1、1专题 07 电磁感应一、单选1下列现象中，属于电磁感应现象的是（ ）A. 磁铁吸引铁钉 B. 电流周围产生磁场C. 铁棒在磁场中被磁化 D. 变化的磁场使闭合回路导体中产生感应电流【答案】D【解析】A、磁铁吸引铁钉是磁场的性质，故 A 错误；B、电场产生磁场属于电流的磁效应，故 B 错误；C、铁棒在磁场中被磁化是属于磁场的性质；故 C 错误；D、变化的磁场使导体中产生感应电流，属于电磁感应现象，故 D 正确；故选 D。2金属探测器是用来探测金属的仪器，关于其工作原理，下列说法中正确的是 A. 探测器内的探测线圈会产生稳定的磁场B. 只有有磁性的金属物才会被探测器探测到C. 探测到金属物是因为
2、金属物中产生了涡流D. 探测到金属物是因为探测器中产生了涡流【答案】C3如图所示，闭合矩形线框 abcd 位于磁感应强度为 B 的匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，让线框以沿与 ab 边垂直的速度 v 在磁场中匀速运动，则关于线框中感应电流和感应电动势判断正确的是A. cd 中有向上的电流，且 c 点电势高于 d 点电势2B. cd 中有向上的电流，且 d 点电势高于 c 点电势C. cd 中没有感应电流，且 d 点电势不等于 c 点电势D. cd 中没有感应电流，且 d 点电势等于 c 点电势【答案】C【解析】根据感应电流产生的条件，即当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，回路中就会有感应电流产
3、生。本题中，线框运动的过程，磁通量不变，故回路中没有感应电流；但根据右手定则，整个导体向右切割磁场，导体的 ad 端电势高于 bc 端的电势，则 ABD 错，C 正确；故本题选 C4如图所示，闭合线圈正上方附近有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的 N 极朝下但未插入线圈内部.在磁铁向上运动远离线圈的过程中（ ）A. 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引B. 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥C. 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引D. 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥【答案】C5 M 和 N 是绕在一个环
4、形铁芯上的两个线圈，绕法和线路如图所示现将变阻器 R1的滑片从 a 端逐渐向 b 端移动的过程中，对通过电阻 R2的电流分析正确的是（ ）3A. R2中有电流，方向由 c 流向 dB. R2中有电流，方向由 d 流向 cC. R2中无电流，原因是 R2回路没有接外电源D. R2中无电流，原因是 N 线圈没有切割磁感线【答案】A【解析】根据右手螺旋定则可知，线圈 M 左端是 S 极，右端是 N 极现将变阻器 R1的滑片从 a 端逐渐向 b 端移动的过程中，电阻减小，电流增大，磁场增强，导致向左穿过线圈 N 的磁通量增大，则由楞次定律可得： R2中有电流，方向由 c 流向 d故 A 正确，BCD
5、错误；故选 A.6面积为 0.4m2的 5 匝圆形线圈垂直磁场方向放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度B20.5t（T） ，则A. 线圈有扩张的趋势B. 线圈中磁通量的变化率为 1Wb/sC. 线圈中的感应电动势为 1VD. t4s 时，线圈中的感应电动势为 8V【答案】C【解析】磁场在增强，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律“增缩减扩” ，线框有收缩的趋势，所以 A 错误。磁通量的变化率 ，所以 B 错误。感应电动势 为一恒定值。所以 C 正确，D 错误。故选 C。7如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环 a、 b，磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度 B 随时间均匀增大。两圆环半径之比为 2:
