第四章 電磁感應(yīng)（教）

第四章電磁感應(yīng)1劃時代的發(fā)現(xiàn)2探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件課時演練·促提升A組1.如圖所示,一個矩形線圈與兩條通有相同大小電流的平行直導(dǎo)線處于同一平面,并且處在兩導(dǎo)線的中央,則()A.兩導(dǎo)線電流同向時,穿過線圈的磁通量為零B.兩導(dǎo)線電流反向時,穿過線圈的磁通量為零C.兩導(dǎo)線電流同向或反向,穿過線圈的磁通量都相等D.兩導(dǎo)線電流產(chǎn)生的磁場是不均勻的,不能判定穿過線圈的磁通量是否為零解析:根據(jù)安培定則,兩導(dǎo)線電流同向時,它們在線圈處產(chǎn)生的磁場反向,穿過線圈的磁通量為零;兩導(dǎo)線電流反向時,它們在線圈處產(chǎn)生的磁場同向,穿過線圈的磁通量不為零,故選項A正確。答案:A2.如圖所示,條形磁鐵正上方放置一矩形線框,線框平面水平且與條形磁鐵平行。則線框由N極端勻速平移到S極端的過程中,線框中的感應(yīng)電流的情況是()A.線框中始終無感應(yīng)電流B.線框中始終有感應(yīng)電流C.線框中開始有感應(yīng)電流,當線框運動到磁鐵中部時無感應(yīng)電流,過中部后又有感應(yīng)電流D.線框中開始無感應(yīng)電流,當線框運動到磁鐵中部時有感應(yīng)電流,過中部后又無感應(yīng)電流解析:先畫出條形磁鐵的磁場分布情況,然后分析線圈在平移過程中,穿過線框的磁通量的變化情況,可知,穿過線圈的磁通量始終在變化,故B正確。答案:B3.如圖所示,矩形線框在磁場內(nèi)做的各種運動中,能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()解析:產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是穿過線圈的磁通量發(fā)生變化,選項B符合要求。答案:B4.如圖所示,豎直放置的長直導(dǎo)線通以圖示方向的電流,有一矩形金屬線框abcd與導(dǎo)線處在同一平面內(nèi),下列情況下,矩形線框中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()A.導(dǎo)線中電流變大B.線框向右平動C.線框向下平動D.線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動解析:導(dǎo)線中電流變大,則周圍的磁感應(yīng)強度增強,線框中磁通量增大,可以產(chǎn)生感應(yīng)電流;線框向右平動時,線框中的磁感應(yīng)強度減小,磁通量減小,可以產(chǎn)生感應(yīng)電流;線框向下平動時,線框中的磁感應(yīng)強度不變,磁通量不變,不會產(chǎn)生感應(yīng)電流;線框以ad邊為軸轉(zhuǎn)動時,線框中的磁通量發(fā)生變化,會產(chǎn)生感應(yīng)電流,故選項A、B、D不合題意,選項C符合題意。答案:C5.如圖所示,一通電螺線管b放在閉合金屬線圈a內(nèi),螺線管的中心線恰好和線圈的一條直徑MN重合。要使線圈a中產(chǎn)生感應(yīng)電流,可采用的方法有()A.使螺線管在線圈a所在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動B.使螺線管上的電流發(fā)生變化C.使線圈以MN為軸轉(zhuǎn)動D.使線圈以與MN垂直的直徑為軸轉(zhuǎn)動解析:圖示位置,線圈a所在平面與磁感線平行,穿過線圈的磁通量為零,當按A、B、C所述方式變化時,線圈a所在平面仍與磁感線平行,磁通量不變,不產(chǎn)生感應(yīng)電流;按D所述方式變化時,由于線圈與磁場夾角變化引起磁通量變化,能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流,故選D。答案:D6.(多選)如圖所示是截面為等腰直角形的三棱柱,其側(cè)面abcd為正方形,邊長為L,將它按圖示位置放置于豎直向下的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度為B,下面說法中正確的是()A.通過abcd平面的磁通量大小為B·L2B.通過dcfe平面的磁通量大小為B·L2C.通過abfe平面的磁通量大小為B·L2D.通過整個三棱柱的磁通量為零解析:由公式Φ=BScosθ可以得出通過側(cè)面abcd的磁通量Φ1=BL2cos45°=BL2,A錯誤;通過平面dcfe的磁通量Φ2=BL·L,B正確;通過平面abfe的磁通量Φ3=B·L2cos90°=0,C錯誤;而整個三棱柱表面是個閉合曲面,穿入與穿出的磁感線條數(shù)相等,即穿過它的凈磁感線的條數(shù)是0,故穿過整個三棱柱的磁通量為零,D正確。答案:BD7.(多選)如圖所示,A、B兩回路中各有一開關(guān)S1、S2,且回路A中接有電源,回路B中接有靈敏電流計,下列操作及相應(yīng)的結(jié)果中可能的是()A.先閉合S2,后閉合S1的瞬間,電流計指針偏轉(zhuǎn)B.S1、S2閉合后,在斷開S2的瞬間,電流計指針偏轉(zhuǎn)C.先閉合S1,后閉合S2的瞬間,電流計指針偏轉(zhuǎn)D.S1、S2閉合后,在斷開S1的瞬間,電流計指針偏轉(zhuǎn)解析:回路A中有電源,當S1閉合后,回路中有電流,產(chǎn)生磁場,回路B中有磁通量。在S1閉合或斷開的瞬間,回路A中的電流從無到有或從有到無,產(chǎn)生的磁場發(fā)生變化,從而使穿過回路B的磁通量發(fā)生變化,此時若S2是閉合的,則回路B中有感應(yīng)電流,電流計指針偏轉(zhuǎn),所以選項A、D正確。答案:AD8.如圖所示為法拉第研究“磁生電”現(xiàn)象的實驗裝置原理圖。兩個線圈分別繞在一個鐵環(huán)上,線圈A接直流電源,線圈B接靈敏電流表,下列哪種情況不可能使線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電流()A.開關(guān)S閉合或斷開瞬間B.開關(guān)S閉合一段時間之后C.開關(guān)S閉合后,改變滑動變阻器滑片的位置時D.拿走鐵環(huán),再做這個實驗,開關(guān)S閉合或斷開的瞬間解析:根據(jù)法拉第對產(chǎn)生感應(yīng)電流的五類概括,選項A、C、D符合變化的電流(變化的磁場)產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象。而開關(guān)S閉合一段時間之后,A線圈中是恒定電流,產(chǎn)生恒定的磁場,B線圈中磁通量穩(wěn)定不變,故不能使B線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,故選項B符合題意。答案:B9.要研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象實驗,為了能明顯地觀察到實驗現(xiàn)象,請在如圖所示的實驗器材中,選擇必要的器材,在圖中用實線接成相應(yīng)的實物電路圖。答案:實物電路圖如圖所示。B組1.如圖所示,在勻強磁場中的U形導(dǎo)軌上,有兩根等長的平行導(dǎo)線ab和cd,以相同的速度v勻速向右滑動。為使ab中有感應(yīng)電流產(chǎn)生,對開關(guān)S來說()A.打開和閉合都可以 B.應(yīng)打開C.打開和閉合都不行 D.應(yīng)閉合解析:若開關(guān)打開,導(dǎo)線運動時,閉合回路abdc中磁通量不變,不產(chǎn)生感應(yīng)電流;若開關(guān)閉合,導(dǎo)線運動時,閉合回路abNM中磁通量變化,產(chǎn)生感應(yīng)電流。所以,應(yīng)選D選項。答案:D2.如圖所示,在條形磁鐵的外面套著一個閉合金屬彈簧線圈P,現(xiàn)用力從四周拉彈簧線圈,使線圈包圍的面積變大,則下列關(guān)于穿過彈簧線圈磁通量的變化以及線圈中是否有感應(yīng)電流產(chǎn)生的說法中,正確的是()A.磁通量增大,有感應(yīng)電流產(chǎn)生B.磁通量增大,無感應(yīng)電流產(chǎn)生C.磁通量減小,有感應(yīng)電流產(chǎn)生D.磁通量減小,無感應(yīng)電流產(chǎn)生解析:本題中條形磁鐵磁感線的分布如圖所示(從上向下看)。磁通量是指穿過一個面的磁感線的多少,由于垂直紙面向外的和垂直紙面向里的磁感線要抵消一部分,當彈簧線圈P的面積擴大時,垂直紙面向里的磁感線條數(shù)增加,而垂直紙面向外的磁感線條數(shù)是一定的,故穿過P的磁通量將減小,回路中會有感應(yīng)電流產(chǎn)生。