2017年高二物理教科版选修3-2章末检测：第一章-电磁感应-A

·第一章电磁感应第1节电磁感应现象的发现第2节感应电流产生的条件1．法拉第把引起电流的原因概括为五类，它们都与变化和运动相联系，即：变化中的电流、变化中的磁场、运动中的恒定电流、运动中的磁铁、运动中的导体．2．感应电流的产生条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化时，这个闭合电路中就有感应电流产生．3．在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步，在对以下几位物理学家所做科学贡献的叙述中，不正确的说法是()A．库仑发现了电流的磁效应B．爱因斯坦创立了相对论C．法拉第发现了电磁感应现象D．牛顿提出了万有引力定律奠定了天体力学的基础答案 A解析奥斯特发现电流的磁效应，A错误，B、C、D项正确．4．关于磁通量，下列说法中正确的是()A．磁通量不仅有大小，而且有方向，所以是矢量B．磁通量越大，磁感应强度越大C．通过某一面的磁通量为零，该处磁感应强度不一定为零D．磁通量就是磁感应强度答案 C解析磁通量是标量，故A不对；由Φ＝BS⊥可知Φ由B和S⊥两个因素决定，Φ较大，有可能是由于S⊥较大造成的，所以磁通量越大，磁感应强度越大是错误的，故B不对；由Φ＝BS⊥可知，当线圈平面与磁场方向平行时，S⊥＝0，Φ＝0，但磁感应强度B不为零，故C对；磁通量和磁感应强度是两个不同的物理量，故D不对．5．如图所示，用导线做成圆形或正方形回路，这些回路与一直导线构成几种位置组合(彼此绝缘)，下列组合中，切断直导线中的电流时，闭合回路中会有感应电流产生的是()答案CD解析利用安培定则判断直线电流产生的磁场，其磁感线是一些以直导线为轴的无数组同心圆，即磁感线所在平面均垂直于导线，且直线电流产生的磁场分布情况是：靠近直导线处磁场强，远离直导线处磁场弱．所以，A中穿过圆形线圈的磁场如图甲所示，其有效磁通量为ΦA＝Φ出－Φ进＝0，且始终为0，即使切断导线中的电流，ΦA也始终为0，A中不可能产生感应电流．B中线圈平面与导线的磁场平行，穿过B的磁通量也始终为0，B中也不能产生感应电流．C中穿过线圈的磁通量如图乙所示，Φ进>Φ出，即ΦC≠0，当切断导线中电流后，经过一定时间，穿过线圈的磁通量ΦC减小为0，所以C中有感应电流产生；D中线圈的磁通量ΦD不为0，当电流切断后，ΦD最终也减小为0，所以D中也有感应电流产生．【概念规律练】知识点一 磁通量的理解及其计算1．如图1所示，有一个100匝的线圈，其横截面是边长为L ＝0.20m 的正方形，放在磁感应强度为B ＝0.50T 的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直．若将这个线圈横截面的形状由正方形改变成圆形(横截面的周长不变)，在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少？图1答案 5.5×10－3Wb解析 线圈横截面为正方形时的面积S 1＝L 2＝(0.20)2m 2＝4.0×10－2m 2.穿过线圈的磁通量Φ1＝BS 1＝0.50×4.0×10－2Wb ＝2.0×10－2Wb横截面形状为圆形时，其半径r ＝4L /2π＝2L /π.截面积大小S 2＝π(2L /π)2＝425πm 2 穿过线圈的磁通量Φ2＝BS 2＝0.50×4/(25π) Wb ≈2.55×10－2Wb.所以，磁通量的变化ΔΦ＝Φ2－Φ1＝(2.55－2.0)×10－2Wb ＝5.5×10－3Wb点评 磁通量Φ＝BS 的计算有几点要注意：(1)S 是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积；B 是匀强磁场中的磁感应强度．(2)磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响．同理，磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1也不受线圈匝数的影响．所以，直接用公式求Φ、ΔΦ时，不必去考虑线圈匝数n .2．如图2所示，线圈平面与水平方向成θ角，磁感线竖直向下，设磁感应强度为B ，线圈面积为S ，则穿过线圈的磁通量Φ＝________.图2 答案 BS cos θ解析 线圈平面abcd 与磁场不垂直，不能直接用公式Φ＝BS 计算，可以用不同的分解方法进行．可以将平面abcd 向垂直于磁感应强度的方向投影，使用投影面积；也可以将磁感应强度沿垂直于平面和平行于平面正交分解，使用磁感应强度的垂直分量．解法一：把面积S 投影到与磁场B 垂直的方向，即水平方向a ′b ′cd ，则S ⊥＝S cos θ，故Φ＝BS ⊥＝BS cos θ.解法二：把磁场B 分解为平行于线圈平面的分量B ∥和垂直于线圈平面的分量B ⊥，显然B ∥不穿过线圈，且B ⊥＝B cos θ，故Φ＝B ⊥S ＝BS cos θ.点评 在应用公式Φ＝BS 计算磁通量时，要特别注意B ⊥S 的条件，应根据实际情况选择不同的方法，千万不要乱套公式．知识点二 感应电流产生的条件3．下列情况能产生感应电流的是( )图3A ．如图甲所示，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答案 BD解析 A 中导体棒顺着磁感线运动，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化无感应电流，故A 错；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，故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 中磁通量变化，线圈中产生感应电流，故D 正确．点评 电路闭合，磁通量变化，是产生感应电流的两个必要条件，缺一不可．电路中有没有磁通量不是产生感应电流的条件，如果穿过电路的磁通量尽管很大但不变化，那么无论有多大，都不会产生感应电流．4．如图4所示，线圈Ⅰ与电源、开关、滑动变阻器相连，线圈Ⅱ与电流计G 相连，线圈Ⅰ与线圈Ⅱ绕在同一个铁芯上，在下列情况下，电流计G 中有示数的是( )图4 A ．开关闭合瞬间B ．开关闭合一段时间后C ．开关闭合一段时间后，来回移动变阻器滑动端D ．开关断开瞬间答案 ACD解析 A 中开关闭合前，线圈Ⅰ、Ⅱ中均无磁场，开关闭合瞬间，线圈Ⅰ中电流从无到有形成磁场，穿过线圈Ⅱ的磁通量从无到有，线圈Ⅱ中产生感应电流，电流计G 有示数．故A 正确．B 中开关闭合一段时间后，线圈Ⅰ中电流稳定不变，电流的磁场不变，此时线圈Ⅱ虽有磁通量但磁通量稳定不变，线圈Ⅱ中无感应电流产生，电流计G 中无示数．故B 错误．C 中开关闭合一段时间后，来回移动滑动变阻器滑动端，电阻变化，线圈Ⅰ中的电流变化，电流形成的磁场也发生变化，穿过线圈Ⅱ的磁通量也发生变化，线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流计G中有示数．故C正确．D中开关断开瞬间，线圈Ⅰ中电流从有到无，电流的磁场也从有到无，穿过线圈Ⅱ的磁通量也从有到无发生变化，线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流计G 中有示数．故D正确．点评变化的电流引起闭合线圈中磁通量的变化，是产生感应电流的一种情况．【方法技巧练】一、磁通量变化量的求解方法5．面积为S的矩形线框abcd，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线框平面成θ角(如图5所示)，当线框以ab为轴顺时针转90°时，穿过abcd面的磁通量变化量ΔΦ＝________.图5答案－BS(cosθ＋sinθ)解析磁通量由磁感应强度矢量在垂直于线框面上的分量决定．开始时B与线框面成θ角，磁通量为Φ＝BS sinθ；线框面按题意方向转动时，磁通量减少，当转动90°时，磁通量变为“负”值，Φ2＝－BS cosθ.可见，磁通量的变化量为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－BS cosθ－BS sinθ＝－BS(cosθ＋sinθ)实际上，在线框转过90°的过程中，穿过线框的磁通量是由正向BS sinθ减小到零，再由零增大到负向BS cosθ.方法总结磁通量虽是标量，但有正、负，正、负号仅表示磁感线从不同的方向穿过平面，不表示大小．6．如图6所示，通电直导线下边有一个矩形线框，线框平面与直导线共面．若使线框逐渐远离(平动)通电导线，则穿过线框的磁通量将()图6A．逐渐增大B．逐渐减小C．保持不变D．不能确定答案 B解析当矩形线框在线框与直导线决定的平面内逐渐远离通电导线平动时，由于离开导线越远，磁场越弱，而线框的面积不变，则穿过线框的磁通量将减小，所以B正确．方法总结引起磁通量变化一般有四种情况(1)磁感应强度B不变，有效面积S变化，则ΔΦ＝Φt－Φ0＝BΔS(如知识点一中的1题)(2)磁感应强度B变化，磁感线穿过的有效面积S不变，则ΔΦ＝Φt－Φ0＝ΔBS(如此题)(3)线圈平面与磁场方向的夹角θ发生变化时，即线圈在垂直于磁场方向的投影面积S⊥＝S sinθ发生变化，从而引起穿过线圈的磁通量发生变化，即B、S不变，θ变化．(如此栏目中的5题)(4)磁感应强度B和回路面积S同时发生变化的情况，则ΔΦ＝Φt－Φ0≠ΔB·ΔS二、感应电流有无的判断方法7．如图7所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框，在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是()图7A．线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动B．线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动C．线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动D．线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动答案 C解析四种情况中初始位置线框均与磁感线平行，磁通量为零，按A、B、D三种情况线圈移动后，线框仍与磁感线平行，磁通量保持为零不变，线框中不产生感应电流．C中线圈转动后，穿过线框的磁通量不断发生变化，所以产生感应电流，C项正确．方法总结(1)判断有无感应电流产生的关键是抓住两个条件：①电路是否为闭合电路；②穿过电路本身的磁通量是否发生变化，其主要内涵体现在“变化”二字上．电路中有没有磁通量不是产生感应电流的条件，如果穿过电路的磁通量很大但不变化，那么不论有多大，也不会产生感应电流．(2)分析磁通量是否变化时，既要弄清楚磁场的磁感线分布，又要注意引起磁通量变化的三种情况：①由于线框所在处的磁场变化引起磁通量变化；②由于线框所在垂直于磁场方向的投影面积变化引起磁通量变化；③有可能是磁场及其垂直于磁场的面积都发生变化．8．下列情况中都是线框在磁场中切割磁感线运动，其中线框中有感应电流的是()答案BC解析A中虽然导体“切割”了磁感线，但穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化，没有感应电流．B中导体框的一部分导体“切割”了磁感线，穿过线框的磁感线条数越来越少，线框中有感应电流．C中虽然与A近似，但由于是非匀强磁场运动过程中，穿过线框的磁感线条数增加，线框中有感应电流．D中线框尽管是部分切割，但磁感线条数不变，无感应电流，故选B、C.方法总结在利用“切割”来讨论和判断有无感应电流时，应该注意：①导体是否将磁感线“割断”，如果没有“割断”就不能说切割．如下图所示，甲、乙两图中，导线是真“切割”，而图丙中，导体没有切割磁感线．②即使导体真“切割”了磁感线，也不能保证就能产生感应电流．例如上题中A、D选项情况，如果由切割不容易判断，还是要回归到磁通量是否变化上去．1．下列现象中，属于电磁感应现象的是()A．小磁针在通电导线附近发生偏转B．通电线圈在磁场中转动C．因闭合线圈在磁场中运动而产生的电流D．磁铁吸引小磁针答案 C解析 电磁感应是指“磁生电”的现象，而小磁针和通电线圈在磁场中转动，反映了磁场力的性质，所以A 、B 、D 不是电磁感应现象，C 是电磁感应现象．2．在电磁感应现象中，下列说法正确的是( )A ．导体相对磁场运动，导体内一定产生感应电流B ．导体做切割磁感线运动，导体内一定会产生感应电流C ．闭合电路在磁场内做切割磁感线运动，导体内一定会产生感应电流D ．穿过闭合电路的磁通量发生变化，在电路中一定会产生感应电流答案 D解析 本题的关键是理解产生感应电流的条件．首先是“闭合电路”，A 、B 两项中电路是否闭合不确定，故A 、B 两项错误；其次当电路闭合时，只有一部分导体切割磁感线才产生感应电流，C 项错误；当闭合电路中磁通量发生变化时，电路中产生感应电流，D 项正确．故正确答案为D.3．一个闭合线圈中没有感应电流产生，由此可以得出( )A ．此时此地一定没有磁场B ．此时此地一定没有磁场的变化C ．穿过线圈平面的磁感线条数一定没有变化D ．穿过线圈平面的磁通量一定没有变化答案 D解析 磁感线条数不变不等于磁通量不变．4．如图8所示，通电螺线管水平固定，OO ′为其轴线，a 、b 、c 三点在该轴线上，在这三点处各放一个完全相同的小圆环，且各圆环平面垂直于OO ′轴．则关于这三点的磁感应强度B a 、B b 、B c 的大小关系及穿过三个小圆环的磁通量Φa 、Φb 、Φc 的大小关系，下列判断正确的是( )图8A ．B a ＝B b ＝B c ，Φa ＝Φb ＝ΦcB ．B a >B b >B c ，Φa <Φb <ΦcC ．B a >B b >B c ，Φa >Φb >ΦcD ．B a >B b >B c ，Φa ＝Φb ＝Φc答案 C解析 根据通电螺线管产生的磁场特点可知B a >B b >B c ，由Φ＝BS 可得Φa >Φb >Φc .故C 正确．4．如图8所示，通电螺线管水平固定，OO ′为其轴线，a 、b 、c 三点在该轴线上，在这三点处各放一个完全相同的小圆环，且各圆环平面垂直于OO ′轴．则关于这三点的磁感应强度B a 、B b 、B c 的大小关系及穿过三个小圆环的磁通量Φa 、Φb 、Φc 的大小关系，下列判断正确的是( )图9A ．BSB ．4BS /5C ．3BS /5D ．3BS /4答案 B 解析 通过线框的磁通量Φ＝BS sin α＝45BS . 6．如图10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，电流产生的磁场穿过圆面积的磁通量将( )图10A．逐渐增大B．逐渐减小C．始终为零D．不为零，但保持不变答案 C解析导线ef周围的磁场是以ef为圆心的一系列同心圆，水平面上的圆上的不同点到ef的距离不同，相当于在半径不同的圆周上，由于ef∥ab，且ef与ab在同一竖直平面内，因而ef产生的磁场方向正好在ab两侧且对称地从一边穿入从另一边对称穿出，净剩磁感线条数为零，因而穿过圆的磁通量为零，当ef向上平移时，穿过圆的磁通量仍为零．7．如图11所示，矩形闭合导线与匀强磁场垂直，一定产生感应电流的是()图11A．垂直于纸面平动B．以一条边为轴转动C．线圈形状逐渐变为圆形D．沿与磁场垂直的方向平动答案BC8．在如图所示的各图中，闭合线框中能产生感应电流的是()答案AB解析感应电流产生的条件是：只要穿过闭合线圈的磁通量变化，闭合线圈中就有感应电流产生．A图中，当线圈转动过程中，线圈的磁通量发生变化，线圈中有感应电流产生；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，所以B图中也有感应电流产生；C图中一定要把条形磁铁周围的磁感线空间分布图弄清楚，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，线圈中无感应电流产生；D图中，线圈中的磁通量一直不变，线圈中无感应电流产生．故正确答案为A、B.9．如图12所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电流，下列办法中不可行．．．的是()图12A．将线框向左拉出磁场B．以ab边为轴转动(小于90°)C．以ad边为轴转动(小于60°)D．以bc边为轴转动(小于60°)答案 D解析 将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc 部分做切割磁感线运动，或者说穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流．当线框以ab 边为轴转动时，线框的cd 边的右半段在做切割磁感线运动，或者说穿过线框的磁通量在发生变化，所以线框中将产生感应电流．当线框以ad 边为轴转动(小于60°)时，穿过线框的磁通量在减小，所以在这个过程中线框中会产生感应电流．如果转过的角度超过60°(60°～300°)，bc 边将进入无磁场区，那么线框中将不产生感应电流．当线框以bc 边为轴转动时，如果转动的角度小于60°，则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积)．10．A 、B 两回路中各有一开关S 1、S 2，且回路A 中接有电源，回路B 中接有灵敏电流计(如图13所示)，下列操作及相应的结果可能实现的是( )图13A ．先闭合S 2，后闭合S 1的瞬间，电流计指针偏转B ．S 1、S 2闭合后，在断开S 2的瞬间，电流计指针偏转C ．先闭合S 1，后闭合S 2的瞬间，电流计指针偏转D ．S 1、S 2闭合后，在断开S 1的瞬间，电流计指针偏转答案 AD11．线圈A 中接有如图14所示的电源，线圈B 有一半的面积处在线圈A 中，两线圈平行但不接触，则在开关S 闭合的瞬间，线圈B 中有无感应电流？图14 答案 见解析解析 有，将S 闭合的瞬间，与线圈A 组成的闭合电路有电流通过，线圈A 产生的磁场要穿过线圈B .线圈A 中有环形电流，其磁场不仅穿过线圈自身所包围的面积，方向向外，也穿过线圈外的广大面积，方向向里．但线圈A 所包围的面积内磁通密度大，外围面积上的磁通密度小．线圈B 与A 重合的一半面积上向外的磁通量大于另一半面积上向里的磁通量，因此线圈B 所包围的总磁通量不为零，而且方向向外．也就是说，在开关S 闭合的瞬间，穿过线圈B 的磁通量增加，所以有感应电流．12．匀强磁场区域宽为L ，一正方形线框abcd 的边长为l ，且l >L ，线框以速度v 通过磁场区域，如图15所示，从线框进入到完全离开磁场的时间内，线框中没有感应电流的时间是多少？图15答案 l －L v解析 ad 边和bc 边都在磁场外时，线框中的磁通量不变，没有感应电流．线圈中没有感应电流的时间为t ＝l －L v .13．匀强磁场的磁感应强度B ＝0.8T ，矩形线圈abcd 的面积S ＝0.5m 2，共10匝，开始B 与S 垂直且线圈有一半在磁场中，如图16所示．(1)当线圈绕ab 边转过60°时，线圈的磁通量以及此过程中磁通量的改变量为多少？(2)当线圈绕dc 边转过60°时，求线圈中的磁通量以及此过程中磁通量的改变量．图16答案 见解析 解析 (1)当线圈绕ab 转过60°时，Φ＝BS ⊥＝BS cos60°＝0.8×0.5×12Wb ＝0.2Wb(此时的S ⊥正好全部处在磁场中)．在此过程中S ⊥没变，穿过线圈的磁感线条数没变，故磁通量变化量ΔΦ＝0.(2)当线圈绕dc 边转过60°时，Φ＝BS ⊥，此时没有磁场穿过S ⊥，所以Φ＝0；不转时Φ1＝B ·S 2＝0.2Wb ，转动后Φ2＝0，ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－0.2Wb ，故磁通量改变了0.2Wb.。

