl2答案A解析当 ab 边刚进入磁场时，ab 边切割磁感线，切割长度为两个端点间的距离，即为a、b间的距离l，则 E BlvBll 212Bl2；设每个边的电阻为R，a、b 两点间的电势差为：UI2RE3R2R，故 U13Bl2，故 A 正确，B、C、D 错误变式 4(多选)(2016 全国卷 20)法拉第圆盘发电机的示意图如图9 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

16、 的电流，下列说法正确的是()图 9A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解析将圆盘看成无数辐条组成，它们都在切割磁感线从而产生感应电动势和感应电流，则当圆盘顺时针(俯视)转动时，根据右手定则可知圆盘上感应电流从边缘流向中心，流过电阻的电流方向从a 到 b，故 B 对；由法拉第电磁感应定律得感应电动势EBLv12BL2，IERr，恒定时，I 大小恒定，大小变化时，I 大小变化，方向不

17、变，故A 对，C 错；由 PI2RB2L42R4 R r2知，当 变为原来的2 倍时，P 变为原来的4 倍，故 D 错91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：若 I2I

18、1，灯泡逐渐变暗；若 I2I1，灯泡闪亮后逐渐变暗两种情况下灯泡中电流方向均改变例 5某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关 S和电池组 E，用导线将它们连接成如图10 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然多次重复，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()图 10A电源的内阻较大B小灯泡的电阻偏大C线圈电阻偏大D线圈的自感系数较大答案C解析由自感规律可知在开关断开的瞬间造成灯泡闪亮以及延时熄灭的原因是在线圈中产生了与原电流同向的自感电流且大于稳定时通

19、过灯泡的原电流由题图可知灯泡和线圈构成闭合的自感回路，与电源无关，故A 错误；造成不闪亮的原因是自感电流不大于稳定时通过灯泡的原电流，当线圈电阻小于灯泡电阻时才会出现闪亮现象，故B 错误，C 正确；自感系数10越大，则产生的自感电动势越大，与灯泡是否闪亮无直接关系，故D 错误变式 5(多选)(2019 山东潍坊市二模)如图 11 所示，L 是自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计，a、b、c 是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是()图 11A开关 S闭合时，b、c 灯立即亮，a灯逐渐亮B开关 S闭合，电路稳定后，b、c 灯亮，a 灯不亮C开关 S断开时，b、c 灯立即熄灭，a 灯逐渐熄灭D开

20、关 S断开时，c 灯立即熄灭，a、b 灯逐渐熄灭答案AD解析开关 S闭合时，b、c 灯立即亮，由于线圈中产生自感电动势阻碍电流的增加，使得a灯逐渐亮，选项 A 正确；开关 S 闭合，电路稳定后，三灯都亮，选项 B 错误；开关 S断开时，c 灯立即熄灭，由于在L 中产生自感电动势阻碍电流的减小，则电流将在L 与 a、b灯之间形成新的回路，使得a、b 灯逐渐熄灭，选项D 正确，C 错误电磁阻尼电磁驱动不同点成因由于导体在磁场中运动而产生感应电流，从而使导体受到安培力由于磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流，从而使导体受到安培力效果安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动导体受安培力的方向与导

21、体运动方向相同，推动导体运动能量转化导体克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能，从而对外做功相同点两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安培力阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动例 6(2017 全国卷 18)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌为了有效隔离外界振动对STM 的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图 12 所示 无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施11加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其左右振动的衰减最有效的

22、方案是()图 12答案A解析感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发生变化在A 图中，系统振动时，紫铜薄板随之上下及左右振动，在磁场中的部分有时多有时少，磁通量发生变化，产生感应电流，受到安培力，阻碍系统的振动；在B 图中，只有紫铜薄板向左振动才产生感应电流，而上下振动无感应电流产生；在C 图中，无论紫铜薄板上下振动还是左右振动，都不会产生感应电流；在 D 图中，只有紫铜薄板左右振动才产生感应电流，而上下振动无感应电流产生，故选项 A 正确，B、C、D 错误变式 6(多选)(2019 北京市东城区二模)如图 13甲所示是工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术的原理图其原理是用通电线

