高中物理第四章电磁感应练习册新人教版选修32
第四章 电磁感应1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件知识点一 电磁感应的探究历程1．(多选)在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献．下列说法正确的是( )A．奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象B．麦克斯韦预言了电磁波；楞次用实验证实了电磁波的存在C．库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值D．安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律知识点二 产生感应电流的条件2．在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是( )A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化3．金属矩形线圈abcd在匀强磁场中做如图L421所示的运动，线圈中有感应电流的是( )图L4214．(多选)如图L422所示，线圈abcd在磁场区域ABCD中，下列哪种情况下线圈中有感应电流产生( )图L422A．把线圈变成圆形(周长不变)B．使线圈在磁场中加速平移C．使磁场增强或减弱D．使线圈以过ab的直线为轴旋转知识点三 磁通量5．如图L423所示，矩形线框abcd放置在水平面内，磁场方向与水平方向成α角，已知sinα＝，回路面积为S，磁感应强度为B，则通过线框的磁通量为( )图L423
A．BS B.BSC.BSD.BS6．如图L424所示，线圈平面与水平方向成θ角，磁感线竖直向下，设磁感应强度为B，线圈面积为S，则穿过线圈的磁通量为多少？图L4247.如图L425所示，有一个100匝的线圈，其横截面是边长为L＝0.20m的正方形，放在磁感应强度为B＝0.50T的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直．若将这个线圈横截面的形状由正方形改变成圆形(横截面的周长不变)，在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少？图L4258．(多选)如图L426所示，水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线，以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系．四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对称放置，两直导线中的电流大小与变化情况完全相同，电流方向如图所示，当两直导线中的电流都增大时，四个线圈a、b、c、d中感应电流的情况是( )
图L426A．线圈a中无感应电流B．线圈b中有感应电流C．线圈c中有感应电流D．线圈d中无感应电流9．(多选)如图L427所示，线圈Ⅰ与电源、开关、滑动变阻器相连，线圈Ⅱ与电流计G相连，线圈Ⅰ与线圈Ⅱ绕在同一个铁芯上，在下列情况下，电流计G中有示数的是( )图L427A．开关闭合瞬间B．开关闭合一段时间后C．开关闭合一段时间后，来回移动滑动变阻器的滑片D．开关断开瞬间10．边长L＝10cm的正方形线框固定在匀强磁场中，磁场方向与线框平面间的夹角θ＝30°，如图L428所示，磁感应强度随时间变化的规律为B＝(2＋3t)T，则第3s内穿过线框的磁通量的变化量ΔΦ为多少？图L42811．如图L429所示，有一垂直于纸面向里的匀强磁场，B＝0.8T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1cm.现在纸面内先后放上与磁场垂直的圆线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1cm，10匝；B线圈半径为2cm，1匝；C线圈半径为0.5cm，1匝．(1)在B减为0.4T的过程中，A线圈和B线圈磁通量各改变多少？(2)在磁场转过30°角的过程中，C线圈中磁通量改变多少？图L429
3 楞次定律知识点一 楞次定律1．(多选)下列说法正确的是( )A．感应电流的磁场方向总是与引起感应电流的磁场方向相反B．感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同，也可能相反C．楞次定律只能判定闭合回路中感应电流的方向D．楞次定律可以判定不闭合的回路中感应电动势的方向2．如图L431所示，一根条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中(始终在金属环左侧)，环中的感应电流(自左向右看)( )图L431A．沿顺时针方向B．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3．如图L432所示，一线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在匀强磁场中运动，已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时(位置Ⅱ正好是细杆竖直时线圈所处的位置)，线圈内的感应电流方向(顺着磁场方向看去)是( )图L432A．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置均是顺时针方向B．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置均是逆时针方向C．Ⅰ位置是顺时针方向，Ⅱ位置为零，Ⅲ位置是逆时针方向D．Ⅰ位置是逆时针方向，Ⅱ位置为零，Ⅲ位置是顺时针方向4．如图L433所示，一均匀的扁平条形磁铁的轴线与圆形线圈在同一平面内，磁铁中心与圆心重合，为了在磁铁开始运动时线圈中能得到逆时针方向的感应电流，磁铁的运动方式应是( )图L433A．N极向纸内，S极向纸外，使磁铁绕O点转动B．N极向纸外，S极向纸内，使磁铁绕O点转动C．磁铁在线圈平面内顺时针转动D．磁铁在线圈平面内逆时针转动知识点二 右手定则5．(多选)两根相互平行的金属导轨水平放置于如图L
434所示的匀强磁场中，与导轨上接触良好的导体棒AB和CD可以在导轨上自由滑动．当导体棒AB在外力F的作用下向右运动时，下列说法中正确的是( )图L434A．导体棒CD内有电流通过，方向是D→CB．导体棒CD内有电流通过，方向是C→DC．磁场对导体棒CD的作用力向左D．磁场对导体棒AB的作用力向左6．如图L435所示，导线框abcd与通电直导线在同一平面内，直导线通有恒定电流并通过ad和bc的中点，当线框向右运动的瞬间，则( )图L435A．线框中有感应电流，且按顺时针方向B．线框中有感应电流，且按逆时针方向C．线框中有感应电流，但方向难以判断D．由于穿过线框的磁通量为零，所以线框中没有感应电流7．某磁场磁感线如图L436所示，有一铜线圈自图中A处落至B处，在下落过程中，自上向下看，线圈中的感应电流方向是( )图L436A．始终顺时针B．始终逆时针C．先顺时针再逆时针D．先逆时针再顺时针8．如图L437所示，一个圆环形导体，圆心为O，有一个带正电的粒子沿如图所示的直线从圆环表面匀速飞过，则环中的感应电流情况是( )图L437A．沿逆时针方向B．沿顺时针方向C．先沿逆时针方向后沿顺时针方向
D．先沿顺时针方向后沿逆时针方向9．电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图L438所示，现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是( )图L438A．从a到b，上极板带正电B．从a到b，下极板带正电C．从b到a，上极板带正电D．从b到a，下极板带正电10．如图L439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点作切线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，线圈中电流方向( )图L439A．始终为A→B→C→AB．始终为A→C→B→AC．先为A→C→B→A再为A→B→C→AD．先为A→B→C→A再为A→C→B→A11．如图L4310所示，在一根较长的铁钉上，用漆包线绕两个线圈A和B.将线圈B的两端与漆包线CD相连，使CD平放在静止的小磁针的正上方，与小磁针平行．试判断合上开关的瞬间，小磁针N极的偏转情况．线圈A中电流稳定后，小磁针又怎样偏转？图L4310