绝密★启用前教科版高中物理选修3-2 第一章电磁感应寒假复习题本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。

分卷I一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)1.如图所示，一沿水平方向的匀强磁场分布在宽度为2L的某矩形区域内(长度足够大)，该区域的上、下边界MN、PS是水平的．有一边长为L的正方形导线框abcd从距离磁场上边界MN的某高处由静止释放下落并穿过该磁场区域，已知当线框的ab边到达MN时线框刚好做匀速直线运动(以此时开始计时)，以MN处为坐标原点，取如图坐标轴x，并规定逆时针方向为感应电流的正方向，则关于线框中的感应电流与ab边的位置坐标x间的以下图线中，可能正确的是()A．B．C．D．【答案】D【解析】在第一个L内，线框匀速运动，电动势恒定，电流恒定；在第二个L内，线框只在重力作用下加速，速度增大；在第三个L内，安培力大于重力，线框减速运动，电动势减小，电流减小．这个过程加速度逐渐减小，速度是非线性变化的，电动势和电流都是非线性减小的，选项A、B均错误．安培力再减小，也不至于减小到小于第一段时的值，因为当安培力等于重力时，线框做匀速运动，选项C错误，D正确．2.如图所示，一个金属圆环水平放置在竖直向上的匀强磁场中，能使圆环中产生感应电流的做法是()A．使匀强磁场均匀减弱B．保持圆环水平并在磁场中上下移动C．保持圆环水平并在磁场中左右移动D．保持圆环水平并使圆环绕过圆心的竖直轴转动【答案】A【解析】使匀强磁场均匀减弱，穿过圆环的磁通量减小，产生感应电流，A正确；保持圆环水平并在磁场中上下移动时，穿过圆环的磁通量不变，不产生感应电流，B错误；保持圆环水平并在磁场中左右移动，穿过圆环的磁通量不变，不产生感应电流，C错误；保持圆环水平并使圆环绕过圆心的竖直轴转动，穿过圆环的磁通量不变，不产生感应电流，D错误．3.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．两板间有一个质量为m、电荷量为＋q的油滴恰好处于平衡状态，则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是()A．正在增强；＝B．正在减弱；＝C．正在减弱；＝D．正在增强；＝【答案】B【解析】油滴平衡有mg＝q，U＝，电容器上极板必带负电，那么螺线管下端相当于电源正极，由楞次定律知，磁场B正在减弱，又E＝n，U＝E，可得＝.故选B.4.如图所示，有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域，其直角边长为L，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B.边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域．取沿a→b→c→d→a的感应电流为正，则表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图象正确的是()A．B．C．D．【答案】C【解析】据题意，由楞次定律得：正方形线框进入三角形磁场时，穿过线框的磁通量逐渐增加，线框中产生顺时针方向电流，为正方向，D选项可以排除；正方形线框离开三角形磁场时，穿过线框的磁通量减少，线框中的电流方向逆时针，为负方向，A选项可以排除；由于线框切割磁感线的有效长度为l＝vt·tan 45°＝vt，则线框产生的感应电动势为E＝B·vt·v＝Bv2t，而感应电流为I＝，所以感应电流大小随着时间的增加而增加，只有C选项正确．5.两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，在导轨上与导轨接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动．当AB在外力F作用下向右运动时，下列说法中正确的是()A．导体棒CD内有电流通过，方向是D→CB．导体棒CD内有电流通过，方向是C→DC．磁场对导体棒CD的作用力向左D．磁场对导体棒AB的作用力向右【答案】B【解析】两个导体棒与两根金属导轨构成闭合回路，AB向右运动，闭合回路磁通量增加，由安培定则判断回路中感应电流的方向是B→A→C→D→B.再根据左手定则，判定导体棒CD受到的磁场力向右；AB受到的磁场力向左．6.下列对物理学家的主要贡献的说法中正确的有()A．奥斯特发现了电磁感应现象，打开了研究电磁学的大门B．法拉第发现了磁生电的现象，从而为电气化的发展奠定了基础C．安培发现了电流的磁效应，并总结了电流方向与磁场方向关系的右手螺旋定则D．牛顿提出了分子电流假说，总结了一切磁场都是由运动电荷产生的【答案】B【解析】奥斯特发现了电流的磁效应，打开了研究电磁学的大门，选项A错误；法拉第发现了磁生电的现象，从而为电气化的发展奠定了基础，选项B正确；奥斯特发现了电流的磁效应，安培总结了电流方向与磁场方向关系的右手螺旋定则，选项C错误；安培提出了分子电流假说，总结了一切磁场都是由运动电荷产生的，选项D错误；故选B.7.如图所示，闭合线圈abcd从高处自由下落一段时间后垂直于磁场方向进入一有界磁场，从ab边刚进入磁场到cd边刚进入磁场的这段时间内，下列说法正确的是()A．a端的电势高于b端B．ab边所受安培力方向为水平向左C．线圈可能一直做匀速运动D．线圈可能一直做匀加速直线运动【答案】C【解析】此过程中ab边始终切割磁感线，ab边为电源，由右手定则可知电流为逆时针方向，由a 流向b，电源内部电流从低电势流向高电势，故a端的电势低于b端，选项A错误；由左手定则可知ab边所受安培力方向竖直向上，选项B错误；如果刚进入磁场时安培力等于重力，则一直匀速进入，如果安培力不等于重力，则mg－＝ma，做变加速运动，选项C正确，D错误．8.图中L是绕在铁芯上的线圈，它与电阻R、R0及开关和电池E构成闭合回路．开关S1和S2开始都处在断开状态．设在t＝0时刻，接通开关S1，经过一段时间，在t＝t1时刻，再接通开关S2，则能较准确表示电阻R两端的电势差Uab随时间t变化的图线是()A．B．C．D．【答案】A【解析】闭合S1，由于线圈会阻碍电流的突然变大，Uab不会突然变大，D错误；达到稳定后，再闭合S2，由于线圈的作用，原有电流慢慢变小，Uab也从原来的数值慢慢减小，故选A.9.如图所示，一个闭合的矩形金属框abcd与一根绝缘轻杆B相连，轻杆上端O点是一个固定转轴，转轴与线框平面垂直，线框静止时恰位于蹄形磁铁的正中央，线框平面与磁感线垂直．现将线框从静止释放，在左右摆动过程中，线框受到磁场力的方向是()A．向左摆动的过程中，受力方向向左；向右摆动的过程中，受力方向向右B．向左摆动的过程中，受力方向向右；向右摆动的过程中，受力方向向左C．向左摆动的过程中，受力方向先向左后向右；向右摆动的过程中，受力方向先向右后向左D．摆动过程中始终不受力【答案】B【解析】从阻碍相对运动的角度来看，由于磁通量的变化是由线框和磁场做相对运动引起的，因此感应电流的磁场总是阻碍线框相对磁场的运动．要阻碍相对运动，磁场对线框因产生感应电流而产生的作用力——安培力，一定和相对运动的方向相反，即线框向左摆动时受力方向向右，线框向右摆动时受力方向向左．B正确．10.如图所示，为两个同心圆环，当一有界匀强磁场恰好完全垂直穿过A环面时，A环面磁通量为Φ1，此时B环磁通量为Φ2，有关磁通量的大小说法正确是()A．Φ1<Φ2B．Φ1＝Φ2C．Φ1>Φ2D．不确定【答案】B【解析】磁通量Φ＝BS，S为通过环的有效面积，因A、B环面所包含的有效面积相等，所以Φ1＝Φ2故选B.二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)11.(多选)如图所示是用涡流金属探测器探测地下金属物的示意图，下列说法中正确的是()A．探测器内的探测线圈会产生交变磁场B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到C．探测到地下的金属是因为探头中产生了涡流D．探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡流【答案】AD【解析】金属探测器利用电磁感应的原理，利用有交流电通过的线圈，产生迅速变化的磁场．这个磁场能在金属物体内部产生涡电流．涡电流又会产生磁场，倒过来影响原来的磁场，引发探测器发出鸣声．故选AD.12.如图所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度随时间变化，下列说法正确的是()A．当磁感应强度增加时，线框中的感应电流可能减小B．当磁感应强度增加时，线框中的感应电流一定增大C．当磁感应强度减小时，线框中的感应电流一定增大D．当磁感应强度减小时，线框中的感应电流可能不变【答案】AD【解析】由法拉第电磁感应定律可知，感应电流的大小取决于磁通量的变化率，与磁感应强度的增与减无关，选项A、D正确．13.(多选)如下图所示是等腰直角三棱柱，其中abcd面为正方形，边长为L，它们按图示方式放置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，下面说法中正确的是()A．通过abcd面的磁通量大小为L2·BB．通过dcfe面的磁通量大小为L2·BC．通过abfe面的磁通量大小为零D．通过bcf面的磁通量为零【答案】BCD【解析】通过abcd面的磁通量大小为L2B，A错误；dcfe面是abcd面在垂直磁场方向上的投影，所以磁通量大小为L2B，B正确；abfe面与bcf面和磁场平行，所以磁通量为零，C、D正确．故选B、C、D.14.(多选)高频焊接原理示意图如图所示，线圈通以高频交流电，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝融化焊接，要使焊接处产生的热量较大可采用()A．增大交变电流的电压B．增大交变电流的频率C．增大焊接缝的接触电阻D．减小焊接缝的接触电阻【答案】ABC【解析】当增大交变电流的电压，则线圈中交变电流增大，那么磁通量变化率增大，因此产生感应电动势增大，感应电流也增大，那么焊接时产生的热量也增大，故A正确；高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场，在焊接的金属工件中就产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律分析可知，电流变化的频率越高，磁通量变化频率越高，产生的感应电动势越大，感应电流越大，焊缝处的温度升高的越快，故B正确；增大电阻，在相同电流下，焊缝处热功率大，温度升的更高，故C正确，D错误．分卷II三、实验题(共1小题,每小题10.0分,共10分)15.在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图所示：①电流表，②直流电源，③带铁芯的线圈A，④线圈B，⑤电键，⑥滑动变阻器(用来控制电流以改变磁场强弱)．试按实验的要求在实物图上连线(图中已连接好一根导线)．若连接滑动变阻器的两根导线接在接线柱C和D上，而在电键刚闭合时电流表指针右偏，则电键闭合后滑动变阻器的滑动触头向接线柱C移动时，电流表指针将________．(填“左偏”“右偏”或“不偏”)【答案】实物图连线如图所示左偏【解析】电键闭合瞬间，电路中电流变大，穿过B中的磁通量增大，由题干可知指针向右偏转，因此可以得出电流增大，指针向右偏，电流变小，指针向左偏的结论．电键向C移动时，电路中电流变小，穿过B的磁通量减小，所以指针向左偏转．三、计算题(共3小题,每小题10.0分,共30分)16.磁悬浮列车是一种高速低耗的新型交通工具．它的驱动系统简化为如下模型，固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框，电阻为R，金属框置于xOy平面内，长边MN长为l平行于y轴，宽为d的NP边平行于x轴，如图甲所示．列车轨道沿Ox方向，轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场，磁感应强度B沿Oz方向按正弦规律分布，其空间波长为λ，最大值为B0，如图乙所示，金属框同一长边上各处的磁感应强度相同，整个磁场以速度v0沿Ox方向匀速平移．设在短暂时间内，MN、PQ边所在位置的磁感应强度随时间的变化可以忽略，并忽略一切阻力．列车在驱动系统作用下沿Ox方向加速行驶，某时刻速度为v(v<v0)．(1)简要叙述列车运行中获得驱动力的原理；(2)为使列车获得最大驱动力，写出MN、PQ边应处于磁场中的什么位置及λ与d之间应满足的关系式；(3)计算在满足第(2)问的条件下列车速度为v时驱动力的大小．【答案】(1)见解析(2)位置见解析d＝(2k＋1)或λ＝(k∈N)(3)【解析】(1)由于列车速度与磁场平移速度不同，导致穿过金属框的磁通量发生变化，由于电磁感应，金属框中会产生感应电流，该电流受到的安培力即为驱动力．(2)为使列车获得最大驱动力，MN、PQ应位于磁场中磁感应强度同为最大值且反向的地方，这会使得金属框所围面积的磁通量变化率最大，使金属框中电流最强，从而使得金属框长边中电流受到的安培力最大．因此，d应为的奇数倍，即d＝(2k＋1)或λ＝(k∈N)①(3)由于满足第(2)问条件，则MN、PQ边所在处的磁感应强度大小均为B0且方向总相反，经短暂的时间Δt，磁场沿Ox方向平移的距离为v0Δt，同时，金属框沿Ox方向移动的距离为vΔt.因为v0>v，所以在Δt时间内MN边扫过磁场的面积S＝(v0－v)lΔt，在此Δt时间内，MN边左侧的磁感线移进金属框而引起框内磁通量变化ΔΦMN＝B0l(v0－v)Δt②同理，该Δt时间内，PQ边右侧的磁感线移出金属框引起框内磁通量变化ΔΦPQ＝B0l(v0－v)Δt③故在Δt内金属框所围面积的磁通量变化ΔΦ＝ΔΦMN＋ΔΦPQ④根据法拉第电磁感应定律，金属框中的感应电动势大小E＝⑤根据闭合电路欧姆定律有I＝⑥根据安培力公式，MN边所受的安培力FMN＝B0IlPQ边所受的安培力FPQ＝B0Il，根据左手定则，MN、PQ边所受的安培力方向相同，此时列车驱动力的大小F＝FMN＋FPQ＝2B0Il⑦联立解得F＝17.如图所示，光滑导轨立在竖直平面内，匀强磁场的方向垂直于导轨平面，磁感应强度B＝0.5 T．电源的电动势为1.5 V，内阻不计．当电键K拨向a时，导体棒(电阻为R)PQ恰能静止．当K 拨向b后，导体棒PQ在1 s内扫过的最大面积为多少？(导轨电阻不计)【答案】3 m2【解析】设导体棒PQ长为L，电阻为R，电键接a时，电路中电流I＝，导体棒PQ静止时mg＝B()L电键K接b，导体棒PQ从静止下落，切割磁感线产生感应电流，同时PQ受安培力作用，导体棒向下做加速运动，速度增大，而加速度减小，最后以v m做匀速运动．此时mg＝F安＝，有：＝，v m＝.PQ达到最大速度后，单位时间内扫过的面积最大，故PQ在1 s内扫过的最大面积：S m＝v m·L·t＝＝m2＝3 m2.18.如图甲所示，一个电阻值为R、匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路．线圈的半径为r1.在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示．图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0.导线的电阻不计．求0至t1时间内：(1)通过电阻R1的电流大小和方向；(2)通过电阻R1的电荷量q及电阻R1产生的热量．【答案】(1)方向从b到a(2).【解析】(1)由图象分析可知，0至t1时间内＝由法拉第电磁感应定律有E＝n＝n S，而S＝πr由闭合回路欧姆定律有I1＝联立以上各式解得通过电阻R1的电流大小为I1＝由楞次定律可判断通过电阻R1的电流方向为从b到a. (2)通过电阻R1的电荷量q＝I1t1＝通过电阻R1产生的热量Q＝I R1t1＝.。

