高中物理第四章电磁感应电磁感应中的电路问题练习新人教选修

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人教版高中物理选修3-2第四章电磁感应单元练习题(含详细答案)

第四章电磁感应一、单选题1.如图所示,一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方,直导线与圆环在同一竖直面内,当通电直导线中电流增大时,弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度l将()A．S增大,l变长B．S减小,l变短C．S增大,l变短D．S减小,l变长2.关于涡流,下列说法中不正确的是()A．真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置B．家用电磁灶锅体中的涡流是由恒定磁场产生的C．阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动D．铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流3.如图中画出的是穿过一个闭合线圈的磁通量随时间的变化规律,以下哪些认识是正确的()A．第0.6 s末线圈中的感应电动势是4 VB．第0.9 s末线圈中的瞬时电动势比0.2 s末的小C．第1 s末线圈的瞬时电动势为零D．第0.2 s末和0.4 s末的瞬时电动势的方向相同4.如图所示,一个由导体做成的矩形线圈,以恒定速率v运动,从无场区进入匀强磁场区,磁场宽度大于矩形线圈的宽度da,然后出来,若取逆时针方向的电流为正方向,那么下列图中的哪一个图能正确地表示回路中的电流与时间的函数关系()A．B．C．D．5.如图所示,一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动,当磁感应强度均匀增大时,此粒子的动能将()A．不变B．增大C．减少D．以上情况都有可能6.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．7.如下图所示,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()A．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8.一矩形线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场方向垂直．先保持线框的面积不变,将磁感应强度在1 s时间内均匀地增大到原来的两倍．接着保持增大后的磁感应强度不变,在1 s时间内,再将线框的面积均匀地减小到原来的一半．先后两个过程中,线框中感应电动势的比值为()A．B． 1C． 2D． 49.法拉第电磁感应定律可以这样表述：闭合电路中感应电动势的大小()A．跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比B．跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比C．跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比D．跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比10.某线圈中产生了恒定不变的感应电流,关于穿过该线圈的磁通量Φ随时间t变化的规律,可能是下面四幅图中的()A．B．C．D．二、多选题11.(多选)如图,足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0＜θ＜90°),其中MN与PQ平行且间距为l,导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,导轨电阻不计,其上端所接定值电阻为R.给金属棒ab一沿斜面向上的初速度v0,并与两导轨始终保持垂直且接触良好,ab棒接入电路的电阻为r,当ab棒沿导轨上滑距离x时,速度减小为零．则下列说法不正确的是()A．在该过程中,导体棒所受合外力做功为mvB．在该过程中,通过电阻R的电荷量为C．在该过程中,电阻R产生的焦耳热为D．在导体棒获得初速度时,整个电路消耗的电功率为v012.(多选)在如图所示的各图中,闭合线框中能产生感应电流的是()A．B．C．D．13.如图所示,在匀强磁场中放有平行铜导轨,它与大线圈M相连接,要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流,则放在导轨上的金属棒ab的运动情况(两线圈共面放置)是()A．向右匀速运动B．向左加速运动C．向右减速运动D．向右加速运动三、实验题14.如图是做探究电磁感应的产生条件实验的器材．(1)在图中用实线代替导线把它们连成实验电路．(2)由哪些操作可以使灵敏电流计的指针发生偏转()A．闭合开关B．断开开关C．保持开关一直闭合D．将线圈A从B中拔出(3)假设在开关闭合的瞬间,灵敏电流计的指针向左偏转,则当螺线管A向上拔出的过程中,灵敏电流计的指针向______(填“左”或“右”)偏转．15.英国物理学家法拉第在1831年发现了“磁生电”现象．现在某一课外活动小组的同学想模仿一下法拉第实验,于是他们从实验室里找来了两个线圈A、B,两节干电池、电键、电流计、滑动变阻器等器材,如图所示．请同学们帮助该活动小组,用笔画线代替导线,将图中的器材连接成实验电路．四、计算题16.如图所示,长为L＝0.2 m、电阻为r＝0.3 Ω、质量为m＝0.1 kg的金属棒CD垂直放在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上,两导轨间距也为L,棒与导轨接触良好,导轨电阻不计,导轨左端接有R ＝0.5 Ω的电阻,量程为0～3.0 A的电流表串联在一条导轨上,量程为0～1.0 V的电压表接在电阻R 的两端,垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面．现以向右恒定的外力F使金属棒右移,当金属棒以v＝2 m/s的速度在导轨平面上匀速滑动时,观察到电路中的一个电表正好满偏,而另一电表未满偏．问：(1)此时满偏的电表是什么表？说明理由．(2)拉动金属棒的外力F多大？(3)导轨处的磁感应强度多大？17.如图所示,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垂直地放置在导轨上,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,使棒从静止开始向右运动,试解答以下问题：(1)金属棒达到的最大速度v是多少？(2)金属棒达到最大速度后,R上的发热功率为多大？18.如图所示,两根足够长的光滑金属导轨ab、cd竖直放置,导轨间距离为L,电阻不计．在导轨上端并接两个额定功率均为P、电阻均为R的小灯泡．整个系统置于匀强磁场中,磁感应强度方向与导轨所在平面垂直．现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释放．金属棒下落过程中保持水平,且与导轨接触良好．已知某时刻后两灯泡保持正常发光．重力加速度为g.求：(1)磁感应强度的大小;(2)灯泡正常发光时金属棒的运动速率．五、填空题19.如图所示,线圈ABCO面积为0.4 m2,匀强磁场的磁感应强度B＝0.1 T,方向为x轴正方向,通过线圈的磁通量为________Wb.在线圈由图示位置绕z轴向下转过60°的过程中,通过线圈的磁通量改变了________Wb.(可以用根式表示)20.图甲为“探究电磁感应现象”实验中所用器材的示意图．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、B、电流计及开关连接成如图所示的电路．(1)开关闭合后,下列说法中正确的是________．A．只要将线圈A放在线圈B中就会引起电流计指针偏转B．线圈A插入或拔出线圈B的速度越大,电流计指针偏转的角度越大C．滑动变阻器的滑片P滑动越快,电流计指针偏转的角度越大D．滑动变阻器的滑片P匀速滑动时,电流计指针不会发生偏转(2)在实验中,如果线圈A置于线圈B中不动,因某种原因,电流计指针发生了偏转．这时,线圈B相当于产生感应电流的“电源”．这个“电源”内的非静电力是________．如果是因为线圈A插入或拔出线圈B,导致电流计指针发生了偏转．这时,是________转化为电能．(3)上述实验中,线圈A可等效为一个条形磁铁,将线圈B和灵敏电流计简化如图乙所示．当电流从正接线柱流入灵敏电流计时,指针向正接线柱一侧偏转．则乙图中灵敏电流计指针向其________接线柱方向偏转(填“正”或“负”)．21.如下图所示,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________．22.如图所示,金属环直径为d、总电阻为2R,匀强磁场磁感应强度为B,垂直穿过环所在平面．电阻为的导体杆AB沿环表面以速度v向右滑至环中央时,杆两端的电压为________．23.如下图甲所示,环形线圈的匝数n＝1000,它的两个端点a和b间接有一理想电压表,线圈内磁感应强度B的变化规律如图乙所示,线圈面积S＝100 cm2,则Uab＝________,电压表示数为________V.答案解析1.【答案】D【解析】当通电直导线中电流增大时,穿过金属圆环的磁通量增大,金属圆环中产生感应电流,根据楞次定律,感应电流要阻碍磁通量的增大：一是用缩小面积的方式进行阻碍;二是用远离直导线的方法进行阻碍,故D正确．2.【答案】B【解析】高频感应炉是用涡流来熔化金属对其进行冶炼的,炉内放入被冶炼的金属,线圈内通入高频交变电流,这时被冶炼的金属中产生涡流就能被熔化．故A正确;电磁炉利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场,当含铁质锅具放置炉面时,铁磁性锅体被磁化,锅具即切割交变磁感线而在锅具底部产生交变的涡流,恒定磁场不会产生涡流,故B错误;阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动,当金属板从磁场中穿过时,金属板板内感应出的涡流会对金属板的运动产生阻碍作用．故C正确;在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象,要损耗能量,不用整块的硅钢铁芯,其目的是为了减小涡流,故D正确．本题选择错误的,故选B.3.【答案】A【解析】由法拉第电磁感应定律知：感应电动势E＝可知：0．3～0.8 s：E＝＝＝－4 V,负号表示方向与正方向相反,A正确;图象的斜率表示电动势的大小,由图象知第0.9 s末线圈中的瞬时电动势比0.2 s末的大,B错误;第1 s末线圈的磁感强度为零,但磁通量的变化率不为零,电动势不为零,C错误;第0.2 s末和0.4 s末的图象斜率一正一负,瞬时电动势的方向相反,D错误．4.【答案】C【解析】根据楞次定律,线圈进入磁场的过程,穿过线圈的磁通量向里的增加,产生逆时针方向的感应电流,因为速度恒定,所以电流恒定,故A、D错误;离开磁场时,穿过线圈的向里的磁通量减少,所以产生顺时针方向的电流,B错误,C正确．5.【答案】B【解析】当垂直纸面向里的磁场增强时,产生逆时针的涡旋电场,带正电的粒子将受到这个电场对它的电场力作用,而使动能增加,故B正确．6.【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．7.【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于纸面向外,下方的磁场方向垂直于纸面向里,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,当增大到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,当增大到A点与导线重合时,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内,再向外,最后向内,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．8.【答案】B【解析】设原磁感应强度是B,线框面积是S.第1 s内ΔΦ1＝2BS－BS＝BS,第2 s内ΔΦ2＝2B·－2B·S＝－BS.因为E＝n,所以两次电动势大小相等,B正确．9.【答案】C【解析】由法拉第电磁感应定律可知,闭合电路中产生的感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比,与磁通量及磁通量的变化量无关．故A、B、D错误,C正确．10.【答案】B【解析】要想该线圈中产生恒定不变的感应电流,则要求该线圈中产生的感应电动势是恒定不变的,要想线圈中产生恒定不变的感应电动势,由法拉第电磁感应定律可知,穿过线圈的磁通量的变化率应是恒定的,即在Φ－t图象中,其图线是一条倾斜的直线．11.【答案】ABC【解析】在该过程中,导体棒和金属导轨组成的系统所受合外力做功为mv,A错误;由q＝IΔt,I＝,E＝＝,通过电阻R的电荷量为q＝,B错误;由于不知摩擦力是否存在,所以C错误;在导体棒获得初速度时,电路中电动势为E＝Blv0,I＝,P＝I2(r＋R)＝v0,D正确．12.【答案】AB【解析】感应电流产生的条件是：只要穿过闭合线框的磁通量变化,闭合线框中就有感应电流产生．A图中,线框转动过程中,通过线框的磁通量发生变化,线框中有感应电流产生;B图中离直导线越远磁场越弱,所以当线框远离导线时,线框中磁通量不断变小,所以B图中有感应电流产生;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,线框中的磁通量为零,在向下移动过程中,线框的磁通量一直为零,磁通量不变,线框中无感应电流产生;D图中,线框中的磁通量一直不变,无感应电流产生．故选A、B.13.【答案】BC【解析】14.【答案】(1)见解析(2)ABD(3)右【解析】(1)将灵敏电流计与大线圈B组成闭合回路,电源、开关、小线圈A组成闭合回路,电路图如图所示．(2)将开关闭合或断开,导致穿过线圈的磁通量变化,产生感应电流,灵敏电流计指针偏转,故A、B正确;保持开关一直闭合,则穿过线圈B的磁通量不变,没有感应电流产生,灵敏电流计指针偏转,故C错误;将螺线管A插入(或拔出)螺线管B时穿过线圈B的磁通量发生变化,线圈B中产生感应电流,灵敏电流计指针偏转,故D正确．(3)在开关闭合的瞬间,穿过线圈B的磁通量增大,灵敏电流计的指针向左偏转,则当螺线管A向上拔出的过程中,穿过线圈B的磁通量减小,灵敏电流计的指针向右偏转．15.【答案】【解析】线圈A与带电池的电路相连,线圈B与电流计相连,当滑动滑动变阻器时,线圈A中的电流变化,从而引起B中产生感应电流,也可以保持滑动器划片不动,线圈A插入或者拔出时,都可以引起B中产生感应电流．16.【答案】(1)见解析(2)1.6 N(3)4 T【解析】(1)假设电流表满偏,则I＝3.0 A,R两端电压U＝IR＝3.0×0.5 V＝1.5 V,将大于电压表的量程,不符合题意,故满偏电表应该是电压表．(2)由能量关系知,电路中的电能是外力做功转化来的,所以有Fv＝I2(R＋r),I＝,两式联立得F＝＝1.6 N.(3)磁场是恒定的,且不发生变化,由于CD运动而产生感应电动势,因此是动生电动势．根据法拉第电磁感应定律有E＝BLv,根据闭合电路欧姆定律得E＝U＋Ir以及I＝,联立三式得B＝＋＝4 T.17.【答案】(1)4 m/s(2)12 W【解析】(1)当金属棒速度最大时,拉力与安培力相等.＝F,v m＝＝4 m/s(2)回路中电流为I＝＝2 A,电阻上的发热功率为P＝I2R＝12 W.18.【答案】(1)(2)【解析】(1)设小灯泡的额定电流为I0,有P＝I R,①由题意,在金属棒沿导轨竖直下落的某时刻后,小灯泡保持正常发光,流经MN的电流为I＝2I0,②此时金属棒MN所受的重力和安培力相等,下落的速度达到最大值,有mg＝BLI,③联立①②③式得B＝(2)设灯泡正常发光时,金属棒的速率为v,由电磁感应定律与闭合电路欧姆定律得E＝BLv,⑤E＝RI0,⑥联立①②④⑤⑥式得v＝.⑦19.【答案】00.02或3.46×10－2【解析】线圈ABCO与x轴正方向的匀强磁场平行,没有一条磁感线穿过平面,所以磁通量等于0.在线圈由图示位置绕z轴向下转过60°时,线圈在中性面上面的投影面积为0.4×sin 60°,磁通量Φ＝0.1×0.4×sin 60°＝0.02Wb,磁通量变化量ΔΦ＝0.1×0.4×sin 60°－0＝0.02Wb.20.【答案】(1)BC(2)感应电场的电场力机械能(3)负【解析】(1)将线圈A放在线圈B中,由于磁通量不变化,故不会产生感应电流,也不会引起电流计指针偏转,选项A错误;线圈A插入或拔出线圈B的速度越大,则磁通量的变化率越大,产生的感应电流越大,电流计指针偏转的角度越大,选项B正确;滑动变阻器的滑片P滑动越快,电流的变化率越大,磁通量的变化率越大,则感应电流越大,电流计指针偏转的角度越大,选项C正确;滑动变阻器的滑片P 匀速滑动时,电流发生变化,磁通量变化,也会产生感应电流,故电流计指针也会发生偏转,选项D错误．故选BC.(2)这个“电源”内的非静电力是感应电场的电场力．如果是因为线圈A插入或拔出线圈B,导致电流计指针发生了偏转．这时是机械能转化为电能．(3)根据楞次定律可知,通过电流计的电流从负极流入,故灵敏电流计指针向其负接线柱方向偏转．21.【答案】3Bωr2【解析】ΔΦ＝Φ2－Φ1＝BS sin 30°－0＝Bπr2.又Δt＝＝＝所以＝＝＝3Bωr2.22.【答案】【解析】杆切割产生的感应电动势：E＝Bdv.两个电阻为R的半金属圆环并联,并联电阻R并＝R,电路电流(总电流)：I＝＝,杆两端的电压：U＝IR并＝Bdv.23.【答案】50 V50【解析】由B－t图象可知＝5 T/s由E＝n S得：E＝1 000×5×100×10－4V＝50 V.。

