专题十 电磁感应.docx

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专题十电磁感应

专题十　电磁感应

第1讲　电磁感应现象　楞次定律

一、单项选择题

1．在匀强磁场中，a、b是两条平行金属导轨，而c、d为串有电流表、电压表的两金属棒，如图10－1－1所示，两棒以相同的速度向右匀速运动，则以下结论正确的是（　　）

A．电压表有读数，电流表没有读数B．电压表有读数，电流表也有读数

C．电压表无读数，电流表有读数D．电压表无读数，电流表也无读数

图10－1－1

图10－1－2

2．如图10－1－2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，下列办法中可行的是（　　）

①将线框向左拉出磁场　②以ab边为轴转动（小于90°）　③以ad边为轴转动（小于60°）　④以bc边为轴转动（小于60°）

A．①②③B．②③④C．①②④D．①②③④

3．如图10－1－3所示，一水平放置的圆形通电线圈1固定，另一个较小的圆形线圈2从1的正上方下落，在下落的过程中两线圈平面绐终保持平行且共轴，则线圈2从1的正上方下落至1的正下方的过程中，从上向下看线圈2，应是（　　）

A．无感应电流产生B．有顺时针方向的感应电流

C．有先顺时针后逆时针方向的感应电流D．有先逆时针后顺时针方向的感应电流

图10－1－3

图10－1－4

4．如图10－1－4所示，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的矩形线框，当滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时，从纸外向纸内看，线框ab将（　　）

A．保持静止不动B．逆时针转动

C．顺时针转动D．发生转动，但因电源极性不明，无法确定转动方向

二、双项选择题

5．关于感应电流，下列说法中不正确的有（　　）

A．只要穿过闭合电路的磁通量不为零，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，螺线管内不一定有感应电流产生

C．线圈不闭合时，即使穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中也没有感应电流

D．只要闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，电路中就一定有感应电流产生

6．（广东四校2011届高三联考）如图10－1－5所示，在光滑绝缘的水平桌面上放一弹性闭合导体环，在导体环轴线上方有一条形磁铁．当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，下列判断中正确的是（　　）

图10－1－5

A．导体环有收缩趋势B．导体环有扩张趋势

C．导体环对桌面压力减小D．导体环对桌面压力增大

7．如图10－1－6所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大线圈M相连．要使小线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的裸金属棒ab的运动情况是（两线圈共面）（　　）

A．向右匀速运动B．向左加速运动C．向右加速运动D．向右减速运动

图10－1－6

图10－1－7

8．如图10－1－7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.当PQ在外力的作用下运动时，MN在磁场的作用下向右运动，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D．向左减速运动

9．绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套着一个铝环，线圈与电源、电键相连，如图10－1－8所示．线圈上端与电源正极相连，闭合电键的瞬间，铝环向上跳起．若保持电键闭合，则（　　）

图10－1－8

A．铝环不断升高B．铝环停留在某一高度

C．铝环跳起到某一高度后将回落D．如果电源的正、负极对调，观察到的现象不变

三、非选择题

10．与磁感应强度B＝0.8T垂直的线圈面积为0.05m2，线圈的磁通量多大？

若这个线圈绕有50匝时，磁通量有多大？

线圈位置如转过53°时磁通量多大？

11．三个闭合矩形线框Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处在同一竖直平面内，在线框的正上方有一条固定的长直导线，导线中通有自左向右的恒定电流，如图10－1－9所示，若三个闭合线框分别做如下运动：

Ⅰ沿垂直长直导线向下运动，Ⅱ沿平行长直导线方向平动，Ⅲ绕其竖直中心轴OO′转动．

（1）在这三个线框运动的过程中，哪些线框中有感应电流产生？

方向如何？

（2）线框Ⅲ转到图示位置的瞬间，是否有感应电流产生？

图10－1－9

12．磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为2l的正方形范围内，有一个电阻为R、边长为l的正方形导线框abcd，沿垂直于磁感线方向，以速度v匀速通过磁场，如图10－1－10所示，从ab边进入磁场算起.