6、1，圆环中产生的感应电动势分别为 Ea和 Eb，不考虑两环间的相互影响。下列说法正确的是（ ）4A. ，感应电流均沿逆时针方向B. ，感应电流均沿顺时针方向C. ，感应电流均沿逆时针方向D. ，感应电流均沿顺时针方向【答案】B8如图甲所示，在长直载流导线附近有一个矩形线圈 ABCD，线圈与导线始终在同一平面内取图示电流方向为直导线电流的正方向，当直导线通入如图乙所示的电流时，在0-T 内说法正确的是A. 在 时，穿过线圈 ABCD 中的磁通量最大B. 在 时，线圈 ABCD 中产生的感应电流最小C. 在 T 时间内，线圈 ABCD 中感应电流方向一直沿顺时针方向D. 在 T 时间内，线圈 AB
7、CD 中感应电流方向会发生改变【答案】D【解析】AB在 时，通过直导线的电流为零，产生的磁场磁感应强度为零，但磁5场变化最快；穿过线圈 ABCD 中的磁通量为零，但磁通量变化最快，感应电流最大，故 A 错误，B 错误；CD在 时间内，穿过线圈的磁通量向外增大，感应电流沿顺时针方向；在T 时间内，穿过线圈的磁通量向外减小，感应电流沿逆时针方向。因此在 T 时间内，感应电流方向会发生改变。故 C 错误，D 正确。故选：D9在如图所示的电路中，a、b 为两个完全相同的灯泡，L 为自感线圈，E 为电源，S为开关。下列说法正确的是A. 合上开关 S，a、b 同时亮B. 合上开关 S，a 先亮、b 后亮C
8、. 将原来闭合的开关 S 断开，a 先熄灭、b 后熄灭D. 将原来闭合的开关 S 断开，b 先熄灭、a 后熄灭【答案】B【解析】由于 a、b 为两个完全相同的灯泡，当开关接通瞬间，a 灯泡立刻发光，而 b灯泡由于线圈的自感现象，导致灯泡渐渐变亮；当开关断开瞬间，两灯泡串联，由线圈产生瞬间电压提供电流，导致两灯泡同时熄灭。故选 B。10如图所示，一个由导体做成的矩形线圈，以恒定速率 v 运动，从无场区进入匀强磁场区(磁场宽度大于 bc 间距)，然后出来，若取逆时针方向为感应电流的正方向，那么下图中正确地表示回路中感应电流随时间变化关系的图像是( )6A. B. C. D. 【答案】C【解析】由楞
9、次定律判断可知，线圈进入磁场时，感应电流方向为逆时针方向，为正值；线圈穿出磁场时，感应电流方向为顺时针方向，为负值，电流为： ，由于B、 L、 v、 R 不变，线圈进入和穿出磁场时，感应电流的大小不变；线圈完全在磁场中运动时，磁通量不变，没有感应电流产生，故 C 正确，ABD 错误。二、多选11如图所示，A 和 B 都是铝环，环 A 是闭合的，环 B 是断开的，两环分别固定在一横梁的两端，横梁可以绕中间的支点转动。下列判断正确的是( ) A. 用磁铁的 N 极靠近 A 环，A 环会有顺时针方向的电流产生B. 用磁铁的 N 极靠近 A 环，A 环会有逆时针方向的电流产生C. 用磁铁的 N 极靠近
10、 A 环，A 环会远离磁铁D. 用磁铁的 N 极靠近 B 环，B 环会远离磁铁【答案】BC12如图 a 所示，圆形线圈 P 静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管 Q， P 和 Q 共轴， Q 中通有变化电流 i，电流随时间变化的规律如图 b 所示 P 所受的重力为 G，桌面对P 的支持力为 FN，则( )7A. t1时刻 FN G， P 有收缩的趋势B. t2时刻 FN G，此时穿过 P 的磁通量最大C. t3时刻 FN G，此时 P 中无感应电流D. t4时刻 FN G，此时穿过 P 的磁通量最小【答案】AB【解析】 时刻螺线管中电流增大，其形成的磁场不断增强，因此线圈 P 中的磁通量增大
