專題十二　電磁感應(yīng)應(yīng)用篇【應(yīng)用集訓(xùn)】應(yīng)用一　渦流　電磁阻尼和電磁驅(qū)動的應(yīng)用1.(2020北京房山二模,12)電磁爐具有無煙、無明火、無污染、不產(chǎn)生有害氣體、無微波輻射、高效節(jié)能等優(yōu)勢。它是利用電流通過線圈產(chǎn)生磁場,當(dāng)磁場的磁感線通過鐵質(zhì)鍋底部時,即會產(chǎn)生無數(shù)小渦流,使鍋體本身發(fā)熱加熱食物,下列說法中正確的是(　　)A.鍋體可以用不導(dǎo)電的陶瓷制成B.鍋體中的渦流是由恒定的磁場產(chǎn)生的C.恒定磁場越強,電磁爐的加熱效果越好D.提高磁場變化的頻率,可提高電磁爐的加熱效果答案　D　2.如圖所示,使一個水平銅盤繞過其圓心的豎直軸OO'轉(zhuǎn)動,且假設(shè)摩擦等阻力不計,轉(zhuǎn)動是勻速的?，F(xiàn)把一個蹄形磁鐵水平向左移近銅盤,則(　　)A.銅盤轉(zhuǎn)動將變快B.銅盤轉(zhuǎn)動將變慢C.銅盤仍以原來的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動D.因磁極方向未知,無法確定答案　B　應(yīng)用二　電磁感應(yīng)中滑軌類問題的分析方法1.(2020山東濱州三模,16)如圖甲所示,兩根相距d=0.30m的平行光滑金屬導(dǎo)軌,放置在傾角為θ=30°的斜面上,導(dǎo)軌下端接有電阻R1=1Ω,導(dǎo)軌電阻不計,勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=0.20T,方向垂直兩導(dǎo)軌組成的平面,導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m=40g的金屬桿,金屬桿阻值為R2=2Ω,受到沿斜面向上且與金屬桿垂直的力F的作用,金屬桿從靜止開始沿導(dǎo)軌勻加速上滑。電阻R1兩端電壓U隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示。重力加速度取g=10m/s2。求:(1)金屬桿運動的加速度;(2)2s時力F的大小。答案　(1)5m/s2　(2)0.412N,2.如圖所示,寬度為2d與寬度為d的兩部分導(dǎo)軌銜接良好固定在水平面上,整個空間存在豎直向下的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B,長度分別為2d和d的導(dǎo)體棒甲和乙按如圖的方式置于導(dǎo)軌上,已知兩導(dǎo)體棒的質(zhì)量均為m、兩導(dǎo)體棒單位長度的電阻均為r0,現(xiàn)給導(dǎo)體棒甲以水平向右的初速度v0。假設(shè)導(dǎo)軌的電阻忽略不計、導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的摩擦可忽略不計,且兩部分導(dǎo)軌足夠長。求:(1)當(dāng)導(dǎo)體棒甲開始運動瞬間,甲、乙兩棒的加速度大小;(2)導(dǎo)體棒甲勻速時的速度大小;(3)兩導(dǎo)體棒從開始運動到剛勻速的過程中兩導(dǎo)體棒發(fā)生的位移分別是x甲和x乙,試寫出兩導(dǎo)體棒的位移x甲和x乙之間的關(guān)系式。答案　(1)a甲=　a乙=　(2)v0(3)2x甲-x乙=[教師專用題組]【應(yīng)用集訓(xùn)】　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1.(2020上海楊浦期末)如圖金屬圓環(huán)P沿著速度v方向運動,且P中通以如圖所示電流,則眼睛看到的金屬環(huán)L和R中的電流方向是(　　)A.都是順時針B.都是逆時針C.L順時針,R逆時針D.L逆時針,R順時針答案　D　根據(jù)安培定則可知,P中產(chǎn)生的磁場方向與速度方向相反,P向L靠近,穿過L的磁通量增大,根據(jù)楞次定律可知,L中電流為逆時針方向,P遠(yuǎn)離R,穿過R的磁通量減小,根據(jù)楞次定律可知,R中電流為順時針方向,故D正確。2.(2020山東青島統(tǒng)一質(zhì)檢)物理課上,老師做了一個奇妙的“跳環(huán)實驗”。如圖,她把一個帶鐵芯的線圈L、開關(guān)S和電源用導(dǎo)線連接起來后。將一金屬套環(huán)置于線圈L上,且使鐵芯穿過套環(huán)。閉合開關(guān)S的瞬間,套環(huán)立刻跳起。某同學(xué)另找來器材再探究此實驗。他連接好電路,經(jīng)重復(fù)實驗,線圈上的套環(huán)均未動。對比老師演示的實驗,下列四個選項中,導(dǎo)致套環(huán)未動的原因可能是(　　)A.線圈接在了直流電源上B.電源電壓過高C.所選線圈的匝數(shù)過多,D.