答案:C3.(多選)2013年12月2日1時30分,我國嫦娥三號搭載月球車“玉兔號”從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心順利升空,正式開始探月之旅。假如月球車登月后要探測一下月球表面是否有磁場,應(yīng)該怎樣進行實驗()A.直接將電流表放于月球表面,看是否有示數(shù)來判斷磁場有無B.將電流表與線圈組成閉合電路,使線圈沿某一方向運動,若電流表無示數(shù),則判斷月球表面無磁場C.將電流表與線圈組成閉合電路,使線圈沿某一方向運動,若電流表有示數(shù),則判斷月球表面有磁場D.將電流表與線圈組成閉合電路,使線圈分別繞兩個互相垂直的軸轉(zhuǎn)動,月球表面若有磁場,則電流表至少有一次示數(shù)不為零解析:只要線圈中能產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流表有示數(shù),就說明月球上一定有磁場。如果沒有電流,只能說明線圈中的磁通量沒有發(fā)生變化,需要變換轉(zhuǎn)動軸或運動方向再試。如果線圈分別繞兩個互相垂直的軸轉(zhuǎn)動,當空間有磁場時,至少會有一次產(chǎn)生感應(yīng)電流,C、D正確。答案:CD4.(多選)下列說法中正確的是()A.只要導(dǎo)體相對磁場運動,導(dǎo)體中就一定會產(chǎn)生感應(yīng)電流B.閉合導(dǎo)體回路在磁場中做切割磁感線運動,導(dǎo)體回路中不一定會產(chǎn)生感應(yīng)電流C.只要穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量不為零,導(dǎo)體回路中就一定會產(chǎn)生感應(yīng)電流D.只要穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化,導(dǎo)體回路中就一定會產(chǎn)生感應(yīng)電流解析:產(chǎn)生感應(yīng)電流要有兩個條件:一是導(dǎo)體回路要閉合;二是穿過導(dǎo)體回路的磁通量要發(fā)生變化,故D正確;如果導(dǎo)體沒有構(gòu)成閉合回路或構(gòu)成閉合回路但沿磁感線運動,導(dǎo)體中就沒有感應(yīng)電流,故A錯誤;如果閉合導(dǎo)體回路在與回路平面垂直的磁場中運動,兩邊都切割磁感線,但閉合導(dǎo)體回路的磁通量仍沒有發(fā)生變化,也不產(chǎn)生感應(yīng)電流,故B正確;穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量不為零,但如果磁通量沒有變化,回路中就沒有感應(yīng)電流,故C錯誤。答案:BD5.如圖所示,矩形線圈abcd左半邊處在勻強磁場中,右半邊在磁場外,磁感應(yīng)強度為B,線圈一半的面積為S,初始時磁場垂直于線圈平面,求下列情況中線圈中磁通量的變化量:(1)以ab邊為軸線圈轉(zhuǎn)過90°。(2)以ab邊為軸線圈轉(zhuǎn)過60°。(3)以中線ef為軸線圈轉(zhuǎn)過180°。解析:(1)線圈初始磁通量Φ1=BS,轉(zhuǎn)過90°后,Φ2=0,所以ΔΦ=Φ2-Φ1=-BS,大小為BS。(2)當線圈以ab邊為軸邊轉(zhuǎn)過60°時,矩形線圈恰好全部進入磁場,Φ2=B·2Scos60°=BS,所以ΔΦ=Φ2-Φ1=0,說明磁通量未發(fā)生變化。(3)當線圈繞中線轉(zhuǎn)過180°時,因為Φ1=BS,磁感線是垂直于線圈的正前面向里穿過的,當線圈繞中線轉(zhuǎn)過180°時,線圈的正后面轉(zhuǎn)到正前面,磁感線是從原正后面向里穿過的,故Φ2=-BS,所以ΔΦ=Φ2-Φ1=-2BS,大小為2BS。答案:見解析。6.如圖是研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象實驗所需的器材,用實線將帶有鐵芯的線圈A、電源、滑動變阻器和開關(guān)連接成原線圈回路,將小量程電流表和線圈B連接成副線圈回路,并列舉出在實驗中能夠改變副線圈回路磁通量,使副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種方法:(1)。

(2)。

(3)。

答案:實線連接,如圖所示。(1)A線圈在B線圈中,合上(或斷開)開關(guān)瞬間(2)將原線圈插入副線圈或從副線圈中抽出的過程中(3)A線圈在B線圈中,移動滑動變阻器的滑片時3楞次定律課時演練·促提升A組1.關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象,下列說法中正確的是()A.感應(yīng)電流的磁場總是與原磁場方向相反B.閉合線圈放在變化的磁場中就一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流C.閉合線圈放在勻強磁場中做切割磁感線運動時,一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流D.感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁場的磁通量的變化解析:電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,若磁通量減小,則感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相同,選項A錯誤;若閉合線圈平面與磁場方向平行,則無論磁場強弱如何變化,穿過線圈的磁通量始終為零,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,選項B錯誤;若線圈切割磁感線時,穿過線圈的磁通量不發(fā)生變化,則不能產(chǎn)生感應(yīng)電流,選項C錯誤;只有選項D正確。答案:D2.如圖所示,一線圈用細桿懸于P點,開始時細桿處于水平位置,釋放后讓它在勻強磁場中運動,已知線圈平面始終與紙面垂直,當線圈第一次通過位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ時(位置Ⅱ正好是細桿豎直位置),線圈內(nèi)的感應(yīng)電流方向(順著磁場方向看去)是()A.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置均是順時針方向B.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置均是逆時針方向C.Ⅰ位置是順時針方向,Ⅱ位置為零,Ⅲ位置是逆時針方向D.Ⅰ位置是逆時針方向,Ⅱ位置為零,Ⅲ位置是順時針方向解析:線圈由初始位置向Ⅰ位置運動過程中,沿磁場方向的磁通量逐漸增大,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反,從右向左穿過線圈,根據(jù)安培定則,Ⅰ位置時感應(yīng)電流的方向(沿磁感線方向看去)是逆時針方向;在Ⅱ位置時由左向右穿過線圈的磁通量最大,由Ⅱ位置向Ⅲ位置運動時,向右穿過線圈的磁通量減少,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場方向向右,阻礙它的減少,根據(jù)安培定則可判定Ⅲ位置的電流方向(沿磁感線方向看去)是順時針方向,且知Ⅱ位置時感應(yīng)電流為零。故選D。答案:D3.閉合線圈abcd運動到如圖所示的位置時,bc邊所受到的磁場力方向向下,那么線圈的運動情況是()A.向左平動進入磁場B.向右平動出磁場C.向上平動D.向下平動解析:當bc受力向下時,說明感應(yīng)電流方向由b指向c,當向左進入磁場時,磁通量增加,感應(yīng)電流的磁場方向應(yīng)該與原磁場方向相反,垂直紙面向里,用右手螺旋定則可以判斷感應(yīng)電流方向為順時針方向。答案:A4.如圖所示,一根條形磁鐵自左向右穿過一個閉合螺線管,則電路中()A.始終有感應(yīng)電流自a向b流過電流表GB.始終有感應(yīng)電流自b向a流過電流表GC.先有a→G→b方向的感應(yīng)電流,后有b→G→a方向的感應(yīng)電流D.將不會產(chǎn)生感應(yīng)電流解析:條形磁鐵從左邊進入螺線管的過程中,在螺線管內(nèi)產(chǎn)生的磁場方向向右,且穿過螺線管的磁通量不斷增加,根據(jù)楞次定律,產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是a→G→b;條形磁鐵從螺線管中向右穿出的過程中,在螺線管中產(chǎn)生的磁場方向仍向右,穿過螺線管的磁通量不斷減小,根據(jù)楞次定律,產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是b→G→a,故C正確。