1、电磁感应现象的两类情况1 / 7电磁感应现象的两类情况随堂基础巩固1.某空间出现了如图 459 所示的一组闭合电场线，方向从上向下看是顺时针的，这可能是 ( )A沿 AB 方向磁场在迅速减弱B沿 AB 方向磁场在迅速增强 图 459C沿 BA 方向磁场在迅速增强D沿 BA 方向磁场在迅速减弱解析：感生电场的方向从上向下看是顺时针的，假设在平行感生电场的方向上有闭合回路，则回路中的感应电流方向从上向下看也应该是顺时针的，由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律可知，原磁场有两种可能：原磁场方向向下且沿AB方向减弱，或原磁场方向向上，且沿 BA方向增强，所以 A、C 有可能。答案：
2、AC2如图 4510 所示，矩形闭合金属框 abcd 的平面与匀强磁场垂直，若 ab 边受竖直向上的磁场力的作用，则可知线框的运动情况是( )A向左平动进入磁场 图 4510B向右平动退出磁场C沿竖直方向向上平动D沿竖直方向向下平动解析：由于 ab边受竖直向上的磁场力的作用，根据左手定则可判断金属框中电流方向为 abcd，根据楞次定律可判断穿过金属框的磁通量在增加，所以选项 A 正确。答案：A3研究表明，地球磁场对鸽子识别方向起着重要作用。鸽子体内的电阻大约为 103 ，当它在地球磁场中展翅飞行时，会切割磁感线，在两翅之间产生动生电动势。这样，鸽子体内灵敏的感受器即可根据动生电动势的大小来判别
3、其飞行方向。若某处地磁场磁感应强度的竖直分量约为 0.5104 T。鸽子以 20 m/s 的速度水平滑翔，则可估算出两翅之间产生的动生电动势大约为( )A30 mV B3 mVC0.3 mV D0.03 mV解析：鸽子展翅飞行时两翅端间距约为 0.3 m。由电磁感应现象的两类情况2 / 7EBlv 得 E0.3 mV。C 项正确。答案：C4如图 4511 所示，匀强磁场的磁感应强度为 0.4 T，R100 ，C100 F，ab长 20 cm，当 ab 以 v10 m/s 的速度向右匀速运动时，电容器哪个极板带正电？电荷量为多少？图 4511解析：由右手定则可知 ab，即电容器上极板带正电，下极
4、板带负电。EBlv0.40.210 V0.8 V，电容器所带电荷量QCUCE 100106 0.8 C810 5 C。答案：上极板 810 5 C课时跟踪训练(时间 30 分钟，满分 60 分)一、选择题(本题共 8 小题，每小题 5 分，共 40 分。每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1.如图 1 所示，边长为 L 的正方形线圈与匀强磁场垂直，磁感应强度为 B。当线圈按图示方向以速度 v 垂直 B 运动时，下列判断正确的是( )A线圈中无电流， a b c d 图 1B线圈中无电流， ab dcC线圈中有电流， a b c dD线圈中有电流， ab dc解析：线圈
5、在运动过程中，穿过线圈的磁通量不变，所以在线圈中不会产生感应电流，C、D 错，但导体两端有电势差，根据右手定则，可知 B 正确。答案：B电磁感应现象的两类情况3 / 72.在匀强磁场中，有一接有电容器的回路，如图 2 所示，已知电容器电容 C30 F， l15 cm ， l28 cm，磁场以 5102 T/s 的变化率增强，则( )A电容器上极板带正电，带电荷量为 2109 C 图 2B电容器上极板带正电，带电荷量为 6109 CC电容器上极板带负电，带电荷量为 4109 CD电容器上极板带负电，带电荷量为 6109 C解析：根据楞次定律和安培定则可判断电容器上极板带正电；因为磁感应强度是均匀
6、增大的，故感应电动势大小恒定，由法拉第电磁感应定律 E S，可得t BtE l1l25 102 5102 8102 V210 4 V，即电容器两板上所加电压 U为Bt2104 V，所以电容器带电荷量为 QCU3010 6 2104 C610 9 C，故 B 正确。答案：B3.如图 3 所示，质量为 m、高为 h 的矩形导线框自某一高度自由落下后，通过一宽度也为 h 的匀强磁场，线框通过磁场过程中产生的焦耳热( )A可能等于 2mgh 图 3B可能大于 2mghC可能小于 2mghD可能为零解析：根据能量守恒定律分析：线框进入磁场时，速度大小不同，产生的感应电动势、电流不同，因而受到的安培力大小
7、也不同；由左手定则和右手定则知，感应电流方向先逆时针后顺时针，但不论下边还是上边受安培力，方向总是竖直向上，阻碍线框的运动(因为线框高度与磁场高度相同，上、下边只有一边处于磁场中) 。(1) 若安培力等于重力大小，线框匀速通过磁场，下落 2h高度，重力势能减少 2mgh，产生的焦耳热为 2mgh，故 A 选项对。(2)若安培力小于重力大小，线框则加速通过磁场，动能增加，因而产生的焦耳热小于2mgh，故 C 选项对。(3) 若安培力大于重力大小，线框则减速通过磁场，动能减小，减少的重力势能和动能都转化为焦耳热，故产生的焦耳热大于 2mgh，B 选项对，可见，D 选项错误。电磁感应现象的两类情况4