12．某同学在学习了法拉第电磁感应定律之后，自己制作了一个手动手电筒．图L4311是手电筒的简单结构示意图，左右两端是两块完全相同的条形磁铁，中间是一根绝缘直杆，由绝缘细铜丝绕制的多匝环形线圈可在直杆上自由滑动，线圈两端接一灯泡，晃动手电筒时线圈也来回滑动，灯泡就会发光，其中O点是两磁极连线的中点，a、b两点关于O点对称．(1)试分析其工作原理．(2)灯泡中的电流方向是否变化？图L4311
习题课：楞次定律的应用知识点一 “增反减同”法1．长直导线与矩形线框abcd处在同一平面中静止不动，如图LX21甲所示．长直导线中通以大小和方向都随时间周期性变化的电流，it图像如图乙所示．规定沿长直导线向上的方向为正方向．关于最初一个周期内矩形线框中感应电流的方向，下列说法正确的是( )图LX21A．由顺时针方向变为逆时针方向B．由逆时针方向变为顺时针方向C．由顺时针方向变为逆时针方向，再变为顺时针方向D．由逆时针方向变为顺时针方向，再变为逆时针方向知识点二 “增缩减扩”法2．如图LX22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的变化情况是( )图LX22A．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变长知识点三 “来拒去留”法3．如图LX23所示，老师做了一个物理小实验让学生观察：一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象是( )图LX23A．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．无论磁铁插向左环还是右环，横杆都不发生转动D．无论磁铁插向左环还是右环，横杆都发生转动
知识点四 “增离减靠”法4．如图LX24所示，通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环，铜环平面与螺线管截面平行，当开关S接通的瞬间，两铜环的运动情况是( )图LX24A．同时向两侧推开B．同时向螺线管靠拢C．一个被推开，一个被吸引，但因电源正负极未知，无法具体判断D．同时被推开或同时向螺线管靠拢，但因电源正负极未知，无法具体判断知识点五 安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的综合运用5．如图LX25甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示，在0～时间内，直导线中电流方向向上，则在～T时间内，线框中感应电流的方向与线框所受安培力的方向正确的是( )图LX25A．逆时针，向右 B．逆时针，向左C．顺时针，向右D．顺时针，向左6．如图LX26所示，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈．当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是( )图LX26A．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向左B．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向左C．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向右D．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向右7．如图LX27甲所示，竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路，导线所围区域内有一垂直纸面向里的变化的匀强磁场，螺线管下方水平桌面上有一导体圆环，导线abcd所围区域内磁场的磁感应强度按图乙中的哪一图线所表示的方式随时间变化时，导体圆环对桌面的压力增大( )
图LX278．1931年，英国物理学家狄拉克从理论上预言：存在只有一个磁极的粒子，即“磁单极子”.1982年，美国物理学家卡布莱拉设计了一个寻找磁单极子的实验．他设想，如果一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图LX28所示的超导线圈，那么，从上向下看，超导线圈将出现( )图LX28A．先有逆时针方向的感应电流，然后有顺时针方向的感应电流B．先有顺时针方向的感应电流，然后有逆时针方向的感应电流C．始终有顺时针方向持续流动的感应电流D．始终有逆时针方向持续流动的感应电流9．如图LX29所示，通电螺线管左侧和内部分别静止悬吊一导体环a和b，当滑动变阻器R的滑动触头c向左滑动时( )图LX29A．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10．如图LX210所示，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过．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F1和F2，重力加速度大小为g，则( )图LX210A．F1>mg，F2>mgB．F1
mg，F2mg11．(多选)如图LX211所示，螺线管B置于闭合金属圆环A的轴线上，当B中通过的电流增大时( )
图LX211A．环A有缩小的趋势B．环A有扩张的趋势C．螺线管B有缩短的趋势D．螺线管B有伸长的趋势12．如图LX212所示，A为水平放置的胶木圆盘，在其侧面均匀分布着负电荷，在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B，使B的环面水平且与圆盘面平行，其轴线与胶木盘A的轴线OO′重合．现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，则( )图LX212A．金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力增大B．金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力减小C．金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力减小D．金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力增大
4 法拉第电磁感应定律知识点一 法拉第电磁感应定律1．关于感应电动势的大小，下列说法正确的是( )A．穿过闭合电路的磁通量最大时，其感应电动势一定最大B．穿过闭合电路的磁通量为零时，其感应电动势一定为零C．穿过闭合电路的磁通量由不为零变为零时，其感应电动势一定为零D．穿过闭合电路的磁通量由不为零变为零时，其感应电动势一定不为零2．穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终为每秒均匀增加2Wb，则( )A．线圈中感应电动势每秒增加2VB．线圈中感应电动势每秒减少2VC．线圈中感应电动势始终为2VD．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2V3．(多选)如图L441甲所示，线圈的匝数n＝100匝，横截面积S＝50cm2，线圈总电阻r＝10Ω，沿轴向有匀强磁场，设图示磁场方向为正方向，磁场的磁感应强度随时间的变化图像如图乙所示，则在开始的0.1s内( )图L441A．磁通量的变化量为0.25WbB．磁通量的变化率为2.5×10－2Wb/sC．a、b间电压为0D．在a、b间接一个理想电流表时，电流表的示数为0.25A知识点二 导体切割磁感线时的感应电动势4．如图L442所示的情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是( )图L442A．乙和丁 B．甲、乙、丁C．甲、乙、丙、丁D．只有乙5．如图L443所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出，设运动的整个过程中棒的取向不变，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( )
