高二电磁感应经典例题

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高二物理电磁感应经典例题与模拟题

电磁感应经典例题第一讲基本定律一、楞次定律1、定律：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

注意点：阻碍“变化”而非阻碍原磁场本身；两个磁场的存在。

2、能量实质：发电结果总是阻碍发电过程本身——能量守恒决定了楞次定律的必然结果。

触头向左移动，判断移动过程中线圈的感应电流的方向。

【解说】法一：按部就班应用楞次定律；法二：应用“发电结果总是阻碍发电过程本身”。

由“反抗磁通增大”→线圈必然逆时针转动→力矩方向反推感应电流方向。

【答案】上边的电流方向出来（下边进去）。

〖学员思考〗如果穿过线圈的磁场是一对可以旋转的永磁铁造成的，当永磁铁逆时针旋转时，线圈会怎样转动？〖解〗略。

〖答〗逆时针。

——事实上，这就感应电动机的基本模型，只不过感应电动机的旋转磁场是由三相交流电造就的。

3、问题佯谬：在电磁感应问题中，可能会遇到沿不同途径时得出完全相悖结论的情形，这【例题2】如图10-2所示，在匀强磁场中，有圆形的弹簧线圈。

试问：当磁感应强度逐渐减小时，线圈会扩张还是会收缩？【解说】解题途径一：根据楞次定律之“发电结果总是阻碍发电过程本身”，可以判断线圈应该“反抗磁通的减小”，故应该扩张。

解题途径二：不论感应电流方向若何，弹簧每两圈都是“同向平行电流”，根据安培力的常识，它们应该相互吸引，故线圈应该收缩。

这两个途径得出的结论虽然是矛盾的，但途径二有不严谨的地方，因为导线除了受彼此间的安培力之外，还受到外磁场的安培力作用，而外磁场的安培力是促使线圈扩张的，所以定性得出结论事实上是困难的。

但是，途径一源于能量守恒定律，站的角度更高，没有漏洞存在。

【答案】扩张。

〖学员思考〗如图10-3所示，在平行、水平的金属导轨上有两根可以自由滚动的金属棒，当它们构成闭合回路正上方有一根条形磁铁向下运动时，两根金属棒会相互靠拢还是相互远离？〖解〗同上。

〖答〗靠拢。

二、法拉第电磁感应定律1、定律：闭合线圈的感应电动势和穿过此线圈的磁通量的变化率成正比。

高二物理专题练习电磁感应典型例题

典型例题——电磁感觉与电路、电场相联合1．以下图，螺线管的导线的两头与两平行金属板相接，一个带负电的通草球用丝线悬挂在两金属板间，并处于静止状态，A B若条形磁铁忽然插入线圈时，通草球的运动状况是（）A 、向左摇动B、向右摇动C、保持静止D、没法确立N解：当磁铁插入时，穿过线圈的磁通量向左且增添，线圈产S生感觉电动势，所以线圈是一个产生感觉电动势的电路，相当于一个电源，其等效电路图如图，所以 A 板带正电， B 板带负电，故小球受电场力向左答案： A3．以下图，匀强磁场 B=0.1T ，金属棒 AB 长，与框架宽度相同，电阻为R=1/3 Ω,框架电阻不计，电阻 R1=2Ω，R2=1Ω当金属棒以 5m/s 的速度匀速向左运动时，求：(1)流过金属棒的感觉电流多大？×10-8 C(2)若图中电容器 C 为 0.3 μF，则充电量多少？(1)0.2A ， (2)4解：（ 1）金属棒AB 以 5m/s 的速度匀速向左运动时，切割磁感线，产生的感觉电动势为 E Blv ，得 E5V0.2V ，2，R总 1，所以电流I由串并联知识可得 R外3（ 2）电容器 C 并联在外电路上，U外0.4 V由公式Q10 60.4 C 4 108C33 4．（ 2003 上海）粗细均习的电阻丝围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面，其界限与正方形线框的边平行。

现使线框以相同大小的速度沿四个不一样方向平移出磁场，如图100-1所示，则在移出过程中线框的一边a、 b 两点间电势差绝对值最大的是（）解：沿四个不一样方向移出线框的感觉电动势都是效电路如图100-2 所示，明显图B’的Uab最大，选EB 。

Blv ，而a、b 两点在电路中的地点不一样，其等a b a b a b a bA’B’C’D’5.（ 2004 年东北三校联合考试）粗细均匀的电阻丝围成如图12－8 所示的线框abcde（ ab=bc）置于正方形有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面.现使线框以相同大小的速度匀速地沿四个不一样方向平动进入磁场，并且速度方向一直与线框先进入磁场的那条边垂直，则在经过图示地点时，线框ab 边两头点间的电势差绝对值最大的是分析：线框经过图示各地点时，电动势均为E=Blv ，图 A 中 ab 相当于电源， U ab 最大 . 答案： A6.竖直平面内有一金属环，半径为 a ，总电阻为 R.磁感觉强度为 B 的匀强磁场垂直穿过环平面，与环的最高点 A 铰链连结的长度为 2a 、电阻为 R/2 的导体棒 AB 由水平地点紧贴环面摆下（如图） .当摆到竖直地点时， B 点的线速度为 v ，则这时 AB 两头的电压大小为（）A.2 BavB. BavD. Bav/3分析：导体棒转至竖直地点时，感觉电动势E= 1B ·2a ·v=Bav2R R电路中总电阻 R总 =2 2 R3E4Eav R 1 R R += R总电流 I==AB 两头的电压 U=E － I · =Bav.2 4 R 总3R2322答案： D8．（ 04 江苏 35）如图 100-3 所示，U 形导线框 MNQP 水平搁置在磁感觉强度 B ＝ 0.2T 的匀强磁场中，磁感线方向与导线框所在平面垂直，导线MN 和 PQ 足够长，间距为0．5m ，横跨在导线框上的导体棒 ab的电阻 r ＝ 1.0 Ω，接在 NQ 间的电阻 R ＝Ω，电压表为理想电表，其他电阻不计．若导体棒在水平外力作用下以速度 ν＝向左做匀速直线运动，不计导体棒与导线框间的摩擦．(1)经过电阻 R 的电流方向怎样 ?(2)电压表的示数为多少 ?(3) 若某一时辰撤去水平外力，则从该时辰起，在导体棒运动的过程中，经过导体棒的电荷量为多少 ?解： (1)由右手定章可判断，导体棒中的电流方向为b →a，则经过电阻 R 的电流方向为 N →Q(2)由感觉电动势的公式，得E=Blv①设电路中的电流为I ，由闭合电路欧姆定律，得②又电压表的示数等于电阻 R 两头的电压值，则有 U=IR③综合①②③式，得④ 代入数值，得⑤(3)撤去水平外力后，导体棒将在安培力的作用下，做减速运动．设在导体棒运动x=1.0m 的过程中，导体棒中产生的感觉电动势的均匀值为E ’由法拉第电磁感觉定律，得⑥ 由闭合电路欧姆定律，得⑦设经过导体棒的电荷量为 Q ，则有 Q = I △ t⑧综合⑥、⑦、⑧式，得⑨ 代入数值，得Q=2.0 ×10-2C⑩答案：经过电阻R 的电流方向为N →Q2.0 102 c拓展 1.（ 2003 年北京海淀区模拟试题）以下图， MN 和 PQ 是固定在水平面内间距L＝ 0.20 m 的平行金属轨道，轨道的电阻忽视不计.金属杆 ab 垂直搁置在轨道上.两轨道间连结有阻值为R0＝1.5 Ω的电阻，ab 杆的电阻 R＝ 0.50 Ωab.杆与轨道接触优秀其实不计摩擦，整个装置搁置在磁感觉强度为B＝ 0.50 T 的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向下.对 ab 杆施加一水平向右的拉力，使之以 v＝ 5.0 m/s 的速度在金属轨道上向右匀速运动.求：（ 1）经过电阻 R0的电流 ;（ 2）对 ab 杆施加的水平向右的拉力的大小;（ 3） ab 杆两头的电势差 .分析：（ 1） a、b 杆上产生的感觉电动势为E=BLv=0.50 V .依据闭合电路欧姆定律，经过R0的电流I=E=0.25 A. R0R（ 2）因为 ab 杆做匀速运动，拉力和磁场对电流的安培力 F 大小相等，即 F 拉=F=BIL =0.025 N.（ 3）依据欧姆定律，ab 杆两头的电势差U ab=ER0=BLvR0 =0.375 V.R R0R R0答案：（ 1） 0.50 V（ 2）0.025 N（ 3） 0.375 V拓展 2.以下图，水平面上有两根相距0.5m 的足够长的平行金属导轨 MN 和 PQ，它们的电阻可忽视不计，在M 和 P之间接有阻值为 R 的定值电阻，导体棒ab长 l ＝，其电阻为r，与导轨接触优秀 .整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感觉强度B＝ 0.4T.现使ab以 v＝ 10m/s 的速度向右做匀速运动 .(1)ab 中的感觉电动势多大?(2)ab 中电流的方向怎样?(3)若定值电阻 R＝3.O Ω,导体棒的电阻r＝ 1.O Ω,，则电路电流大 ?解：（ 1）ab中的感觉电动势为：E Blv①代入数据得：②（ 2）ab中电流方向为 b→a（3）由闭合电路欧姆定律，回路中的电流答案：（ 1） 2.0V （ 2）ab中电流方向为EI③代入数据得：I＝④R rb→a（ 3）拓展 3.以下图， MN 、PQ 是两条水平搁置相互平行的金属导轨，匀强磁场的磁感线垂直导轨平面．导轨左端接阻值R=1.5 Ω的电阻，电阻两头并联一电压表，垂直导轨跨接一金属杆ab， ab 的质量 m=0.1kg ，电阻 r =0.5 Ω． ab 与导轨间动摩擦因数μ，导轨电阻不计，现用 F=0.7N 的恒力水平向右拉 ab，使之从静止开始运动，经时间 t=2s 后， ab 开始做匀速运动，此时电压表示数 U=0.3V ．重力加快度 g=10m ／ s2．求：（1） ab 匀速运动时，外力 F 的功率．（2） ab 杆加快过程中，经过 R 的电量．（3） ab 杆加快运动的距离．解：（ 1）设导轨间距为L，磁感觉强度为B，ab 杆匀速运动的速度为 v，电流为 I ，此时 ab 杆受力以下图：由均衡条件得： F=μmg+ILB ①由欧姆定律得：I BLv U②R r R由①②解得： BL =1T·m③F 的功率： P=Fv =0.7 ×④（ 2）设 ab 加快时间为 t，加快过程的均匀感觉电流为I ，由动量定理得： Ft mgt I LBt mv⑤解得：q⑥（ 3）设加快运动距离为s ，由法拉第电磁感觉定律得EBLs ⑦tt又 E I (R r )⑧ 由⑥⑦⑧解得sq(R r ) 2BL 1 9． (05 天津 23)图中 MN 和 PQ 为竖直方向的两平行长直金属导轨，间距导轨所在平面与磁感觉强度 B 为 0 ． 50T 的匀强磁场垂直。

高二物理电磁感应训练题(电磁感应等,含详细答案)

