河北省石家庄二中高中物理 第四章 电磁感应（试题+学案）（打包14套）新人教版选修3-2.zip

14.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动１．用来冶炼合金钢的真空___________，炉外有___________，线圈中通入___________电流，炉内的金属中产生___________．涡流产生的___________ 使金属熔化并达到很高的温度．2．利用涡流冶炼金属的优点是整个过程能在___________中进行，这样就能防止___________进入金属，可以冶炼高质量的___________ ．3．探测地雷的探雷器是利用涡流工作的，士兵手持一个长柄线圈从地面扫过，线圈中___________有的电流．如果地下埋着___________，金属中会感应出 ___________，涡流的___________又会反过来影响线圈中的___________ ，使仪器报警．4．同样大小的整块金属和叠合的硅钢片铁芯放在同一变化的磁场中相比较（ ）A．金属块中的涡流较大，热功率也较大 B．硅钢片中涡流较大，热功率也较大C．金属块中涡流较大，硅钢片中热功率较大 D．硅钢片中涡流较大，金属块中热功率较大5．变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是因为（ ）A．增大涡流，提高变压器的效率 B．减小涡流，提高变压器的效率C．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量 D．增大铁芯中的电阻，以减小发热量6．如图所示，一块长方形光滑铝板水平放在桌面上，铝板右端拼接一根与铝板等厚的条形磁铁，一质量分布均匀的闭合铝环以初速度 v 从板的左端沿中线向右端滚动，则（ ）A．铝环的滚动速度将越来越小 B．铝环将保持匀速滚动C．铝环的运动将逐渐偏向条形磁铁的 N 极或 S 极D．铝环的运动速率会改变，但运动方向将不会发生改变7．如图所示，闭合金属环从曲面上 h 高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则（ ）A．若是匀强磁场，环滚上的高度小于 hB．若是匀强磁场，环滚上的高度等于 hC．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于 hD．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于 h8．如图所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动，如果发现小球做减速运动，则小球的材料可能是（ ）A．铁 B．木C．铜 D．铝9．如图所示，圆形金属环竖直固定穿套在光滑水平导轨上，条形磁铁沿导轨以初速度 v0向圆环运动，其轴线在圆环圆心，与环面垂直，则磁铁在穿过环过程中，做______运动． （选填“加速” 、 “匀速”或“减速” ）210．如图所示，在 O 点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在 A 点由静止释放向右摆至最高点 B．不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（ ）A． A、 B 两点在同一水平线B． A 点高于 B 点C． A 点低于 B 点D．铜环将做等幅摆动能力提升：11．如图所示是高频焊接原理示意图，线圈中通以高频交流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，由于焊接缝处的接触电阻很大，放出的焦耳热很多，致使温度升得很高，将金属熔化，焊接在一起．我国生产的自行车车架就是用这种办法焊接的．试定性说明：为什么交变电流的频率越高，焊接缝处放出的热量越大？12、用丝线悬挂闭合金属环，悬于 O 点，虚线左边有匀强磁场，右边没有磁场。金属环的摆动会很快停下来。试解释这一现象。若整个空间都有向外的匀强磁场，会有这种现象吗？13．如图所示是称为阻尼摆的示意图，在轻质杆上固定一金属薄片，轻质杆可绕上端 O 点轴在竖直面内转动，一水平有界磁场垂直于金属薄片所在的平面．使摆从图中实线位置释放，摆很快就会停止摆动；若将摆改成梳齿状，还是从同一位置释放，摆会摆动较长的时间．试定性分析其原因．3M NP Q∷∷∷∷∷14、如图所示，挂在弹簧下端的条形磁铁在闭合线圈内振动，如果空气阻力不计，则：（ ）A．磁铁的振幅不变 B．磁铁做阻尼振动C．线圈中有逐渐变弱的直流电 D．线圈中逐渐变弱的交流电15、如图所示，abcd 是一闭合的小金属线框，用一根绝缘的细杆挂在固定点 O，使金属线框在竖直平面内来回摆动的过程穿过水平方向的匀强磁场区域，磁感线方向跟线框平面垂直，若悬点摩擦和空气阻力不计，则( )A.线框进入或离开磁场区域时，都产生感应电流，而且电流的方向相反B.线框进入磁场区域后，越靠近 OO′线时速度越大，因而产生的感应电流也越大C.线框开始摆动后，摆角会越来越小，摆角小到某一值后将不再减小D.线框摆动过程中，机械能完全转化为线框电路中的电能16、桌面上放一铜片，一条形磁铁的 N 极自上而下接近铜片的过程中，铜片对桌面的压力 ( )A．