法拉第電磁感應(yīng)定律

1、316-法拉第電磁感應(yīng)定律1 選擇題1. 英國物理學(xué)家法拉弟發(fā)現(xiàn) （A）電流通過導(dǎo)體，導(dǎo)體會發(fā)熱； （B）通電導(dǎo)線周圍存在磁場；（C）電磁感應(yīng)現(xiàn)象； （D）通電導(dǎo)體在磁場里會受到力的作用。答：（C）。2. 如圖所示，光滑固定導(dǎo)軌、水平放置，兩根導(dǎo)體棒和平行放在導(dǎo)軌上，形成一個(gè)閉合回路，當(dāng)一條形磁鐵從高處下落接近回路時(shí)（A）和將互相靠近； （B）和均向左運(yùn)動；（C）和將互相遠(yuǎn)離； （D）和均向右運(yùn)動。答：（A）。3. 如圖所示，光滑固定導(dǎo)軌M、N水平放置，兩根導(dǎo)體棒P、Q平行放在導(dǎo)軌上，形成一個(gè)閉合回路，當(dāng)一條形磁鐵從高處下落接近回路時(shí) （A）磁鐵的加速度大于； （B）磁鐵的加速度小于；（C）磁

2、鐵的加速度開始時(shí)小于，后來大于；（D）磁鐵的加速度開始時(shí)大于，后來小于。答：（B）。4. 關(guān)于感應(yīng)電動勢的正確說法是： （A）導(dǎo)體回路中的感應(yīng)電動勢的大小與穿過回路的磁感應(yīng)通量成正比；（B）當(dāng)導(dǎo)體回路所構(gòu)成的平面與磁場垂直時(shí)，平移導(dǎo)體回路不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢；（C）只要導(dǎo)體回路所在處的磁場發(fā)生變化，回路中一定產(chǎn)生感應(yīng)電動勢；（D）將導(dǎo)體回路改為絕緣體環(huán)，通過環(huán)的磁通量發(fā)生變化時(shí)，環(huán)中有可能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。答：（D）。5. 交流發(fā)電機(jī)是根據(jù)下列哪個(gè)原理制成的? （A）電磁感應(yīng)； （B）通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動；（C）奧斯特實(shí)驗(yàn)； （D）磁極之間的相互作用。答：（A）。6. 關(guān)于產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，

3、下面說法正確的是 （A）任何導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動都產(chǎn)生感應(yīng)電流；（B）只要導(dǎo)體在磁場中做切割磁力線運(yùn)動時(shí)，導(dǎo)體中都能產(chǎn)生感應(yīng)電流；（C）閉合電路的一部分導(dǎo)體，在磁場里做切割磁力線運(yùn)動時(shí)，導(dǎo)體中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流；（D）閉合電路的一部分導(dǎo)體，在磁場里沿磁力線方向運(yùn)動時(shí)，導(dǎo)體中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。答：（C）7. 對于法拉第電磁感應(yīng)定律,下列說法哪個(gè)是錯(cuò)誤的： （A）負(fù)號表示與的方向相反；（B）負(fù)號是約定和的正方向符合右手螺旋配合關(guān)系時(shí)的結(jié)果；（C）負(fù)號是楞次定律的體現(xiàn)；（D）用上式可以確定感應(yīng)電動勢的大小和方向。答：（A）。8. 一金屬在均勻磁場中繞通過點(diǎn)的垂直軸作錐形勻速度旋轉(zhuǎn)，棒長，與軸角為，旋轉(zhuǎn)角速

4、度為，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，方向與軸一致。兩端的電勢差是 （A）； （B） （C）； （D）。答：（D）。9. 將形狀完全相同的銅環(huán)和木環(huán)靜止放置，并使通過兩環(huán)面的磁通量隨時(shí)間的變化率相等，則不計(jì)自感時(shí) （A）銅環(huán)中有感應(yīng)電動勢，木環(huán)中無感應(yīng)電動勢（B）銅環(huán)中感應(yīng)電動勢大，木環(huán)中感應(yīng)電動勢小（C）銅環(huán)中感應(yīng)電動勢小，木環(huán)中感應(yīng)電動勢大（D）兩環(huán)中感應(yīng)電動勢相等。答：（D）。10. 一無限長直導(dǎo)體薄板寬為，板面與軸垂直，板的長度方向沿軸，板的兩側(cè)與一個(gè)伏特計(jì)相接。整個(gè)系統(tǒng)放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為的均勻磁場中，的方向沿正方向。如果伏特計(jì)與導(dǎo)體平板均以速度向正方向運(yùn)動，則伏特計(jì)指示的讀數(shù)值為 （A）； （B）； （