（1）画出穿过线框的磁通量随时间变化的图象．

（2）说明线框中感应电流的方向．

图10－1－10

13．（单选）（2010年海南卷）1873年奥地利维也纳世博会上，比利时出生的法国工程师格拉姆在布展中偶然接错了导线，把另一直流发电机发出的电接到了自己送展的直流发电机的电流输出端．由此而观察到的现象导致了他的一项重要发明，从而突破了人类在电能利用方面的一个瓶颈．此项发明是（　　）

A．新型直流发电机B．直流电动机C．交流电动机D．交流发电机

14．（单选）（2009年浙江卷）如图10－1－11所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点摆动．金属线框从右侧某一位置静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面．则线框中感应电流的方向是（　　）

图10－1－11

A．a→b→c→d→aB．d→c→b→a→d

C．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→aD．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d

第2讲　法拉第电磁感应定律　自感

一、单项选择题

1．（单选）（2011年湛江调研）如图10－2－1所示，在磁感应强度B＝1.2T的匀强磁场中，让导体PQ在U型导轨上以速度υ0＝10m/s向右匀速滑动，两导轨间距离L＝0.5m，则产生的感应电动势的大小和PQ中的电流方向分别为（　　）

图10－2－1

A．0.6V，由P向QB．0.6V，由Q向PC．6V，由P向QD．6V，由Q向P

2．（2010年惠州调研）如图10－2－2所示，有两根和水平方向成α角的光滑平行轨道，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，金属杆的速度会趋近于一个最大速vm，则（　　）

A．如果B增大，vm将变大B．如果α变大，vm将变大

C．如果R变小，vm将变大D．如果m变小，vm将变大

图10－2－2

图10－2－3

3．如图10－2－3所示的电路中，L1、L2是完全相同的灯泡，线圈L的自感系数较大，它的电阻与定值电阻R相等．下列说法正确的是（　　）

A．闭合开关S时，L1先亮、L2后亮，最后它们一样亮

B．闭合开关S时，L1、L2始终一样亮

C．断开开关S时，L2立刻熄灭、L1过一会才熄灭

D．断开开关S时，L1、L2都要过一会才熄灭

4．如图10－2－4所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从图示位置匀速拉出匀强磁场，若第一次用0.3s时间拉出，外力所做的功为W1，通过导线截面的电量为q1；第二次用0.9s时间拉出，外力做的功为W2，通过导体截面的电量为q2，则（　　）

图10－2－4

A．W1W2，q1＝q2D．W1>W2，q1>q2

二、双项选择题

5．（2011年广州天河区二模）如图10－2－5所示，一有界匀强磁场区域，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匀速运动到位置2.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．导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右

D．导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左

图10－2－5

图10－2－6

6．如图10－2－6，电灯的灯丝电阻为2Ω，电池电动势为2V，内阻不计，线圈匝数足够多，其直流电阻为3Ω.先合上电键K，过一段时间突然断开K，则下列说法中错误的有（　　）

A．电灯立即熄灭B．电灯立即先暗再熄灭

C．电灯中电流方向与K断开前方向相同D．电灯中电流方向与K断开前方向相反

7．如图10－2－7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始络与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10－2－7

A．感应电流方向改变B．CD段直线始终不受安培力

C．感应电动势最大值Em＝BavD．感应电动势平均值

＝

πBav

8．（2010年山东卷改编）如图10－2－8所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO′为其对称轴．一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度vo向右运动，当运动到关于OO′对称的位置时（　　）

图10－2－8

A．穿过回路的磁通量为零B．回路中感应电动势大小为2Blv0

C．回路中感应电流的方向为顺时针方向D．回路中ab边与cd边所受安培力方向相反

9．如图10－2－9所示，金属三角形导轨COD上放有一根金属棒MN.拉动MN，使它以速度v向右匀速运动，如果导轨和金属棒都是粗细相同的均匀导体，电阻率都相同，那么在MN运动的过程中，闭合回路的（　　）

图10－2－9

A．感应电动势保持不变B．感应电流保持不变

C．感应电动势逐渐增大D．感应电流逐渐增大

三、非选择题

10．如图10－2－10所示，长L1、宽L2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．将线圈以向右的速度v匀速拉出磁场，求：

图10－2－10

（1）拉力F的大小；

（2）拉力的功率P；

（3）拉力做的功W；

（4）线圈中产生的电热Q；

（5）通过线圈某一截面的电荷量q.