答案:C5.如圖所示,磁鐵垂直于銅環(huán)所在平面,當磁鐵突然向銅環(huán)運動時,銅環(huán)的運動情況是()A.向右擺動 B.向左擺動C.靜止 D.轉(zhuǎn)動解析:銅環(huán)只有向右運動,才能阻礙穿過銅環(huán)的磁通量的增加。答案:A6.如圖所示,矩形線框與長直導(dǎo)線在同一平面內(nèi),當矩形線框從直導(dǎo)線的左側(cè)平移到右側(cè)的過程中線框內(nèi)感應(yīng)電流的方向為()A.先順時針,后逆時針B.先逆時針,后順時針C.先順時針,后逆時針,再順時針D.先逆時針,后順時針,再逆時針解析:直線電流產(chǎn)生的磁場在右側(cè)垂直紙面向里,在左側(cè)垂直線面向外,線框從左向右平移時,磁通量是先從垂直紙面向外的增強到減弱(線框通過導(dǎo)線時),當線框正通過直線電流的中間時,磁通量為零,繼續(xù)向右運動時磁通量從垂直紙面向里的增強又到減弱,根據(jù)楞次定律和右手定則,感應(yīng)電流的方向先為順時針,后為逆時針,再順時針。答案:C7.如圖所示,一質(zhì)量為m的條形磁鐵用細線懸掛在天花板上,細線從一水平金屬圓環(huán)中穿過?，F(xiàn)將環(huán)從位置Ⅰ釋放,經(jīng)過磁鐵到達位置Ⅱ。設(shè)環(huán)經(jīng)過磁鐵上端和下端附近時細線的張力分別為FT1和FT2,重力加速度大小為g,則()A.FT1>mg,FT2>mgB.FT1<mg,FT2<mgC.FT1>mg,FT2<mgD.FT1<mg,FT2>mg解析:當圓環(huán)經(jīng)過磁鐵上端時,磁通量增大,根據(jù)楞次定律可知磁鐵要把圓環(huán)向上推,又由牛頓第三定律可知圓環(huán)給磁鐵一個向下的磁場力,因此有FT1>mg;當圓環(huán)經(jīng)過磁鐵下端時,磁通量減小,根據(jù)楞次定律可知磁鐵要把圓環(huán)向上吸,同理圓環(huán)要給磁鐵一個向下的磁場力,因此有FT2>mg,所以只有A正確。答案:A8.(多選)如圖是驗證楞次定律實驗的示意圖,豎直放置的線圈固定不動,將磁鐵從線圈上方插入或拔出,線圈和電流表構(gòu)成的閉合回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。各圖中分別標出了磁鐵的極性、磁鐵相對線圈的運動方向以及線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向等情況,其中表示正確的是()解析:根據(jù)楞次定律可確定感應(yīng)電流的方向:如對C圖分析,當磁鐵向下運動時:(1)閉合線圈原磁場的方向——向上;(2)穿過閉合線圈的磁通量的變化——增加;(3)感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向——向下;(4)利用安培定則判斷感應(yīng)電流的方向——與圖中箭頭方向相同。線圈的上端為S極,磁鐵與線圈相互排斥。綜合以上分析知,C、D正確。答案:CDB組1.如圖所示,固定的水平長直導(dǎo)線中通有直流I,矩形線框與導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi),且一邊與導(dǎo)線平行。線框由靜止釋放,在下落過程中()A.穿過線框的磁通量保持不變B.線框中感應(yīng)電流方向保持不變C.線框所受安培力的合力為零D.線框的機械能不斷增大解析:線框下落過程中,穿過線框的磁通量減小,選項A錯誤;由楞次定律可判斷出感應(yīng)電流方向一直沿順時針方向,選項B正確;線框受到的安培力的合力豎直向上,但小于重力,則合力不為零,選項C錯誤;在下落過程中,安培力對線框做負功,則其機械能減小,選項D錯誤。答案:B2.如圖所示,當導(dǎo)線ab在電阻不計的金屬導(dǎo)軌上滑動時,線圈c向右擺動,則ab的運動情況是()A.向左或向右勻速運動B.向左或向右減速運動C.向左或向右加速運動D.只能向右勻加速運動解析:當導(dǎo)線ab在導(dǎo)軌上滑行時,線圈c向右運動,說明穿過線圈的磁通量正在減少,即右側(cè)回路中的感應(yīng)電流減小,導(dǎo)線正在減速運動,與方向無關(guān),故A、C、D錯誤,B正確。答案:B3.如圖所示,螺線管CD的導(dǎo)線繞向不明,當磁鐵AB插入螺線管時,電路中有圖示方向的電流產(chǎn)生,下列關(guān)于螺線管極性的判斷正確的是()A.C端一定是N極B.C端一定是S極C.C端的極性一定與磁鐵B端的極性相同D.無法判斷極性,因螺線管的繞法不明解析:AB的插入使螺線管磁通量增大而產(chǎn)生感應(yīng)電流,根據(jù)楞次定律知,感應(yīng)電流的磁場阻礙AB插入,因此,C端極性一定和B端極性相同。答案:C4.如圖所示,粗糙水平桌面上有一質(zhì)量為m的銅質(zhì)矩形線圈。當一豎直放置的條形磁鐵從線圈中線AB正上方等高快速經(jīng)過時,若線圈始終不動,則關(guān)于線圈受到的支持力FN及在水平方向運動趨勢的正確判斷是()A.FN先小于mg后大于mg,運動趨勢向左B.FN先大于mg后小于mg,運動趨勢向左C.FN先小于mg后大于mg,運動趨勢向右D.FN先大于mg后小于mg,運動趨勢向右解析:當一豎直放置的條形磁鐵從線圈中線AB正上方等高快速經(jīng)過時,線圈中向下的磁通量先增加后減小,由楞次定律可知,線圈中先產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流,后產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流,線圈的感應(yīng)電流磁場阻礙磁鐵的運動,故靠近時磁鐵與線圈相互排斥,線圈受排斥力向右下方,FN大于mg,線圈有水平向右運動的趨勢;離開時磁鐵與線圈相互吸引,線圈受到吸引力向右上方,FN小于mg,線圈有水平向右運動的趨勢。所以正確選項是D。答案:D5.(多選)如圖所示,導(dǎo)體AB、CD可在水平軌道上自由滑動,且兩水平軌道在中央交叉處互不相通。當導(dǎo)體棒AB向左移動時()A.AB中感應(yīng)電流的方向為A到BB.AB中感應(yīng)電流的方向為B到AC.CD向左移動D.CD向右移動解析:由右手定則可判斷導(dǎo)體AB中感應(yīng)電流方向為A→B,由左手定則可判斷導(dǎo)體CD受到向右的安培力作用而向右運動。答案:AD6.(多選)如圖所示,在勻強磁場中放有平行銅導(dǎo)軌,它與大線圈M相連,要使線圈N獲得順時針方向的感應(yīng)電流,則放在導(dǎo)軌上的裸金屬棒ab的運動情況是(兩線圈共面放置)()A.向右勻速運動 B.向左加速運動C.向右減速運動 D.向右加速運動解析:欲使線圈N產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流,則感應(yīng)電流的磁場方向應(yīng)為垂直紙面向里,由楞次定律可知有兩種情況:一是M中有順時針方向逐漸減小的電流,使其在N中的磁場方向向里,且磁通量在減小;二是M中有逆時針方向逐漸增大的電流,使其在N中的磁場方向向外,且磁通量在增大。因此,對于前者,應(yīng)使ab減速向右運動;對于后者,則應(yīng)使ab加速向左運動。故應(yīng)選B、C。(注意勻速運動只能產(chǎn)生恒定電流;勻變速運動產(chǎn)生均勻變化的電流)答案:BC4法拉第電磁感應(yīng)定律課時演練·促提升A組1.閉合電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小,跟穿過這一閉合電路的下列哪個物理量成正比()A.磁通量 B.磁感應(yīng)強度C.磁通量的變化率 D.磁通量的變化量解析:根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律表達式E=n知,閉合電路中感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化率成正比,而與磁通量Φ、磁感應(yīng)強度B、磁通量的變化量ΔΦ無關(guān),所以選項A、B、D錯誤,選項C正確。答案:C2.穿過一個單匝線圈的磁通量,始終以每秒均勻地增加2Wb,則()A.線圈中的感應(yīng)電動勢每秒增大2VB.線圈中的感應(yīng)電動勢每秒減小2VC.線圈中的感應(yīng)電動勢始終為2VD.