5、C）； （D）。答：（A）。11. 感生電場是 （A）由電荷激發(fā)，是無源場； （B）由電荷激發(fā)，是有源場；（C）由變化的磁場激發(fā)，是無源場； （D）由變化的磁場激發(fā)，是有源場。答：（C）。12. 導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場中，繞通過點(diǎn)的垂直于棒且沿磁場方向的轉(zhuǎn)動（角速度與同方向），的長度為棒長的，則 （A）點(diǎn)比點(diǎn)的電勢高 （B）點(diǎn)比點(diǎn)的電勢低（C）點(diǎn)和點(diǎn)的電勢相等 （D）有穩(wěn)恒電流從點(diǎn)流向點(diǎn)。答：（A）。13. 由導(dǎo)體組成的一矩形線框，以勻速率從無磁場的空間進(jìn)入一個(gè)均勻磁場中，然后從磁場中出來，又在無磁場空間中運(yùn)動。問下列圖中哪一個(gè)圖正確表示了線框中電流對時(shí)間的函數(shù)關(guān)系。 （A）圖（a）； （B）圖（b

6、）； （C）圖（c）； （D）圖（d）。答：（B）。14. 長度為的直導(dǎo)線在均勻磁場中以速度移動，直導(dǎo)線中的電動勢為 （A） （B） （C） （D）0答：（D）。15. 渦旋電場和靜電場存在差別。以下表達(dá)正確的是 （A）渦旋電場是由靜止電荷產(chǎn)生的，電場線從正電荷出發(fā)，終止于負(fù)電荷（B）靜電場是無頭無尾的閉合曲線（C）靜電場一般情況下環(huán)流不為零 （D）渦旋電場是無源場。答：（D）。16. 矩形區(qū)域?yàn)榫鶆蚍€(wěn)恒磁場，半圓形閉合導(dǎo)線回路在紙面內(nèi)繞軸作逆時(shí)針方向勻角速轉(zhuǎn)動，點(diǎn)是圓心且恰好落在磁場的邊緣上，從半圓形閉合導(dǎo)線完全在磁場外時(shí)開始計(jì)時(shí)，哪條函數(shù)圖象屬于半圓形導(dǎo)線回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢？ 答：（A

7、）。17. 忽略空氣阻力。當(dāng)不太長的條形磁鐵在閉合線圈內(nèi)作振動時(shí) （A）振幅會逐漸加大 （B）振幅會逐漸減少（C）振幅不變 （D）振幅先減小后增大。答：（B）。18. 無限長的載流導(dǎo)線附近放置一矩形閉合線圈，開始時(shí)線圈與導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，且線圈中兩條邊與導(dǎo)線平行。當(dāng)線圈以相同的速率在圖示的三種不同方向平動時(shí)，線圈感應(yīng)電流 （A） 以情況中為最大 （B）以情況中為最大（C）以情況中為最大 （D）情況和情況相同答：（B）。19. 為水平面內(nèi)兩根平行金屬導(dǎo)軌，與為垂直于導(dǎo)軌并可在其上自由滑動的兩根直裸導(dǎo)線，外磁場垂直水平面向上。當(dāng)外力使向右平移時(shí)， （A）不動 （B）轉(zhuǎn)動 （C）向左移動 （D）向右

8、移動答：（D）。2 填空題1. 鐵路的兩條鐵軌相距L，火車以v的速度前進(jìn)，火車所在地處地磁場強(qiáng)度在豎直方向上的分量為。兩條鐵軌除與車輪接通外，彼此是絕緣的。兩條鐵軌的間的電勢差U為 。答：。2. 如圖所示，把一根條形磁鐵從同樣高度插到線圈中同樣的位置處，第一次快插，第二次慢插，兩情況下線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小關(guān)系是_答：>。（也可填“大于”）3. 當(dāng)穿過一個(gè)閉合導(dǎo)體回路所包圍的面積內(nèi)的 發(fā)生變化時(shí)，在導(dǎo)體回路中就會產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象。答：磁通量。4. 把一個(gè)面積為，總電阻為的圓形金屬環(huán)平放在水平面上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場豎直向下，當(dāng)把環(huán)翻轉(zhuǎn)的過程中，流過環(huán)某一橫截面

