专题9 电磁感应 题源2 感应电动势 自感-【备战高考】备战2027高考物理母题题源同步练

mg A.之正向，7 Ctand B正向瓷 C:负向瓷an0 mg D,沿悬线向上·元sind [解析]根据左手定则先判断各种情况 下安培力的方向，看是否平衡，若平衡再根据 平衡条件求解B的大小，若磁感应强度B沿 BIL 之正向，安培力方向向左，不可能平衡，A项 错误；若B沿y正向，安培力方向竖直向上， 可以平衡，根据平衡条件BIL=mg,可得B mg =m3,B项正确：若B沿之负向，安培力方向 IL 水平向右，受力分析如图所示，则有mng tan0=BIL,可得B= tan8,C项正确；若B沿悬线向上，则安培力方向斜向左下， mg 不能平衡，D项错误 [答案]BC [真题7](2023·上海)如图，磁场垂直于纸面，磁感应强 度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布.一铜制圆环用丝 线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速释放，在圆环从a摆 向b的过程中 ×××火。●·· ×X为×成。·● ××X×●0●● X风XX·.● b ×0×g×。.4"· ××××···· A.感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针 B.感应电流方向一直是逆时针 C.安培力方向始终与速度方向相反 D.安培力方向始终沿水平方向 [解析]由图可看出磁场分布特点，靠近中心线磁场较强， 而两侧磁场较弱，根据“增反减同”的特征，可判断感应电流方 向，易知AD正确. [答案]AD 题源2感应电动势自感 解题模型2.1 1.法拉第电磁感应定律 (1)内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路 的磁通量的变化成正比. Ar=nB AS (2②)公成：B=曾=S智 3-nBlv. ,△地是中的变化 (3)说明：中是状态量，△0是过程量， 快慢，又称磁通量的变化率 12 Φ、△Φ、 的大小没有直接联系，它们之间的关系可 △Φ 从图象中看出，如图所示，△中=中：一中1，图象斛率即中 所求电动势为一定值，若图线为曲线，吧 一可为曲线上某点 对应切线的斜率，所求电动势可为某一时刻的瞬时值，也 可为某一段时间内的平均值.它们之间的关系类似于、 巴的关系，中与 Au.At △t 可能一个很大而另一个很小，可能 一个为零而另一个不为零 中2 中 (4)几种特殊情况 ①导体在匀强磁场中平动切剖磁感线时，E=Bl0,B、 L、?两两互相垂直 ②导体绕一端，点在垂直于磁场的平面内以角速度 转动时，E=,B1'@ ③线框绕垂直于匀强磁场方向的一条轴以角速度山 转动，如果从中性面开始计时，E=nBSosinot,n为匝数，S 为线框面积， (5)面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中以角速度w 绕线圈平面内的任意轴匀速转动，产生的感应电动势： ①线圈平面与磁感线垂直时，E=0 ②线圈平面与磁感线平行时，E=BSw, ③线圈平面与磁感线夹角为0时，E=BSw cos0. 2.电势高低的判断方法 (1)要明确磁场的方向及导体运动的方向， (2)据右手定则判断出感应电流的方向即感应电动势 的方向. (3)把切割磁感线的导体作为电源，在电源内部电流 从低电势，点（负极）流向高电势点（正极）. 3.自感现象的理解及应用 自感现象是电磁感应现象的一个特例，在分析这一现 象时，必须抓住其电路的三大特点：自感电动势总是阻碍 导体中原来电流的变化；通过自感线圈的电流不能突变； 电流稳定时，自感线圈就是导体，考查通电自感和断电自感 两种情况，要注意题中L的特点， [真题8](2023·安徽)英国物理学家麦克斯韦认为，磁场 变化时会在空间激发感生电场.如图所示，一个半径为r的绝缘 细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场B,环上套一带 电荷量为十q的小球.