線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢解析:根據(jù)題意,穿過線圈的磁通量始終每秒均勻增加2Wb,即穿過線圈的磁通量的變化率=2Wb/s,由法拉第電磁感應(yīng)定律知E=n=2V,所以選C。答案:C3.如圖所示,有一匝接在電容器C兩端的圓形導(dǎo)線回路,垂直于回路平面以內(nèi)存在著向里的勻強磁場B,已知圓的半徑r=5cm,電容C=20μF,當磁場B以4×10-2T/s的變化率均勻增加時,則()A.電容器a板帶正電,電荷量為2π×10-9CB.電容器a板帶負電,電荷量為2π×10-9CC.電容器b板帶正電,電荷量為4π×10-9CD.電容器b板帶負電,電荷量為4π×10-9C解析:根據(jù)楞次定律可判斷a板帶正電,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=πr2=π×10-4V,板上帶電荷量Q=CE=2π×10-9C,選項A正確。答案:A4.(多選)如圖所示為地磁場磁感線的示意圖,在北半球地磁場的豎直分量向下。飛機在我國上空勻速巡航,機翼保持水平,飛行高度保持不變。由于地磁場的作用,金屬機翼上有電勢差。設(shè)飛行員左方機翼末端處的電勢為φ1,右方機翼末端處的電勢為φ2,則()A.若飛機從西往東飛,φ1比φ2高B.若飛機從東往西飛,φ2比φ1高C.若飛機從南往北飛,φ1比φ2高D.若飛機從北往南飛,φ2比φ1高解析:由右手定則可知機翼左端電勢比右端電勢高,即φ1>φ2,A、C項正確。答案:AC5.(多選)在北半球,地磁場的豎直分量向下。飛機在我國上空勻速巡航,機翼保持水平,飛行高度不變,由于地磁場的作用,金屬機翼上有電勢差,設(shè)飛行員左方機翼末端處的電勢為φ1,右方機翼末端處電勢為φ2,則()A.若飛機從西往東飛,φ1比φ2高B.若飛機從東往西飛,φ2比φ1高C.若飛機從南往北飛,φ1比φ2高D.若飛機從北往南飛,φ2比φ1高解析:該題中飛機兩翼是金屬材料,可視為一垂直于飛行方向切割豎直向下的磁感線的導(dǎo)體棒,磁場水平分量對產(chǎn)生電動勢無作用。對選項A,磁場豎直分量向下,手心向上,拇指指向飛機飛行方向,四指指向左翼末端,故φ1>φ2,選項A正確。同理,飛機從東往西飛,仍是φ1>φ2,選項B錯誤。從南往北、從北往南飛,都是φ1>φ2,故選項C正確,選項D錯誤。答案:AC6.如圖所示,在豎直向下的勻強磁場中,將一水平放置的金屬棒ab以水平初速度v0拋出,設(shè)在整個過程中棒的方向不變且不計空氣阻力,則在金屬棒運動過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小變化情況是()A.越來越大 B.越來越小C.保持不變 D.無法判斷解析:棒ab水平拋出后,其速度越來越大,但只有水平分速度v0切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,故E=Blv0保持不變。答案:C7.將一段導(dǎo)線繞成圖甲所示的閉合回路,并固定在水平面(紙面)內(nèi)?；芈返腶b邊置于垂直紙面向里的勻強磁場Ⅰ中。回路的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場Ⅱ,以向里為磁場Ⅱ的正方向,其磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的圖象如圖乙所示。用F表示ab邊受到的安培力,以水平向右為F的正方向,能正確反映F隨時間t變化的圖象是()解析:根據(jù)楞次定律,在前半個周期內(nèi),圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為順時針,即通過ab邊的電流方向為由b指向a,再根據(jù)左手定則判斷,ab邊受到的安培力為水平向左,即負方向。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,前半個周期內(nèi)ab中的電流為定值,則所受安培力也為定值。結(jié)合選項可知B正確。答案:B8.如圖所示,勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=0.5T。一個匝數(shù)n=50的矩形線圈邊長ab=0.2m,bc=0.1m,以角速度ω=314rad/s繞ab邊勻速轉(zhuǎn)動。求:(1)圖示位置時的瞬時感應(yīng)電動勢。(2)由圖示位置轉(zhuǎn)過90°這段時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢。解析:(1)在題圖中位置的瞬時感應(yīng)電動勢由公式E=nBlv得E=50×0.5×0.2×0.1×314V=157V。(2)這段時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢由公式=n得=50×V=100V。答案:(1)157V(2)100VB組1.(多選)如圖是穿過某閉合回路的磁通量隨時間變化的四種情況,在t0時間內(nèi)可使該回路產(chǎn)生恒定感應(yīng)電流的是()解析:產(chǎn)生恒定感應(yīng)電流的條件是感應(yīng)電動勢恒定,由電磁感應(yīng)定律E=n得到,是常量,因此Φ-t圖象是條斜線,C、D正確。答案:CD2.如圖所示,將一半徑為r的金屬圓環(huán)在垂直于環(huán)面的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中用力握中間成“8”字形,并使上、下兩圓半徑相等。如果環(huán)的電阻為R,則此過程中流過環(huán)的電荷量為()解析:通過金屬圓環(huán)橫截面的電荷量只與磁通量的變化量和金屬圓環(huán)的電阻有關(guān),與時間等其他量無關(guān),因此,ΔΦ=Bπr2-2×Bπ()2=Bπr2,電荷量q=。答案:B3.紙面內(nèi)兩個半徑均為R的圓相切于O點,兩圓形區(qū)域內(nèi)分別存在垂直于紙面的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小相等、方向相反,且不隨時間變化。一長為2R的導(dǎo)體桿OA繞過O點且垂直于紙面的軸順時針勻速旋轉(zhuǎn),角速度為ω,t=0時,OA恰好位于兩圓的公切線上,如圖所示。若選取從O指向A的電動勢為正,下列描述導(dǎo)體桿中感應(yīng)電動勢隨時間變化的圖象可能正確的是()解析:導(dǎo)體桿在右邊圓形磁場中切割磁感線的有效長度為l=2Rsinωt,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小E=Bl2ω=2BωR2sin2ωt,電動勢隨時間變化,且非均勻變化,排除A、B。根據(jù)右手定則,導(dǎo)體桿在右邊磁場中運動時,感應(yīng)電動勢為正,排除D。答案:C4.一閉合線圈放在隨時間均勻變化的磁場中,線圈平面和磁場方向垂直。若想使線圈中的感應(yīng)電流增大一倍,下述方法可行的是()A.使線圈匝數(shù)增加一倍B.使線圈面積增加一倍C.使線圈匝數(shù)減少一半D.使磁感應(yīng)強度的變化率增大一倍解析:根據(jù)E=n=nS求電動勢,當n、S發(fā)生變化時導(dǎo)體的電阻也發(fā)生了變化。若匝數(shù)增加一倍,電阻也增加一倍,感應(yīng)電流不變,故A錯;若匝數(shù)減少一半,感應(yīng)電流也不變,故C錯;若面積增加一倍,長度變?yōu)樵瓉淼谋?因此電阻為原來的倍,電流為原來的倍,故B錯。答案:D5.(多選)如圖所示,A、B兩閉合線圈用同樣導(dǎo)線繞成,A有10匝,B有20匝,兩圓線圈半徑之比為2∶1。均勻磁場只分布在B線圈內(nèi)。當磁場隨時間均勻減弱時()A.A中無感應(yīng)電流B.A、B中均有恒定的感應(yīng)電流C.A、B中感應(yīng)電動勢之比為2∶1D.A、B中感應(yīng)電流之比為1∶2解析:只要穿過圓線圈內(nèi)的磁通量發(fā)生變化,線圈中就有感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流。因為磁場變化情況相同,有效面積也相同,所以,每匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相同,又由于兩線圈的匝數(shù)和半徑不同,電阻值不同,根據(jù)電阻定律,單匝線圈電阻之比為2∶1,所以,感應(yīng)電流之比為1∶2。因此正確答案是B、D。答案:BD6.