9、的電量為 。答：。5. 楞次定律：感生電流的磁場所產(chǎn)生的磁通量總是_。答：反抗回路中原磁通量的改變。6. 如圖所示，把一根條形磁鐵從同樣高度插到線圈中同樣的位置處，第一次快插，第二次慢插，兩情況下通過線圈截面電量的大小關(guān)系是_答：=。（也可填“等于”）7. 楞次定律是_定律在電磁現(xiàn)象領(lǐng)域中的表現(xiàn)。答：能量守恒。8 英國物理學(xué)家 經(jīng)過堅(jiān)持不懈的努力做了大量的實(shí)驗(yàn)，終于發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。 答：法拉弟。（也可用外文：Faraday）9. 用導(dǎo)線制造成一半徑為的閉合圓形線圈，其電阻，均勻磁場垂直于線圈平面。欲使電路有一穩(wěn)定的感應(yīng)電流，的變化率應(yīng)為_。答：。10. 如圖所示，有一磁感強(qiáng)度的水平勻強(qiáng)磁場

10、，垂直勻強(qiáng)磁場放置一很長的金屬框架，框架上有一導(dǎo)體保持與框架邊垂直、由靜止開始下滑。已知長，質(zhì)量為，電阻為，框架電阻不計(jì)，取，導(dǎo)體下落的最大速度_。答：。11. 如果導(dǎo)體不是閉合的，即使導(dǎo)體在磁場里做切割磁力線運(yùn)動也不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，但在導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生_。 答：感應(yīng)電動勢。12. 金屬桿處于磁感強(qiáng)度的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面向里（如圖所示）。已知，當(dāng)金屬桿在圖中標(biāo)明的速度方向運(yùn)動時(shí)，測得兩點(diǎn)間的電勢差是，則可知兩點(diǎn)間的電勢差 。答：。13.半徑為的無限長密繞螺線管，單位長度上的匝數(shù)為，通以交變電流，則圍在管外的同軸圓形回路(半徑為)上的感生電動勢為 。答：。14. 電磁感應(yīng)定律數(shù)學(xué)表達(dá)式的

11、微分形式是 。答： 15. 圖中，半圓形線圈感應(yīng)電動勢的方向?yàn)?。答：順時(shí)針方向。16. 在一橫截面積為0.2的100匝圓形閉合線圈，電阻為0.2。線圈處在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直線圈截面，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖所示。線圈中感應(yīng)電流的大小是_。答：。17. 如圖所示，U形導(dǎo)線框固定在水平面上，右端放有質(zhì)量為m的金屬棒ab，ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為，它們圍成的矩形邊長分別為L1、L2，回路的總電阻為R。從t=0時(shí)刻起，在豎直向上方向加一個(gè)隨時(shí)間均勻變化的勻強(qiáng)磁場B=kt，（k>0）那么在t為_時(shí)，金屬棒開始移動。答：。3 計(jì)算題1. 磁場沿方向，磁感強(qiáng)度大小為，在平面內(nèi)有一

12、矩形線框，在時(shí)刻的位置如圖所示，求線框以的速度平行于軸勻速運(yùn)動時(shí)，線框中的感應(yīng)電動勢與的函數(shù)關(guān)系。 解答及評分標(biāo)準(zhǔn)： 解法一的方向?yàn)檩S負(fù)向，邊的感應(yīng)電動勢為。 （4分）設(shè)邊感應(yīng)電動勢為，邊的為，方向分別為從到、從到，矩形框的總電動勢 （4分）方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向。 （2分）解法二 取逆時(shí)針方向?yàn)榛芈防@行方向，若，則其沿回路繞行方向，反之亦然。穿過矩形框的磁通量為= （4分）其中。矩形框中的電動勢為 （4分）方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向。 （2分）2. 中子星表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度為。若將一個(gè)電阻，半徑為的金屬圓環(huán)放在中子星的表面翻轉(zhuǎn)，流過圓環(huán)截面的最大電荷量為多少 ？解答及評分標(biāo)準(zhǔn)：金屬環(huán)在翻轉(zhuǎn)中要獲得流