图L443A．越来越大B．越来越小C．保持不变D．无法确定6．如图L444所示，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rA∶rB＝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所在的平面．在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( )图L444A.＝1B.＝2C.＝D.＝7．如图L445所示，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，则有( )图L445A．Uab＝0B．φa＞φb，Uab保持不变C．φa＞φb，Uab越来越大D．φa＜φb，Uba越来越大8．如图L446所示，一个菱形的导体线框沿着自己的对角线匀速运动，穿过具有一定宽度的匀强磁场区域，已知对角线AC的长度为磁场宽度的两倍且AC与磁场边界垂直．图L447中表示线框中感应电流随时间变化的图像(电流以ABCD流向为正方向，从C点进入磁场开始计时)正确的是( )图L446图L4479．如图L448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＝B0＋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( )
图L448A．不带电B．所带电荷量与t成正比C．带正电，电荷量是D．带负电，电荷量是10．在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中，B＝0.2T，有一水平放置的光滑框架，宽度为l＝0.4m，如图L449所示，框架上放置一质量为0.05kg、电阻为1Ω的金属杆cd，框架电阻不计．若cd杆以恒定加速度a＝2m/s2由静止开始做匀变速运动，试求解下列问题：(1)在5s内平均感应电动势是多少？(2)第5s末，回路中的电流为多大？(3)第5s末，作用在cd杆上的水平外力为多大？图L44911．如图L4410所示，线框用裸导线组成，cd、ef两边竖直放置且相互平行，裸导体ab水平放置并可沿cd、ef无摩擦滑动，而导体棒ab所在处为匀强磁场，匀强磁场的磁感应强度B2＝2T，已知ab长l＝0.1m，整个电路总电阻R＝5Ω.螺线管匝数n＝4匝，螺线管横截面积S＝0.1m2.在螺线管内有图示方向磁场B1，当磁场B1以＝10T/s的变化率均匀增加时，导体棒恰好处于静止状态．(g取10m/s2)(1)求通过导体棒ab的电流大小．(2)导体棒ab质量m为多少？
图L441012．如图L4411甲所示，平行导轨MN、PQ水平放置，电阻不计，两导轨间距d＝10cm，导体棒ab、cd放在导轨上，并与导轨垂直．每根棒在导轨间的部分的电阻均为R＝1.0Ω.用长为L＝20cm的绝缘丝线将两棒系住，整个装置处在匀强磁场中．t＝0时刻磁场方向竖直向下，丝线刚好处于未被拉伸的自然状态．此后，磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示．不计感应电流磁场的影响，整个过程丝线未被拉断．求：(1)0～2.0s的时间内，电路中感应电流的大小与方向；(2)t＝1.0s时刻丝线的拉力大小．图L4411
习题课：法拉第电磁感应定律的应用(一)知识点一 E＝n和E＝Blv的选用技巧1．如图LX21所示，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E1；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E2，则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比E1∶E2分别为( )图LX21A．c→a，2∶1 B．a→c，2∶1C．a→c，1∶2D．c→a，1∶22．(多选)如图LX22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，方向垂直于半圆形回路所在的平面．半圆形回路以速度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，下列结论正确的是( )图LX22A．感应电流方向始终沿顺时针方向B．CD段直导线始终不受安培力C．感应电动势最大值Em＝BavD．感应电动势平均值E＝πBav知识点二 电磁感应中的电路问题3．在图LX23中，EF、GH为平行的金属导轨，其电阻可不计，R为电阻，C为电容器，AB为可在EF和GH上滑动的导体横杆．匀强磁场垂直于导轨平面．若用I1和I2分别表示流过R和C的电流，则当横杆AB( )图LX23A．匀速滑动时，I1＝0，I2＝0B．匀速滑动时，I1≠0，I2≠0C．加速滑动时，I1＝0，I2＝0D．加速滑动时，I1≠0，I2≠04．如图LX24所示，在匀强磁场中，MN、PQ是两条平行金属导轨，而ab、cd为串有电压表和电流表的两根金属棒，两只电表可看成理想电表．当两棒以相同速度向右匀速运动时(运动过程中两棒始终与导轨接触)( )
图LX24A．电压表有读数，电流表有读数B．电压表无读数，电流表无读数C．电压表有读数，电流表无读数D．电压表无读数，电流表有读数知识点三 导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的计算5．长为l的金属棒ab以a点为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω做匀速转动，如图LX25所示，磁感应强度为B.(1)求ab棒各点的平均速率；(2)求ab两端的电势差；(3)经时间Δt金属棒ab所扫过的面积中的磁通量为多少？此过程中平均感应电动势为多大？图LX256．如图LX26所示，半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中绕O轴以角速度ω沿逆时针方向匀速转动，则通过电阻R的电流的大小和方向是(金属圆盘的电阻不计)( )图LX26A．由c到d，I＝B．由d到c，I＝C．由c到d，I＝D．由d到c，I＝7．如图LX27所示，两个互连的金属圆环中，小金属圆环的电阻是大金属圆环电阻的
，磁场垂直穿过大金属圆环所在区域．当磁感应强度随时间均匀变化时，在大金属圆环内产生的感应电动势为E，则a、b两点间的电势差为( )图LX27A.E B.EC.ED．E8．粗细均匀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，其边界与正方形线框的边平行．现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图LX28所示，则在移出过程中线框的一边a、b两点间电势差的绝对值最大的是( )图LX289．如图LX29所示，两根相距为l的平行直导轨ab、cd的b、d间连有一定值电阻R，导轨电阻忽略不计．MN为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R.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向右做匀速运动，令U表示MN两端电压的大小，则( )图LX29A．U＝Blv，流过定值电阻R的感应电流由b到dB．U＝Blv，流过定值电阻R的感应电流由d到bC．U＝Blv，流过定值电阻R的感应电流由b到dD．U＝Blv，流过定值电阻R的感应电流由d到b10．如图LX210所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L的两个闭合线框a和b，以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速拉到磁场外，不考虑线框的重力，若闭合线框中的电流分别为Ia、Ib，则Ia∶Ib为( )图LX210
