（浙江选考）2017版高考物理二轮复习 专题七 电磁感应 交变电流（课件+试题）（打包8套）.zip

1第 22 课时 电磁感应现象 楞次定律选择题(在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的)1．如图 1 所示为感应式发电机， a、 b、 c、 d 是空间四个可用电刷与铜盘边缘接触的点，O1、 O2是铜盘轴线导线的接线端， M、 N 是电流表的接线端。现在将铜盘转动，能观察到感应电流的是 ( )图 1A．将电流表的接线端 M、 N 分别连接 a、 c 位置B．将电流表的接线端 M、 N 分别连接 O1、 a 位置C．将电流表的接线端 M、 N 分别连接 O1、 O2位置D．将电流表的接线端 M、 N 分别连接 c、 d 位置解析 当铜盘转动时，其切割磁感线产生感应电动势，此时铜盘相当于电源，铜盘边缘和中心相当于电源的两个极，则要想观察到感应电流， M、 N 分别连接电源的两个极即可，故可知只有 B 项正确。答案 B2.奥斯特发现了电流能在周围产生磁场，法拉第认为磁也一定能生电，并进行了大量的实验。图 2 中环形物体是法拉第使用过的线圈， A、 B 两线圈绕在同一个铁环上， A 与直流电源连接， B 与灵敏电流表连接。实验时未发现电流表指针偏转，即没有“磁生电” ，其原因是( )2图 2A．线圈 A 中的电流较小，产生的磁场不够强B．线圈 B 中产生的电流很小，电流表指针偏转不了C．线圈 A 中的电流是恒定电流，不会产生磁场D．线圈 A 中的电流是恒定电流，产生稳恒磁场解析 电流表与线圈 B 构成闭合电路，当线圈中磁通量发生变化时，线圈中产生感应电动势，从而可出现感应电流。由于线圈 A 中的电流是恒定电流，产生稳恒磁场，所以线圈 B 中磁通量没有变化，电流表指针不偏转，D 正确。答案 D3．如图 3 所示， AOC 是光滑的金属导轨，电阻不计， AO 沿竖直方向， OC 沿水平方向； PQ是金属直杆，电阻为 R，几乎竖直斜靠在导轨 AO 上，由静止开始在重力作用下运动，运动过程中 P、 Q 端始终在金属导轨 AOC 上；空间存在着垂直纸面向外的匀强磁场，则在 PQ 杆从开始滑动到 P 端滑到 OC 的过程中， PQ 中感应电流的方向( )图 3A．始终是由 P→ QB．始终是由 Q→ PC．先是由 P→ Q，后是由 Q→ PD．先是由 Q→ P，后是由 P→ Q解析 在 PQ 杆滑动的过程中，△ POQ 的面积先增大后减小，穿过△ POQ 的磁通量先增加后减少，根据楞次定律可知，感应电流的方向先是由 P→ Q，后是由 Q→ P，C 正确。答案 C4．如图 4 所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合回路。在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环 A。不计铁芯和铜环 A 之间的摩擦，则下列情况中铜环 A 会向左运动的是 ( )3图 4A．线圈中通以恒定的电流B．通电时，使滑动变阻器的滑片 P 向右匀速移动C．通电时，使滑动变阻器的滑片 P 向左加速移动D．将开关突然断开的瞬间解析 当线圈中通有恒定电流时，铜环中磁通量不变，其中没有感应电流，铜环不受安培力作用，A 错误；通电时，当滑动变阻器的滑片 P 向右匀速移动时，线圈中电流逐渐减小，通过铜环的磁场方向向右，且逐渐减小，铜环向左运动，B 正确；通电时，当滑动变阻器的滑片 P 向左加速移动时，线圈中电流增大，产生磁场增强，通过铜环向右的磁通量增加，铜环向右运动，C 错误；将开关突然断开的瞬间，铜环中的磁通量减少，向左运动，D 正确。答案 BD5．如图 5 所示，几位同学在做“摇绳发电”实验：把一条长导线的两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上，形成闭合回路。两个同学迅速摇动 AB 这段“绳” 。假设图中情景发生在赤道，地磁场方向与地面平行，由南指向北。图中摇“绳”同学是沿东西方向站立的，甲同学站在西边，手握导线的 A 点，乙同学站在东边，手握导线的 B 点，则下列说法正确的是( )图 5A．当“绳”摇到最高点时， “绳”中电流最大B．当“绳”摇到最低点时， “绳”受到的安培力最小C．当“绳”向下运动时， “绳”中电流从 A 流向 BD．在摇“绳”过程中， A 点电势总是比 B 点电势高4解析 当“绳”摇到最高点和最低点时，绳转动的速度与地磁场方向平行，不切割磁感线，感应电流最小，绳受到的安培力也最小，A 错误，B 正确；当“绳”向下运动时，地磁场向北，根据右手定则判断可知， “绳”中电流从 A 流向 B，C 正确；在摇“绳”过程中，当“绳”向下运动时， “绳”中电流从 A 流向 B， A 点相当于电源的负极， B 点相当于电源的正极，则 A 点电势比 B 点电势低；当“绳”向上运动时， ”绳”中电流从 B流向 A， B 点相当于电源的负极， A 点相当于电源的正极，则 B 点电势比 A 点电势低，D错误。答案 BC6．如图 6 所示，两个闭合正方形线框 A、 B 的中心重合，放在同一水平面内。当小线框 A中通有不断增大的顺时针方向的电流时，对于线框 B，下列说法中正确的是( )图 6A．有顺时针方向的电流且有收缩的趋势B．