增大．B．减小．C．不变．D．无法判断是否变化17、如图所示为一光滑轨道，其中 MN 部分为一段对称的圆弧，两侧的直导轨与圆弧相切，在 MN 部分有如图所示的匀强磁场，有一较小的金属环如图放置在 P 点，金属环由静止自由释放，经很多次来回运动后，下列判断正确的有（ ）A、金属环仍能上升到与 P 等高处；B、金属环最终将静止在最低点；C、金属环上升的最大高度与 MN 等高处；D、金属环上升的最大高度一直在变小。18、著名物理学家弗曼曾设计过一个实验，如图所示.在一块绝缘板上中部安一个线圈，并接有电源，板的四周有许多带负电的小球，整个装置支撑起来.忽略各处的摩擦，当电源接通的瞬间，下列关于圆盘的说法中正确的是（ ）A.圆盘将逆时针转动B.圆盘将顺时针转动C.圆盘不会转动D.无法确定圆盘是否会动4参考答案：1、 答案：冶炼炉 线圈 周期性变化的 涡流 热量2、 答案：真空 空气中的杂质 合金3、 答案：变化着 金属物品 涡流 磁场 电流4、 答案：A5、答案：BD思路解析：不使用整块硅钢而是采用很薄的硅钢片，这样做的目的是增大铁芯中的电阻，阻断涡流回路，来减少电能转化成铁芯的内能，提高效率是防止涡流而采取的措施．本题正确选项是 BD．启示：对于任何事物都具有两面性．对人类有益的一面要尽量去开发利用，对人类有害的一面要尽可能防止．6、答案：B7、答案：BD8、答案：CD9、答案：减速10、答案：B11、答案：交变电流的频率越高，它产生的磁场的变化就越快，根据法拉第电磁感应定律，在待焊接工件中产生的感应电动势就越大，感应电流就越大．而放出的电热与电流的平方成正比，所以交变电流的频率越高焊接处放出的热量越多．12、答案：只有左边有匀强磁场，金属环在穿越磁场边界时，由于磁通量发生变化，有感应电流产生，于是阻碍相对运动，摆动很快停下来，这就是电磁阻尼现象；空间都有匀强磁场，穿过金属环的磁通量反而不变化了，因此不产生感应电流，不会阻碍相对运动。13、答案：第一种情况下，阻尼摆进入有界磁场后，在摆中会形成涡流，涡流受磁场的阻碍作用，会很快停下来；第二种情况下，将金属摆改成梳齿状，阻断了涡流形成的回路，从而减弱了涡流，受到的阻碍会比先前小得多，所以会摆动较长的时间．14、答案：BD15、答案：线框在进入和离开磁场的过程中磁通量才会变化，也可以看做其部分在切割磁感线，因此有感应电流，且由楞次定律或右手定则可确定进入和离开磁场时感应电流方向是相反的，故 A 项正确；当线圈整体都进入匀强磁场后，磁通量就保持不变了，此段过程中不会产生感应电流，故 B 错误，但提醒一下的是此时还是有感应电动势的(如果是非匀强磁场，则又另当别论了)；当线框在进入和离开磁场的过程中会有感应电流产生，则回路中有机械能转化为电能，或者说当导体在磁场中做相对磁场的切割运动而产生感应电流的同时，一定会有安培“阻力”阻碍其相对运动，故线框的摆角会减小，但当线框最后整体都进入磁场中后，并只在磁场中摆动时，没有感应电流产生，则机械能保持守恒，摆角就不会再变化，故 C 项正确，而 D 项错误.综上所述，正确答案是 AC 项 .16、答案：A。分析：磁铁的 N 极接近时，自上而下穿过铜片的磁通量增大，在铜片内会产生逆时针向绕行的感应电流(如图)，使铜片上方呈现 N 极，阻碍磁铁接近．根据牛顿第三定律，5磁铁对铜片有同样大小的作用力，使铜片增加对桌面的压力．答 A．17、答案：BD18、答案： A。分析：瞬间增强的磁场会在周围产生一个顺时针的涡旋电场，负电荷受到逆时针方向的电场力，带动圆盘逆时针转动，而负电荷的这种定向运动则形成了顺时针的环形电流1互感和自感1. (多选)线圈通以如图所示的随时间变化的电流,则( )A.0~t1时间内线圈中的自感电动势最大B.t1~t2时间内线圈中的自感电动势最大C.t2~t3时间内线圈中的自感电动势最大D.t1~t2时间内线圈中的自感电动势为零解析:线圈中的自感电动势与通入的电流的变化率成正比,即 E∝。根据图象分析:0 ~t1时间内的电流变化率小于 t2~t3时间内的电流变化率,A 错误,C 正确; t1~t2时间内的电流变化率为零,自感电动势为零,B 错误,D 正确。答案:CD2. (多选)如图所示,闭合电路中的螺线管可自由伸缩,螺线管有一定的长度,这时灯泡具有一定的亮度,若将一软铁棒从螺线管右边迅速插入螺线管内,则将看到( )A.灯泡变暗 B.灯泡变亮C.螺线管缩短 D.螺线管伸长解析:通电螺线管周围存在磁场,软铁棒插入其中,软铁棒迅速被磁化引起螺线管磁通量的增加,产生感应电流引起灯泡变暗。每匝线圈之间吸引力减小,螺线管伸长,A、D 对,B、C 错。答案:AD3.在生产实际中,有些高压直流电路含有自感系数很大的线圈,当电路中的开关 S由闭合到断开时,线圈会产生很高的自感电动势,使开关 S处产生电弧,危及操作人员的人身安全。为了避免电弧的产生,可在线圈处并联一个元件,下列方案可行的是( )解析:闭合 S时,二极管处于反向截止状态,不影响电路正常工作。断开 S时,由于自感现象,线圈跟二极管 D组成闭合回路,此时二极管处于正向导通,可以避免电弧的产生,故选项 D正确。答案:D4.如图所示的电路中,两个灵敏电流表 G1和 G2的零点都在刻度盘中央,当电流从“ +”接线柱流入时,指针向右摆;电流从“ -”接线柱流入时,指针向左摆。