高考物理电磁感应定律及其应用

十三电磁感应定律及其应用

1. (人教版选修3－2 P14第6题改编)(多选)如图所示，一轻质绝缘横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁先后插向两环，同学们看到的现象及现象分析正确的是()

A．磁铁插向左环，横杆发生转动

B．磁铁插向右环，横杆发生转动

C．磁铁插向左环，左环中不产生感应电动势和感应电流

D．磁铁插向右环，右环中产生感应电动势和感应电流

答案BD

解析条形磁铁插向右侧闭合金属圆环时，圆环中产生感应电动势和感应电流，磁铁对圆环有力的作用，横杆发生转动，B、D正确；条形磁铁插向左侧不闭合金属圆环时，圆环中产生感应电动势，但不产生感应电流，磁铁对圆环没有力的作用，横杆不发生转动，A、C错误。

2. (人教版选修3－2 P9第7题改编)如图所示，固定于水平面上的金属架abcd 处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。t＝0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置恰好使MbcN构成一个边长为l的正方形。为使MN棒中不产生感应电流，从t＝0开始，磁感应强度B随时间t变化的示意图为()

答案 C

解析为了使MN棒中不产生感应电流，即让MN棒与线框组成回路的磁通量保持不变，所以B0l2＝B(l2＋l v t)，解得B＝

B0l2

l2＋l v t

＝

B0

1＋

v t

l

，由数学知识可知C 图正确，故选C。

3. (人教版选修3－2 P21第4题改编)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。第一次ab边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q1，通过线框导体横截面的电荷量为q1；第二次bc边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q2，通过线框导体横截面的电荷量为q2，则()

A．Q1＞Q2，q1＝q2B．Q1＞Q2，q1＞q2

C．Q1＝Q2，q1＝q2D．Q1＝Q2，q1＞q2

答案 A

解析由Q＝I2Rt得，Q1＝⎝

⎛

⎭

⎪

⎫

E1

R

2Rt＝

(BL ab v)2

R×

L bc

v＝

B2L2ab L bc v

R，同理，Q2＝B2L2bc L ab v

R，又因为L ab＞L bc，故Q1＞Q2。通过导体横截面的电荷量q＝IΔt＝

ΔΦ

R ＝

BL bc L ab

R，故q1＝q2，所以A正确。

4．图甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。

实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是()

A．图甲中，A1与L1的电阻值相同

B．图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流

C．图乙中，变阻器R与L2的电阻值相同

D．图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等

答案 C

解析图甲中，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，所以断开开关S1之前，电路处于稳定状态时，流经L1的电流大于流经A1的电流，L1的电阻值小于A1的阻值，A、B错误；图乙中，闭合开关S2，最终完全相同的灯A2与A3的亮度相同，即最终A2与A3中的电流相同，所以变阻器R与L2的电阻值相同，C正确；闭合S2瞬间，L2对电流有阻碍作用，L2中电流小于变阻器R中电流，D错误。

5．将一段导线绕成如图甲所示的闭合回路，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，能正确反映F 随时间t变化的图象是()

答案 B

解析根据B-t图象可知，在0～T

2时间内，B-t图线的斜率为负且为定值，

根据法拉第电磁感应定律E＝n ΔB

Δt S可知，该段时间圆环区域内感应电动势和感

应电流是恒定的，由楞次定律可知，ab中电流方向为b→a，再由左手定则可判

断ab边受到向左的安培力，且0～T

2时间内安培力恒定不变，方向与规定的正方

向相反；同理，

在T

2～T时间内，ab边所受安培力仍恒定不变，但方向与规定的正方向相同。

综上可知，B正确。

6. 如图所示，MN、PQ是两根足够长的光滑平行金属导轨，导轨间距为d，导轨所在平面与水平面成θ角，M、P间接阻值为R的电阻。匀强磁场的方向与导轨所在平面垂直，磁感应强度大小为B。质量为m、阻值为r的金属棒放在两导轨上，在平行于导轨的拉力作用下，以速度v匀速向上运动。已知金属棒与导轨始终垂直并且保持良好接触，重力加速度为g。求：

(1)金属棒产生的感应电动势E；

(2)通过电阻R的电流I的大小；

(3)拉力F的大小。

答案(1)Bd v(2)Bd v

R＋r

(3)mg sinθ＋

B2d2v

R＋r

解析(1)根据法拉第电磁感应定律得E＝Bd v。

(2)根据闭合电路欧姆定律得I＝

E

R＋r

＝

Bd v

R＋r

。

(3)导体棒的受力情况如图所示，根据平衡条件有F－F安－mg sinθ＝0，

又因为F安＝BId＝B2d2v R＋r

，

所以F＝mg sinθ＋B2d2v R＋r

。