有顺时针方向的电流且有扩张的趋势C．有逆时针方向的电流且有收缩的趋势D．有逆时针方向的电流且有扩张的趋势解析 小线框 A 中通有不断增大的顺时针方向的电流时，由右手螺旋定则可知，电流的磁场向里且逐渐增大；由楞次定律可知，磁场增大时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反，所以感应电流的磁场方向向外，感应电流的方向为逆时针方向；线框 A 外的磁场的方向与线框 A 内的磁场的方向相反，当线框 A 内的磁场增强时，线框 B 具有面积扩张的趋势，D 正确。答案 D7.如图 7 所示，通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环，铜环平面与螺线管截面平行，当电键S 接通一瞬间，两铜环的运动情况是( )图 75A．同时向两侧推开B．同时向螺线管靠拢C．一个被推开，一个被吸引，但因电源正负极未知，无法具体判断D．同时被推开或同时向螺线管靠拢，但因电源正负极未知，无法具体判断解析 当电键 S 接通瞬间，小铜环中磁通量从无到有增加，根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加，则两环将向两侧运动，故 A 正确。答案 A8.如图 8 所示， “U”形金属框架固定在水平面上，金属杆 ab 与框架间无摩擦。整个装置处于竖直方向的磁场中。若因磁场的变化，使杆 ab 向右运动，则磁感应强度( )图 8A．方向向下并减小B．方向向下并增大C．方向向上并增大D．方向向上并减小解析 杆 ab 向右运动，使得闭合回路中磁通量有增加趋势，说明原磁场的磁通量必定减小，即磁感应强度正在减小，与方向向上、向下无关，故选项 A、D 正确，B、C 错误。答案 AD9.1824 年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验” 。实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图 9 所示。实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。下列说法正确的是( )图 9A．圆盘上产生了感应电动势6B．圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动解析 把圆盘等效成由无数辐条组成的自行车车轮，车轮在转动时辐条切割磁感线产生感应电动势，但由于不同的辐条所在位置磁场大小及方向不相同，产生的感应电动势也不相同，从而在圆盘内部形成涡电流，该电流产生的磁场使磁针转动，A、B 正确；由对称性可知，从上面穿入和从下面穿入的磁感线数量相同，故磁通量为零，C 错误；圆盘本身呈中性，不会产生电流，D 错误。答案 AB10.如图 10 所示，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动。现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场，圆盘开始减速。在圆盘减速过程中，以下说法正确的是( )图 10A．处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高B．所加磁场越强越易使圆盘停止转动C．若所加磁场反向，圆盘将加速转动D．若所加磁场穿过整个圆盘，圆盘将匀速转动解析 将圆盘看成很多根由圆心沿半径指向外的金属杆。根据右手定则可知，磁场中导体部分的电流由 b 指向 a，即 a 端电势高，A 正确；由于磁场部分导体切割磁感线，会在圆盘中形成涡流，根据楞次定律可知，磁场部分受到与转动方向相反的力使圆盘停止转动，而且磁场越强圆盘停止越快，B 正确；若所加磁场方向相反，则电流会反向，安培力仍阻碍圆盘转动，不会加速，C 错误；若磁场穿过整个圆盘，圆心与边缘会形成一个恒定的电势差，不会形成涡流，也就不存在安培力，因此，圆盘将匀速转动，D 正确。7答案 ABD11．在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是( )A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化解析 产生感应电流的条件：闭合回路内磁通量发生变化。线圈绕在磁铁上，磁通量未变，不会产生感应电流，A 错误；通电线圈中若为恒定电流，则产生恒定的磁场，连有电流表的闭合线圈内磁通量不变，不会产生感应电流，B 错误；往线圈中插入条形磁铁的瞬间，线圈中磁通量发生变化，此时线圈中将产生感应电流，但插入后磁通量不再变化，无感应电流，故到相邻房间观察时无示数，C 错误；在线圈通电或断电的瞬间，磁通量发生变化，产生感应电流，D 正确。答案 D12．如图 11 所示，通电导线 MN 与单匝矩形线圈 abcd 共面，位置靠近 ab 且相互绝缘。当MN 中电流突然减小时，线圈所受安培力的合力方向( )图 11A．向左 B．向右C．垂直纸面向外 D．垂直纸面向里解析 当 MN 中电流突然减小时，单匝矩形线圈 abcd 垂直纸面向里的磁通量减少，根据楞次定律，线圈 abcd 中产生的感应电流方向为顺时针方向，由左手定则可知 ab 边与cd 边所受安培力方向均向右，所以线圈所受安培力的合力方向向右，B 正确。