高中物理第四章电磁感应习题课(一)电磁感应中的电路和图象问题课件新人教版选修3-2

|例题展示| 【例 1】如图所示，MN、PQ 为光滑金属导轨(金属导轨电阻忽略不计)，MN、PQ 相距 L＝50 cm，导体棒 AB 在两轨道间的电阻为 r＝1 Ω，且可以在 MN、PQ 上滑动，定值电阻 R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，整个装置放在磁感应强度为 B＝1.0 T 的匀强磁场中，磁场方向垂直于整个导轨平面，现用外力 F 拉着 AB 棒向右以 v＝5 m/s 的速度做匀速运动．求：
4．电磁感应中的图象问题分类 (1)由给定的电磁感应过程选正确的图象． (2)由给定的有关图象分析电磁感应过程求解相应的物理量． (3)由给定的电磁感应过程画出相应的正确图象．
|例题展示| 【例 2】水平面上两根足够长的光滑金属导轨平行固定放置，间距为 L，一端通过导线与阻值为 R 的电阻连接，导轨上放一质量为 m 的金属杆(如图甲所示)，金属杆与导轨的电阻忽略不计，匀强磁场竖直向下，用与导轨平行的恒定拉力 F 作用在金属杆上，杆最终做匀速运动．当改变拉力的大小时，对应的匀速运动的速度 v 也会变化，v 与 F 的关系如图乙所示．(取重力加速度 g＝10 m/s2)
(1)导体棒 AB 产生的感应电动势 E 和 AB 棒上的感应电流方向；
(2)导体棒 AB 两端的电压 UAB.
[解析] (1)导体棒 AB 产生的感应电动势 E＝BLv＝2.5 V 由右手定则，AB 棒上的感应电流方向向上，即沿 B→A 方向． (2)R 并＝RR11×＋RR22＝2 Ω I＝R并E＋r＝56 A UAB＝IR 并＝53 V≈1.7 V. [答案] (1)2.5 V B→A 方向 (2)1.7 V
[规律总结] 导体棒在匀强磁场运动过程中的变与不变 (1)外电阻的变与不变若外电路由无阻导线和定值电阻构成，导体棒运动过程中外电阻不变；若外电路由考虑电阻的导线组成，导体棒运动过程中外电阻改变． (2)内电阻与电动势的变与不变切割磁感线的有效长度不变，则内电阻与电动势均不变．反之，发生变化．处理电磁感应过程中的电路问题时，需特别关注电动势及内、外电阻是否变化．

人教高中物理选修3-2第四章新编《电磁感应》精选练习题含答案解析

人教高中物理选修3-2第四章新编《电磁感应》精选练习题学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．下列几种说法中正确的是（）A．线圈中的磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大B．穿过线圈的磁通量越大，线圈中的感应电动势越大C．线圈放在磁场越强的位置，线圈中的感应电动势越大D．线圈中的磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势越大2．如图所示,匀强磁场中放置有固定的abc金属框架,导体棒ef在框架上匀速向右平移,框架和棒所用材料、横截面积均相同,摩擦阻力忽略不计.那么在ef,棒脱离框架前,保持一定数值的物理量是( )A．ef棒所受的拉力B．电路中的磁通量C．电路中的感应电流D．电路中的感应电动势3．运用电磁感应原理进行信号转换.如图所示,磁带录音机既可用来录音,也可用来放音,其主要部件为可匀速行进的磁带a和绕有线圈的磁头b,不论是录音或放音过程,磁带或磁隙软铁都存在磁化现象.下面关于它们在录音、放音过程中主要工作原理的说法,正确的是()A．放音的主要原理是电磁感应,录音的主要原理是电流的磁效应B．录音的主要原理是电磁感应,放音的主要原理是电流的磁效应C．放音和录音的主要原理都是电流的磁效应D．放音和录音的主要原理都是电磁感应4．如图所示中，L1和L2是两个相同灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其电阻值与R相同，在开关S接通的瞬间，下列说法正确的是（）A．接通时L1先达到最亮，断开时L1后灭B．接通时L2先达到最亮，断开时L2后灭C．接通时L1先达到最亮，断开时L1先灭D．接通时L2先达到最亮，断开时L2先灭5．一直升飞机停在南半球的地磁极上空。

该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B。

直升飞机螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的周期为T，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按逆时针方向转动。

螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图所示。

2019_2020学年高中物理第四章电磁感应习题课电磁感应中的电路和图象问题课件新人教版选修3_2

强度为B的匀强磁场与导轨平面垂直。
(1)当金属棒以速度v匀速从AB端运动到CD端的过程中,流过电阻
R的电荷量为多少?
(2)第(1)问中,若金属棒从静止开始匀加速向右运动距离x呢?
(3)若金属棒固定于CD端,当磁感应强度以
Δ�� Δ��
的变化率从零均匀
增大到B的过程中,流过电阻R的电荷量为多少?
探究一
探究二
探究三ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
要点提示:(1)根据楞次定律可知感应电流的方向沿逆时针。(2) 感应电动势 E=Δ2��Δ��2,ACB 部分是电源,ADB 部分为外电路。(3)B 点电势高,电势差 U=Δ4��Δ��2。
探究一
探究二
探究三
知识归纳解决电磁感应中电路问题的基本方法闭合电路中磁通量发生变化或有部分导体在做切割磁感线运动, 在回路中将产生感应电动势,回路中将有感应电流。从而涉及电流、电压、电功等计算。同时也可包含电磁感应与力学问题、电磁感应与能量的综合分析。 (1)明确哪部分电路或导体产生感应电动势,该电路或导体就相当于电源,其他部分是外电路。 (2)画等效电路图,分清内、外电路。 (3)用法拉第电磁感应定律 E=nΔΔ��或 E=Blv 确定感应电动势的大小,用楞次定律或右手定则确定感应电流的方向。在等效电源内部,方向从负极指向正极。
·��·Δ��
Δ ��
=
�� 。
��
(4)利用微元分析法:
q=��Δ��·��Δ1��1·Δt1+��Δ��·��Δ2��2·Δt2+…+��Δ��·��Δ�� ·Δtn

第四章《电磁感应》检测题(含答案)--高二上学期物理人教版选修3-2

3．如图所示，金属裸导线框放在水平光滑金属导轨上，向右运动，空间中存在的匀强磁场垂直水平面向下，导轨和导线框中分别接有灵敏电流计、，则（）
A．表的指针和，表的指针都发生偏转
B．表的指针发生偏转，表的指针不发生偏转
C．表的指针不发生偏转，表的指针发生偏转
D．表的指针和表的指针都不发生偏转
（1）若电阻P的阻值为R，磁感应强度恒为B，OM杆在外力作用下以恒定的角速度逆时针转动，经时间从图示位置转过角度到OD位置，求电阻Р在这段时间内产生的焦耳热Q；若此过程在平行板电容器正中间有一个电荷量大小为q的液滴处于静止状态，则液滴带什么电，液滴的质量为多大?
（2）若电阻P的阻值为2R，第（1）中的其它条件保持不变，小液滴以多大的速度从图示位置水平向右发射后会恰好从上板边缘飞出；
4．如图所示，两根相距为l的平行直导轨ab、cd，b、d间连有一定值电阻，阻值为R，MN为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻值为，导轨电阻可忽略不计整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面（指向图中纸面内）现对MN施力使它沿导轨方向以速度v（如图）做匀速运动。令U表示MN两端电压的大小，则（）
D．丁图中，磁场方向竖直向上，垂直导轨放在水平平行导轨上的两导线以不同的速度向左右运动
6．在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M相接，如图所示．导轨上放一根导线ab，磁感线垂直于导轨所在平面．当导线ab加速向右运动时，M所包围的小闭合线圈N产生的感应电流方向，及所具有的形变趋势是：（）
（2）将线圈A中的铁芯快速抽出，电流计指针将___________（填“左偏”、“右偏”或“不偏”）；
（3）由实验得出产生感应电流的条件是___________。

2019_2020学年高中物理第四章电磁感应习题课电磁感应中的动力学及能量问题练习含解析新人教版选修3_2

电磁感应中的动力学及能量问题课后篇巩固提升基础巩固1.(多选)如图所示,有两根和水平方向成α角的光滑平行的金属轨道,间距为l,上端接有可变电阻R,下端足够长,空间有垂直于轨道平面的匀强磁场,磁感应强度为B。

一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下,经过足够长的时间后,金属杆的速度会趋于一个最大速度v m,除R外其余电阻不计,则()A.如果B变大,v m将变大B.如果α变大,v m将变大C.如果R变大,v m将变大D.如果m变小,v m将变大金属杆从轨道上滑下切割磁感线产生感应电动势E=Blv,在闭合电路中形成电流I=,因此金属杆从轨道上滑下的过程中除受重力、轨道的弹力外还受安培力F作用,F=BIl=,先用右手定则判定感应电流方向,再用左手定则判定出安培力方向,如图所示。

根据牛顿第二定律,得mg sin α-=ma,当a=0时,v=v m,解得v m=,故选项B、C正确。

2.(多选)如图所示,两足够长平行金属导轨固定在水平面上,匀强磁场方向垂直导轨平面向下,金属棒ab、cd与导轨构成闭合回路且都可沿导轨无摩擦滑动,两金属棒ab、cd的质量之比为2∶1。

用一沿导轨方向的恒力F水平向右拉金属棒cd,经过足够长时间以后()A.金属棒ab、cd都做匀速运动B.金属棒ab上的电流方向是由b向aC.金属棒cd所受安培力的大小等于D.两金属棒间距离保持不变ab、cd进行受力和运动分析可知,两金属棒最终将做加速度相同的匀加速直线运动,且金属棒ab速度小于金属棒cd速度,所以两金属棒间距离是变大的,由楞次定律判断金属棒ab上的电流方向是由b到a,A、D错误,B正确;以两金属棒整体为研究对象有:F=3ma,隔离金属棒cd分析:F-F安=ma,可求得金属棒cd所受安培力的大小F安=F,C正确。

3.如图所示,纸面内有一矩形导体闭合线框abcd,ab边长大于bc边长,置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外,线框两次匀速地完全进入磁场,两次速度大小相同,方向均垂直于MN。