电磁感应练习时间：75分钟满分：100分组题人:FTP一、单项选择题：（每题3分，共计18分） 1、 下列说法中正确的有：（）A 、 只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生B 、 穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一左有感应电流产生C 、 线框不闭合时，若穿过线圈的磁通屋发生变化，线圈中没有感应电流和感应电动势D 、 线框不闭合时，若穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中没有感应电流，但有感应电动势 2、 根据楞次定律可知感应电流的磁场一定是： （）A 、 阻碍引起感应电流的磁通量：B 、 与引起感应电流的磁场反向：C 、 阻碍引起感应电流的磁通量的变化：D 、 与引起感应电流的磁场方向相同。

3、 穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终为每秒均匀增加2Wb,则 （）A. 线圈中感应电动势每秒增加2VB. 线圈中感应电动势每秒减少2VC. 线圈中感应电动势始终为一个确左值，但由于线圈有电阻，电动势小于2VD. 线圈中感应电动势始终为2V4、 在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单 匝金属圆线圈，规左线圈中感应电流的正方向如图1所示， 当磁场的磁感应强度B 随时间如图2变化时，图3中正确 表示线圈中感应电动势E 变化的是 （）A ・B ・C ・D.导线abc^fo- L1 1*1■ "T ' <> » » ■ 1 I严、.w 式随谄魁為,2讎諦将謬帥丄馳谢伽力6•粗细均匀的电阻丝国成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平而.英 边界与正方形线框的边平行，现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图 所示，则住移动过程中线框的一边罕b 两点间电势差绝对值最大的是 二、多项选择题：（每题4分，共计16分）7、如图所示，导线AB 可在平行导轨MN 上滑动，接触良好，轨道电阻不计 电流计中有如图所示方向感应电流通过时，AB 的运动情况是：（ ）A 、向右加速运动：B 、向右减速运动；C 、向右匀速运动：D.向左减速运动。

学业分层测评(二)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．关于某一闭合电路中感应电动势E的大小，下列说法中正确的是() A．E跟穿过这一闭合电路的磁通量的大小成正比B．E跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量大小成正比C．E跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比D．某时刻穿过线圈的磁通量为零，该时刻E一定为零【解析】磁通量变化量表示磁通量变化的大小，磁通量变化率表示磁通量变化的快慢．感应电动势与磁通量变化率成正比，和磁通量及其变化量都无必然联系．【答案】 C2．穿过单匝闭合线圈的磁通量在6秒钟内均匀地增大12 Wb，则()【导学号：46042015】A．线圈中的感应电动势将均匀增大B．线圈中的感应电流将均匀增大C．线圈中的感应电动势将保持2 V不变D．线圈中的感应电流将保持2 A不变【解析】由法拉第电磁感应定律E＝ΔΦΔt，得E＝2 V，故A、B错，C对；因线圈电阻不一定等于1 Ω，故D错．【答案】 C3．下列选项中所标的导体棒的长度为L，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，棒运动的速度均为v，则产生的电动势为BL v的是()【解析】当B、L、v三个量方向相互垂直时，E＝BL v；A选项中B与v 不垂直；B选项中B与L平行，E＝0；C选项中B与L不垂直；只有D选项中三者互相垂直，D正确．【答案】 D4．如图1-3-13所示，一个半径为L 的半圆形硬导体AB 以速度v ，在水平U 型框架上匀速滑动，匀强磁场的磁感应强度为B ，回路电阻为R 0，半圆形硬导体AB 的电阻为r ，其余电阻不计，则半圆形导体AB 切割磁感线产生感应电动势的大小及AB 之间的电势差分别为( )【导学号：46042016】图1-3-13A ．BL v ；BL v R 0R 0＋rB ．2BL v ；BL vC ．2BL v ；2BL v R 0R 0＋rD ．BL v ；2BL v 【解析】 半圆形导体AB 切割磁感线的有效长度为2L ，对应的电动势为E ＝2BL v ，AB 间的电势差U AB ＝E R 0＋r R 0＝2BL v R 0R 0＋r，C 正确． 【答案】 C5．(多选)无线电力传输目前取得重大突破，在日本展出了一种非接触式电源供应系统．这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力．两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置，原理示意图如图1-3-14所示．下列说法中正确的是( )图1-3-14A ．若A 线圈中输入电流，B 线圈中就会产生感应电动势B ．只有A 线圈中输入变化的电流，B 线圈中才会产生感应电动势C ．A 中电流越大，B 中感应电动势越大D ．A 中电流变化越快，B 中感应电动势越大【解析】 根据产生感应电动势的条件，只有处于变化的磁场中，B 线圈中才能产生感应电动势，A 错，B 对；根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小取决于磁通量变化率，所以C错，D对．【答案】BD6．(多选)单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图1-3-15所示，则0～D过程中()【导学号：46042017】图1-3-15A．线圈中0时刻感应电动势为零B．线圈中D时刻感应电动势为零C．线圈中D时刻感应电动势最大D．线圈中0至D时间内平均感应电动势为0.4 V【解析】线圈中0时刻切线斜率最大，即磁通量的变化率为最大，则感应电动势最大，D时刻磁通量的变化率为零，则感应电动势为零，故A、C错误，B正确；根据法拉第电磁感应定律得：E＝ΔΦΔt＝2×10－30.005V＝0.4 V，故D正确．【答案】BD7．一根弯成直角的导线放在B＝0.4 T的匀强磁场中，如图1-3-16所示，导线ab＝30 cm，bc＝40 cm当导线以5 m/s的速度做切割磁感线运动时可能产生的最大感应电动势的值为()图1-3-16A．1.4伏B．1.0伏C．0.8伏D．0.6伏【解析】由ab＝30 cm，bc＝40 cm则ac＝50 cm.当切割磁感线的有效长度L＝ac＝50 cm，产生的感应电动势最大E m＝BL v＝0.4×0.5×5 V＝1.0 V，B对．【答案】 B8.如图1-3-17所示，匀强磁场的磁感应强度为B ，方向竖直向下，在磁场中有一边长为l 的正方形导线框，ab 边质量为m ，其余边质量不计，cd 边有固定的水平轴，导线框可以绕其转动，现将导线框拉至水平位置由静止释放，不计摩擦和空气阻力，导线框经过时间t 运动到竖直位置，此时ab 边的速度为v ，求：(1)此过程中线框产生的平均感应电动势的大小；(2)线框运动到竖直位置时线框感应电动势的大小.【导学号：46042018】图1-3-17【解析】 (1)线框在初位置Φ1＝BS ＝Bl 2，转到竖直位置Φ2＝0.根据法拉第电磁感应定律E ＝ΔΦΔt ＝Bl 2t .(2)转到竖直位置时，bc 、ad 两边不切割磁感线，ab 边垂直切割磁感线，此时求的是瞬时感应电动势，且感应电动势的大小为E ＝Bl v .【答案】 (1)Bl 2t (2)Bl v[能力提升]9．(多选)如图1-3-18所示，一导线弯成半径为a 的半圆形闭合回路．虚线MN 右侧有磁感应强度为B 的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面，回路以速度v 向右匀速进入磁场，直径CD 始终与MN 垂直．从D 点到达边界开始到C 点进入磁场为止，下列结论正确的是( )图1-3-18A ．感应电流大小不变B ．CD 段直导线始终不受安培力C ．感应电动势最大值E max ＝Ba vD ．感应电动势平均值E －＝14πBa v【解析】 在半圆形闭合回路进入磁场的过程中磁通量不断增加，始终存在感应电流，由左手定则可知CD 边始终受到安培力作用，选项B 错；有效切割长度如图所示，所以进入过程中l 先逐渐增大到a ，然后再逐渐减小为0，由E ＝Bl v ，可知最大值E max ＝Ba v ，最小值为0，故选项A 错，选项C 对；平均感应电动势为E ＝ΔΦΔt ＝12B ·πa 22a v＝14πBa v ，选项D 对． 【答案】 CD10．如图1-3-19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Δt 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( )【导学号：46042019】图1-3-19A.Ba 22ΔtB.nBa 22ΔtC.nBa 2Δt D.2nBa 2Δt【解析】 根据法拉第电磁感应定律解题．线圈中产生的感应电动势E ＝n ΔΦΔt ＝n ·ΔB Δt ·S ＝n ·2B －B Δt ·a 22＝nBa 22Δt ，故选项B 正确．【答案】 B11．如图1-3-20，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B 0.使该线框从静止开始绕过圆心O 、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流．现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化．为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率ΔB Δt 的大小应为( )图1-3-20A.4ωB 0πB.2ωB 0πC.ωB 0πD.ωB 02π【解析】 当导线框匀速转动时，设半径为r ，导线框电阻为R ，在很小的Δt 时间内，转过圆心角Δθ＝ωΔt ，由法拉第电磁感应定律及欧姆定律可得感应电流I 1＝B 0ΔS R Δt ＝B 0·πr 2Δθ2πR Δt ＝B 0r 2ω2R ；当导线框不动，而磁感应强度发生变化时，同理可得感应电流I 2＝ΔBS R Δt ＝ΔB ·πr 22R Δt ，令I 1＝I 2，可得ΔB Δt ＝B 0ωπ，C 对．【答案】 C12．如图1-3-21所示，导体棒ab 长为L 沿倾角为α的斜导轨以速度v 下滑，匀强磁场磁感应强度为B .求：【导学号：46042020】图1-3-21(1)若磁感应强度B 的方向垂直于斜导轨向上，导体棒ab 中产生的感应电动势为多大？(2)若磁感应强度B 的方向竖直向上，导体棒ab 中产生的感应电动势为多大？【解析】 将题给的立体图示改画成平面图，如图所示．(1)当磁感应强度B 的方向垂直于斜导轨向上时，导体棒ab 的速度方向与B 是垂直的，则感应电动势E 1＝BL v .(2)将棒的速度v 分解为垂直于B 和平行于B 的两个分量，只有垂直于B 的速度分量v ⊥＝v cos α才对产生感应电动势有贡献，所以E 2＝BL v ⊥＝BL v cos α.【答案】 (1)BL v (2)BL v cos α13．如图1-3-22所示，导线全部为裸导线，半径为r 的圆内有垂直于平面的匀强磁场，磁感应强度为B ，一根长度大于2r 的导线MN 以速度v 在圆环上无摩擦地自左向右匀速滑动，电路的固定电阻为R .其余电阻忽略不计．试求MN 从圆环的左端滑动到右端的过程中电阻R 上的电流的平均值及通过的电荷量．图1-3-22【解析】 由于ΔΦ＝B ·ΔS ＝B ·πr 2，完成这一变化所用的时间Δt ＝2r ，故E ＝ΔΦΔt ＝πBr v 2.所以电阻R 上的电流平均值为 I ＝E /R ＝πBr v 2R .通过R 的电荷量为q ＝I ·Δt ＝B πr 2/R .【答案】 πBr v 2R B πr 2R。