已知磁感应强度B随时间均匀增加，其变 化率为k,若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力 所做功的大小是 ( A.0 B.2rak C.2xr2gk D.xr2gk [解析]磁感应强度B随时间均匀增加，其变化率为，故 感应电动势为：U=S智-6根指帮欢定律，高位电动势的 方向为顺时针方向：小球带正电，小球在环上运动一周，则感生 电场对小球的作用力所做功的大小是：W=gU=πr2k. [答案]D [真题9](2023·全国)很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方 向叠放，形成一很长的竖直圆简，一条形磁铁沿圆简的中心轴竖 直放置，其下端与圆简上端开口平齐，让条形磁铁从静止开始下 落，条形磁铁在圆简中的运动速率 () A,均匀增大 B.先增大，后减小 C.逐渐增大，趋于不变 D.先增大，再减小，最后不变 [解析]当条形磁铁下落时，导致绝缘铜圆环磁通量变化， 从而产生感应电流，阻碍磁铁的运动，根据牛顿第二定律可知， 安培阻力越来越大时，竖直向下的加速度将减小，但速度仍在增 大，当阻力等于重力时，合外力为零，加速度也为零，速度达到最 大；故C正确，ABD错误； [答案]C [真题10](2023·四川)如图所示，不计电阻的光滑U形 金属框水平放置，光滑、竖直玻璃挡板H、P固定在框上，H、P 的间距很小，质量为0,2kg的细金属杆CD恰好无挤压地放在两 挡板之间，与金属框接触良好并围成边长为1m的正方形，其有 效电阻为0.12.此时在整个空间加方向与水平面成30°角且与 金属杆垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化规律是B=(0.4 一0.2t)T,图示磁场方向为正方向，框、挡板和杆不计形变则 B 30° D A.t=1s时，金属杆中感应电流方向从C到D B.t=3s时，金属杆中感应电流方向从D到C C.t=1s时，金属杆对档板P的压力大小为0.1N D.t=3s时，金属杆对挡板P的压力大小为0.2N [解析]A选项，t=1s时，磁场方向与图中方向相同，且 在减小，由楞次定律和安培定则可知电流方向为C到D; B选项，同理可得电流方向为C到D:由E=△BS △t △B·Sin30可得E=0.1V,1=5=1A △t C选项，当t=1s时，由左手定则可知，安培力如下左图所 示，故对P板压力为F=F安cos60°=BIL cos60°=0.1N. D选项，t=3s时，安培力如下右图所示，同理可得H板压 ·13 力F=0.1N,故选答案A、C [答案]AC 题源3 电磁感应中的图象问题 解题模型3.1 电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量中、感应电动 势E、感应电流I、安培力F安或外力F外随时间t变化的 图象，即B-t图、中-t图、E-t图、I-t图、F-t图.对于切 剖磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常涉及感 应电动势E和感应电流I随位移x变化的图象，即E-x 图、I-x图等. 这些图象问题大体上可分为两类： (1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确图象. (2)由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应 的物理量， 不管是何种类型，电磁感应中的图象问题常需利用右 手定则、左手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等规 律分析解决」 [真题11](2023·新课程标准I)如图，在水平面（纸面） 内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和MN,其中ab、ac在a点接 触，构成“V”宇形导轨空间存在垂直于纸面的均匀磁场.用力使 MN向右匀速运动，从图示位置开始计时，运动中MN始终与 ∠bc的平分线垂直且和导轨保持良好接触.下列关于回路中电 流i与时间t的关系图线，可能正确的是 M [解析]设“V”字形导轨夹角为2日，均匀金属棒单位长度 电阻为r,MN向右以速度匀速运动，则t时刻切割磁感线的 金属棒长度为L=2 ot tan,金属棒t时刻切割磁感线产生的感应 电动势E=BLv=2Bu'ttan9,回路电阻R=(2t/cos9+2 vttand) r,回路中电流i=E/R=Butane/(1/cos9+tan9)r,与时间t无关， 所以回路中电流i与时间t的关系图线可能正确的是A [答案]A