答案 B13．航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的。电磁驱动原理如图 12 所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈端点的金属环被弹射出去。现在固定线圈左侧同一位置，先后放有分别用横截面积相等的铜和铝导线制成形状、大小相同的两个闭合环，且电阻8率 ρ 铜 ＜ ρ 铝 。闭合开关 S 的瞬间 ( )图 12A．从左侧看环中感应电流沿顺时针方向B．铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力C．若将环放置在线圈右方，环将向左运动D．电池正负极调换后，金属环不能向左弹射解析 线圈中电流为右侧流入，磁场方向为向左，在闭合开关的过程中，磁场变强，则由楞次定律可知，环中感应电流由左侧看为顺时针，A 正确；由于铜环的电阻较小，故铜环中感应电流较大，故铜环受到的安培力要大于铝环的，B 正确；若将环放在线圈右方，根据“来拒去留”可得，环将向右运动，C 错误；电池正负极调换后，金属环受力仍向左，故仍将向左弹出，D 错误。答案 AB14．如图 13 所示，一质量为 m 的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过。现将环从位置Ⅰ释放，环经过磁铁到达位置Ⅱ。设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为 T1和 T2，重力加速度大小为 g，则 ( )图 13A． T1＞ mg， T2＞ mg B． T1＜ mg， T2＜ mgC． T1＞ mg， T2＜ mg D． T1＜ mg， T2＞ mg解析 金属圆环从位置Ⅰ到位置Ⅱ过程中，由楞次定律知，金属圆环在磁铁上端时受力向上，在磁铁下端时受力也向上，则金属圆环对磁铁的作用始终向下，对磁铁受力分析可知 T1＞ mg， T2＞ mg，A 正确。答案 A第 22课时 电磁感应现象 楞次定律知识点一 电磁感应现象 (－ /b)1．下 图 中能 产 生感 应电 流的是 ( )解析 根据产生感应电流的条件： A中，电路没闭合，无感应电流； B中，面积增大，闭合电路的磁通量增大，有感应电流； C中，穿过线圈的磁感线相互抵消，磁通量恒为零，无感应电流； D中，磁通量不发生变化，无感应电流。答案 B2． (多选 )下列情况能 产 生感 应电 流的是 ( )图 1A．如 图 1甲所示， 导 体 AB顺 着磁感 线 运 动B．如 图 乙所示，条形磁 铁 插入或拔出 线 圈 时C．如 图 丙所示，小螺 线 管 A插入大螺 线 管 B中不 动 ，开关 S一直接通 时D．如 图 丙所示，小螺 线 管 A插入大螺 线 管 B中不 动 ，开关 S一直接通，当改 变 滑 动变 阻器的阻 值时解析 A中导体 AB顺着磁感线运动，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化，无感应电流，故选项 A错误； B中条形磁铁插入线圈时，线圈中的磁通量增加，拔出时线圈中的磁通量减少，都有感应电流产生，故选项 B正确； C中开关 S一直接通，回路中为恒定电流，螺线管 A产生的磁场稳定，螺线管 B中的磁通量无变化，线圈中不产生感应电流，故选项 C错； D中开关 S接通，滑动变阻器的阻值变化使闭合回路中的电流变化，螺线管 A的磁场变化，螺线管 B中的磁通量变化，线圈中产生感应电流，故选项 D正确。答案 BD知识点二 楞次定律 (－ /c)3．关于楞次定律，下列 说 法中正确的是 ( )A．感 应电 流的磁 场总 是阻碍原磁 场 的增 强B．感 应电 流的磁 场总 是阻碍原磁 场 的减弱C．感 应电 流的磁 场总 是阻碍原磁 场 的 变 化D．感 应电 流的磁 场总 是阻碍原磁通量的 变 化解析 楞次定律的内容：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故选 D。答案 D4．如 图 2，在一水平、固定的 闭 合 导 体 圆环 上方。有一条形磁 铁 (N极朝上， S极朝下 )由静止开始下落，磁 铁 从 圆环 中穿 过 且不与 圆环接触，关于 圆环 中感 应电 流的方向 (从上向下看 )，下列 说 法正确的是 ( )A． 总 是 顺时针B． 总 是逆 时针C．先 顺时针 后逆 时针D．先逆 时针 后 顺时针图 2解析 由条形磁铁的磁场分布可知，磁铁下落的过程，闭合圆环中的磁通量始终向上，并且先增加后减少，由楞次定律可判断出，从上向下看时，闭合圆环中的感应电流方向先顺时针后逆时针， C正确。答案 C易错点一 不能正确判断电磁感应现象1． 常见的产生感应电流的三种情况2． 电磁感应现象能否发生的判断流程(1)确定研究的 闭 合回路。(2)弄清楚回路内的磁 场 分布，并确定其磁通量 Φ。【练 1】 现 将 电 池 组 、滑 动变 阻器、 带铁 芯的 线 圈 A、 线 圈 B、 电 流 计 及开关按如 图 3所示 连 接。下列 说 法正确的是 ( )图 3A．开关 闭 合后， 线 圈 A插入或拔出 线 圈 B都会引起 电 流 计 指 针偏 转B． 