23、圈使物件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的改变，从而获得物件内部是否断裂及位置的信息如图乙所示是一个由带铁芯的线圈 L、开关 S 和电源连接起来的跳环实验装置，将一个套环置于线圈L 上且使铁芯穿过其中，闭合开关S 的瞬间，套环将立刻跳起对以上两个实例的理解正确的是()图 13A涡流探伤技术运用了电流的热效应，跳环实验演示了自感现象B能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料C金属探伤时接的是交流电，跳环实验装置中接的是直流电D以上两个实例中的线圈所连接的电源也可以都是恒压直流电源答案BC解析涡流探伤技术的原理是用通电线圈使物件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的改变；跳环实验中线圈接在

24、直流电源上，闭合开关的瞬间，穿过套环的磁通量改变，套环中产生感应电流，会跳起，属于演示楞次定律，故A 错误无论是涡流探伤技术，还是演示楞次定律，都需要产生感应电流，而感应电流的产生需在导电材料内，故 B 正确 金属探伤时，12是探测器中通过交变电流，产生变化的磁场，当金属处于该磁场中时，该金属中会感应出涡流；演示楞次定律的实验中，线圈接在直流电源上，故C 正确，D 错误.1(法拉第电磁感应定律的应用)(2019江苏如皋市期中)穿过某线圈的磁通量随时间变化的关系如图 14 所示，在下列几段时间内，线圈中感应电动势最小的是()图 14A02 sB24 sC45 sD 510 s答案D解析t 图线斜

25、率表示磁通量的变化率，由题图可知，在510 s内图线斜率最小，则磁通量变化率最小，由法拉第电磁感应定律知感应电动势最小，D 正确2(平动切割问题)(2019江苏南京市六校期末)如图 15 所示，两根相距为l 的平行直导轨ab、cd，b、d 间连有一固定电阻R，导轨电阻可忽略不计MN 为放在 ab 和 cd 上的一导体杆，与 ab 垂直，其电阻也为R.整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面(垂直纸面向里)现对 MN 施力使它沿导轨方向以速度v水平向右做匀速运动设 MN 两端电压的大小为U，下列说法正确的是()图 15AU12Blv，流过固定电阻R的感应电流由b

26、经 R 到 dBUBlv，流过固定电阻R 的感应电流由d 经 R 到 bCMN 受到的安培力大小FB2l2v2R，方向水平向右DMN 受到的安培力大小FB2l2vR，方向水平向左答案A13解析根据法拉第电磁感应定律，MN 产生的电动势EBlv，由于 MN 的电阻与外电路电阻相同，所以MN 两端的电压U12E12Blv，根据右手定则可知流过固定电阻R 的感应电流由b 经 R 到 d，故 A 正确，B 错误；MN 受到的安培力大小FB2l2v2R，方向水平向左，故C、D错误3(自感现象)(2017北京卷 19)如图 16 所示，图甲和图乙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

27、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()图 16A图甲中，A1与 L1的电阻值相同B图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流C图乙中，变阻器R 与 L2的电阻值相同D图乙中，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，线圈L1产生自感电动势，阻碍电流的减小，通过L1的电流反向通过 A1，灯 A1突然闪亮，随后逐渐变暗，说明IL1IA1，即 RL1RA1，故 A 错；题图甲中，闭合开关 S1，电路稳定后，因为RL1RA1，所以 A1中

28、电流小于L1中电流，故B 错；题图乙中，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，说明变阻器R 与 L2的电阻值相同，故C 对；闭合S2瞬间，通过L2的电流增大，由于电磁感应，线圈L2产生自感电动势，阻碍电流的增大，则L2中电流与变阻器R 中电流不相等，故D 错4(涡流现象)如图 17 所示，关于涡流的下列说法中错误的是()图 17A真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置14B家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的C阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动D变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流答案B5(平动切割问题)(2020西藏拉萨市北京实