在电路接通后再断开的瞬间,下列说法中符合实际情况的是( )A.G1表指针向左摆,G 2表指针向右摆2B.G1表指针向右摆,G 2表指针向左摆C.G1、G 2表的指针都向左摆D.G1、G 2表的指针都向右摆解析:电路接通后线圈中电流方向向右,当电路断开时,线圈中电流减小,产生与原方向相同的自感电动势,与 G2和电阻组成闭合回路,所以 G1中电流方向向右,G 2中电流方向向左,即G1指针向右摆,G 2指针向左摆,B 项正确。答案:B5.在如图所示的电路中,两个相同的小灯泡 L1和 L2分别串联一个带铁芯的电感线圈 L和一个滑动变阻器 R。闭合开关 S后,调整 R,使 L1和 L2发光的亮度一样,此时流过两个灯泡的电流均为 I,然后断开 S。若 t'时刻再闭合 S,则在 t'前后的一小段时间内,正确反映流过 L1的电流 i1、流过 L2的电流 i2随时间 t变化的图象是( )解析:闭合 S后,由于电感线圈的自感作用, i1逐渐增大,最终达到稳定值,而 i2直接从某一最大值减小到某一稳定值后保持不变,所以选项 B正确。答案:B6. (多选)如图所示电路中,自感系数较大的线圈 L其直流电阻不计,下列操作中能使电容器C的 A板带正电的是( )A.S闭合的瞬间B.S断开的瞬间C.S闭合电路稳定后D.S闭合、向右移动变阻器触头解析:S 闭合电路稳定时,线圈两端没有电势差,电容器两板不带电;S 闭合瞬间,电流增大,线圈产生自感电动势方向与电流方向相反,使 B板带正电;S 断开的瞬间,或向右移动滑动变阻3器滑片时,电流减小,线圈产生自感电动势的方向与电流方向相同,使 A板带正电,B、D 项正确。答案:BD7. (多选)如图所示,是一种延时开关的原理图,当 S1闭合时,电磁铁 F将衔铁 D吸下, C线路接通;当 S1断开时,由于电磁感应作用, D将延迟一段时间才被释放。则( )A.由于 A线圈的电磁感应作用,才产生延时释放 D的作用B.由于 B线圈的电磁感应作用,才产生延时释放 D的作用C.如果断开 B线圈的开关 S2,无延时作用D.如果断开 B线圈的开关 S2,延时将变长解析:线圈 A相当于条形磁铁,其产生的磁场随线圈 A中的电流的增大而增大,随线圈 A中的电流的减小而减小,而电流的变化可以通过开关的闭合、断开来实现,从而引起线圈 B中磁通量变化而产生感应电流。S 2闭合时,S 1断开瞬间,线圈 A在线圈 B中产生的磁场减弱,线圈B产生感应电流,产生的磁场吸引衔铁 D,使衔铁 D延迟一段时间释放,选项 B正确;若 S2断开时,S 1断开瞬间,线圈 B中不会产生感应电流,将起不到延时作用,选项 C正确。答案:BC8.如图所示, L为自感线圈,a 是一个灯泡,在 S闭合瞬间, A、 B两点电势相比, 点电势较高,在 S断开瞬间, A、 B两点电势相比, 点电势较高。 解析:开关闭合的瞬间,线圈的自感作用将阻碍电流的增加,故 A端电势高;开关断开的瞬间,线圈中自感电动势的方向与原电流方向相同, B端电势高。答案: A B1电磁感应现象的两类情况1.在空间某处存在一变化的磁场,则下列说法中正确的是( )A.在磁场中放一闭合线圈,线圈中一定会产生感应电流B.在磁场中放一闭合线圈,线圈中一定会产生感应电动势C.在磁场中不放闭合线圈,在变化的磁场周围一定不会产生电场D.在磁场中不放闭合线圈,在变化的磁场周围一定会产生电场解析:由感应电流产生的条件可知,只有闭合线圈中磁通量发生改变,才能产生感应电流,如果闭合线圈平面与磁场方向平行,则线圈中无感应电动势和感应电流产生,故 A、B 错误;由麦克斯韦电磁场理论可知,感生电场的产生与变化的磁场周围有无闭合线圈无关,故 C 错误,D 正确。答案:D2.如图甲所示, n=50 匝的圆形线圈 M,它的两端点 a、 b 与内阻很大的电压表相连,线圈中磁通量的变化规律如图乙所示,则 a、 b 两点的电势高低与电压表的读数为( )A.φ aφ b,20 V B.φ aφ b,10 VC.φ aφ b;E=n=50× V=10 V,因而电压表的读数为 10 V。电压表测量的是电源的电动势,即感应电动势。故答案选 B。答案:B3.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,磁场宽度大于矩形线圈的宽度 da,然后出来。若取逆时针方向的电流为正方向,那么下列选项中能正确地表示回路中电流对时间的函数关系的是( )解析:当线圈开始运动,尚未进入磁场区时,没有产生感应电流。 ab 边切割磁感线时产生的感应电动势为定值,因此感应电流也为定值,方向为逆时针(正)。当 cd 边进入磁场时, ab 和cd 边产生的感应电动势互相抵消,没有感应电流。当线圈继续运动,在磁场中只有 cd 边时,感应电流是顺时针(负),数值与前者的等大。 cd 边离开磁场后,线圈无感应电流。所以 C 项正确。答案:C4.(多选)一个面积 S=4×10-2 m2、匝数 n=100 匝的线圈放在匀强磁场中,磁场方向垂直于线圈平面,磁感应强度 B 随时间 t 变化的规律如图所示,则下列判断正确的是( )2A.在开始的 2 s 内穿过线圈的磁通量变化率等于 0.08 Wb/sB.在开始的 2 s 内穿过线圈的磁通量的变化量等于零C.