线 圈 A插入 线 圈 B中后，开关 闭 合和断开的瞬 间电 流 计 指 针均不会偏 转C．开关 闭 合后，滑 动变 阻器的滑片 P匀速滑 动 ，会使 电 流 计 指针 静止在中央零刻度D．开关 闭 合后，只有滑 动变 阻器的滑片 P加速滑 动 ， 电 流 计 指针 才能偏 转解析 开关闭合后，线圈 A插入或拔出线圈 B都会引起穿过线圈B的磁通量的变化，从而使电流计指针偏转，选项 A正确；线圈A插入线圈 B中后，开关闭合和断开的瞬间，线圈 B的磁通量会发生变化，电流计指针会偏转，选项 B错误；开关闭合后，滑动变阻器的滑片 P无论匀速滑动还是加速滑动，都会导致线圈 A的电流变化，使线圈 B的磁通量变化，电流计指针都会发生偏转，选项 C、 D错误。答案 A易错点二 对楞次定律中 “阻碍 ” 意义理解不准确楞次定律中 “ 阻碍 ” 的含义图 4A． 顺时针 ，向左 B．逆 时针 ，向右C． 顺时针 ，向右 D．逆 时针 ，向左答案 B疑难点三 楞次定律推论的应用楞次定律中 “阻碍 ”的含 义 可以推广 为 ：感 应电 流的效果 总 是阻碍引起感 应电 流的原因，列表 说 明如下：内容 例 证阻碍原磁通量变 化 — “ 增反减同 ”阻碍相 对 运 动—— “ 来拒去留 ”【练 3】 如 图 5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 直放置的通有恒定 电 流的螺 线 管沿 线 圈中线 AB正上方水平快速通 过时 ，若 线 圈始 终 不 动 ， 则 关于 线圈受到的支持力 FN及在水平方向的运 动趋势 ，下列 说 法中正确的是 ( )图 5A． 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 先向右后向左C． FN先小于 mg后大于 mg，运 动趋势 先向左后向右D． FN先大于 mg后小于 mg，运 动趋势 向右解析 通电螺线管从线圈正上方快速通过时，通过线圈的磁通量先增大后减小。 当通过线圈磁通量增大时，为阻碍其增大，在竖直方向上线圈有向下运动的趋势，所以线圈受到的支持力大于其重力，在水平方向上线圈有向右运动的趋势；当通过线圈的磁通量减小时，为阻碍其减小，在竖直方向上线圈有向上运动的趋势，所以线圈受到的支持力小于其重力，在水平方向上线圈有向右运动的趋势。综上所述，线圈所受到的支持力先大于重力后小于重力，运动趋势总是向右， D正确。答案 D易混点四 楞次定律、右手定则、左手定则、安培定则1． “ 三个定则一个定律 ” 的比较名称 基本 现 象 应 用的定 则 或定律电 流的磁效应 运 动电 荷、 电 流 产 生磁 场 安培定 则洛 伦兹 力、安培力磁 场对 运 动电 荷、电 流有作用力 左手定 则电 磁感 应 部分 导 体做切割磁感 线 运 动 右手定 则闭 合回路磁通量 变 化 楞次定律2.三个定则和一个定律的因果关系(1)因 电 而生磁 (I→ B)→ 安培定 则 ；(2)因 动 而生 电 (v、 B→ I安 )→ 右手定 则 ；(3)因 电 而受力 (I、 B→ F安 )→ 左手定 则 ；(4)因磁而生 电 (Φ、 B→ I安 )→ 楞次定律。【练 4】 (多选 )如 图 6所示， 导轨间 的磁 场 方向垂直于 纸 面向里， 圆 形金属 环 B正 对电 磁 铁 A，下列 对 于 导线 MN在 导轨上的运 动 及 圆 形金属 环 B中感 应电 流的判断正确的是 ( )图 6A．无 论 MN如何运 动 ，金属 圆环 B中都有感 应电 流B． MN匀速运 动时 ，金属 圆环 B中没有感 应电 流C． MN向右加速与向右减速 时 ，金属 圆环 B中的感 应电 流方向相同D． MN向右加速与向左减速 时 ，金属 圆环 B中的感 应电 流方向相同 解析 MN匀速运动时 A线圈电流恒定，周围磁场不变，穿过 B的磁通量不变， B环中没有感应电流， A错、 B正确； MN向右加速与向右减速时，在 B中产生的效果分别是磁通量向左增加和向左减小，根据楞次定律和安培定则可判定 B环中的感应电流方向相反， C错； MN向右加速与向左减速时，在 B中产生的效果分别是磁通量向左增加和向右减小，根据楞次定律得，两种情况下 B环中感应电流的磁场都向右，再根据安培定则判断出，两种情况下 B环中感应电流方向相同， D正确。答案 BD1． (多选 )(2016·丽水选考模拟 )如 图 7所示，金属 导轨 上的 导 体棒 ab在匀 强 磁 场 中沿 导轨 做下列运 动时 ， 铜 制 线 圈 c中将有感 应电 流 产 生且被螺 线 管吸引的是 ( )[冲刺训练 ]图 7A．向右做匀速运 动 B．向左做减速运 动C．向右做减速运 动 D．向右做加速运 动解析 当导体棒向右匀速运动时产生恒定的电流，线圈中的磁通量恒定不变，无感应电流出现， A错误；当导体棒向左减速运动时，由右手定则可判定回路中出现从 b→ a的感应电流且减小，由安培定则知螺线管中感应电流的磁场向左在减弱，由楞次定律知 c中出现顺时针感应电流 (从右向左看 )且被螺线管吸引，B正确；同理可判定 C正确， D错误。