29、验中学月考)如图 18 所示，两根平行光滑金属导轨 MN 和 PQ 放置在水平面内，其间距L 0.2 m,磁感应强度B0.5 T 的匀强磁场垂直导轨平面向下，两导轨之间连接的电阻R4.8，在导轨上有一金属棒ab，其接入电路的电阻r0.2 ，金属棒与导轨垂直且接触良好，在ab 棒上施加水平拉力使其以速度v0.5 m/s 向右匀速运动，设金属导轨足够长求：图 18(1)金属棒 ab 产生的感应电动势；(2)通过电阻R 的电流大小和方向；(3)水平拉力的大小F；(4)金属棒 a、b 两点间的电势差答案(1)0.05 V(2)0.01 A从 M 通过 R 流向 P(3)0.001 N(4)0.048

30、V解析(1)设金属棒ab 中产生的感应电动势为E，则：EBLv代入数值得E0.05 V(2)设通过电阻R 的电流大小为I，则：IERr代入数值得I 0.01A由右手定则可得，通过电阻R 的电流方向从M 通过 R 流向 P(3)F安BIL0.001 Nab 棒做匀速直线运动，则FF安0.001 N(4)设 a、b两点间的电势差为Uab，则：UabIR代入数值得Uab0.048 V151关于电磁感应，下列说法正确的是()A穿过回路的磁通量越大，则产生的感应电动势越大B穿过回路的磁通量减小，则产生的感应电动势一定变小C穿过回路的磁通量变化越快，则产生的感应电动势越大D穿过回路的磁通量变化越大，则产生

31、的感应电动势越大答案C2.(多选)如图 1 所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度随时间变化下列说法正确的是()图 1A当磁感应强度增加时，线框中的感应电流可能减小B当磁感应强度增加时，线框中的感应电流一定增大C当磁感应强度减小时，线框中的感应电流一定增大D当磁感应强度减小时，线框中的感应电流可能不变答案AD解析线框中的感应电动势为E B tS，设线框的电阻为R，则线框中的电流IER B tSR，因为 B 增大或减小时，B t可能减小，可能增大，也可能不变，故选项A、D 正确3(多选)(2019江苏启东市期末)超导现象是当今高科技的热点，当一块磁体靠近超导体时，超

32、导体会产生强大的电流并且对磁体有排斥作用，这种排斥作用可以使磁体悬浮在空中则()A超导体产生强大电流的原因是超导体中磁通量的变化率很大B超导体产生强大电流的原因是超导体中电阻为0C超导体中电流产生的磁场方向与磁体的磁场方向相反D超导体的电流会产生焦耳热答案ACD解析超导体产生强大的电流，是由于超导体中电阻很小，且磁通量的变化率很大，故A 正确，B 错误；超导体中电流产生的磁场方向与磁体的磁场方向相反，产生了排斥作用，这种排斥作用可以使磁体悬浮于空中，故C 正确；超导体仍有电阻，则流过超导体的电流会产生焦耳热，故D 正确164.(多选)(2020山东青岛市质检)如图 2 所示的电路中，A1和 A

33、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()图 2A闭合开关S 接通电路时，A2始终比 A1亮B闭合开关S 接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮C断开开关S 切断电路时，A2先熄灭，A1过一会儿才熄灭D断开开关S 切断电路时，A1和 A2都要过一会儿才熄灭答案BD解析闭合开关 S 接通电路，A2立即亮，线圈对电流的增大有阻碍作用，所以通过A1的电流慢慢变大，最后两灯泡的电压一样大，所以一样亮，故A 错误，B 正确；断开开关S 切断电路时，线圈对电流的减小有阻碍作用，相当于电源，与A1和 A2串联，所以两灯泡都要过一会儿熄灭，故C 错误，D 正确5(2020河南南阳市

34、调研)如图 3 甲所示，边长为L0.1 m 的 10 匝正方形线框abcd 处在变化的磁场中，在线框d 端点处开有一个小口，d、e用导线连接到一个定值电阻上，线框中的磁场随时间的变化情况如图乙所示(规定垂直纸面向外为磁场的正方向)，下列说法正确的是()图 3At3 s 时线框中的磁通量为0.03 WbBt4 s 时线框中的感应电流大小为零Ct5 s 时通过线框中的电流将反向Dt8 s 时通过线框中的电流沿逆时针方向答案C解析由磁通量的定义可知t 3 s 时穿过线框的磁通量为B0 L20.003 Wb，故 A 错误；t4 s 时，由法拉第电磁感应定律知En tn B tL2100.620.01