在开始的 2 s 内线圈中产生的感应电动势等于 8 VD.在第 3 s 末线圈中的感应电动势等于零解析:磁通量的变化率 S,其中磁感应强度的变化率即为 B-t 图象的斜率。由题图知前 2 s的 =2 T/s,所以 =2×4×10-2 Wb/s=0.08 Wb/s,选项 A 正确;在开始的 2 s 内磁感应强度 B 由2 T 减到 0,又从 0 向相反方向的 B 增加到 2 T,所以这 2 s 内的磁通量的变化量Δ Φ=B 1S+B2S=2BS=2×2×4×10-2 Wb=0.16 Wb,选项 B 错误;在开始的 2 s 内E=n=100×0.08 V=8 V,选项 C 正确;第 3 s 末的感应电动势等于 2~4 s 内的平均电动势,E=n=nS=100×2×4×10-2 V=8 V,选项 D 错误。答案:AC5. (多选)如图所示,阻值为 R 的金属棒从图示 ab 位置分别以 v1、 v2的速度沿光滑导轨(电阻不计)匀速滑到 a'b'位置,若 v1∶v 2=1∶ 2,则在这两次过程中( )A.回路电流 I1∶I 2=1∶ 2B.产生的热量 Q1∶Q 2=1∶ 2C.通过任一截面的电荷量 q1∶q 2=1∶ 2D.外力的功率 P1∶P 2=1∶ 2解析:感应电动势为 BLv,感应电流 I=,大小与速度成正比,产生的热量Q=I2Rt=v,B、 L、 L'、 R 是一样的,两次产生的热量比等于运动速度比,选项 A、B 正确;通过任一截面的电荷量 q=It=与速度无关,所以这两个过程中,通过任一截面的电荷量之比应为1∶ 1,选项 C 错误;金属棒运动中受磁场力的作用,为使棒匀速运动,外力大小要与磁场力相等,则外力的功率 P=Fv=BIL·v=,其中 B、 L、 R 大小相等,外力的功率与速度的二次方成正比,所以外力的功率之比应为 1∶ 4,选项 D 错误。答案:AB6.如图甲所示,竖直放置的螺线管与导线 abcd 构成回路,导线所围的区域内有一垂直纸面向里变化的磁场,螺线管下方水平桌面上有一导体圆环,导线 abcd 所围区域内磁场的磁感应强度按图乙中哪一图线所表示的方式随时间变化时,导体环将受到向上的磁场力作用( )甲3乙解析:选项 A 中, abcd 中磁通量变化时,产生感应电流,螺线管下方的导体环中有磁通量穿过,但由于磁场的变化越来越慢,穿过圆环的磁通量也越来越小,根据楞次定律,为阻碍环中磁通量的减少,环将靠近螺线管,即环受向上的磁场力的作用。选项 B 中,磁场变化越来越快,螺线管中磁场变强,圆环中磁通量增大,为阻碍磁通量增大,环将向下运动,即受磁场力向下。选项 C、D 中,磁场均匀变化,螺线管中电流恒定,穿过圆环的磁通量不变,圆环中无感应电流产生,与螺线管无相互作用的力。答案:A7.平面上的光滑平行导轨 MN、 PQ 上放着光滑导体棒 ab、 cd,两棒用细线系住,细线拉直但没有张力。开始时匀强磁场的方向如图甲所示,而磁感应强度 B 随时间 t 的变化如图乙所示,不计 ab、 cd 间电流的相互作用,则细线中的张力大小随时间变化的情况为图丙中的( )丙解析:在 0 到 t0时间内,根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势恒定,感应电流恒定,但因磁场均匀变弱,故两导体棒上的安培力均匀变小,根据左手定则和平衡知识知细线上有拉力,大小等于每个棒受到的安培力,当 t0时刻磁场为零,安培力为零。大于 t0时刻后,磁场反向变强,两棒间距变小,线上无力。故只有 D 图正确。答案:D8.如图所示,两根足够长的光滑直金属导轨 MN、 PQ 平行放置在倾角为 θ 的绝缘斜面上,两导轨间距为 l,M、 P 两点间接有阻值为 R 的电阻。一根质量为 m 的均匀直金属杆 ab 放在两导轨上,并与导轨垂直。整套装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向上。导轨和金属杆的电阻可忽略。让金属杆 ab 沿导轨由静止开始下滑,经过一段时间后,金属杆达到最大速度 vmax,在这个过程中,电阻 R 上产生的热量为 Q。导轨和金属杆接触良好,重力加速度为g。求:(1)金属杆达到最大速度时安培力的大小。(2)磁感应强度的大小。(3)金属杆从静止开始至达到最大速度的过程中杆下降的高度。解析:(1)当达到最大速度时,设金属杆受安培力为 Fmax,杆受力平衡 Fmax=mgsin θ 。(2)当杆达到最大速度时,感应电动势为 Emax,感应电流为 Imax,则 Emax=BlvmaxImax=由 Fmax=BImaxlB=得 B=。4(3)设金属杆从静止开始至达到最大速度的过程中下降的高度为 h由能量守恒得 mgh=+Q得 h=。答案:(1) mgsin θ (2) (3)9.如图所示,固定于水平桌面上的金属框架 cdef,处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒 ab 搁在框架上,可无摩擦滑动。此时 adeb 构成一个边长为 l 的正方形。金属棒的电阻为 r,其余部分电阻不计。开始时磁感应强度为 B0。(1)若从 t=0 时刻起,磁感应强度均匀增加,每秒增加 k,同时保持棒静止,求金属棒中的感应电流大小和方向。