答案 BC2． (多选 )(2016·桐乡选考模拟 )如 图 8闭 合矩形 线 圈 abcd从静止开始 竖 直下落，穿 过 匀 强 磁 场 ，磁 场 区域 竖 直方向的 长 度大于矩形 线 圈 bc边 的 长 度，不 计 空气阻力， 则 ( )图 81第 23 课时 法拉第电磁感应定律及应用一、选择题(在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的)1．如图 1 所示，上下开口且内壁光滑的铜管 P 和塑料管 Q 竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块( )图 1A．在 P 和 Q 中都做自由落体运动B．在两个下落过程中的机械能都守恒C．在 P 中的下落时间比在 Q 中的长D．落至底部时在 P 中的速度比在 Q 中的小解析 由于电磁感应，小磁块在铜管 P 中还受到向上的磁场力机械能不守恒，而在塑料管中只受到重力，在 Q 中做自由落体运动，机械能守恒，故 A、B 错误；而在 P 中小磁块下落的加速度小于重力加速度，下落时间变长，落至底部的速度变小，故 C、D 正确。答案 C2．(2016·浙江联考)如图 2 所示，一正方形线圈的匝数为 n，边长为 a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。在 Δ t 时间内，磁感应强度的方向不变，大小由 B 均匀地增大到 2B。在此过程中，线圈中产生的感应电动势为( )图 2A. B. C. D.Ba22Δ t nBa22Δ t nBa2Δ t 2nBa2Δ t2解析 由法拉第电磁感应定律可知，在 Δ t 时间内线圈中产生的平均感应电动势为E＝ n ＝ n ＝ ，选项 B 正确。Δ ΦΔ t 2Ba22－ Ba22Δ t nBa22Δ t答案 B3．如图 3 所示，在磁感应强度为 B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆 MN 在平行金属导轨上以速度 v 向右匀速滑动， MN 中产生的感应电动势为 E1；若磁感应强度增为2B，其他条件不变， MN 中产生的感应电动势变为 E2。则通过电阻 R 的电流方向及 E1与E2之比 E1∶ E2分别为( )图 3A． c→ a，2∶1 B． a→ c，2∶1C． a→ c，1∶2 D． c→ a，1∶2解析 用右手定则判断出两次金属棒 MN 中的电流方向为 N→ M，所以电阻 R 中的电流方向 a→ c。由电动势公式 E＝ Blv 可知： ＝ ＝ ，故选项 C 正确。E1E2 Blv2Blv 12答案 C4．(2016·江苏如东四校期末)在如图 4 所示的电路中， a、 b 为两个完全相同的灯泡， L 为自感系数较大而电阻不能忽略的线圈， E 为电源，S 为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的情况下列说法正确的是( )图 4A．合上开关， a 先亮， b 后亮；稳定后 a、 b 一样亮B．合上开关， b 先亮， a 后亮；稳定后 b 比 a 更亮一些C．断开开关， a 逐渐熄灭， b 先变得更亮后再与 a 同时熄灭D．断开开关， a、 b 逐渐变暗同时熄灭3解析 由于线圈的自感作用，合上开关， b 先亮， a 后亮，稳定后， b 比 a 亮，选项 A错误，B 正确；断开开关， a、 b 都是逐渐变暗，同时熄灭，选项 C 错误，D 正确。答案 BD5．如图 5 所示，一边长为 a 的正方形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，导体环 N 为正方形的外接圆，垂直磁场放置，导体环 M 与导体环 N 为同心圆，两环所用材料相同，横截面积相同，两导体环的半径关系为 ＝ 。当磁场的磁感应强度随时间均匀减小时，rMrN 21两导体环中产生的感应电流的关系为( )图 5A. ＝1 B. ＝2 C. ＝ D. ＝IMIN IMIN IMIN 14 IMIN 12解析 两导体环的半径虽然不同，但它们所包围的磁场面积相同，任一时刻穿过它们的磁通量均为穿过磁场所在区域面积上的磁通量，所以两导体环包围面上的磁通量变化率是相等的，两导体环中产生的感应电动势相等，由 R＝ ρ 可知两导体环的电阻关系2π rS为 ＝ ，故 ＝ 。RMRN 21 IMIN 12答案 D6．如图 6 所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有( )图 6A．增加线圈的匝数B．提高交流电源的频率C．将金属杯换为瓷杯4D．取走线圈中的铁芯解析 当电磁铁接通交流电源时，金属杯处在变化的磁场中产生涡电流发热，使水温升高。要缩短加热时间，需增大涡电流，即增大感应电动势或减小电阻。增加线圈匝数、提高交变电流的频率都是为了增大感应电动势。瓷杯不能产生涡电流，取走铁芯会导致磁性减弱。所以选项 A、B 正确，C、D 错误。答案 AB7．如图 7 所示为一圆环发电装置，用电阻 R＝4 Ω 的导体棒弯成半径 L＝0.2 m 的闭合圆环，圆心为 O， COD 是一条直径，在 O、 D 间接有负载电阻 R1＝1 Ω。整个圆环中均有B＝0.5 T 的匀强磁场垂直环面穿过。电阻 r＝1 Ω 的导体棒 OA 贴着圆环做匀速运动，角速度 ω ＝300 rad/s，则( )图 7A．当 OA 到达 OC 处时，圆环的电功率为 1 WB．