所用套環(huán)的材料與老師的不同答案　D　金屬套環(huán)跳起來的原因是開關(guān)S閉合時,套環(huán)上產(chǎn)生的感應(yīng)電流與通電螺線管上的電流相互作用,線圈接在直流電源上時,金屬套環(huán)也會跳起。電壓越高、線圈匝數(shù)越多,S閉合時,金屬套環(huán)跳起越明顯,若套環(huán)是非導(dǎo)體材料,則套環(huán)不會跳起,故A、B、C選項錯誤,D選項正確。3.(2020北京166中學(xué)考前測試)如圖,電吉他的拾音器由磁體及繞在其上的線圈組成,磁體產(chǎn)生的磁場使金屬琴弦磁化,磁化的琴弦也有了磁性。當(dāng)某根琴弦被撥動而相對線圈振動時,線圈中就會產(chǎn)生相應(yīng)的電流,并最終還原為聲音信號。下列說法正確的是(　　)A.若磁體失去磁性,電吉他仍能正常工作B.換用尼龍材質(zhì)的琴弦,電吉他仍能正常工作C.琴弦振動的過程中,線圈中電流的方向不會發(fā)生變化D.拾音器的作用是利用電磁感應(yīng)把琴弦的振動信號轉(zhuǎn)化為電信號答案　D　若磁體失去磁性則無法產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象,因此電吉他不能正常工作,故A錯誤。電吉他不可以使用尼龍線做琴弦,若是尼龍線則不能構(gòu)成回路,不會產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象,故B錯誤。琴弦振動時,琴弦的速度大小與方向均在不停地變化,故線圈中磁場的強弱在不停變化、通過線圈的磁通量不停地變化,可知線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的大小和方向均是不停變化的,C錯誤。電吉他是屬于磁生電的應(yīng)用,是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的,拾音器的作用是利用電磁感應(yīng)把琴弦的振動信號轉(zhuǎn)化成電信號,故D正確。4.如圖,平行導(dǎo)軌間距為d,一端跨接一個阻值為R的電阻,磁場的磁感應(yīng)強度大小為B,方向與導(dǎo)軌所在平面垂直。一根足夠長的金屬棒與導(dǎo)軌成θ角放置,金屬棒與導(dǎo)軌的電阻不計。當(dāng)金屬棒沿垂直于棒的方向以速度v滑行時,通過電阻R的電流是(　　)A.　　B.C.　　D.答案　D　棒接入回路中的長度為,而速度、棒、磁場三者是相互垂直的,故棒接入電路中的有效長度為,回路中的電動勢E=Blv=,故由閉合電路歐姆定律可得電流I==,D正確。5.某?？萍夹〗M的同學(xué)設(shè)計了一個傳送帶測速儀,測速原理如圖所示。在傳送帶一端下方固定有間距為L、長度為d的平行金屬電極。電極間充滿磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直傳送帶平面(紙面)向里、有理想邊界的勻強磁場,且電極之間接有理想電壓表和電阻R,傳送帶背面固定有若干根間距為d的平行細(xì)金屬條,其電阻均為r,傳送帶運行過程中始終僅有一根金屬條處于磁場中,且金屬條與電極接觸良好。當(dāng)傳送帶以一定速度勻速運動時,電壓表示數(shù)為U。則下列說法中正確的是(　　),A.傳送帶勻速運動的速率為B.電阻R產(chǎn)生焦耳熱的功率為C.每根金屬條經(jīng)過磁場區(qū)域受到的安培力大小為D.每根金屬條經(jīng)過磁場區(qū)域的全過程中克服安培力做功為答案　D　每根金屬條在磁場中運動產(chǎn)生電動勢,金屬條相當(dāng)于電源,電壓表測量的是路端電壓,由U=IR=R=R有v=,A錯誤。電阻R產(chǎn)生的焦耳熱功率為P=I2R=,B錯誤。每根金屬條所受安培力大小F=BIL=,通過磁場區(qū)域過程中克服安培力所做功W=Fd=,C錯誤,D正確。【技巧點撥】在動生電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,產(chǎn)生電動勢的部分是電源,其余部分是外電路;在感生電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,嚴(yán)格說整個回路中均產(chǎn)生電動勢,但通常在簡化處理時認(rèn)為處于變化磁場內(nèi)的是電源,處于變化磁場外的是外電路。6.如圖a所示,固定在水平面內(nèi)的光滑金屬框架cdef處于方向豎直向下、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,金屬桿ab與金屬框架接觸良好。在兩根導(dǎo)軌的端點d、e之間連接一阻值為R電阻,其他部分電阻忽略不計?，F(xiàn)用一水平向右的外力F作用在金屬桿ab上,使金屬桿在框架上由靜止開始向右滑動,運動中桿ab始終垂直于框架。