课后训练1．关于磁通量的概念，以下说法中正确的是()．A．磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量也越大B．磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量也越大C．穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零D．磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的2．如图所示，无限大磁场的方向垂直于纸面向里，A图中线圈在纸面内由小变大(由图中实线矩形变成虚线矩形)，B图中线圈正绕a点在垂直磁场的平面内旋转，C图与D图中线圈正绕OO′轴转动，则线圈中不能产生感应电流的是()．3．下列说法中正确的是()．A．只要导体相对磁场运动，导体中就一定会产生感应电流B．只要闭合导体回路在磁场中做切割磁感线运动，导体回路中就一定会产生感应电流C．只要穿过闭合导体回路的磁通量不为零，导体回路中就一定会产生感应电流D．只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，导体回路中就一定会产生感应电流4．如图所示，竖直放置的长直导线通以恒定电流，有一矩形线框与导线在同一平面内，在下列情况下线圈中能产生感应电流的是()．A．导线中电流变大B．线框向右平动C．线框向下平动D．线框以ab边为轴转动5．水平固定的大环中通过恒定的强电流I，从上向下看为逆时针方向，如图所示，有一小铜环，从上向下穿过大圆环，且保持环面与大环平行且共轴，下落过程中小环中产生感应电流的过程是()．A．只有小环在接近大环的过程中B．只有小环在远离大环的过程中C．只有小环在经过大环的过程中D．小环下落的整个过程6．如图，A、B两回路中各有一开关S1、S2，且回路A中接有电源，回路B中接有灵敏电流计，下列操作及相应的结果可能实现的是()．①先闭合S 2，后闭合S 1的瞬间，电流计指针偏转②S 1、S 2闭合后，再断开S 2的瞬间，电流计指针偏转③先闭合S 1，后闭合S 2的瞬间，电流计指针偏转④S 1、S 2闭合后，再断开S 1的瞬间，电流计指针偏转A ．①②B ．②③C ．③④D ．①④7. 在匀强磁场中有两根平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直，导轨上有两根可沿导轨平动的导体棒ab 、cd ，如图所示，两根导体棒匀速移动的速度分别为v 1和v 2，则下列情况可以使回路中产生感应电流的是( )．A ．ab 、cd 均向右运动，且v 1＝v 2B ．ab 、cd 均向右运动，且v 1>v 2C ．ab 、cd 均向左运动，且v 1>v 2D ．ab 向右运动，cd 向左运动，且v 1＝v 28．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d ＞L ，则导线框中无感应电流的时间等于( )．A .d L B . L vC . d L v -D . 2d L v - 9．现有一个闭合导体回路，一个可以控制变化的磁场，你有哪些方法能使该闭合导体回路中产生感应电流？答案与解析1. 答案：C解析：穿过闭合回路的磁通量大小取决于磁感应强度、回路所围面积以及两者夹角三个因素，所以只了解其中一个或两个因素无法确定磁通量的变化情况，A 、B 项错误；同样由磁通量的特点，也无法判断其中一个因素的情况，C 正确，D 错误．2. 答案：B解析：选项A 中线圈面积S 变化，由Φ＝BS 知，磁通量发生变化，故能产生感应电流；选项C、D中线圈平面与磁感应强度B的夹角变化，都会导致穿过线圈的磁通量变化而产生感应电流；选项B中，B、S及两者夹角均不变，穿过线圈的磁通量不变，不产生感应电流．故应选B.3.答案：D解析：产生感应电流要有两个条件：一是导体回路要闭合；二是穿过导体回路的磁通量要发生变化，所以D正确；如果导体没有构成闭合回路或构成闭合回路但沿磁感线运动，导体中就没有感应电流，故A错；如果闭合导体回路在与回路垂直的磁场中运动，这时尽管两边都切割磁感线，但闭合导体回路的磁通量仍没有发生变化，也不产生感应电流，故B错；穿过闭合导体回路的磁通量不为零，但如果磁通量没有变化，回路中就没有感应电流，故C 错．4.答案：ABD解析：讨论是否产生感应电流，需分析通电导线周围的磁场分布情况．通电导线周围的磁感线是一系列同心圆，且由内向外由密变疏，即离导线越远磁感线越疏．对选项A，因I增大而引起导线周围磁场的磁感应强度增大，故A正确；对选项B，因离开直导线越远，磁感线分布越疏，因此线框向右平动时，穿过线框的磁通量变小，故B正确；对选项C，当线框向下平动时穿过线框的磁通量不变，故C错；对选项D，可用一些特殊位置来分析，当线框在题中位置时，穿过线框的磁通量最大，当线框转过90°时，穿过线框的磁通量最小，因此可判断当线框以ab为轴转动时磁通量一定变化，故D正确．5.答案：D解析：由环形电流磁感线的分布可知小环在运动的过程中，无论是接近还是远离大环，穿过小环的磁通量均在变化，所以小环下落的整个过程均能产生感应电流，故D正确．6.答案：D解析：先闭合S2形成闭合电路，然后将S1断开或闭合的瞬间，在B中产生感应电流，而使电流计指针偏转．7.答案：BCD解析：本题考查感应电流产生的条件．ab、cd均向右运动，当v1＝v2时，闭合回路磁通量不变，故无感应电流产生，A项错误；B、D两项所述情况，闭合回路磁通量增大，C项所述情况，闭合回路磁通量减小，均有感应电流产生．8.答案：C解析：根据产生感应电流的条件可知：只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，回路中就有感应电流，因此线圈在进入和穿出磁场的过程中有感应电流．当线圈全部处于磁场中时，穿过线圈的磁通量不发生变化，没有感应电流产生．根据几何关系易知C选项正确．9.答案：(1)磁场保持不变，将闭合导体回路的一部分置于磁场中，使处于磁场中的部分导体做切割磁感线运动；(2)控制磁场不断变化，将闭合导体回路一部分或全部置于磁场中．以上两种情景要使电路平面均不与磁场平行．。