当 OA 到达 OC 处时，圆环的电功率为 2 WC．全电路最大功率为 3 WD．全电路最大功率为 4.5 W解析 当 OA 到达 OC 处时，圆环的电阻为 1 Ω，与 R1串联接入电源，外电阻为 2 Ω，棒转动过程中产生的感应电动势 E＝ BL2ω ＝3 V，圆环上分压为 1 V，所以圆环上的电12功率为 1 W，A 正确，B 错误；当 OA 到达 OD 处时，圆环中的电阻为零，此时电路中总电阻最小，而电动势不变，所以电功率最大为 P＝ ＝4.5 W，C 错误，D 正确。E2R1＋ r答案 AD8．一个边长为 L 的正方形导线框在倾角为 θ 的光滑斜面上由静止开始沿斜面下滑，随后进入虚线下方垂直于斜面向上的匀强磁场中。如图 8 所示，斜面以及虚线下方的磁场往下方延伸到足够远。下列说法正确的是( )5图 8A．线框进入磁场的过程， b 点的电势比 a 点高B．线框进入磁场的过程一定是减速运动C．线框中产生的焦耳热等于线框减少的机械能D．线框从不同高度下滑时，进入磁场过程中通过线框导线横截面的电荷量相等解析 线框进入磁场的过程， ab 边相当于电源，由右手定则知 a 点电势高于 b 点电势，选项 A 错误；线框进入磁场的过程中可以减速、加速或匀速，选项 B 错误；由能量守恒知线框中产生的焦耳热等于线框减少的机械能，选项 C 正确；通过导线横截面的电荷量q＝ ·Δ t＝ ·Δ t＝ ，与下落高度无关，选项 D 正确。I－ BL2R·Δ t BL2R答案 CD二、非选择题9．如图 9(a)所示，水平放置的两根平行金属导轨，间距 L＝0.3 m，导轨左端连接 R＝0.6 Ω 的电阻，区域 abcd 内存在垂直于导轨平面 B＝0.6 T 的匀强磁场，磁场区域宽D＝0.2 m。细金属棒 A1和 A2用长为 2D＝0.4 m 的轻质绝缘杆连接，放置在导轨平面上，并与导轨垂直，每根金属棒在导轨间的电阻均为 r＝0.3 Ω，导轨电阻不计，使金属棒以恒定速度 v＝1.0 m/s 沿导轨向右穿越磁场。计算从金属棒 A1进入磁场( t＝0)到 A2离开磁场的时间内，不同时间段通过电阻 R 的电流大小，并在图(b)中画出。图 9解析 0～ t1(0～0.2 s)时间内A1产生的感应电动势E＝ BLv＝0.6×0.3×1.0 V＝0.18 V电阻 R 与 A2并联阻值 R 并 ＝ ＝0.2 ΩR·rR＋ r所以电阻 R 两端电压U＝ E＝ ×0.18 V＝0.072 VR并R并 ＋ r 0.20.2＋ 0.3通过电阻 R 的电流6I1＝ ＝ A＝0.12 AUR 0.0720.6t1～ t2(0.2～0.4 s)时间内E＝0， I2＝0t2～ t3(0.4～0.6 s)时间内同理 I2＝0.12 A不同时间段通过 R 的电流如图。答案 见解析10．如图 10 甲所示，光滑的定滑轮上绕有轻质柔软细线，线的一端系一质量为 M＝3 kg 的重物，另一端系一质量为 m＝1 kg、电阻为 r＝0.1 Ω 的金属杆。在竖直平面内有间距为 L＝2.0 m 的足够长的平行金属导轨 PQ、 EF，在 QF 之间连接有阻值为 R＝0.9 Ω 的电阻，其余电阻不计。磁感应强度为 B＝1.0 T 的匀强磁场与导轨平面垂直，开始时金属杆置于导轨下端 QF 处，将重物由静止释放，重物的速度与下降的高度 v－ h 图象如图乙所示。运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好(忽略所有摩擦，重力加速度 g取 10 m/s2)，求：图 10(1)电阻 R 中的感应电流方向；(2)重物匀速下降的速度 v；(3)重物从释放到刚开始匀速的过程中，电阻 R 中产生的焦耳热 QR。解析 (1)释放重物后，金属杆向上运动，由右手定则可知，电阻 R 中的感应电流方向为 Q→ R→ F。(2)重物匀速下降时，金属棒匀速上升，处于平衡状态，对金属棒，由平衡条件得7FT＝ mg＋ F，金属棒受到的安培力 F＝ BIL＝ ，对重物，由平衡条件得 FT＝ Mg，联B2L2vR＋ r立上式可得 Mg＝ mg＋ ，解得B2L2vR＋ rv＝ ＝ m/s＝5 m/s。（ M－ m） g（ R＋ r）B2L2 2×10×112×22(3)设电路中产生的总焦耳热为 Q，由能量守恒定律得 Mgh－ mgh＝ Mv2＋ mv2＋ Q，解得12 12Q＝50 J，根据串联电路特点，电阻 R 中产生的焦耳热 QR＝ Q＝45 J。RR＋ r答案 (1) Q→ R→ F (2)5 m/s (3)45 J11．如图 11 所示，匀强磁场中有一矩形闭合线圈 abcd，线圈平面与磁场垂直。已知线圈的匝数 N＝100，边长 ab＝1.0 m、 bc＝0.5 m，电阻 r＝2 Ω。磁感应强度 B 在 0～1 s内从零均匀变化到 0.2 T。在 1～5 s 内从 0.2 T 均匀变化到－0.2 T，取垂直纸面向里为磁场的正方向。求：图 11(1)0.5 s 时线圈内感应电动势的大小 E 和感应电流的方向；(2)在 1～5 s 内通过线圈的电荷量 q；(3)在 0～5 s 内线圈产生的焦耳热 Q。解析 (1)感应电动势 E＝ NΔ Φ 1Δ t1磁通量的变化 Δ Φ 1＝Δ B1S解得 E＝ NΔ B1SΔ t1代入数据得 E＝10 V感应电流的方向为 a→ d→ c→ b→ a。