A．1∶4B．1∶2C．1∶1D．不能确定11．固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd边长为l，其中ab是一段电阻为R的均匀电阻丝，其余三边均为电阻可忽略的铜线．磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里．现有一段与ab段的材料、粗细、长度均相同的电阻丝PQ架在导线框上，如图LX211所示．若PQ以恒定的速度v从ad滑向bc，当其滑过l的距离时，通过aP段电阻丝的电流是多大？方向如何？图LX21112．面积S＝0.2m2、n＝100匝的圆形线圈，处在如图LX212所示的磁场内，磁感应强度随时间t变化的规律是B＝0.02t(T)，R＝3Ω，C＝30μF，线圈电阻r＝1Ω，求：(1)通过R的电流方向和4s内通过导线横截面的电荷量；(2)电容器的电荷量．图LX212
习题课：法拉第电磁感应定律的应用(二)知识点一 电磁感应中的图像问题1．如图LX213所示，有一宽40cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，一边长为20cm的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的速度v＝20cm/s匀速通过磁场区域．在运动过程中，线框cd边始终与磁场区域的边界平行，从它刚进入磁场的时刻开始计时，图LX214中正确反映感应电流随时间变化规律的图像是(以逆时针方向为电流的正方向)( )图LX213图LX2142．如图LX215所示，在x≤0的区域内存在匀强磁场，磁场的方向垂直于xOy平面(纸面)向里．具有一定电阻的矩形线框abcd位于xOy平面内，线框的ab边与y轴重合．t＝0时刻起令线框由静止开始沿x轴正方向做匀加速运动，则线框中的感应电流i(取逆时针方向的电流为正)随时间t变化的it图线可能是图LX216中的( )图LX215图LX2163．一匀强磁场的磁场方向垂直纸面，规定向里的方向为正．在磁场中有一细金属线圈，线圈平面位于纸面内，如图LX217甲所示．现令磁感应强度B随时间t变化，先按图乙中所示的Oa图线变化，后来又按图线bc和cd变化，E1、E2、E3分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小，I1、I2、I3分别表示对应的感应电流，则( )图LX217A．E1>E2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向B．E1E2，I2沿顺时针方向，I3沿逆时针方向D．E2>E3，I2沿顺时针方向，I3沿顺时针方向
知识点二 电磁感应中的动力学问题4．如图LX218所示，足够长的平行光滑U形导轨倾斜放置，所在平面的倾角θ＝37°，导轨间的距离L＝1.0m，下端连接R＝1.6Ω的电阻，导轨电阻不计，所在空间均存在磁感应强度B＝1.0T、方向垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场，质量m＝0.5kg、电阻r＝0.4Ω的金属棒ab垂直置于导轨上，现用沿轨道平面且垂直于金属棒、大小F＝5.0N的恒力使金属棒ab从静止起沿导轨向上滑行，金属棒滑行2.8m后速度保持不变．sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2，求：(1)金属棒匀速运动时的速度大小v；(2)当金属棒沿导轨向上滑行的速度v′＝2m/s时，其加速度的大小a.图LX2185.如图LX219甲所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻，一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略，让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦．(1)由b向a方向看到的装置如图乙所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图．(2)在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及ab杆加速度的大小．(3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值．图LX219
6．如图LX220所示，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”字形导轨．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．图LX221中关于回路中电流i与时间t的关系图线，可能正确的是( )图LX220图LX2217．正方形匀强磁场区域的磁感应强度B＝0.2T，磁场宽度l＝3m，一正方形金属框边长ad＝l′＝1m，每边的电阻r＝0.2Ω，金属框以v＝10m/s的速度匀速穿过磁场区，其平面始终保持与磁感线方向垂直，如图LX222所示，试画出：(1)金属框穿过磁场区的过程中，各阶段的等效电路图；(2)金属框穿过磁场区的过程中，金属框内感应电流的it图线和ab两端电压的Ut图线．(要求写出作图依据)图LX222
8．如图LX223所示，竖直平面内有足够长的金属导轨，导轨间距0.2m，金属导体ab可在导轨上无摩擦地滑动，ab的电阻为0.4Ω，导轨电阻不计，导体ab的质量为0.2g，垂直纸面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.2T，且磁场区域足够大，当导体ab自由下落0.4s时，突然接通开关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10m/s2)图LX223
5 电磁感应现象的两类情况知识点一 感生电动势1．在如图L451所示的四种磁场变化情况中能产生恒定的感生电场的是( )图L4512．(多选)下列说法中正确的是( )A．感生电场由变化的磁场产生B．恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场C．感生电场的方向也同样可以用楞次定律和右手螺旋定则来判定D．感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向3．如图L452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( )图L452A．不变 B．增大C．减少D．以上情况都有可能4．如图L453所示，水平导轨间距L1＝0.5m，ab杆与导轨左端的距离L2＝0.8m，由导轨与ab杆所构成的回路的总电阻R＝0.2Ω，方向竖直向下的匀强磁场的磁感应强度B0＝1T，重物A的质量M＝0.04kg，用细绳通过定滑轮与ab杆的中点相连，各处的摩擦均可忽略不计．现使磁感应强度以＝0.2T/s的变化率均匀地增大，当t为多少时，A刚好离开地面？(g取10m/s2)图L453知识点二 动生电动势5．(多选)我国处在地球的北半球，飞机在我国上空匀速地巡航，机翼保持水平，飞机高度不变，由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差．设左侧机翼末端处的电势为φ1，右侧机翼末端处的电势为φ2，则( )A．飞机从西向东飞时，φ1比φ2高
B．飞机从东向西飞时，φ2比φ1高C．飞机从南向北飞时，φ1比φ2高D．飞机从北向南飞时，φ2比φ1高6．如图L454所示，三角形金属框架MON所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，金属棒ab能紧贴金属框架运动，且始终与ON垂直．当ab从O点开始匀速向右平动时，速度为v0，∠bOc＝30°，试求bOc回路中感应电动势随时间变化的函数关系式．图L4547．在匀强磁场中，有一接有电容器的回路，如图L455所示，已知电容器电容C＝30μF，l1＝5cm，l2＝8cm，磁场以5×10－2T/s的变化率增强，则( )图L455A．电容器上极板带正电，带电荷量为2×10－9CB．电容器上极板带正电，带电荷量为6×10－9CC．电容器上极板带负电，带电荷量为4×10－9CD．电容器上极板带负电，带电荷量为6×10－9C8．如图L456所示，内壁光滑的塑料管弯成圆环平放在水平桌面上，环内有一带负电的小球，整个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然增强时，小球将( )图L456A．沿顺时针方向运动B．沿逆时针方向运动C．在原位置附近往复运动D．仍然保持静止状态9．如图L457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B0.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的大小应为( )
