电磁感应重要专题讲解及试题(带答案)

高三物理电磁感应试题答案及解析1.电磁感应现象在生活及生产中的应用非常普遍，下列不属于电磁感应现象及其应用的是【答案】 C【解析】试题分析: 发电机是利用线圈在磁场中做切割磁感线运动从而产生电流---电磁感应现象来工作的，所以A属于电磁感应现象及其应用；动圈式话筒是利用说话时空气柱的振动引起绕在磁铁上的线圈做切割磁感线运动，从而产生随声音变化的电流，利用了电磁感应现象，所以B属于电磁感应现象及其应用；电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理来工作的，所以C不属于电磁感应现象及其应用；变压器是利用电磁感应现象的原理来改变交流电压的，所以D属于电磁感应现象及其应用，故选C。

【考点】电磁感应2.在倾角为θ足够长的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小相等的匀强磁场，磁场方向一个垂直斜面向上，另一个垂直斜面向下，宽度均为L，如图所示。

一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形线框在t＝0时刻以速度v0进入磁场，恰好做匀速直线运动，若经过时间t，线框ab边到达gg′与ff′中间位置时，线框又恰好做匀速运动，则下列说法正确的是（）A．当ab边刚越过ff′时，线框加速度的大小为gsinθB．t时刻线框匀速运动的速度为C．t时间内线框中产生的焦耳热为D．离开磁场的过程中线框将做匀速直线运动【答案】BC【解析】当ab边进入磁场时，有E=Blv0，I=E/R，mgsinθ=BIl，有B2l2v/R=mgsinθ.当ab边刚越过f′时，线框的感应电动势和电流均加倍，则线框做减速运动，有4B2I2v/R=4mgsinθ，加速向上为3gsinθ，A错误；t0时刻线框匀速运动的速度为v，则有4B2I2v/R=mgsinθ，解得v=v/4，B正确；线框从进入磁场到再次做匀速运动过程，沿斜面向下运动距离为3l/2,则由功能关系得线框中产生的焦耳热为Q=3mglsinθ/2+（mv02/2-mv2/2）=3mgls inθ/2+15mv2/32，C正确；线框离开磁场时做加速运动，D错误。