11．把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，如图10－2－11所示，一长度为2a、电阻等于R、粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，它与圆环始终保持良好的接触．当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时，求：

（1）流过棒的电流的大小、方向及棒两端的电压UMN；

（2）在圆环和金属棒上消耗的总热功率．

图10－2－11

12．如图10－2－12甲所示，一只横截面积为S＝0.10m2，匝数为120匝的闭合线圈放在平行于线圈轴线的匀强磁场中，线圈的总电阻为R＝1.2Ω.该匀强磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示．求：

（1）从t＝0到t＝0.30s时间内，通过该线圈任意一个横截面的电荷量q为多少？

（2）这段时间内线圈中产生的电热Q为多少？

图10－2－12

13．（双选）（2010年海南卷）下列说法正确的是（　　）

A．当线圈中电流不变时，线圈中没有自感电动势

B．当线圈中电流反向时，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反

C．当线圈中电流增大时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反

D．当线圈中电流减小时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反

14．（双选）（2010年全国卷Ⅰ）某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为4.5×10－5T．一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽100m，该河段涨潮和落潮时有海水（视为导体）流过．设落潮时，海水自西向东流，流速为2m/s.下列说法正确的是（　　）

A．电压表记录的电压为5mVB．电压表记录的电压为9mV

C．河南岸的电势较高D．河北岸的电势较高

15．（单选）（2010年江苏卷）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1s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1s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．4

16．（单选）（2010年江苏卷）如图10－2－13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D的阻值，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A、B两点间电压UAB随时间t变化的图象中，正确的是（　　）

图10－2－13

第3讲　电磁感应规律的综合应用

一、单项选择题

1．一环形线圈放在匀强磁场中，设第1s内磁感线垂直线圈平面（即垂直于纸面）向里，如图10－3－1甲所示．若磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，那么第3s内线圈中感应电流的大小与其各处所受安培力的方向是（　　）

图10－3－1

A．大小恒定，沿顺时针方向与圆相切B．大小恒定，沿着圆半径指向圆心

C．逐渐增加，沿着圆半径离开圆心D．逐渐增加，沿逆时针方向与圆相切

2．（2010年珠海二模）如图10－3－2所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内，力F做的功与安培力做的功的代数和等于（　　）

A．棒的机械能增加量B．棒的动能增加量

C．棒的重力势能增加量D．电阻R上放出的热量

图10－3－2

图10－3－3

3．（2010年深圳一模）如图10－3－3所示，水平光滑的金属框架上左端连接一个电阻R，有一金属杆在外力F的作用下沿框架向右由静止开始做匀加速直线运动，匀强磁场方向竖直向下，轨道与金属杆的电阻不计并接触良好，则能反映外力F随时间t变化规律的图象是（　　）

4．如图10－3－4所示，质量为M的条形磁铁与质量为m的铝环，都静止在光滑的水平面上，当在极短的时间内给铝环以水平向右的冲量I，使环向右运动，则下列说法不正确的是（　　）

图10－3－4

A．在铝环向右运动的过程中磁铁也向右运动

B．磁铁运动的最大速度为

C．铝环在运动过程中，能量最小值为

D．铝环在运动过程中最多能产生的热量为

二、双项选择题

5．（2010年肇庆一模）图10－3－5所示，闭合线圈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，在ab边刚进入磁场到cd边刚进入磁场的这段时间内，线圈运动的速度图象可能是选项中的哪些图（　　）