图L457A. B. C. D.10．如图L458所示，金属棒ab置于水平放置的光滑框架cdef上，棒与框架接触良好，匀强磁场垂直于ab棒斜向下．从某时刻开始磁感应强度均匀减小，同时施加一个水平方向的外力F使金属棒ab保持静止，则F( )图L458A．方向向右，且为恒力B．方向向右，且为变力C．方向向左，且为变力D．方向向左，且为恒力11．如图L459所示，固定在水平桌面上的金属框架cdef处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动，此时adcb构成一个边长为l的正方形，棒的电阻为r，其余部分电阻不计，开始时磁感应强度为B0.(1)若从t＝0时刻起，磁感应强度均匀增加，每秒增量为k，同时保持棒静止．求棒中的感应电流并在图上标出感应电流的方向．(2)在上述(1)情况中，始终保持棒静止，当t＝t1时，需加的垂直于棒的水平拉力为多大？(3)若从t＝0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v向右匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度应怎样随时间变化？(写出B与t的关系式)图L459
习题课：电磁感应中的能量转化及电荷量问题知识点一 电磁感应电路中电荷量的求解1．如图LX31甲所示，有一面积为100cm2的金属环，电阻为0.1Ω，环中磁场变化规律如图乙所示，且磁场方向垂直于环面向里，在t1～t2这段时间内：(1)金属环中自由电子定向移动的方向如何？(2)通过金属环某一截面的电荷量为多少？图LX312．如图LX32所示，固定在水平桌面上的光滑金属导轨处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab放在导轨上，运动过程中始终与导轨垂直．匀强磁场的磁感应强度为0.4T，电阻R＝100Ω，电容器的电容C＝100μF，ab长20cm，当ab以v＝10m/s的速度向右匀速运动时，电容器哪个极板带正电？电荷量为多少？图LX32知识点二 电磁感应中的能量转化问题3．如图LX33所示，质量为m、高为h的矩形导线框在竖直面内自由下落，其上下两边始终保持水平，途中恰好匀速穿过一有理想边界、高亦为h的匀强磁场区域，线框在此过程中产生的内能为( )图LX33A．mgh
B．2mghC．大于mgh而小于2mghD．大于2mgh4．如图LX34所示，矩形线圈长为L，宽为h，电阻为R，质量为m，线圈在空气中竖直下落一段距离后(空气阻力不计)，进入一宽度也为h、磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈进入磁场时的动能为Ek1，线圈刚穿出磁场时的动能为Ek2，从线圈刚进入磁场到线圈刚穿出磁场的过程中产生的热量为Q，线圈克服安培力做的功为W1，重力做的功为W2，则以下关系中正确的是( )图LX34A．Q＝Ek1－Ek2B．Q＝W2－W1C．Q＝W1D．W2＝Ek2－Ek15．如图LX35所示，水平放置的光滑导轨上放置一根长为L、质量为m的导体棒ab，ab处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨的一端接一阻值为R的电阻，导轨及导体棒电阻不计，现使ab在水平恒力F作用下由静止沿垂直于磁场的方向运动，当通过位移为x时，ab达到最大速度vm，此时撤去外力，最后ab静止在导轨上，在ab运动的整个过程中，下列说法正确的是( )图LX35A.撤去外力后，ab做匀减速运动B．合力对ab做的功为FxC．R上释放的热量为Fx＋mvD．R上释放的热量为Fx6．如图LX36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边平行于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( )图LX36A．Q1＞Q2，q1＝q2B．Q1＞Q2，q1＞q2
C．Q1＝Q2，q1＝q2D．Q1＝Q2，q1＞q27．如图LX37所示，足够长的光滑金属导轨MN、PQ平行放置，且都倾斜着与水平面成θ角，在导轨的最上端M、P之间接有电阻R，不计其他电阻，导体棒ab从导轨的最底端冲上导轨，当没有磁场时，ab上升的最大高度为H；若存在垂直导轨平面的匀强磁场，ab上升的最大高度为h.在两次运动过程中ab都与导轨保持垂直，且初速度都相等．关于上述情景，下列说法正确的是( )图LX37A．两次上升的最大高度相比较有H＜hB．有磁场时导体棒所受合力做的功大于无磁场时合力做的功C．有磁场时，电阻R产生的热量为mvD．有磁场时，ab上升过程的最小加速度为gsinθ8．如图LX38所示，光滑导轨MN、PQ在同一水平面内平行固定放置，其间距d＝1m，右端通过导线与阻值R＝10Ω的小灯泡L相连，导轨区域内有竖直向下的磁感应强度B＝1T的匀强磁场，一金属棒在恒力F＝0.8N的作用下匀速通过磁场(不考虑导轨和金属棒的电阻，金属棒始终与导轨垂直并保持良好接触)．求：(1)金属棒运动速度的大小；(2)此时小灯泡的功率．图LX38
9．如图LX39所示，足够长的光滑金属框竖直放置，框宽l＝0.5m，框的电阻不计，匀强磁场的磁感应强度B＝1T，方向与框面垂直，金属棒MN的质量为100g，电阻为1Ω，现让MN由静止释放，MN与金属框始终垂直并保持良好接触，从释放到达到最大速度的过程中通过金属棒某一截面的电荷量为2C，则此过程中回路产生的电能为多少？(空气阻力不计，g取10m/s2)图LX39
6 互感和自感知识点一 通电自感现象1．如图L461所示的电路中，A、B是完全相同的灯泡，L是电阻不计的线圈，下列说法中正确的是( )图L461A．当开关S闭合时，A灯先亮，B灯后亮B．当开关S闭合时，B灯先亮，A灯后亮C．当开关S闭合时，A、B灯同时亮，以后B灯更亮，A灯熄灭D．当开关S闭合时，A、B灯同时亮，以后亮度不变2．(多选)在如图L462所示的甲、乙电路中，电阻R和灯泡阻值相等，自感线圈L的阻值可认为是零．在接通开关S时，下列说法正确的是( )图L462A．在电路甲中，A将渐渐变亮B．在电路甲中，A将先变亮，后渐渐变暗C．在电路乙中，A将渐渐变亮D．在电路乙中，A将由亮渐渐变暗，后熄灭知识点二 断电自感现象3．(多选)在如图L463所示的甲、乙电路中，电阻R和线圈L的阻值都很小．接通开关S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则( )图L463A．在电路甲中，断开S，A将渐渐变暗B．在电路甲中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗C．在电路乙中，断开S，A将渐渐变暗D．在电路乙中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗4．如图L464所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，线圈L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值，灯泡的阻值不变，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，图L465表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图像，其中正确的是( )