(2)同理可得 E′＝ NΔ B2SΔ t2感应电流 I2＝E′r电荷量 q＝ I2Δ t2解得 q＝ NΔ B2Sr8代入数据得 q＝10 C。(3)0～1 s 内的焦耳热 Q1＝ I rΔ t1且 I1＝21E1r1～5 s 内的焦耳热 Q2＝ I rΔ t22由 Q＝ Q1＋ Q2，代入数据得 Q＝100 J。答案 (1)10 V adcba(2)10 C (3)100 J12．如图 12(a)所示，平行长直金属导轨水平放置，间距 L＝0.4 m，导轨右端接有阻值R＝1 Ω 的电阻，导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好，导体棒及导轨的电阻均不计，导轨间正方形区域 abcd 内有方向竖直向下的匀强磁场， bd 连线与导轨垂直，长度也为L，从 0 时刻开始，磁感应强度 B 的大小随时间 t 变化，规律如图(b)所示；同一时刻，棒从导轨左端开始向右匀速运动，1 s 后刚好进入磁场，若使棒在导轨上始终以速度v＝1 m/s 做直线运动，求：图 12(1)棒进入磁场前，回路中的电动势 E；(2)棒在运动过程中受到的最大安培力 F，以及棒通过三角形 abd 区域时电流 i 与时间t 的关系式。解析 (1)棒进入磁场前 E＝ ＝ S· ①Δ ΦΔ t Δ BΔ t由几何关系得 S＝ L2②12由题图知 ＝0.5 T/s③Δ BΔ t联立①②③解得 E＝0.04 V④(2)棒在 bd 位置时，有效切割长度最大，感应电动势最大，感应电流最大，棒受到的安培力最大， Em＝ BLv⑤Im＝ ⑥EmRF 安 ＝ BImL⑦9代入得 F 安 ＝ ＝0.04 N，方向向左⑧B2L2vR在 abd 区域， t 时刻有效长度L′＝ v×(t－1)×2＝2 v(t－1)，其中 t 的取值范围为1 s≤ t≤1.2 s⑨E′＝ BL′ v⑩i＝ ＝ ＝( t－1)A (1 s≤ t≤1.2 s)⑪E′R BL′ vR答案 (1)0.04 V (2)0.04 N， 方向向左i＝( t－1)A (1 s≤ t≤1.2 s)第 23课时 法拉第电磁感应定律及应用知识点一 法拉第电磁感应定律 (－ /d)1．将 闭 合多匝 线 圈置于 仅 随 时间变 化的磁 场 中， 线 圈平面与磁 场 方向垂直，关于 线 圈中 产 生的感 应电动势 和感 应电 流，下列表述正确的是 ( )A．感 应电动势 的大小与 线 圈的匝数无关B．穿 过线 圈的磁通量越大，感 应电动势 越大C．穿 过线 圈的磁通量 变 化越快，感 应电动势 越大D．感 应电 流 产 生的磁 场 方向与原磁 场 方向始 终 相同答案 C2． (多选 )单 匝 线 圈在匀 强 磁 场 中 绕 垂直于磁场 的 轴 匀速 转动 ，穿 过线 圈的磁通量 Φ随时间 t的关系 图 象如 图 1所示， 则 ( ) 图 1A．在 t＝ 0时 刻， 线 圈中磁通量最大，感 应电动势 也最大B．在 t＝ 1× 10－ 2 s时 刻，感 应电动势 最大C．在 t＝ 2× 10－ 2 s时 刻，感 应电动势为 零D．在 0～ 2× 10－ 2 s时间 内， 线 圈中感 应电动势 的平均 值为零答案 BC知识点二 电磁感应现象的两类情况 (－ /b)3．青藏 铁 路刷新了一系列世界 铁 路的 历 史 纪录 ，青藏 铁 路火车 上多种 传 感器运用了 电 磁感 应 原理，有一种 电 磁装置可以向控制中心 传输 信号以确定火 车 位置和运 动 状 态 ，原理是将能 产 生匀 强 磁 场 的磁 铁 ，安装在火 车 首 节车厢 下面，俯 视图 如 图 2甲所示，当它 经过 安放在两 铁轨间 的 线 圈 时，便 产 生一个 电 信号，被控制中心接收到，当火 车 通 过线圈 时 ，若控制中心接收到的 线 圈两端的 电压 信号如 图 乙所示， 则说 明火 车 在做 ( )A．匀速直 线 运 动B．匀加速直 线 运 动C．匀减速直 线 运 动D．加速度逐 渐 增大的 变 加速直 线 运 动答案 B图 24．如 图 3所示，平行金属 导轨 的 间 距 为 d，一端跨接一阻 值为R的 电 阻，匀 强 磁 场 的磁感 应 强 度 为 B，方向垂直于 导轨 所在平面向里，一根足 够长 的直金属棒与 导轨 成 60°角放置，且接触良好， 则 当金属棒以垂直于棒的恒定速度 v沿金属 导轨 滑行 时 ，其他 电 阻不 计 ， 电 阻 R中的 电 流 为 ( )图 3答案 A知识点三 互感和自感 涡流 电磁阻尼和电磁驱动 (－ /b)5．如 图 4所示， 线 圈 L的自感系数很大，且其直流 电 阻可以忽略不 计 ， L1、 L2是两个完全相同的小灯泡，开关 S闭 合和断开的 过 程中，灯 L1、 L2的亮度 变 化情况是 (灯 丝 不会断 )( )图 4A． S闭 合， L1亮度不 变 ， L2亮度逐 渐变 亮，最后两灯一 样 亮；S断开， L2立即熄 灭 ， L1逐 渐变 暗B． S闭 合， L1亮度不 变 ， L2很亮； S断形， L1、 L2立即熄 灭C． S闭 合， L1、 L2同 时 亮，而后 L1逐 渐 熄 灭 ， L2亮度不 变 ； S断形， L2立即熄 灭 ， L1亮一下再熄 灭D． S闭 合， L1、 L2同 时 亮，而后 L1逐 渐 熄 灭 ， L2则 逐 渐变 得更亮； S断形， L2立即熄 灭 ， L1亮一下再熄 灭解析 S闭合时， L1、 L2同时亮，稳定后由于 RL＝ 0，故 L1被短路而熄灭， L2变得更亮； S断开， L1与线圈组成闭合回路， L1亮一下再熄灭，而 L2立即熄灭。