(2)在上述(1)情况中,始终保持金属棒静止,当 t=t1末时需加的垂直于棒的水平拉力为多大?解析:(1)根据法拉第电磁感应定律 E=S=kl2,再根据欧姆定律得 I=,根据楞次定律判断,“增反减同”,回路中的电流方向为逆时针方向,即棒上电流从 b 到 a。(2)要保持棒静止,使作用到棒上的力平衡,即水平拉力等于棒受到的安培力F=F 安 =BIl=(B0+kt1)l=(B0+kt1)。答案:(1) 棒中电流方向由 b 到 a (2)10.如图甲所示,在一个正方形金属线圈区域内,存在着磁感应强度 B 随时间变化的匀强磁场,磁场的方向与线圈平面垂直。金属线圈所围的面积 S=200 cm2,匝数 n=1 000,线圈电阻 r=1.0 Ω。线圈与电阻 R 构成闭合回路,电阻 R=4.0 Ω。匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示,求:(1)在 t=2.0 s 时刻,通过电阻 R 的感应电流大小。(2)在 t=5.0 s 时刻,电阻 R 消耗的电功率。(3)0~6.0 s 内整个闭合电路中产生的热量。解析:( 1)根据法拉第电磁感应定律,0 ~4.0 s 时间内线圈中磁通量均匀变化,产生恒定的感应电流。 t=2.0 s 时的感应电动势 E1=n=n根据闭合电路欧姆定律,闭合回路中的感应电流 I1=解得 I1=0.2 A。(2)由图象可知,在 4.0~6.0 s 时间内,线圈中产生的感应电动势 E2=n=n根据闭合电路欧姆定律, t=5.0 s 时闭合回路中的感应电流 I2=电阻消耗的电功率 P2=R=2.56 W。(3)根据焦耳定律,0 ~4.0 s 内闭合电路中产生的热量 Q1=(r+R)Δ t1=0.8 J4.0~6.0 s 内闭合电路中产生的热量 Q2=(r+R)Δ t2=6.4 J0~6.0 s 内闭合电路中产生的热量 Q=Q1+Q2=7.2 J。答案:(1)0 .2 A (2)2.56 W (3)7.2 J1法拉第电磁感应定律1.闭合电路中产生的感应电动势的大小,跟穿过这一闭合电路的下列哪个物理量成正比( )A.磁通量 B.磁感应强度C.磁通量的变化率 D.磁通量的变化量解析:根据法拉第电磁感应定律表达式 E=n 知,闭合电路中感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比,而与磁通量 Φ 、磁感应强度 B、磁通量的变化量 Δ Φ 无关,所以选项 A、B、D错误,选项 C 正确。答案:C2.穿过一个单匝线圈的磁通量,始终以每秒均匀地增加 2 Wb,则( )A.线圈中的感应电动势每秒增大 2 VB.线圈中的感应电动势每秒减小 2 VC.线圈中的感应电动势始终为 2 VD.线圈中不产生感应电动势解析:根据题意,穿过线圈的磁通量始终每秒均匀增加 2 Wb,即穿过线圈的磁通量的变化率=2 Wb/s,由法拉第电磁感应定律知 E=n=2 V,所以选 C。答案:C3.如图所示,有一匝接在电容器 C 两端的圆形导线回路,垂直于回路平面以内存在着向里的匀强磁场 B,已知圆的半径 r=5 cm,电容 C=20 μF,当磁场 B 以 4×10-2 T/s 的变化率均匀增加时,则( )A.电容器 a 板带正电,电荷量为 2π ×10-9 CB.电容器 a 板带负电,电荷量为 2π ×10-9 CC.电容器 b 板带正电,电荷量为 4π ×10-9 CD.电容器 b 板带负电,电荷量为 4π ×10-9 C解析:根据楞次定律可判断 a 板带正电,线圈中产生的感应电动势 E=π r2=π ×10-4 V,板上带电荷量 Q=CE=2π ×10-9 C,选项 A 正确。答案:A4.(多选)如图所示为地磁场磁感线的示意图,在北半球地磁场的竖直分量向下。飞机在我国上空匀速巡航,机翼保持水平,飞行高度保持不变。由于地磁场的作用,金属机翼上有电势差。设飞行员左方机翼末端处的电势为 φ 1,右方机翼末端处的电势为 φ 2,则( )A.若飞机从西往东飞, φ 1比 φ 2高B.若飞机从东往西飞, φ 2比 φ 1高C.若飞机从南往北飞, φ 1比 φ 2高D.若飞机从北往南飞, φ 2比 φ 1高解析:由右手定则可知机翼左端电势比右端电势高,即 φ 1φ 2,A、C 项正确。答案:AC5.(多选)在北半球,地磁场的竖直分量向下。飞机在我国上空匀速巡航,机翼保持水平,飞行2高度不变,由于地磁场的作用,金属机翼上有电势差,设飞行员左方机翼末端处的电势为 φ 1,右方机翼末端处电势为 φ 2,则( )A.若飞机从西往东飞, φ 1比 φ 2高B.若飞机从东往西飞, φ 2比 φ 1高C.若飞机从南往北飞, φ 1比 φ 2高D.若飞机从北往南飞, φ 2比 φ 1高解析:该题中飞机两翼是金属材料,可视为一垂直于飞行方向切割竖直向下的磁感线的导体棒,磁场水平分量对产生电动势无作用。对选项 A,磁场竖直分量向下,手心向上,拇指指向飞机飞行方向,四指指向左翼末端,故 φ 1φ 2,选项 A 正确。同理,飞机从东往西飞,仍是φ 1φ 2,选项 B 错误。从南往北、从北往南飞,都是 φ 1φ 2,故选项 C 正确,选项 D 错误。答案:AC6.