輕質(zhì)細線吊著一質(zhì)量為m=0.32kg、邊長為l=0.8m、匝數(shù)n=10的正方形線圈,總電阻為r=1Ω,邊長為的正方形磁場區(qū)域?qū)ΨQ分布在線圈下邊的兩側(cè),如圖甲所示,磁場方向垂直紙面向里,大小隨時間變化如圖乙所示,從t=0開始經(jīng)t0時間細線開始松弛,g取10m/s2。求:(1)在前t0時間內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。(2)在前t0時間內(nèi)線圈的電功率。(3)t0的值。解析:(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律得E=n=n××()2=10××()2×0.5V=0.4V。(2)I==0.4A,P=I2r=0.16W。(3)分析線圈受力可知,當細線松弛時有F安=nBt0I=mgI=Bt0==2T由圖象知Bt0=1+0.5t0,解得t0=2s。答案:(1)0.4V(2)0.16W(3)2s5電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況課時演練·促提升A組1.在空間某處存在一變化的磁場,則下列說法中正確的是()A.在磁場中放一閉合線圈,線圈中一定會產(chǎn)生感應(yīng)電流B.在磁場中放一閉合線圈,線圈中一定會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢C.在磁場中不放閉合線圈,在變化的磁場周圍一定不會產(chǎn)生電場D.在磁場中不放閉合線圈,在變化的磁場周圍一定會產(chǎn)生電場解析:由感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件可知,只有閉合線圈中磁通量發(fā)生改變,才能產(chǎn)生感應(yīng)電流,如果閉合線圈平面與磁場方向平行,則線圈中無感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流產(chǎn)生,故A、B錯誤;由麥克斯韋電磁場理論可知,感生電場的產(chǎn)生與變化的磁場周圍有無閉合線圈無關(guān),故C錯誤,D正確。答案:D2.如圖甲所示,n=50匝的圓形線圈M,它的兩端點a、b與內(nèi)阻很大的電壓表相連,線圈中磁通量的變化規(guī)律如圖乙所示,則a、b兩點的電勢高低與電壓表的讀數(shù)為()A.φa>φb,20V B.φa>φb,10VC.φa<φb,20V D.φa<φb,10V解析:磁通量均勻增大,由楞次定律知,線圈中感應(yīng)電流為逆時針方向,又線圈相當于內(nèi)電路,故φa>φb;E=n=50×V=10V,因而電壓表的讀數(shù)為10V。電壓表測量的是電源的電動勢,即感應(yīng)電動勢。故答案選B。答案:B3.如圖所示,一個由導(dǎo)體做成的矩形線圈,以恒定速率v運動,從無場區(qū)進入勻強磁場區(qū),磁場寬度大于矩形線圈的寬度da,然后出來。若取逆時針方向的電流為正方向,那么下列選項中能正確地表示回路中電流對時間的函數(shù)關(guān)系的是()解析:當線圈開始運動,尚未進入磁場區(qū)時,沒有產(chǎn)生感應(yīng)電流。ab邊切割磁感線時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為定值,因此感應(yīng)電流也為定值,方向為逆時針(正)。當cd邊進入磁場時,ab和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢互相抵消,沒有感應(yīng)電流。當線圈繼續(xù)運動,在磁場中只有cd邊時,感應(yīng)電流是順時針(負),數(shù)值與前者的等大。cd邊離開磁場后,線圈無感應(yīng)電流。所以C項正確。答案:C4.(多選)一個面積S=4×10-2m2、匝數(shù)n=100匝的線圈放在勻強磁場中,磁場方向垂直于線圈平面,磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖所示,則下列判斷正確的是()A.在開始的2s內(nèi)穿過線圈的磁通量變化率等于0.08Wb/sB.在開始的2s內(nèi)穿過線圈的磁通量的變化量等于零C.在開始的2s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢等于8VD.在第3s末線圈中的感應(yīng)電動勢等于零解析:磁通量的變化率S,其中磁感應(yīng)強度的變化率即為B-t圖象的斜率。由題圖知前2s的=2T/s,所以=2×4×10-2Wb/s=0.08Wb/s,選項A正確;在開始的2s內(nèi)磁感應(yīng)強度B由2T減到0,又從0向相反方向的B增加到2T,所以這2s內(nèi)的磁通量的變化量ΔΦ=B1S+B2S=2BS=2×2×4×10-2Wb=0.16Wb,選項B錯誤;在開始的2s內(nèi)E=n=100×0.08V=8V,選項C正確;第3s末的感應(yīng)電動勢等于2~4s內(nèi)的平均電動勢,E=n=nS=100×2×4×10-2V=8V,選項D錯誤。答案:AC5.(多選)如圖所示,阻值為R的金屬棒從圖示ab位置分別以v1、v2的速度沿光滑導(dǎo)軌(電阻不計)勻速滑到a'b'位置,若v1∶v2=1∶2,則在這兩次過程中()A.回路電流I1∶I2=1∶2B.產(chǎn)生的熱量Q1∶Q2=1∶2C.通過任一截面的電荷量q1∶q2=1∶2D.外力的功率P1∶P2=1∶2解析:感應(yīng)電動勢為BLv,感應(yīng)電流I=,大小與速度成正比,產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt=v,B、L、L'、R是一樣的,兩次產(chǎn)生的熱量比等于運動速度比,選項A、B正確;通過任一截面的電荷量q=It=與速度無關(guān),所以這兩個過程中,通過任一截面的電荷量之比應(yīng)為1∶1,選項C錯誤;金屬棒運動中受磁場力的作用,為使棒勻速運動,外力大小要與磁場力相等,則外力的功率P=Fv=BIL·v=,其中B、L、R大小相等,外力的功率與速度的二次方成正比,所以外力的功率之比應(yīng)為1∶4,選項D錯誤。答案:AB6.如圖甲所示,豎直放置的螺線管與導(dǎo)線abcd構(gòu)成回路,導(dǎo)線所圍的區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面向里變化的磁場,螺線管下方水平桌面上有一導(dǎo)體圓環(huán),導(dǎo)線abcd所圍區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度按圖乙中哪一圖線所表示的方式隨時間變化時,導(dǎo)體環(huán)將受到向上的磁場力作用()甲乙解析:選項A中,abcd中磁通量變化時,產(chǎn)生感應(yīng)電流,螺線管下方的導(dǎo)體環(huán)中有磁通量穿過,但由于磁場的變化越來越慢,穿過圓環(huán)的磁通量也越來越小,根據(jù)楞次定律,為阻礙環(huán)中磁通量的減少,環(huán)將靠近螺線管,即環(huán)受向上的磁場力的作用。選項B中,磁場變化越來越快,螺線管中磁場變強,圓環(huán)中磁通量增大,為阻礙磁通量增大,環(huán)將向下運動,即受磁場力向下。選項C、D中,磁場均勻變化,螺線管中電流恒定,穿過圓環(huán)的磁通量不變,圓環(huán)中無感應(yīng)電流產(chǎn)生,與螺線管無相互作用的力。答案:A7.平面上的光滑平行導(dǎo)軌MN、PQ上放著光滑導(dǎo)體棒ab、cd,兩棒用細線系住,細線拉直但沒有張力。開始時勻強磁場的方向如圖甲所示,而磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化如圖乙所示,不計ab、cd間電流的相互作用,則細線中的張力大小隨時間變化的情況為圖丙中的()丙解析:在0到t0時間內(nèi),根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知感應(yīng)電動勢恒定,感應(yīng)電流恒定,但因磁場均勻變?nèi)?故兩導(dǎo)體棒上的安培力均勻變小,根據(jù)左手定則和平衡知識知細線上有拉力,大小等于每個棒受到的安培力,當t0時刻磁場為零,安培力為零。大于t0時刻后,磁場反向變強,兩棒間距變小,線上無力。故只有D圖正確。答案:D8.如圖所示,兩根足夠長的光滑直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為θ的絕緣斜面上,兩導(dǎo)軌間距為l,M、P兩點間接有阻值為R的電阻。