2023届高考物理一轮复习知识点精讲与2022高考题模考题训练专题84法拉第电磁感应定律(解析版)
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(3)通过导线横截面的电荷量q。
【名师解析】:(1)感应电动势的平均值E=
磁通量的变化量ΔΦ=BΔS
解得E=
代入数据得E=0.12V。
(2)感应电流平均值I=
在 到 的过程中,设转过的角度为 ,由几何关系可得
进入磁场部分线框 面积 穿过线圈的磁通量
线圈产生的感应电动势 ,感应电动势的变化率
对 求二次导数得
在 到 的过程中 一直变大,所以E的变化率一直增大,故C正确,D错误。
3.(2022·全国理综甲卷·16)三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框,正方形线框的边长与圆线框的直径相等,圆线框的半径与正六边形线框的边长相等,如图所示。把它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中,线框所在平面均与磁场方向垂直,正方形、圆形和正六边形线框中感应电流的大小分别为 和 。则()
A.通过金属棒的电流为
B.金属棒到达 时,电容器极板上的电荷量为
C.金属棒运动过程中,电容器的上极板带负电
D.金属棒运动过程中,外力F做功的功率恒定
【参考答案】A
【名师解析】在外力F作用下从O点开始以速度v向右匀速运动,其切割磁感线产生感应电动势的有效长度为L=2vttanθ,在回路内产生的感应电动势E=BLv=2Bv2ttanθ,在△t时间内电容器极板上电荷量增加△q=C△E,△E=2Bv2tanθ△t,通过金属棒的电流为I=△q/△t= ,选项A正确;金属棒到达 时,其切割磁感线产生感应电动势的有效长度为L=2x0tanθ,在回路内产生的感应电动势E=BLv=2Bvx0tanθ,电容器极板上的电荷量为Q=CE=2 ,选项B错误;由楞次定律可判断出金属棒运动过程中,电容器的上极板带正电,选项C错误;金属棒运动过程中,金属棒所受安培力FA=BIL=BI·2vttanθ,金属棒匀速运动,F=FA,外力F做功的功率P=Fv随时间增大,选项D错误。
【名师点评】本题将电磁感应、电容器充电有机结合,考查法拉第电磁感应定律、楞次定律及其相关知识点,综合性强,难度较大。
7.(2021年高考广东学业水平选择性测试)如图7所示,水平放置足够长光滑金属导轨abc和de,ab与de平行,bc是以O为圆心的圆弧导轨.。圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁场.金属杆OP的O端与e点用导线相接,P端与圆弧bc接触良好.初始时,可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上.若杆OP绕O点在匀强磁场区内从b到c匀速转动时,回路中始终有电流,则此过程中,下列说法正确的有
4.(2022·高考广东物理)如图9所示,水平地面( 平面)下有一根平行于y轴且通有恒定电流I的长直导线。P、M和N为地面上的三点,P点位于导线正上方,MN平行于y轴,PN平行于x轴。一闭合的圆形金属线圈,圆心在P点,可沿不同方向以相同的速率做匀速直线运动,运动过程中线圈平面始终与地面平行。下列说法正确的有()