高二物理电磁感应训练题一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，有的只有一项符合题目要求，有的有多项符合题目要求，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.如图所示，在一匀强磁场中有一U形导线框ABCD，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，EF为垂直于AB的一根导体杆，它可以在AB、CD上无摩擦地滑动．杆EF及线框中导线的电阻都可不计．开始时，给EF一个向右的初速度，则( )A．EF将往返运动B．EF将匀减速向右运动C．EF将减速向右运动，但不是匀减速D．EF将匀速向右运动2.如图，用细弹簧构成一闭合电路，中央放有一条形磁铁，当弹簧收缩时，穿过电路的磁通量φ和电路中感应电流方向（从N极向S极看时）正确的是（）A．φ减小，感应电流逆时针方向B．φ减小，感应电流顺时针方向C．φ增大，感应电流逆时针方向D．φ增大，感应电流顺时针方向3.穿过某线圈的磁通量随时间的变化关系如图所示，在线圈内产生感应电动势最大值的时间段是( )A．0～2sB．2～4sC．4～6sD．6～10s4.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v0抛出，且棒与磁场垂直，设棒在下落过程中取向不变且不计空气阻力，则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将（）A．保持不变B．越来越大C．越来越小D．无法判断5.四根相同的光滑细铝杆a、b、c、d放在同一水平桌面上，其中a、c固定，b、d静止地放在a、c杆上，接触良好，O点为回路中心，如图，当条形磁铁一端从O点正上方向下插向回路时b、d两杆将（）A、保持不动B、分别远离O点C、分别向O点靠近D、因不知磁极极性故无法判定6.如图)(a，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方悬挂一相同的线圈Q，P和Q共轴.Q中通有变化电流，电流随时间变化的规律如图)(b所示.P所受的重力为G，桌面对P的支持力为N，则（）A.1t时刻GN>B.2t时刻GN>C.3t时刻GN<D.4t时刻GN=7.如图所示，匀强磁场垂直穿过一闭合金属圆环，用一外力把金属圆环匀速拉出磁场，下面叙述正确的是（）A．向左拉出和向右拉出所产生的感应电流方向相反B．不管向什么方向拉出，只要产生感应电流方向都是顺时针C．向右匀速拉出时，感应电流大小不变D．要将金属环匀速拉出，拉力大小要改变8.如图为演示自感现象的实验电路图，实验时先闭合开关S，稳定后设通过线圈L的电流为1I，通过小灯泡E的电流为2I，小灯泡处于正常发光状态，迅速断开开关S，则可观察到灯泡E闪亮一下后熄灭，在灯泡E闪亮的短暂过程中，下列说法正确的是（）A．线圈L中电流1I逐渐减为零B．线圈L两端a端电势高于b端C．小灯泡E中电流由1I逐渐减为零，方向与2I相反D．小灯泡中的电流2I逐渐减为零，方向不变9.如图所示，在光滑水平面上的直线MN左侧有垂直于纸面向里的匀强磁场，右侧是无磁场空间.将两个大小相同的铜质矩形闭合线框由图示位置以同样的速度v向右完全拉出匀强磁场.已知制作这两只线框的铜质导线的横截面积之比是1:2.则拉出过程中下列说法中正确的是（）A．所用拉力大小之比为2:1B．通过导线某一横截面的电荷量之比是1:1C．拉力做功之比是1:4D．线框中产生的电热之比为1:210.在水平桌面上，一个面积为S的圆形金属框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，磁感应强度1B随时间t的变化关系如图⑴所示.0～1s内磁场方向垂直线框平面向下.圆形金属框与一个水平的平行金属导轨相连接，导轨上放置一根导体棒，导体棒的长为L、电阻为R，且与导轨接触良好，导体棒处于另一匀强磁场中，其磁感应强度恒为2B，方向垂直导轨平面向下，如图⑵所示.若导体棒始终保持静止，则其所受的静摩擦力f随时间变化的图象是下图中的（设向右为静摩擦力的正方向）（）B1/Tt/sO123456⑴B2B1⑵123456ft/sOf123456t/sO123456ft/sO123456ft/sOMNvB二、填空题（本题共3个小题，每空2分，共18分）11.水平面中的平行金属导轨M 、N 相距L ，它们的右端与电容为C 的电容器的两极板分别相连，如图所示，导体棒ab 放在导轨上与导轨垂直相交，磁感应强度为B 的匀强磁场竖直向下穿过导轨面.闭合开关，若发现与导轨M 相连的电容器极板上带负电荷，则ab 向沿导轨滑动（选填“左”、“右”）；如电容器所带的电荷量为Q ，则ab 滑动的速度v = .12.如图所示，垂直U 型金属导轨的匀强磁场T B 5.0=，方向垂直纸面向里.导轨中串接的电阻Ω=4R ，垂直磁感线且与导轨垂直相交的导体棒AB 长m L 4.0=，其电阻为Ω1，棒AB 沿水平方向向右匀速运动的速度为s m /5，则当开关断开时AB 间的电势差为 V ；当开关闭合时AB 间的电势差为 V ，此时通过AB 的电流方向为 .13.如图所示，将矩形线圈从匀强磁场中拉出，第一次以速度v 匀速拉出，第二次以速度v 2匀速拉出，则第一、二次拉力做功之比为，拉力的功率之比为，线框产生的热量之比是，通过导线截面的电量之比为 .三、计算题（本题共4个小题，第14小题8分，第15小题10分，第16、17小题各12分，共42分.解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.）14.面积100,2.02==n m S 匝的圆形线圈，处在如图所示的磁场内，磁感应强度随时间t 变化的规律是F C R t B μ30,3,02.0=Ω==，线圈电阻Ω=1r ，求：（1）通过R 的电流大小和方向；（2）电容器的电荷量.15.如图所示，在光滑绝缘的水平面上有一个用一根均匀导体围成的正方形线框abcd ，其边长为L ，总电阻为R ，放在磁感应强度为B 、方向竖直向下的匀强磁场的左边，图中虚线MN 为磁场的左边界.线框在大小为F 的恒力作用下向右运动，其中ab 边保持与MN 平行.当线框以速度0v 进入磁场区域时，它恰好做匀速运动.在线框进入磁场的过程中，（1）线框的ab 边产生的感应电动势E 的大小为多少？（2）求线框a 、b 两点的电势差；（3）求线框中产生的焦耳热.16.如图所示，两根光滑的足够长的直金属导轨MN 、M ′N ′平行置于竖直面内，导轨间距为l ，导轨上端接有阻值为R 的电阻.质量为m 、长度也为l 、阻值为r 的金属棒ab 垂直于导轨放置，且与导轨保持良好接触，其他电阻不计.导轨处于磁感应强度为B 、方向水平向里的匀强磁场中，ab 由静止释放，在重力作用下向下运动，求：（1）ab 运动的最大速率；（2）若ab 从释放至其运动到最大速度时下落的高度为h ，则此过程中金属棒中产生的焦耳热为多少？17.如图所示，质量为1m 的导体棒ab ，垂直放在相距为l 的平行光滑金属导轨上，导轨平面与水平面的夹角为θ，并处于磁感应强度大小为B 、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，左侧是水平放置、间距为d 的平行金属板，R 和x R 分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻．(1)调节R R x =，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流I 及棒的速率v ； (2)改变x R ，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为2m 、带电量为q +的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的x R .AB R× ×MN高二物理电磁感应训练题参考答案一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，有的只有一项符合题目要求，有的有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案CDCACADBDACDA二、填空题（本题共3个小题，每空2分，共18分）11. 左 BLCQv =12. 1 0.8 A B →13. 1:2 1:4 1:2 1:1三、计算题（本题共4个小题，第14小题8分，第15小题10分，第16、17小题各12分，共42分.解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.） 14.解：(1)由楞次定律知，Φ变大，线圈的感应电流方向为逆时针，所以通过R 的电流方向为b →aV V tBnS t nE 4.002.02.0100=⨯⨯=∆∆=∆∆=φ A A r R E I 1.0134.0=+=+= (2)V V IR U U R C 3.031.0=⨯===C C CU Q C 661093.01030--⨯=⨯⨯==15.解：（1）E=BLv 0 （2）a 、b 两点的电势差相当于电源的外电压,故000434BLv R R BLv BLv r I E U ab ab=⋅-=⋅-=（3）解法一：由于线圈在恒力F 作用下匀速进入磁场区，恒力F 所做的功等于线圈中产生的焦耳热，所以线圈中产生的热量为FL W Q ==解法二：线圈进入磁场区域时产生的感应电动势为E = BLv 0，电路中的总电功率为R E P 2=，线圈中产生的热量0v LP Pt Q ==，联解可得：R v L B Q 032=16.解：（1）设ab 上产生的感应电动势为E ，回路中的电流为I ，电路总电阻为R+r ，则最后ab 以最大速度匀速运动，有①由闭合电路欧姆定律有 ②IlB mg = ③由①②③方程解得④（2）设在下滑过程中整个电路产生的焦耳热为Q 1，ab 棒上产生的焦耳热为Q 2，则由能量守恒定律有：⑤又有⑥联立④⑤⑥解得：17．解：(1)导体棒匀速下滑时，IlB g m =θsin 1 ①Blg m I θsin 1=②设导体棒产生的感应电动势为0E ，则Blv E =0 ③由闭合电路欧姆定律得：xR R E I +=④联立②③④，得221sin 2l B gR m v θ=⑤(2)改变x R ，由②式可知电流不变．设带电微粒在金属板间匀速通过时，板间电压为U ，电场强度大小为E ，则x IR U = ⑥dUE =⑦qE g m =2 ⑧联立②⑥⑦⑧，得θsin 12qm Bldm R x =⑨。

高二物理电磁感应专题训练及答案(全套)

高二物理电磁感应专题训练及答案（全套）一、电磁感应现象的练习题一、选择题：1．闭合电路的一部分导线ab处于匀强磁场中，图1中各情况下导线都在纸面内运动，那么下列判断中正确的是[ ]A．都会产生感应电流B．都不会产生感应电流C．甲、乙不会产生感应电流，丙、丁会产生感应电流D．甲、丙会产生感应电流，乙、丁不会产生感应电流2．如图2所示，矩形线框abcd的一边ad恰与长直导线重合(互相绝缘)．现使线框绕不同的轴转动，能使框中产生感应电流的是[ ]A．绕ad边为轴转动B．绕oo′为轴转动C．绕bc边为轴转动D．绕ab边为轴转动3．关于产生感应电流的条件，以下说法中错误的是[ ]A．闭合电路在磁场中运动，闭合电路中就一定会有感应电流B．闭合电路在磁场中作切割磁感线运动，闭合电路中一定会有感应电流C．穿过闭合电路的磁通为零的瞬间，闭合电路中一定不会产生感应电流D．无论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁感线条数发生了变化，闭合电路中一定会有感应电流4．垂直恒定的匀强磁场方向放置一个闭合圆线圈，能使线圈中产生感应电流的运动是[ ]A．线圈沿自身所在的平面匀速运动B．线圈沿自身所在的平面加速运动C．线圈绕任意一条直径匀速转动D．线圈绕任意一条直径变速转动5．一均匀扁平条形磁铁与一线圈共面，磁铁中心与圆心O重合(图3)．下列运动中能使线圈中产生感应电流的是[ ]A．N极向外、S极向里绕O点转动B．N极向里、S极向外，绕O点转动C．在线圈平面内磁铁绕O点顺时针向转动D．垂直线圈平面磁铁向纸外运动6．在图4的直角坐标系中，矩形线圈两对边中点分别在y轴和z轴上。

匀强磁场与y 轴平行。

线圈如何运动可产生感应电流[ ]A．绕x轴旋转B．绕y轴旋转C．绕z轴旋转D．向x轴正向平移7．如图5所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是[ ]A．线圈中通以恒定的电流B．通电时，使变阻器的滑片P作匀速移动C．通电时，使变阻器的滑片P作加速移动D．将电键突然断开的瞬间8．如图6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[ ]9．条形磁铁竖直放置，闭合圆环水平放置，条形磁铁中心线穿过圆环中心，如图7所示。

高二物理电磁感应综合典型例题

【例 1】电阻为 R 的矩形线框abcd，边长ab=L， ad=h，质量为m，自某一高度自由落下，经过一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁场地区的宽度为h，如图所示，若线框恰巧以恒定速度经过磁场，线框中产生的焦耳热是_______ ．（不考虑空气阻力）【剖析】线框经过磁场的过程中，动能不变。

依据能的转变和守恒，重力对线框所做的功所有转变为线框中感觉电流的电能，最后又所有转变为焦耳热．所以，线框经过磁场过程中产生的焦耳热为Q=WG=mg—2h=2mgh．【解答】 2mgh。

【说明】此题也能够直接从焦耳热公式Q=I2Rt 进行计算：设线框以恒定速度v 经过磁场，运动时间从线框的 cd 边进入磁场到 ab 边走开磁场的过程中，因切割磁感线产生的感觉电流的大小为cd 边进入磁场时的电流从 d 到 c，cd 边走开磁场后的电流方向从 a 到 b．整个着落过程中磁场对感觉电流产生的安培力方向一直向上，大小恒为据匀速着落的条件，有因线框经过磁场的时间，也就是线框中产生电流的时间，所以据焦耳定律，联立（ l ）、（ 2）、（ 3）三式，即得线框中产生的焦耳热为Q=2mgh．两种解法对比较，因为用能的转变和守恒的看法，只要从全过程考虑，不需波及电流的产生等过程，计算更加简捷．【例 2】一个质量、长，宽、电阻 R=0.1 Ω的矩形线圈，从离匀强磁场上面沿高h1=5m处由静止自由着落．进入磁场后，因为遇到磁场力的作用，线圈恰能做匀速运动（设整个运动过程中线框保持平动），测得线圈下面经过磁场的时间△t=0.15s ，取 g=10m/s 2，求：（1）匀强磁场的磁感强度 B；（2）磁场地区的高度 h2；（3）经过磁场过程中线框中产生的热量，并说明其转变过程．【剖析】线圈进入磁场后遇到向上的磁场力，恰作匀速运动时必知足条件：磁场力 =重力．由此可算出 B 并由运动学公式可算出 h2。

因为经过磁场时动能不变，线圈重力势能的减少完整转变为电能，最后以焦耳热形式放出．【解答】线圈自由着落将进入磁场时的速度（l ）线圈的下面进入磁场后切割磁感线产生感觉电流，其方向从左至右，使线圈遇到向上的磁场力．匀速运动时应知足条件（ 2）从线圈的下面进入磁场起至整个线圈进入磁场做匀速运动的时间此后线圈改做a=g 的匀加快运动，历时所对应的位移所以磁场地区的高度（3）因为仅当线圈的下面在磁场中、线圈做匀速运动过程时线圈内才有感觉电流，此时线圈的动能不变，由线圈着落过程中重力势能的减少转变为电能，最后以焦耳热的形式开释出来，所以线圈中产生的热量【说明】这是力、热、电磁综合题，解题过程要剖析清楚每个物理过程及该过程恪守的物理规律，列方程求解。

高中物理大题(带答案)——电磁感应

电磁感应1．【杭州模拟】如图所示，固定的光滑金属导轨间距为L，导轨电阻不计，上端a、b间接有阻值为R的电阻，导轨平面与水平面的夹角为θ，且处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。

一质量为m、电阻为r的导体棒与固定弹簧相连后放在导轨上。

初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有沿轨道向上的初速度v0。

整个运动过程中导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。

已知弹簧的劲度系数为k，弹簧的中心轴线与导轨平行。

(1)求初始时刻通过电阻R的电流I的大小和方向；(2)当导体棒第一次回到初始位置时，速度变为v，求此时导体棒的加速度大小a；(3)导体棒最终静止时弹簧的弹性势能为E p，求导体棒从开始运动直到停止的过程中，电阻R 上产生的焦耳热Q。