11、，根据楞次定律可知线圈 P 将阻碍其磁通量的增大，故线圈有远离和面积收缩的趋势，故 A 正确； 时刻与 时刻，当螺线管中电流不变时，其形成磁场不变，线圈 P 中的磁通量不变，因此磁铁线圈中无感应电流产生，故 时刻和 时刻 ，此时穿过 P 的磁通量最大，故 B 正确，D 错误； 时刻螺线管中电流为零，但是线圈 P 中磁通量是变化的，因此此时线圈中有感应电流。 时刻螺线管中电流为零，因此两个线圈之间没有安培力，故 C 错误。故选 AB。13如图甲所示， 是匝数为 100 匝、边长为 、总电阻为 的正方形闭合导线圈，放在与线圈平面垂直的图示匀强磁场中，磁感应强度 随时间的变化关系如图乙所示，则以下说
12、法正确的是（ ）A. 导线圈中产生的是交变电流B. 在 时导线图产生的感应电动势为C. 在 内通过导线横截面的电荷量为D. 在 时，导线圈内电流的瞬时功率为【答案】AC【解析】根据楞次定律可知，在 02s 内的感应电流方向与 2s3s 内的感应电流方向相反，即为交流电，故 A 正确；根据法拉第电磁感应定律，2.5s 时的感应电动势等于 2s8到 3s 内的感应电动势，则有： ，故 B 错误；在02s 时间内，感应电动势为： ，再根据欧姆定律 ，有：，在 t=1s 时，线框内电流为 10A，那么导线框内电流的瞬时功率为：，根据 q=It 解得：q=102C=20C，故 C 正确，D 错误。故选A
13、C。14如图所示，在磁感应强度 B=1.0 T 的匀强磁场中，质量 m=1kg 的金属杆 PQ 在水平向右的外力 F 作用下沿着粗糙 U 形导轨以速度 v=2 m/s 向右匀速滑动，U 形导轨固定在水平面上，两导轨间距离 1=1.0m，金属杆 PQ 与 U 形导轨之间的动摩擦因数 =0.3， 电阻R=3.0 ，金属杆的电阻 r=1.0 ，导轨电阻忽略不计，取重力加速度 g=10 m/s，则下列说法正确的是A. 通过 R 的感应电流的方向为由 d 到 aB. 金属杆 PQ 切割磁感线产生的感应电动势的大小为 2.0 VC. 金属杆 PQ 受到的外力 F 的大小为 2.5ND. 外力 F 做功的数
14、值大于电路上产生的焦耳热【答案】BD【解析】A、PQ 棒切割磁感线产生动生电动势，由右手定则可知电流方向为 QPad，故A 错误。B、导体 PQ 切割磁感线产生的感应电动势的大小为： E=BLv=112V=2V，故 B 正确。C、根据欧姆定律可得 ，由力的平衡可知 ，故 C错误。D、由动能定理可得 ，故 ，故 D 正确。故选 BD。15如图所示是法拉第制作的世界上第一台发电机的模型原理图把一个半径为 r 的铜盘放在磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中，使磁感线水平向右垂直穿过铜盘，铜盘安装在水平的铜轴上，两块铜片 C、 D 分别与转动轴和铜盘的边缘接触，G 为灵敏电流表现使铜盘按照图示方向以角速
15、度 匀速转动，则下列说法中正确的是( ) 9A. C 点电势一定高于 D 点电势B. 圆盘中产生的感应电动势大小为 Br 2C. 电流表中的电流方向为由 a 到 bD. 若铜盘不转动，使所加磁场磁感应强度均匀增大，在铜盘中可以产生涡旋电流【答案】BD【解析】将铜盘看做无数条由中心指向边缘的铜棒组合而成，当铜盘转动时，每根金属棒都在切割磁感线，相当于电源，由右手定则可知，盘边缘为电源正极，中心为负极，C 点电势低于 D 点电势，故 A 错误；回路中产生的感应电动势 ，故 B 正确；此电源对外电路供电，电流方向由 b 经电流计再从 a 流向铜盘，故 C 错误；若铜盘不转动，使所加磁场强度均匀增大，