一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上,并與導(dǎo)軌垂直。整套裝置處于勻強磁場中,磁場方向垂直于斜面向上。導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略。讓金屬桿ab沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑,經(jīng)過一段時間后,金屬桿達到最大速度vmax,在這個過程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q。導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好,重力加速度為g。求:(1)金屬桿達到最大速度時安培力的大小。(2)磁感應(yīng)強度的大小。(3)金屬桿從靜止開始至達到最大速度的過程中桿下降的高度。解析:(1)當達到最大速度時,設(shè)金屬桿受安培力為Fmax,桿受力平衡Fmax=mgsinθ。(2)當桿達到最大速度時,感應(yīng)電動勢為Emax,感應(yīng)電流為Imax,則Emax=BlvmaxImax=由Fmax=BImaxlB=得B=。(3)設(shè)金屬桿從靜止開始至達到最大速度的過程中下降的高度為h由能量守恒得mgh=+Q得h=。答案:(1)mgsinθ(2)(3)B組1.在如圖所示的A、B、C、D四種磁場情況中能產(chǎn)生恒定的電場的是()解析:均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場,C正確。答案:C2.在勻強磁場中,ab、cd兩根導(dǎo)體棒沿兩根導(dǎo)軌分別以速度v1、v2滑動,如圖所示,下列情況中,能使電容器獲得最多電荷量且左邊極板帶正電的是()A.v1=v2,方向都向右B.v1=v2,方向都向左C.v1>v2,v1向右,v2向左D.v1>v2,v1向左,v2向右解析:當ab棒和cd棒分別向右和向左運動時,兩棒均相當于電源,且串聯(lián),電路中有最大電動勢,對應(yīng)最大的順時針方向電流,電阻上有最高電壓,所以電容器上有最多電荷量,左極板帶正電。答案:C3.如圖所示,足夠長平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置,傾角為37°,寬度為0.5m,電阻忽略不計,其上端接一小燈泡,電阻為1Ω。一導(dǎo)體棒MN垂直于導(dǎo)軌放置,質(zhì)量為0.2kg,接入電路的電阻為1Ω,兩端與導(dǎo)軌接觸良好,與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為0.5。在導(dǎo)軌間存在著垂直于導(dǎo)軌平面的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為0.8T。將導(dǎo)體棒MN由靜止釋放,運動一段時間后,小燈泡穩(wěn)定發(fā)光,此后導(dǎo)體棒MN的運動速度以及小燈泡消耗的電功率分別為(重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6)()A.2.5m/s1WB.5m/s1WC.7.5m/s9W D.15m/s9W解析:當小燈泡穩(wěn)定發(fā)光時,導(dǎo)體棒MN勻速運動,受力如圖所示。根據(jù)受力平衡可得mgsinθ=μmgcosθ+,代入數(shù)據(jù)得v=5m/s;小燈泡消耗的電功率為P=()2R=1W,B項正確。答案:B4.(多選)如圖所示,內(nèi)壁光滑、水平放置的玻璃圓環(huán)內(nèi)有一直徑略小于圓環(huán)直徑的帶正電的小球,以速率v0沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動(俯視),若在此空間突然加上方向豎直向上、磁感應(yīng)強度B隨時間成正比例增加的變化磁場。設(shè)運動過程中小球電荷量不變,那么()A.小球?qū)ΣＡA環(huán)的壓力一定不斷增大B.小球所受的磁場力一定不斷增大C.小球先沿逆時針方向減速運動,過一段時間后沿順時針方向加速運動D.磁場力對小球一直不做功解析:變化的磁場將產(chǎn)生感生電場,這種感生電場由于其電場線是閉合的,也稱為渦旋電場,其電場強度方向可借助電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電流方向的判定方法,使用楞次定律判斷。當磁場增強時,會產(chǎn)生順時針方向的渦旋電場,電場力先對小球做負功使其速度減為零,后對小球做正功使其沿順時針方向做加速運動,所以C正確;磁場力始終與小球運動方向垂直,因此始終對小球不做功,D正確;小球在水平面內(nèi)沿半徑方向受兩個力作用:環(huán)的壓力FN和磁場的洛倫茲力F,這兩個力的合力充當小球做圓周運動的向心力,其中F=Bqv,磁場在增強,球速先減小后增大,所以洛倫茲力不一定總在增大;向心力F向=m,其大小隨速度先減小后增大,因此壓力FN也不一定始終增大。故正確選項為C、D。答案:CD5.如圖所示,固定于水平桌面上的金屬框架cdef,處在豎直向下的勻強磁場中,金屬棒ab擱在框架上,可無摩擦滑動。此時adeb構(gòu)成一個邊長為l的正方形。金屬棒的電阻為r,其余部分電阻不計。開始時磁感應(yīng)強度為B0。(1)若從t=0時刻起,磁感應(yīng)強度均勻增加,每秒增加k,同時保持棒靜止,求金屬棒中的感應(yīng)電流大小和方向。(2)在上述(1)情況中,始終保持金屬棒靜止,當t=t1末時需加的垂直于棒的水平拉力為多大?解析:(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=S=kl2,再根據(jù)歐姆定律得I=,根據(jù)楞次定律判斷,“增反減同”,回路中的電流方向為逆時針方向,即棒上電流從b到a。(2)要保持棒靜止,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)棒中電流方向由b到a(2)6.如圖甲所示,在一個正方形金屬線圈區(qū)域內(nèi),存在著磁感應(yīng)強度B隨時間變化的勻強磁場,磁場的方向與線圈平面垂直。金屬線圈所圍的面積S=200cm2,匝數(shù)n=1000,線圈電阻r=1.0Ω。線圈與電阻R構(gòu)成閉合回路,電阻R=4.0Ω。勻強磁場的磁感應(yīng)強度隨時間變化的情況如圖乙所示,求:(1)在t=2.0s時刻,通過電阻R的感應(yīng)電流大小。(2)在t=5.0s時刻,電阻R消耗的電功率。(3)0~6.0s內(nèi)整個閉合電路中產(chǎn)生的熱量。解析:(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,0~4.0s時間內(nèi)線圈中磁通量均勻變化,產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電流。t=2.0s時的感應(yīng)電動勢E1=n=n根據(jù)閉合電路歐姆定律,閉合回路中的感應(yīng)電流I1=解得I1=0.2A。(2)由圖象可知,在4.0~6.0s時間內(nèi),線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E2=n=n根據(jù)閉合電路歐姆定律,t=5.0s時閉合回路中的感應(yīng)電流I2=電阻消耗的電功率P2=R=2.56W。(3)根據(jù)焦耳定律,0~4.0s內(nèi)閉合電路中產(chǎn)生的熱量Q1=(r+R)Δt1=0.8J4.0~6.0s內(nèi)閉合電路中產(chǎn)生的熱量Q2=(r+R)Δt2=6.4J0~6.0s內(nèi)閉合電路中產(chǎn)生的熱量Q=Q1+Q2=7.2J。答案:(1)0.2A(2)2.56W(3)7.2J6互感和自感課時演練·促提升A組1.下列說法正確的是()A.當線圈中電流不變時,線圈中的自感電動勢也不變B.當線圈中電流反向時,線圈中自感電動勢的方向與線圈中原電流的方向相反C.當線圈中電流增大時,線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相反D.當線圈中電流減小時,線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相反解析:由法拉第電磁感應(yīng)定律可知,當線圈中的電流不變時,不產(chǎn)生自感電動勢,選項A錯誤;當線圈中的電流反向時,相當于電流減小,線圈中自感電動勢的方向與線圈中原電流的方向相同,選項B錯誤;當線圈中的電流增大時,自感電動勢阻礙電流的增大,線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相反,所以選項C正確,同理可知選項D錯誤。