1．【解析】（1）棒产生的感应电动势E1=BLv0通过R的电流大小根据右手定则判断得知：电流方向为b→a（2）棒产生的感应电动势为E2=BLv感应电流棒受到的安培力大小，方向沿斜面向上，如图所示．根据牛顿第二定律有|mgsinθ-F|=ma解得（3）导体棒最终静止，有mgsinθ=kx弹簧的压缩量设整个过程回路产生的焦耳热为Q0，根据能量守恒定律有解得电阻R上产生的焦耳热2．【雄安新区模拟】如图所示，两平行的光滑金属导轨安装在竖直面上，导轨间距为L、足够长，下部条形匀强磁场的宽度为d，磁感应强度大小为B、方向与导轨平面垂直，上部条形匀强磁场的宽度为2d，磁感应强度大小为B0，方向平行导轨平面向下，在上部磁场区域的上边缘水平放置导体棒(导体棒与导轨绝缘)，导体棒与导轨间存在摩擦，动摩擦因数为μ。

长度为2d的绝缘棒将导体棒和正方形的单匝线框连接在一起组成“”型装置，总质量为m，置于导轨上，导体棒中通以大小恒为I的电流(由外接恒流源产生，图中未图出)，线框的边长为d(d<L)，下边与磁场区域上边界重合。

将装置由静止释放，导体棒恰好运动到磁场区域的下边界处返回，导体棒在整个运动过程中始终与导轨接触并且相互垂直。

高二物理电磁感应大题专题

电磁感应计算题1.横截面积S=0.2 m2,n=100匝的圆形线圈A,处在如图所示的磁场中,磁感应强度随时间变化的规律是B=0.6-0.02t(T),开始时S未闭合,R1=4 Ω,R2=6 Ω,C=30 μF,线圈内阻不计。

求:(1)闭合开关S后,通过R2的电流大小和方向;(2)闭合开关S后一段时间又断开,问切断后通过R2的电荷量又是多少?2.用质量为m、总电阻为R的导线做成边长为l的正方形线框MNPQ,并将其放在倾角为θ的平行绝缘导轨上,平行导轨的间距也为l,如图所示。

线框与导轨之间是光滑的,在导轨的下端有一宽度为l(即ab=l)、磁感应强度为B的有界匀强磁场,磁场的边界aa'、bb'垂直于导轨,磁场的方向与线框平面垂直。

如果把线框从静止状态释放,则线框恰好能够匀速地穿过磁场区域。

若当地的重力加速度为g,求:(1)线框通过磁场时的运动速度大小;(2)开始释放时,MN与bb'之间的距离;(3)线框在通过磁场的过程中所产生的热量。

3.如图所示，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=0.5m，左端接有阻值R=0.3Ω的电阻，一质量m=0.1kg，电阻r=0.1Ω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=0.4T，棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a=2m/s2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x=9m时撤去外力，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，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（1）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W F4.如图，质量为M 的足够长金属导轨abcd 放在光滑的绝缘水平面上。

一电阻不计，质量为m 的导体棒PQ 放置在导轨上，始终与导轨接触良好，PQbc 构成矩形。

电磁感应定律典型例题

典型例例1：关于感应电动势，下列说法正确的是（） A ．穿过回路的磁通量越大，回路中的感应电动势就越大 B ．穿过回路的磁通量变化量越大，回路中的感应电动势就越大 C ．穿过回路的磁通量变化率越大，回路中的感应电动势就越大D ．单位时间内穿过回路的磁通量变化量越大，回路中的感应电动势就越大【解析】感应电动势E 的大小与磁通量变化率t∆∆φ成正比，与磁通量φ、磁通量变化量φ∆无直接联系。

A 选项中磁通量φ很大时，磁通量变化率t∆∆φ可能很小，这样感应电动势E 就会很小，故A 错。

B 选项中φ∆很大时，若经历时间很长，磁通量变化率t∆∆φ仍然会很小，感应电动势E 就很小，故B 错。

D 选项中单位时间内穿过回路的磁通量变化量即磁通量变化率t∆∆φ，它越大感应电动势E 就越大，故D 对。

答案：CD【总结】感应电动势的有无由磁通量变化量φ∆决定，φ∆≠0是回路中存在感应电动势的前提，感应电动势的大小由磁通量变化率t ∆∆φ决定，t∆∆φ越大，回路中的感应电动势越大，与φ、φ∆无关。

例2：一个面积S=4×10-2m 2，匝数N=100的线圈，放在匀强磁场中，磁场方向垂直线圈平面，磁场的磁感应强度B 随时间变化规律为△B /△t=2T/s ，则穿过线圈的磁通量变化率t∆∆φ为 Wb/s ，线圈中产生的感应电动势E= V 。

【解析】根据磁通量变化率的定义得t∆∆φ= S △B /△t=4×10-2×2 Wb/s=8×10-2Wb/s 由E=N △φ/△t 得E=100×8×10-2V=8V 答案：8×10-2；8【总结】计算磁通量φ=BScos θ、磁通量变化量△φ=φ2-φ1、磁通量变化率△φ/△t 时不用考虑匝数N ，但在求感应电动势时必须考虑匝数N ，即E=N △φ/△t 。

同样，求安培力时也要考虑匝数N ，即F=NBIL ，因为通电导线越多，它们在磁场中所受安培力就越大，所以安培力也与匝数N 有关。

高中物理第十三章电磁感应与电磁波初步典型例题(带答案)

高中物理第十三章电磁感应与电磁波初步典型例题单选题1、以下物理量为矢量，且单位正确的是（）A．电流：AB．功（或能）：eVC．磁通量：WbD．磁感应强度：T答案：DA．电流为标量，单位为A，A错误；B．功为标量，单位为J或eV，B错误；C．磁通量为标量，单位为Wb，C错误；D．磁感应强度为矢量，单位为T，D正确。

故选D。

2、如图所示，O处有一通电直导线，其中的电流方向垂直于纸面向里，图形abcd为以O点为同心圆的两段圆弧a和c与两个半径b和d构成的扇形，则以下说法中正确的是（）A．该通电直导线所产生的磁场方向如图中的b或d所示，且离O点越远，磁场越强B．该通电直导线所产生的磁场方向如图中的b或d所示，且离O点越远，磁场越弱C．该通电直导线所产生的磁场方向如图中的a或c所示，且离O点越远，磁场越强D．该通电直导线所产生的磁场方向如图中的a或c所示，且离O点越远，磁场越弱答案：D由安培定则可知，通电直导线周围磁场的磁感线是以通电导线为圆心的一系列同心圆，方向是图中a或c箭头所示，且离通电直导线越远，磁场越弱。

故选D。

3、下列说法中不正确的是（）A．通过某面的磁感线条数为零，则此面处磁感应强度不一定为零B．空间各点磁感应强度的方向就是该点的磁场方向C．平行放置的两条形磁铁间异名磁极间的磁场为匀强磁场D．某处磁感应强度为零，则通过该处的某面的磁感线条数一定为零答案：CA．通过某面的磁感线条数为零，可能磁场方向与该面平行，则此面处磁感应强度不一定为零，故A正确，不符合题意；B．磁感应强度反映磁场的强弱和方向，它的方向就是该处磁场的方向，故B正确，不符合题意；C．两平行放置异名磁极间的磁场不是匀强磁场，近距离两异名磁极间的磁场可看成是匀强磁场，故C错误，符合题意；D．磁感应强度为零，放在该处的某面就无磁感线穿过，故D正确，不符合题意。

故选C。

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。

高二物理竞赛课件：电磁感应例题

例10: 面积为S和2S的两圆线圈1、2如图放置，
通有相同的电流I．线圈1的电流所产生的通过线
圈2的磁通用Φ21表示，线圈2的电流所产生的通
过线圈1的磁通用Φ12表示，则Φ21和Φ12的大小
关系为：
［ C］
（A）Φ21＝2Φ12 （B）Φ21 =Φ12 / 2 （C）Φ21＝Φ12 （D）Φ21 > Φ12
例6、如图所示，质量为m的铜棒ab，可以在矩形导体框
架上无摩擦的水平滑动。框架左边串联一电阻R。均匀磁
场B垂直框架向上。试回答下列问题：
2、感应电动势和感应电流是否随时间变化？为什么？
B a
R
由于铜棒受磁力作用而减
F
v0 l
速，故其速度将随时间变
b
化，按 i Blv
感应电动势将随时间而减少，感应
恒定的电源上．线圈P的自感和电阻分别是线圈Q
的两倍．当达到稳定状态后，线圈P的磁场能量与
Q的磁场能量的比值是
［D］
（ A）4 （ B）2 （ C） 1 （ D） 1/2
P
ε
Wm=LI2/2
Q
IQ= ε/RQ
LP=2LQ RP=2RQ
IP= ε/RP= ε/2RQ = IQ /2
WmP= LP IP2 /2= 2LQ(IQ /2)2 / 2 = (LQ IQ2 /2 ) / 2 = WmQ / 2
解：带电圆环由于变速转动
形成变化电流，该电流产生
一变化的磁场，使小环中的
磁通量发生变化而产生感应
R1
电流。
R2 r
1、求圆环产生的B
在圆环上取一面积元dS，带电荷dq
dq ds r'ddr'

高二物理《电磁感应》典型例题(每日一练含答案)

高二物理《电磁感应》典型题（每日一练）楞次定律、法拉第电磁感应定律一、单选题1．如图所示，导体棒PQ放在垂直纸面向外的匀强磁场中，PQ与螺线管和金属导轨组成闭合回路，将条形磁铁的N极迅速插入螺线管内时，关于导体棒PQ 中的感应电流方向和PQ受到的安培力方向判断正确的是（）A．电流从P到Q，安培力向左B．电流从P到Q，安培力向右C．电流从Q到P，安培力向右D．电流从Q到P，安培力向左二、多选题2．如图所示，在匀强磁场中放一平行金属导轨，导轨跟小线圈N相接，大线圈M与小线圈N以及导轨之间不接触，磁感线垂直于导轨所在平面。

导轨与金属棒ab接触良好，当金属棒ab向右加速运动时，大线圈M中产生的感应电流方向及所具有的形变趋势是（）A．线圈M中有顺时针方向的电流B．线圈M中有逆时针方向的电流C．线圈M有收缩的趋势D．线圈M有扩张的趋势A．0~4s内a点电势低于b点电势B．4~6s内a、b间的电压为4VC．0~4s内通过电阻R的电荷量为6C D．4~6s内电阻R上产生的焦耳热为18JA．MN杆做加速度减小的变减速运动B．PQ杆受到的安培力逐渐增大C．MN杆最终会做匀速直线运动D．若该过程产生的总热量为高二物理《电磁感应》典型题（每日一练）右手定则、导体棒问题5．如图所示，以速度1v 和2v 匀速把一矩形线圈水平拉出有界匀强磁场区域，且122v v =，则在先后两种情况下（）A ．线圈中的感应电动势之比1212E E =：：B ．线圈中的感应电流之比1241I I =：：C ．线圈中产生的焦耳热之比1221Q Q =：：D ．通过线圈某截面的电荷量之比1211q q =：：6．如图所示，两根电阻不计、相互平行、足够长的光滑金属导轨固定于绝缘水平桌面，导轨所在区域存在垂直桌面竖直向下的匀强磁场。

两质量分别为m 、2m ，电阻相同的导体棒a 、b 分别置于导轨的左、右两侧。

已知导体棒的长度均略大于导轨间的距离，且始终与导轨接触良好并垂直于导轨。

高中物理电磁感应精选练习题及答案

【例1】（2004，上海综合）发电的基本原理是电磁感应。

发现电磁感应现象的科学家是（）A ．安培B ．赫兹C ．法拉第D ．麦克斯韦解析：该题考查有关物理学史的知识，应知道法拉第发现了电磁感应现象。

答案：C【例2】发现电流磁效应现象的科学家是___________，发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是__________，发现电磁感应现象的科学家是___________，发现电荷间相互作用力规律的的科学家是___________。

解析：该题考查有关物理学史的知识。

答案：奥斯特安培法拉第库仑☆☆对概念的理解和对物理现象的认识【例3】下列现象中属于电磁感应现象的是（）A ．磁场对电流产生力的作用B ．变化的磁场使闭合电路中产生电流C ．插在通电螺线管中的软铁棒被磁化D ．电流周围产生磁场解析：电磁感应现象指的是在磁场产生电流的现象，选项B 是正确的。

答案：B★巩固练习 1. ）A ．磁感应强度越大的地方，磁通量越大B ．穿过某线圈的磁通量为零时，由B =SΦ可知磁通密度为零 C ．磁通密度越大，磁感应强度越大D ．磁感应强度在数值上等于1 m 2的面积上穿过的最大磁通量解析：B 答案中“磁通量为零”的原因可能是磁感应强度（磁通密度）为零，也可能是线圈平面与磁感应强度平行。

答案：CD 2. ）A ．Wb/m 2B ．N/A ·mC ．kg/A ·s 2D ．kg/C ·m解析：物理量间的公式关系，不仅代表数值关系，同时也代表单位.答案：ABC 3. ）A ．只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流B ．只要闭合导线做切割磁感线运动，导线中就一定有感应电流C ．若闭合电路的一部分导体不做切割磁感线运动，闭合电路中一定没有感应电流D ．当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中一定有感应电流答案：D4.在一长直导线中通以如图所示的恒定电流时，套在长直导线上的闭合线环（环面与导线垂直，长直导线通过环的中心），当发生以）A ．保持电流不变，使导线环上下移动B ．保持导线环不变，使长直导线中的电流增大或减小C ．保持电流不变，使导线在竖直平面内顺时针（或逆时针）转动D ．保持电流不变，环在与导线垂直的水平面内左右水平移动解析：画出电流周围的磁感线分布情况。