图L464图L465知识点三 对自感电动势及自感系数的理解5．(多选)下列关于自感现象的论述中，正确的是( )A．线圈的自感系数跟线圈内电流的变化率成正比B．当线圈中电流减弱时，自感电动势的方向与原电流方向相反C．当线圈中电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反D．线圈的自感系数由线圈本身的性质决定6．在制作精密电阻时，为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采取了双线绕法，如图L466所示，其道理是( )图L466A．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的自感电动势相互抵消B．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的感应电流相互抵消C．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的磁通量相互抵消D．当电路中的电流变化时，电流的变化量相互抵消7．如图L467所示的电路中，A1和A2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其阻值与R相同．在开关S接通和断开时，灯泡A1和A2亮暗的顺序是( )图L467A．接通时A1先达最亮，断开时A1后灭B．接通时A2先达最亮，断开时A1后灭C．接通时A1先达最亮，断开时A1先灭D．接通时A2先达最亮，断开时A1先灭8．(多选)如图L468所示，带铁芯的线圈的电阻与电阻R的阻值相同，A1、A2是两个完全相同的电流表，则下列说法中正确的是( )图L468A．闭合S瞬间，电流表A1示数小于A2示数B．闭合S瞬间，电流表A1示数等于A2示数
C．断开S瞬间，电流表A1示数大于A2示数D．断开S瞬间，电流表A1示数等于A2示数9．图L469是用于观察自感现象的电路图，设线圈的自感系数较大，线圈的直流电阻RL与灯泡的电阻R满足RL≪R，则在开关S由闭合到断开的瞬间，可以观察到( )图L469A．灯泡立即熄灭B．灯泡逐渐熄灭C．灯泡有明显的闪亮现象D．只有在RL≫R时，才会看到灯泡有明显的闪亮现象10．如图L4610所示，L为一自感线圈(电阻为零)，A是一灯泡，下列说法正确的是( )图L4610A．开关S接通瞬间，无电流通过灯泡B．开关S接通后，电路稳定时，无电流通过灯泡C．开关S断开瞬间，无电流通过灯泡D．开关S接通瞬间及接通稳定后，灯泡中均有从a到b的电流，而在开关S断开瞬间，灯泡中有从b到a的电流11．如图L4611所示，线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，且在下列实验中不会烧毁，电阻R2的阻值约等于R1阻值的两倍，则( )图L4611A．闭合开关S时，LA、LB同时达到最亮，且LB更亮一些B．闭合开关S时，LA、LB均慢慢亮起来，且LA更亮一些C．断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB马上熄灭D．断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭12．(多选)如图L4612所示，E为电池，L是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，D1、D2是两个规格相同的灯泡，S是控制电路的开关．对于这个电路，下列说法中正确的是( )
图L4612A．刚闭合S的瞬间，通过D1、D2的电流大小相等B．刚闭合S的瞬间，通过D1、D2的电流大小不相等C．闭合S待电路达到稳定后，D1熄灭，D2比S刚闭合时亮D．闭合S待电路达到稳定后，再将S断开的瞬间，D2立即熄灭13．某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图L4613所示的电路．检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象．虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因．你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是( )图L4613A．电源的内阻较大B．小灯泡电阻偏大C．线圈电阻偏大D．线圈的自感系数较大
7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动知识点一 涡流1．(多选)如图L471所示，磁电式仪表的线圈通常是用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是( )图L471A．防止涡流而设计的 B．利用涡流而设计的C．起电磁阻尼的作用D．起电磁驱动的作用知识点二 电磁阻尼2．(多选)如图L472所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放，向右摆至最高点B，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是( )图L472A．A、B两点在同一水平线上B．A点高于B点C．A点低于B点D．铜环最终将做等幅摆动3．如图L473所示，使一个铜盘绕其竖直的轴OO′转动，且假设摩擦等阻力不计，转动是匀速的．现把一个蹄形磁铁移近铜盘，则( )图L473A．铜盘转动将变慢B．铜盘转动将变快C．铜盘仍以原来的转速转动D．铜盘的转动速度是否变化，要根据磁铁的上下两端的极性来确定知识点三 电磁驱动4．如图L474所示，光滑水平绝缘面上有两个金属环，环1竖直，环2水平放置，均处于中间分割线上，在平面中间分割线正上方有一条形磁铁，当磁铁沿中间分割线向右运动时，下列说法正确的是( )图L474A．两环都向右运动
B．两环都向左运动C．环1静止，环2向右运动D．两环都静止5．如图L475所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝质圆形金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场，则从球开始进入磁场到完全穿出磁场过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，小球( )图L475A．整个过程匀速B．进入磁场过程中球做减速运动，穿出过程做加速运动C．整个过程都做匀减速运动D．穿出时的速度一定小于初速度6．如图L476所示，在一蹄形磁铁下面放一个铜盘，铜盘和磁铁均可以自由绕OO′轴转动，两磁极靠近铜盘，但不接触．当磁铁绕轴转动时，铜盘将( )图L476A．以相同的转速与磁铁同向转动B．以较小的转速与磁铁同向转动C．以相同的转速与磁铁反向转动D．静止不动7．如图L477所示，闭合导线环和条形磁铁都可以绕水平的中心轴OO′自由转动，开始时磁铁和圆环都静止在竖直平面内．若条形磁铁突然绕OO′轴，N极向纸里、S极向纸外转动，在此过程中，圆环将( )图L477A．产生逆时针方向的感应电流，圆环上端向里、下端向外随磁铁转动B．产生顺时针方向的感应电流，圆环上端向外、下端向里转动C．产生逆时针方向的感应电流，圆环并不转动D．产生顺时针方向的感应电流，圆环并不转动8．弹簧上端固定，下端挂一个条形磁铁，使磁铁上下振动，磁铁的振动幅度不变．若在振动过程中把线圈靠近磁铁，如图L478所示，观察磁铁的振幅将会发现( )
图L478A．S闭合时振幅逐渐减小，S断开时振幅不变B．S闭合时振幅逐渐增大，S断开时振幅不变C．S闭合或断开，振幅变化相同D．S闭合或断开，振幅都不发生变化9．光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图L479所示，抛物线的方程为y＝x2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a的直线(如图中的虚线所示)．一个小金属块从抛物线上y＝b(b>a)处以速度v沿抛物线下滑，假设曲面足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的总热量是( )图L479A．mgb B.mv2C．mg(b－a)D．mg(b－a)＋mv210．(多选)如图L4710所示，闭合金属环从曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速度为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则( )图L4710A．若是匀强磁场，环滚上的高度小于hB．若是匀强磁场，环滚上的高度等于hC．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于hD．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h图L471111．(多选)位于光滑水平面的小车上放置一螺线管，一个比螺线管长的条形磁铁沿着螺线管的轴线以初速度v水平穿过，如图L4711所示，在此过程中( )A．磁铁做匀速直线运动B．磁铁做减速运动