1.如图所示，圆形匀强磁场半径R=4cm ，磁感应强度B 2=10﹣2T ，方向垂直纸面向外，其上方有一对水平放置的平行金属板M 、N ，间距为d=2cm ，N 板中央开有小孔S ．小孔位于圆心O 的正上方，S 与O 的连线交磁场边界于A ．=2cm ，两金属板通过导线与宽度为L 1=0.5m 的金属导轨相连，导轨处在垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B 1=1T ．有一长为L 2=1m 的导体棒放在导轨上，导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直．现对导体棒施一力F ，使导体棒以v 1=8m/s 匀速向右运动．有一比荷=5×107C/kg 的粒子（不计重力）从M 板处由静止释放，经过小孔S ，沿SA 进入圆形磁场，求：（1）导体棒两端的电压； （2）M 、N 之间场强的大小和方向；（3）粒子在离开磁场前运动的总时间（计算时取π=3）．答案及解析：1.考点： 带电粒子在匀强磁场中的运动；带电粒子在匀强电场中的运动．版权所有专题： 带电粒子在复合场中的运动专题．分析： （1）根据公式E=BLv 求出导体棒两端的电压；（2）结合上题的结果求出M 、N 之间的电压，根据匀强电场的电场强度公式E=，求出M 、N 之间场强的大小和方向；（3）带电粒子在电场中加速，再在磁场中偏转，根据牛顿第二定律和运动学公式求出在电场中运动的时间．根据带电粒子在磁场中运动的周期公式和圆心角的大小，求出粒子在磁场中的运动的时间，从而得出离子在磁场中运动的总时间．解答： 解：（1）导体棒两端的电压为：U 1=E 2=B 2L 2v 1=1×1×8V=8V．（2）M 、N 之间的电压为：U 2=E 2=B 2L 1v 1=1×0.5×8V=4V． M 、N 之间的场强大小 E===200V/m ，方向竖直向下．（3）粒子在MN 间加速运动的过程，有：a==5×107×200=1×1010m/s 2；由 d=a得：t 1==s=2×10﹣6s ，粒子离开电场时的速度为：v=at 1=1×1010×2×10﹣6=2×104m/s ，粒子在SA 段运动的时间为：t 2===1×10﹣6s ，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动．有：qvB 1=m，解得：r==m=0.04m=4cm ，则知得：r=d设粒子在磁场轨迹对应的圆心角为θ，则由几何知识得：θ=90°则粒子在磁场中运动的时间为：t 3=T=•=×s=3×10﹣6s ，故粒子在离开磁场前运动的总时间 t=t 1+t 2+t 3=（2+1+3）×10﹣6s=6×10﹣6s ． 答：（1）导体棒两端的电压是8V ；（2）M 、N 之间的电场强度的大小200V/m ，方向竖直向下； （3）粒子在离开磁场前运动的总时间是6×10﹣6s ．点评： 解决本题的关键掌握法拉第电磁感应定律，掌握带电粒子在匀强磁场中运动的半径公式和周期公式，结合几何关系进行求解．2.如图所示，一根电阻为R 的电阻丝做成一个半径为r 的圆形线框，竖直放置在水平匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，磁感应强度为B ，方向垂直纸面向里．现有一根质量为m 、电阻不计的导体棒，自圆形线框最高点由静止开始沿线框下落，在下落过程中始终与线框良好接触，且保持水平．已知下落距离为时，棒的速度大小为v 1，加速下落至圆心O 时，棒的速度大小为v 2．试求： （1）金属棒下落距离为时，金属棒中感应电流的大小和方向； （2）金属棒下落距离为时的加速度大小； （3）金属棒下落至圆心O 时，整个线框的发热功率．答案及解析：考点： 导体切割磁感线时的感应电动势；电功、电功率． 专题： 电磁感应与电路结合．分析：（1）棒下落距离为r 时，棒切割磁感线产生感应电动势，根据几何知识求出棒的有效切割长度，即可求出感应电动势，由欧姆定律求出电流，由右手定则判断出电流方向；（2）由欧姆定律和安培力公式结合求出安培力，根据牛顿第二定律可求得加速度．（3）从开始下落到经过圆心的过程中线框中，棒的重力势能减小转化为棒的动能和内能，根据能量守恒解答： 解：（1）由右手定则得，金属棒中的感应电流方向为：水平向右，接入电路中的导体棒产生的感应电动势：E=BLv=Brv 1，此时电路的总电阻：R′=R ，电流：I==；（2）金属棒上的安培力：F=BIL=BI•r=，由牛顿第二定律得：mg ﹣F=ma ，解得：a=g ﹣；（3）金属棒上的安培力：F′=BIL==，线框的发热功率：P 热=P A =F′v 2=；答：（1）金属棒下落距离为时，金属棒中感应电流的大小为，方向水平向右；（2）金属棒下落距离为时的加速度大小为g ﹣；（3）金属棒下落至圆心O 时，整个线框的发热功率为．点评： 对于电磁感应问题，常常从两个角度研究：一是力的角度，关键是安培力的分析和计算；二是能量的角2.3.如图所示，足够长的光滑平行金属导轨cd 和ef 水平放置，在其左端连接倾角为θ=37°的光滑金属导轨ge 、hc ，导轨间距均为L=1m ，在水平导轨和倾斜导轨上，各放一根与导轨垂直的金属杆，金属杆与导轨接触良好．金属杆a 、b 质量均为M=0.1kg ，电阻R a =2Ω、R b =3Ω，其余电阻不计．在水平导轨和斜面导轨区域分别有竖直向上和竖直向下的匀强磁场B 1、B 2，且B 1=B 2=0.5T ．已知从t=0时刻起，杆a 在外力F 1作用下由静止开始水平向右运动，杆b 在水平向右的外力F 2作用下始终保持静止状态，且F 2=0.75+0.2t （N ）．（sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，g 取10m/s 2） （1）判断杆a 的电流方向并通过计算说明杆a 的运动情况； （2）从t=0时刻起，求1s 内通过杆b 的电荷量；（3）若从t=0时刻起，2s 内作用在杆a 上的外力F 1做功为13.2J ，则求这段时间内杆b 上产生的热量．答案及解析：3.【考点】： 导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的能量转化．【专题】： 电磁感应——功能问题．【分析】： （1））对杆b 受力分析根据平衡条件和安培力大小得出v 与t 关系，从而判定a 的运动情况（2）根据电荷量q=t 和欧姆定律求解电荷量（3）对系统，运用能量守恒定律求解b 的热量，由于两杆的电阻不相等，通过的感应电流相等，产生的焦耳热与电阻成正比，故得到b 杆产生的热量Q b： 解：（1）电流方向从m→n ，因为杆b 静止，所以有：F 2﹣B 2IL=Mgtan 37°① 而F 2=0.75+0.2t ② 解①②得：I=0.4t （A ） 电路中的电动势由杆a 运动产生， 故有：E=I （R a +R b ），E=B 1Lv联立得：v=4t所以，杆a 做加速度为a=4 m/s 2的匀加速运动（2）杆a 在1 s 内运动的距离我：d=at 2==2 mq=△t=E==q====0.2 C即1 s 内通过杆b 的电荷量为0.2 C ．（3）设整个电路中产生的热量为Q ，由能量守恒定律得W 1﹣Q=Mv 12v 1=at=4×2=8 m/sQ b =Q联立上式解得Q b =6 J 答：（1）杆a 做加速度为a=4m/s 2的匀加速运动．（2）1s 内通过杆b 的电荷量为0.2C ．（3）这段时间内杆b 上产生的热量为6J4.如图所示，竖直平面内有一半径为r、电阻为R1、粗细均匀的光滑半圆形金属环，在M、N处与相距为2r、电阻不计的平行光滑金属轨道ME、NF相接，EF之间接有电阻R2，已知R1=12R，R2=4R．在MN上方及CD下方有水平方向的匀强磁场I和II，磁场I的磁感应强度大小为2B；磁场II的磁感应强度为3B．现有质量为m、电阻不计的导体棒ab，从半圆环的最高点A处由静止开始下落，在下落过程中导体棒始终保持水平，与半圆形金属环及轨道接触良好，平行轨道足够长．已知导体棒ab 下落时的速度大小为v1，下落到MN处的速度大小为v2．（1）求导体棒ab从A 下落时的加速度大小．（2）若导体棒ab进入磁场II后棒中电流大小始终不变，求磁场I和II之间的距离h和R2上的电功率P2．（3）若将磁场II的CD边界略微下移，导体棒ab刚进入磁场II时速度大小为v3，要使其在外力F作用下做匀加速直线运动，加速度大小为a，求所加外力F随时间t变化的关系式．答案及解析：4.解：（1）以导体棒为研究对象，棒在磁场I中切割磁感线，棒中产生产生感应电动势，导体棒ab从A 下落时，导体棒在重力与安培力作用下做加速运动，由牛顿第二定律，得：mg﹣2BIL=ma，式中L=r，I=2当导体棒ab 下落时，由几何关系可知，棒ab 以上的圆弧的长度是半圆的总长度的，所以ab以上的部分，电阻值是8R，ab以下的部分的电阻值是4R+4R，式中：R总==4R由以上各式可得到：a=g ﹣故导体棒ab从A 下落时的加速度大小为：a=g ﹣．（2）当导体棒ab通过磁场II时，若安培力恰好等于重力，棒中电流大小始终不变，即：mg=3BI×2r=3B ××2r=式中：R并==3R解得：v t =导体棒从MN到CD做加速度为g的匀加速直线运动，有v t2﹣v22=2gh，得：h=﹣，此时导体棒重力的功率为：P G=mgv t =，根据能量守恒定律，此时导体棒重力的功率全部转化为电路中的电功率，即P电=P1+P2=P G =，所以，P2=P G =，故磁场I和II之间的距离h=﹣，和R2上的电功率P2=．（3）设导体棒ab进入磁场II后经过时间t的速度大小为v't，此时安培力大小为：F′=由于导体棒ab做匀加速直线运动，有v't=v3+at根据牛顿第二定律，有F+mg﹣F′=ma即：F+mg﹣=ma由以上各式解得：F=﹣m（g﹣a）故所加外力F随时间变化的关系式为：F=+ma﹣mg．答：（1）导体棒ab从A 下落时的加速度大小g ﹣．（2）磁场I和II 之间的距离﹣和R2上的电功率．（3）所加外力F随时间t变化的关系式F=+ma﹣mg．5.如图甲，单匝圆形线圈c与电路连接，电阻R2两端与平行光滑金属直导轨p1e1f1、p2e2f2连接．垂直于导轨平面向下、向上有矩形匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ，它们的边界为e1e2，区域Ⅰ中垂直导轨并紧靠e1e2平放一导体棒ab．两直导轨分别与同一竖直平面内的圆形光滑绝缘导轨o1、o2相切连接，o1、o2在切点f1、f2处开有小口可让ab进入，ab进入后小口立即闭合．已知：o1、o2的直径和直导轨间距均为d，c的直径为2d；电阻R1、R2的阻值均为R，其余电阻不计；直导轨足够长且其平面与水平面夹角为60°，区域Ⅰ的磁感强度为B0．重力加速度为g．在c中边长为d的正方形区域内存在垂直线圈平面向外的匀强磁场，磁感强度B随时间t变化如图乙所示，ab在t=0～内保持静止．（1）求ab静止时通过它的电流大小和方向；（2）求ab的质量m；（3）设ab进入圆轨道后能达到离f1f2的最大高度为h，要使ab不脱离圆形轨道运动，求区域Ⅱ的磁感强度B2的取值范围并讨论h与B2的关系式．答案及解析：5.（1）ab静止时通过它的电流大小为，ab中电流方向为a→b；（2）ab的质量m为；（3）（ⅰ）当B2≥时，h 为．（ⅱ）当B2≤时，ab能滑到圆轨道最高点，h 为．：解：（1）由法拉第电磁感应定律得c内感生电动势E=S=d2•①由全电路欧姆定律有E=IR ②（R2被ab短路）联立①②解得：I==③根据楞次定律和右手螺旋定则（或者平衡条件和左手定则）判断知ab中电流方向为a→b ④（2）由题意可知导轨平面与水平面夹角为θ=60°，对在t=0～内静止的ab受力分析有mgsinθ=B0Id ⑤联立③⑤解得：m==⑥（3）由题意知t=后，c内的磁感强度减为零，ab滑入区域Ⅱ，由直导轨足够长可知ab进入圆形轨道时已达匀速直线运动，设此时ab为v，其电动势为E2，电流为I2，由平衡条件得mgsinθ=B2I2d ⑦由法拉第电磁感应定律得动生电动势E2=B2dv ⑧由全电路欧姆定律有E2=⑨（R1、R2并联）联立⑥⑦⑧⑨解得v==⑩由题意可知ab滑不过圆心等高点或者滑过圆轨道最高点均符合题意，分类讨论如下：（ⅰ）当mg即B2≥时，ab上滑过程由动能定理得mgh=，即h=（ⅱ）设ab能滑到圆轨道最高点时速度为v1，根据牛顿第二定律应满足mg ≤所以当﹣mg（1+cosθ）≥即B2≤时，ab能滑到圆轨道最高点，有h==．答：（1）ab静止时通过它的电流大小为，ab中电流方向为a→b；（2）ab的质量m为；（3）（ⅰ）当B2≥时，h 为．（ⅱ）当B2≤时，ab能滑到圆轨道最高点，h 为．6.（计算）如图所示，水平放置的三条光滑平行金属导轨a，b，c，相距均为d＝1m，导轨ac间横跨一质量为m＝1kg的金属棒MN，棒与导轨始终良好接触．棒的电阻r＝2Ω，导轨的电阻忽略不计．在导轨bc间接一电阻为R＝2Ω的灯泡，导轨ac间接一理想伏特表．整个装置放在磁感应强度B＝2T 匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下．现对棒MN施加一水平向右的拉力F，使棒从静止开始运动，试求：（1）若施加的水平恒力F＝8N，则金属棒达到稳定时速度为多少？（2）若施加的水平外力功率恒定，棒达到稳定时速度为1.5m/s，则此时电压表的读数为多少？（3）若施加的水平外力功率恒为P＝20W，经历t＝1s时间，棒的速度达到2m/s，则此过程中灯泡产生的热量是多少？答案及解析：6.(1)=6m/s(2)(3)(1)当时，金属棒速度达到稳定，设稳定时速度为解得=6m/s(2)设电压表的读数为则有解得（3）设小灯泡和金属棒产生的热量分别为，，有由功能关系得：可得7.如图，电阻不计的足够长的平行光滑金属导轨PX、QY相距L=0.5m，底端连接电阻R=2Ω，导轨平面倾斜角θ=30°,匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度B=1T。