高中物理【电磁感应】专题分类典型题(带解析)

高中物理电磁感应专题分类题型一、【电磁感应现象楞次定律】典型题1.如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r.圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b 两线圈的磁通量之比为()A．1∶1B．1∶2C．1∶4 D．4∶1解析：选A．磁通量Φ＝B·S，其中B为磁感应强度，S为与B垂直的有效面积．因为是同一磁场，B相同，且有效面积相同，S a＝S b，故Φa＝Φb.选项A正确．2.如图所示，两个相同的轻质铝环套在一根水平光滑绝缘杆上，当一条形磁铁向左运动靠近两环时，两环的运动情况是()A．同时向左运动，间距增大B．同时向左运动，间距减小C．同时向右运动，间距减小D．同时向右运动，间距增大解析：选B．根据“来拒去留”可知，两环同时向左运动，又因两环中产生同向的感应电流，相互吸引，且右环受磁铁的排斥作用较大，故两环间距又减小，B正确．3.如图，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内，环的圆心与两导线距离相等，环的直径小于两导线间距．两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流．若()A．金属环向上运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向B．金属环向下运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向C．金属环向左侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向D．金属环向右侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向解析：选D．当金属环上下移动时，穿过环的磁通量不发生变化，根据楞次定律，没有感应电流产生，选项A、B错误；当金属环向左移动时，穿过环的磁通量垂直纸面向外且增加，根据楞次定律可知，环上产生顺时针方向的感应电流，故选项C错误；当金属环向右移动时，穿过环的磁通量垂直纸面向里且增加，根据楞次定律可知，环上产生逆时针方向的感应电流，故选项D正确．4.如图，在一根竖直放置的铜管的正上方某处从静止开始释放一个强磁体，在强磁体沿着铜管中心轴线穿过铜管的整个过程中，不计空气阻力，那么()A．由于铜是非磁性材料，故强磁体运动的加速度始终等于重力加速度B．由于铜是金属材料，能够被磁化，使得强磁体进入铜管时加速度大于重力加速度，离开铜管时加速度小于重力加速度C．由于铜是金属材料，在强磁体穿过铜管的整个过程中，铜管中都有感应电流，加速度始终小于重力加速度D．由于铜是金属材料，铜管可视为闭合回路，强磁体进入和离开铜管时产生感应电流，在进入和离开铜管时加速度都小于重力加速度，但在铜管内部时加速度等于重力加速度解析：选C．铜是非磁性材料，不能够被磁化，B错误；铜是金属材料，在强磁体穿过铜管的整个过程中，铜管始终切割磁感线，铜管中都有感应电流，强磁体受到向上的磁场力，加速度始终小于重力加速度，C正确，A、D错误．5．(多选)如图所示，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路．将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态．下列说法正确的是()A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向D．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动解析：选AD．由电路可知，开关闭合瞬间，右侧线圈环绕部分的电流向下，由安培定则可知，铁芯中产生水平向右的磁场，由楞次定律可知，左侧线圈环绕部分产生向上的电流，则直导线中的电流方向由南向北，由安培定则可知，直导线在小磁针所在位置产生垂直纸面向里的磁场，则小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，A正确；开关闭合并保持一段时间后，穿过左侧线圈的磁通量不变，则左侧线圈中的感应电流为零，直导线不产生磁场，则小磁针静止不动，B、C错误；开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，穿过左侧线圈向右的磁通量减少，则由楞次定律可知，左侧线圈环绕部分产生向下的感应电流，则流过直导线的电流方向由北向南，直导线在小磁针所在处产生垂直纸面向外的磁场，则小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，D正确．6．(多选)如图a，螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，以图中箭头所示方向为其正方向．螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一小金属圆环L，圆环与导线框在同一平面内．当螺线管内的磁感应强度B随时间按图b 所示规律变化时()A．在t1～t2时间内，L有收缩趋势B．在t2～t3时间内，L有扩张趋势C．在t2～t3时间内，L内有逆时针方向的感应电流D．在t3～t4时间内，L内有顺时针方向的感应电流解析：选AD．L收缩还是扩张取决于螺线管中产生感应电流的变化情况，t1～t2磁通量的变化率增大，感应电流变大，abcd线框内磁通量变大，L有收缩的趋势，A选项正确；t2～t3时间内磁通量的变化率为常数，产生的感应电流恒定不变，abcd线框内磁感应强度不变，L没有电流，也就没有扩张趋势，B、C选项错误；根据楞次定律，t3～t4时间内由于螺线管内磁通量变化引起的感应电流在线框中为dcba方向并减小，L线圈中原磁场的方向垂直于纸面向里且磁感应强度大小减小，根据楞次定律得L中的感应电流方向为顺时针方向，D选项正确．7.如图为一种早期发电机原理示意图，该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成，两磁极相对于线圈平面对称，在磁极绕转轴匀速转动过程中，磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧XOY运动，(O是线圈中心)．则()A．从X到O，电流由E经G流向F，线圈的面积有收缩的趋势B．从X到O，电流由F经G流向E，线圈的面积有扩张的趋势C．从O到Y，电流由F经G流向E，线圈的面积有收缩的趋势D．从O到Y，电流由E经G流向F，线圈的面积有扩张的趋势解析：选D．在磁极绕转轴从X到O匀速转动中，穿过线圈平面的磁通量向上增大，根据楞次定律可知线圈中产生顺时针方向的感应电流，电流由F经G流向E；线圈的每部分受到指向圆心的安培力，线圈的面积有收缩的趋势，故A、B项错误；在磁极绕转轴从O到Y匀速转动中，穿过线圈平面的磁通量向上减小，根据楞次定律可知线圈中产生逆时针方向的感应电流，电流由E经G流向F；线圈的每部分受到背离圆心的安培力，所以线圈的面积有扩张的趋势，故C项错误，D项正确．8．如图甲所示，水平面上的平行导轨MN、PQ上放着两根导体棒ab、cd，两棒中间用绝缘丝线系住．开始时匀强磁场垂直于纸面向里，磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示，I和F T分别表示流过导体棒中的电流和丝线的拉力(不计电流之间的相互作用力)，则在t0时刻()A．I＝0，F T＝0 B．I＝0，F T≠0C．I≠0，F T＝0 D．I≠0，F T≠0解析：选C．t0时刻，磁场变化，磁通量变化，故I≠0；由于B＝0，故ab、cd所受安培力均为零，丝线的拉力为零，C项正确．9.如图所示，AOC是光滑的金属导轨，电阻不计，AO沿竖直方向，OC沿水平方向；PQ是金属直杆，电阻为R，几乎竖直斜靠在导轨AO上，由静止开始在重力作用下运动，运动过程中P、Q端始终在金属导轨AOC上；空间存在着垂直纸面向外的匀强磁场，则在PQ杆从开始滑动到P端滑到OC的过程中，PQ中感应电流的方向()A．始终是由P→QB．始终是由Q→PC．先是由P→Q，后是由Q→PD．先是由Q→P，后是由P→Q解析：选C．在PQ杆滑动的过程中，△POQ的面积先增大后减小，穿过△POQ的磁通量先增加后减少，根据楞次定律可知，感应电流的方向先是由P→Q，后是由Q→P，C正确．10.如图所示，质量为m的铜质小闭合线圈静置于粗糙水平桌面上．当一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈，沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、匀速经过时，线圈始终保持不动．则关于线圈在此过程中受到的支持力F N 和摩擦力F f的情况，以下判断正确的是()A．F N先大于mg，后小于mgB．F N一直大于mgC．F f先向左，后向右D．线圈中的电流方向始终不变解析：选A．当磁铁靠近线圈时，穿过线圈的磁通量增加，线圈中产生感应电流，线圈受到磁铁的安培力作用，根据楞次定律可知，线圈受到的安培力斜向右下方，则线圈对桌面的压力增大，即F N大于mg，线圈相对桌面有向右运动趋势，受到桌面向左的静摩擦力．当磁铁远离线圈时，穿过线圈的磁通量减小，同理，根据楞次定律可知，线圈受到的安培力斜向右上方，则线圈对桌面的压力减小，即F N小于mg，线圈相对桌面有向右运动趋势，受到桌面向左的静摩擦力．综上可知，F N先大于mg，后小于mg，F f始终向左，故选项B、C错误，A正确；当磁铁靠近线圈时，穿过线圈向下的磁通量增加，线圈中产生感应电流从上向下看是逆时针方向；当磁铁远离线圈时，穿过线圈向下的磁通量减小，线圈中产生感应电流从上向下看是顺时针方向，故选项D错误．11.自1932年磁单极子概念被狄拉克提出以来，不管是理论物理学家还是实验物理学家都一直在努力寻找，但迄今仍然没能找到它们存在的确凿证据．近年来，一些凝聚态物理学家找到了磁单极子存在的有力证据，并通过磁单极子的集体激发行为解释了一些新颖的物理现象，这使得磁单极子艰难的探索之路出现了一丝曙光．如果一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图所示的闭合超导线圈，则从上向下看，这个线圈中将出现()A．先是逆时针方向，然后是顺时针方向的感应电流B．先是顺时针方向，然后是逆时针方向的感应电流C．逆时针方向的持续流动的感应电流D．顺时针方向的持续流动的感应电流解析：选C．N极磁单极子穿过超导线圈的过程中，当磁单极子靠近线圈时，穿过线圈的磁通量增加，且磁场方向从上向下，所以由楞次定律可知感应电流方向为逆时针；当磁单极子远离线圈时，穿过线圈的磁通量减小，且磁场方向从下向上，所以由楞次定律可知感应电流方向为逆时针．因此线圈中产生的感应电流方向不变．由于超导线圈中没有电阻，因此感应电流将长期维持下去，故A、B、D错误，C正确．12. (多选)如图是生产中常用的一种延时继电器的示意图，铁芯上有两个线圈A和B(构成电磁铁)，线圈A跟电源连接，线圈B的两端接在一起，构成一个闭合回路．下列说法正确的是()A．闭合开关S时，B中产生与图示方向相同的感应电流B．闭合开关S时，B中产生与图示方向相反的感应电流C．断开开关S时，电磁铁会继续吸住衔铁D一小段时间D．断开开关S时，弹簧K立即将衔铁D拉起解析：选BC．由题意可知，闭合S后，线圈A中产生磁场，穿过线圈B的磁通量要增加，根据楞次定律及右手螺旋定则可知，B中产生与图示方向相反的感应电流，故A错误，B正确；断开S，回路电流减小，铁芯中磁场减小，由楞次定律及右手螺旋定则可知，线圈B产生图示方向的电流，减缓磁场减小的趋势，电磁铁会继续吸住衔铁D 一小段时间，故C 正确，D 错误．13．(山东省2020等级考试)(多选)竖直放置的长直密绕螺线管接入如图甲所示的电路中，通有俯视顺时针方向的电流，其大小按图乙所示的规律变化．螺线管内中间位置固定有一水平放置的硬质闭合金属小圆环(未画出)，圆环轴线与螺线管轴线重合．下列说法正确的是( )A ．t ＝T 4时刻，圆环有扩张的趋势B ．t ＝T 4时刻，圆环有收缩的趋势 C ．t ＝T 4和t ＝3T 4时刻，圆环内的感应电流大小相等 D ．t ＝3T 4时刻，圆环内有俯视逆时针方向的感应电流解析：选BC ．t ＝T 4时刻，线圈中通有顺时针逐渐增大的电流，则线圈中由电流产生的磁场向下且逐渐增加．由楞次定律可知，圆环有收缩的趋势．A 错误，B 正确；t ＝3T 4时刻，线圈中通有顺时针逐渐减小的电流，则线圈中由电流产生的磁场向下且逐渐减小，由楞次定律可知，圆环中的感应电流为顺时针，D 错误；t ＝T 4和t ＝3T 4时刻，线圈中电流的变化率一致，即由线圈电流产生的磁场变化率一致，则圆环中的感应电流大小相等，C 正确．14.如图所示，在一有界匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，虚线为有界磁场的左边界，导轨跟圆形线圈M 相接，图中线圈N 与线圈M 共面、彼此绝缘，且两线圈的圆心重合，半径R M <R N .在磁场中垂直于导轨放置一根导体棒ab ，已知磁场垂直于导轨所在平面向外．欲使线圈N 有收缩的趋势，下列说法正确的是( )A ．导体棒可能沿导轨向左做加速运动B ．导体棒可能沿导轨向右做加速运动C ．导体棒可能沿导轨向左做减速运动D ．导体棒可能沿导轨向左做匀速运动解析：选C ．导体棒ab 加速向左运动时，导体棒ab 中产生的感应电动势和感应电流增加，由右手定则判断知ab 中电流方向由b →a ，根据安培定则可知M 产生的磁场方向垂直纸面向外，穿过N 的磁通量增大，线圈面积越大抵消的磁感线越多，所以线圈N 要通过增大面积以阻碍磁通量的增大，故A 错误；导体棒ab 加速向右运动时，导体棒ab 中产生的感应电动势和感应电流增加，由右手定则判断知ab 电流方向由a →b ，根据安培定则判断可知M 产生的磁场方向垂直纸面向里，穿过N 的磁通量增大，同理可知B 错误；导体棒ab 减速向左运动时，导体棒ab中产生的感应电动势和感应电流减小，由右手定则判断知ab 中电流方向由b →a ，根据安培定则判断可知M 产生的磁场方向垂直纸面向外，穿过N 的磁通量减小，线圈面积越大抵消的磁感线越多，所以线圈N 要通过减小面积以阻碍磁通量的减小，故C 正确；导体棒ab 匀速向左运动时，导体棒ab 产生的感应电动势和感应电流恒定不变，线圈M 产生的磁场恒定不变，穿过线圈N 中的磁通量不变，没有感应电流产生，则线圈N 不受磁场力，没有收缩的趋势，故D 错误．二、【法拉第电磁感应定律自感和涡流】典型题1. (多选)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解析：选AD ．线框中的感应电动势为E ＝ΔB ΔtS ，设线框的电阻为R ，则线框中的电流I ＝E R ＝ΔB Δt ·S R ，因为B 增大或减小时，ΔB Δt可能减小，也可能增大，也可能不变．线框中的感应电动势的大小只和磁通量的变化率有关，和磁通量的变化量无关．故选项A 、D 正确．2.如图所示，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( )A ．Ba 22ΔtB ．nBa 22ΔtC ．nBa 2ΔtD ．2nBa 2Δt解析：选B ．磁感应强度的变化率ΔB Δt ＝2B －B Δt ＝B Δt ，法拉第电磁感应定律公式可写成E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔB ΔtS ，其中磁场中的有效面积S ＝12a 2，代入得E ＝n Ba 22Δt，选项B 正确，A 、C 、D 错误． 3.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．磁场方向垂直于环面向里，磁感应强度以B ＝B 0＋kt (k >0)随时间变化．t ＝0时，P 、Q 两极板电势相等，两极板间的距离远小于环的半径．经时间t ，电容器的P 极板( )A ．不带电B ．所带电荷量与t 成正比C ．带正电，电荷量是kL 2C 4πD ．带负电，电荷量是kL 2C 4π解析：选D ．磁感应强度均匀增加，回路中产生的感应电动势的方向为逆时针方向，Q 板带正电，P 板带负电，A 错误；由L ＝2πR ，得R ＝L 2π，感应电动势E ＝ΔB Δt ·S ＝k ·πR 2，解得E ＝kL 24π，电容器上的电荷量Q ＝CE ＝kL 2C 4π，B 、C 错误，D 正确．4.在一空间有方向相反，磁感应强度大小均为B 的匀强磁场，如图所示，垂直纸面向外的磁场分布在一半径为a 的圆形区域内，垂直纸面向里的磁场分布在除圆形区域外的整个区域，该平面内有一半径为b (b >2a )的圆形线圈，线圈平面与磁感应强度方向垂直，线圈与半径为a 的圆形区域是同心圆．从某时刻起磁感应强度在Δt 时间内均匀减小到B 2，则此过程中该线圈产生的感应电动势大小为( )A ．πB (b 2－a 2)2ΔtB ．πB (b 2－2a 2)ΔtC ．πB (b 2－a 2)ΔtD ．πB (b 2－2a 2)2Δt解析：选D ．磁感线既有垂直纸面向外的，又有垂直纸面向里的，所以可以取垂直纸面向里的方向为正方向．磁感应强度大小为B 时线圈磁通量Φ1＝πB (b 2－a 2)－πBa 2，磁感应强度大小为B 2时线圈磁通量Φ2 ＝12πB (b 2－a 2)－12πBa 2，因而该线圈磁通量的变化量的大小为ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝12πB (b 2－2a 2)．根据法拉第电磁感应定律可得线圈中产生的感应电动势的大小为E ＝ΔΦΔt ＝πB (b 2－2a 2)2Δt.故选项D 正确． 5.在如图所示的电路中，两个灵敏电流表G 1和G 2的零点都在刻度盘中央，当电流从“＋”接线柱流入时，指针向右摆；电流从“－”接线柱流入时，指针向左摆．在电路接通后再断开的瞬间，下列说法中符合实际情况的是( )A ．G 1表指针向左摆，G 2表指针向右摆B ．G 1表指针向右摆，G 2表指针向左摆C ．G 1、G 2表的指针都向左摆D ．G 1、G 2表的指针都向右摆解析：选B ．电路接通后线圈中电流方向向右，当电路断开时，线圈L 中电流减小，产生与原方向同向的自感电动势，与G 2和电阻组成闭合回路，所以G 1中电流方向向右，G 2中电流方向向左，即G 1指针向右摆，G 2指针向左摆，B 正确．6.如图所示，水平“U 形”导轨abcd 固定在匀强磁场中，ab 与cd 平行，间距L 1＝0.5 m ，金属棒AB 垂直于ab 且和ab 、cd 接触良好，AB 与导轨左端bc 的距离为L 2＝0.8 m ，整个闭合回路的电阻为R ＝0.2 Ω，磁感应强度为B 0＝1 T 的匀强磁场竖直向下穿过整个回路．金属棒AB 通过滑轮和轻绳连接着一个质量为m ＝0.04 kg 的物体，不计一切摩擦，现使磁场以ΔB Δt＝0.2 T/s 的变化率均匀地增大．求：(1)金属棒上电流的方向；(2)感应电动势的大小；(3)物体刚好离开地面的时间(g 取10 m/s 2)．解析：(1)由楞次定律可以判断，金属棒上的电流由A 到B .(2)由法拉第电磁感应定律得E ＝ΔΦΔt ＝S ΔB Δt＝0.08 V . (3)物体刚好离开地面时，其受到的拉力F ＝mg而拉力F 又等于棒所受的安培力，即mg ＝F 安＝BIL 1 其中B ＝B 0＋ΔB Δtt I ＝E R解得t ＝5 s.答案：(1)由A 到B (2)0.08 V (3)5 s7. (多选)如图所示的电路中，L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2是两个完全相同的电灯，E是内阻不计的电源．t＝0时刻，闭合开关S.经过一段时间后，电路达到稳定，t1时刻断开开关S.I1、I2分别表示通过电灯D1和D2的电流，规定图中箭头所示方向为电流正方向，以下各图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是()解析：选AC．当S闭合时，L的自感作用会阻碍其中的电流变大，电流从D1流过；当L的阻碍作用变小时，L中的电流变大，D1中的电流变小至零；D2中的电流为电路总电流，电流流过D1时，由于线圈L自感的影响，D2的电流较小，当D1中电流为零时，电流流过L与D2，总电阻变小，电流变大至稳定；当S再断开时，D2马上熄灭，D1与L组成回路，由于L的自感作用，D1慢慢熄灭，电流反向且减小；综上所述知选项A、C正确．8.如图所示，三个灯泡L1、L2、L3的阻值关系为R1＜R2＜R3，电感线圈L的直流电阻可忽略，D为理想二极管，开关S从闭合状态突然断开时，下列判断正确的是()A．L1逐渐变暗，L2、L3均先变亮，然后逐渐变暗B．L1逐渐变暗，L2立即熄灭，L3先变亮，然后逐渐变暗C．L1立即熄灭，L2、L3均逐渐变暗D．L1、L2、L3均先变亮，然后逐渐变暗解析：选B．开关S处于闭合状态时，由于R1＜R2＜R3，则分别通过三个灯泡的电流大小I1＞I2＞I3，开关S 从闭合状态突然断开时，电感线圈产生与L中电流方向一致的自感电动势，由于二极管的反向截止作用，L2立即熄灭，电感线圈、L1、L3组成闭合回路，L1逐渐变暗，通过L3的电流由I3变为I1，再逐渐减小，故L3先变亮，然后逐渐变暗，选项B正确．9. (多选)如图所示，一导线弯成直径为d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，下列说法中正确的是()A ．感应电流方向为逆时针方向B ．CD 段直导线始终不受安培力C ．感应电动势的最大值E ＝Bd vD ．感应电动势的平均值E －＝18πBd v解析：选AD ．线圈进磁场过程，垂直平面向里的磁通量逐渐增大，根据楞次定律“增反减同”，感应电流方向为逆时针方向，选项A 正确；CD 端导线电流方向与磁场垂直，根据左手定则判断，安培力竖直向下，选项B 错误；线圈进磁场切割磁感线的有效长度是初、末位置的连线，进磁场过程，有效切割长度最长为半径，所以感应电动势最大值为Bd v 2，选项C 错误；感应电动势的平均值E －＝ΔΦΔt ＝B ·12π⎝⎛⎭⎫d 22d v＝Bd πv 8，选项D 正确．10. (多选)如图所示，水平面上固定一个顶角为60°的光滑金属导轨MON ，导轨处于磁感应强度大小为B 、方向竖直向下的匀强磁场中，质量为m 的导体棒CD 与∠MON 的角平分线垂直，导轨与棒单位长度的电阻均为r .t ＝0时刻，CD 在水平外力F 的作用下从O 点以恒定速度v 0沿∠MON 的角平分线向右滑动，在滑动过程中始终保持与导轨良好接触．若棒与导轨均足够长，则( )A ．流过导体棒的电流I 始终为B v 03rB ．F 随时间t 的变化关系为F ＝23B 2v 209r tC ．t 0时刻导体棒的发热功率为23B 2v 3027r t 0D ．撤去F 后，导体棒上能产生的焦耳热为12m v 20解析：选ABC ．导体棒的有效切割长度L ＝2v 0t tan 30°，感应电动势E ＝BL v 0，回路的总电阻R ＝(2v 0t tan 30°＋2v 0t cos 30°)r ，通过导体棒的电流I ＝E R ＝B v 03r ，选项A 正确；导体棒受力平衡，则外力F 与安培力平衡，即F ＝BIL ，得F ＝23B 2v 209r t ，选项B 正确；t 0时刻导体棒的电阻为R x ＝2v 0t 0tan 30°·r ，则导体棒的发热功率P 棒＝I 2R x ＝23B 2v 3027r t 0，选项C 正确；从撤去F 到导体棒停下的过程，根据能量守恒定律有Q 棒＋Q 轨＝12m v 20－0，得导体棒上能产生的焦耳热Q 棒＝12m v 20－Q 轨<12m v 20，选项D 错误． 11.如图所示，abcd 为水平放置的平行“匚”形光滑金属导轨，导轨间距为l ，电阻不计．导轨间有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B .金属杆放置在导轨上，与导轨的接触点为M 、N ，并与导轨成θ角．金属杆以ω 的角速度绕N 点由图示位置匀速转动到与导轨ab 垂直，转动过程中金属杆与导轨始终接触良好，金属杆单位长度的电阻为r .则在金属杆转动过程中( )A ．M 、N 两点电势相等B ．金属杆中感应电流的方向由N 流向MC ．电路中感应电流的大小始终为Bl ω2rD ．电路中通过的电荷量为Bl2r tan θ解析：选A ．根据题意可知，金属杆MN 为电源，导轨为外电路，由于导轨电阻不计，外电路短路，M 、N 两点电势相等，故选项A 正确；根据右手定则可知金属杆中感应电流的方向是由M 流向N ，故选项B 错误；由于切割磁感线的金属杆长度逐渐变短，E ＝12B ⎝⎛⎭⎫l sin θ2ω，R ＝l sin θ r ，I ＝E R ＝Bl ω2r sin θ，θ增大，回路中的感应电流逐渐变小，故选项C 错误；由于金属杆在电路中的有效切割长度逐渐减小，所以接入电路的电阻逐渐减小，R >lr ，根据法拉第电磁感应定律有q ＝I Δt ＝ΔΦΔt ·R·Δt ＝ΔΦR <Bl2r tan θ，故选项D 错误．12.如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度L ＝0.4 m ，一端连接R ＝1 Ω的电阻．导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B ＝1 T ．导体棒MN 放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好．导轨和导体棒的电阻均可忽略不计．在平行于导轨的拉力F 作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v ＝5 m/s.求：(1)感应电动势E 和感应电流I ； (2)在0.1 s 时间内，拉力冲量I F 的大小；(3)若将MN 换为电阻r ＝1 Ω的导体棒，其他条件不变，求导体棒两端的电压U . 解析：(1)由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势 E ＝BL v ＝1×0.4×5 V ＝2 V ，感应电流I ＝E R ＝21 A ＝2 A ．(2)拉力大小等于安培力大小 F ＝BIL ＝1×2×0.4 N ＝0.8 N ，冲量大小I F ＝F Δt ＝0.8×0.1 N ·s ＝0.08 N ·s. (3)由闭合电路欧姆定律可得，电路中电流。