高中物理第四章电磁感应4法拉第电磁感应定律训练含解析新人教版选修3_2

法拉第电磁感应定律A 级抓基础1.穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终为每秒均匀增加2 Wb ，则（） A.线圈中感应电动势每秒增加 2 V B.线圈中感应电动势每秒减少2 V C.线圈中感应电动势始终为2 VD.线圈中感应电动势始终为一个确定值，但由于线圈有电阻，电动势小于2 V 解析：由E ＝n ΔΦΔt 知ΔΦΔt 恒定，n ＝1，所以E ＝2 V.答案：C2.如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒ab 以水平速度v 0抛出，不计空气阻力，那么金属棒内产生的感应电动势将（）A.越来越大B.越来越小C.保持不变D.方向不变，大小改变解析：由于导体棒中无感应电流，故棒只受重力作用，导体棒做平抛运动，水平速度v 0不变，即切割磁感线的速度不变，故感应电动势保持不变.答案：C3.如图，在磁感应强度为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN 在平行金属导轨上以速度v 向右匀速滑动，MN 中产生的感应电动势为E 1；若磁感应强度增为2B ，其他条件不变，MN 中产生的感应电动势变为E 2.则通过电阻R 的电流方向及E 1与E 2之比E 1∶E 2分别为（）A.c →a ，2∶1B.a →c ，2∶1C.a →c ，1∶2D.c →a ，1∶2解析：由右手定则判断可知，MN 中产生的感应电流方向为N →M ，则通过电阻R 的电流方向为a →c .MN 产生的感应电动势公式为E ＝BLv ，其他条件不变，E 与B 成正比，则得E 1∶E 2＝1∶2.答案：C4.（多选）单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速运动，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所示，则O →D 过程中（）A.线圈在O 时刻感应电动势最大B.线圈在D 时刻感应电动势为零C.线圈在D 时刻感应电动势最大D.线圈在O 至D 时间内平均感应电动势为0.4 V解析：由法拉第电磁感应定律知线圈从O 至D 时间内的平均感应电动势E ＝ΔΦΔt＝2×10－30.01÷2V ＝0.4 V.由感应电动势的物理意义知，感应电动势的大小与磁通量的大小Φ和磁通量的改变量ΔΦ均无必然联系，仅由磁通量的变化率ΔΦΔt 决定，而任何时刻磁通量的变化率ΔΦΔt 就是Φ-t图象上该时刻切线的斜率，不难看出O 点处切线斜率最大，D 点处切线斜率最小，为零，故A 、B 、D 选项正确.答案：ABD5.如图所示，长为L 的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电容为C 的平行板电容器上，P 、Q 为电容器的两个极板，磁场垂直于环面向里，磁感应强度以B ＝B 0＋kt （k >0）随时间变化，t ＝0时，P 、Q 两板电势相等，两板间的距离远小于环的半径，经时间t ，电容器P 板（）A.不带电B.所带电荷量与t 成正比C.带正电，电荷量是kL 2C4πD.带负电，电荷量是kL 2C4π解析：磁感应强度以B ＝B 0＋kt （k >0）随时间变化，由法拉第电磁感应定律得：E ＝ΔΦΔt ＝S ΔB Δt ＝kS ，而S ＝L 24π，经时间t 电容器P 板所带电荷量Q ＝EC ＝kL 2C 4π；由楞次定律知电容器P 板带负电，故D 选项正确.答案：DB 级提能力6.一矩形线圈abcd 位于一随时间变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面向里（如图甲所示），磁感应强度B 随时间t 变化的规律如图乙所示.以I 表示线圈中的感应电流（图甲中线圈上箭头方向为电流的正方向），则能正确表示线圈中电流I 随时间t 变化规律的是（）A B C D解析：0～1 s 内磁感应强度均匀增大，根据楞次定律和法拉第电磁感应定律可判定，感应电流为逆时针（为负值）、大小为定值，A 、B 错误；4 ～5 s 内磁感应强度恒定，穿过线圈abcd 的磁通量不变化，无感应电流，D 错误.答案：C7.矩形导线框abcd 放在匀强磁场中，磁感线方向与线圈平面垂直，磁感应强度B 随时间变化的图象如图所示，t ＝0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里.若规定导线框中感应电流逆时针方向为正，则在0～4 s 时间内，线框中的感应电流I 以及线框的ab 边所受安培力F 随时间变化的图象为图中的（取向上为正方向）（）A B C D解析：根据E ＝n ΔΦΔt ＝n S ΔB Δt ，而ΔBΔt 不变，推知在0～2 s 内及2～4 s 内电流恒定，选项A 错误；因为规定了导线框中感应电流逆时针方向为正，感应电流在0～2 s 内为顺时针方向，所以选项B 错误；由F ＝BIL 得：F 与B 成正比，根据左手定则判断可知，选项C 正确，D 错误.答案：C8.（多选）如图所示，虚线右侧存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，正方形金属框电阻为R ，边长是L ，自线框从左边界进入磁场时开始计时，在外力作用下由静止开始，以垂直于磁场边界的恒定加速度a 进入磁场区域，t 1时刻线框全部进入磁场.若外力大小为F ，线框中电功率的瞬时值为P ，线框磁通量的变化率为ΔΦΔt ，通过导体横截面的电荷量为q ，（其中P-t 图象为抛物线）则这些量随时间变化的关系正确的是（）解析：线框做匀加速运动，其速度v ＝at ，感应电动势E ＝BLv ，线框进入磁场过程中受到的安培力F 安＝BIL ＝B 2L 2v R ＝B 2L 2at R ，由牛顿第二定律得F －B 2L 2at R ＝ma ，则F ＝B 2L 2atR＋ma ，故A 错误；线框中的感应电流I ＝E R ＝BLat R ，线框的电功率P ＝I 2R ＝（BLa ）2Rt 2，B 正确；线框的位移x ＝12at 2，磁通量的变化率ΔΦΔt ＝B ·ΔS Δt ＝B L ×12at 2t ＝12BLat ，C 错误；电荷量q ＝I －·Δt＝E －R ·Δt ＝ΔΦΔt R ·Δt ＝ΔΦR ＝BLx R ＝BL ×12at 2R ＝BLa 2R·t 2，D 正确. 答案：BD9.如图所示，竖直平面内有足够长的金属导轨，轨距为0.2 m ，金属导体ab 可在导轨上无摩擦地上下滑动，ab 的电阻为0.4 Ω，导轨电阻不计，导体ab 的质量为0.2 g ，垂直纸面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.2 T ，且磁场区域足够大，当导体ab 自由下落0.4 s 时，突然闭合开关S ，则：（1）试说出S 接通后导体ab 的运动情况；（2）导体ab 匀速下落的速度是多少？（g 取10 m/s 2）解析：（1）闭合S 之前导体ab 自由下落的末速度为v 0＝gt ＝4 m/s.S 闭合瞬间，导体产生感应电动势，回路中产生感应电流，ab 立即受到一个竖直向上的安培力.F 安＝BIL ＝B 2L 2v 0R＝0.016 N>mg ＝0.002 N.此刻导体所受到合力的方向竖直向上，与初速度方向相反，加速度的表达式为a ＝F 安－mgm＝B 2L 2v mR－g ，所以ab 做竖直向下的加速度逐渐减小的减速运动.当速度减小至F 安＝mg 时，ab 做竖直向下的匀速运动.（2）设匀速下落的速度为v m ，此时F 安＝mg ，即B 2L 2v m R ＝mg ，v m ＝mgR B 2L2＝0.5 m/s.10.如图甲所示，不计电阻的平行金属导轨与水平面成37°夹角放置，导轨间距为L ＝1 m ，上端接有电阻R ＝3 Ω，虚线OO ′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场.现将质量m ＝0.1 kg 、电阻r ＝1 Ω的金属杆ab 从OO ′上方某处垂直导轨由静止释放，杆下滑过程中始终与导轨垂直并保持良好接触，杆下滑过程中的v-t 图象如图乙所示.求：（取g ＝10 m/s 2，sin 37°＝0.6）图甲图乙（1）磁感应强度B .（2）杆在磁场中下滑0.1 s 过程中电阻R 产生的热量. 解析：（1）由题图乙得a ＝Δv Δt ＝0.50.1m/s 2＝5 m/s 2. 0.1 s 前，由牛顿第二定律有mg sin θ－f ＝ma ，代入数据得f ＝0.1 N.0.1 s 后匀速运动，有mg sin θ－f －F 安＝0.①而F 安＝BIL ＝B BLv R ＋r L ＝B 2L 2vR ＋r.②由①②得B ＝（mg sin θ－f ）（R ＋r ）L 2v＝（0.6－0.1）×（3＋1）12×0.5T ＝2 T. （2）I ＝BLv R ＋r ＝2×1×0.53＋1A ＝0.25 A ， Q R ＝I 2Rt ＝0.252×3×0.1 J ＝3160J. 11.如图所示，L 1＝0.5 m ，L 2＝0.8 m ，回路总电阻为R ＝0.2 Ω，物块M 的质量m ＝0.04 kg ，导轨光滑，开始时磁场B 0＝1 T.现使磁感应强度以ΔBΔt ＝0.2 T/s 的变化率均匀地增大，则当t 为多少时，M 刚好离开地面？（g 取10 m/s 2）解析：回路中原磁场方向向下，且磁通量增加，由楞次定律可以判知，感应电流的磁场方向向上，根据安培定则可以判知，ab 中的感应电流的方向是a →b ，由左手定则可知，ab 所受安培力的方向水平向左，从而向上拉起重物.设ab 中电流为I 时M 刚好离开地面，此时有F B ＝BIL 1＝mg I ＝E R E ＝ΔΦΔt ＝L 1L 2·ΔBΔtB ＝B 0＋ΔBΔtt 解得：F B ＝0.4 N ，I ＝0.4 A ，B ＝2 T ，t ＝5 s. 答案：5 s。

高中物理第四章电磁感应专题4.4 法拉第电磁感应定律试题新人教版选修3-2.doc

第4节法拉第电磁感应定律一、电磁感应定律 1．感应电动势（1）定义：在________中产生的电动势叫做感应电动势。

产生感应电动势的那部分导体相当于_____。

（2）产生条件：不管电路是否闭合，只要穿过电路的_____________，电路中就会产生感应电动势。

（3）方向判断：可假设电路闭合，由_______或______判断出感应电流的方向，产生感应电动势的那部分导体相当于电源，其中_________________。

2．电磁感应定律（1）内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的________成正比。

（2）表达式：ΔΔE t Φ=（单匝线圈），ΔΔE n tΦ=（多匝线圈）。

（3）感应电动势与感应电流的关系：遵循闭合电路欧姆定律，即EI R r=+。

3．应用法拉第电磁感应定律ΔΔE n tΦ=时应注意的几点（1）研究对象：ΔΔE nt Φ=的研究对象是一个回路，而不是一段导体。

（2）物理意义：ΔΔE n tΦ=求的是Δt 时间内的平均感应电动势，当Δt →0时，E 为瞬时感应电动势。

（3）ΔΔE n tΦ=求得的电动势是整个回路的感应电动势，而不是回路中某段导体的电动势。

整个回路的电动势为零，其回路中某段导体的电动势不一定为零。

（4）用公式ΔΔBE nSt=求感应电动势时，S 为线圈在磁场范围内的有效面积。

（5）若回路中与磁场方向垂直的面积S 及磁场应强度B 均随时间变化，则2211ΔB S B S E n t-=（），要特别注意题目要求的是哪个时刻的感应电动势。

4．磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ、磁通量的变化率ΔΔtΦ的比较比较项目磁通量Φ磁通量的变化量ΔΦ 磁通量的变化率ΔΔtΦ物理意义某时刻穿过某个面的磁感某一段时间内穿过某个面的穿过某个面的磁通量变化的线的条数磁通量的变化量快慢大小Φ=B·S，S是与B垂直的面的面积ΔΦ=Φ1–Φ2ΔΦ=B·ΔSΔΦ=S·ΔBΔΔΔΔSBt tΦ=⋅ΔΔΔΔBSt tΦ=⋅注意穿过某个面有方向相反的磁感线，则不能直接用Φ=B·S求解，应考虑相反方向的磁通量抵消后所剩余的磁通量开始时和转过180°时的平面都与磁场垂直，但穿过平面的磁通量是一正一负，ΔΦ=2BS，而不是0既不表示磁通量的大小，也不表示变化的多少，实际它就是单匝线圈上产生的电动势附注线圈平面与磁感线平行时，Φ=0，但ΔΔtΦ最大线圈平面与磁感线垂直时，Φ最大，但ΔΔtΦ=0二、导体切割磁感线时的感应电动势1．导体棒垂直于磁场运动，B、l、v两两垂直时如图甲所示，E=______。

人教版高中物理必选修3-2第四章《电磁感应》测试题(解析版)