高中物理必修三第十三章电磁感应与电磁波初步全部重要知识点单选题1、已知匝数为n的正方形线框，面积为S，垂直于磁场放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示，则穿过该线框的磁通量为（）A．Φ=nBS B．Φ=BS C．Φ=n BS D．Φ=BS答案：B穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关，且当线圈平面与磁场垂直时，有Φ=BS故选B。

2、对磁感应强度计算公式B=FIL理解正确的是（）A．磁感应强度大小与导线受力F的大小成正比B．磁感应强度大小与导线长度L成反比C．磁感应强度大小与导线中的电流大小I成反比D．磁感应强度与F、I和L均无关，它的大小由磁场自身决定答案：D磁感应强度反映磁场本身的性质，与放入磁场的电流元的F、I、L无关，不能说B与F成正比，与I、L成反比。

故选D。

3、如图所示，下列矩形线框在无限大的匀强磁场中运动，则能够产生感应电流的是（）A．B．C．D．答案：D矩形线框的磁通量发生变化，才能产生感应电流。

故选D。

4、如图，电池给螺线管供电，不计地磁场影响，则（）A．通电前，螺线管就有磁性B．断电后，螺线管周围依然有磁场C．通电后，螺线管上端为N极D．通电后，螺线管下端为N极答案：CA．通电前，螺线管导线中无电流，没有磁性，故A错误；B．断电后，螺线管部分导线不构成闭合回路，无电流，没有磁性，故B错误；CD．由安培定则可知，通电后，螺线管上端为N极，故C正确，D错误。

故选C。

5、下列现象中，能表明电和磁有联系的是（）A．摩擦起电B．两块磁铁相互吸引或排斥C．磁铁插入闭合线圈过程中，线圈中产生感应电流D．小磁针靠近冰箱贴时偏转答案：CA．摩擦起电只是使物体带电的一种方式，不能表明电和磁有联系，A错误；B．两块磁铁相互吸引或排斥，说明磁场有力的性质，不能表明电和磁有联系，B错误；C．磁铁插入闭合线圈过程中，使得闭合线圈的磁通量发生变化，从而线圈中产生感应电流，表明了电和磁有联系，C正确；D．小磁针靠近冰箱贴时偏转，说明磁场有力的性质，不能表明电和磁有联系，D错误。

电磁感应经典大题及答案题量超大的题集,较有难度,答案详细,是很不错的电磁感应习题哦。

电磁感应经典习题1．如图10所示，匀强磁场区下边界是水平地面，上边界与地面平行，相距h=1.0m，两个正方形金属线框P、Q在同一竖直平面内，与磁场方向始终垂直。

P的下边框与地面接触，上边框与绝缘轻线相连，轻线另一端跨过两个定滑轮连着线框Q。

同时静止释放P、Q，发现P全部离开磁场时，Q还未进入磁场，而且当线框P整体经过磁场区上边界时，一直匀速运动，当线框Q整体经过磁场区上边界时，也一直匀速运动。

若线框P的质量m1 0.1kg、边长L1 0.6m、总电阻R1 4.0Ω，线框Q的质量m2 0.3kg、边长L2 0.3m、总电阻R2 1.5Ω忽略一切摩擦和空气阻力，重力加速度g 10m/s2。

求：（1）磁感应强度的大小？（2）上升过程中线框P增加的机械能的最大值？2．如图13甲所示，一边长L=2.5m、质量m=0.5kg的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度B=0.8T的匀强磁场中，它的一边与磁场的边界MN重合。

在水平力F作用下由静止开始向左运动，经过5s 线框被拉出磁场。

测得金属线框中的电流随时间变化的图像如乙图所示，在金属线框被拉出的过程中。

（1）求通过线框导线截面的电量及线框的电阻；（2）写出水平力F随时间变化的表达式；（3）已知在这5s内力F做功1.92J，那么在此过程中，线框产生的焦耳热是多少？题量超大的题集,较有难度,答案详细,是很不错的电磁感应习题哦。

3．随着越来越高的摩天大楼在世界各地的落成，而今普遍使用的钢索悬挂式电梯已经不适应现代生活的需求。

这是因为钢索的长度随着楼层的增高而相应增加，这些钢索会由于承受不了自身的重力，还没有挂电梯就会被拉断。

为此，科学技术人员开发一种利用磁力的电梯，用磁动力来解决这个问题。

如图所示是磁动力电梯示意图，即在竖直平面上有两根很长的平行竖直轨道，轨道间有垂直轨道平面交替排列的匀强磁场B1和B2，B1=B2=1.0T，B1和B2的方向相反，两磁场始终竖直向上作匀速运动。

高考物理电磁感应现象习题知识点及练习题及答案一、高中物理解题方法：电磁感应现象的两类情况1．如图，光滑金属轨道POQ 、´´´P O Q 互相平行，间距为L ，其中´´O Q 和OQ 位于同一水平面内，PO 和´´P O 构成的平面与水平面成30°。

正方形线框ABCD 边长为L ，其中AB 边和CD 边质量均为m ，电阻均为r ，两端与轨道始终接触良好，导轨电阻不计。

BC 边和AD 边为绝缘轻杆，质量不计。

线框从斜轨上自静止开始下滑，开始时底边AB 与OO ´相距L 。

在水平轨道之间，´´MNN M 长方形区域分布着有竖直向上的匀强磁场，´OM O N L =>，´´N M 右侧区域分布着竖直向下的匀强磁场，这两处磁场的磁感应强度大小均为B 。

在右侧磁场区域内有一垂直轨道放置并被暂时锁定的导体杆EF ，其质量为m 电阻为r 。

锁定解除开关K 与M 点的距离为L ，不会阻隔导轨中的电流。

当线框AB 边经过开关K 时，EF 杆的锁定被解除，不计轨道转折处OO ´和锁定解除开关造成的机械能损耗。

（1）求整个线框刚到达水平面时的速度0v ； （2）求线框AB 边刚进入磁场时，AB 两端的电压U AB ； （3）求CD 边进入磁场时，线框的速度v ；（4）若线框AB 边尚未到达´´M N ，杆EF 就以速度23123B L v mr=离开M ´N ´右侧磁场区域，求此时线框的速度多大？【答案】（132gL 2）16BL gL 3）23323B L gL mr；（4）233223B L gL mr【解析】 【分析】 【详解】（1）由机械能守恒201sin 302sin 30022mgL mg L mv +=︒︒- 可得032v gL =（2）由法拉第电磁感应定律可知0E BLv =根据闭合电路欧姆定律可知032BLv I r =根据部分电路欧姆定律12AB U I r =⋅可得AB U =（3）线框进入磁场的过程中，由动量定理022BIL t mv mv -⋅∆=-又有232BL I t r ⋅∆=代入可得233B L v mr= （4）杆EF 解除锁定后，杆EF 向左运动，线框向右运动，线框总电流等于杆EF 上电流 对杆EF1BIL t m v ⋅∆=∆对线框22BIL t m v ⋅∆=⋅∆可得122v v ∆=∆整理得到2321123B L v v mr∆=∆=可得232223B L v v v mr=-∆=2．如图所示，两条平行的固定金属导轨相距L =1m ，光滑水平部分有一半径为r =0.3m 的圆形磁场区域，磁感应强度大小为10.5T B =、方向竖直向下；倾斜部分与水平方向的夹角为θ=37°，处于垂直于斜面的匀强磁场中，磁感应强度大小为B =0.5T 。