A. B.
C. D.
【参考答案】C
【命题意图】本题考查法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律及其相关知识点。
【解题思路】设磁感应强度变化率为k,设圆半径为r,单位长度导线的电阻为R0,则正方形线框产生的感应电动势E1=4r2k,正方形线框电阻R1=8r R0,感应电流I1= E1/ R1=kr/2R0;圆形线框产生的感应电动势E2=πr2k,圆形线框电阻R2=2πr R0,感应电流I2= E2/ R2=kr/2R0;正六边形线框产生的感应电动势E3= r2k,正六边形线框电阻R3=6r R0,感应电流I3= E3/ R3= ;所以I1=I2>I3,选项C正确。
5.(2021新高考辽宁卷)如图(a)所示,两根间距为L、足够长的光滑平行金属导轨竖直放置并固定,顶端接有阻值为R的电阻。垂直导轨平面存在变化规律如图(b)所示的匀强磁场,t=0时磁场方向垂直纸面向里。在t=0到t=2t0的时间内,金属棒水平固定在距导轨顶端L处;在t=2t0时,释放金属棒。整个过程中金属棒与导轨接触良好,导轨与金属棒的电阻不计,则
A. 在 到 的过程中,E一直增大
B. 在 到 的过程中,E先增大后减小
C. 在 到 过程中,E的变化率一直增大
D. 在 到 的过程中,E的变化率一直减小
【参考答案】BC
【命题意图】本题考查电磁感应及其相关知识点。
【名师解析】
如图所示
在 到 的过程中,线框的有效切割长度先变大再变小,当 时,有效切割长度最大为 ,此时,感应电动势最大,所以在 到 的过程中,E先增大后减小,故B正确,A错误;
A.在t=t0/2时,金属棒受到的安培力的大小F=BIL=
B.在t=t0时,金属棒中电流的大小为
C.在t=3t0/2时,金属棒受到安培力的方向竖直向上
D.在t=3t0时,金属棒中电流的方向向右
【参考答案】BCD
【解题思路】在t=t0/2时,回路内磁感应强度变化率大小为 = ,由法拉第电磁感应定律可得回路内产生的感应电动势E=L2 = ,由闭合电路欧姆定律,可得金属棒中电流I=E/R= ,在t=t0/2时,B= ,金属棒受到的安培力的大小F=BIL= ,选项A错误;在t=t0时,回路内磁感应强度变化率大小为 = ,由法拉第电磁感应定律可得回路内产生的感应电动势E=L2 = ,由闭合电路欧姆定律,可得金属棒中电流I=E/R= ,选项B正确;在t=3t0/2时,磁场方向垂直纸面向外,由楞次定律可判断出产生的感应电流方向为顺时针方向,金属棒中电流 从右向左,由左手定则可判断出金属棒受到安培力的方向竖直向上,选项C正确;在t=3t0时,磁场方向垂直纸面向外,磁场不变化,在t=2t0时,释放金属棒,金属棒向下做加速运动,由右手定则可判断出金属棒中电流的方向向右,选项D正确。
(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 ,其中n为线圈匝数。
3.导体切割磁感线的情形
(1)平动切割:E=Blv。
(2)转动切割(以一端为轴):
E= Bl2ω。
二.对法拉第电磁感应定律的理解
(1)公式E=n 求解的是一个回路中某段时间内的平均感应电动势;如果磁通量均匀变化,则感应电动势为恒定值,瞬时值等于平均值。
(3)磁通量的变化是由于面积S和磁感应强度B的共同变化引起的,应根据定义求E,ΔΦ=|Φ末-Φ初|,则E=n ≠n 。
四.感应电荷量:q=
(1)推导:通过回路横截面的电荷量q= Δt= Δt= Δt= 。
(2)注意:感应电荷量q由n、ΔΦ和电阻R共同决定,与Δt无关。
(3)0.1C
五。导体棒切割磁感线产生感应电动势[互动共研类]
【解题思路】
由于题述水平地面下的导线为通有恒定电流I的长直导线,且平行于y轴,MN平行于y轴,所以N点与M点的磁感应强度大小相等,方向相同,A正确;由于PN平行于x轴,线圈沿PN方向运动,穿过线圈的磁通量先变大后变小,B错误;线圈从P点开始竖直向上运动时,穿过线圈的磁通量一直为零,磁通量不变,线圈中无感应电流,C正确;线圈从P到M过程和从P到N过程,线圈中磁通量变化相同,所用时间不同,磁通量变化率不同,根据法拉第电磁感应定律,线圈从P到M过程产生的感应电动势小于从P到N过程产生的感应电动势,D错误。