35、V0.03 V，所以线框中的感应电流为IER，故 B 错误；由楞次定律可知，35 s，线框中的感应电流为逆时针方向，511 s，线框中的感应电流为顺时针方向，故 t5 s 时通过线框中的电流将反向，故 C 正确，17D 错误6.(多选)如图 4 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 4A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解析当电磁铁接通交流电源时，金属杯处在变化的磁场中产生涡流发热，使水温升高要缩短加热时间，需增大涡流，即增大感应电动势或减小电阻增加线圈匝数、

36、提高交流电源的频率都是为了增大感应电动势，瓷杯不能产生涡流，取走铁芯会导致磁性减弱，故选项 A、B 正确，选项C、D 错误7如图 5 所示装置中，线圈A、B 彼此绝缘绕在一铁芯上，B 的两端接有一电容器，A 的两端与放在匀强磁场中的导电轨道连接，轨道上放有一根金属杆ab.要使电容器上极板带正电，金属杆 ab 在磁场中运动的情况可能是：图 5向右减速滑行向右加速滑行向左减速滑行向左加速滑行以上正确的是()ABCD答案B解析若 ab 向右减速滑行，右边线圈中的磁场从上向下减小，故穿过左边线圈的磁通量从下向上减小，此时下极板带正电，错误；若 ab 向右加速滑行，则右边线圈的磁场是从上向下增大，所以左

37、侧线圈的磁通量从下向上增大，此时上极板带正电，正确；同理 正确，错误188.(2019山东威海市5 月模拟)如图 6 所示，轻质弹簧一端固定在天花板上，另一端拴接条形磁铁，置于绝缘水平桌面上的圆形铝质闭合线圈放在条形磁铁的正下方，开始时整个装置处于静止状态在外力作用下将磁铁竖直向下移动一定距离(未接触桌面)，然后由静止释放，在之后的运动过程中，线圈始终未离开桌面，忽略空气阻力，下列说法正确的是()图 6A磁铁所受弹簧拉力与其重力相等时，磁铁的加速度为零B磁铁上升过程中，从上向下看，线圈中产生顺时针方向的电流C线圈对桌面压力大小可能大于其重力D磁铁最终会静止，整个过程线圈中产生的热量等于磁铁机械

38、能的减少量答案C解析若磁铁向上运动，会受到向下的安培阻力，若向下运动，会受到向上的安培阻力，因此当磁铁所受弹力与重力等大反向时，磁铁的加速度不一定为零，故A 错误；当磁铁向上运动时，穿过线圈的磁通量向上减小，根据楞次定律知，感应电流的磁场的方向向上，俯视线圈，线圈中产生逆时针方向的电流，故B 错误；根据楞次定律，磁铁向下运动时，受到向上的安培阻力，所以磁铁对线圈的作用力的方向向下，此时线圈对桌面压力大于其重力，故C正确；磁铁最终静止于起始时的平衡位置，根据能量守恒定律，从静止释放至停止，弹簧的弹性势能的减少量等于磁铁重力势能的增加量与线圈中产生的焦耳热之和，故D 错误9.(2018全国卷 17

39、)如图 7，导体轨道 OPQS 固定，其中 PQS 是半圆弧，Q 为半圆弧的中点，O 为圆心轨道的电阻忽略不计OM 是有一定电阻、可绕O 转动的金属杆，M 端位于 PQS上，OM 与轨道接触良好空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B.现使 OM 从 OQ 位置以恒定的角速度逆时针转到OS 位置并固定(过程)；再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B 增加到 B(过程)在过程、中，流过OM 的电荷量相等，则BB等于()19图 7A.54B.32C.74D2答案B解析在过程 中，根据法拉第电磁感应定律，有E1 1 t1B12 r214 r2 t1根据闭合电路欧姆定律，有I1E1R