答案 D6.如 图 5所示，在光滑 绝缘 水平面上，有一 铝质圆 形金属球以一定的初速度通 过 有界匀 强 磁 场 ， 则 从球开始 进 入磁 场 到完全穿出磁 场过 程中 (磁 场宽 度大于金属球的直径 )，小球 ( )图 5A．整个 过 程匀速B． 进 入磁 场过 程中球做减速运 动 ，穿出 过 程做加速运 动C．整个 过 程都做匀减速运 动D．穿出 时 的速度一定小于初速度解析 小球在进入和穿出磁场时都有涡流产生，要受到阻力，即电磁阻尼作用，所以穿出时的速度一定小于初速度。答案 D 【练 1】 (多选 )(2016·浙江选考模拟 )如 图 6甲所示，一个 圆 形 线圈的匝数 n＝ 100， 线 圈面 积 S＝ 200 cm2， 线 圈的 电 阻 r＝ 1 Ω， 线 圈外接一个阻 值 R＝ 4 Ω的 电 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 时间变 化 规 律如图 乙所示。下列 说 法中正确的是 ( )图 6A． 线 圈中的感 应电 流方向 为 逆 时针 方向B． 电 阻 R两端的 电压 随 时间 均匀增大C． 线 圈 电 阻 r消耗的功率 为 4× 10－ 4 WD．前 4 s内通 过 R的 电 荷量 为 4× 10－ 4 C答案 AC易错点二 导体切割磁感线产生的感应电动势的计算切割磁感 线 运 动 的那部分 导 体相当于 电 路中的 电 源。常 见 的情景有以下两种：1． 平动切割(1)常用公式：若运 动 速度 v和磁感 线 方向垂直， 则 感 应电动势 E＝ BLv。注意：公式 E＝ BLv要求 B⊥ L、 B⊥ v、 L⊥ v，即 B、 L、 v三者两两垂直，式中的 L应该 取 B、 v均垂直的有效 长 度 (即 导 体的有效切割 长 度 )。(2)有效 长 度：公式中的 L为 有效切割 长 度，即 导 体在与 v垂直的方向上的投影 长 度(3)相 对 性： E＝ BLv中的速度 v是相 对 于磁 场 的速度，若磁 场也运 动时 ， 应 注意速度 间 的相 对 关系。【练 2】 如 图 7，直角三角形金属框 abc放置在匀强 磁 场 中，磁感 应 强 度大小 为 B，方向平行于ab边 向上。当金属框 绕 ab边 以角速度 ω逆 时针转动时 ， a、 b、 c三点的 电势 分 别为 Ua、Ub、 Uc。已知 bc边 的 长 度 为 l。下列判断正确的是 ( )图 7答案 C易错点三 不能正确理解自感电动势的阻碍作用1． 对自感现象 “ 阻碍 ” 作用的理解(1)流 过线 圈的 电 流增加 时 ， 线 圈中 产 生的自感 电动势 阻碍电 流的增加，使其 缓 慢地增加；(2)流 过线 圈的 电 流减小 时 ， 线 圈中 产 生的自感 电动势 阻碍原 电 流的减小，使其 缓 慢地减小。2． 分析自感现象应注意(1)通 过 自感 线 圈中的 电 流不能 发 生突 变 ，即通 电过 程中，电 流逐 渐变 大，断 电过 程中， 电 流逐 渐变 小，此 时线 圈可等效 为 “ 电 源 ” ， 该 “ 电 源 ” 与其他 电 路元件形成回路；(2)断 电 自感 现 象中灯泡是否 “ 闪 亮 ” 的判断：若断 电 后通过 灯泡的 电 流比原来 强 ， 则 灯泡先 闪 亮，再慢慢熄 灭 。【练 3】 (多选 ) 如 图 8所示的 电 路中， L为 一个自感系数很大、直流 电 阻不 计 的 线 圈， D1、 D2是两个完全相同的灯泡， E是一内阻不 计 的 电 源。 t＝ 0时 刻， 闭 合开关 S， 经过 一段 时间后， 电 路达到 稳 定， t1时 刻断开开关 S。 I1、 I2分 别 表示通 过灯泡 D1和 D2的 电 流， 规 定 图 中箭 头 所示的方向 为电 流正方向，以下各 图 中能定性描述 电 流 I随 时间 t变 化关系的是 ( )图 8解析 当 S闭合时， L的自感作用会阻碍其中的电流变大，电流从 D1流过；当 L的阻碍作用变小时， L中的电流变大， D1中的电流变小至零； D2中的电流为电路总电流，电流流过 D1时，电路总电阻较大，电流较小，当 D1中电流为零时，电流流过 L与 D2，总电阻变小，电流变大至稳定；当 S再断开时， D2马上熄灭， D1与 L组成回路，由于 L的自感作用， D1慢慢熄灭，电流反向且减小；综上所述知选项 A、 C正确。答案 AC疑难点四 法拉第电磁感应定律的应用应 用法拉第 电 磁感 应 定律的基本定量关系 为【练 4】 如 图 9所示，两平行金属 导轨 位于同一水平面上，相距 l，左端与一 电 阻 R相 连 ；整个系 统 置于匀 强 磁 场 中，磁感应 强 度大小 为 B，方向 竖 直向下。一 质 量 为 m的 导 体棒置于导轨 上，在水平外力作用下沿 导轨 以速率 v匀速向右滑 动 ，滑 动过 程中始 终 保持与 导轨 垂直并接触良好。已知 导 体棒与 导轨间 的 动 摩擦因数 为 μ，重力加速度大小 为 g， 导轨 和导 体棒的 电 阻均可忽略。求：图 9(1)电 阻 R消耗的功率；(2)水平外力的大小。[真题示例 ]甲