—－可编辑修改，可打印——别找了你想要的都有！精品教育资料——全册教案，，试卷，教学课件，教学设计等一站式服务——全力满足教学需求，真实规划教学环节最新全面教学资源，打造完美教学模式第四章《电磁感应》测试题一、单选题(共15小题)1.电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器．如图a所示为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方置有一个连接到放大器的螺线管．一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号．若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间的变化如图b所示，则对应感应电流的变化为()A．B．C．D．2.物理学中的许多规律是通过实验发现的，下列说法中符合史实的是()A．法拉第通过实验发现了电磁感应现象B．牛顿通过理想斜面实验发现了物体的运动不需要力来维持C．奥斯特通过实验发现了电流的热效应D．卡文迪许通过扭秤实验测出了静电力常量3.金属圆环的圆心为O，金属棒Oa、Ob与金属环接触良好且可绕O在环上转动，整个装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示，当外力使Oa顺时针方向加速转动时，在Oa追上Ob之前，Ob将()A．顺时针方向转动B．逆时针方向转动C．先顺时针方向转动，后逆时针方向转动D．先逆时针方向转动，后顺时针方向转动4.如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，线圈的自感系数很大，线圈的直流电阻RL与灯泡的电阻R满足RL<R.在t＝0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开S.下列表示通过灯泡的电流随时间变化的图象中，正确的是()A．B．C．D．5.磁通量可以形象地理解为“穿过磁场中某一面积的磁感线条数”．在如图所示磁场中，S1、S2、S3为三个面积相同的相互平行的线圈，穿过S1、S2、S3的磁通量分别为Φ1、Φ2、Φ3且都不为0.下列判断正确的是()A．Φ1最大B．Φ2最大C．Φ3最大D．Φ1、Φ2、Φ3相等6.一根导体棒ab在水平方向的匀强磁场中自由下落，并始终保持水平方向且与磁场方向垂直．如图所示，则有()A．Uab＝0B．Ua＞Ub，Uab保持不变C．Ua＞Ub，Uab越来越大D．Ua＜Ub，Uab越来越大7.如图所示，一水平放置的矩形线框面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向斜向上，与水平面成30°角，现若使矩形线框以左边的边为轴转到竖直的虚线位置，则此过程中磁通量改变量的大小是()A．BSB．BSC．BSD． 2BS8.如图所示，在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd.当载流直导线中的电流逐渐增强时，导体ab和cd的运动情况是()A．一起向左运动B．一起向右运动C．ab和cd相向运动，相互靠近D．ab和cd相背运动，相互远离9.穿过某闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图象分别如图中的①～④所示，下列说法正确的是()A．图①有感应电动势，且大小恒定不变B．图②产生的感应电动势一直在变大C．图③在0～t1时间内的感应电动势是t1～t2时间内感应电动势的2倍D．图④产生的感应电动势先变大再变小10.在图中，条形磁铁以速度v远离螺线管，螺线管中的感应电流的情况是()A．穿过螺线管中的磁通量增加，产生感应电流B．穿过螺线管中的磁通量减少，产生感应电流C．穿过螺线管中的磁通量增加，不产生感应电流D．穿过螺线管中的磁通量减少，不产生感应电流11.如图所示，线框abcd放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，线框面积为S.a′b′cd为线框在垂直于磁场方向的投影，与线框平面的夹角为θ，则穿过线框的磁通量为()A．BSB．BS sinθC．BS cosθD．BS tanθ12.用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图所示．在每个线框进入磁场的过程中，M、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud.下列判断正确的是()A．Ua<Ub<Uc<UdB．Ua<Ub<Ud<UcC．Ua＝Ub<Uc＝UdD．Ub<Ua<Ud<Uc13.如图所示，一个闭合回路由两部分组成．右侧是电阻为r的圆形线圈，置于竖直向上均匀变化的磁场B1中，左侧是光滑的倾角为θ的平行导轨，宽度为d，其电阻不计．磁感应强度为B2的匀强磁场垂直导轨平面向上，且只分布在左侧，一个质量为m、电阻为R的导体棒ab此时恰好能静止在导轨上，下述判断不正确的是()A．圆形线圈中的磁场方向向上且均匀增强B．导体棒ab受到的安培力大小为mg sinθC．回路中的感应电流为D．圆形线圈中的电热功率为(r＋R)14.物理学家通过艰苦的实验来探究自然的物理规律，为人类的科学事业做出了巨大贡献，值得我们敬仰．下列描述中符合物理学史实的是()A．楞次经过严密实验与逻辑推导，最终确认了电磁感应的产生条件：闭合线圈中磁通量变化，并找到了感应电流的方向的判断规律B．安培发现了电流的磁效应并提出了分子电流假说C．奥斯特发现了电流的磁效应并提出了分子电流假说D．“闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比”，这是法拉第在对理论和实验资料严格分析后得出的法拉第电磁感应定律的内容15.现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图连接．在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑动变阻器的滑片P向左加速滑动时，电流计指针向右偏转，由此可以推断()A．线圈A向上移动或滑动变阻器的滑片P向右加速滑动，都能引起电流计指针向右偏转B．线圈A向上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向右偏转C．滑动变阻器的滑片P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流计指针静止在中央D．因为线圈A、线圈B绕线方向未知，故无法判断电流计指针偏转方向二、实验题(共3小题)16.如图是做探究电磁感应的产生条件实验的器材．(1)在图中用实线代替导线把它们连成实验电路．(2)由哪些操作可以使灵敏电流计的指针发生偏转()A．闭合开关B．断开开关C．保持开关一直闭合D．将线圈A从B中拔出(3)假设在开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏转，则当螺线管A向上拔出的过程中，灵敏电流计的指针向______(填“左”或“右”)偏转．17.在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图所示．它们是：①电流计②直流电源③带铁芯的线圈A④线圈B⑤电键⑥滑动变阻器(1)试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)．(2)怎样才能使线圈B中有感应电流产生？试举出三种方法．①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________；③________________________________________________________________________.18.如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置．(1)将图中所缺的导线补接完整；(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，那么合上开关后可能出现的情况有：(填“向左偏一下”、“向右偏一下”或“不动”)①将线圈A迅速插入线圈B时，灵敏电流计指针将________．②线圈A插入线圈B后，将滑动变阻器的滑片迅速向左拉时，灵敏电流计指针________．三、计算题(共3小题)19.如图甲所示，一端封闭的两条平行光滑长导轨相距L，距左端L处的右侧一段被弯成半径为的四分之一圆弧，圆弧导轨的左、右两段处于高度相差的水平面上．以弧形导轨的末端点O为坐标原点，水平向右为x轴正方向，建立Ox坐标轴．圆弧导轨所在区域无磁场；左段区域存在空间上均匀分布，但随时间t均匀变化的磁场B(t)，如图乙所示；右段区域存在磁感应强度大小不随时间变化，只沿x方向均匀变化的磁场B(x)，如图丙所示；磁场B(t)和B(x)的方向均竖直向上．在圆弧导轨最上端，放置一质量为m的金属棒ab，与导轨左段形成闭合回路，金属棒由静止开始下滑时左段磁场B(t)开始变化，金属棒与导轨始终接触良好，经过时间t0金属棒恰好滑到圆弧导轨底端．已知金属棒在回路中的电阻为R，导轨电阻不计，重力加速度为g.(1)求金属棒在圆弧轨道上滑动过程中，回路中产生的感应电动势E；(2)如果根据已知条件，金属棒能离开右段磁场B(x)区域，离开时的速度为v，求金属棒从开始滑动到离开右段磁场过程中产生的焦耳热Q；(3)如果根据已知条件，金属棒滑行到x＝x1位置时停下来，a．求金属棒在水平轨道上滑动过程中通过导体棒的电荷量q；b．通过计算，确定金属棒在全部运动过程中感应电流最大时的位置．20.如图所示，边长为L的正方形金属框abcd，质量为m，电阻为R，用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘，金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外．磁场随时间变化规律为B＝kt(k＞0)，已知细线所能承受的最大拉力为2mg，求：(1)线框中感应电流的方向；(2)分析线框的各边所受安培力的方向；(3)从t＝0开始，经多长时间细线会被拉断？21.如图，两光滑导体框ABCD与EFGH固定在水平面内，在D点平滑接触，A、C分别处于FE、HG 的沿长线上，ABCD是边长为a的正方形；磁感强度为B的匀强磁场竖直向上；导体棒MN置于导体框上与导体框良好接触，以速度v沿BD方向从B点开始匀速运动，已知线框ABCD及棒MN单位长度的电阻为r，线框EFGH电阻不计．求：(1)导体棒MN在线框ABCD上运动时，通过MN电流的最大值与最小值；(2)为维持MN在线框ABCD上的匀速运动，必须给MN施加一水平外力，用F(t)函数表示该力；(3)导体棒达D点时立即撤去外力，则它还能前进多远(设EF、GH足够长)?四、填空题(共3小题)22.如图所示，半径为R的圆形线圈，其中心位置处半径为r的虚线范围内有界匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面．若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为________．23.有一个称为“千人震”的趣味物理小实验，实验是用一节电动势为1.5 V的新干电池，几根导线、开关和一个用于日光灯上的镇流器来完成．几位做实验的同学手拉手成一串，和电池、镇流器、开关、导线连成图示实验电路，闭合开关，经过一段时间再断开开关，此过程中同学们会有触电的感觉．人有触电感觉发生在开关________(填“接通瞬间”、“断开瞬间”或“一直接通”)时，其原因是________________________________________________________________________.24.图甲为“探究电磁感应现象”实验中所用器材的示意图．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、B、电流计及开关连接成如图所示的电路．(1)开关闭合后，下列说法中正确的是________．A．只要将线圈A放在线圈B中就会引起电流计指针偏转B．线圈A插入或拔出线圈B的速度越大，电流计指针偏转的角度越大C．滑动变阻器的滑片P滑动越快，电流计指针偏转的角度越大D．滑动变阻器的滑片P匀速滑动时，电流计指针不会发生偏转(2)在实验中，如果线圈A置于线圈B中不动，因某种原因，电流计指针发生了偏转．这时，线圈B相当于产生感应电流的“电源”．这个“电源”内的非静电力是________．如果是因为线圈A插入或拔出线圈B，导致电流计指针发生了偏转．这时，是________转化为电能．(3)上述实验中，线圈A可等效为一个条形磁铁，将线圈B和灵敏电流计简化如图乙所示．当电流从正接线柱流入灵敏电流计时，指针向正接线柱一侧偏转．则乙图中灵敏电流计指针向其________接线柱方向偏转(填“正”或“负”)．五、简答题(共3小题)25.如果磁场是用变化的电流来获取的，导体用整块铁代替，如图所示．请问铁块中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？26.如图所示，有两个同心导体圆环．内环中通有顺时针方向的电流，外环中原来无电流．当内环中电流逐渐增大时，外环中有无感应电流？方向如何？27.如图所示，在同一平面内的a、b两线圈，当开关S闭合和断开瞬间，b线圈中感应电流的方向如何？答案解析1.【答案】D【解析】在0～时间内，磁通量增加但增加的越来越慢，因此感应电流越来越小，到时刻，感应电流减小到零，在～t0间内，磁通量越来越小，感应电流反向，磁通量变化的越来越快，感应电流越来越大，到t0时刻达到反向最大值，从这两段时间断定选项D正确，A、B、C错误．2.【答案】A【解析】法拉第通过实验发现了电磁感应现象，A正确；伽利略通过理想斜面实验发现了物体的运动不需要力来维持，故B错误；奥斯特通过实验发现了电流的磁效应，故C错误；卡文迪许通过实验测出了引力常量，故D错误．3.【答案】A【解析】根据楞次定律，感应电流的磁通量总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，aOb和优弧ab构成的平面的磁通量在减少，所以Ob顺时针转动以阻止磁通量的减少，aOb和劣弧ab构成的平面磁通量在增加，所以Ob顺时针方向转动以减少磁通量的增加，所以应选A.4.【答案】D【解析】S闭合瞬间，由于线圈的自感系数很大，故在线圈中产生很大的自感电动势，阻碍电流的增大，线圈中此时的电流几乎为零，而灯泡中有电流通过，随时间的推移，线圈对电流的阻碍作用减弱，线圈中的电流不断增大，流过电源的电流也在增大，路端电压不断减小，故通过灯泡的电流不断减小；当稳定时，由于RL<R，故线圈中的电流大于灯泡中的电流；当S断开后，线圈相当于电源对灯泡供电，回路中的电流将在稳定时通过线圈电流的基础上不断减小，通过灯泡中的电流方向与S断开前方向相反，D正确．5.【答案】A【解析】从图中可看出，穿过线圈S1的磁感线条数最多，所以磁通量最大．故B、C、D错误，A 正确．6.【答案】D【解析】ab棒向下运动时，可由右手定则判断，感应电流方向为a→b，所以Ub＞Ua，由Uab＝E＝Blv及棒自由下落时v越来越大，可知Uab越来越大，故D选项正确．7.【答案】C【解析】Φ是标量，但有正负之分，在计算ΔΦ＝Φ2－Φ1时必须注意Φ2、Φ1的正负，要注意磁感线从线框的哪一面穿过，此题中在开始位置磁感线从线框的下面穿进，在末位置磁感线从线框的另一面穿进，Φ2、Φ1一正一负，再考虑到有效面积，故此题选C.8.【答案】C【解析】由于ab和cd电流方向相反，所以两导体运动方向一定相反，排除A、B；当载流直导线中的电流逐渐增强时，穿过闭合回路的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流总是阻碍穿过回路磁通量的变化，所以两导体相互靠近，减小面积，达到阻碍磁通量增加的目的，故选C.9.【答案】C【解析】感应电动势E＝，而对应Φ－t图象中图线的斜率，根据图线斜率的变化情况可得：①中无感应电动势；②中感应电动势恒定不变；③中感应电动势0～t1时间内的大小是t1～t2时间内大小的2倍；④中感应电动势先变小再变大．10.【答案】B【解析】条形磁铁从左向右远离螺线管的过程中，穿过线圈的原磁场方向向下，且磁通量在减小，所以能产生感应电流．故选B.11.【答案】C【解析】矩形线圈abcd如题图所示放置，匀强磁场方向竖直向下，平面abcd与水平方向成θ角，此时通过线框的磁通量为Φ1＝BS cosθ，故C正确．12.【答案】B【解析】Ua＝BLv，Ub＝BLv，Uc＝·B·2Lv＝BLv，Ud＝B·2L·v＝BLv，故选B.13.【答案】D【解析】导体棒此时恰好能静止在导轨上，根据左手定则，感应电流的方向b→a，感应电流的磁场方向向下，则右侧圆形线圈中的磁场应均匀增加，A正确；由导体棒平衡有：F安＝mg sinθ，B 正确；根据安培力公式F＝B2dI＝mg sinθ，所以I＝，C正确；圆形线圈中的电热功率P＝r，D错误．14.【答案】D【解析】电磁感应的产生条件是法拉第通过实验找到的，感应电流的方向规律是楞次找到的，选项A错误；奥斯特发现电流周围存在磁场即电流的磁效应，但提出分子电流假说的是安培，选项B、C错误；“闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比”，这是法拉第在对理论和实验资料严格分析后得出的法拉第电磁感应定律的内容．选项D正确．15.【答案】B【解析】当P向左滑动时，电阻变大，通过线圈A的电流减小，则通过线圈B中的的磁场减弱，磁通量减少，线圈B中有使电流计指针向右偏转的感应电流通过；当线圈A向上移动或断开开关，则通过线圈B中的原磁场减弱，磁通量减少，所以线圈B中也有使电流计指针向右偏转的感应电流通过；而滑动变阻器的滑片P向右滑动，则通过线圈B中的原磁场增强，磁通量增加，所以线圈B中有使电流计指针向左偏转的感应电流通过，故B选项正确．16.【答案】(1)见解析(2)ABD(3)右【解析】(1)将灵敏电流计与大线圈B组成闭合回路，电源、开关、小线圈A组成闭合回路，电路图如图所示．(2)将开关闭合或断开，导致穿过线圈的磁通量变化，产生感应电流，灵敏电流计指针偏转，故A、B正确；保持开关一直闭合，则穿过线圈B的磁通量不变，没有感应电流产生，灵敏电流计指针偏转，故C错误；将螺线管A插入(或拔出)螺线管B时穿过线圈B的磁通量发生变化，线圈B中产生感应电流，灵敏电流计指针偏转，故D正确．(3)在开关闭合的瞬间，穿过线圈B的磁通量增大，灵敏电流计的指针向左偏转，则当螺线管A向上拔出的过程中，穿过线圈B的磁通量减小，灵敏电流计的指针向右偏转．17.【答案】(1)如图所示(2)①闭合开关②断开开关③开关闭合时移动滑动变阻器滑片【解析】(1)使线圈A与电键、直流电源、滑动变阻器串联，线圈B与电流计连成闭合回路；(2)只要能使穿过线圈B的磁通量发生变化，就可以使线圈B中产生感应电流．18.【答案】(1)电路连接如图(2)①向右偏转一下②向左偏转一下【解析】(1)电路连接如图(2)因在闭合开关时，电路中的电流变大，磁通量增大，此时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，则当将线圈A迅速插入线圈B时，磁通量也是增大的，则灵敏电流计指针将向右偏转一下；线圈A 插入线圈B后，将滑动变阻器的滑片迅速向左拉时，电路中的电流减小，磁通量减小，则灵敏电流计指针向左偏转一下．19.【答案】(1)L2(2)＋mg－mv2(3)，x＝ 0处，感应电流最大【解析】(1)由图乙可知＝，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势E＝＝L2＝L2①(2)当金属棒在弧形轨道上滑行过程中，产生的焦耳热Q1＝t＝金属棒在弧形轨道上滑行过程中，根据机械能守恒定律mg＝mv②金属棒在水平轨道上滑行的过程中，产生的焦耳热为Q2，根据能量守恒定律Q2＝mv－mv2＝mg－mv2，所以，金属棒在全部运动过程中产生的焦耳热Q＝Q1＋Q2＝＋mg－mv2.(3)a.根据图丙，x＝x1(x1<x0)处磁场的磁感应强度B1＝.设金属棒在水平轨道上滑行时间为Δt.由于磁场B(x)沿x方向均匀变化，根据法拉第电磁感应定律Δt时间内的平均感应电动势＝＝＝，所以，通过金属棒电荷量q＝Δt＝Δt＝b．金属棒在弧形轨道上滑行过程中，根据①式，I1＝＝金属棒在水平轨道上滑行过程中，由于滑行速度和磁场的磁感应强度都在减小，所以，在此过程中，金属棒刚进入磁场时，感应电流最大．。