高二物理电磁感应现象典型例题解析

电磁感应现象·典型例题解析【例1】如图17－1所示，P为一个闭合的金属弹簧圆圈，在它的中间插有一根条形磁铁，现用力从四周拉弹簧圆圈，使圆圈的面积增大，则穿过弹簧圆圈面的磁通量的变化情况________，环内是否有感应电流________．解析：本题中条形磁铁磁感线的分布如图所示(从上向下看)．磁通量是穿过一个面的磁感线的多少，由于进去和出来的磁感线要抵消一部分，当弹簧圆圈的面积扩大时，进去的磁感条数增加，而出来的磁感线条数是一定的，故穿过这个面的磁通量减小，回路中将产生感应电流．点拨：会判定合磁通量的变化是解决此类问题的关键．【例2】如图17－2所示，线圈面积为S，空间有一垂直于水平面的匀强磁场，磁感强度为B特斯拉，若线圈从图示水平位置顺时针旋转到与水平位置成θ角处(以OO’为轴)，线圈中磁通量的变化量应是________Wb，若旋转180°，则磁通量的变化量又为________Wb．解析：开始位置，磁感线垂直向上穿过线圈，Φ＝BS，转过θ时，由B．S关系有Φ2＝BScosθ，故ΔΦ＝BS(1－c osθ)当转过180°时，此时，Φ2＝BS，不过磁感线是从线圈另一面穿过∴ΔΦ＝2BS点拨：有相反方向的磁场穿过某一回路时，计算磁通量必须考虑磁通量的正负．【例3】如图17－3所示，开始时矩形线圈与磁场垂直，且一半在匀强磁场内，一半在匀强磁场外．若要线圈产生感应电流，下列方法可行的是[ ] A．将线圈向左平移一小段距离B．将线圈向上平移C．以ad为轴转动(小于90°)D．以ab为轴转动(小于60°)E．以dc为轴转动(小于60°)点拨：线圈内磁通量变化是产生感应电流的条件参考答案：ACD【例4】如图17－4所示装置，在下列各种情况中，能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈A中产生感应电流的是[ ] A．开关S接通的瞬间B．开关S接通后，电路中电流稳定时C．开关S接通后，滑线变阻器触头滑动的瞬间D．开关S断开的瞬间点拨：电流变化时能引起它产生的磁场变化．参考答案：ACD跟踪反馈1．一个十分灵敏的电流表和一个线圈组成闭合电路，当把它们移近一个正在发光的电灯泡时，灵敏电流表的指针是否运动？2．宇航员来到一个不熟悉的星球上，他想用已知灵敏电流计和一个线圈探测一个行星上是否有磁场，应该怎么做？3．如图17－5所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，有两条平行导轨MN、PQ，它们的一端接有一个电阻R，其间还有一个闭合导线框abcd且MN、PQ与abcd均在同一平面内，都与磁场方向垂直，当abcd向右滑动时(框与轨接触良好)(1)在abcd中有无闭合的电流？(2)ad、bc有无感应电流？(3)有无电流通过电阻R，为什么？4．在地球附近的磁感应强度大约为0.5×10-4T，将一个2m2的线框放在地面上，通过它的磁通量可能为[ ] A．1.0×10-4WbB．0C．0.5×10-4WbD．2.0×10-4Wb参考答案1．摆动；2．将线圈与灵敏电流计构成回路，然后将线圈向各个方向来回摆动．若灵敏电流计指针摆动，则有磁场；3．(1)无；(2)有；(3)有；(4)ABC．。