40、且 q1I1 t1在过程 中，有E2 2 t2B B12 r2 t2I2E2Rq2I2 t2又 q1q2，即B12 r214 r2RBB12 r2R所以BB32.10(多选)(2019湖南永州市第二次模拟)如图 8(a)所示，半径为 r 的带缺口刚性金属圆环固定在水平面内，缺口两端引出两根导线，与电阻R 构成闭合回路若圆环内加一垂直于纸面的变化的磁场，变化规律如图(b)所示规定磁场方向垂直纸面向里为正，不计金属圆环的电阻以下说法正确的是()图 8A01 s内，流过电阻R 的电流方向为bRaB23 s内，穿过金属圆环的磁通量在减小Ct2 s 时，流过电阻R 的电流方向发生改变Dt2 s 时，Ua

41、b r2B0(V)答案AD20解析规定磁场方向垂直纸面向里为正，根据楞次定律，在01 s内，穿过线圈向里的磁通量增大，则线圈中产生逆时针方向的感应电流，那么流过电阻R 的电流方向为bRa，故A 正确；由题图(b)可知，在23 s 内，穿过金属圆环的磁通量在增大，故B 错误；1 2 s内，磁通量向里减小，由楞次定律可知，产生的电流方向为aRb，23 s 磁通量增大，且磁场反向，由楞次定律可知，产生的电流方向为aRb，故 C 错误；当t2 s时，根据法拉第电磁感应定律E B tS r2B0(V)，因不计金属圆环的电阻，因此UabE r2B0(V)，故 D 正确11(多选)(2019福建漳州市第二次

42、教学质量监测)如图 9 所示，在竖直面内有一半径为L 的半圆形光滑金属导轨CPD，处于磁感应强度大小为B、方向与导轨平面(纸面)垂直向里的匀强磁场中，圆心为O，直径 CD 水平，半径OP 竖直，O、D 间用导线连接一质量分布均匀的金属棒OA，长为 L，电阻为 R，质量为 m，能绕水平轴O 在竖直平面内自由转动，棒与导轨和轴 O 始终接触良好，一切摩擦及其他电阻均不计，重力加速度大小为g.若棒从 CO 处由静止释放，第一次到达OP 处时的角速度为，则下列判断正确的是()图 9A棒不能摆到OD 处B从 OC 到 OP 的过程中，通过棒横截面的电荷量为 BL22RC棒第一次到达OP 处时，棒中通过的

43、电流为 BL2RD棒最终会停下，产生的总焦耳热为12mgL答案AD解析棒沿着导轨摆动切割磁感线而产生动生电动势，导轨与棒组成的回路通电，根据楞次定律可知棒要受到安培力，安培力做负功使得机械能变成电能，最终变为通过电阻的焦耳热，则棒不能到达等高的OD 处，故 A 正确；最终棒通过多个往复的摆动而停在OP 处，由能量守恒可知mgL2W克安Q总，故 D 正确；从OC 到 OP 的过程中，通过棒横截面的电荷量由qIt，IER，EB S t得 qBSRB L24R BL24R，故 B 错误；棒第一次到达OP 处时角速度为 ，转动产生的电动势为EBL0L2BL22，则电流为IERBL22R，故 C 错误1

44、2(2019湖北天门、仙桃等八市第二次联考)如图 10 甲所示，MN、PQ 是两根长为L 2m、21倾斜放置的平行金属导轨，导轨间距d1 m，导轨所在平面与水平面成一定角度，M、P 间接阻值为R6 的电阻质量为m0.2 kg、长度为d 的金属棒ab 放在两导轨上中点位置，金属棒恰好能静止从t0 时刻开始，空间存在垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示，在t00.1 s 时刻，金属棒刚要沿导轨向上运动，此时磁感应强度 B01.2 T已知金属棒与导轨始终垂直并且保持良好接触，不计金属棒和导轨电阻，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g10 m/s2.求：图 10(1)0t0时间内通过电阻R 的电荷量q；(2)金属棒与导轨之间的动摩擦因数.答案(1)0.2 C(2)0.75解析(1)由题意得0t0时间内回路中磁通量的变化量：B0dL2E tIER0t0时间内通过电阻R 的电荷量：qI t联立 解得 I2 A，q 0.2 C；(2)由题意知，未加磁场时，金属棒恰好能处于静止状态，设导轨平面与水平面之间的夹角为，则有 mgsin FfmFfmFNFNmgcos 在 t00.1 s 时刻，金属棒刚要沿导轨向上运动，则有 F安mgsin Ffm此时 F安B0Id联立 解得 0.75.