第二部分最新高考题精选
1.(2022高考河北)将一根绝缘硬质细导线顺次绕成如图所示的线圈,其中大圆面积为 ,小圆面积均为 ,垂直线圈平面方向有一随时间t变化的磁场,磁感应强度大小 , 和 均为常量,则线圈中总的感应电动势D
【命题意图】本题考查电磁感应及其相关知识点。
2023高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练
第十五章电磁感应
专题84法拉第电磁感应定律
第一部分知识点精讲
一、法拉第电磁感应定律
1.感应电动势
(1)概念: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:用楞次定律或右手定则判断。
2.法拉第电磁感应定律
图(a)
图(b)
A.圆环所受安培力的方向始终不变
B.圆环中的感应电流始终沿顺时针方向C.圆环中的感应电流大小为
D.圆环中的感应电动势大小为
【参考答案】BC
【名师解析】由于通过圆环的磁通量均匀变化,圆环中产生的感应电动势、感应电流的大小和方向不变,但t0时刻磁场方向发生变化,故圆环所受安培力方向发生变化,A错误。根据楞次定律,圆环中感应电流的方向始终沿顺时针方向,B正确。根据法拉第电磁感应定律,感应电动势E= ·S′= · = ,D错误。根据闭合电路欧姆定律知,电流I= = = ,C正确。
A.N点与M点的磁感应强度大小相等,方向相同
B.线圈沿PN方向运动时,穿过线圈的磁通量不变
C.线圈从P点开始竖直向上运动时,线圈中无感应电流
D.线圈从P到M过程的感应电动势与从P到N过程的感应电动势相等
【参考答案】AC
【命题意图】本题意在考查电流产生磁场、磁通量、产生感应电流的条件和法拉第电磁感应定律。
(2)感应电动势的大小由线圈的匝数和穿过线圈的磁通量的变化率 共同决定,而与磁通量Φ的大小、变化量ΔΦ的大小没有必然联系。
(3)磁通量的变化率 对应Φt图象上某点切线的斜率。
三.法拉第电磁感应定律的三种变形表达式
(1)磁通量的变化仅由面积S变化引起时,ΔΦ=BΔS,则E=n 。
(2)磁通量的变化仅由磁感应强度B变化引起时,ΔΦ=ΔBS,则E=n 。注意:S为线圈在磁场中的有效面积。
【名师解析】由磁感应强度大小B=B0+kt,可知磁感应强度变化率 =k,根据法拉第电磁感应定律,大圆线圈产生的感应电动势
每个小圆线圈产生的感应电动势
由线圈的绕线方式和楞次定律可得大、小圆线圈产生的感应电动势方向相同,所以线圈中总的感应电动势大小为E=E1+5E2= S1+5 S2= ,选项D正确。
2.(2022山东物理)如图所示, 平面的第一、三象限内以坐标原点O为圆心、半径为 的扇形区域充满方向垂直纸面向外的匀强磁场。边长为L的正方形金属框绕其始终在O点的顶点、在 平面内以角速度 顺时针匀速转动, 时刻,金属框开始进入第一象限。不考虑自感影响,关于金属框中感应电动势E随时间t变化规律的描述正确的是( )
8(多选)(2019·全国卷Ⅰ)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场,其边界如图(a)中虚线MN所示。一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S,将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内,圆心O在MN上。t=0时磁感应强度的方向如图(a)所示;磁感应强度B随时间t的变化关系如图(b)所示。则在t=0到t=t1的时间间隔内()
6.(2021高考河北物理)如图,两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为B。导轨间距最窄处为一狭缝,取狭缝所在处O点为坐标原点。狭缝右侧两导轨与x轴夹角均为 ,一电容为C的电容器与导轨左端相连。导轨上的金属棒与x轴垂直,在外力F作用下从O点开始以速度v向右匀速运动,忽略所有电阻。下列说法正确的是()
9(2019·江苏高考)如图所示,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=0.3m2、电阻R=0.6Ω,磁场的磁感应强度B=0.2 T。现同时向两侧拉动线圈,线圈的两边在Δt=0.5s时间内合到一起。求线圈在上述过程中:
(1)感应电动势的平均值E;
(2)感应电流的平均值I,并在图中标出电流方向;
1.平动切割公式E=Blv的三个特性
正交性
本公式要求磁场为匀强磁场,而且B、l、v三者互相垂直
有效性
公式中的l为导体棒切割磁感线的有效长度,如图中ab所示。
相对性
E=Blv中的速度v是导体棒相对磁场的速度,若磁场也在运动,应注意速度间的相对关系
2.转动切割公式
如图所示,当导体棒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E=Bl = Bl2ω。
A.杆OP产生的感应电动势恒定
B.杆OP受到的安培力不变
C.杆MN做匀加速直线运动
D.杆MN中的电流逐渐减小
【参考答案】AD
【名师解析】杆OP绕O点在匀强磁场区内从b到c匀速转动时,切割磁感线,杆OP产生的感应电动势恒定,金属杆MN中有电流,受到安培力作用,向左做加速运动,产生由N指向M的反电动势,使MN中电流减小,所以杆MN做变加速直线运动,杆OP受到的安培力减小,选项AD正确BC错误。
【名师解析】:(1)感应电动势的平均值E=
磁通量的变化量ΔΦ=BΔS
解得E=
代入数据得E=0.12V。
(2)感应电流平均值I=
在 到 的过程中,设转过的角度为 ,由几何关系可得
进入磁场部分线框 面积 穿过线圈的磁通量
线圈产生的感应电动势 ,感应电动势的变化率
对 求二次导数得
在 到 的过程中 一直变大,所以E的变化率一直增大,故C正确,D错误。
3.(2022·全国理综甲卷·16)三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框,正方形线框的边长与圆线框的直径相等,圆线框的半径与正六边形线框的边长相等,如图所示。把它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中,线框所在平面均与磁场方向垂直,正方形、圆形和正六边形线框中感应电流的大小分别为 和 。则()
A.通过金属棒的电流为
B.金属棒到达 时,电容器极板上的电荷量为
C.金属棒运动过程中,电容器的上极板带负电
D.金属棒运动过程中,外力F做功的功率恒定
【参考答案】A
【名师解析】在外力F作用下从O点开始以速度v向右匀速运动,其切割磁感线产生感应电动势的有效长度为L=2vttanθ,在回路内产生的感应电动势E=BLv=2Bv2ttanθ,在△t时间内电容器极板上电荷量增加△q=C△E,△E=2Bv2tanθ△t,通过金属棒的电流为I=△q/△t= ,选项A正确;金属棒到达 时,其切割磁感线产生感应电动势的有效长度为L=2x0tanθ,在回路内产生的感应电动势E=BLv=2Bvx0tanθ,电容器极板上的电荷量为Q=CE=2 ,选项B错误;由楞次定律可判断出金属棒运动过程中,电容器的上极板带正电,选项C错误;金属棒运动过程中,金属棒所受安培力FA=BIL=BI·2vttanθ,金属棒匀速运动,F=FA,外力F做功的功率P=Fv随时间增大,选项D错误。
【名师点评】本题将电磁感应、电容器充电有机结合,考查法拉第电磁感应定律、楞次定律及其相关知识点,综合性强,难度较大。
7.(2021年高考广东学业水平选择性测试)如图7所示,水平放置足够长光滑金属导轨abc和de,ab与de平行,bc是以O为圆心的圆弧导轨.。圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁场.金属杆OP的O端与e点用导线相接,P端与圆弧bc接触良好.初始时,可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上.若杆OP绕O点在匀强磁场区内从b到c匀速转动时,回路中始终有电流,则此过程中,下列说法正确的有
4.(2022·高考广东物理)如图9所示,水平地面( 平面)下有一根平行于y轴且通有恒定电流I的长直导线。P、M和N为地面上的三点,P点位于导线正上方,MN平行于y轴,PN平行于x轴。一闭合的圆形金属线圈,圆心在P点,可沿不同方向以相同的速率做匀速直线运动,运动过程中线圈平面始终与地面平行。下列说法正确的有()