高中物理第四章电磁感应中的电路问题练习新人教选修

4.5.4电磁感应与电路一．选择题（本题共15个小题，其中为 7、8、9、10、13、14、15小题为多选）1.【马玉龙】用均匀导线做成的正方形线框每边长为0.2m, 正方形一半放在和纸面垂直向里的匀强磁场中,如图所示, 当磁场以10T/s的变化率增强时, 线框中a、b两点电势差是( )A. U ab＝0.1VB. U ab＝－0.1VC. U ab＝0.2VD. U ab＝－0.2V2．【马玉龙】穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒钟均匀地减少2 Wb，则( ) A．线圈中感生电动势每秒钟增加2 VB．线圈中感生电动势每秒钟减少2 VC．线圈中无感生电动势D．线圈中感生电动势保持不变3．【马玉龙】如图所示，闭合电路中一定长度的螺线管可自由伸缩，通电时灯泡有一定的亮度，若将一软铁棒从螺线管一端迅速插入螺线管内，则在插入过程中( ) A．灯泡变亮，螺线管缩短B．灯泡变暗，螺线管缩短C．灯泡变亮，螺线管伸长D．灯泡变暗，螺线管伸长4．【武剑龙】如图，MN、GH为平行导轨，AB、CD为跨在导轨上的两根横杆，导轨和横杆均为导体．有匀强磁场垂直于导轨所在平面，方向如图．I表示回路中的电流( ) A．当AB不动而CD向右滑动时，I≠0且沿顺时针方向B．当AB向左而CD向右滑动且速度大小相等时，I＝0C．当AB、CD都向右滑动且速度大小相等时，I＝0D．当AB、CD都向右滑动，且AB速度大于CD时，I≠0且沿逆时针方向5．【武剑龙】如图所示，平行金属导轨间距为d，一端跨接电阻R，匀强磁场磁感应强度为B，方向垂直于导轨平面，一根长金属棒与导轨成θ角放置，棒与导轨电阻不计，当棒沿垂直于棒的方向以恒定速率v在导轨上滑行时，通过电阻的电流是( )A.Bdv Rsin θB.Bdv RC.Bdvsin θRD.Bdvcos θR6．【武剑龙】如图所示，水平导轨的电阻忽略不计，金属棒ab 和cd的电阻多别为Rab和Rcd，且Rab＞Rcd，处于匀强磁场中。