16、在铜盘中产生感生电场，使铜盘中的自由电荷在电场力作用下定向移动，形成涡旋电流，故 D 正确。故选 BD。16如图所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为 L，两导轨间连有一电阻 R，导轨平面与水平面的夹角为 ，在两虚线间的导轨上涂有薄绝缘涂层匀强磁场的磁感应强度大小为 B，方向与导轨平面垂直质量为 m 的导体棒从 h 高度处由静止释放，在刚要滑到涂层处时恰好匀速运动导体棒始终与导轨垂直且仅与涂层间有摩擦，动摩擦因数 =tan，其他部分的电阻不计，重力加速度为 g，下列说法正确的是（ ）A. 导体棒到达涂层前做加速度减小的加速运动B. 在涂层区导体棒做减速运动C. 导体棒到达底端的速
17、度为10D. 整个运动过程中产生的焦耳热为【答案】AC【解析】A、导体棒到达涂层前速度越来越大，由 E=BLv 得，感应电动势越来越大，根据 和 F=BIL 得，所受的安培力越来越大，由 F=mgsin -BIL=ma 得，加速度越来越小，故 A 正确；B、当导体到达涂层时，所受力平衡，但是到达涂层后，安培力消失，受力分析得导体受力平衡，故导体匀速运动，故 B 错误；C、根据受力平衡条件得： BIL=mgsin ，得： ，所以 ，故 C 正确；D、由能量守恒产生的焦耳热，故 D 错误；故选 AC.三、解答17如图 1 所示，一个圆形线圈的匝数 匝，线圈面积 ，线圈的电阻，线圈外接一个阻值 的电
18、阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间的变化规律如图 2 所示求在 内穿过线圈的磁通量变化量；前 4s 内产生的感应电动势；内通过电阻 R 的电荷量 q【答案】 （1）410 -3Wb （2）1V （3）0.8C【解析】 （1）根据磁通量定义式 ，那么在 04s 内穿过线圈的磁通量变化量为：（2）由图象可知前 4 s 内磁感应强度 B 的变化率为：4 s 内的平均感应电动势为：（3）电路中的平均感应电流为： ，又 ，且11所以18如图所示，间距为 2l 的两条水平虚线之间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度为B。一质量为 m、边长为 l、电阻为 R 的单匝正方形闭合导体
19、线框 abcd，从磁场上方某一高度处自由下落，ab 边恰好垂直于磁场方向匀速进入磁场，线框 cd 边刚离开磁场区域时的速度与 ab 边刚进入磁场区域时的速度相等。重力加速度为 g，不考虑空气阻力。求：(1)线框开始下落时，ab 边到磁场上边界的高度 h；(2)线框穿过磁场区域的过程中产生的焦耳热 Q。【答案】 （1）h= （2）Q=3mg l【解析】(1) 在线框以 v 进入磁场时做匀速运动，受力平衡，即：F 安 =mg又 F 安 =BILE=BLv又据机械能守恒定律得：由以上各式解得： ；(2) 因为线框 ab 边刚离开磁场区域时的速度与 cd 边刚进入磁场区域时的速度相等，动能不变，则线框
20、的重力势能转化为内能所以线框中所产生的焦耳热为 Q=mg3l=3mgl。19一种测量物体质量的装置，其结构如图甲、乙所示，磁极间存在着磁感应强度大小为 B=0.5T 的匀强磁场边长 L=0.1m、 匝数 n=100 匝的正方形线圈 abcd 套于中心磁极并固定在托盘骨架上，总质量 m0=1kg 线圈左右两边处于磁场中，与一数字式电量表（图上未画出）连接成一个回路，回路总电阻为 R=10.托盘下方和磁极之间固定一劲度系数12为 k=10N/cm 的轻弹簧在某次测量中，一物体从轻放到托盘上到最终静止的过程中流过电量表的净电量为 q=0.02C，不计摩擦和空气阻力 ， g 取 10m/s2（1）当托