13、穿過環(huán)截面的感應(yīng)電量的最大值，應(yīng)將翻轉(zhuǎn)前金屬環(huán)面的法線方向置于中子星磁場方向，則通過環(huán)面的磁通量有最大值，翻轉(zhuǎn)后磁通量為最大負(fù)值，這樣翻轉(zhuǎn)才有最大的磁通量改變，才能產(chǎn)生最大的感應(yīng)電量。 在中子星表面， 最大感應(yīng)電荷量為 （6分） （4分）3. 長直導(dǎo)線與矩形單匝線圈共面放置，導(dǎo)線與線圈的長邊平行。矩形線圈的邊長分別為，它到直導(dǎo)線的距離為（如圖）。當(dāng)直導(dǎo)線中通有電流時(shí)，求矩形線圈中的感應(yīng)電動勢。解答及評分標(biāo)準(zhǔn)：長直導(dǎo)線中通有電流，則空間的磁場分布為 （3分）穿過矩形線圈的磁通為 （3分）矩形線圈中感應(yīng)電動勢為 （4分） 4.一載流長直導(dǎo)線中電流為，一矩形線框置于同一平面中，線框以速度垂直于導(dǎo)體運(yùn)

14、動，如圖所示。當(dāng)線框邊與導(dǎo)線的距離為時(shí)，試用法拉第電磁感應(yīng)定律求出此時(shí)線框內(nèi)的感應(yīng)電動勢，并標(biāo)明其方向。 解答及評分標(biāo)準(zhǔn)： 法拉第定律需先求穿過閉合回路的磁通量。 在線框平面內(nèi)凡與長直導(dǎo)線距離相等處大小相等方向相同，而在垂直長直導(dǎo)線方向大小不等，于是計(jì)算穿過矩形框的磁通量時(shí)，應(yīng)該取平行于長直導(dǎo)線的細(xì)長條面元，面元內(nèi)各點(diǎn)磁感強(qiáng)度可視為大小相等方向相同，其磁通量等于磁感強(qiáng)度與面積的乘積，再積分計(jì)算整個(gè)矩形框的磁通量。解：如圖所示，以長直導(dǎo)線為坐標(biāo)原點(diǎn)取軸向右。時(shí)刻邊距長直導(dǎo)線為。 在框內(nèi)取寬為的面元，面元法線垂直紙面向里，穿過矩形框的磁通量為 （2分） （2分）當(dāng)時(shí)矩形框上的電動勢為 （2分）即矩

15、形框電動勢的方向?yàn)椤?（4分）也可以用楞次定律判定框內(nèi)電動勢的方向?yàn)榉较颉?. 如圖（a），均勻磁場被限制在半徑為的圓柱形空間，磁感強(qiáng)度對時(shí)間的變化率，在圓柱形空間外與磁場垂直的平面內(nèi)有一導(dǎo)體。（1）計(jì)算上的感應(yīng)電動勢；（2）兩點(diǎn)間的電勢哪點(diǎn)有高？（3）在圖中表示出兩點(diǎn)的渦旋電場強(qiáng)度方向。 分析磁場局限在圓柱形空間內(nèi)部，連接，計(jì)算穿過三角形的磁通量時(shí)，只需計(jì)算該三角形所包圍的圓柱形空間內(nèi)扇形面積的磁通量。解1（1） 如圖（a），連接，穿過的磁通量與穿過扇形的磁通量相等為 （2分）（2），應(yīng)用楞次定律判定電動勢從，所以點(diǎn)的電勢高。（3）、都在該點(diǎn)切線方向，且沿逆時(shí)針繞行的切線方向。 解2 （1）

16、 如圖（b），在上取線元方向從到，到圓心的距離為，有 （4分） 而，上的感生電動勢為 其中 （2分）得 （4分） 6. 一導(dǎo)線彎成如圖的形狀，在均勻磁場中繞軸轉(zhuǎn)動，角速度為。若電路的總電阻為，當(dāng)時(shí)從圖示的位置開始轉(zhuǎn)動。當(dāng)磁感強(qiáng)度為常量時(shí)，求導(dǎo)線中的感應(yīng)電流和感應(yīng)電動勢。解：為常量，時(shí)刻穿過線圈的磁通量為 （3分）線圈上的感應(yīng)電動勢為 （4分）線圈上的感應(yīng)電流為 （3分） 7. 如圖（a），在通有電流的無限長直導(dǎo)線附近，有一直角三角形線圈與其共面，并以速度垂直于導(dǎo)線運(yùn)動，求當(dāng)線圈的點(diǎn)距導(dǎo)線為時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動勢的大小及方向。已知。解答及評分標(biāo)準(zhǔn)：解法一 用動生電動勢的定義如圖（a），取為回路繞