第6节 自感 日光灯1．由于导体线圈本身的电流发生变化而引起的电磁感应现象，叫做自感现象，在自感现象中产生的电动势叫做自感电动势．2．自感电动势E L 跟电流的变化率ΔI Δt 成正比，即E L ＝L ΔI Δt.其中L 叫线圈的自感系数，线圈的横截面积越大，匝数越多，它的自感系数就越大，有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时要大得多．3．普通日光灯，由灯管、镇流器、启动器、导线和开关组成．灯管中气体导电发出紫外线，涂在管壁上的荧光粉在紫外线的照射下发出可见光．启动器的作用为自动开关．镇流器在启动器动静触片断开后，提供瞬时高压点燃灯管，之后起到降压限流的作用．4．通过一个线圈的电流在均匀增大时，则这个线圈的( )A ．自感系数也将均匀增大B ．自感电动势也将均匀增大C ．磁通量也将均匀增大D ．自感系数和自感电动势不变答案 CD解析 线圈的磁通量与电流大小有关，电流增大，磁通量增大，故C 项正确；而自感系数由线圈本身决定，与电流大小无关；自感电动势E L ＝L ΔI Δt，与自感系数和电流变化率有关，对于给定的线圈，L 一定，已知电流均匀增大，说明电流变化率恒定，故自感电动势不变，D 项正确．5．关于线圈自感系数的说法，错误的是( )A ．自感电动势越大，自感系数也越大B ．把线圈中的铁芯抽出一些，自感系数减小C ．把线圈匝数增加一些，自感系数变大D ．电感是自感系数的简称答案 A解析 自感系数是由线圈本身的特性决定的．线圈越长，单位长度上的匝数越多，横截面积越大，它的自感系数就越大．另外，有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时要大得多．6．如下图所示，S为启动器，L为镇流器，其中日光灯的接线图正确的是()答案A解析根据日光灯的工作原理，要想使日光灯发光，灯丝需预热发出电子，灯管两端应有瞬时高压，这两个条件缺一不可．当动、静触片分离后，选项B中灯管和电源断开，选项B错误；选项C中镇流器与灯管断开，无法将瞬时高压加在灯管两端，选项C错误；选项D中灯丝左、右端分别被短接，无法预热放出电子，不能使灯管中气体导电，选项D错误；只有选项A是正确的．【概念规律练】知识点一对自感现象的理解1．关于自感现象，正确的说法是()A．感应电流一定和原来的电流方向相反B．对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈产生的自感电动势也越大C．对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈的自感系数也越大D．对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势也越大答案D解析当电流增加时，自感电动势的方向与原来的电流反向，当电流减小时与原来的电流同向，故选项A错误；自感电动势的大小，与电流变化快慢有关，与电流变化大小无关，故选项B错误；自感系数只取决于线圈的本身因素，与电流变化情况无关．故选项C错误；结合选项B的错误原因可知，选项D正确．点评自感的实质仍然是电磁感应现象，电流的强弱决定其周围磁场的强弱，当电流变化时引起电流周围的磁场发生变化，就会在线圈中产生感应电动势．2．关于线圈的自感系数、自感电动势下列说法中正确的是()A．线圈中电流变化越大，线圈自感系数越大B．对于某一线圈，自感电动势正比于电流的变化量C．一个线圈的电流均匀增大，这个线圈自感系数、自感电动势都不变D ．自感电动势总与原电流方向相反答案 C解析 线圈的自感系数由线圈本身的因素决定．E 自∝ΔI Δt，而不是E 自∝ΔI ，C 对，A 、B 错．线圈中电流减小时，自感电动势方向与原电流方向相同，电流增大时，自感电动势方向与原电流方向相反，D 错．点评 电流的变化量ΔI 不等同于电流的变化率ΔI Δt ，E ∝ΔI Δt而不是E ∝ΔI .自感系数仅和线圈本身有关．知识点二 通电自感和断电自感3．如图1所示电路中，A 、B 是完全相同的灯泡，L 是电阻不计的电感线圈，下列说法中正确的是( )图1A ．当开关S 闭合时，A 灯先亮，B 灯后亮B ．当开关S 闭合时，B 灯先亮，A 灯后亮C ．当开关S 闭合时，A 、B 灯同时亮，以后B 灯更亮，A 灯熄灭D ．当开关S 闭合时，A 、B 灯同时亮，以后亮度不变答案 C解析 当开关S 闭合时，电路中电流增加，由于线圈的自感作用，其中产生一自感电动势阻碍电流的增加，此时A 、B 二灯相当于串联，同时亮；之后线圈相当于一段导线，将A 灯短路，A 灯熄灭，因B 灯所加电压增加而变得更亮．点评 开关闭合时，线圈自感电动势与电源电动势方向相反，若自感系数足够大，瞬间可以认为断路，随即变缓直至消失．4．在如图2所示的电路中，带铁芯的、电阻较小的线圈L 与灯A 并联，当合上开关S 后灯A 正常发光．则下列说法中正确的是( )图2A．当断开S时，灯A立即熄灭B．当断开S时，灯A突然闪亮后熄灭C．用阻值与灯A相同的线圈取代L接入电路，当断开S时，灯A逐渐熄灭D．用阻值与线圈L相同的电阻取代L接入电路，当断开S时，灯A突然闪亮后熄灭答案BC解析在S断开的瞬间，L与A构成闭合回路，灯A不会立即熄灭．问题是“小灯泡在熄灭之前是否更亮一下”这一点如何确定．根据P＝I2R可知，灯A能否闪亮，取决于S 断开的瞬间，流过A的电流是否更大一些．在断开S的瞬间，灯A中原来的电流I A立即消失．但灯A和线圈L组成一闭合回路，由于线圈L的自感作用，其中的电流I L不会立即消失，它还要通过回路维持短暂的时间．如果I L>I A，则灯A熄灭之前要闪亮一下；如果I L≤I A，则灯A是逐渐熄灭而不闪亮一下．至于I L和I A的大小关系，由R A和R L的大小关系决定：若R A>R L，则I A<I L，灯将闪亮一下；若R A≤R L，则I A≥I L，灯将逐渐熄灭．点评开关断开时，原电源不提供电流，若线圈形成回路，则自感电动势会通过回路形成电流，因此断电时线圈起到瞬间电源的作用．知识点三日光灯5．在日光灯电路中接有启动器、镇流器和日光灯管，下列说法中正确的是()A．镇流器在点燃灯管时产生瞬时高压，点燃后起降压限流作用B．日光灯点燃后，镇流器、启动器都不能起作用C．日光灯点燃后，启动器不再起作用，可以将启动器去掉D．日光灯点燃后，使镇流器短路，日光灯仍能正常发光，并能降低电能的消耗答案AC解析镇流器在日光灯点燃时产生一个瞬时高压，点燃后起到降压限流作用，故A对；点燃后，镇流器仍有用，降压限流，而启动器就不起作用了，可以将启动器去掉，故B错，C对；日光灯灯管电阻很小，电流不能太大，灯管发光后，由于通入了交流电，使线圈产生了自感作用，阻碍了电流的变化，镇流器起降压限流的作用，若使镇流器短路日光灯就不能正常工作了，故D错．点评日光灯管在点燃和正常发光时的工作状态：日光灯管在点燃时需要500 V～700 V 的瞬时高压，这个高压是由镇流器产生的自感电动势与电源电压叠加后产生的．当灯管点燃后，它的电阻变得很小，只允许通过较小的电流，需要加在它两端的电压较小，镇流器这时又起到给灯管降压限流的作用．6．启动器是由电容和氖管两大部分组成，其中氖管中充有氖气，内部有静触片和U形动触片．通常动、静触片不接触，有一个小缝隙，则下列说法中正确的是()A．当电源的电压加在启动器两极时，氖气放电并产生热量，导致U形动触片受热膨胀B．当电源的电压加在启动器两极后，启动器的两个触片才接触，使电路有电流通过C．电源的电压加在启动器两极前，启动器的两个触片就接触着，电路就已经有电流通过D．当电路通电后，两个触片冷却，两个触片重新分离答案ABD解析依据日光灯的工作原理可知，电源把电压加在启动器的两极之间，使氖气放电而发出辉光．辉光产生热量使U形动触片膨胀伸展，跟静触片接触把电路接通．电路接通后，启动器的氖气停止放电，U形动触片冷却收缩，两个触片分开，电路自动断开．点评启动器利用氖管的辉光放电，U形动触片膨胀伸展，与静触片接触，自动把电路接通，电路接通后，氖气停止放电，U形动触片冷却收缩，两个触片分离电路断开，电路断开时镇流器产生瞬时高电压点亮日光灯．【方法技巧练】断电自感中灯泡亮度变化的分析技巧7．在图3甲、乙电路中，电阻R和电感线圈L的电阻都很小．接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则()图3A．在电路甲中，断开S，A将渐渐变暗B．在电路甲中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗C．在电路乙中，断开S，A将渐渐变暗D．在电路乙中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗答案AD解析甲图中，灯泡A与电感线圈L在同一个支路中，流过的电流相同，断开开关S 时，线圈L中的自感电动势要维持原电流不变，所以，开关断开的瞬间，灯泡A的电流不变，以后电流渐渐变小．因此，灯泡渐渐变暗．乙图中，灯泡A所在支路的电流比电感线圈所在支路的电流要小(因为电感线圈的电阻很小)，断开开关S时电感线圈的自感电动势要阻碍电流的变小，电感线圈相当于一个电源给灯A供电，因此在这一短暂的时间内，反向流过A的电流是从I L开始逐渐变小的，所以灯泡要先亮一下，然后渐渐变暗，故选项A、D正确．方法总结在开关断开时，电感线圈的自感电动势要阻碍原电流的减小，此时电感线圈在电路中相当于一个电源，表现为两个方面：一是自感电动势所对应的电流方向与原电流方向一致；二是在断电瞬间，自感电动势所对应的电流大小与原电流的大小相等，以后电流开始缓慢减小到零，断开开关后，灯泡是否瞬间变得更亮，取决于当初两支路中电流大小的关系．8．如图4所示的电路中，S闭合且稳定后流过电感线圈的电流2 A，流过灯泡的电流是1 A，将S突然断开，S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流I随时间t变化关系的图象是()图4答案D解析开关S断开前，通过灯泡D的电流是稳定的，其值为1 A．开关S断开瞬间，灯泡支路的电流立即减为零，但是自感线圈的支路由于自感现象会产生与线圈中原电流方向相同的感应电动势，使线圈中的电流从原来的2 A逐渐减小，方向不变，且同灯泡D构成回路，通过灯泡D的电流和线圈L中的电流相同，也应该是从2 A逐渐减小为零，但是方向与原来通过灯泡D的电流方向相反，D对．方法总结解图象问题时，先要搞清楚研究什么元件上的电流随时间的变化关系；其次要根据线圈的自感电动势引起的感应电流的方向与原来电流的方向是相同还是相反、大小如何变化等因素来确定图象．1．关于自感电动势的大小和方向，下列说法中正确的是()A．在自感系数一定的条件下，通过导体的电流越大，产生的自感电动势越大B．在自感系数一定的条件下，通过导体的电流变化越快，产生的自感电动势越大C．自感电动势的方向总与原电流的方向相反D．当通过导体的电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同答案BD图52．某线圈通有如图5所示的电流，则线圈中自感电动势改变方向的时刻有()A．第1 s末B．第2 s末C．第3 s末D．第4 s末答案BD解析在自感现象中当原电流减小时，自感电动势与原电流的方向相同，当原电流增加时，自感电动势与原电流方向相反．在0～1 s内原电流正方向减小，所以自感电动势的方向是正方向，在1 s～2 s内原电流负方向增加，所以自感电动势与其方向相反，即沿正方向；同理分析2 s～3 s、3 s～4 s内可得正确选项为B、D.3．关于日光灯管内气体导电的说法中，正确的是()A．点燃日光灯时，激发气体导电的电压比220 V低得多B．点燃日光灯时，激发气体导电的电压比220 V高得多C．日光灯正常发光后，加在灯管两端的电压比220 V低D．日光灯正常发光后，加在灯管两端的电压比220 V高答案BC4．在日光灯的连接线路中，关于启动器的作用，以下说法正确的是()A．日光灯启动时，为灯管提供瞬时高压B．日光灯正常工作时，起降压限流的作用C．起到一个自动开关的作用，实际上可用一个弹片开关代替(按下接通，放手断开)D．以上说法均不正确答案C5．如图6所示是演示自感现象的实验电路图．下列说法中正确的是()图6A.在断开开关S后的一段短暂时间里，A中仍有电流通过，方向为a→bB.在断开开关S后的一段短暂时间里，L中仍有电流通过，方向为a→bC.在断开开关S后，存储在线圈内的大部分磁场能将转化为电能D.在断开开关S后，存储在线圈内的大部分磁场能将转化为化学能答案BC b，在灯A中为b→b，在灯A中为b→a；断开开关后，灯泡要逐渐熄灭，电流减小，磁场能转化为电能．6．如图7所示，对于原来闭合的开关S突然断开的瞬间，会看到灯A更亮的闪一下再熄灭．设S闭合时，灯中电流为I灯，线圈L中电流为I L，断开瞬间灯A中电流为I灯′，线圈L中电流为I L′，则()图7A．I灯<I灯′，I L≥I L′B．I灯＝I灯′，I L≤I L′C．I灯<I灯′，I L<I L′D．I灯>I灯′，I L≤I L′答案A解析本题的关键是要认清产生自感现象的根本原因，断开S的瞬间，因为I L的减小才产生自感电动势，自感电动势阻碍I L的减小，因此流过线圈L的电流只能是减小而不能是增大，断开瞬间有I L≥I L′，这时L和灯A组成的闭合回路是串联的，在自感电动势的作用下使I L′流过灯A，故I灯′＝I L′.虽然I L′是减小的，但在开始断开的一小段时间内还是比灯A原来的电流I灯大，则有I灯<I灯′，使灯A在S断开瞬间闪亮一下才熄灭．7．如图8所示的电路，可用来测定自感系数较大的线圈的直流电阻，线圈两端并联一个电压表，用来测量自感线圈两端的直流电压，在实验完毕后，将电路拆开时应()图8A．先断开开关S1B．先断开开关S2C．先拆去电流表D．先拆去电阻R答案B解析b，表右端为“＋”，左端为“－”，指针正向偏转，若先断开S1或先拆表或先拆去电阻R瞬间，线圈中产生的自感电动势相当于瞬间电源，其a端相当于电源的负极，b端相当于电源的正极，此时表加了一个反向电压，使指针反偏．由“自感系数较大的线圈”知其反偏电压很大，会烧坏表．而先断开S2，由于电压表内阻很大，电路中总电阻变化很小，电流几乎不变，不会损坏其他器件，故应先断开S2.→b，表右端为“＋”，左端为“－”，指针正向偏转，若先断开S1或先拆表或先拆去电阻R瞬间，线圈中产生的自感电动势相当于瞬间电源，其a端相当于电源的负极，b端相当于电源的正极，此时表加了一个反向电压，使指针反偏．由“自感系数较大的线圈”知其反偏电压很大，会烧坏表．而先断开S2，由于电压表内阻很大，电路中总电阻变化很小，电流几乎不变，不会损坏其他器件，故应先断开S2.8．如图9所示，A、B、C是相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻很小的自感线圈．现将S闭合，下面说法正确的是()图9A．B、C灯同时亮，A灯后亮B．A、B、C灯同时亮，然后A灯逐渐变暗，最后熄灭C．A灯一直不亮，只有B灯和C灯亮D．A、B、C灯同时亮，并且亮暗没有变化答案B9．如图10所示，灯泡A、B与固定电阻的阻值均为R，L是自感系数很大的线圈．当S1闭合，S2断开且电路稳定时，A，B亮度相同，再闭合S2，待电路稳定后将S1断开，下列说法中正确的是()图10A．B灯立即熄灭B．A灯将比原来更亮一下后再熄灭C. 有电流通过B灯,方向为c→dD. 有电流通过A灯,方向为b→a答案AD解析S2断开而只闭合S1，稳定时，A，B两灯一样亮,可知线圈L的电阻也是R。

第一章电磁感应知识点总结一、电磁感应现象1电磁感应现象与感应电流(1)利用磁场产生电流的现象，叫做电磁感应现象。

(2)由电磁感应现象产生的电流，叫做感应电流。

二、产生感应电流的条件1、产生感应电流的条件：闭合电路中磁通量发生变化。

2、产生感应电流的方法.(1)磁铁运动。

(2 )闭合电路一部分运动。

(3 )磁场强度B变化或有效面积S变化。

注：第(1) (2)种方法产生的电流叫“动生电流”，第(3)种方法产生的电流叫“感生电流” 。

不管是动生电流还是感生电流，我们都统称为"感应电流”。

3、对“磁通量变化”需注意的两点(1)磁通量有正负之分，求磁通量时要按代数和(标量计算法则)的方法求总的磁通量(穿过平面的磁感线的净条数)。

(2)“运动不一定切割，切割不一定生电”。

导体切割磁感线，不是在导体中产生感应电流的充要条件, 归根结底还要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化。