答案:C2.在制作精密電阻時,為消除使用過程中由于電流變化而引起的自感現(xiàn)象,采取了雙線繞法,如圖所示,其道理是()A.當電路中電流變化時,兩股導(dǎo)線中產(chǎn)生的自感電動勢相互抵消B.當電路中電流變化時,兩股導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電流相互抵消C.當電路中電流變化時,兩股導(dǎo)線中產(chǎn)生的磁通量相互抵消D.以上說法均不正確解析:由于采用雙線并繞的方法,當電流通過時,兩股導(dǎo)線中的電流方向是相反的,不管電流怎樣變化,任何時刻兩股電流總是等大反向的,所產(chǎn)生的磁通量也是等大反向的,故總磁通量等于零,在線圈中不會產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象,因此消除了自感現(xiàn)象,選項A、B錯誤,只有C正確。答案:C3.如圖所示是測定自感系數(shù)很大的線圈L的直流電阻的電路,L兩端并聯(lián)一只電壓表,用來測量自感線圈的直流電壓,在測量完畢后,將電路拆除時應(yīng)()A.先斷開S2 B.先斷開S1C.先拆除電流表 D.先拆除電阻R解析:只要不斷開S1,線圈L與電壓表就會組成閉合回路,在斷開S2時,線圈L會因此產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流的方向與原來方向相同。這時流過電壓表的電流方向與原來電流方向相反,電壓表中的指針將反向轉(zhuǎn)動,損壞電壓表,所以必須先拆下電壓表,即斷開S1。答案:B4.在同一鐵芯上繞著兩個線圈A、B,兩電源相同,單刀雙擲開關(guān)原來接在點1,現(xiàn)在把它從點1扳向點2,如圖所示,試判斷在此過程中,在電阻R上的電流方向是()A.先由P→Q,再由Q→PB.先由Q→P,再由P→QC.始終由Q→PD.始終由P→Q解析:單刀雙擲開關(guān)接在點1上時,A線圈中的電流恒定不變,在鐵芯中產(chǎn)生的磁場方向是沿鐵芯自右向左。當單刀雙擲開關(guān)由點1扳向點2的過程中,通過線圈A中的電流,先沿原方向減小到零,再由零增大到原電流值,所以B中產(chǎn)生的感應(yīng)電流分兩個階段分析:(1)在A中電流沿原方向減小到零的過程中,A的磁場自右向左也跟著減弱,導(dǎo)致穿過線圈B的磁通量在減小。由楞次定律知,線圈B中會產(chǎn)生右上左下的感應(yīng)電流,即流過電阻R的電流方向是P→Q;(2)在A中電流由零增大到原方向的電流的過程中,A的磁場自右向左也跟著增強,導(dǎo)致穿過線圈B的磁通量在增大.由楞次定律知,線圈B中會產(chǎn)生左上右下的感應(yīng)電流,即通過電阻R的電流方向是Q→P。綜上分析知,全過程中流過電阻R的電流方向是先由P→Q,再由Q→P,所以A對。答案:A5.(多選)如圖所示的電路中,電源電動勢為E,內(nèi)阻r不能忽略。R1和R2是兩個定值電阻,L是一個自感系數(shù)較大的線圈。開關(guān)S原來是斷開的,從閉合開關(guān)S到電路中電流達到穩(wěn)定為止的時間內(nèi),通過R1的電流I1和通過R2的電流I2的變化情況是()A.I1開始較大而后逐漸變小B.I1開始很小而后逐漸變大C.I2開始很小而后逐漸變大D.I2開始較大而后逐漸變小解析:閉合開關(guān)S時,由于L是一個自感系數(shù)較大的線圈,產(chǎn)生反向的自感電動勢阻礙電流的變化,所以開始I2很小,隨著電流達到穩(wěn)定,自感作用減小,I2開始逐漸變大。閉合開關(guān)S時,由于線圈阻礙作用很大,路端電壓較大,隨著自感作用減小,路端電壓減小,所以R1上的電壓逐漸減小,電流逐漸減小,故A、C正確。答案:AC6.如圖所示,兩個電阻均為R,電感線圈L的電阻及電池內(nèi)阻均可忽略不計,S原來斷開,電路中電流I0=,現(xiàn)將S閉合,于是電路中產(chǎn)生了自感電動勢,此自感電動勢的作用是()A.使電路的電流減小,最后由I0減小到零B.有阻礙電流增大的作用,最后電流小于I0C.有阻礙電流增大的作用,因而電流總保持不變D.有阻礙電流增大的作用,但電流還是增大,最后變?yōu)?I0解析:S閉合,電路中電阻減小,電流增大,線圈產(chǎn)生的自感電動勢的作用是阻礙原電流的增大,選項A錯誤;阻礙電流增大,不是不讓電流增大,而是讓電流增大的速度變慢,選項B、C錯誤;最后達到穩(wěn)定時,電路中總電流為I==2I0,故選項D正確。答案:D7.(多選)如圖甲、乙電路中,電阻R和自感線圈L的電阻都很小。閉合S,使電路達到穩(wěn)定,燈泡A發(fā)光,則()A.在電路甲中,斷開S,A將漸漸變暗B.在電路甲中,斷開S,A將先變得更亮,然后漸漸變暗C.在電路乙中,斷開S,A將漸漸變暗D.在電路乙中,斷開S,A將先變得更亮,然后漸漸變暗解析:在電路斷開時,電感線圈的自感電動勢阻礙原電流減小,此時電感線圈在電路中相當于一個電源,表現(xiàn)為兩個方面:一是自感電動勢所對應(yīng)的電流方向與原電流方向一致;二是在斷電瞬間,自感電動勢所對應(yīng)的電流大小與原電流的大小相等,以后以此電流開始緩慢減小到零。題圖甲中,燈泡A與電感線圈L在同一個支路中,流過的電流相同,斷開開關(guān)S時,線圈L中的自感電動勢要維持原電流不變,所以,開關(guān)斷開的瞬間,燈泡A的電流不變,以后電流漸漸變小。因此,燈泡A漸漸變暗。題圖乙中,燈泡A所在支路的電流比電感線圈所在支路的電流要小(因為電感線圈的電阻很小),斷開開關(guān)S時,電感線圈的自感電動勢要阻礙電流的變小,此瞬間電感線圈中的電流不變,電感線圈相當于一個電源給燈泡A供電。因此,反向流過A的電流瞬間要變大,然后漸漸變小,所以燈泡A要先更亮一下,然后漸漸變暗。答案:AD8.如圖所示,L為自感線圈,a是一個燈泡,在S閉合瞬間,A、B兩點電勢相比,點電勢較高,在S斷開瞬間,A、B兩點電勢相比,點電勢較高。

解析:開關(guān)閉合的瞬間,線圈的自感作用將阻礙電流的增加,故A端電勢高;開關(guān)斷開的瞬間,線圈中自感電動勢的方向與原電流方向相同,B端電勢高。答案:ABB組1.(多選)線圈通以如圖所示的隨時間變化的電流,則()A.0~t1時間內(nèi)線圈中的自感電動勢最大B.t1~t2時間內(nèi)線圈中的自感電動勢最大C.t2~t3時間內(nèi)線圈中的自感電動勢最大D.t1~t2時間內(nèi)線圈中的自感電動勢為零解析:線圈中的自感電動勢與通入的電流的變化率成正比,即E∝。根據(jù)圖象分析:0~t1時間內(nèi)的電流變化率小于t2~t3時間內(nèi)的電流變化率,A錯誤,C正確;t1~t2時間內(nèi)的電流變化率為零,自感電動勢為零,B錯誤,D正確。答案:CD2.(多選)如圖所示,閉合電路中的螺線管可自由伸縮,螺線管有一定的長度,這時燈泡具有一定的亮度,若將一軟鐵棒從螺線管右邊迅速插入螺線管內(nèi),則將看到()A.燈泡變暗 B.燈泡變亮C.螺線管縮短 D.螺線管伸長解析:通電螺線管周圍存在磁場,軟鐵棒插入其中,軟鐵棒迅速被磁化引起螺線管磁通量的增加,產(chǎn)生感應(yīng)電流引起燈泡變暗。每匝線圈之間吸引力減小,螺線管伸長,A、D對,B、C錯。答案:AD3.在生產(chǎn)實際中,有些高壓直流電路含有自感系數(shù)很大的線圈,當電路中的開關(guān)S由閉合到斷開時,線圈會產(chǎn)生很高的自感電動勢,使開關(guān)S處產(chǎn)生電弧,危及操作人員的人身安全。為了避免電弧的產(chǎn)生,可在線圈處并聯(lián)一個元件,下列方案可行的是()解析:閉合S時,二極管處于反向截止狀態(tài),不影響電路正常工作。斷開S時,由于自感現(xiàn)象,線圈跟二極管D組成閉合回路,此時二極管處于正向?qū)?可以避免電弧的產(chǎn)生,故選項D正確。答案:D4.如圖所示的電路中,兩個靈敏電流表G1和G2的零點都在刻度盤中央,當電流從“+”接線柱流入時,指針向右擺;電流從“-”接線柱流入時,指針向左擺。在電路接通后再斷開的瞬間,下列說法中符合實際情況的是()A.G1表指針向左擺,G2表指針向右擺B.G1表指針向右擺,G2表指針向左擺C.G1、G2表的指針都向左擺D.G1、G2表的指針都向右擺解析:電路接通后線圈中電流方向向右,當電路斷開時,線圈中電流減小,產(chǎn)生與原方向相同的自感電動勢,與G2和電阻組成閉合回路,所以G1中電流方向向右,G2中電流方向向左,即G1指針向右擺,G2指針向左擺,B項正確。