(完整版)高中物理电磁感应经典例题总结

1.如图，金属棒ab 置于水平放置的U 形光滑导轨上，在ef 右侧存在有界匀强磁场B ，磁场方向垂直导轨平面向下，在ef 左侧的无磁场区域cdef 内有一半径很小的金属圆环L ，圆环与导轨在同一平面内。

当金属棒ab 在水平恒力F 作用下从磁场左边界ef 处由静止开始向右运动后，圆环L 有__________（填收缩、扩张）趋势，圆环内产生的感应电流_______________（填变大、变小、不变）。

答案：收缩，变小解析：由于金属棒ab 在恒力F 的作用下向右运动，则abcd 回路中产生逆时针方向的感应电流，则在圆环处产生垂直于只面向外的磁场，随着金属棒向右加速运动，圆环的磁通量将增大，依据楞次定律可知，圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环的磁通量将增大；又由于金属棒向右运动的加速度减小，单位时间内磁通量的变化率减小，所以在圆环中产生的感应电流不断减小。

2.如图所示，固定位置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d ，其右端接有阻值为R 的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B 的匀强磁场中。

一质量为m （质量分布均匀）的导体杆ab 垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为u 。

现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F 作用下从静止开始沿导轨运动距离L 时，速度恰好达到最大（运动过程中杆始终与导轨保持垂直）。

设杆接入电路的电阻为r ，导轨电阻不计，重力加速度大小为g 。

则此过程（ BD ）A.杆的速度最大值为B.流过电阻R 的电量为C.恒力F 做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量D.恒力F 做的功与安倍力做的功之和大于杆动能的变化量解析：当杆达到最大速度v m 时，022=+--r R v d B mg F m μ得()()22d B r R mg F v m +-=μ，A 错；由公式()()rR BdLr R S B r R q +=+=+=∆∆Φ，B 对；在棒从开始到达到最大速度的过程中由动能定理有：K f F E W W W ∆=++安，其中mg W f μ-=，Q W -=安，恒力F 做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量与回路产生的焦耳热之和，C 错；恒力F 做的功与安倍力做的功之和等于于杆动能的变化量与克服摩擦力做的功之和，D 对。

高中物理第09章电磁感应典型例题(含答案)【经典】

第九章电磁感应知识点一：磁通量、感应电流产生条件、电流方向（楞次定律）1．(单选)如图所示，ab是水平面上一个圆的直径，在过ab的竖直面内有一根通电直导线ef，且ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，穿过圆面积的磁通量将()．答案 CA．逐渐变大B．逐渐减小C．始终为零D．不为零，但始终保持不变2．(单选)现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及电键如图所示连接．下列说法中正确的是()．答案AA．电键闭合后，线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转B．线圈A插入线圈B中后，电键闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转C．电键闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度D．电键闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才能偏转3．(单选)某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律．当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过电流计的感应电流方向是()．答案DA．a→G→bB．先a→G→b，后b→G→aC．b→G→aD．先b→G→a，后a→G→b4.（单选）如图，通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通量变化量大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则()．答案CA．ΔΦ1>ΔΦ2，两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现B．ΔΦ1＝ΔΦ2，两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现C．ΔΦ1<ΔΦ2，两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现D．ΔΦ1<ΔΦ2，两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现5．（单选）如图所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一个磁感应强度为B 的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为θ.在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是()．答案AA．ab向右运动，同时使θ减小B．使磁感应强度B减小，θ角同时也减小C．ab向左运动，同时增大磁感应强度BD．ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ角(0°<θ<90°)6．（单选）如图所示，一根条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中，环中的感应电流(自左向右看)()．A．沿顺时针方向答案CB．先沿顺时针方向后沿逆时针方向C．沿逆时针方向D．先沿逆时针方向后沿顺时针方向7．(单选)如图所示，一圆形金属线圈放置在水平桌面上，匀强磁场垂直桌面竖直向下，过线圈上A点做切线OO′，OO′与线圈在同一平面上．在线圈以OO′为轴翻转180°的过程中，线圈中电流流向()．A．始终由A→B→C→A 答案AB．始终由A→C→B→AC．先由A→C→B→A再由A→B→C→AD．先由A→B→C→A再由A→C→B→A知识点二：楞次定律的推广1.（单选）如图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时()．答案AA．P、Q将互相靠拢B．P、Q将互相远离C．磁铁的加速度仍为g D．磁铁的加速度大于g2．（单选）如图所示，ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈，当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中，线圈ab将()．答案CA．静止不动B．逆时针转动C．顺时针转动D．发生转动，但因电源的极性不明，无法确定转动的方向3．(多选)如图所示，在条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质圆环．以下判断中正确的是()．A．释放圆环，环下落时产生感应电流答案BCB．释放圆环，环下落时无感应电流C．释放圆环，环下落时环的机械能守恒D．释放圆环，环下落时环的机械能不守恒4．(单选)如图所示，通电螺线管左侧和内部分别静止吊一导体环a和b，当滑动变阻器R的滑动触头c向左滑动时()．答案CA．a向左摆，b向右摆B．a向右摆，b向左摆C．a向左摆，b不动D．a向右摆，b不动5．(单选)如图所示，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属环中穿过．现将环从位置Ⅰ释放，环经过磁铁到达位置Ⅱ.设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为T1和T2，重力加速度大小为g，则()．答案AA．T1>mg，T2>mg B．T1<mg，T2<mgC．T1>mg，T2<mg D．T1<mg，T2>mg6．(单选)如图，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闭合回路．若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是()．A．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流答案DB．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F N将增大7．(多选)如图所示，在水平光滑桌面上，两相同的矩形刚性小线圈分别叠放在固定的绝缘矩形金属框的左右两边上，且每个小线圈都各有一半面积在金属框内，在金属框接通逆时针方向电流的瞬间()．A．两小线圈会有相互靠拢的趋势答案BCB．两小线圈会有相互远离的趋势C．两小线圈中感应电流都沿顺时针方向D．左边小线圈中感应电流沿顺时针方向，右边小线圈中感应电流沿逆时针方向8．(单选)如图所示，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向下，在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内．当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后，下列有关圆环的说法正确的是()．答案CA．圆环内产生变大的感应电流，圆环有收缩的趋势B．圆环内产生变大的感应电流，圆环有扩张的趋势C．圆环内产生变小的感应电流，圆环有收缩的趋势D．圆环内产生变小的感应电流，圆环有扩张的趋势知识点三：楞次定律与安培定则的综合应用，二次感应问题（注意因果关系，结果推原因或者带答案推）1.（多选）如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一闭合电路，当PQ在外力的作用下运动时，MN向右运动．则PQ所做的运动可能是()．A．向右加速运动B．向左加速运动C．向右减速运动答案BCD．向左减速运动2.（多选）如图所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引()．答案BCA．向右做匀速运动B．向左做减速运动C．向右做减速运动D．向右做加速运动3．(单选)如图，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a()．答案BA．顺时针加速旋转B．顺时针减速旋转C．逆时针加速旋转D．逆时针减速旋转4．(单选)如图所示，一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内，线框在长直导线右侧，且其长边与长直导线平行．已知在t＝0到t＝t1的时间间隔内，直导线中电流i发生某种变化，而线框中的感应电流总是沿顺时针方向；线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右．设电流i正方向与图中箭头所示方向相同，则i随时间t变化的图线可能是()．答案A5．(多选)如图是某电磁冲击钻的原理图，若突然发现钻头M向右运动，则可能是()．答案ACA．开关S闭合瞬间B．开关S由闭合到断开的瞬间C．开关S已经是闭合的，滑动变阻器滑片P向左迅速滑动D．开关S已经是闭合的，滑动变阻器滑片P向右迅速滑动6．(多选)如图所示，在匀强磁场中放有平行金属导轨，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，则放在金属导轨上的金属棒ab的运动情况是(两线圈共面放置)()．答案BC 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7．(多选)如图所示，一电子以初速度v沿与金属板平行的方向飞入MN极板间，突然发现电子向M板偏转，若不考虑磁场对电子运动方向的影响，则产生这一现象的原因可能是()A．开关S闭合瞬间B．开关S由闭合后断开瞬间C．开关S是闭合的，变阻器滑片P向右迅速滑动D．开关S是闭合的，变阻器滑片P向左迅速滑动答案AD知识点四：感应电流大小（法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt ，E ＝Blv ）1．(多选)如图所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度的大小随时间变化而变化．下列说法中正确的是( )．答案 ADA ．当磁感应强度增大时，线框中的感应电流可能减小B ．当磁感应强度增大时，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2．(单选)A 、B 两闭合圆形导线环用相同规格的导线制成，它们的半径之比r A ∶r B ＝2∶1，在两导线环包围的空间内存在一正方形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直于两导线环的平面，如图所示．当磁场的磁感应强度随时间均匀增大的过程中，流过两导线环的感应电流大小之比为( )．答案 DA.I A I B ＝1B.I A I B ＝2C.I A I B ＝14D.I A I B＝12 3．(多选)某学习小组在探究线圈中感应电流的影响因素时，设计如图所示的实验装置，让一个闭合圆线圈放在匀强磁场中，线圈的轴线与磁场方向成30°角，磁感应强度随时间均匀变化，则( )．答案 ADA ．若把线圈的匝数增加一倍，线圈内感应电流大小不变B ．若把线圈的面积增加一倍，线圈内感应电流大小变为原来的2倍C ．改变线圈轴线与磁场方向的夹角大小，线圈内感应电流大小可能变为原来的2倍D ．把线圈的半径增加一倍，线圈内感应电流大小变为原来的2倍4．(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 的左侧存在一个均匀变化的匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，磁感应强度大小随时间的变化率ΔB Δt ＝k (k <0)．则( )．答案 BDA ．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 2ρD ．图中a 、b 两点间的电势差U ab ＝⎪⎪⎪⎪14k πr 2 5、（单选）粗细均匀的电阻丝围成图所示的线框，置于正方形有界匀强磁场中，磁感强度为B ，方向垂直于线框平面，图中ab ＝bc ＝2cd ＝2de ＝2ef ＝2fa ＝2L .现使线框以同样大小的速度v 匀速沿四个不同方向平动进入磁场，并且速度方向始终与线框先进入磁场的那条边垂直，则线框在通过如图所示位置时，下列说法中正确的是( )．A ．ab 两点间的电势差图①中最大答案 AB ．ab 两点间的电势差图②中最大C ．回路电流图③中最大D ．回路电流图④中最小6．(单选)如图所示，虚线框内存在均匀变化的匀强磁场，三个电阻的阻值之比R1∶R 2∶R 3＝1∶2∶3，电路中导线的电阻不计．当S 1、S 2闭合，S 3断开时，闭合回路中感应电流为I ；当S 2、S 3闭合，S 1断开时，闭合回路时感应电流为5I ；当S 1、S 3闭合，S 2断开时，闭合回路中感应电流为( )．A ．0B ．3IC ．6ID ．7I 答案 D7．(多选)如图所示，两根足够长的光滑金属导轨水平平行放置，间距为L ＝1 m ，cd 间、de 间、cf 间分别接着阻值为R ＝10 Ω的电阻．一阻值为R ＝10 Ω的导体棒ab 以速度v ＝4 m/s 匀速向左运动，导体棒与导轨接触良好；导轨所在平面存在磁感应强度大小为B ＝0.5 T ，方向竖直向下的匀强磁场．下列说法中正确的是( )．答案 BDA ．导体棒ab 中电流的流向为由b 到aB ．cd 两端的电压为1 VC ．de 两端的电压为1 VD ．fe 两端的电压为1 V8．（单选）如图所示，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( )．答案 CA.4ωB 0πB.2ωB 0πC.ωB 0πD.ωB 02π9．(单选)如图所示，竖直平面内有一金属环，半径为a ，总电阻为R (指拉直时两端的电阻)，磁感应强度为B 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R2的导体棒AB ，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AB 两端的电压大小为( )．答案 AA.Bav 3B.Bav 6C.2Bav 3 D ．Bav10． (多选)如图所示是圆盘发电机的示意图；铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C 、D 分别与转动轴和铜盘的边缘接触．若铜盘半径为L ，匀强磁场的磁感应强度为B ，回路的总电阻为R ，从左往右看，铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转动．则( )．答案 BCA ．由于穿过铜盘的磁通量不变，故回路中无感应电流B ．回路中感应电流大小不变，为BL 2ω2RC ．回路中感应电流方向不变，为C →D →R →CD ．回路中有周期性变化的感应电流11．(多选)半径为a 、右端开小口的导体圆环和长为2a 的导体直杆，单位长度电阻均为R 0.圆环水平固定放置，整个内部区域分布着垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B .直杆在圆环上以速度v 平行于直径CD 向右做匀速直线运动，直杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心O 开始，直杆的位置由θ确定，则（）．A ．θ＝0时，直杆产生的电动势为2Bav 答案 ADB ．θ＝π3时，直杆产生的电动势为3BavC ．θ＝0时，直杆受的安培力大小为2B 2av ＋R 0 D ．θ＝π3时，直杆受的安培力大小为3B 2av ＋R 012． (多选)如图所示，边长为L 、不可形变的正方形导线框内有半径为r 的圆形磁场区域，其磁感应强度B 随时间t 的变化关系为B ＝kt (常量k ＞0)．回路中滑动变阻器R 的最大阻值为R 0，滑动片P 位于滑动变阻器中央，定值电阻R 1＝R 0、R 2＝R 02.闭合开关S ，电压表的示数为U ，不考虑虚线MN 右侧导体的感应电动势，则( )．答案 ACA ．R 2两端的电压为U 7B ．电容器的a 极板带正电C ．滑动变阻器R 的热功率为电阻R 2的5倍D ．正方形导线框中的感应电动势为kL 2知识点五：自感1．(多选)在如图所示的电路中，A1和A2是两个相同的灯泡，线圈L的自感系数足够大，电阻可以忽略不计．下列说法中正确的是()．答案ABA．合上开关S时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮B．断开开关S时，A1和A2都要过一会儿才熄灭C．断开开关S时，A2闪亮一下再熄灭D．断开开关S时，流过A2的电流方向向右2、（单选）如图所示，线圈L的自感系数很大，且其电阻可以忽略不计，L1、L2是两个完全相同的小灯泡，随着开关S闭合和断开的过程中，L1、L2的亮度变化情况是(灯丝不会断)()．答案D亮度不变，L2亮度逐渐变亮，最后两灯一样亮；S断开，L2立即不亮，A．S闭合，LL1逐渐变亮B．S闭合，L1亮度不变，L2很亮；S断开，L1、L2立即不亮C．S闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2亮度不变；S断开，L2立即不亮，L1亮一下才灭D．S闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2则逐渐变得更亮；S断开，L2立即熄灭，L1亮一下才灭3．（单选）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的阻值大于灯泡时刻断开S.下列表D的阻值．在t＝0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t示A、B两点间电压U AB随时间t变化的图象中，正确的是()．答案B4．（单选）如图所示，A、B、C是3个完全相同的灯泡，L是一个自感系数较大的线圈(直流电阻可忽略不计)．则() 答案AA．S闭合时，A灯立即亮，然后逐渐熄灭B．S闭合时，B灯立即亮，然后逐渐熄灭C．电路接通稳定后，三个灯亮度相同D．电路接通稳定后，S断开时，C灯立即熄灭5．(多选)如图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，闭合电键调节电阻R，使两个灯泡的亮度相同，调节可变电阻R1，使它们都正常发光，然后断开电键S.重新闭合电键S，则()．A．闭合瞬间，A1立刻变亮，A2逐渐变亮答案BCB．闭合瞬间，A2立刻变亮，A1逐渐变亮C．稳定后，L和R两端电势差一定相同D．稳定后，A1和A2两端电势差不相同6．(多选)如图所示的电路中，L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2是两个完全相同的电灯，E是内阻不计的电源．t＝0时刻，闭合开关S，经过一段时间后，电路达到稳定，t1时刻断开开关S.I1、I2分别表示通过电灯D1和D2中的电流，规定图中箭头所示方向为电流正方向，以下各图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是()．答案AC知识点六：电磁感应图像问题1、（单选）如图，在水平面(纸面)内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a点接触，构成“V”字型导轨．空间存在垂直于纸面的均匀磁场．用力使MN向右匀速运动，从图示位置开始计时，运动中MN始终与∠bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触．下列关于回路中电流i与时间t的关系图线，可能正确的是()．答案A2、（单选）如图所示，垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为2a，磁感应强度的大小为B.一边长为a、电阻为4R的正方形均匀导线框ABCD从图示位置开始沿水平向右方向以速度v匀速穿过磁场区域，在图中线框A、B两端电压U AB与线框移动距离x的关系图象正确的是()．答案D3、（单选）将一段导线绕成图5甲所示的闭合回路，并固定在水平面(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变化的图象如图乙所示．用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反应F随时间t变化的图象是()．答案B4、（多选）如图甲所示，正六边形导线框abcdef放在匀强磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示．t＝0时刻，磁感应强度B的方向垂直纸面向里，设产生的感应电流以顺时针方向为正、竖直边cd所受安培力的方向以水平向左为正．则下面关于感应电流i和cd边所受安培力F随时间t变化的图象正确的是()．答案AC5．(单选)如图甲，R0为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝缘平面内．左端连接在一周期为T0的正弦交流电源上，经二极管整流后，通过R0的电流i始终向左，其大小按图乙所示规律变化．规定内圆环a端电势高于b端时，a、b间的电压u为正，下列u ab---t图象可能正确的是() 答案C6．(单选)如图所示，一导体圆环位于纸面内，O 为圆心．环内两个圆心角为90°的扇形区域内分别有匀强磁场，两磁场磁感应强度的大小相等，方向相反且均与纸面垂直．导体杆OM 可绕O 转动，M 端通过滑动触点与圆环良好接触．在圆心和圆环间连有电阻R .杆OM 以匀角速度ω逆时针转动，t ＝0时恰好在图示位置．规定从a 到b 流经电阻R 的电流方向为正，圆环和导体杆的电阻忽略不计，则杆从t ＝0开始转动一周的过程中，电流随ωt 变化的图象是( )．答案 C7．(单选)边长为a 的闭合金属正三角形框架，左边竖直且与磁场右边界平行，完全处于垂直于框架平面向里的匀强磁场中．现把框架匀速水平向右拉出磁场，如图所示，则下列图象与这一过程相符合的是( )．答案 B8． (单选)如图，矩形闭合导体线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用t 1、t 2分别表示线框ab 边和cd 边刚进入磁场的时刻．线框下落过程形状不变，ab 边始终保持与磁场水平边界线OO ′平行，线框平面与磁场方向垂直．设OO ′下方磁场区域足够大，不计空气的影响，则下列哪一个图象不可能反映线框下落过程中速度v 随时间t 变化的规律( )．答案 A9．(多选)一正方形金属线框位于有界匀强磁场区域内，线框平面与磁场垂直，线框的右边紧贴着磁场边界，如图甲所示．t ＝0时刻对线框施加一水平向右的外力F ，让线框从静止开始做匀加速直线运动穿过磁场，外力F 随时间t 变化的图象如图乙所示．已知线框质量m ＝1 kg 、电阻R ＝1 Ω，以下说法正确的是( )．A ．线框做匀加速直线运动的加速度为1 m/s 2 答案 ABCB ．匀强磁场的磁感应强度为2 2 TC ．线框穿过磁场的过程中，通过线框的电荷量为22 CD ．线框边长为1 m10、如图甲所示，空间存在一宽度为2L 的有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．在光滑绝缘水平面内有一边长为L 的正方形金属线框，其质量m ＝1 kg 、电阻R ＝4 Ω，在水平向左的外力F 作用下，以初速度v 0＝4 m/s 匀减速进入磁场，线框平面与磁场垂直，外力F 大小随时间t 变化的图线如图乙所示．以线框右边刚进入磁场时开始计时．(1)求匀强磁场的磁感应强度B ；(2)求线框进入磁场的过程中，通过线框的电荷量q ；(3)判断线框能否从右侧离开磁场？说明理由．答案 (1)0.33 T (2)0.75 C (3)不能；x ＝4 m<2L。