图10－3－5

图10－3－6

6．如图10－3－6所示的装置中，导轨处于垂直纸面向里的磁场中，金属环处于垂直纸面的匀强磁场（图中未画）中，要使放在导电轨道上的金属棒ab在磁场中向右滑动，则穿过金属环的磁场应（　　）

A．方向向纸外，且均匀增强B．方向向纸外，且均匀减弱

C．方向向纸里，且均匀增强D．方向向纸里，且均匀减弱

7．两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨的左端接有电阻R，导轨自身的电阻可忽略不计．斜面处在一匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上．质量为m，电阻可不计的金属棒ab，在沿着斜面与棒垂直的恒力作用下沿导轨匀速上滑，并上升h高度，如图10－3－7所示．在这过程中（　　）

图10－3－7

A．作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零

B．作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上发出的焦耳热之和

C．金属棒克服安培力做的功等于电阻R上发出的焦耳热

D．恒力F所做的功等于电阻R上发出的焦耳热

8．如图10－3－8所示，光滑的“∏”型金属导体框竖直放置，质量为m的金属棒MN与框架接触良好．磁感应强度分别为B1、B2的有界匀强磁场方向相反，但均垂直于框架平面，分别处在abcd和cdef区域．现从图示位置由静止释放金属棒MN，当金属棒进入磁场B1区域后，恰好做匀速运动．以下说法中正确的有（　　）

图10－3－8

A．若B2＝B1，金属棒进入B2区域后将加速下滑

B．若B2＝B1，金属棒进入B2区域后仍将保持匀速下滑

C．若B2＞B1，金属棒进入B2区域后可能先加速后匀速下滑

D．若B2>B1，金属棒进入B2区域后可能先减速后匀速下滑

三、非选择题

9．（2011年茂名一模）如图10－3－9所示，两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距L＝1m，导轨平面与水平面成37°角，导轨上端接一阻值为R＝0.80Ω的电阻．轨道所在空间有垂直轨道平面的匀强磁场，磁感应强度B＝0.50T．现有一质量为m＝0.20kg、电阻r＝0.20Ω的金属棒放在导轨最上端，棒与导轨垂直并始终保持良好接触，他们之间的动摩擦因数为μ＝0.25.棒ab从最上端由静止开始释放.求：

（g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）

（1）棒在下滑的过程中最大速度是多少？

（2）当棒的速度v＝2m/s时，它的加速度是多少？

图10－3－9

10．（汕头2011届高三检测）如图10－3－10甲，水平面上有两电阻不计的光滑金属导轨平行固定放置，间距为d，右端通过导线与阻值为R的小灯泡L连接；在面积为S的CDEF矩形区域内有竖直向上匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化如图乙．在t＝0时，一阻值为R的金属棒在恒力F作用下由静止开始从ab位置沿导轨向右运动，当t＝t0时恰好运动到CD位置，并开始在磁场中匀速运动．求：

（1）0～t0时间内通过的小灯泡的电流．

（2）金属棒在磁场中运动速度的大小．

（3）金属棒的质量m.

图10－3－10

11．（2010年江苏卷）如图10－3－11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，匀强磁场与导轨平面垂直．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减小，最终稳定为I.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．求：

（1）磁感应强度的大小B；

（2）电流稳定后，导体棒运动速度的大小v；

（3）流经电流表电流的最大值Im.

图10－3－11

12．（2008年广东卷）如图10－3－12甲所示，水平放置的两根平行金属导轨，间距L＝0.3m．导轨左端连接R＝0.6Ω的电阻，区域abcd内存在垂直于导轨平面B＝0.6T的匀强磁场，磁场区域宽D＝0.2m．细金属棒A1和A2用长为2D＝0.4m的轻质绝缘杆连接，放置在导轨平面上，并与导轨垂直，每根金属棒在导轨间的电阻均为r＝0.3Ω，导轨电阻不计，使金属棒以恒定速度v＝1.0m/s沿导轨向右穿越磁场，计算从金属棒A1进入磁场（t＝0）到A2离开磁场的时间内，不同时间段通过电阻R的电流强度，并在图乙中画出．

图10－3－12