17、行方向。對于段， 方向豎直向上，平行長直導(dǎo)線，在上與相距為處取線元，方向，動生電動勢為 （1分）方向。 （1分）對于段，方向豎直向上，得 （1分）方向。 （1分）對于段，方向與垂直，則 （1分）所以直角三角形線框上電動勢大小為 （2分）因，則，表明感應(yīng)電動勢方向?yàn)椤?（3分） 解法二用法拉第定律如圖（b），在距直導(dǎo)線處取寬為的面元，面元法線方向垂直紙面向里。設(shè)時(shí)刻點(diǎn)距離長直導(dǎo)線，面元處磁感強(qiáng)度方向垂直紙面向里，大小為 （2分）穿過直角三角形的磁通量為 （2分）當(dāng)時(shí)，應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律，直角三角形中的感應(yīng)電動勢為 （3分）因，則，表明感應(yīng)電動勢方向?yàn)椤?（3分） 8. 如圖所示， 均勻磁場與

18、半徑為的圓線圈垂直 （圖中表示繞行回路的正方向）。如果磁感強(qiáng)度隨時(shí)間的變化的規(guī)律為，其中和為常量， 試將線圈中的感應(yīng)電動勢表示為時(shí)間的函數(shù)，并標(biāo)明方向。分析 本題用法拉第定律可方便求解。 解 回路繞行方向?yàn)槟鏁r(shí)針， 穿過圓線圈的磁通量為 （5分）圓線圈上的電動勢為 （5分）方向沿回路正方向即逆時(shí)針方向。 9. 如圖所示，在與均勻磁場垂直的平面內(nèi)有一折成角的型導(dǎo)線框，其邊可以自由滑動，并保持與其它兩邊接觸。今使，當(dāng)時(shí)，由點(diǎn)出發(fā)，以勻速平行于滑動，已知磁場隨時(shí)間的變化規(guī)律為，求線框中的感應(yīng)電動勢與時(shí)間的關(guān)系。分析 導(dǎo)線在磁場中運(yùn)動，磁感強(qiáng)度又隨時(shí)間變化，因而線框中的電動勢由動生電動勢和感生電動勢兩

19、部分組成，可以直接求出面積不斷變化的回路任一時(shí)刻的磁通量，再應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律求解。也可以分別計(jì)算由于邊滑動產(chǎn)生的動生電動勢和由于線框中磁感強(qiáng)度隨時(shí)間變化引起磁通量變化產(chǎn)生的感生電動勢。解1 取順時(shí)針方向?yàn)榛芈防@行方向， 時(shí)刻穿過型導(dǎo)線框的磁通量為 （3分）其中，應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律，導(dǎo)線框上的感應(yīng)電動勢為 （3分） （4分）負(fù)號表明與回路繞行方向相反，即沿逆時(shí)針方向。解2 由于邊滑動產(chǎn)生的動生電動勢為 （3分）沿方向。時(shí)刻回路面積，取逆時(shí)針方向?yàn)榛芈防@行方向，回路法向矢量與相反，則 （3分）總感應(yīng)電動勢為 （4分）沿逆時(shí)針方向。 10.一長為的導(dǎo)體棒，在與一均勻磁場垂直的平面內(nèi)，繞位于處的軸以勻角速度沿反時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，磁場方向如圖所示，磁感強(qiáng)度大小為，求導(dǎo)體棒內(nèi)的感應(yīng)電動勢，并指出哪一端電勢較高。解答及評分標(biāo)準(zhǔn)： 導(dǎo)體棒在磁場中轉(zhuǎn)動，導(dǎo)體棒切割磁感線，棒中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。如果轉(zhuǎn)軸位于處的處，棒兩端電勢相等，與轉(zhuǎn)軸間有電勢差。假如用銅盤代替導(dǎo)體棒，盤心與盤邊緣便有一定的電勢差，分別用導(dǎo)線從盤心和盤邊緣接出，就構(gòu)成一個(gè)直流發(fā)電