答案:B5.在如圖所示的電路中,兩個相同的小燈泡L1和L2分別串聯(lián)一個帶鐵芯的電感線圈L和一個滑動變阻器R。閉合開關(guān)S后,調(diào)整R,使L1和L2發(fā)光的亮度一樣,此時流過兩個燈泡的電流均為I,然后斷開S。若t'時刻再閉合S,則在t'前后的一小段時間內(nèi),正確反映流過L1的電流i1、流過L2的電流i2隨時間t變化的圖象是()解析:閉合S后,由于電感線圈的自感作用,i1逐漸增大,最終達到穩(wěn)定值,而i2直接從某一最大值減小到某一穩(wěn)定值后保持不變,所以選項B正確。答案:B6.(多選)如圖所示電路中,自感系數(shù)較大的線圈L其直流電阻不計,下列操作中能使電容器C的A板帶正電的是()A.S閉合的瞬間B.S斷開的瞬間C.S閉合電路穩(wěn)定后D.S閉合、向右移動變阻器觸頭解析:S閉合電路穩(wěn)定時,線圈兩端沒有電勢差,電容器兩板不帶電;S閉合瞬間,電流增大,線圈產(chǎn)生自感電動勢方向與電流方向相反,使B板帶正電;S斷開的瞬間,或向右移動滑動變阻器滑片時,電流減小,線圈產(chǎn)生自感電動勢的方向與電流方向相同,使A板帶正電,B、D項正確。答案:BD7.(多選)如圖所示,是一種延時開關(guān)的原理圖,當S1閉合時,電磁鐵F將銜鐵D吸下,C線路接通;當S1斷開時,由于電磁感應(yīng)作用,D將延遲一段時間才被釋放。則()A.由于A線圈的電磁感應(yīng)作用,才產(chǎn)生延時釋放D的作用B.由于B線圈的電磁感應(yīng)作用,才產(chǎn)生延時釋放D的作用C.如果斷開B線圈的開關(guān)S2,無延時作用D.如果斷開B線圈的開關(guān)S2,延時將變長解析:線圈A相當于條形磁鐵,其產(chǎn)生的磁場隨線圈A中的電流的增大而增大,隨線圈A中的電流的減小而減小,而電流的變化可以通過開關(guān)的閉合、斷開來實現(xiàn),從而引起線圈B中磁通量變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流。S2閉合時,S1斷開瞬間,線圈A在線圈B中產(chǎn)生的磁場減弱,線圈B產(chǎn)生感應(yīng)電流,產(chǎn)生的磁場吸引銜鐵D,使銜鐵D延遲一段時間釋放,選項B正確;若S2斷開時,S1斷開瞬間,線圈B中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流,將起不到延時作用,選項C正確。答案:BC7渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動課時演練·促提升A組1.電磁爐是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的渦流,使鍋體發(fā)熱從而加熱食物。下列相關(guān)的說法中正確的是()A.鍋體中渦流的強弱與磁場變化的頻率有關(guān)B.電磁爐中通入電壓足夠高的直流電也能正常工作C.金屬或環(huán)保絕緣材料制成的鍋體都可以利用電磁爐來烹飪食物D.電磁爐的上表面一般都用金屬材料制成,以加快熱傳遞、減少熱損耗解析:渦流是高頻交變電流產(chǎn)生的磁場引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,故選項A正確,B錯誤;電磁爐表面一般用絕緣材料制成,避免產(chǎn)生渦流,鍋體用金屬制成,利用渦流加熱物體,故選項C、D錯誤。答案:A2.如圖所示,在一個繞有線圈的可拆變壓器鐵芯上分別放一小鐵鍋水和一玻璃杯水,給線圈通入電流一段時間后,一個容器中水溫升高,則通入的電流與水溫升高的是()A.恒定直流、小鐵鍋B.恒定直流、玻璃杯C.變化的電流、小鐵鍋 D.變化的電流、玻璃杯解析:通入恒定電流時,所產(chǎn)生的磁場不變,不會產(chǎn)生感應(yīng)電流。通入變化的電流,所產(chǎn)生的磁場發(fā)生變化,在空間產(chǎn)生感生電場,鐵鍋是導(dǎo)體,感生電場在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生渦流,電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,使水溫升高。渦流是由變化的磁場在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的,所以玻璃杯中的水不會升溫,故C正確。答案:C3.如圖所示,蹄形磁鐵的兩極之間放置一個線圈abcd,磁鐵和線圈都可以繞OO'軸轉(zhuǎn)動,當磁鐵按圖示方向繞OO'軸轉(zhuǎn)動,線圈的運動情況是()A.俯視,線圈順時針轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)速與磁鐵相同B.俯視,線圈逆時針轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)速與磁鐵相同C.線圈與磁鐵轉(zhuǎn)動方向相同,但轉(zhuǎn)速小于磁鐵的轉(zhuǎn)速D.線圈靜止不動解析:磁鐵相對線圈轉(zhuǎn)動,通過線圈的磁通量發(fā)生變化,線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,則線圈受安培力作用,阻礙兩者的相對運動,由“來拒去留”可知線圈跟著磁鐵同方向轉(zhuǎn)動。如果轉(zhuǎn)速相同,則沒有相對運動,線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,線圈不受安培力作用,則線圈不會轉(zhuǎn)動,所以線圈與磁鐵轉(zhuǎn)動方向相同,但轉(zhuǎn)速小于磁鐵轉(zhuǎn)速。答案:C4.如圖所示,使一個銅盤繞其豎直的軸OO'轉(zhuǎn)動,且各種摩擦等阻力不計?，F(xiàn)把一個蹄形磁鐵移近銅盤,則()A.銅盤轉(zhuǎn)動將變慢B.銅盤轉(zhuǎn)動將變快C.銅盤仍以原來的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動D.銅盤的轉(zhuǎn)動速度是否變化,要根據(jù)磁鐵的上下兩端的極性來決定解析:當一個蹄形磁鐵移近銅盤時,銅盤轉(zhuǎn)動切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電流,由楞次定律可知其感應(yīng)電流受的安培力阻礙其相對運動,所以銅盤的轉(zhuǎn)動將變慢。本題也可以從能量守恒的角度去分析,因為銅盤轉(zhuǎn)動切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電流,銅盤的機械能不斷轉(zhuǎn)化成電能,銅盤轉(zhuǎn)動會逐漸變慢,故正確選項為A。答案:A5.如圖所示,矩形線圈放置在水平薄木板上,在薄木板的下面有兩塊相同的蹄形磁鐵,四個磁極之間的距離相等。當兩塊磁鐵勻速向右通過線圈時,線圈仍靜止不動,那么線圈受到木板的摩擦力方向是()A.先向左,后向右B.先向左、后向右、再向左C.一直向右D.一直向左解析:根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的“來拒去留”知,當兩磁鐵靠近線圈時,線圈要阻礙其靠近,線圈有向右移動的趨勢,受木板的摩擦力向左;當磁鐵遠離線圈時,線圈要阻礙其遠離,仍有向右移動的趨勢,受木板的摩擦力方向仍是向左的,故選項D正確。答案:D6.(多選)如圖所示是電表中的指針和電磁阻尼器的結(jié)構(gòu),下列說法中正確的是()A.2是磁鐵,在1中產(chǎn)生渦流B.1是磁鐵,在2中產(chǎn)生渦流C.該裝置的作用是使指針能夠轉(zhuǎn)動D.該裝置的作用是使指針能很快地穩(wěn)定解析:這是渦流的典型應(yīng)用之一。當指針擺動時,1隨之轉(zhuǎn)動,2是磁鐵,那么在1中產(chǎn)生渦流,2對1的安培力將阻礙1的轉(zhuǎn)動。不管1向哪個方向轉(zhuǎn)動,2對1的效果總起到阻尼作用。所以它能使指針很快地穩(wěn)定下來。答案:AD7.(多選)如圖所示,abcd是一小金屬塊,用一根絕緣細桿掛在固定點O,使金屬塊繞在直線OO'兩邊來回擺動,O的正下方有一水平方向的勻強磁場區(qū)域,磁感線方向跟紙面垂直,若摩擦和空氣阻力均不計,則()A.金屬塊進入或離開磁場區(qū)域時,都會產(chǎn)生感應(yīng)電流B.金屬塊完全進入磁場區(qū)域后,金屬塊中無感應(yīng)電流C.金屬塊開始擺動后,擺角會越來越小,擺角小到某一值后將不再減小D.金屬塊擺動過程中,機械能會完全轉(zhuǎn)化