C．小车向右做加速运动D．小车先加速后减速12．(多选)如图L4712所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑，但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度，两个相同的磁性小球同时从A、B管上端管口由静止释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面，下列对于两管的描述中可能正确的是( )百度文库-让每个人平等地提升自我图L4712A．A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的B．A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的C．A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的D．A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的13．如图L4713所示，质量为m＝100g的铝环用细线悬挂起来，环中央距地面高度h＝0.8m，有一质量为M＝200g的小磁铁(长度可忽略)，以v0＝10m/s的水平速度射入并穿过铝环，落地点距铝环原位置的水平距离为3.6m，则磁铁与铝环发生相互作用时(小磁铁穿过铝环后的运动看作平抛运动)：(1)铝环向哪边偏斜？(2)若铝环在磁铁穿过后速度为v′＝2m/s，在磁铁穿过铝环的整个过程中，铝环中产生了多少电能？(g取10m/s2)图L4713练习册参考答案第四章 电磁感应1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件1．AC [解析]由物理学史可知，奥斯特发现了电流磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，A正确；麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，B错误；库仑发现了点电荷的相互作用规律，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值，C正确；洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律，安培发现了磁场对电流的作用规律，D错误．2．D [解析]
本题考查了感应电流产生的条件．产生感应电流的条件是：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中就会产生感应电流．本题中的A、B选项都不会使电路中的磁通量发生变化，不满足产生感应电流的条件，故不正确．C选项虽然在插入条形磁铁瞬间电路中的磁通量发生变化，但是当人到相邻房间时，电路已达到稳定状态，电路中的磁通量不再发生变化，故观察不到感应电流．在给线圈通电、断电瞬间，会引起闭合电路磁通量的变化，产生感应电流，因此D选项正确．3．A [解析]在选项B、C中，线圈中的磁通量始终为零，不产生感应电流；选项D中磁通量保持不变，也没有感应电流；选项A中，在线圈转动过程中，磁通量周期性变化，产生感应电流，故A正确．4．ACD [解析]选项A中，线圈的面积变化，磁通量变化，故A正确；选项B中，无论线圈在磁场中匀速还是加速平移，磁通量都不变，故B错误；选项C、D中，线圈中的磁通量发生变化，故C、D正确．5．B [解析]在磁通量Φ＝BS公式中，B与S必须垂直，若B与S不垂直，则S要转化为垂直于B的有效面积，也可以将B转化为垂直于S的垂直分量，故Φ＝BSsinα＝BS.6．BScosθ[解析]线圈平面abcd与磁场不垂直，不能直接用公式Φ＝BS计算，可以用不同的分解方法进行求解．可以将平面abcd向垂直于磁感应强度的方向投影，使用投影面积；也可以将磁感应强度沿垂直于平面和平行于平面正交分解，使用磁感应强度的垂直分量．解法一：把面积S投影到与磁场B垂直的方向，即水平方向的a′b′cd，则S⊥＝Scosθ，故Φ＝BS⊥＝BScosθ.解法二：把磁场B分解为平行于线圈平面的分量B∥和垂直于线圈平面的分量B⊥，显然B∥不穿过线圈，且B⊥＝Bcosθ，故Φ＝B⊥S＝BScosθ.7．5.5×10－3Wb[解析]线圈横截面为正方形时的面积S1＝L2＝(0.20)2m2＝4.0×10－2m2，穿过线圈的磁通量Φ1＝BS1＝0.50×4.0×10－2Wb＝2.0×10－2Wb，横截面形状为圆形时，其半径r＝＝，横截面积大小S2＝π＝m2，穿过线圈的磁通量Φ2＝BS2＝0.50×Wb≈2.55×10－2Wb，所以，磁通量的变化ΔΦ＝Φ2－Φ1＝(2.55－2.0)×10－2Wb＝5.5×10－3Wb.8．CD [解析]根据安培定则可判断出电流产生的磁场方向，线圈a中的磁场方向均垂直于纸面向里，线圈c中的磁场方向均垂直于纸面向外，线圈b、d中的合磁通量始终为零，故增大两直导线中的电流时，线圈a、c中的磁通量发生变化，有感应电流产生，而线圈b、d中无感应电流产生．选项C、D正确，A、B错误．9．ACD [解析]开关闭合前，线圈Ⅰ、Ⅱ中均无磁场，开关闭合瞬间，线圈Ⅰ中电流从无到有，产生磁场，穿过线圈Ⅱ的磁通量从无到有，线圈Ⅱ中产生感应电流，电流计G有示数．故A正确．开关闭合一段时间后，线圈Ⅰ中电流稳定不变，电流的磁场不变，此时线圈Ⅱ虽有磁通量但磁通量稳定不变，线圈Ⅱ中无感应电流产生，电流计G中无示数，故B错误．开关闭合一段时间后，来回移动滑动变阻器的滑片，电阻变化，线圈Ⅰ中的电流变化，电流产生的磁场也发生变化，穿过线圈Ⅱ的磁通量也发生变化，线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流计G中有示数，故C正确．开关断开瞬间，线圈Ⅰ中电流从有到无，电流的磁场也从有到无，穿过线圈Ⅱ的磁通量也从有到无，线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流计G中有示数，故D正确．10．1.5×10－2Wb
[解析]第3s内就是从2s末到3s末，所以，第2s末的磁场的磁感应强度为B1＝(2＋3×2)T＝8T，第3s末的磁场的磁感应强度为B2＝(2＋3×3)T＝11T，则有ΔΦ＝ΔBSsinθ＝(11－8)×0.12×sin30°Wb＝1.5×10－2Wb.11．(1)1.256×10－4Wb 1.256×10－4Wb (2)8.4×10－6Wb[解析](1)对A线圈，Φ1＝B1πr2，Φ2＝B2πr2，磁通量的改变量|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×10－4Wb＝1.256×10－4Wb.对B线圈，Φ3＝B1πr2，Φ4＝B2πr2，磁通量的改变量|Φ4－Φ3|＝(0.8－0.4)×3.14×10－4Wb＝1.256×10－4Wb.(2)对C线圈：Φ5＝Bπr，磁场转过30°，线圈仍全部处于磁场中，线圈面积在垂直磁场方向的投影为πrcos30°，则Φ6＝Bπrcos30°.磁通量的改变量|Φ6－Φ5|＝Bπr(1－cos30°)＝0.8×3.14×(5×10－3)2×(1－0.866)Wb≈8.4×10－6Wb.3 楞次定律1．BD [解析]本题的关键是理解楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化．如果是因磁通量的减小而引起的感应电流，则感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相同，阻碍磁通量的减小；如果是因磁通量的增大而引起的感应电流，则感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相反，阻碍磁通量的增大，故A项错误，B项正确；楞次定律既可以判定闭合回路中感应电流的方向，还可以判定不闭合回路中感应电动势的方向，C项错误，D项正确．2．C [解析]条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中，向右的磁通量一直增加，根据楞次定律，环中的感应电流(自左向右看)为逆时针方向，C对．3．