圖b為一段時間內(nèi)金屬桿受到安培力F安隨時間t的變化關(guān)系,則選項圖中可以表示此段時間內(nèi)外力F隨時間t變化關(guān)系的圖像是(　　)答案　B　設(shè)兩根軌道間的距離為l,由圖b可以看出,金屬桿所受安培力F安==kt,金屬桿的速度隨時間均勻變化,即金屬桿做勻加速運動,加速度a恒定。由牛頓第二定律有F-F安=ma,即F=ma+kt,t=0時,金屬桿有加速度,F不為0,B正確。7.(2020浙江“超級全能生”3月聯(lián)考)無線充電技術(shù)是指不用傳統(tǒng)的充電電源線連接到需要充電的終端設(shè)備上而能傳輸電能的技術(shù)。如圖甲是手機無線充電的實景圖,圖乙是充電原理示意圖,充電板a、b端接交變電源后其內(nèi)部的線圈產(chǎn)生交變磁場,激發(fā)手機內(nèi)的感應(yīng)線圈,產(chǎn)生感應(yīng)電流。當(dāng)充電板內(nèi)的勵磁線圈中通入圖丙所示的交變電流(由a到b為正)時,感應(yīng)線圈中的電流(電c到d為止)隨時間變化的圖像可能是(　　)甲,乙答案　B　t=0時刻,勵磁線圈中iab最大,此時刻通過感應(yīng)線圈的磁通量最大,但勵磁線圈中電流變化率為0,則感應(yīng)線圈中的磁通量變化率為0,可得感應(yīng)線圈的電動勢為0,感應(yīng)電流為0;在0~時段,iab變小,此時段通過感應(yīng)線圈的磁通量變小,根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)線圈中的電流方向由d到c,即icd<0,因勵磁線圈中電流變化率變大,則感應(yīng)線圈中的磁通量變化率同步變大,感應(yīng)線圈的電動勢與感應(yīng)電流均變大,故A、C、D錯誤,B正確。8.(2020浙江7月選考,12)如圖所示,固定在水平面上的半徑為r的金屬圓環(huán)內(nèi)存在方向豎直向上、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場。長為l的金屬棒,一端與圓環(huán)接觸良好,另一端固定在豎直導(dǎo)電轉(zhuǎn)軸OO'上,隨軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動。在圓環(huán)的A點和電刷間接有阻值為R的電阻和電容為C、板間距為d的平行板電容器,有一帶電微粒在電容器極板間處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知重力加速度為g,不計其他電阻和摩擦,下列說法正確的是(　　)A.棒產(chǎn)生的電動勢為Bl2ωB.微粒的電荷量與質(zhì)量之比為C.電阻消耗的電功率為D.電容器所帶的電荷量為CBr2ω答案　B　棒轉(zhuǎn)動時垂直切割磁感線,由于只在圓環(huán)內(nèi)存在磁場,故產(chǎn)生的電動勢為E=Br×=Br2ω,A項錯誤;由于棒無電阻,故電容器、電阻兩端電壓均等于E,對微粒,由平衡條件有mg=,故微粒的比荷為=,B正確;電阻R消耗的電功率為P==,C項錯誤;由Q=CE可知電容器所帶電荷量Q=CBr2ω,D項錯誤。【解題點撥】在動生電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于內(nèi)電路,其余部分是外電路。在內(nèi)阻為0時路端電壓等于電源電動勢。9.(2020江蘇南通七市三模)有一種兒童滑板車,輪子一轉(zhuǎn)就閃閃發(fā)光。車輪里有磁體、線圈組成的簡易發(fā)電系統(tǒng)可對發(fā)光二極管供電。該發(fā)電系統(tǒng)簡化為以下模型:一電阻為R、邊長為L的單匝正方形均勻線框abcd,處,于磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中?，F(xiàn)對線框施加一外力F,使線框以角速度ω繞bc邊勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生正弦交流電。已知線框質(zhì)量為m,重力加速度為g,求:(1)線框在圖示豎直位置時,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小E0及ad邊受到的安培力大小F安;(2)線框從圖示豎直位置轉(zhuǎn)過90°的過程中,通過線框截面的電荷量q;(3)在(2)的情況下,線框中產(chǎn)生的熱量Q及外力F對線框做的功W。答案　(1)BL2ω　　(2)　(3)　-mgL解析　(1)線框在圖示豎直位置時,ad垂直切割磁感線,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小E0=BL2ω,感應(yīng)電流I=,安培力F安=BIL,解得ad邊受到的安培力大小F安=;(2)線框從圖示豎直位置轉(zhuǎn)過90°的過程中,通過線框截面的電荷量q=