电磁感应A卷

第四章 电磁感应 (A 卷)
一、单选题(每题4分，共16分)
1．下列说法正确的是( )
A ．面积越大，磁通量越大
B ．磁感应强度变化、线圈面积变化、线圈转动，都可能使磁通量变化
C ．当磁感线与线圈平面平行时，磁通量最大
D ．若磁感线与线圈平面垂直，那么线圈平面旋转180°，磁通量没变化
2．如图所示，一个圆形线圈处在垂直纸面向里的匀强磁场中，当磁感应强度增大时( )
A ．线圈有顺时针的电流
B ．线圈有逆时针的电流
C ．线圈没有电流
D ．线圈的电流可能是顺时针方向，也可能是逆时针方向
3．当线圈中的磁通量发生变化时，下列说法中正确的是( )
A ．线圈中一定有感应电流
B ．线圈中有感应电动势，其大小与磁通量成正比
C ．线圈中一定有感应电动势
D ．线圈中有感应电动势，其大小仅与磁通量的变化量成正比
4．如图所示，ab 和cd 是位于水平面内的平行金属轨道，其间距为l .ac 之间连接一阻值为R 的电阻．ef 为一垂直于ab 和cd 的金属杆，它与ab 和cd 接触良好并可沿轨道方向无摩擦地滑动．导轨和金属棒的电阻都可忽略．整个装置处在垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B .当施外力使杆ef 以速度v 向右匀速运动时，杆ef 所受的安培力为( )
A ．Bl v R
B ．Bl 2v R
C ．B 2l 2v R
D ．B 2l 2v 2R
第4题 第5题
二、双选题(每题6分，共30分)
5．.一个矩形线圈处在足够大的匀强磁场中，如右图所示．线圈在下列几种运动中，能使线圈产生电流的是( )
A ．向上运动目
B ．垂直纸面向外运动
C ．绕AB 边转动
D ．绕AD 边转动
6．如图所示，通电直导线与矩形线圈在同一平面，直导线的电流I方向向上，则() A．当电流I增大时，矩形线圈的感应电流方向为a→b→c→d→a
B．当电流I增大时，矩形线圈的感应电流方向为a→d→c→b→a
C．当电流I减小时，矩形线圈的感应电流方向为a→b→c→d→a
D．当电流I减小时，矩形线圈的感应电流方向为a→d→c→b→a
第6题第7题7．如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外．一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2(右)．则()
A．导线框进入磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→a
B．导线框离开磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→a
C．导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左
D．导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右
8．如图所示，螺线管与电流表组成闭合电路，条形磁铁N极朝下，从螺线管上方向下穿过螺线管，则()
A．条形磁铁靠近螺线管时，加速度大于重力加速度
B．条形磁铁靠近螺线管时，加速度小于重力加速度
C．条形磁铁离开螺线管时，加速度大于重力加速度
D．条形磁铁离开螺线管时，加速度小于重力加速度
第8题第9题
9．如图所示电路为演示自感现象的实验电路．线圈L的自感系数极大，直流电阻忽略不计．小灯泡L1和L2的电阻一样．以下说法正确的是()
A．S闭合后的瞬间，L1灯从亮变暗，L2灯逐渐变亮
B．S闭合后的瞬间，L1灯和L2灯都逐渐变亮
C．S断开后的瞬间，L1灯闪亮一下再逐渐变暗
D．S断开后的瞬间，L1灯的电流逐渐减为零，方向与I2相同
答题卷
三、非选择题(共54分)
10．(18分)有一面积为S＝100 cm2金属环，电阻为R＝0.1 Ω，环中磁场变化规律如图所示，且磁场方向垂直环面向里，在0.5 s到1.0 s时间内．
(1)环中感应电流的方向如何？
(2)金属环的感应电流多大？
11．(18分)如图所示，两根光滑的金属导轨AB、CD平行且固定，两导轨间的距离为L，导轨平面与水平面的夹角为θ.在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感应强度为B.在导轨的AC端连接一个阻值为R的电阻，其它电阻都忽略．一根质量为m、垂直于导轨放置的金属棒ab，从静止开始沿导轨下滑，并最终做匀速直线运动．
(1)判断金属棒ab的电流方向；
(2)求ab棒的最大速度．
12.(18分)由均匀导线制成的长为L的正方形闭合线框abcd，总电阻为4R，总质量为m.将其置于磁感强度为B的水平匀强磁场上方h处，如图所示．线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与水平的磁场边界平行．当cd边刚进入磁场时，
(1)求线框中产生的感应电动势大小；
(2)求c、d两点间的电势差大小；
(3)若此时线框加速度恰好为零，求线框下落的高度h所应满足的条件．
参考答案
1．B解析：磁通量Φ＝BS sin θ，磁通量的大小由磁感应强度B、由磁感线的有效面积S 和B与S的夹角θ共同决定，所以A、C错，B对．若磁感线与线圈平面垂直，磁通量为BS，那么线圈平面旋转180°时的磁通量为－BS，即磁通量变化了2BS，D错．
2．B解析：磁感应强度增大时，穿过线圈的磁通量也变大，而且线圈是闭合的，所以有感应电流．根据楞次定律，感应电流的方向为逆时针方向．
3．C解析：当线圈中的磁通量发生变化时，无论线圈是否闭合，都有感应电动势；只有闭合才有感应电流，故C对A错；而感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，故BD都错误．
4 C．解析：金属杆ef切割磁感线产生的电动势为E＝Bl v，由闭合电路欧姆定律得电流I
＝E
R，又安培力F＝BIl，所以杆ef所受的安培力为
B2l2v
R.
5．CD解析：产生感应电流的条件是闭合回路的磁通量发生变化。