电磁感应现象压轴题知识点及练习题含答案一、高中物理解题方法：电磁感应现象的两类情况1．如图所示，两根粗细均匀的金属棒M N 、，用两根等长的、不可伸长的柔软导线将它们连接成闭合回路，并悬挂在光滑绝缘的水平直杆上，并使两金属棒水平。

在M 棒的下方有高为H 、宽度略小于导线间距的有界匀强磁场，磁感应强度为B ，磁场方向垂直纸面向里，此时M 棒在磁场外距上边界高h 处（h <H ，且h 、H 均为未知量），N 棒在磁场内紧贴下边界。

已知：棒M 、N 质量分别为3m 、m ，棒在磁场中的长度均为L ，电阻均为R 。

将M 棒从静止释放后，在它将要进入磁场上边界时，加速度刚好为零；继续运动，在N 棒未离开磁场上边界前已达匀速。

导线质量和电阻均不计，重力加速度为g ： (1)求M 棒将要进入磁场上边界时回路的电功率；(2)若已知M 棒从静止释放到将要进入磁场的过程中，经历的时间为t ，求该过程中M 棒上产生的焦耳热Q ；(3)在图2坐标系内，已定性画出从静止释放M 棒，到其离开磁场的过程中“v -t 图像”的部分图线，请你补画出M 棒“从匀速运动结束，到其离开磁场”的图线，并写出两纵坐标a 、b 的值。

【答案】(1)22228Rm g B L ；(2)222222412⎛⎫- ⎪⎝⎭Rm g mR t B L B L ；(3)，图见解析，224mgR a B L =，22mgRb B L =【解析】 【分析】 【详解】（1）由牛顿第二定律得3mg mg BIL -=M 棒将要进入磁场上边界时回路的电功率2222282Rm g P I R B L== （2）N 棒产生的感应电动势2E IR BLv ==由动量守恒得(3)4mg mg t BLIt mv --=通过N 棒的电荷量2BLhIt q R==根据能量守恒得21(3)422mg mg h mv Q -=⨯+联立得222222412Rm g mR Q t B L B L ⎛⎫=- ⎪⎝⎭（或223222244448Rm g m g R Q t B L B L=-） （3）对M 棒受力分析2232B L vmg mg R-=解得224mgRa B L = 由2'322BLv mg mg BLR-= 解得22mgRb B L =2．如图所示，CDE 和MNP 为两根足够长且弯折的平行金属导轨，CD 、MN 部分与水平面平行，DE 和NP 与水平面成30°，间距L =1m ，CDNM 面上有垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小B 1=1T ，DEPN 面上有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小B 2=2T 。

高考物理：带你攻克电磁感应中的典型例题（附解析）例1、如图所示，有一个弹性的轻质金属圆环，放在光滑的水平桌面上，环中央插着一根条形磁铁．突然将条形磁铁迅速向上拔出，则此时金属圆环将（）A. 圆环高度不变，但圆环缩小B. 圆环高度不变，但圆环扩张C. 圆环向上跳起，同时圆环缩小D. 圆环向上跳起，同时圆环扩张解析：在金属环中磁通量有变化，所以金属环中有感应电流产生，按照楞次定律解决问题的步骤一步一步进行分析，分析出感应电流的情况后再根据受力情况考虑其运动与形变的问题．也可以根据感应电流的磁场总阻碍线圈和磁体间的相对运动来解答。

当磁铁远离线圈时，线圈和磁体间的作用力为引力，由于金属圆环很轻，受的重力较小，因此所受合力方向向上，产生向上的加速度．同时由于线圈所在处磁场减弱，穿过线圈的磁通量减少，感应电流的磁场阻碍磁通量减少，故线圈有扩张的趋势。

所以D选项正确。

一、电磁感应中的力学问题导体切割磁感线产生感应电动势的过程中，导体的运动与导体的受力情况紧密相连，所以，电磁感应现象往往跟力学问题联系在一起。

解决这类电磁感应中的力学问题，一方面要考虑电磁学中的有关规律，如安培力的计算公式、左右手定则、法拉第电磁感应定律、楞次定律等；另一方面还要考虑力学中的有关规律，如牛顿运动定律、动量定理、动能定理、动量守恒定律等。

例2、如图1所示，两根足够长的直金属导轨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。

整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略。

让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦。

（1）由b向a方向看到的装置如图2所示，请在此图中画出ab 杆下滑过程中某时刻的受力示意图；（2）在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab 杆中的电流及其加速度的大小；（3）求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值。

初中电磁感应专题练习(含详细答案)
一、选择题
1. 一个导线在磁场中匀速向右移动，感应电动势的方向如何？
A. 由左向右
B. 由右向左
C. 没有感应电动势
D. 无法确定
答案：B
2. 带电粒子在磁场中匀速运动，运动轨迹如何？
A. 直线运动
B. 圆形运动
C. 抛物线运动
D. 双曲线运动
答案：B
二、计算题
1. 一个弯曲的导线长为10cm，导线中有一个电流I=2A，若在
导线处有一个磁感应强度为B=3T的磁场，求电动势的大小为多少？
解答：
$\mathcal{E}=Blv=\frac{1}{2}Blv=\frac{1}{2}Blsin\theta=\frac{1}{2} \times 3 \times 0.1 \times 2=\frac{3}{20}$V。

三、简答题
1. 什么是电磁感应？
电磁感应是指导体中的电子受到磁场的作用从而在导体两端产
生的电动势。

2. 什么是法拉第电磁感应定律？
法拉第电磁感应定律指出，当导体中的磁力线发生变化时，沿
着导体的任意闭合回路中就会产生感应电动势，其大小与磁通量的
变化率成正比，方向满足楞次定律。

3. 什么是楞次定律？
楞次定律指出，当导体内有感应电流时，该电流所发出的磁场的方向是这样的，即它所引起的磁通量的变化总是阻碍引起这种变化的原因。

4. 什么情况下会产生感应电流？
当导体在磁场中发生运动或被磁场线穿过而发生变化时，就会在导体中产生感应电流。

大学物理6丫头5《大学物理AI 》作业 No.11 电磁感应班级 ________________ 学号 ______________ 姓名 ____________ 成绩 ___________一、选择题：（注意：题目中可能有一个或几个正确答案） 1．一块铜板放在磁感应强度正在增大的磁场中时，铜板中出现涡流（感应电流），则涡流将： (A)加速铜板中磁场的增加 (B)减缓铜板中磁场的增加(C)对磁场不起作用 (D)使铜板中磁场反向[ B ] 解：根据愣次定律，感应电流的磁场总是力图阻碍原磁场的变化。

故选B2．一无限长直导体薄板宽度为l ，板面与Z 轴垂直，板的长度方向沿Y 轴，板的两侧与一个伏特计相接，如图。

整个系统放在磁感应强度为B的均匀磁场中，B的方向沿Z 轴正方向，如果伏特计与导体平板均以速度v向Y 轴正方向移动，则伏特计指示的电压值为(A) 0 (B)vBl 21(C) vBl (D) vBl 2[ A ]解：在伏特计与导体平板运动过程中，dc ab εε=，整个回路0=∑ε，0=i ，所以伏特计指示0=V 。