2019_2020学年高中物理第四章电磁感应习题课一电磁感应中的电路和图象问题练习含解析新人教版选修

第四章习题课(一) 电磁感应中的电路和图象问题「基础达标练」1．(2019·福州期末)一个面积S ＝4×10－2 m 2、匝数n ＝100匝的线圈，放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B 随时间t 变化的规律如图所示，则下列判断正确的是( )A ．在开始的2 s 内穿过线圈的磁通量变化率等于－0.08 Wb/sB ．在开始的2 s 内穿过线圈的磁通量的变化量等于零C ．在开始的2 s 内线圈中产生的感应电动势等于－0.08 VD ．在第3 s 末线圈中的感应电动势等于零解析：选A 分析图象可知，开始2 s 内，线圈的磁通量的变化量不为零，B 选项错误；磁感应强度的斜率ΔB Δt ＝－2 T/s ，磁通量变化率ΔΦΔt ＝ΔB Δt·S ＝－8×10－2 Wb/s ，A 选项正确；根据法拉第电磁感应定律可知，E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔB Δt·S ＝8 V ，感应电动势大小为8 V ，C 选项错误；第3 s 末线圈中的磁通量为零，磁通量的变化率不为零，感应电动势不等于零，D 选项错误．2．磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈．当以速度v 0刷卡时，在线圈中产生感应电动势，其E t 关系如图所示．如果只将刷卡速度改为v 02，线圈中的E t 关系可能是图中的( )解析：选D 磁卡磁条的磁化区通过检测线圈时，检测线圈中产生电动势，当刷卡速度由v 0变成v 02时，电动势的大小由E 0＝Blv 0变为E ′＝Blv 02；刷卡器的长度一定，当刷卡速度由v 0变成v 02时，刷卡时间由t 0变为2t 0，故D 选项正确．3．(多选)如图，AB 、CD 是两根固定的足够长的平行金属导轨，放置在水平面上，电阻不计，间距为L ，MN 是一根电阻为R 、长度为L 的金属杆，导轨间加垂直于纸面向里的匀强磁场，AC 间有一电阻r ＝R 2.现用力拉MN 以恒定的速度向右匀速运动，当开关S 断开时，MN 两点间电势差为U 1；当开关S 闭合时，MN 两点间电势差为U 2，则正确的是( )A ．U 1＝0，U 2≠0B ．U 1≠0，U 2≠0C ．U 1∶U 2＝3∶2D ．U 1∶U 2＝3∶1解析：选BD 当开关S 断开时，MN 两点间电势差为U 1＝BLv ；当开关S 闭合时，MN 两点间电势差为U 2＝BLv 32R ·R 2＝13BLv ＝U 13，B 、D 正确． 4.如图所示，矩形闭合线圈abcd 竖直放置，OO ′是它的对称轴，通电直导线AB 与OO ′平行，设沿adcba 方向为感应电流的正方向，初始线圈位置处于AB 与OO ′决定的平面，则在线圈转动半圈的时间内线圈中感应电流随时间变化关系正确的是( )解析：选B 直导线中通有向上的电流，根据安培定则，通过线圈的磁场方向垂直于纸面向里，在线圈转动半圈的时间内线圈中磁通量先减小到0，然后反向增大，根据楞次定律，感应电流的方向始终是逆时针的方向．刚开始时，ab 边与cd 边运动的方向与磁场的方向之间的夹角小，所以感应电动势小．当转过90°时，ab 边与cd 边运动的方向与磁感线的方向垂直，感应电动势最大，故B 正确.5.如图所示，一个半径为L 的半圆形硬导体AB 以速度v ，在水平U 形框架上匀速滑动，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( )A ．BLv ；BLvR 0R 0＋rB ．2BLv ；BLvC ．2BLv ；2BLvR 0R 0＋rD ．BLv ；2BLv解析：选C 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 ＝2BLv ，AB 间的电势差U AB ＝E R 0＋r R 0＝2BLvR 0R 0＋r ，C 正确． 6．电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器．如图甲为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管．一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号．若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间的变化如图乙所示，则对应感应电流的变化为( )解析：选B 由感应电流公式I ＝E R ＝n ΔΦR Δt知，感应电流的大小与磁通量的变化率成正比，在Φt 图线上各点切线的斜率的绝对值正比于感应电流的大小，斜率的正负号表示电流的方向．根据图乙，在0～t 0时间内，感应电流I 的大小先减小到零，然后逐渐增大，电流的方向改变一次，B 正确．7．如图甲所示，光滑导轨水平放置在竖直方向的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B 随时间的变化规律如图乙所示(规定向下为正方向)，导体棒ab 垂直导轨放置，除电阻R 的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab 在水平外力F 的作用下始终处于静止状态．规定a →b 的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力的正方向，则在0～2t 0时间内，能正确反映流过导体棒ab 的电流与时间或外力与时间关系的图线是( )解析：选D 在0～t 0时间内磁通量为向上减少，t 0～2t 0时间内磁通量为向下增加，两者等效，且根据B t 图线可知，两段时间内磁通量的变化率相等，根据楞次定律可判断0～2t 0时间内均产生由b 到a 的大小和方向不变的感应电流，选项A 、B 均错误；在0～t 0可判断所受安培力的方向水平向右，则所受水平外力的方向向左，大小F ＝BIL ，随B 的减小呈线性减小；在t 0～2t 0时间内，可判断所受安培力的方向水平向左，则所受水平外力的方向向右，大小F ＝BIL ，随B 的增加呈线性增加，故选项D 正确．8.如图所示，磁感应强度为B 的匀强磁场仅存在于边长为2L的正方形abcd 中，在这个正方形的同一平面内，有一电阻为R 、边长为L 的正方形导体线圈ABCD ，以速度v 匀速通过磁场．从BC边进入磁场开始计时，试回答下列问题，并用图象表示出来．(1)穿过线圈的磁通量Φ随时间t 如何变化？(2)线圈中电流I 随时间t 如何变化？(3)线圈所受安培力F 随时间t 如何变化？解析：(1)由于本题中线圈的速度不变，可根据题意把整个过程从时间上分成三段，即0～L v (BC 边进磁场到AD 边进磁场)、L v ～2L v(整个线圈都在磁场中)、2L v ～3L v(BC 边出磁场到AD 边出磁场)三个时间段．根据磁通量的公式Φ＝B ·S 可知，穿过线圈的磁通量在第一段时间内从零均匀增大到最大值，然后在第二段时间内保持最大值不变，在第三段时间内均匀减小直到零(如图所示)．(2)由法拉第电磁感应定律可以知道只有通过闭合回路的磁通量发生变化时才有感应电动势BLv 和感应电流BLv R 产生，所以只有在第一段时间内和第三段时间内才有感应电动势和感应电流，且由楞次定律可知，两次的感应电流大小相等但方向相反(以逆时针方向为正方向)，如图所示．(3)通过安培力计算公式F ＝BIL 及左手定则，在第一段时间内和第三段时间内有安培力，大小都等于B 2L 2v R且同向(以水平向左为正方向)，如图所示．答案：见解析「能力提升练」1.如图所示，竖直平面内有一金属环，半径为a ，总电阻为R (指剪开拉直时两端的电阻)，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 连接的长度为2a 、电阻为R 2的导体棒AB 由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B 点的线速度为v ，则这时导体棒AB 两端的电压大小为( )A.Bav 3 B.Bav 6 C.2Bav 3 D.Bav解析：选A 摆到竖直位置时，导体棒AB 切割磁感线的瞬时感应电动势E ＝B ·2a ·⎝ ⎛⎭⎪⎫12v ＝Bav .由闭合电路欧姆定律得，U AB ＝ER 2＋R 4·R 4＝13Bav ，故A 正确． 2．如图所示的甲、乙、丙中，除导体棒ab 可动外，其余部分均固定不动，甲图中的电容器C 原来不带电，设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，导体棒和导轨间的摩擦也不计，图中装置均在水平面内，且都处于方向垂直于水平面(纸面)向下的匀强磁场中，导轨足够长．现给导体棒ab 一个向右的初速度v 0，在甲、乙、丙三种情形下导体棒ab 的最终运动状态是( )A ．三种情形下导体棒ab 最终都做匀速运动B ．图甲、丙中，ab 棒最终将做匀速运动；图乙中，ab 棒最终静止C ．图甲、丙中，ab 棒最终将以相同速度做匀速运动；图乙中，ab 棒最终静止D ．三种情形下导体棒ab 最终都静止解析：选B 题图甲中ab 棒运动后给电容器充电，当充电完成后，棒以一个小于v 0的速度向右匀速运动．题图乙中构成了回路，最终棒的动能完全转化为电热，棒停止运动．题图丙中棒先向右减速为零，然后反向加速至匀速．故B 正确．3．(多选)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．如图所示，在ab 的左侧存在一匀强磁场，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( )A ．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U ab ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪14k πr 2 解析：选BD 根据楞次定律和安培定则，圆环中将产生顺时针方向的感应电流，且具有扩张的趋势，A 错误，B 正确；根据法拉第电磁感应定律，圆环中产生的感应电动势大小为E ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪ΔB ·πr 22Δt ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪12k πr 2，由电阻定律知R ＝ρ2πr S ，所以感应电流的大小为I ＝E R ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪krS 4ρ，C 错误；根据闭合电路欧姆定律可得a 、b 两点间的电势差U ab ＝I ·R 2＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪14k πr 2，D 正确． 4．如图甲所示，固定在水平桌面上的光滑金属框架cdef 处于方向竖直向下的匀强磁场中，金属杆ab 与金属框架接触良好．在两根导轨的端点d 、e 之间连接一电阻，其他部分电阻忽略不计．现用一水平向右的外力F 作用在金属杆ab 上，使金属杆由静止开始向右在框架上滑动，运动中杆ab 始终垂直于框架．图乙为一段时间内金属杆受到的安培力F 安随时间t 的变化关系，则图中可以表示外力F 随时间t 变化关系的图象是( )解析：选D ab 切割磁感线产生感应电动势E ＝Blv ，感应电流为I ＝Blv R ，安培力F 安＝B 2l 2v R，所以v ∝F 安，再由题图乙知v ∝t ，金属杆的加速度为定值．又由牛顿第二定律得F －F 安＝ma ，即F ＝F 安＋ma ，可知D 项正确．5．如图所示，倾角为α的光滑导轨上端接入一定值电阻，Ⅰ和Ⅱ是边长都为L 的两正方形磁场区域，其区域内的磁场方向都垂直于导轨平面向上，区域Ⅰ中磁场的磁感应强度为B 1，恒定不变，区域Ⅱ中磁场随时间按B 2＝kt 变化，一质量为m 、电阻为r 的金属杆穿过区域Ⅰ垂直地跨放在两导轨上，并恰能保持静止(金属杆所受安培力沿斜面向上)．试求：(1)通过金属杆的电流大小；(2)定值电阻的阻值为多大？解析：(1)对金属杆：mg sin α＝B 1IL ①解得I ＝mg sin αB 1L.② (2)感应电动势E ＝ΔΦΔt ＝ΔB 2ΔtL 2＝kL 2③ 闭合电路的电流I ＝ER ＋r ④联立②③④得R ＝E I －r ＝kB 1L 3mg sin α－r . 答案：(1)mg sin αB 1L (2)kB 1L 3mg sin α－r 6．如图所示，两个电阻的阻值分别为R 和2R ，其余电阻不计，电容器的电容为C ，匀强磁场的磁感应强度为B ，方向垂直纸面向里，金属棒ab 、cd 接入电路的长度均为l ，当棒ab 以速度v 向左做切割磁感线运动，棒cd 以速度2v 向右做切割磁感线运动时，电容器所带的电荷量为多少？哪一个极板带正电？解析：金属棒ab 、cd 做切割磁感线运动时，分别产生感应电动势E 1、E 2，相当于两个电源，等效电路如图所示．由法拉第电磁感应定律得E 1＝Blv ，E 2＝2Blv ，电容器充电后相当于断路，右侧回路中没有电流，若设f 点的电势为零，则c 点电势为φc ＝E 2＝2Blv .设左侧回路中电流为I ，由欧姆定律得I ＝E 13R ＝Blv 3R，电阻R 上的电流方向为f →e ，则φe ＝－IR ＝－Blv 3，电容器两端的电压为U ce ＝φc －φe ＝7Blv 3，电容器所带电荷量为Q ＝CU ce ＝7BClv 3，因φc >φe ，故电容器右极板电势高，所以右极板带正电．答案：7BClv 3右极板。