如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,将一水平放置的金属棒 ab 以水平初速度 v0抛出,设在整个过程中棒的方向不变且不计空气阻力,则在金属棒运动过程中产生的感应电动势大小变化情况是( )A.越来越大 B.越来越小C.保持不变 D.无法判断解析:棒 ab 水平抛出后,其速度越来越大,但只有水平分速度 v0切割磁感线产生感应电动势,故E=Blv0保持不变。答案:C7.将一段导线绕成图甲所示的闭合回路,并固定在水平面(纸面)内。回路的 ab 边置于垂直纸面向里的匀强磁场 Ⅰ 中。回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场 Ⅱ ,以向里为磁场 Ⅱ 的正方向,其磁感应强度 B 随时间 t 变化的图象如图乙所示。用 F 表示 ab 边受到的安培力,以水平向右为 F 的正方向,能正确反映 F 随时间 t 变化的图象是( )3解析:根据楞次定律,在前半个周期内,圆环内产生的感应电流方向为顺时针,即通过 ab 边的电流方向为由 b 指向 a,再根据左手定则判断, ab 边受到的安培力为水平向左,即负方向。根据法拉第电磁感应定律,前半个周期内 ab 中的电流为定值,则所受安培力也为定值。结合选项可知 B 正确。答案:B8.如图所示,匀强磁场的磁感应强度 B=0.5 T。一个匝数 n=50 的矩形线圈边长 ab=0.2 m,bc=0.1 m,以角速度 ω= 314 rad/s 绕 ab 边匀速转动。求:(1)图示位置时的瞬时感应电动势。(2)由图示位置转过 90°这段时间内的平均感应电动势。解析:(1)在题图中位置的瞬时感应电动势由公式 E=nBlv 得E=50×0.5×0.2×0.1×314 V=157 V。(2)这段时间内的平均感应电动势由公式=n 得=50× V=100 V。答案:(1)157 V (2)100 V9.轻质细线吊着一质量为 m=0.32 kg、边长为 l=0.8 m、匝数 n=10 的正方形线圈,总电阻为r=1 Ω,边长为的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧,如图甲所示,磁场方向垂直纸面向里,大小随时间变化如图乙所示,从 t=0 开始经 t0时间细线开始松弛, g 取 10 m/s2。求:(1)在前 t0时间内线圈中产生的感应电动势。(2)在前 t0时间内线圈的电功率。(3)t0的值。解析:(1)由法拉第电磁感应定律得E=n=n××()2=10××()2×0.5 V=0.4 V。(2)I==0.4 A,P=I2r=0.16 W。(3)分析线圈受力可知,当细线松弛时有F 安 =nBt0I=mgI=Bt0==2 T由图象知 Bt0=1+0.5t0,解得 t0=2 s。答案:(1)0 .4 V (2)0.16 W (3)2 s1楞次定律1.如图所示,固定的水平长直导线中通有直流 I,矩形线框与导线在同一竖直平面内,且一边与导线平行。线框由静止释放,在下落过程中( )A.穿过线框的磁通量保持不变B.线框中感应电流方向保持不变C.线框所受安培力的合力为零D.线框的机械能不断增大解析:线框下落过程中,穿过线框的磁通量减小,选项 A 错误;由楞次定律可判断出感应电流方向一直沿顺时针方向,选项 B 正确;线框受到的安培力的合力竖直向上,但小于重力,则合力不为零,选项 C 错误;在下落过程中,安培力对线框做负功,则其机械能减小,选项 D 错误。答案:B2.如图所示,当导线 ab 在电阻不计的金属导轨上滑动时,线圈 c 向右摆动,则 ab 的运动情况是( )A.向左或向右匀速运动B.向左或向右减速运动C.向左或向右加速运动D.只能向右匀加速运动解析:当导线 ab 在导轨上滑行时,线圈 c 向右运动,说明穿过线圈的磁通量正在减少,即右侧回路中的感应电流减小,导线正在减速运动,与方向无关,故 A、C、D 错误,B 正确。答案:B3.如图所示,螺线管 CD 的导线绕向不明,当磁铁 AB 插入螺线管时,电路中有图示方向的电流产生,下列关于螺线管极性的判断正确的是( )A.C 端一定是 N 极B.C 端一定是 S 极C.C 端的极性一定与磁铁 B 端的极性相同D.无法判断极性,因螺线管的绕法不明解析: AB 的插入使螺线管磁通量增大而产生感应电流,根据楞次定律知,感应电流的磁场阻碍 AB 插入,因此, C 端极性一定和 B 端极性相同。2答案:C4.如图所示,粗糙水平桌面上有一质量为 m 的铜质矩形线圈。当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线 AB 正上方等高快速经过时,若线圈始终不动,则关于线圈受到的支持力 FN及在水平方向运动趋势的正确判断是( )A.FN先小于 mg 后大于 mg,运动趋势向左B.FN先大于 mg 后小于 mg,运动趋势向左C.FN先小于 mg 后大于 mg,运动趋势向右D.FN先大于 mg 后小于 mg,运动趋势向右解析:当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线 AB 正上方等高快速经过时,线圈中向下的磁通量先增加后减小,由楞次定律可知,线圈中先产生逆时针方向的感应电流,后产生顺时针方向的感应电流,线圈的感应电流磁场阻碍磁铁的运动,故靠近时磁铁与线圈相互排斥,线圈受排斥力向右下方, FN大于 mg,线圈有水平向右运动的趋势;离开时磁铁与线圈相互吸引,线圈受到吸引力向右上方, FN小于 mg,线圈有水平向右运动的趋势。