高二物理电磁感应

高二物理电磁感应例题1:如图所示，AOC是光滑的直角金属导轨，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，ab是一根金属直棒，如图立在导轨上，它从静止开始在重力作用下运动，运动过程中b端始终在OC上，a端始终在AO上，直到ab完全落在OC上。

整个装置放在一匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，则ab棒在运动过程中………………（）A．感应电流方向始终是b→aB．感应电流方向先是b→a ，后变为a→bC．受磁场力方向与ab垂直，如图中箭头所示方向D．受磁场力方向与ab垂直，开始如图中箭头所示方向，后来变为与箭头所示方向相反例题2:材料、粗细相同，长度不同的电阻丝做成ab、cd、ef三种形状的导线，分别放在电阻可忽略的光滑金属导轨上，并与导轨垂直，如图6所示，匀强磁场方向垂直导轨平面向内。

外力使导线水平向右做匀速运动，且每次外力所做功的功率相同，已知三根导线在导轨间的长度关系是L ab＜L cd＜L ef,则……( )A．ab运动速度最大B．ef运动速度最大C．因三根导线切割磁感线的有效长度相同，故它们产生的感应电动势相同D．忽略导体内能变化，三根导线每秒产生的热量相同例题3:在水平面上间距为L的两根平行光滑的金属导轨间有一竖直向下的匀强磁场，如图所示，金属棒ab和cd搁置在导轨上，并始终垂直于导轨，导轨的左端接一电阻R，ab和cd棒电阻也均为R，当ab在外力作用下匀速向右以速度υ运动时，cd棒达到稳定时的速度为，此时作用在ab棒上水平向右的外力F=______ ，固定电阻R上消耗的热功率是________ 。

例题4:如图所示，粗细均匀的金属环的电阻为20欧，可转动的金属杆OA的电阻为5欧，杆长为50厘米，A端与环相接触。

一定值电阻10欧，分别与杆的端点O及环边连接．杆OA在垂直于环面向里、磁感应强度为0.6的匀强磁场中，绕环心O以角速度100π弧度/秒顺时针转动，求电路中总电流的变化范围．例题5:在水平面内，光滑的金属导轨MN、PQ间的距离L=0.5米，其两端连有阻值相同的电阻R1=R2=10欧，导轨上有一质量m=0.1千克的金属杆ac，整个装置放在磁感应强度B=1T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面．若使杆以初速度v o=10m／s向右运动，不计杆和导轨的电阻，试求：（1）ac杆开始运动时所受磁场力的大小和方向；（2）设导轨足够长，试分析 ac杆的整个运动过程，并求出在电阻R1、R2上产生的总热量．例题6: 如图所示，线圈ａｂｃｄ每边长l＝0.20ｍ，线圈质量ｍ1＝0.10ｋｇ、电阻Ｒ＝0.10Ω，砝码质量ｍ2＝0.14ｋｇ．线圈上方的匀强磁场磁感强度Ｂ＝0.5Ｔ，方向垂直线圈平面向里，磁场区域的宽度为ｈ＝l＝0.20ｍ．砝码从某一位置下降，使ａｂ边进入磁场开始做匀速运动．求线圈做匀速运动的速度．练习:1．如图示，在竖直向下的匀强磁场中，有一闭合导体环，环面与磁场方向垂直，当导体环在磁场中完成下述运动时，可能产生感应电流的是………( )A．导体环保持水平方位在磁场中向上或向下运动B．导体环保持水平方位向左或向右加速平动C．导体环以垂直环面，通过环心的轴转动D．导体环以一条直径为轴，在磁场中转动2．在磁感应强度为B，方向如图所示的匀强磁场中，金属杆PQ在宽为l的平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，PQ中产生的感应电动势为Ｅ1；若磁感应强度增为2B，且其他条件不变，则所产生的感应电动势大小变为Ｅ2，则Ｅ1与Ｅ2之比及通过电阻R的感应电流方向为…………（）A．2:1，b→a B．1:2，b→aC．2:1，a→b D．1:2，a→b3．如图所示，矩形线框abcd 的ad 和bc 的中点M 、N 之间连接一电压表，整个装置处于匀强磁场中，磁场的方向与线框平面垂直，当线框向右匀速平动时，以下说法正确的是 ………………（）A ．穿过线框的磁通量不变化，MN 间无感应电动势B ．MN 这段导体做切割磁感线运动，MN 间有电势差C ．MN 间有电势差，所以电压表有读数D ．因为无电流通过电压表，所以电压表无读数4．在右图中，闭合矩形线框abcd 位于磁感应强度为B 的匀强磁场中，ad边位于磁场边缘，线框平面与磁场垂直，ab 、ad 边长分别用L 1、L 2表示，若把线圈沿v 方向匀速拉出磁场所用时间为△t ，已知线框回路总电阻为R ，则通过线框导线截面的电量是………………（）A ．t R L BL ∆21B ．R L BL 21C ．tL BL ∆21 D ．BL 1L 2 5．如图，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。

高二物理《电磁感应定律-单杆模型》练习题(教师版)