21、盘向下运动的速度为 v=0.1m/s 时，求此时线圈中感应电流的大小和方向；（2）求该物体的质量；（3）测量中弹簧增加的弹性势能为 E P=0.2J，求回路产生的焦耳热 Q【答案】(1) 0.1A ，沿顺时针方向 (2) (3) 20如图所示，间距为 L，的两根平行长直金属导轨 MN、 PQ 固定在倾角为 的绝缘斜面上，导轨上端接有阻值为 R 的电阻，一根长为 L、电阻为 3R 的直导体棒 ab 垂直放在两导轨上。整个装置处于方向垂直斜面向上、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中。 ab 由静止释放后沿导轨运动，下滑位移大小为 s 时到达 cd 位置并开始以最大速度 vm做匀速运动。ab 在运动
22、过程中与导轨接触良好，导轨电阻及一切摩擦均不计，重力加速度大小为 g。求：13(1)ab 棒的质量 m 和 ab 在匀速运动过程中的热功率 P；(2)从 ab 棒由静止释放到开始匀速运动的整个过程中电阻 R 产生的热量 Q;(3)从 ab 棒由静止释放到开始匀速运动整个过程所经历的时间 t。【答案】(1) (2) (3)【解析】(1) ab 在匀速运动过程中受力平衡，有ab 切割磁感线产生的感应电动势根据闭合电路欧姆定律，有得 ab 的质量ab 在匀速运动过程中的热功率得 ab 在匀速运动过程中的热功率(2)根据能量守恒定律，有根据焦耳定律，有得电阳 R 产生的热量(3)ab 从静止释放开始，
23、根据牛顿第二定律，有在很短的时间 内，瞬时加速度电荷量得将以上各式求和得即14即而通过回路的总电荷量，得从 ab 由静止释放到开始匀速运动的过程所经历的总时间21如图所示，半径为 L12 m 的金属圆环内上、下两部分各有垂直圆环平面的有界匀强磁场，磁感应强度大小均为 B1 T长度为 L12 m、电阻为 R 的金属杆 ab，一端处于圆环中心，另一端恰好搭接在金属环上，绕着 a 端做逆时针方向的匀速转动，角速度为 rad/s.通过导线将金属杆的 a 端和金属环连接到图示的电路中(连接 a 端的导线与圆环不接触，图中的定值电阻 R1 R，滑片 P 位于 R2的正中央， R2 4R)，图中的平行板长度
24、为 L22 m，宽度为 d 2 m当金属杆运动到图示位置时，在平行板左边缘中央处刚好有一带电粒子以初速度 v00.5 m/s 向右运动，并恰好能从平行板的右边缘飞出，之后进入到有界匀强磁场中，其磁感应强度大小为 B22 T，左边界为图中的虚线位置，右侧及上下范围均足够大(忽略金属杆与圆环的接触电阻、圆环电阻及导线电阻，忽略电容器的充放电时间，忽略带电粒子在磁场中运动时的电磁辐射等影响，不计平行金属板两端的边缘效应及带电粒子的重力和空气阻力提示：导体棒以某一端点为圆心匀速转动切割匀强磁场时产生的感应电动势为 E0.5 BL2 )试分析下列问题： (1)从图示位置开始金属杆转动半周期的时间内，两极
25、板间的电势差 UMN；(2)带电粒子飞出电场时的速度方向与初速度方向的夹角 ；(3)带电粒子在电磁场中运动的总时间 t 总【答案】 （1）-1V （2）45 （3）17.42s【解析】(1) 由旋转切割公式得：由电路的连接特点知15E=I4R 由右手定则知时间内 金属杆 ab 中的电流方向为 ba，则 a b；则，在 时间内 M N UMN=-Uo=-1 V；(2) 粒子在平行板电容器内做类平抛运动，在 时间内水平方向 ： L 2=vot1竖直方向：加速度： （其中 ）速度：则，所以 =45 0 ；由几何关系及粒子在磁场中运动的对称性可知：粒子恰好在磁场中做了 圆周运动，并且粒子刚好能从平行板电容器的另一极板重新飞回到电场中则磁场中的运动时间为由于 t1+t2=4+313.42 s 大于 且小于 T1 则此时飞回电场时，电场方向与开始16时相反，并且此时的速度与飞出电场时的速度等大、与水平方向的夹角大小相同，方向为倾斜左上 450，则运动具有对称性，则 t 3=t1=4 s综上 带电粒子在电磁场中总的运动时间为 t 总 =t1+t2+t3=8+317.42 s。