所以正确选项是 D。答案:D5. (多选)如图所示,导体 AB、 CD 可在水平轨道上自由滑动,且两水平轨道在中央交叉处互不相通。当导体棒 AB 向左移动时( )A.AB 中感应电流的方向为 A 到 BB.AB 中感应电流的方向为 B 到 AC.CD 向左移动D.CD 向右移动解析:由右手定则可判断导体 AB 中感应电流方向为 A→ B,由左手定则可判断导体 CD 受到向右的安培力作用而向右运动。答案:AD6. (多选)如图所示,在匀强磁场中放有平行铜导轨,它与大线圈 M 相连,要使线圈 N 获得顺时针方向的感应电流,则放在导轨上的裸金属棒 ab 的运动情况是(两线圈共面放置)( )A.向右匀速运动 B.向左加速运动C.向右减速运动 D.向右加速运动解析:欲使线圈 N 产生顺时针方向的感应电流,则感应电流的磁场方向应为垂直纸面向里,由楞次定律可知有两种情况:一是 M 中有顺时针方向逐渐减小的电流,使其在 N 中的磁场方向向里,且磁通量在减小;二是 M 中有逆时针方向逐渐增大的电流,使其在 N 中的磁场方向向外,且磁通量在增大。因此,对于前者,应使 ab 减速向右运动;对于后者,则应使 ab 加速向左运动。故应选 B、C。(注意匀速运动只能产生恒定电流;匀变速运动产生均匀变化的电流)答案:BC- 1 -4.2 探究电磁感应的产生条件1．关于产生感应电流的条件，以下说法中正确的是( )A．闭合电路在磁场中运动，闭合电路中就一定有感应电流产生B．闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，闭合电路中一定有感应电流产生C．穿过闭合电路的磁通量为零的瞬间，闭合电路中一定没有感应电流产生D．只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流产生解析：选 D.产生感应电流的条件有两个：(1)闭合电路；(2)穿过闭合电路的磁通量发生了变化．故选 D.2．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈 A、线圈 B、电流计及开关如图连接．在开关闭合、线圈 A放在线圈 B中的情况下，某同学发现当他将滑动变阻器的滑片 P向左加速滑动时，电流计指针向右偏转．由此可以判断( )A．线圈 A向上移动或滑动变阻器的滑片 P向右加速滑动都能引起电流计指针向左偏转B．线圈 A中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向右偏转C．滑动变阻器的滑片 P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流计指针静止在中央D．因为线圈 A、线圈 B的绕线方向未知，故无法判断电流计指针偏转的方向解析：选 B.滑片 P向左加速移动，电路中电阻增大，电流减小，A 形成的磁场减小，B中磁通量减少，感应电流使电流计指针向右偏转；线圈 A中铁芯向上拔出或断开开关，B 中磁通量都减少，感应电流引起电流计指针向右偏转，选项 B正确．3．如图所示，虚线框内有匀强磁场，大环和小环是垂直于磁场放置的两个圆环，分别用 Φ 1和 Φ 2表示穿过大小两环的磁通量，则有( )A． Φ 1＞ Φ 2 B． Φ 1＜ Φ 2C． Φ 1＝ Φ 2 D．无法确定解析：选 C.大环和小环在磁场中的有效面积等于在磁场区域范围内的一部分，两环的有效面积相同，故 Φ 1＝ Φ 2.故选 C.4．如图所示， ab是水平面上一个圆的直径，在过 ab的竖直平面内有一根通电导线 ef.已知 ef平行于 ab，当 ef竖直向上平移时，电流磁场穿入圆面积的磁通量将( )A．逐渐增大 B．逐渐减小C．始终为零 D．不为零，但保持不变解析：选 C.利用安培定则判断直线电流产生的磁场，作出俯视图如图所示．考虑到磁场具有对称性，可以知道，穿入线圈的磁感线的条数与穿出线圈的磁感线的条数是相等的．故- 2 -选 C.5．如图所示，一有限范围的匀强磁场宽度为 d，若将一个边长为 L的正方形导线框以速度 v匀速地通过磁场区域，已知 dL，则导线框中无感应电流的时间等于( )A. .dv LvC. .d－ Lv d－ 2Lv解析：选 C.只有导线框完全在磁场里面运动时，导线框中才无感应电流．6．闭合线圈按如图所示的方式在磁场中运动，则穿过闭合线圈的磁通量发生变化的是( )解析：选 AB.A图中，图示状态 Φ ＝0，转到 90°过程中 Φ 增大，因此磁通量发生变化；B图中离直导线越远磁场越弱，磁感线越稀，所以当线圈远离导线时，线圈中磁通量不断变小；C 图中条形磁铁周围的磁感线空间分布与线圈平面平行，在图示位置，线圈中的磁通量为零，在向下移动过程中，线圈的磁通量一直为零，磁通量不变；D 图中，随着线圈的转动，B与 S都不变， B又垂直于 S，所以 Φ ＝ BS始终不变．故正确选项为 A、B.7．如图所示，两个线圈绕在同一个铁环上，线圈 A接直流电源，线圈 B接灵敏电流表，下列哪种情况可能使线圈 B中产生感应电流( )A．将开关 S接通或断开的瞬间B．开关 S接通一段时间之后C．