A. B.
C. D.
【参考答案】C
【命题意图】本题考查法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律及其相关知识点。
【解题思路】设磁感应强度变化率为k,设圆半径为r,单位长度导线的电阻为R0,则正方形线框产生的感应电动势E1=4r2k,正方形线框电阻R1=8r R0,感应电流I1= E1/ R1=kr/2R0;圆形线框产生的感应电动势E2=πr2k,圆形线框电阻R2=2πr R0,感应电流I2= E2/ R2=kr/2R0;正六边形线框产生的感应电动势E3= r2k,正六边形线框电阻R3=6r R0,感应电流I3= E3/ R3= ;所以I1=I2>I3,选项C正确。
5.(2021新高考辽宁卷)如图(a)所示,两根间距为L、足够长的光滑平行金属导轨竖直放置并固定,顶端接有阻值为R的电阻。垂直导轨平面存在变化规律如图(b)所示的匀强磁场,t=0时磁场方向垂直纸面向里。在t=0到t=2t0的时间内,金属棒水平固定在距导轨顶端L处;在t=2t0时,释放金属棒。整个过程中金属棒与导轨接触良好,导轨与金属棒的电阻不计,则
A. 在 到 的过程中,E一直增大
B. 在 到 的过程中,E先增大后减小
C. 在 到 过程中,E的变化率一直增大
D. 在 到 的过程中,E的变化率一直减小
【参考答案】BC
【命题意图】本题考查电磁感应及其相关知识点。
【名师解析】
如图所示
在 到 的过程中,线框的有效切割长度先变大再变小,当 时,有效切割长度最大为 ,此时,感应电动势最大,所以在 到 的过程中,E先增大后减小,故B正确,A错误;
A.在t=t0/2时,金属棒受到的安培力的大小F=BIL=
B.在t=t0时,金属棒中电流的大小为
C.在t=3t0/2时,金属棒受到安培力的方向竖直向上
D.在t=3t0时,金属棒中电流的方向向右
【参考答案】BCD
【解题思路】在t=t0/2时,回路内磁感应强度变化率大小为 = ,由法拉第电磁感应定律可得回路内产生的感应电动势E=L2 = ,由闭合电路欧姆定律,可得金属棒中电流I=E/R= ,在t=t0/2时,B= ,金属棒受到的安培力的大小F=BIL= ,选项A错误;在t=t0时,回路内磁感应强度变化率大小为 = ,由法拉第电磁感应定律可得回路内产生的感应电动势E=L2 = ,由闭合电路欧姆定律,可得金属棒中电流I=E/R= ,选项B正确;在t=3t0/2时,磁场方向垂直纸面向外,由楞次定律可判断出产生的感应电流方向为顺时针方向,金属棒中电流 从右向左,由左手定则可判断出金属棒受到安培力的方向竖直向上,选项C正确;在t=3t0时,磁场方向垂直纸面向外,磁场不变化,在t=2t0时,释放金属棒,金属棒向下做加速运动,由右手定则可判断出金属棒中电流的方向向右,选项D正确。
(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 ,其中n为线圈匝数。
3.导体切割磁感线的情形
(1)平动切割:E=Blv。
(2)转动切割(以一端为轴):
E= Bl2ω。
二.对法拉第电磁感应定律的理解
(1)公式E=n 求解的是一个回路中某段时间内的平均感应电动势;如果磁通量均匀变化,则感应电动势为恒定值,瞬时值等于平均值。
(3)磁通量的变化是由于面积S和磁感应强度B的共同变化引起的,应根据定义求E,ΔΦ=|Φ末-Φ初|,则E=n ≠n 。
四.感应电荷量:q=
(1)推导:通过回路横截面的电荷量q= Δt= Δt= Δt= 。
(2)注意:感应电荷量q由n、ΔΦ和电阻R共同决定,与Δt无关。
(3)0.1C
五。导体棒切割磁感线产生感应电动势[互动共研类]
【解题思路】
由于题述水平地面下的导线为通有恒定电流I的长直导线,且平行于y轴,MN平行于y轴,所以N点与M点的磁感应强度大小相等,方向相同,A正确;由于PN平行于x轴,线圈沿PN方向运动,穿过线圈的磁通量先变大后变小,B错误;线圈从P点开始竖直向上运动时,穿过线圈的磁通量一直为零,磁通量不变,线圈中无感应电流,C正确;线圈从P到M过程和从P到N过程,线圈中磁通量变化相同,所用时间不同,磁通量变化率不同,根据法拉第电磁感应定律,线圈从P到M过程产生的感应电动势小于从P到N过程产生的感应电动势,D错误。
第二部分最新高考题精选
1.(2022高考河北)将一根绝缘硬质细导线顺次绕成如图所示的线圈,其中大圆面积为 ,小圆面积均为 ,垂直线圈平面方向有一随时间t变化的磁场,磁感应强度大小 , 和 均为常量,则线圈中总的感应电动势D
【命题意图】本题考查电磁感应及其相关知识点。
2023高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练
第十五章电磁感应
专题84法拉第电磁感应定律
第一部分知识点精讲
一、法拉第电磁感应定律