高中物理第四章电磁感应综合限时练习新人教选修

4.7.1 电磁感应综合一．选择题（本题共20个小题，其中为小题为多选）1．【陈力竟】如图9-1所示，M 1N 1与M 2N 2是位于同一水平面内的两条平行金属导轨，导轨间距为L 磁感应强度为B 的匀强磁场与导轨所在平面垂直，ab 与ef 为两根金属杆，与导轨垂直且可在导轨上滑动，金属杆ab 上有一伏特表，除伏特表外，其他部分电阻可以不计，则下列说法正确的是（） A ．若ab 固定ef 以速度v 滑动时，伏特表读数为BLvB ．若ab 固定ef 以速度v 滑动时，ef 两点间电压为零C ．当两杆以相同的速度v 同向滑动时，伏特表读数为零D ．当两杆以相同的速度v 同向滑动时，伏特表读数为2BLv1.答案：AC2．【陈力竟】如图9-2所示，匀强磁场存在于虚线框内，矩形线圈竖直下落。

如果线圈中受到的磁场力总小于其重力，则它在1、2、3、4位置时的加速度关系为（） A ．a 1＞a 2＞a 3＞a 4 B ．a 1 = a 2 = a 3 = a 4C ．a 1 = a 2＞a 3＞a 4D ．a 4 = a 2＞a 3＞a 12.答案：C3．【陈力竟】如图9-4所示，在U 形金属架上串入一电容器，金属棒ab 在金属架上无摩擦地以速度v 向右运动一段距离后突然断开开关，并使ab 停在金属架上，停止后，ab 不再受外力作用。

现合上开关，则金属棒的运动情况是（） A ．向右做初速度为零的匀加速运动 B ．在某位置附近来回振动C ．向右做初速度为零的加速运动，后又改做减速运动D ．向右做变加速运动，后改做匀速运动3.答案：D4．【陈力竟】如图9-5所示，电路中，L 为一自感线圈，两支路电阻相等，则（） A ．闭合开关S 时，稳定前电流表A 1的示数小于电流表A 2的示数 B ．闭合开关S 时，稳定前电流表A 1的示数等于电流表A 2的示数 C ．闭合开关S 时，稳定前电流表A 1的示数大于电流表A 2的示数D ．断开开关S 时，稳定前电流表A 1的示数等于电流表A 2的示数图9-1图9-2图9-4图9-54.答案：D5．【马玉龙】如图9-7所示，在一根软铁棒上绕有一个线圈，a 、b 是线圈的两端，a 、b 分别与平行导轨M 、N 相连，有匀强磁场与导轨面垂直，一根导体棒横放在两导轨上，要使a 点的电势均比b 点的电势高，则导体棒在两根平行的导轨上应该（） A ．向左加速滑动 B ．向左减速滑动C ．向右加速滑动D ．向右减速滑动5.答案：CD6．【马玉龙】在赤道平面上空沿东西方向水平放置一根直导线，如果让它保持水平位置自由下落，那么导线两端的电势差（A ）为零（B ）不为零（C ）恒定不变（D ）以上说法均不对7．【马玉龙】如图所示，闭合矩形铜框的两条边与一闭合铜环相切，环可沿矩形框的长边滑动，整个装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直它们所在的平面向里，当环向右运动时，下列说法中正确的是（A ）因铜环内磁通量不变，铜环中无电流（B ）矩形铜框中有顺时针方向的电流（C ）矩形铜框中有逆时针方向的电流（D ）铜环中一定有电流8．【马玉龙】有一种高速磁悬浮列车的设计方案是在每节车箱底部安装强磁铁(磁场方向向下)，并在两条铁轨之间沿途平放一系列线圈.下列说法中不正确的是（A ）车运动时，通过线圈的磁通量会发生变化（B ）车速度越快，通过线圈的磁通量变化越快（C ）列车运动时，线圈中会产生感应电流（D ）线圈中的感应电流的大小与列车速度无关9. 【马玉龙】如图所示，挂在弹簧下端的条形磁铁在闭合线圈内振动，如果空气阻力不计，则： ( )A ．磁铁的振幅不变B ．磁铁做阻尼振动C ．线圈中有逐渐变弱的直流电D ．线圈中逐渐变弱的交流电 9.答案： BD10.【牛志军】如图所示，在光滑水平面上有一个竖直向上的匀强磁场，分布在宽度为l 的区域内。

高中物理第四章电磁感应第4节法拉第电磁感应定律

4 法拉第电磁感应定律1.闭合电路中产生的感应电动势的大小,跟穿过这一闭合电路的下列哪个物理量成正比()A.磁通量B.磁感应强度C.磁通量的变化率D.磁通量的变化量解析:根据法拉第电磁感应定律表达式E=n知,闭合电路中感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比,而与磁通量Φ、磁感应强度B、磁通量的变化量ΔΦ无关,所以选项A、B、D错误,选项C正确。

答案:C2.穿过一个单匝线圈的磁通量,始终以每秒均匀地增加2 Wb,则()A.线圈中的感应电动势每秒增大2 VB.线圈中的感应电动势每秒减小2 VC.线圈中的感应电动势始终为2 VD.线圈中不产生感应电动势解析:根据题意,穿过线圈的磁通量始终每秒均匀增加2 Wb,即穿过线圈的磁通量的变化率=2 Wb/s,由法拉第电磁感应定律知E=n=2 V,所以选C。

答案:C3.如图所示,有一匝接在电容器C两端的圆形导线回路,垂直于回路平面以内存在着向里的匀强磁场B,已知圆的半径r=5 cm,电容C=20 μF,当磁场B以4×10-2 T/s的变化率均匀增加时,则()A.电容器a板带正电,电荷量为2π×10-9 CB.电容器a板带负电,电荷量为2π×10-9 CC.电容器b板带正电,电荷量为4π×10-9 CD.电容器b板带负电,电荷量为4π×10-9 C解析:根据楞次定律可判断a板带正电,线圈中产生的感应电动势E=πr2=π×10-4 V,板上带电荷量Q=CE=2π×10-9 C,选项A正确。

答案:A4.(多选)如图所示为地磁场磁感线的示意图,在北半球地磁场的竖直分量向下。

飞机在我国上空匀速巡航,机翼保持水平,飞行高度保持不变。

由于地磁场的作用,金属机翼上有电势差。

设飞行员左方机翼末端处的电势为φ1,右方机翼末端处的电势为φ2,则()A.若飞机从西往东飞,φ1比φ2高B.若飞机从东往西飞,φ2比φ1高C.若飞机从南往北飞,φ1比φ2高D.若飞机从北往南飞,φ2比φ1高解析:由右手定则可知机翼左端电势比右端电势高,即φ1>φ2,A、C项正确。

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【马玉龙】穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒钟均匀地减少2 Wb
为跨在导轨上的两根横杆，导轨和横杆均
表示回路中的电流( )
R，匀强磁场磁感应强度为
角放置，棒与导轨电阻不计，当棒沿垂直于
，处于匀强磁场中。

金属棒
在外力作用下处于静止状态，下面说法正确
的斜面上，导轨的左端接有电阻
属导轨之间接有定
垂直并良好接触且
磁场中，磁场方向与作用下加速上升的一段时间内，
的金属圆环，放在图示的匀强磁场中，磁
放在圆环上，以v0向左运动，
的平行光滑金属导轨，置于磁感强度为B
的电阻．一根与导轨接触良好、
的作用下以速度v向右匀速运动，
放在圆环上，它与圆环始终保持良好的接触，
接在光滑水平导轨上，轨距0.1 整个装置处于磁感应强度B＝1 T的匀强磁
【马玉龙】如图(甲),一圆形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
【马玉龙】如图所示,竖直平面内有一金属环,半径为a,总电阻为R(指拉直时两端的电磁感应强度为的匀强磁场垂直穿过环平面,在环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为
的导体棒AB,AB由水平位置紧贴环面摆下
的电压大小为(
A.
B.
C.
D.Bav
根据楞次定律或右手定则判断出，通过电阻R的电流方向为M→R→P，选项
，所以，ab两点间的电压为路端电压，
所以a端电势比b端高，选项
的作用下做匀速运动，所以安培力与外力F等大反向，安培力做的功与外做的功大小相等，又因为电路中产生的焦耳热等于安培力做的功，所以电路中产生的焦耳
本题考查了楞次定律及右手定则，当金属棒向右匀速运动而切割磁感线时，
a→b，根据电流从电源(ab相当于电
由闭合电路欧姆定律得电流大小为：，电流方向从路端电压为
- 11 -。