开关 S接通后，改变变阻器滑片的位置时D．拿走铁环，再做这个实验，开关 S接通或断开的瞬间解析：选 ACD.本题的实验方法就是当年法拉第实验原理装置，根据法拉第对产生感应电流的五类概括，A、C、D 选项符合变化的电流(变化的磁场)产生感应电流的现象．而开关 S接通一段时间之后，A 线圈中是恒定电流，不符合“磁生电”是一种在变化、运动过程中才能出现的效应，故不能使 B线圈中产生感应电流．故选 ACD.8．如图所示，在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直．导轨上有两条可沿导轨自由移动的金属棒 ab、 cd，与导轨接触良好．这两条金属棒 ab、 cd的运动速度分别是 v1、 v2，且井字形回路中有感应电流通过，则可能( )A． v1v2 B． v1v2C． v1＝ v2 D．无法确定解析：选 AB.只要金属棒 ab、 cd的运动速度不相等，穿过井字形回路的磁通量就发生变- 3 -化，闭合回路中就会产生感应电流．故选 AB.9． A、 B两回路中各有一开关 S1、S 2，且回路 A中接有电源，回路 B中接有灵敏电流计(如图所示)，下列操作及相应的结果可能实现的是( )A．先闭合 S2，后闭合 S1的瞬间，电流计指针偏转B．S 1、S 2闭合后，在断开 S2的瞬间，电流计指针偏转C．先闭合 S1，后闭合 S2的瞬间，电流计指针偏转D．S 1、S 2闭合后，在断开 S1的瞬间，电流计指针偏转解析：选 AD.由感应电流产生的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化知 A、D 正确．10.如图是一水平放置的矩形线圈 abcd，在细长的磁铁的 N极附近竖直下落，保持 bc边在纸外， ad边在纸内，由图中的位置 A经过位置 B到位置 C，这三个位置都靠得很近且 B位置刚好在条形磁铁的中心轴线上．在这个过程中，下列说法正确的是( )A．由位置 A到位置 B，框内不产生感应电流B．由位置 A到位置 B，框内产生感应电流C．由位置 B到位置 C，框内产生感应电流D．由位置 B到位置 C，框内不产生感应电流解析：选 BC.如图所示，作出其正视(从对面看去)图，从图中可以看出：从位置 A到位置 B的过程中，从线框下面向上穿过线框的磁通量减少( B位置时， Φ ＝0)；而从位置 B到位置 C时，从线框上面向下穿过线框的磁通量增加，故由位置 A到位置 B和由位置 B到位置 C的两个过程中，穿过线框的磁通量都发生变化，都产生感应电流，故选 BC.11．在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图所示．它们是：①电流计 ②直流电源 ③带铁芯的线圈 A④线圈 B ⑤电键 ⑥滑动变阻器(1)试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)．(2)怎样才能使线圈 B中有感应电流产生？试举出三种方法：①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________；③________________________________________________________________________.- 4 -解析：(1)使线圈 A与电键、直流电源、滑动变阻器串联，线圈 B与电流计连成闭合回路；(2)只要能使穿过线圈 B的磁通量发生变化，就可以使线圈 B中产生感应电流．答案：(1)如图所示(2)①闭合开关 ②断开开关③开关闭合时移动滑动变阻器滑片12.如图所示的线框，面积为 S，处于磁感应强度为 B的匀强磁场中， B的方向与线框平面成 θ 角，当线框转过 90°到如图所示的虚线位置时，试求：(1)初、末位置穿过线框的磁通量 Ф 1和 Ф 2；(2)磁通量的变化量 ΔФ.解析：(1)法一：在初始位置，把面积向垂直于磁场方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为 S⊥ ＝ Ssin θ ，所以 Φ 1＝ BSsin θ .在末位置，把面积向垂直于磁场方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为 S⊥ ＝ Scos θ .由于磁感线从反面穿入，所以Φ 2＝－ BScos θ .法二：如果把磁感应强度 B沿垂直于面积 S和平行于面积 S进行分解，如图所示，则B 上 ＝ Bsin θ ， B 左 ＝ Bcos θ有 Φ 1＝ B 上 S＝ BSsin θΦ 2＝－ B 左 S＝－ BScos θ .(2)开始时 B与线框平面成 θ 角，穿过线框的磁通量 Φ 1＝ BSsin θ ；当线框平面按顺时针方向转动时，穿过线框的磁通量减少，当转动 θ 时，穿过线框的磁通量减少为零，继续转动至 90°时，磁通量从另一面穿过，变为“负”值 Φ 2＝－ BScos θ .所以，此过程中磁通量的变化量为Δ Φ ＝ Φ 2－ Φ 1＝－ BScos θ － BSsin θ ＝－ BS(cos θ ＋sin θ )．答案：(1) BSsin θ － BScos θ(2)－ BS(cos θ ＋sin θ )