故选A3．两根无限长平行直导线载有大小相等方向相反的电流I ，I 以tId d 的变化率增长，一矩形线圈位于导线平面内（如图），则： (A)线圈中无感应电流。

(B)线圈中感应电流为顺时针方向。

(C)线圈中感应电流为逆时针方向。

(D)线圈中感应电流方向不确定。

[ B ]解：0d d >t I ，在回路产生的垂直于纸面向外的磁场⊗增强，根据愣次定律，回路中产生的电流为顺时针，用以反抗原来磁通量的变化。

故选B4．在一通有电流I 的无限长直导线所在平面内，有一半经为r ，电阻为R 的导线环，环中心距直导线为a ，如图所示，且r a >>。

当aIroabcVdYBZlI直导线的电流被切断后，沿着导线环流过的电量约为：(A))11(220ra a R Ir +-πμ(B)a ra R Ir +ln20πμ (C)aRIr 220μ (D)rRIa 220μ[ C ]解：直导线切断电流的过程中，在导线环中有感应电动势大小：td d Φ=ε 感应电流为：tR Ri d d 1Φ==ε则沿导线环流过的电量为 ∆Φ=⋅Φ==⎰⎰Rt t R t i q 1d d d 1daRIr R r a I R S B 212120200μππμ=⋅⋅=⋅∆≈故选C5．如图所示，直角三角形金属框架abc 放在均匀磁场中，磁场B平行于ab 边，bc 的边长为l 。

电磁感应的典型计算1 如图所示，一与水平面夹角为θ=37°的倾斜平行金属导轨，两导轨足够长且相距L=0.2m，另外两根水平金属杆MN和PQ的质量均为m=0.01kg，可沿导轨无摩擦地滑动，MN杆和PQ杆的电阻均为R=0.2Ω(倾斜金属导轨电阻不计)，MN杆被两个垂直于导轨的绝缘立柱挡住，整个装置处于匀强磁场内，磁场方向垂直于导轨平面向上，磁感应强度B=1.0T．PQ杆在恒定拉力F作用下由静止开始向上加速运动，拉力F垂直PQ杆沿导轨平面向上，当运动位移x=0.1 m时PQ杆达到最大速度，此时MN杆对绝缘立柱的压力恰好为零(g取10m/s2，sin 37°=0.6 ，cos 37°=0.8)．求：(1) PQ杆的最大速度v m， (2)当PQ杆加速度时，MN杆对立柱的压力；(3)PQ杆由静止到最大速度过程中回路产生的焦耳热Q．解：（1）PQ达到最大速度时，关于电动势为：E m=BLv m，感应电流为：I m=REm2，根据MN杆受力分析可得：mg sinθ=BI m L，联立解得：v m=22sin2LBRmg=0.6m/s；（2）当PQ的加速度a=2 m/s2 时，对PQ根据牛顿第二定律可得：F－mg sinθ－BIL=ma，对MN根据共点力的平衡可得：BIL+F N－mg sinθ=0，PQ达到最大速度时，有：F－mg sinθ－BI m L=0，联立解得：F N=0.02N，根据牛顿第三定律可得对立柱的压力F N=0.02N；（3）PQ由静止到最大速度的过程中，根据功能关系可得：F x =221mmv+mgx sinθ+Q，解得：Q=4.2×10-3 J．答：（1）PQ杆的最大速度为0.6m/s；（2）当PQ杆加速度a=2m/s2时，MN杆对立柱的压力为0.02N （3）PQ杆由静止到最大速度回路产生的焦耳热为4.2×10-3 J．2 如图所示，平行金属导轨与水平面间夹角均为θ=37°，导轨间距为lm，电阻不计，导轨足够长．两根金属棒 ab 和a′b′的质量都是0.2kg，电阻都是1Ω，与导轨垂直放置且接触良好，金属棒a′b′和导轨之间的动摩擦因数为0.5，设金属棒a′b′受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力．金属棒ab和导轨无摩擦，导轨平面PMKO处存在着垂直轨道平面向上的匀强磁场，导轨平面PMNQ处存在着沿轨道平面向上的匀强磁场，磁感应强度B的大小相同．用外力让a′b′固定不动，将金属棒ab由静止释放，当ab下滑速度达到稳定时，整个回路消耗的电功率为18W．求：（1）ab 棒达到的最大速度；（2）ab棒下落了 30m 高度时，其下滑速度已经达到稳定，此过程中回路电流产生的焦耳热Q；（3）在ab棒下滑过程中某时刻将a′b′固定解除，为确保a′b′始终保持静止，则a′b′固定解除时ab棒的速度大小满足什么条件？（ g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8 ）解：（1）ab 棒达到最大速度时做匀速运动，其重力功率等于整个回路消耗的电功率，则有：mg sinθ•v m=P电，则得：ab棒的最大速度为：v m==m/s=15m/s；由P电==，得：B==T=0.4T（2）根据能量守恒得：mgh=Q+则得：Q=mgh-=0.2×10×30J-×0.2×152 =37.5 J（3）将a′b′固定解除，为确保a′b′始终保持静止，则对于a′b′垂直于斜面方向有：N=mg cos37°+BIL，平行于斜面方向有：mg sin37°≤f m=μN解得：I ≥2A对于ab棒：E=I•2R，E=BLv，则得：v=≥m/s=10m/s故ab的速度应满足的条件是：10m/s≤v≤15m/s答：（1）ab 棒达到的最大速度是15m/s；（2）ab棒下落了30m 高度时，其下滑速度已经达到稳定，此过程中回路电流产生的焦耳热Q是37.5J；（3）在ab棒下滑过程中某时刻将a′b′固定解除，为确保a′b′始终保持静止，则a′b′固定解除时ab棒的速度大小满足的条件是10m/s≤v≤15m/s3 如图所示，两电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角为θ，导轨间距为L，所在平面的正方形区域abcd内存在有界匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直斜面向上．将甲乙两电阻阻值相同、质量均为m的相同金属杆如图放置在导轨上，甲金属杆处在磁场的上边界，甲乙相距L．静止释放两金属杆的同时，在甲金属杆上施加一个沿着导轨向下的外力F，使甲金属杆在运动过程中始终做沿导轨向下的匀加速直线运动，加速度大小g sinθ，乙金属杆刚进入磁场时，发现乙金属杆作匀速运动．（1）求乙刚进入磁场时的速度（2）甲乙的电阻R为多少；（3）乙刚释放时t=0，写出从开始释放到乙金属杆离开磁场，外力F随时间t的变化关系；（4 ）若从开始释放到乙金属杆离开磁场，乙金属杆中共产生热量Q，试求此过程中外力F对甲做的功．解：⑴在乙尚未进入磁场中的过程中，甲、乙的加速度相同，设乙刚进入磁场时的速度v乙刚进入磁场时，对乙由根据平衡条件得(2)设乙从释放到刚进入磁场过程中做匀加速直线运动所需要的时间为设乙从进入磁场过程至刚离开磁场的过程中做匀速直线运动所需要的时间为设乙离开磁场时，甲的速度设甲从开始释放至乙离开磁场的过程中的位移为x根据能量转化和守恒定律得：4 如图所示，倾斜角θ=30°的光滑倾斜导体轨道（足够长）与光滑水平导体轨道连接。

四. 知识要点：第一单元电磁感应现象楞次定律（一）电磁感应现象1. 产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化.2. 磁通量的计算（1）公式Φ=BS此式的适用条件是：①匀强磁场；②磁感线与平面垂直。

（2）如果磁感线与平面不垂直，上式中的S为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积.即其中θ为磁场与面积之间的夹角，我们称之为“有效面积”或“正对面积”。