1.感应电动势
(1)概念: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:用楞次定律或右手定则判断。
2.法拉第电磁感应定律
图(a)
图(b)
A.圆环所受安培力的方向始终不变
B.圆环中的感应电流始终沿顺时针方向C.圆环中的感应电流大小为
D.圆环中的感应电动势大小为
【参考答案】BC
【名师解析】由于通过圆环的磁通量均匀变化,圆环中产生的感应电动势、感应电流的大小和方向不变,但t0时刻磁场方向发生变化,故圆环所受安培力方向发生变化,A错误。根据楞次定律,圆环中感应电流的方向始终沿顺时针方向,B正确。根据法拉第电磁感应定律,感应电动势E= ·S′= · = ,D错误。根据闭合电路欧姆定律知,电流I= = = ,C正确。
A.N点与M点的磁感应强度大小相等,方向相同
B.线圈沿PN方向运动时,穿过线圈的磁通量不变
C.线圈从P点开始竖直向上运动时,线圈中无感应电流
D.线圈从P到M过程的感应电动势与从P到N过程的感应电动势相等
【参考答案】AC
【命题意图】本题意在考查电流产生磁场、磁通量、产生感应电流的条件和法拉第电磁感应定律。
(2)感应电动势的大小由线圈的匝数和穿过线圈的磁通量的变化率 共同决定,而与磁通量Φ的大小、变化量ΔΦ的大小没有必然联系。
(3)磁通量的变化率 对应Φt图象上某点切线的斜率。
三.法拉第电磁感应定律的三种变形表达式
(1)磁通量的变化仅由面积S变化引起时,ΔΦ=BΔS,则E=n 。
(2)磁通量的变化仅由磁感应强度B变化引起时,ΔΦ=ΔBS,则E=n 。注意:S为线圈在磁场中的有效面积。
【名师解析】由磁感应强度大小B=B0+kt,可知磁感应强度变化率 =k,根据法拉第电磁感应定律,大圆线圈产生的感应电动势
每个小圆线圈产生的感应电动势
由线圈的绕线方式和楞次定律可得大、小圆线圈产生的感应电动势方向相同,所以线圈中总的感应电动势大小为E=E1+5E2= S1+5 S2= ,选项D正确。
2.(2022山东物理)如图所示, 平面的第一、三象限内以坐标原点O为圆心、半径为 的扇形区域充满方向垂直纸面向外的匀强磁场。边长为L的正方形金属框绕其始终在O点的顶点、在 平面内以角速度 顺时针匀速转动, 时刻,金属框开始进入第一象限。不考虑自感影响,关于金属框中感应电动势E随时间t变化规律的描述正确的是( )
8(多选)(2019·全国卷Ⅰ)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场,其边界如图(a)中虚线MN所示。一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S,将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内,圆心O在MN上。t=0时磁感应强度的方向如图(a)所示;磁感应强度B随时间t的变化关系如图(b)所示。则在t=0到t=t1的时间间隔内()
6.(2021高考河北物理)如图,两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为B。导轨间距最窄处为一狭缝,取狭缝所在处O点为坐标原点。狭缝右侧两导轨与x轴夹角均为 ,一电容为C的电容器与导轨左端相连。导轨上的金属棒与x轴垂直,在外力F作用下从O点开始以速度v向右匀速运动,忽略所有电阻。下列说法正确的是()
9(2019·江苏高考)如图所示,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=0.3m2、电阻R=0.6Ω,磁场的磁感应强度B=0.2 T。现同时向两侧拉动线圈,线圈的两边在Δt=0.5s时间内合到一起。求线圈在上述过程中:
(1)感应电动势的平均值E;
(2)感应电流的平均值I,并在图中标出电流方向;
1.平动切割公式E=Blv的三个特性
正交性
本公式要求磁场为匀强磁场,而且B、l、v三者互相垂直
有效性
公式中的l为导体棒切割磁感线的有效长度,如图中ab所示。
相对性
E=Blv中的速度v是导体棒相对磁场的速度,若磁场也在运动,应注意速度间的相对关系
2.转动切割公式
如图所示,当导体棒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E=Bl = Bl2ω。
A.杆OP产生的感应电动势恒定
B.杆OP受到的安培力不变
C.杆MN做匀加速直线运动
D.杆MN中的电流逐渐减小
【参考答案】AD
【名师解析】杆OP绕O点在匀强磁场区内从b到c匀速转动时,切割磁感线,杆OP产生的感应电动势恒定,金属杆MN中有电流,受到安培力作用,向左做加速运动,产生由N指向M的反电动势,使MN中电流减小,所以杆MN做变加速直线运动,杆OP受到的安培力减小,选项AD正确BC错误。