线圈ABCD是闭合的，
只要线圈内的磁通量发生变化就能使线圈产生电流．向上运动和垂直纸面向外运动时，线圈的磁通量都没有变化，A、B错．绕AB边或绕AD边转动，线圈的磁通量都发生变化，C、D 对．
6．AD解析：根据安培定则可知，直导线在矩形线圈处产生的磁场方向垂直纸面向里．当直导线的电流I增大时，矩形线圈的磁通量也增大，根据楞次定律，矩形线圈的感应电流在线圈内的磁场要向外，所以矩形线圈的感应电流方向为a→b→c→d→a.同样可判断当电流I 减小时，矩形线圈的感应电流方向为a→d→c→b→a.
7．BC解析：导线框进入磁场时，其磁通量增大，感应电流产生的磁场方向要与原磁场方向相反，即向里，根据安培定则可得感应电流方向为a→d→c→b→a，A错．同样可判断导线框离开磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→a，B对．根据电流方向和左手定则，导线框在进入和离开磁场时，受到的安培力的方向都是向左的，C对，D错．
8．BD解析：当条形磁铁靠近或离开螺线管时，螺线管内的磁通量都要发生变化，于是螺线管都会产生感应电流．而感应电流产生的磁场要阻碍条形磁铁在螺线管内产生的磁场的变化，也就要阻碍条形磁铁的运动，所以条形磁铁的加速度都要小于重力加速度．
9．AC解析：S闭合后的瞬间，线圈L产生自感，流过的电流I1较小(相当断路)，流过L1灯的电流I2较大，随着自感的减弱，流过的电流I1增大，当电路稳定时，线圈L的直流电阻不计(相当短路)，流过L1灯的电流I2为零，L1灯从亮变暗，电路的电阻变小，电流变大，L2灯逐渐变亮．S断开后的瞬间，线圈L产生自感电流很大，使L1灯闪亮一下，随着自感的减弱，L1灯逐渐变暗，而电流的方向由楞次定律可判断方向与I2相反．
10．解析：金属环内的磁场方向向里，磁感应强度增大，磁通量增大，感应电流的磁场
方向向外，感应电流方向为逆时针方向．金属环的感应电动势E＝ΔΦ
Δt＝
S·ΔB
Δt，感应电流I＝
E/R.
(1)由楞次定律知，环中感应电流的方向为逆时针方向．
(2)由图象知，磁感应强度的变化率ΔB Δt ＝B 2－B 1t 2－t 1
金属环的感应电动势E ＝ΔΦΔt ＝ΔB Δt ·S
由闭合电路欧姆定律得：I ＝E /R
综上各式，代人数据解得，金属环的感应电流
I ＝(B 2－B 1)·S (t 2－t 1)·R
＝0.02 A. 答案：(1)逆时针方向 (2)0.02 A
11．解析：棒切割磁感线，由右手定则判断电流方向。

棒由静止开始下滑，先做加速度减小的加速运动，后达到最大速度做匀速直线运动。

此时，棒受到的安培力与下滑力平衡．
(1)由右手定则知，金属棒ab 的电流方向从b 流向a .
(2)金属棒ab 达到最大速度v 时，对金属棒ab 受力分析如图所示．
由于金属棒做匀速直线运动，有mg sin θ＝F 安
根据法拉第电磁感应定律，有：E ＝BL v
根据闭合电路欧姆定律，有：I ＝E /R
又安培力F 安＝BIL
综上各式，解得：v ＝ mgR sin θB 2L 2
答案：(1)从b 流向a (2)mgR sin θB 2L 2
12．解析：(1)由v 2＝2gh ，得cd 边刚进入磁场时，线框速度v ＝2gh
线框中产生的感应电动势：
E ＝BL v ＝BL 2gh .
(2)此时线框中电流I ＝E 4R ＝BL 2gh 4R
cd 两点间的电势差：
U ＝IR 外＝BL 2gh 4R ·3R ＝3BL 2gh 4
. (3)安培力F ＝BIL ＝B 2L 22gh 4R ，
根据牛顿第二定律mg －F ＝ma ，由a ＝0，
解得下落高度满足h ＝8m 2gR 2
B 4L 4.
答案：(1)BL 2gh (2) 3BL 2gh 4
(3)8m 2gR 2
B 4L 4。