（3）磁通量的方向性：磁通量正向穿过某平面和反向穿过该平面时，磁通量的正负关系不同。

求合磁通时应注意相反方向抵消以后所剩余的磁通量。

（4）磁通量的变化：可能是B发生变化而引起，也可能是S发生变化而引起，还有可能是B和S同时发生变化而引起的，在确定磁通量的变化时应注意。

3. 感应电动势的产生条件：无论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，这部分电路就会产生感应电动势。

这部分电路或导体相当于电源。

（二）感应电流的方向1. 右手定则当闭合电路的部分导体切割磁感线时，产生的感应电流的方向可以用右手定则来进行判断。

右手定则：伸开右手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直穿入手心，大拇指指向导体运动方向，那么伸直四指指向即为感应电流的方向。

说明：伸直四指指向还有另外的一些说法：①感应电动势的方向；②导体的高电势处。

2. 楞次定律（1）内容感应电流具有这样的方向：就是感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

注意：①“阻碍”不是“相反”，原磁通量增大时，感应电流的磁场与原磁通量相反，“反抗”其增加；原磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁通量相同，“补偿”其减小，即“增反减同”。

②“阻碍”也不是阻止，电路中的磁通量还是变化的，阻碍只是延缓其变化。

③楞次定律的实质是“能量转化和守恒”，感应电流的磁场阻碍过程，使机械能减少，转化为电能。

（2）应用楞次定律判断感应电流的步骤：①确定原磁场的方向。

②明确回路中磁通量变化情况。

③应用楞次定律的“增反减同”，确定感应电流磁场的方向。

高考物理专题电磁学知识点之电磁感应经典测试题附答案解析一、选择题1．在图中，EF 、GH 为平行的金属导轨，其电阻不计，R 为电阻，C 为电容器，AB 为可在EF 和GH 上滑动的导体横杆．有匀强磁场垂直于导轨平面．若用I 1和I 2分别表示图中该处导线中的电流，则当横杆AB( )A ．匀速滑动时，I 1＝0，I 2＝0B ．匀速滑动时，I 1≠0，I 2≠0C ．加速滑动时，I 1＝0，I 2＝0D ．加速滑动时，I 1≠0，I 2≠02．两块水平放置的金属板间的距离为d ，用导线与一个n 匝线圈相连，线圈电阻为r ，线圈中有竖直方向的磁场，电阻R 与金属板连接，如图所示，两板间有一个质量为m 、电荷量＋q 的油滴恰好处于静止，则线圈中的磁感应强度B 的变化情况和磁通量的变化率分别是A ．磁感应强度B 竖直向上且正增强，tφ∆＝dmg nq B ．磁感应强度B 竖直向下且正增强，tφ∆＝dmg nq C ．磁感应强度B 竖直向上且正减弱，tφ∆＝()dmg R r nqR + D ．磁感应强度B 竖直向下且正减弱，tφ∆＝()dmgr R r nqR + 3．如图所示，用粗细均匀的铜导线制成半径为r 、电阻为4R 的圆环，PQ 为圆环的直径，在PQ 的左右两侧均存在垂直圆环所在平面的匀强磁场，磁感应强度大小均为B ，但方向相反，一根长为2r 、电阻为R 的金属棒MN 绕着圆心O 以角速度ω顺时针匀速转动，金属棒与圆环紧密接触。

下列说法正确的是（ ）A ．金属棒MN 两端的电压大小为2B r ωB ．金属棒MN 中的电流大小为22B r Rω C ．图示位置金属棒中电流方向为从N 到MD ．金属棒MN 转动一周的过程中，其电流方向不变4．如图所示，A 、B 两闭合圆形线圈用同样导线且均绕成100匝。

半径A B 2R R =，内有以B 线圈作为理想边界的匀强磁场。

若磁场均匀减小，则A 、B 环中感应电动势A B :E E 与产生的感应电流A B :I I 分别是（ ）A ．AB :2:1E E =；A B :1:2I I =B ．A B :2:1E E =；A B :1:1I I =C ．A B :1:1E E =；A B :2:1I I =D ．A B :1:1E E =；A B :1:2I I =5．如图所示的电路中，电源的电动势为E ，内阻为r ，电感L 的电阻不计，电阻R 的阻值大于灯泡D 的阻值，在0t =时刻闭合开关S ，经过一段时间后，在1t t =时刻断开S ，下列表示灯D 中的电流（规定电流方向A B →为正）随时间t 变化的图像中，正确的是（ ）A ．B ．C ．D ．6．如图所示，两块水平放置的金属板间距离为d ，用导线与一个n 匝线圈连接，线圈置于方向竖直向上的磁场B 中。

电磁感应综合问题1.掌握应用动量定理处理电磁感应问题的思路。

2.掌握应用动量守恒定律处理电磁感应问题的方法。

3.熟练应用楞次定律与法拉第电磁感应定律解决问题。

4.会分析电磁感应中的图像问题。

5.会分析电磁感应中的动力学与能量问题。

电磁感应中的动力学与能量问题1(2024·河北·模拟预测)如图甲所示，水平粗糙导轨左侧接有定值电阻R =3Ω，导轨处于垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度B =1T ，导轨间距L =1m 。

一质量m =1kg ，阻值r =1Ω的金属棒在水平向右拉力F 作用下由静止开始从CD 处运动，金属棒与导轨间动摩擦因数μ=0.25，金属棒的v -x 图像如图乙所示，取g =10m/s 2，求：(1)x =1m 时，安培力的大小；(2)从起点到发生x =1m 位移的过程中，金属棒产生的焦耳热；(3)从起点到发生x =1m 位移的过程中，拉力F 做的功。

【答案】(1)0.5N ；(2)116J ；(3)4.75J 【详解】(1)由图乙可知，x =1m 时，v =2m/s ，回路中电流为I =E R +r =BLv R +r=0.5A安培力的大小为F 安=IBL =0.5N (2)由图乙可得v =2x金属棒受到的安培力为F A =IBL =B 2L 2v R +r=x2(N )回路中产生的焦耳热等于克服安培力做的功，从起点到发生x =1m 位移的过程中，回路中产生的焦耳热为Q =W 安=F A x =0+0.52×1J =0.25J金属棒产生的焦耳热为Q 棒=r R +rQ =116J(3)从起点到发生x =1m 位移的过程中，根据动能定理有W F -W 安-μmgx =12mv 2解得拉力F 做的功为W F =4.75J1．电磁感应综合问题的解题思路2．求解焦耳热Q 的三种方法(1)焦耳定律：Q =I 2Rt ，适用于电流恒定的情况；(2)功能关系：Q =W 克安(W 克安为克服安培力做的功)；(3)能量转化：Q =ΔE (其他能的减少量)。

电磁感应基础知识试题题库（有答案）一、选择题1．下列与电磁感应有关的四幅图中说法正确的是（）A．甲图，变化的磁场激发出感生电场，自由电荷在感生电场的作用下定向移动，从而形成感应电流B．乙图，磁块在没有裂缝的铝管中由静止开始下落做的是自由落体运动C．丙图，是麦克斯韦验证了电磁波存在的实验装置D．丁图，断开开关的瞬间，因原线圈中没有电流，所以副线圈中也没有电流【答案】A【知识点】电磁感应的发现及产生感应电流的条件；涡流、电磁阻尼、电磁驱动；电磁场与电磁波的产生；电磁感应现象中的感生电场2．如图所示，A、B两闭合线圈用同样的导线绕成，A有10匝，B有20匝，两线圈半径之比为2∶1。

均匀磁场只分布在B线圈内，当磁场随时间均匀增强时（）A．A中无感应电流B．B中无感应电流C．A中磁通量总是等于B中磁通量D．A中磁通量总是大于B中磁通量【答案】C【知识点】电磁感应的发现及产生感应电流的条件；磁通量3．如图所示，闭合线圈平面与条形磁铁的轴线垂直，现保持条形磁铁不动，使线圈由A位置沿轴线移动到B位置。