3.3、电磁感应定律--单杆模型Ⅰ、无动力典型例题1：如图所示，除导体棒ab 可动外，其余部分均固定不动。

设导体棒、导轨的电阻均可忽略，导体棒和导轨间的摩擦也不计。

图中装置均在水平面内，且都处于方向垂直水平面（即纸面）向下的匀强磁场中，导轨足够长。

今给导体棒ab 一个向右的初速度v 0，分析导体棒ab 的最终运动状态感应电路中的功能关系分析①安培力的特点：22B L vF BIL R==②功是能量转化的量度：“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能．同理，安培力做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程，安培力做多少功就有多少电能转化为其他形式的能． Ⅱ、恒力驱动典型例题2：如图所示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为L ，一理想电流表与两导轨相连，匀强磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B 。

一质量为m 、有效电阻为R 的导体棒在距磁场上边界h 处静止释放。

导体棒进入磁场后，流经电流表的电流逐渐变化，最终稳定。

整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻。

分析导体棒可能的运动过程变式题：如图所示，水平放置的两平行导轨左侧连接电阻，其它电阻不计。

导轨MN 放在导轨上，在水平恒力F 的作用下，沿导轨向右运动，并将穿过方向竖直向下的有界匀强磁场，磁场边界PQ 与MN 平行，从MN 进入磁场开始计时，通过MN 的感应电流i 随时间t 的变化可能是下图中的：ACD× × × × × ×RbV 0Bai A 0 i B 0tiDt i CN R M PQFⅢ、恒定电源驱动典型例题3：如图所示，除导体棒ab 可动外，其余部分均固定不动。

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，且都处于方向垂直水平面（即纸面）向下的匀强磁场中，导轨足够长。

今给导体棒ab 一个向右的初速度v 0，分析导体棒ab 的最终运动状态变式题：如图所示，两平行光滑金属导轨间的距离L =0.40m ，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.50T 、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E =4.5V 、内阻r =0.50Ω的直流电源．现把一个质量m =0.04kg 、电阻R 0=2.5Ω的导体棒ab 放在金属导轨上，由静止释放．导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触点间的电阻、金属导轨电阻均不计，g 取10m/s 2．已知sin37°=0.60，cos37°=0.80，求导体棒最终稳定时的速度大小和方向．解：最终稳定时mg sinα=BIL解得：I =1.2A4.5/IR E BLv v m s =-⇒= 沿斜面向上 Ⅳ、含容电路典型例题4（无动力时的情况）：如图所示，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。

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精锐教育学科教师辅导讲义讲义编号-------------------学员编号：年级：高二课时数：3 学员姓名：辅导科目：物理教师：课题电磁感应授课时间教学目标1、理解楞次定律2、会用右手定则判断感应电流方向3、深刻理解法拉第电磁感应定律重点、难点1、产生感应电流的条件2、感应电动势产生的条件3、磁通量变化教学内容一、复习课时：10课时第1课时——电磁感应现象，楞次定律第2课时——法拉第电磁感应定律第3课时——电磁感应中的力学问题第4课时——电磁感应中的电路问题第5、6课时——电磁感应中的能量问题二、知识结构三、难点提示： 1．产生感应电流的条件感应电流产生的条件是：穿过闭合电路的磁通量发生变化。

以上表述是充分必要条件。

不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生感应电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发生了变化。

当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，电路中有感应电流产生。

这个表述是充分条件，不是必要的。

在导体做切割磁感线运动时用它判定比较方便。

2．感应电动势产生的条件。

感应电动势产生的条件是：穿过电路的磁通量发生变化。

这里不要求闭合。

无论电路闭合与否，只要磁通量变化了，就一定有感应电动势产生。

这好比一个电源：不论外电路是否闭合，电动势总是存在的。

但只有当外电路闭合时，电路中才会有电流。

3．关于磁通量变化在匀强磁场中，磁通量Φ=B ∙S ∙sin α（α是B 与S 的夹角），磁通量的变化ΔΦ=Φ2-Φ1有多种形式，主要有： ①S 、α不变，B 改变，这时ΔΦ=ΔB ∙S sin α ②B 、α不变，S 改变，这时ΔΦ=ΔS ∙B sin α ③B 、S 不变，α改变，这时ΔΦ=BS (sin α2-sin α1)当B 、S 、α中有两个或三个一起变化时，就要分别计算Φ1、Φ2，再求Φ2-Φ1了。

在非匀强磁场中，磁通量变化比较复杂。

有几种情况需要特别注意： ①如图所示，矩形线圈沿a →b →c 在条形磁铁附近移动，试判断穿过线圈的磁通量如何变化？如果线圈M 沿条形磁铁轴线向右移动，穿过该线圈的磁通量如何变化？（穿过上边线圈的磁通量由方向向上减小到零，再变为方向向下增大；右边线圈的磁通量由方向向下减小到零，再变为方向向上增大）②如图所示，环形导线a 中有顺时针方向的电流，a 环外有两个同心导线圈b 、c ，与环形导线a 在同一平面内。

当a 中的电流增大时，穿过线圈b 、c 的磁通量各如何变化？在相同时间内哪一个变化更大？（b 、c 线圈所围面积内的磁通量有向里的也有向外的，但向里的更多，所以总磁通量向里，a 中的电流增大时，总磁通量也向里增大。

由于穿过b 线圈向外的磁通量比穿过c 线圈的少，所以穿过b 线圈的磁通量更大，变化也更大。

）ab cacbMNSab c③如图所示，虚线圆a 内有垂直于纸面向里的匀强磁场，虚线圆a 外是无磁场空间。

环外有两个同心导线圈b 、c ，与虚线圆a 在同一平面内。

当虚线圆a 中的磁通量增大时，穿过线圈b 、c 的磁通量各如何变化？在相同时间内哪一个变化更大？（与②的情况不同，b 、c 线圈所围面积内都只有向里的磁通量，且大小相同。

因此穿过它们的磁通量和磁通量变化都始终是相同的。

） 4．楞次定律感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

楞次定律解决的是感应电流的方向问题。

它关系到两个磁场：感应电流的磁场（新产生的磁场）和引起感应电流的磁场（原来就有的磁场）。

前者和后者的关系不是“同向”或“反向”的简单关系，而是前者“阻碍”后者“变化”的关系。

在应用楞次定律时一定要注意：“阻碍”不等于“反向”；“阻碍”不是“阻止”。

⑴从“阻碍磁通量变化”的角度来看，无论什么原因，只要使穿过电路的磁通量发生了变化，就一定有感应电动势产生。

⑵从“阻碍相对运动”的角度来看，楞次定律的这个结论可以用能量守恒来解释：既然有感应电流产生，就有其它能转化为电能。

又由于感应电流是由相对运动引起的，所以只能是机械能转化为电能，因此机械能减少。

磁场力对物体做负功，是阻力，表现出的现象就是“阻碍”相对运动。

⑶从“阻碍自身电流变化”的角度来看，就是自感现象。

5．右手定则。

对一部分导线在磁场中切割磁感线产生感应电流的情况，右手定则和楞次定律的结论是完全一致的。

这时，用右手定则更方便一些。

6．楞次定律的应用。

楞次定律的应用应该严格按以下四步进行：①确定原磁场方向；②判定原磁场如何变化（增大还是减小）；③确定感应电流的磁场方向（增反减同）；④根据安培定则判定感应电流的方向。

7．法拉第电磁感应定律电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，即tkE ∆∆Φ=，在国际单位制中可以证明其中的k =1，所以有tE ∆∆Φ=。

对于n 匝线圈有t n E ∆∆Φ=。

（平均值）bc Blv a bcd将均匀电阻丝做成的边长为l 的正方形线圈abcd 从匀强磁场中向右匀速拉出过程，仅ab 边上有感应电动势E =Blv ，ab 边相当于电源，另3边相当于外电路。

ab 边两端的电压为3Blv /4，另3边每边两端的电压均为Blv /4。

将均匀电阻丝做成的边长为l 的正方形线圈abcd 放在匀强磁场中，当磁感应强度均匀减小时，回路中有感应电动势产生，大小为E =l 2(ΔB /Δt )，这种情况下，每条边两端的电压U =E /4-I r = 0均为零。

感应电流的电场线是封闭曲线，静电场的电场线是不封闭的，这一点和静电场不同。

在导线切割磁感线产生感应电动势的情况下，由法拉第电磁感应定律可推导出感应电动势大小的表达式是：E=BLv sin α（α是B 与v 之间的夹角）。

（瞬时值） 8．转动产生的感应电动势⑴转动轴与磁感线平行。

如图，磁感应强度为B 的匀强磁场方向垂直于纸面向外，长L 的金属棒oa 以o 为轴在该平面内以角速度ω逆时针匀速转动。

求金属棒中的感应电动势。

在应用感应电动势的公式时，必须注意其中的速度v 应该指导线上各点的平均速度，在本题中应该是金属棒中点的速度，因此有2212L B L BL E ωω=⋅=。

⑵线圈的转动轴与磁感线垂直。

如图，矩形线圈的长、宽分别为L 1、L 2，所围面积为S ，向右的匀强磁场的磁感应强度为B ，线圈绕图示的轴以角速度ω匀速转动。

线圈的ab 、cd 两边切割磁感线，产生的感应电动势相加可得E=BS ω。

如果线圈由n 匝导线绕制而成，则E=nBSω。

从图示位置开始计时，则感应电动势的瞬时值为e=nBS ωcos ωt 。

该结论与线圈的形状和转动轴的具体位置无关（但是轴必须与B 垂直）。

实际上，这就是交流发电机发出的交流电的瞬时电动势公式。

电磁感应现象，楞次定律（1课时）典型例题分析【例1】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？【答案：外环中感应电流方向为逆时针】【例2.】如图所示，闭合导体环固定。

条形磁铁S 极向下以初速度v 0沿过导体环圆心的竖直线下落过程，导体环中的感应电流方向如何？【感应电流先顺时针后逆时针】cBlabd ωo a v b cL 1L 2ωNv 0 M【例3】如图所示装置中，cd 杆原来静止。

当ab 杆做如下那些运动时， cd 杆将向右移动？A.向右匀速运动B.向右加速运动C.向左加速运动D.向左减速运动【B 、D 】【例4】如图所示，水平面上有两根平行导轨，上面放两根金属棒a 、b 。

当条形磁铁如图向下移动时（不到达导轨平面），a 、b 将如何移动？【a 、b 将互相靠近】【例5】如图所示，用丝线将一个闭合金属环悬于O 点，虚线左边有垂直于纸面向外的匀强磁场，而右边没有磁场。

金属环的摆动会很快停下来。

试解释这一现象。

若整个空间都有垂直于纸面向外的匀强磁场，会有这种现象吗？法拉第电磁感应定律（1课时）典型例题分析【例1】如图所示，长L 1宽L 2的矩形线圈电阻为R ，处于磁感应强度为B 的匀强磁场边缘，线圈与磁感线垂直。

求：将线圈以向右的速度v 匀速拉出磁场的过程中，⑴拉力F 大小； ⑵拉力的功率P ； ⑶拉力做的功W ； ⑷线圈中产生的电热Q ；⑸通过线圈某一截面的电荷量q 。

【分析与解答】这是一道基本练习题，要注意要注意所用的边长究竟是L 1还是L 2 ，还应该思考一下所求的各物理量与速度v 之间有什么关系。

⑴v RvL B F BIL F R E I v BL E ∝=∴===22222,,,⑵22222v Rv L B Fv P ∝== ⑶v R v L L B FL W ∝==12221 ⑷v W Q ∝= ⑸ Rt R E t I q ∆Φ==⋅=与v 无关特别要注意电热Q 和电荷q 的区别，其中Rq ∆Φ=与速度无关！（这个结论以后经常会遇到）。

c ad bL 2 L 1abBL 1L 2BvRabm L【例2】如图各情况中，电阻R=0.l Ω，运动导线的长度都为l=0.05m ，作匀速运动的速度都为v=10m ／s ．除电阻R 外，其余各部分电阻均不计．匀强磁场的磁感强度B=0.3T ．试计算各情况中通过每个电阻R 的电流大小和方向．【（a ）0；（b ）3A ，从左向右；（C ）1.5A ，从上向下；（d ）1A ，从下向上。

】【例3】如图所示，U 形导线框固定在水平面上，右端放有质量为m 的金属棒ab ，ab 与导轨间的动摩擦因数为μ，它们围成的矩形边长分别为L 1、L 2，回路的总电阻为R 。

从t =0时刻起，在竖直向上方向加一个随时间均匀变化的匀强磁场B =kt ，（k >0）那么在t 为多大时，金属棒开始移动？【分析与解答】由21L kL tE =∆∆Φ=可知，回路中感应电动势是恒定的，电流大小也是恒定的，但由于安培力F=BIL ∝B =kt ∝t ，随时间的增大，安培力将随之增大。

当安培力增大到等于最大静摩擦力时，ab 将开始向左移动。

这时有：2212211,L L k mgR t mg R L kL L kt μμ==⋅⋅【例4】如图所示，一矩形线圈面积为400 cm 2，匝数为100匝，绕线圈的中心轴线O O '以角速度ω匀速转动，匀强磁场的磁感强度B T =2，转动轴与磁感线垂直，线圈电阻为1Ω，R R 1236==ΩΩ，，R 312=Ω，其余电阻不计，电键K 断开，当线圈转到线圈平面与磁感线平行时，线圈所受磁场力矩为16Nm ⋅。

求：（1）线圈转动的角速度ω。

（2）感应电动势的最大值。

（3）电键K 闭合后，线圈的输出功率。