4、分析是否产生感应电流的思路方法(1 )判断是否产生感应电流，关键是抓住两个条件：①回路是闭合导体回路。

②穿过闭合回路的磁通量发生变化。

注意：第②点强调的是磁通量“变化”，如果穿过闭合导体回路的磁通量很大但不变化，那么不论低通量有多大，也不会产生感应电流。

(2 )分析磁通量是否变化时，既要弄清楚磁场的磁感线分布，又要注意引起磁通量变化的三种情况：①穿过闭合回路的磁场的磁感应强度B发生变化。

②闭合回路的面积S发生变化。

③磁感应强度B和面积S的夹角发生变化。

三、感应电流的方向1、楞次定律.(1)内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

①凡是由磁通量的增加引起的感应电流，它所激发的磁场阻碍原来磁通量的增加。

②凡是由磁通量的减少引起的感应电流，它所激发的磁场阻碍原来磁通量的减少。

(2 )楞次定律的因果关系：闭合导体电路中磁通量的变化是产生感应电流的原因，而感应电流的磁场的出现是感应电流存在的结果，简要地说，只有当闭合电路中的磁通量发生变化时，才会有感应电流的磁场出现。

章末检测卷(一)(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分)1．2013年12月我国发射的“玉兔号”月球车成功着陆月球，预计在2020年将实施载人登月．假如宇航员登月后想探测一下月球表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈，则下列推断正确的是()A．直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来判断磁场有无B．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，则判断月球表面无磁场C．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表有示数，则可判断月球表面有磁场D．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某个平面内沿两个互相垂直的方向运动，月球表面若有磁场，则电流表至少有一次示数不为零答案 C解析电流表有示数时可判断有磁场存在，沿某方向或某平面运动而无示数不能确定磁场是否存在，只有C正确．2．很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放，形成一很长的竖直圆筒．一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置，其下端与圆筒上端开口平齐．让条形磁铁从静止开始下落．条形磁铁在圆筒中的运动速率()A．均匀增大B．先增大，后减小C．逐渐增大，趋于不变D．先增大，再减小，最后不变答案 C解析竖直圆筒相当于闭合电路，磁铁穿过闭合电路，产生感应电流，根据楞次定律，磁铁受到向上的阻碍磁铁运动的安培力，开始时磁铁的速度小，产生的感应电流也小，安培力也小，磁铁加速运动，随着速度的增大，产生的感应电流增大，安培力也增大，直到安培力等于重力的时候，磁铁匀速运动，所以C正确．3．如图1所示是研究通电自感实验的电路图，A1、A2是两个规格相同的小灯泡，闭合开关S调节滑动变阻器R的滑动触头，使两个灯泡的亮度相同，调节滑动变阻器R1的滑动触头，使它们都正常发光，然后断开开关．重新闭合开关，则()图1A．闭合瞬间，A1立刻变亮，A2逐渐变亮B．闭合瞬间，A1、A2均立刻变亮C．稳定后，L和R两端的电势差一定相同D．稳定后，A1和A2两端的电势差不相同答案 C解析根据题设条件可知，闭合开关调节滑动变阻器R的滑动触头，使两个灯泡的亮度相同，说明此时滑动变阻器R接入电路的阻值与线圈L的电阻一样大，断开开关再重新闭合开关的瞬间，根据自感原理可判断，A2立刻变亮，而A1逐渐变亮，A、B均错误；稳定后，自感现象消失，根据题设条件可判断，线圈L和R两端的电势差一定相同，A1和A2两端的电势差也相同，所以C正确，D错误．4. 如图2所示，一个闭合三角形导线框ABC位于竖直平面内，其下方(略靠前)固定一根与导线框平面平行的水平直导线，导线中通以图示方向的恒定电流．释放导线框，它由实线位置下落到虚线位置未发生转动，在此过程中()图2A．导线框中感应电流的方向依次为ACBA→ABCA→ACBAB．导线框的磁通量为零时，感应电流也为零C．导线框所受安培力的合力方向依次为向上→向下→向上D．导线框所受安培力的合力为零，做自由落体运动答案 A解析根据右手螺旋定则可知导线上方的磁场方向垂直纸面向外，下方的磁场方向垂直纸面向里，而且越靠近导线磁场越强，所以闭合导线框ABC在下降过程中，导线框内垂直于纸面向外的磁通量先增大，当BC边与导线重合时，达到最大，再向下运动，导线框内垂直于纸面向外的磁通量逐渐减小至零，然后随导线框的下降，导线框内垂直于纸面向里的磁通量增大，当达到最大，继续下降时由于导线框逐渐远离导线，使导线框内垂直于纸面向里的磁通量再逐渐减小，所以根据楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍内部磁通量的变化，所以感应电流的磁场先向里，再向外，最后向里，所以导线框中感应电流的方向依次为ACBA→ABCA→ACBA，A正确；当导线框内的磁通量为零时，内部的磁通量仍然在变化，有感应电动势产生，所以感应电流不为零，B错误；根据对楞次定律的理解，感应电流的效果总是阻碍导体间的相对运动，由于导线框一直向下运动，所以导线框所受安培力的合力方向一直向上，不为零，C、D错误．5. 如图3所示，质量为m、高为h的矩形导线框在竖直面内自由下落，其上下两边始终保持水平，途中恰好匀速穿过一有理想边界、高亦为h的匀强磁场区域，线框在此过程中产生的内能为()图3A．mgh B．2mghC．大于mgh而小于2mgh D．大于2mgh答案 B解析因线框匀速穿过磁场，在穿过磁场的过程中合外力做功为零，克服安培力做功为2mgh，产生的内能亦为2mgh，故选B.6. 如图4所示为几个有理想边界的磁场区域，相邻区域的磁感应强度B大小相等、方向相反，区域的宽度均为L.现有一边长为L的正方形导线框由图示位置开始，沿垂直于区域边界的方向匀速穿过磁场区域，速度大小为v.设逆时针方向为电流的正方向，下列选项中能正确反映线框中感应电流随时间变化的图像是()图4答案 D解析 导线框刚进入磁场0至L 的过程中，由右手定则知，感应电流的方向为顺时针方向，即负方向，感应电流I ＝BL v R，大小恒定，A 、B 错误；导线框进入磁场中L 至2L 的过程中，导线框左右两侧均切割磁感线，由右手定则，可判断感应电流的方向为逆时针方向，即为正方向，感应电流I ′＝2BL v R，C 错误，D 正确． 二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分．每题至少有两个选项正确，选对得5分，漏选得2分，错选得0分)7．如图5所示，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好，在向右匀速通过M 、N 两区的过程中，导体棒所受安培力分别用F M 、F N 表示．不计轨道电阻．以下叙述正确的是( )图5A ．F M 向右B ．F N 向左C ．F M 逐渐增大D ．F N 逐渐减小答案 BCD解析 根据安培定则可判断出，通电导线在M 区产生竖直向上的磁场，在N 区产生竖直向下的磁场．当导体棒匀速通过M 区时，由楞次定律可知导体棒受到的安培力向左．当导体棒匀速通过N 区时，由楞次定律可知导体棒受到的安培力也向左，选项A 错误，B 正确．设导体棒的电阻为r ，轨道的宽度为L ，导体棒产生的感应电流为I ′，则导体棒受到的安培力F 安＝BI ′L ＝B BL v R ＋r L ＝B 2L 2v R ＋r，在导体棒从左到右匀速通过M 区时，磁场由弱到强，所以F M 逐渐增大；在导体棒从左到右匀速通过N 区时，磁场由强到弱，所以F N 逐渐减小，选项C 、D 正确．8. 用一根横截面积为S 、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r 的圆环，ab 为圆环的一条直径．如图6所示，在ab 的左侧存在一个匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图，磁感应强度大小随时间的变化率ΔB Δt＝k (k ＜0)．则 ( )图6A ．圆环中产生逆时针方向的感应电流B ．圆环具有扩张的趋势C ．圆环中感应电流的大小为|krS 2ρ| D ．图中a 、b 两点间的电势差大小为U ab ＝|14πkr 2| 答案 BD解析 由题意可知磁感应强度均匀减小，穿过闭合线圈的磁通量减小，根据楞次定律可以判断，圆环中产生顺时针方向的感应电流，圆环具有扩张的趋势，故A 错误，B 正确；圆环中产生的感应电动势为E ＝ΔΦΔt ＝ΔB Δt S ＝|12πkr 2|，圆环的电阻为R ＝ρl S ＝2πρr S，所以圆环中感应电流的大小为I ＝E R ＝|krS 4ρ|，故C 错误；图中a 、b 两点间的电势差U ab ＝I ×12R ＝|14πkr 2|，故D 正确．9. 如图7所示，边长为L 的正方形线框，从图示位置开始沿光滑斜面向下滑动，途中穿越垂直纸面向里、有理想边界的匀强磁场区域，磁场的宽度大于L ，以i 表示导线框中的感应电流，从线框刚进入磁场开始计时，取逆时针方向为电流的正方向，以下i －t 关系图像，可能正确的是 ( )图7答案 BC解析边长为L的正方形线框，从图示位置开始沿光滑斜面向下滑动，若进入磁场时所受安培力与重力沿斜面方向的分力平衡，则线框做匀速直线运动，感应电流为一恒定值；完全进入后磁通量不变，感应电流为零，线框做匀加速直线运动；从磁场中出来时，感应电流方向相反，所受安培力大于重力沿斜面方向的分力，线框做加速度减小的减速运动，感应电流减小，选项B正确．同理可知，选项C正确．10. 如图8所示，竖直平行金属导轨MN、PQ上端接有电阻R，金属杆ab质量为m，跨在平行导轨上，垂直导轨平面的水平匀强磁场的磁感应强度为B，不计金属杆与导轨电阻及一切摩擦，且金属杆与导轨接触良好．若金属杆在竖直向上的拉力F作用下匀速上升，则以下说法正确的是()图8A．拉力F所做的功等于电阻R上产生的热量B．金属杆克服安培力做的功等于电阻R上产生的热量C．电流所做的功等于重力势能的增加量D．拉力F与重力做功的代数和等于电阻R上产生的热量答案BD解析当拉力F拉着金属杆匀速上升时，拉力要克服重力和安培力做功，拉力做的功等于克服安培力和重力做功之和，即等于电阻R上产生的热量和金属杆增加的重力势能之和，选项A错误，D正确．克服安培力做多少功，电阻R上就产生多少热量，选项B正确．电流做的功不等于重力势能的增加量，选项C错误．三、填空题(本题共2小题，共9分)11. (3分)如图9所示，半径为r的金属圆环绕通过直径的轴OO′以角速度ω匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B，以金属环的环面与磁场方向重合时开始计时，求在转动30°角的过程中，环中产生的平均感应电动势为________．图9答案 3Bωr 2解析 ΔΦ＝Φ2－Φ1＝BS sin 30°－0＝12B πr 2. 又Δt ＝θω＝π6ω＝π6ω所以E ＝ΔΦΔt ＝12B πr 2π6ω＝3Bωr 2. 12. (6分)把一个矩形线圈从有理想边界的匀强磁场中匀速拉出，如图10所示，第一次速度为v 1，第二次速度为v 2，且v 2＝2v 1，则两情况下拉力所做的功之比W 1∶W 2＝________，拉力的功率之比P 1∶P 2＝________，线圈中产生的焦耳热之比Q 1∶Q 2＝________.图10答案 1∶2 1∶4 1∶2解析 设线圈的ab 边长为L ，bc 边长为L ′，整个线圈的电阻为R ，把ab 边拉出磁场时，cd 边以速度v 匀速运动切割磁感线，产生的感应电动势E ＝BL v其电流方向从c 指向d ，线圈中形成的感应电流I ＝E R ＝BL v Rcd 边所受的安培力F ＝BIL ＝B 2L 2v R为了维持线圈匀速运动，所需拉力大小为F ′＝F ＝BIL ＝B 2L 2v R因此拉出线圈过程拉力所做的功W ＝F ′L ′＝B 2L 2L ′Rv 拉力的功率P ＝F ′v ＝B 2L 2Rv 2 线圈中产生的焦耳热Q ＝I 2Rt ＝B 2L 2v 2R 2R ·L ′v ＝B 2L 2L ′Rv ＝W 由上面得出的W 、P 、Q 的表达式可知，两种情况下拉力所做的功、功率及线圈中的焦耳热之比分别为1∶2、1∶4、1∶2.四、计算题(本题共4小题，共47分．)13．(11分)如图11甲所示，横截面积为0.2 m 2的100匝圆形线圈A 处在变化的磁场中．磁场方向垂直纸面，其磁感应强度B 随时间t 的变化规律如图乙所示，设垂直纸面向外为B 的正方向．R 1＝4 Ω，R 2＝6 Ω，C ＝30 μF ，线圈的内阻不计，求电容器上极板所带电荷量并说明正负．图11答案 7.2×10－6 C 上极板带正电解析 E ＝n ΔB Δt S ＝100×0.021×0.2 V ＝0.4 V 电路中的电流I ＝E R 1＋R 2＝0.44＋6 A ＝0.04 A 所以U C ＝U 2＝IR 2＝0.04×6 V ＝0.24 VQ ＝CU C ＝30×10－6×0.24 C ＝7.2×10－6 C.14．(11分)如图12所示，ef 、gh 为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距为L ＝1 m ，导轨左端连接一个R ＝3 Ω的电阻，一根电阻为1 Ω的金属棒cd 垂直地放在导轨上，与导轨接触良好，导轨的电阻不计，整个装置放在磁感应强度为B ＝2 T 的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上．现对金属棒施加4 N 的水平向右的拉力F ，使金属棒从静止开始向右运动，试解答以下问题：图12(1)金属棒达到的最大速度v m 是多少？(2)金属棒达到最大速度后，电阻R 上的发热功率为多大？答案 (1)4 m/s (2)12 W解析 (1)当金属棒速度最大时，拉力与安培力大小相等．B 2L 2v m R ＋r＝F ，v m ＝F (R ＋r )B 2L 2＝4 m/s (2)回路中电流为I ＝BL v m R ＋r＝2 A ，电阻R 上的发热功率为P ＝I 2R ＝12 W. 15. (12分)如图13所示，有两根足够长、不计电阻，相距L 的平行光滑金属导轨cd 、ef 与水平面成θ角固定放置，底端接一阻值为R 的电阻，在轨道平面内有磁感应强度为B 的匀强磁场，方向垂直轨道平面斜向上．现有一平行于ce 、垂直于导轨、质量为m 、电阻不计的金属杆ab ，在沿轨道平面向上的恒定拉力F 作用下，从底端ce 由静止沿导轨向上运动，当ab 杆速度达到稳定后，撤去拉力F ，最后ab 杆又沿轨道匀速回到ce 端．已知ab 杆向上和向下运动的最大速度相等．求拉力F 的大小和ab 杆最后回到ce 端的速度v 的大小．图13答案 2mg sin θ mgR sin θB 2L 2解析 当ab 杆沿导轨上滑达到最大速度v 时，其受力如图所示：由平衡条件可知：F －F 安＝mg sin θ①又F 安＝BIL ②而I ＝BL v R③ 联立①②③式得：F －B 2L 2v R－mg sin θ＝0④ 同理可得，ab 杆沿导轨下滑达到最大速度时：mg sin θ－B 2L 2v R＝0⑤ 联立④⑤两式解得：F ＝2mg sin θv ＝mgR sin θB 2L 2. 16．(13分)某同学设计一个发电测速装置，工作原理如图14所示，一个半径为R ＝0.1 m 的圆形金属导轨固定在竖直平面上，一根长为R 的金属棒OA ，A 端与导轨接触良好，O 端固定在圆心处的转轴上．转轴的左端有一个半径为r ＝R 3的圆盘，圆盘和金属棒能随转轴一起转动．圆盘上绕有不可伸长的细线，下端挂着一个质量为m ＝0.5 kg 的铝块．在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场，磁感应强度B ＝0.5 T ．a 点与导轨相连，b 点通过电刷与O 端相连．测量a 、b 两点间的电势差U 可算得铝块速度．铝块由静止释放，下落h ＝0.3 m 时，测得U ＝0.15 V ．(细线与圆盘间没有滑动，金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计，重力加速度g ＝10 m/s 2)图14(1)测U 时，与a 点相接的是电压表的“正极”还是“负极”？(2)求此时铝块的速度大小；(3)求此下落过程中铝块机械能的损失．答案 (1)正极 (2)2 m/s (3)0.5 J解析 (2)由电磁感应定律得U ＝E ＝ΔΦΔtΔΦ＝12BR 2ΔθU ＝12BωR 2v ＝rω＝13ωR所以v ＝2U3BR ＝2 m/s.(3)ΔE ＝mgh －12m v 2ΔE ＝0.5 J.。