在此过程中（）A．穿过线圈的磁通量将增大，线圈中有感应电流B．穿过线圈的磁通量将减小，线圈中有感应电流C．穿过线圈的磁通量先减小，后增大，线圈中无感应电流D．穿过线圈的磁通量先增大，后减小，线圈中无感应电流【答案】B【知识点】电磁感应的发现及产生感应电流的条件4．关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（）A．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在并通过实验进行了证实B．变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围也一定产生变化的电场C．电磁波波长越长，其能量子的能量越小D．闭合导线的一部分在磁场中运动一定会产生感应电流【答案】C【知识点】电磁感应的发现及产生感应电流的条件；电磁场与电磁波的产生5．如图所示，OO′是矩形导线框abcd的对称轴，线框左半部分处于垂直纸面向外的匀强磁场中。

下列说法正确的是（）A．将线框abcd向右匀减速平移，线框中产生的感应电流方向为abcdaB．将线框abcd向纸面外平移，线框中产生的感应电流方向为abcdaC．将线框abcd以ad为轴向外转动60°，线框中产生的感应电流方向为adcbaD．将线框abcd以OO′为轴ad向里转动，线框中产生的感应电流方向为adcba【答案】D【知识点】电磁感应的发现及产生感应电流的条件；楞次定律【解析】【解答】A．根据楞次定律可知，线框中产生的感应电流方向为adcba，故A错误；B．穿过线圈的磁通量保持不变，线框中不会产生感应电流，故B错误；C．穿过线圈的磁通量保持不变，线框中不会产生感应电流，故C错误；D．将线框abcd以OO′为轴ad向里转动，穿过线圈的磁通量向外减小，根据楞次定律可知，线框中产生的感应电流方向为adcba，故D正确。