8、 / 7答案：ABC4如图 4 所示，金属杆 ab 以恒定的速率 v 在光滑平行导轨上向右滑行，设整个电路中总电阻为 R(恒定不变)，整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中，下列叙述正确的是( )图 4Aab 杆中的电流与速率 v 成正比B磁场作用于 ab 杆的安培力与速率 v 成正比C电阻 R 上产生的热功率与速率 v 成正比D外力对 ab 杆做功的功率与速率 v 成正比解析：由 EBl v和 I 得，I ，所以安培力 FBIl ，电阻上产生的热ER BlvR B2l2vR功率 P I2R ，外力对 ab做功的功率就等于回路产生的热功率。B2l2v2R答案：AB5我国处在地球的北半球，飞机在我
9、国上空匀速地巡航，机翼保持水平，飞机高度不变，由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差。设左侧机翼末端处的电势为 1，右侧机翼末端处的电势为 2。则 ( )A若飞机从西向东飞， 1 比 2 高B若飞机从东向西飞， 2 比 1 高C若飞机从南向北飞， 1 比 2 高D若飞机从北向南飞， 2 比 1 高解析：在北半球，地磁场有竖直向下的分量，飞机在水平飞行过程中，机翼切割磁感线，产生感应电动势，应用右手定则可以判断两边机翼的电势高低问题。伸开右手，让大拇指与其余四指在同一平面内，并且垂直，让磁感线穿过手心，即手心朝上，大拇指指向飞机的飞行方向，其余四指指的方向就是感应电流的方向，由于不是闭合电路，电路
10、中只存在感应电动势，仍然按照有电流来判断，整个切割磁感线的两边机翼就是电源，在电源内部，电流是从低电势处流向高电势处的。因此不管飞机向哪个方向飞行，都是左边机翼末端电势高，即 A、C 选项正确。答案：AC电磁感应现象的两类情况5 / 76一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面，规定向里为正方向，在磁场中有一金属圆环，圆环平面位于纸面内，如图 5 所示。现令磁感应强度 B 随时间变化，先按如图所示的 Oa图线变化，后来又按照图线 bc、cd 变化，令 E1、E 2、E 3 分别表示这三段变化过程中的感应电动势的大小，I 1、I 2、I 3 分别表示对应的感应电流，则 ( )图 5AE 1E2，I 1 沿
11、逆时针方向， I2 沿顺时针方向BE 1E2，I 1 沿逆时针方向，I 2 沿顺时针方向CE 1E2，I 2 沿顺时针方向， I3 沿顺时针方向DE 3E 2，I 2 沿顺时针方向，I 3 沿逆时针方向解析：bc 段与 cd段磁感应强度的变化率相等，大于 aO的磁感应强度变化率。E1E2，由楞次定律及安培定则可以判断 B、C 正确。答案：BC7如图 6 所示，用铝板制成“U” 形框，将一质量为 m 的带电小球用绝缘细线悬挂在此框的上方，让整体在垂直于水平方向的匀强磁场中向左以速度 v 匀速运动，悬线拉力为FT。则 ( )图 6A悬线竖直，F TmgB悬线竖直，F TmgCv 选择合适的大小，可
12、使 FT0D因条件不足，F T 与 mg 的大小关系无法确定解析：设上、下两板之间距离为 d，当框架向左切割磁感线时，由右手定则可知下板电势比上板高，由动生电动势公式可知 UBdv，故在两板间产生从下向上的电场，E Bv，假若小球带正电，则受到向下的洛伦兹力 qvB，向上的电场力 qEqvB ，故Ud绳的拉力 FT mg，同理，若小球带负电，也可得到同样的结论。答案：A电磁感应现象的两类情况6 / 78.如图 7 所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻 R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直
13、，棒在竖直向上的恒力 F 作用下加速上升的一段时间内，力 F 做的功与安培力做的功的代数和等于 ( ) 图 7A棒的机械能增加量 B棒的动能增加量C棒的重力势能增加量 D电阻 R 上放出的热量解析：由动能定理有 WFW 安 W G Ek，则 WFW 安 E kW G，W G0，故EkW G表示机械能的增加量。故选 A。答案：A二、非选择题(本题共 2 小题，每小题 10 分，共 20 分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)9如图 8 所示，光滑导轨 MN、PQ 在同一水平面内平行固定放置，其间距 d1 m，右端通过导线与阻值 R10 的小灯泡 L 相连，导轨
14、区域内有竖直向下磁感应强度 B1 T 的匀强磁场，一金属棒在恒力 F0.8 N 的作用下匀速通过磁场。(不考虑导轨和金属棒的电阻，金属棒始终与导轨垂直并保持良好接触) 。求：图 8(1)金属棒运动速度的大小；(2)小灯泡的功率。解析：(1)由 EBdv ，I ER匀速时 FBId 得 v 8 m/s。FRB2d2(2)PI 2R 6.4 W。B2d2v2R答案：(1)8 m/s (2)6.4 W10如图 9 甲所示，截面积为 0.2 m2 的 100 匝圆形线圈 A 处在变化的磁场中。磁场方向垂直纸面，其磁感应强度 B 随时间 t 的变化规律如图乙所示，设向外为 B 的正方向。R14 ，R 26 ，C30 F，线圈的内阻不计，求电容器上极板所带电荷量并说明正负。电磁感应现象的两类情况7 / 7图 9解析：En S100 0.2 V0.4 VBt 0.021电路中的电流 I A0.04 AER1 R2 0.44 6所以 UCU 2IR 20.046 V0.24 VQCU C3010 6 0.24 C7.210 6 C由楞次定律和安培定则可知，电容器的上极板带正电。答案：7.210 6 C 上极板带正电