第一章 电磁感应 章末检测一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分）1．竖直平面内有一金属环，半径为a ，总电阻为R ，磁感应强度为B 的匀强磁场垂直穿过环平面，与环的最高点A 铰链连接的长度为2a ，电阻为R2的导体棒AB 由水平位置紧贴环面摆下(如图1所示)．当摆到竖直位置时，B 点的线速度为v ，则这时AB 两端的电压大小为( )图1A ．2Ba vB ．Ba v C.2Ba v 3 D.Ba v3答案 D解析 由推论知，当导体棒摆到竖直位置时，产生的感应电动势E ＝BL v 中＝B ·2a ·12v ＝Ba v ，此时回路总电阻R 总＝R 4＋R 2＝3R 4，这时AB 两端的电压大小U ＝E R 总·R 4＝Ba v3，D 项正确．2．如图2所示，光滑的水平桌面上放着两个完全相同的金属环a 和b ，当一条形磁铁的S 极竖直向下迅速靠近两环中间时，则( )图2A ．a 、b 均静止不动B ．a 、b 互相靠近C ．a 、b 互相远离D ．a 、b 均向上跳起 答案 C3. 如图3所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场．若第一次用0.3 s 时间拉出，外力所做的功为W 1，通过导线截面的电荷量为q 1；第二次用0.9 s 时间拉出，外力所做的功为W 2，通过导线截面的电荷量为q 2，则( )图3A ．W 1<W 2，q 1<q 2B ．W 1<W 2，q 1＝q 2C ．W 1>W 2，q 1＝q 2D ．W 1>W 2，q 1>q 2 答案 C解析 设线框长为l 1，宽为l 2，第一次拉出速度为v 1，第二次拉出速度为v 2，则v 1＝3v 2.匀速拉出磁场时，外力所做的功恰等于克服安培力所做的功，有W 1＝F 1·l 1＝BI 1l 2l 1＝B 2l 22l 1v 1R，同理W 2＝B 2l 22l 1v 2R ，故W 1>W 2；又由于线框两次拉出过程中，磁通量的变化量相等，即ΔΦ1＝ΔΦ2，由q ＝ΔΦR，得q 1＝q 2.4. 如图4所示,在PQ 、QR 区域中存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场,磁场方向均垂直于纸面.一导线框abcdefa 位于纸面内,框的邻边都相互垂直,bc 边与磁场的边界P 重合.导线框与磁场区域的尺寸如图所示.从t=0时刻开始,线框匀速横穿两个磁场区域.以a →b →c →d →e →f 为线框中的电动势E 的正方向,以下四个E-t 关系示意图中正确的是 ( )图4答案 C解析 楞次定律或右手定则可判定线框刚开始进入磁场时，电流方向，即感应电动势的方向为顺时针方向，故D 选项错误；1 s ～2 s 内，磁通量不变化，感应电动势为0，A 选项错误；2 s ～3 s 内，产生感应电动势E ＝2Bl v ＋Bl v ＝3Bl v ，感应电动势的方向为逆时针方向(正方向)，故C 选项正确．5．如图5所示，用恒力F 将闭合线圈自静止开始(不计摩擦)从图示位置向左加速拉出有界匀强磁场，则在此过程中( )图5A ．线圈向左做匀加速直线运动B ．线圈向左运动且速度逐渐增大C ．线圈向左运动且加速度逐渐减小D ．线圈中感应电流逐渐增大 答案 BCD解析 加速运动则速度变大，电流变大，安培力变大．安培力是阻力，故加速度减小．故选B 、C 、D 项．6. 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6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( )图6 A ．磁感应强度B 竖直向上且正增强，ΔΦΔt ＝dmgnqB ．磁感应强度B 竖直向下且正增强，ΔΦΔt ＝dmgnqC ．磁感应强度B 竖直向上且正减弱，ΔΦΔt ＝dmg (R ＋r )nRqD ．磁感应强度B 竖直向下且正减弱，ΔΦΔt ＝dmgr (R ＋r )nRq答案 C解析 油滴静止说明电容器下极板带正电，线圈中电流自上而下(电源内部)，由楞次定律可以判断，线圈中的磁感应强度B 为向上的减弱或向下的增强．又E ＝n ΔΦΔt ①U R ＝R R ＋r ·E ②qU Rd＝mg ③ 由①②③式可解得：ΔΦΔt ＝mgd (R ＋r )nRq7．如图7所示，粗细均匀的电阻丝绕制的矩形导线框abcd 处于匀强磁场中，另一种材料的导体棒MN 可与导线框保持良好接触并做无摩擦滑动．当导体棒MN 在外力作用下从导线框左端开始做切割磁感线的匀速运动一直滑到右端的过程中，导线框上消耗的电功率的变化情况可能为( )图7A ．逐渐增大B ．先增大后减小C ．先减小后增大D ．先增大后减小，再增大，接着再减小 答案 BCD解析 导体棒MN 在框架上做切割磁感线的匀速运动，相当于电源，其产生的感应电动势相当于电源的电动势E ，其电阻相当于电源的内阻r ，线框abcd 相当于外电路，等效电路如下图所示．由于MN 的运动，外电路的电阻是变化的，设MN 左侧电阻为R 1，右侧电阻为R 2，导线框的总电阻为R ＝R 1＋R 2，所以外电路的并联总电阻：R 外＝R 1R 2/(R 1＋R 2)＝R 1R 2/R由于R 1＋R 2＝R 为定值，故当R 1＝R 2时，R 外最大．在闭合电路中，外电路上消耗的电功率P 外是与外电阻R 外有关的．P 外＝⎝⎛⎭⎫E R 外＋r 2·R 外＝E 2(R 外－r )2R 外＋4r可见，当R 外＝r 时，P 外有最大值，P 外随R 外的变化图象如右图所示．下面根据题意，结合图象讨论P外变化的情况有：(1)若R外的最大值R max<r，则其导线框上消耗的电功率是先增大后减小．(2)若R外的最大值R max>r，且R外的最小值R min<r，则导线框上消耗的电功率是先增大后减小，再增大，接着再减小．(3)若是R外的最小值R min>r，则导线框上消耗的电功率是先减小后增大．综上所述，B、C、D均可选．8．在如图8所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，E为电源，S 为开关．关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是()图8A．合上开关，a先亮，b逐渐变亮；断开开关，a、b同时熄灭B．合上开关，b先亮，a逐渐变亮；断开开关，a先熄灭，b后熄灭C．合上开关，b先亮，a逐渐变亮；断开开关，a、b同时熄灭D．合上开关，a、b同时亮；断开开关，b先熄灭，a后熄灭答案 C解析合上开关S后，电流由零突然变大，电感线圈产生较大的感应电动势，阻碍电流的增大，故I b>I a，随电流逐渐增大至稳定过程，电感的阻碍作用越来越小，故合上开关，b先亮，a逐渐变亮；开关S断开后，虽然由于电感L产生自感电动势的作用，灯a、b回路中电流要延迟一段时间熄灭，且同时熄灭，故选C.9．如图9所示，用细线悬吊一块薄金属板，在平衡位置时，板的一部分处于匀强磁场中，磁场的方向与板面垂直，当让薄板离开平衡位置附近做微小的摆动时，它将()图9A．做简谐振动B．在薄板上有涡流产生C．做振幅越来越小的阻尼振动D．以上说法均不正确答案BC解析本题考查涡流的产生．由于电磁感应现象，薄板上出现电流，机械能减少，故正确答案为B、C.10．如图10所示，相距为d的两水平虚线分别是水平向里的匀强磁场的边界，磁场的磁感应强度为B，正方形线框abcd边长为L(L<d)、质量为m.将线框在磁场上方高h处由静止开始释放，当ab边进入磁场时速度为v0，cd边刚穿出磁场时速度也为v0.从ab边刚进入磁场到cd边刚穿出磁场的整个过程中()图10A．线框一直都有感应电流B．线框有一阶段的加速度为gC．线框产生的热量为mg(d＋h＋L)D．线框做过减速运动答案BD解析从ab边进入时到cd边刚穿出有三个过程(四个特殊位置)如图由Ⅰ位置到Ⅱ位置，和由Ⅲ位置到Ⅳ位置线框中的磁通量发生变化，所以这两个过程中有感应电流，但由Ⅱ位置到Ⅲ位置，线框中磁通量不变化，所以无感应电流；故A错，由Ⅱ到Ⅲ加速度为g，故B正确．因线框的速度由v0经一系列运动再到v0且知道有一段加速度为g的加速过程故线框一定做过减速运动，故D正确；由能量守恒知，线框产生的热量为重力势能的减少量即mg(d ＋L)，故C错误．二、填空题（本题共2小题，共13分）11．（9分）如图11所示，是“研究电磁感应现象”的实验装置．(1)将图中所缺导线补充完整．(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将原线圈迅速插入副线圈中，电流计指针将________．(3)原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，电流计指针将________．图11答案(1)如图所示(2)向右偏(3)向左偏图1212．（4分）如图12所示，两根平行光滑长直金属导轨，其电阻不计，导体棒ab和cd 跨在导轨上，ab电阻大于cd电阻．当cd在外力F2作用下匀速向右滑动时，ab在外力F1作用下保持静止，则ab两端电压U ab和cd两端电压U cd相比，U ab________U cd，外力F1和F2相比，F1________F2(填>、＝或<)．答案＝＝三、计算题（本题共4小题，共47分）13．（10分）如图13所示，匀强磁场竖直向上穿过水平放置的金属框架，框架宽为L，右端接有电阻R，磁感应强度为B，一根质量为m、电阻不计的金属棒以v0的初速度沿框架向左运动，棒与框架的动摩擦因数为μ，测得棒在整个运动过程中，通过任一截面的电量为q，求：图13(1)棒能运动的距离；(2)R上产生的热量．答案见解析解析(1)设在整个过程中，棒运动的距离为l，磁通量的变化量ΔΦ＝BLl，通过棒的任一截面的电量q ＝I Δt ＝ΔΦR ，解得l ＝qRBL.(2)根据能的转化和守恒定律，金属棒的动能的一部分克服摩擦力做功，一部分转化为电能，电能又转化为热能Q ，即有12m v 20＝μmgl ＋Q ，解得Q ＝12m v 20－μmgl ＝12m v 20－μmgqRBL.14．（10分）U 形金属导轨abcd 原来静止放在光滑绝缘的水平桌面上，范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场穿过导轨平面，一根与bc 等长的金属棒PQ 平行bc 放在导轨上，棒左边靠着绝缘的固定竖直立柱e 、f .已知磁感应强度B ＝0.8 T ，导轨质量M ＝2 kg ，其中bc 段长0.5 m 、电阻r ＝0.4 Ω，其余部分电阻不计，金属棒PQ 质量m ＝0.6 kg 、电阻R ＝0.2 Ω、与导轨间的摩擦因数μ＝0.2.若向导轨施加方向向左、大小为F ＝2 N 的水平拉力，如图14所示．求：导轨的最大加速度、最大电流和最大速度(设导轨足够长，g 取10 m/s 2)．图14答案 见解析解析 导轨受到PQ 棒水平向右的摩擦力f ＝μmg ， 根据牛顿第二定律并整理得F －μmg －F 安＝Ma ，刚拉动导轨时，I 感＝0，安培力为零，导轨有最大加速度a m ＝F －μmg M ＝(2－0.2×0.6×10)2m/s 2＝0.4 m/s 2随着导轨速度的增大，感应电流增大，加速度减小，当a ＝0时，速度最大．设速度最大值为v m ，电流最大值为I m ，此时导轨受到向右的安培力F 安＝BI m L ，F －μmg －BI m L ＝0I m ＝F －μmg BL代入数据得I m ＝2－0.2×0.6×100.8×0.5 A ＝2 AI ＝ER ＋r ，I m ＝BL v m R ＋rv m ＝I m (R ＋r )BL ＝2×(0.2＋0.4)0.8×0.5m/s ＝3 m/s.15．（12分）如图15所示，a 、b 是两根平行直导轨，MN 和OP 是垂直跨在a 、b 上并可左右滑动的两根平行直导线，每根长为l ，导轨上接入阻值分别为R 和2R 的两个电阻和一个板长为L ′、间距为d 的平行板电容器．整个装置放在磁感应强度为B 、垂直导轨平面的匀强磁场中．当用外力使MN 以速率2v 向右匀速滑动、OP 以速率v 向左匀速滑动时，两板间正好能平衡一个质量为m 的带电微粒，试问：图15(1)微粒带何种电荷？电荷量是多少？(2)外力的功率和电路中的电功率各是多少？答案 (1)负电 mgdBl v (2)3B 2l 2v 2R 3B 2l 2v 2R解析 (1)当MN 向右滑动时，切割磁感线产生的感应电动势E 1＝2Bl v ，方向由N 指向M .OP 向左滑动时产生的感应电动势E 2＝Bl v ，方向由O 指向P .两者同时滑动时，MN 和OP 可以看成两个顺向串联的电源，电路中总的电动势：E ＝E 1＋E 2＝3Bl v ，方向沿NMOPN .由全电路欧姆定律得电路中的电流强度I ＝ER ＋2R ＝Bl v R，方向沿NMOPN .电容器两端的电压相当于把电阻R 看做电源NM 的内阻时的路端电压，即U ＝E 1－IR ＝2Bl v －Bl vR·R ＝Bl v由于上板电势比下板高，故在两板间形成的匀强电场的方向竖直向下，可见悬浮于两板间的微粒必带负电．设微粒的电荷量为q ，由平衡条件mg ＝Eq ＝Udq ，得q ＝mgd U ＝mgd Bl v(2)NM 和OP 两导线所受安培力均为F ＝BIl ＝B Bl v R l ＝B 2l 2vR，其方向都与它们的运动方向相反．两导线都匀速滑动，由平衡条件可知所加外力应满足条件F 外＝F ＝B 2l 2vR因此，外力做功的机械功率P 外＝F ·2v ＋F v ＝3F v ＝3B 2l 2v 2R.电路中产生感应电流总的电功率P 电＝IE ＝Bl v R ·3Bl v ＝3B 2l 2v 2R可见，P 外＝P 电，这正是能量转化和守恒的必然结果． 16．（15分）如图16所示，质量m 1＝0.1 kg ，电阻R 1＝0.3 Ω，长度l ＝0.4 m 的导体棒ab 横放在U 形金属框架上．框架质量m 2＝0.2 kg ，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2.相距0.4 m 的MM ′、NN ′相互平行，电阻不计且足够长．电阻R 2＝0.1 Ω的MN 垂直于MM ′.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B ＝0.5 T ．垂直于ab 施加F ＝2 N 的水平恒力，ab 从静止开始无摩擦地运动，始终与MM ′、NN ′保持良好接触．当ab 运动到某处时，框架开始运动．设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 取10 m/s 2.图16(1)求框架开始运动时ab 速度v 的大小；(2)从ab 开始运动到框架开始运动的过程中，MN 上产生的热量Q ＝0.1 J ，求该过程ab 位移x 的大小．答案 (1)6 m/s (2)1.1 m解析 (1)ab 对框架的压力F 1＝m 1g 框架受水平面的支持力N ＝m 2g ＋F 1依题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到最大静摩擦力F 2＝μN ab 中的感应电动势E ＝Bl vMN 中电流I ＝ER 1＋R 2MN 受到的安培力F 安＝IlB 框架开始运动时F 安＝F 2由上述各式，代入数据解得v ＝6 m/s(2)闭合回路中产生的总热量Q 总＝R 1＋R 2R 2Q由能量守恒定律，得Fx ＝12m 1v 2＋Q 总代入数据解得x ＝1.1 m。