电磁感应一、选择题(本题共10小题，每小题4分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求的，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．(2016届郑州联考)在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献．下列说法正确的是()A．安培发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象B．麦克斯韦预言了电磁波；楞次用实验证实了电磁波的存在C．库仑提出了电场线；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值D．感应电流遵从楞次定律所描述的方向，这是能量守恒定律的必然结果解析：奥斯特发现了电流磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，A选项错误；麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，B选项错误；法拉第提出了电场线，C选项错误；楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现，D选项正确．答案：D2．(2016届浦东新区一模)如图所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合线圈，则流过灵敏电流计的感应电流方向是()A．先向左，再向右 B．先向右，再向左C．始终向右 D．始终向左解析：条形磁铁从左向右进入螺线管的过程中，闭合线圈向左的磁通量增加，根据楞次定律可知，感应电流的磁场向右，根据安培定则可知，感应电流从右向左通过电流计．磁铁从左向右离开螺线管的过程中，闭合线圈向左的磁通量减少，根据楞次定律可知，感应电流的磁场向左，根据安培定则可知，感应电流从左向右通过电流计，A选项正确．答案：A3．(2016届温州十校联考)等腰直角三角形OPQ区域内存在匀强磁场．另有一等腰直角三角形导线框ABC以恒定的速度沿如图所示方向穿过磁场．关于线框中的感应电流，以下说法中正确的是()A．开始进入磁场时感应电流沿顺时针方向B．开始进入磁场时感应电流一定最大C．开始穿出磁场时感应电流一定最大D．开始穿出磁场时感应电流一定最小解析：导线框开始进入磁场时，根据楞次定律可知，闭合回路向下的磁通量增加，感应电流方向沿逆时针方向，A选项错误；根据导体切割磁感线可知，E＝BLv，导线框刚进入磁场时有效切割长度最大，产生的感应电动势最大，感应电流最大，B选项正确；由于不知道两个三角形边长关系，故无法判断开始穿出磁场时有效切割长度的变化情况，C、D选项错误．答案：B4．(2016届南京模拟)有7个完全相同的金属框，表面涂有绝缘层．如图所示，A是一个框，B是两个框并列捆在一起，C是两个框上下叠放捆在一起，D是两个框前后叠放捆在一起．将他们同时从同一高度由静止释放，穿过水平向里的匀强磁场，最后落到水平地面．关于金属框的运动，以下说法正确的是()A．D最先落地 B．C最后落地C．A、B、D同时落地 D．B最后落地解析：设每一个金属框的质量为m，边长为L，电阻值为R，刚刚进入磁场时的速度为v，A图中，感应电动势为E＝BLv，感应电流为I＝，安培力为F＝BIL＝，根据牛顿第二定律得，aA＝＝g－；同理，B图中，安培力为2F＝，aB＝＝g－；C图中，安培力为是F＝，aC＝＝g－； D图中，安培力为2F＝，aD＝＝g－；A、B、D三个金属框在进入磁场的过程中的加速度相等，运动的情况是完全相同的，同时落地，C选项正确．答案：C5．(多选)(2016届广东省阳江市高三期中)矩形线圈abcd，长ab＝20 cm 宽bc＝10 cm，匝数n＝200匝，线圈回路总电阻R＝5 Ω，整个线圈平面内均有垂直于线圈平面的匀强磁场穿过．若匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图所示，则()A．线圈回路中感应电动势随时间均匀变化B．线圈回路中产生的感应电流为0.4 AC．当t＝0.3 s时，线圈的ab边所受的安培力大小为0.016 ND．在1 min内线圈回路产生的焦耳热为48 J解析：根据法拉第电磁感应定律可知，E＝n＝n·S＝2 V，感应电动势恒定不变，A选项错误；根据欧姆定律得，I＝＝0.4 A，B选项正确；分析图象可知，t＝0.3 s时，磁感应强度B＝0.2 T，安培力为F＝nBIL＝3.2 N，C选项错误；1 min内线圈回路产生的焦耳热为Q＝I2Rt＝48 J，D选项正确．答案：BD6．(多选)(2016届赣南州三校联考)如图所示，竖直光滑导轨上端接入一定值电阻R，C1和C2是半径都为a的两圆形磁场区域，其区域内的磁场方向都垂直于导轨平面向外，区域C1中磁场的磁感强度随时间按B1＝b＋kt(k>0)变化，C2中磁场的磁感强度恒为B2，一质量为m、电阻为r、长度为L的金属杆AB穿过区域C2的圆心C2垂直地跨放在两导轨上，且与导轨接触良好，并恰能保持静止．则()A．通过金属杆的电流大小为B．通过金属杆的电流方向为从B到AC．定值电阻的阻值为R＝－rD．整个电路中产生的热功率P＝解析：金属杆处于平衡状态，mg＝B2I·2a，解得I＝，A选项错误；安培力竖直向上，根据左手定则可知，电流方向从B到A，B选项正确；根据法拉第电磁感应定律得，E＝＝·πa2＝kπa2，根据闭合电路欧姆定律得，R＝－r，C选项正确；整个电路中产生的热功率P＝IE＝，D选项正确．答案：BCD7．(2016届河北“五个一联盟”质检 )如图，闭合铜环由高处从静止开始下落，穿过一根竖直悬挂的条形磁铁，铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴线始终保持重合．若取磁铁中心O为坐标原点，建立竖直向下为正方向的x轴，则下图中最能正确反映环中感应电流i随环心位置坐标x变化的关系图象是()解析：闭合铜环穿过磁铁的过程中，环中磁通量变化不均匀，产生的感应电流不是线性变化，A选项错误；铜环在下落过程中，下落到磁铁顶端的速度小于底端的速度，故铜环下落到磁铁顶端产生的感应电流小于底端的感应电流，C选项错误；根据楞次定律可知，圆环靠近磁体的过程中向上的磁通量最大，而离开磁体的过程中向上的磁通量减小，磁通量的变化相反，感应电流的方向相反，D选项错误，B选项正确．答案：B8.(多选)(2016届长宁区一模)如图所示，有五根完全相同的金属杆，其中四根连在一起构成正方形闭合框架，固定在绝缘水平桌面上，另一根金属杆ab搁在其上且始终接触良好．匀强磁场垂直穿过桌面，不计ab杆与框架的摩擦，当ab杆在外力F作用下匀速沿框架从最左端向最右端运动过程中()A．外力F先减小后增大B．桌面对框架的水平作用力保持不变C．ab杆的发热功率先减小后增大D．正方形框架的发热功率总是小于ab杆的发热功率解析：ab杆匀速切割磁感线，产生恒定的感应电动势，闭合框架的左右部分并联，当ab杆运动到中央位置时，外电阻最大，根据欧姆定律可知，此时感应电流最小，故感应电流先减小再增大，外力和安培力平衡，故外力先减小再增大，A选项正确；电流流过框架，框架受到安培力作用，水平作用力和安培力平衡，安培力先减小再增大，故水平作用力先减小再增大，B选项错误；ab杆的发热功率Pr＝I2r，先减小后增大，C选项正确；当ab在框架的中央时，内、外电阻相等，正方形框架的发热功率等于ab杆的发热功率，D选项错误．答案：AC9．(2016届河北联考)如图所示，在平面直角坐标系的第一象限分布着非匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，沿y轴方向磁场分布是不变的，沿x轴方向磁感应强度与x满足关系B＝kx，其中k是一恒定的正数，正方形线框ADCB边长为a，A处有一极小开口AE，由粗细均匀的同种规格导线制成，整个线框放在磁场中，且AD边与y轴平行，AD边与y轴距离为a，线框AE两点与一电源相连，稳定时流入线框的电流为I，关于线框受到的安培力情况，下列说法正确的是()A．整个线框受到的合力方向与BD连线垂直B．整个线框沿y轴方向所受合力为0C．整个线框在x轴方向所受合力为ka2I，沿x轴正向D．整个线框在x轴方向所受合力为ka2I，沿x轴正向解析：分析题意可知，AD边所在位置的磁感应强度B1＝ka，AD边受到的安培力大小为FAD＝B1IL＝ka2I，根据左手定则知，方向沿x轴负方向；BC边所在位置的磁感应强度B2＝2ka，BC边受到的安培力大小为FBC＝B2IL＝2ka2I，根据左手定则知，方向沿x轴正方向；沿y轴方向磁场分布是不变的，故AB和CD边受到的安培力等大反向，相互抵消，整个线框受到的合力为FBC－FAD＝ka2I，方向沿x轴正方向，B选项正确．答案：B10．(2016届本溪市二模)如图所示，灯泡A、B与固定电阻的阻值均为R，L是带铁芯的理想线圈，电源的内阻不计．开关S1、S2均闭合且电路达到稳定．已知电路中的各种元件均在安全范围之内．下列判断中正确的是()A．灯泡A中有电流通过，方向为a→bB．将S1断开的瞬间，灯泡A、B同时熄灭C．将S1断开的瞬间，通过灯泡A的电流最大值要比原来通过灯泡B的电流大D．将S2断开，电路达到稳定，灯泡A、B的亮度相同解析：理想线圈的电阻为零，电路稳定后，灯泡A被短路，没有电流流过，A选项错误；将S1断开的瞬间，线圈L发生自感现象，相当于电源，电流流过灯泡A，灯泡B被短路，B选项错误；根据自感现象的规律可知，流过L的电流是流过灯泡B与电阻R上电流之和，故通过灯泡A的电流最大值要比原来通过灯泡B的电流大，C选项正确；将S2断开，电路达到稳定，灯泡A的亮度低于灯泡B的亮度，D选项错误．答案：C第Ⅱ卷(非选择题，共60分)二、实验题(本题共1小题，共8分)11．(8分)(2016届新级模拟)某实验小组设计了如图(a)的实验电路，通过调节电源可在原线圈中产生变化的电流，用磁传感器可记录原线圈中产生的磁场B的变化情况，用电压传感器可记录副线圈中感应电动势E的变化情况，二者的变化情况可同时显示在计算机显示屏上．某次实验中得到的B-t、E-t图象如图(b)所示．(1)试观察比较这两组图象，可得出的定性结论是(请写出两个结论)：________________________________________________________________________；________________________________________________________________________.(2)该实验小组利用两组图象求出六组磁感应强度变化率和对应的感应电动势E的数据，并建立坐标系，描出的六个点如图(c)所示．请在图(c)中绘出E-的图线．(3)在该实验中，若使用的副线圈的匝数为100匝，则由图线可求得该副线圈的横截面积为________cm2.(保留3位有效数字)解析：(1)分析图(b)可知，当磁感应强度B恒定时，感应电动势E为零，而磁感应强度B均匀变化，产生恒定的感应电动势E，并且磁感应强度B的变化率越大，产生的感应电动势E 越大．(2)连线如图所示：(3)根据法拉第电磁感应定律得，E＝n＝n·S，当线圈面积S和匝数n一定时，电动势与磁场的变化率成正比，E∝.分析图象可知，E-图象的斜率大小表示匝数n与线圈横截面积S的乘积，S＝2.77(2.75～2.82)cm2.答案：(1)当磁感应强度B恒定时，感应电动势E为零，而磁感应强度B均匀变化，产生恒定的感应电动势E；磁感应强度B的变化率越大，产生的感应电动势E越大(2)见解析(3)2.77(2.75～2.82)三、计算题(本题共4小题，共52分)12．(12分)(2016届广东模拟)如图甲所示，半径为r、匝数为n的线圈，其两极分别与固定水平放置的平行金属板A、B连接，线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直线圈平面，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示．在t＝0时刻，将一质量为m、带电荷量为＋q、重力不计的粒子从平行金属板中心位置由静止释放，发现在第一个周期内粒子未与金属板相撞．求：(1)平行金属板间的距离d应满足的条件；(2)在满足(1)的前提下，在T时间内粒子的最大动能为多大？解析：(1)前半个周期内，根据法拉第电磁感应定律得感应电动势U＝n＝n·πr2，金属板A、B 间产生匀强电场，场强E＝，粒子在电场力作用下，加速运动；后半个周期内，感应电动势反向，粒子减速运动，在第一个周期内粒子未与金属板相撞，则≥2×·2 解得d≥ .(2)当平行板间距刚好等于d，且粒子运动时间为时，粒子的速度达到最大，则动能也最大，根据动能定理得，q＝Ekm－0，解得，Ekm＝.答案：(1)d≥ (2)13．(14分)(2016届开封高三联考)如图1，abcd为质量M的导轨，放在光滑绝缘的水平面上，另有一根质量为m的金属棒PQ平行bc放在水平导轨上，PQ棒左边靠着绝缘固定的竖直立柱e、f，导轨处于匀强磁场中，磁场以OO′为界，左侧的磁场方向竖直向上，右侧的磁场方向水平向右，磁感应强度均为B.导轨bc段长l，其电阻为r，金属棒电阻为R，其余电阻均可不计，金属棒与导轨间的动摩擦因数μ.若在导轨上作用一个方向向左、大小恒为F的水平拉力，设导轨足够长，PQ棒始终与导轨接触．试求：(1)导轨运动的最大加速度amax；(2)流过导轨的最大感应电流Imax；(3)在如图2中定性画出回路中感应电流I随时间t变化的图象，并写出分析过程．解析：(1)导轨刚开始运动时，加速度最大，根据牛顿第二定律得，F－μmg＝Mamax，解得amax＝.(2)随着导轨速度增加，bc边切割磁感线，感应电流增大，当加速度为零时，速度最大，感应电流最大，F－BImaxl－μ(mg－BImaxl)＝0，联立解得Imax＝.(3)画出图象如下：从刚拉动开始计时，t＝0时，v＝0，I＝0；t＝t1时，a＝0，v最大，I＝Im；0～t1之间，导轨做加速度减小的加速运动，a＝0时，v保持不变，I保持不变．答案：(1)(2)(3)见解析。