《2025年资源库高中物理人教版》

例502
[广东2024·4]电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收,结构如图1-19-42甲所示,两对永磁铁可随发动机一起上下振动,每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场,磁感应强度大小均为B。磁场中,边长为L的正方形线圈竖直固定在减震装置上。某时刻磁场分布与线圈位置如图1-19-42乙所示,永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。关于图1-19-42乙中的线圈,下列说法正确的是(D)
A.穿过线圈的磁通量为$ BL^2 $
B.永磁铁相对线圈上升越高,线圈中感应电动势越大
C.永磁铁相对线圈上升越快,线圈中感应电动势越小
D.永磁铁相对线圈下降时,线圈中感应电流的方向为顺时针方向
【解析】图1-19-42乙中的线圈位置,垂直纸面向外的磁通量与垂直纸面向里的磁通量抵消,穿过线圈的磁通量为零,A错误；根据法拉第电磁感应定律$ E = \frac{\Delta BS}{\Delta t} $可知,永磁铁相对线圈上升越快,线圈中感应电动势越大,永磁铁相对线圈上升得高,由于运动时间未知,线圈中感应电动势不一定大,B、C错误；永磁铁相对线圈下降时,穿过线圈的垂直纸面向外的磁通量增加,根据楞次定律和安培定则可知,线圈中感应电流的方向为顺时针方向,D正确。
【答案】D

答案： D

例503
[湖北2023·5]近场通信(NFC)器件应用电磁感应原理进行通讯,其天线类似一个压平的线圈,线圈尺寸从内到外逐渐变大。如图1-19-43所示,一正方形NFC线圈共3匝,其边长分别为1.0 cm、1.2 cm和1.4 cm,图1-19-43中线圈外线接入内部芯片时与内部线圈绝缘。若匀强磁场垂直通过此线圈,磁感应强度变化率为$ 10^3 $ T/s,则线圈产生的感应电动势最接近(B)
A.0.30 V
B.0.44 V
C.0.59 V
D.4.3 V
【解析】每一匝线圈内都产生感应电动势,且是相叠加的关系,根据法拉第电磁感应定律可得$ E = (S_1 + S_2 + S_3)\frac{\Delta B}{\Delta t} = 0.44 $ V,B正确。
【答案】B

答案： B

例504
[湖南新高考]两个完全相同的正方形匀质金属框,边长为L,通过长为L的绝缘轻质杆相连,构成如图1-19-44所示的组合体。距离组合体下底边H处有一方向水平、垂直纸面向里的匀强磁场。磁场区域上下边界水平,高度为L,左右宽度足够大。把该组合体在垂直磁场的平面内以初速度$ v_0 $水平无旋转抛出,设置合适的磁感应强度大小B使其匀速通过磁场,不计空气阻力。下列说法正确的是( )

A.B与$ v_0 $无关,与$ \sqrt{H} $成反比
B.通过磁场的过程中,金属框中电流的大小和方向保持不变
C.通过磁场的过程中,组合体克服安培力做功的功率与重力做功的功率相等
D.调节H、$ v_0 $和B,只要组合体仍能匀速通过磁场,则其通过磁场的过程中产生的热量不变
【解析】金属框在进入磁场前做平抛运动,竖直方向做自由落体运动,刚进入磁场时,竖直方向速度$ v_y = \sqrt{2gH} $,由法拉第电磁感应定律知$ E = BLv_y $,因为金属框匀速通过磁场,有$ mg = BIL $,又$ I = \frac{BLv_y}{R} $,联立可得$ mg = \frac{B^2L^2\sqrt{2gH}}{R} $,即$ B^2 与 \sqrt{H} $成反比,A错误；第一个金属框刚进入磁场时,下边切割磁感线,根据右手定则可知金属框中产生逆时针方向电流,而当第一个金属框离开磁场过程中,上边切割磁感线,根据右手定则可知,金属框中产生顺时针方向电流,即通过磁场过程中,金属框中电流的方向发生了变化,B错误；通过磁场的过程中,组合体速度不变、合外力做功为零,即克服安培力做功的功率与重力做功的功率相等,C正确；组合体匀速通过磁场产生的热量与重力势能的减少量相等,组合体通过磁场的过程重力势能减少量不变,故其通过磁场过程中产生的热量不变,D正确。
【答案】CD

答案： CD