四川省广安市岳池县第一中学高中物理《第一章电磁感应》学案教科版选修3-2请同学们自己梳理本章知识点一、对楞次定律的理解与应用楞次定律反映这样一个物理过程：原磁通量变化时(Φ原变)，产生感应电流(I感)，这是属于电磁感应的条件问题；感应电流一经产生就在其周围空间激发磁场(Φ感)，这就是电流的磁效应问题；而且I感的方向决定了Φ感的方向(用右手螺旋定则判定)；Φ感阻碍Φ原的变化——这正是楞次定律所解决的问题．这样一个复杂的过程，可以用图表理顺如下：1．感应电流的磁场不一定与原磁场方向相反，只在磁通量增大时两者才相反，而在磁通量减少时两者是同向的．2．“阻碍”并不是“阻止”，而是“延缓”，电路中的磁通量还是在变化，只不过变化得慢了．3．楞次定律的阻碍的表现有这几种形式：增反减同、增缩减扩、增离减靠、来拒去留．例1圆形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图1所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是()图1A．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流B．穿过线圈a的磁通量变小C．线圈a有扩张的趋势D．线圈a对水平桌面的压力N将增大二、电磁感应中的图像问题1．图像问题有两种：一是给出电磁感应过程，选出或画出正确图像；二是由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量．2．基本思路：(1)利用法拉第电磁感应定律计算感应电动势大小．(2)利用楞次定律或右手定则判定感应电流的方向．例2将一段导线绕成如图2甲所示的闭合电路，并固定在纸面内，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变化的图像如图乙所示．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变化的图像是()图2三、电磁感应中的电路问题1．求解电磁感应中电路问题的关键是分清楚内电路和外电路．“切割”磁感线的导体和磁通量变化的线圈都相当于“电源”，该部分导体的电阻相当于内电阻，而其余部分的电路则是外电路．2．路端电压、电动势和某导体两端的电压三者的区别：(1)某段导体作为外电路时，它两端的电压就是电流与其电阻的乘积．(2)某段导体作为电源时，它两端的电压就是路端电压，等于电流与外电阻的乘积，或等于电动势减去内电压，当其内阻不计时路端电压等于电源电动势．(3)某段导体作为电源时，电路断路时导体两端的电压等于电源电动势．例3如图3所示，光滑金属导轨PN与Q M相距1 m，电阻不计，两端分别接有电阻R1和R2，且R1＝6 Ω，R2＝3 Ω，ab导体棒的电阻为2 Ω.垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1 T．现使ab以恒定速度v＝3 m/s匀速向右移动，求：图3(1)导体棒上产生的感应电动势E.(2)R1与R2消耗的电功率分别为多少？(3)拉ab棒的水平向右的外力F为多大？四、电磁感应中的动力学问题解决这类问题的关键在于通过运动状态的分析来寻找过程中的临界状态，如速度、加速度取最大值或最小值的条件等．1．做好受力情况、运动情况的动态分析：导体运动产生感应电动势―→感应电流―→通电导体受安培力―→合外力变化―→加速度变化―→速度变化―→感应电动势变化．周而复始循环，最终加速度等于零，导体达到稳定运动状态．2．利用好导体达到稳定状态时的平衡方程，往往是解答该类问题的突破口．例4 如图4所示，相距为L 的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ，上端接有定值电阻R ，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B.将质量为m 的导体棒由静止释放，当速度达到v 时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率恒为P ，导体棒最终以2v 的速度匀速运动．导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g.下列选项正确的是 ( )图4A ．P ＝2mgvsin θB ．P ＝3mgvsin θC ．当导体棒速度达到v 2时加速度大小为g 2sin θ D ．在导体棒速度达到2v 以后匀速运动的过程中，R 上产生的焦耳热等于拉力所做的功五、电磁感应中的能量问题1．用能量观点解决电磁感应问题的基本思路首先做好受力分析和运动分析，明确哪些力做功，是做正功还是负功，再明确有哪些形式的能量参与转化，如何转化(如滑动摩擦力做功，必然有内能出现；重力做功，可能有机械能参与转化；安培力做负功的过程中有其他形式能转化为电能，安培力做正功的过程中有电能转化为其他形式的能)．2．电能求解方法主要有三种(1)利用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功．(2)利用能量守恒求解：其他形式的能的减少量等于产生的电能．(3)利用电路特征来求解．例5 如图5所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l ＝0.5 m ，左端接有阻值R＝0.3 Ω的电阻．一质量m＝0.1 kg、电阻r＝0.1 Ω的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B＝0.4 T．金属棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a＝2 m/s2的加速度做匀加速运动，当金属棒的位移x＝9 m 时撤去外力，金属棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前、后回路中产生的焦耳热之比Q1∶Q2＝2∶1.导轨足够长且电阻不计，金属棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触．求：图5(1)金属棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q；(2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2；(3)外力做的功WF.1．(楞次定律的理解与应用)如图6所示，竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路，导线所在区域内有一垂直纸面向里的变化的匀强磁场，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下列哪一图线所表示的方式随时间变化时，导体圆环将受到向上的磁场作用力()图62．(电磁感应中的图像问题)在边长为L的等边三角形区域abc内存在着垂直纸面向外的匀强磁场，一个边长也为L的等边三角形导线框def在纸面上以某一速度向右匀速运动，底边ef始终与磁场的底边界bc在同一直线上，如图7所示．取沿顺时针的电流为正，在线框通过磁场的过程中，其感应电流随时间变化的图像是()图73．(电磁感应中的电路问题)如图8所示，由均匀导线制成的半径为R的圆环，以速度v匀速进入一磁感应强度大小为B的有界匀强磁场，边界如图中虚线所示．当圆环运动到图示位置(∠aOb＝90°)时，a、b两点的电势差为()图8A.2BRvB.22BRvC.24BRv D.324BRv4．(电磁感应中的能量问题)如图9所示，一粗糙的平行金属轨道平面与水平面成θ角，两轨道上端用一电阻R相连，该装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上．质量为m的金属杆ab以初速度v0从轨道底端向上滑行，滑行到某高度h后又返回到底端．若运动过程中金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，轨道与金属杆的电阻均忽略不计．则下列说法正确的是()图9A ．金属杆ab 上滑过程与下滑过程通过电阻R 的电荷量一样多B ．金属杆ab 上滑过程中克服重力、安培力与摩擦力所做功之和大于12mv20 C ．金属杆ab 上滑过程与下滑过程因摩擦而产生的内能一定相等D ．金属杆ab 在整个过程中损失的机械能等于装置产生的焦耳热5．(电磁感应中的动力学问题)如图10所示，固定于水平桌面上足够长的两平行光滑导轨PQ 、MN ，其电阻不计，间距d ＝0.5 m ，P 、M 之间接有一只理想电压表，整个装置处于竖直向下的磁感应强度B0＝0.2 T 的匀强磁场中，两金属棒L1、L2平行地搁在导轨上，其电阻均为r ＝0.1 Ω，质量分别为M1＝0.3 kg 和M2＝0.5 kg.固定棒L1，使L2在水平恒力F ＝0.8 N 的作用下，由静止开始运动．试求：图10(1)当电压表读数为U ＝0.2 V 时，棒L2的加速度为多大？(2)棒L2能达到的最大速度vm.6．(电磁感应中的综合问题)如图11所示，在水平地面MN 上方空间存在一垂直纸面向里、磁感应强度B ＝1.0 T 的有界匀强磁场区域，上边界EF 距离地面的高度H ＝0.7 m ．正方形金属线框abcd 的质量m ＝0.1 kg 、边长L ＝0.1 m ，总电阻R ＝0.02 Ω，线框从ab 边距离EF 上方h ＝0.2 m 处由静止开始自由下落，abcd 始终在竖直平面内且ab 保持水平．求线框从开始运动到ab 边刚要落地的过程中(g 取10 m/s2)：图11(1)线框产生的焦耳热Q ；(2)通过线框截面的电量q ；(3)通过计算画出线框运动的v －t 图像．。