D [解析]线圈由初始位置向Ⅰ位置运动过程中，沿磁场方向的磁通量逐渐增大，根据楞次定律，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，从右向左穿过线圈，根据安培定则，Ⅰ位置时感应电流的方向(沿磁感线方向看去)是逆时针方向；在Ⅱ位置时由左向右穿过线圈的磁通量最大，由Ⅱ位置向Ⅲ位置运动时，向右穿过线圈的磁通量减少，根据楞次定律，感应电流的磁场方向向右，根据安培定则可判定Ⅲ位置的电流方向(沿磁感线方向看去)是顺时针方向，且Ⅱ位置时感应电流为零．故选D.4．A [解析]当N极向纸内，S极向纸外转动时，穿过线圈的磁场由无到有且向里，感应电流的磁场应向外，感应电流方向为逆时针，A选项正确；当N极向纸外，S极向纸内转动时，穿过线圈的磁场向外且增加，感应电流方向为顺时针，B选项错误；当磁铁在线圈平面内绕O点转动时，穿过线圈的磁通量始终为零，因而不产生感应电流，C、D选项错误．5．BD [解析]两根导体棒与两根金属导轨构成闭合回路，由右手定则可判断导体棒AB中感应电流的方向是B→A，则导体棒CD中电流的方向是C→D，根据左手定则可判断，磁场对导体棒AB的作用力向左，对导体棒CD的作用力向右．6．B [解析]此题可用两种方法求解，借此感受右手定则和楞次定律分别在哪种情况下更便捷．方法一：首先由安培定则判断通电直导线周围的磁场方向(如图所示)，因ab向右做切割磁感线运动，由右手定则判断感应电流方向为a→b，同理可判断cd中的感应电流方向为c→d，ad、bc两边不切割磁感线，所以整个线框中的感应电流是逆时针方向的．
方法二：首先由安培定则判断通电直导线周围的磁场方向(如图所示)，由对称性可知合磁通量Φ＝0；其次当导线框向右运动时，穿过线框的磁通量增大(方向垂直纸面向里)，由楞次定律可知感应电流的磁场方向垂直纸面向外，最后由安培定则判断感应电流按逆时针方向，故B选项正确．7．C [解析]自A处落至图示位置时，穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律知线圈中感应电流方向为顺时针，自图示位置落至B处时，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律知，线圈中感应电流方向为逆时针，C项正确．8．D [解析]由于带正电的粒子没有沿圆环的直径运动，所以穿过圆环的磁通量开始时向外增加，然后向外减少，根据楞次定律，圆环中感应电流的方向是先沿顺时针方向，后沿逆时针方向，故D正确．9．D [解析]在N极接近线圈上端的过程中，穿过线圈的磁通量向下增加，则感应电流的磁场方向向上．由安培定则可判定电路中的电流为顺时针方向(从下向上看)，故通过R的电流由b到a，电容器下极板带正电．10．A [解析]在线圈以OO′为轴翻转0～90°的过程中，穿过线圈正面向里的磁通量逐渐减少，由楞次定律可知感应电流方向为A→B→C→A；线圈以OO′为轴翻转90°～180°的过程中，穿过线圈反面向里的磁通量逐渐增加，由楞次定律可知感应电流方向仍然为A→B→C→A，A正确．11．在开关合上的瞬间，小磁针的N极向纸内偏转 当线圈A内的电流稳定以后，小磁针又回到原来的位置[解析]在开关合上的瞬间，线圈A内有了由小变大的电流，根据安培定则可判断出此时线圈A在铁钉内产生了一个由小变大的向右的磁场．由楞次定律可知，线圈B内感应电流的磁场应该阻碍线圈B内的磁通量的增加，即线圈B内感应电流的磁场方向是向左的．由安培定则可判断出线圈B内感应电流流经CD时的方向是由C到D.再由安培定则可以知道直导线CD内电流所产生的磁场在其正下方是垂直于纸面向里，因此，小磁针N极应该向纸内偏转．线圈A内电流稳定后，CD内不再有感应电流，所以，小磁针又回到原来位置．12．(1)略 (2)变化[解析](1)线圈来回滑动时，穿过线圈的磁通量不断变化，线圈中产生感应电流，灯泡发光．(2)线圈由a滑至b过程中，磁场方向向左，穿过线圈的磁通量先减小后增加，根据楞次定律，灯泡中电流方向先由右向左，后由左向右．同样可判断线圈由b滑至a过程中，灯泡中电流方向先由右向左，后由左向右．所以灯泡中电流方向不断变化．习题课：楞次定律的应用1．D [解析]将一个周期分为四个阶段，对全过程的分析列表如下：时间段长直导线中电流线框中磁通量感应电流的磁场感应电流方向0～向上，逐渐变大向纸里、变大垂直纸面向外逆时针方向～向上，逐渐变小向纸里、变小垂直纸面向里顺时针方向～向下，逐渐变大向纸外、变大垂直纸面向里顺时针方向～T向下，逐渐变小向纸外、变小垂直纸面向外逆时针方向看上表的最后一列，可知选项D正确．2．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．3．B [解析]左环没有闭合，在磁铁插入过程中，不产生感应电流，故横杆不发生转动．右环闭合，在磁铁插入过程中，产生感应电流，横杆将发生转动．4．A [解析]当开关S接通瞬间，小铜环中磁通量从无到有，根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加，则两环将向两侧运动，故A正确．5．C [解析]在～T时间内，直导线中的电流方向向下且增大，穿过线框的磁通量垂直纸面向外且增加，由楞次定律知感应电流方向为顺时针，由左手定则可知线框所受安培力向右，故C正确．6．D [解析]条形磁铁从线圈正上方由左向右运动的过程中，根据楞次定律的第二种描述“来拒去留”可知，线圈先有向下和向右的趋势，后有向上和向右的趋势；故线圈受到的支持力先大于重力后小于重力，同时运动趋势向右，故选D.7．B [解析]由“导体圆环对桌面的压力增大”分析可知螺线管对圆环有斥力作用．故螺线管中的电流应该增加(等效于磁铁的磁性增强)，则要求磁通量的变化率逐渐增加，结合Bt图像分析可知B对．8．D [解析]在磁单极子运动的过程中，当磁单极子位于线圈上方时，原磁场的方向向下，磁通量增加，则感应电流的磁场方向向上，由安培定则可知，产生逆时针(俯视)方向的感应电流；当磁单极子位于线圈下方时，原磁场的方向向上，磁通量减小，则感应电流的磁场方向向上，由安培定则可知，产生逆时针(俯视)方向的感应电流．故选项D正确．9．C [解析]当滑动变阻器R的滑动触头c向左滑动时，电路中的电流变大，螺线管产生的磁场逐渐增强，穿过a的磁通量变大，根据楞次定律可知，a向左摆动；b处于螺线管内部，其周围的磁场为匀强磁场，方向水平向左，b中虽然也产生感应电流，但根据左手定则可判断出，安培力与b在同一个平面内，产生的效果是使圆环面积缩小，并不使其摆动，所以C项正确．10．A [解析]当圆环经过磁铁上端时，磁通量增大，根据楞次定律可知磁铁要把圆环向上推，根据牛顿第三定律可知圆环要给磁铁一个向下的作用力，因此有F1>mg.当圆环经过磁铁下端时，磁通量减小，根据楞次定律可知磁铁要把圆环向上吸，根据牛顿第三定律可知圆环要给磁铁一个向下的作用力，因此有F2>mg，所以只有A正确．11．BC [解析]螺线管中的电流增大，穿过A环的磁通量增大，由楞次定律知感应电流的磁场阻碍磁通量的增大，只能增大A环的面积，因为面积越大，磁通量越小，故A环有扩张的趋势，B正确；螺线管B，每匝线圈中电流方向相同，相互吸引，B有短缩趋势，C选项正确．12．B [解析]胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，形成环形电流，环形电流的大小增大，根据右手螺旋定则知，通过金属环B的磁通量向下且增大，根据楞次定律的另一种表述，引起的机械效果阻碍磁通量的增大，知金属环的面积有缩小的趋势，且金属环有向上的运动趋势，所以丝线的拉力减小．故B正确，A、C、D错误．4 法拉第电磁感应定律1．D [解析]磁通量的大小与感应电动势的大小不存在内在的联系，故A、B错误；当磁通量由不为零变为零时，闭合电路的磁通量一定改变，一定有感应电动势，故C错误，D正确．2．C [解析]由E＝n知：恒定，n＝1，所以E＝2V.3．BD [解析]通过线圈的磁通量与线圈的匝数无关，ΔΦ＝(0.1＋0.4)×50×10－4Wb＝2.5×10－3Wb，A错误；磁通量的变化率＝Wb/s＝2.5×10－2Wb/s，B
正确；根据法拉第电磁感应定律可知，当a、b间断开时，其间电压等于线圈产生的感应电动势，感应电动势大小为E＝n＝2.5V，C错误；在a、b间接一个理想电流表时相当于a、b间接通而形成回路，回路总电阻为线圈的总电阻，故感应电流大小I＝＝A＝0.25A，D项正确．4．B [解析]公式E＝Blv中的l应指导体的有效切割长度，甲、乙、丁中的有效长度均为l，电动势E＝Blv；而丙的有效长度为lsinθ，电动势E＝Blvsinθ，故B项正确．5．C [解析]金属棒做平抛运动，水平速度不变，且水平速度即为金属棒垂直切割磁感线的速度，故感应电动势保持不变．6．D [解析]A、B两导线环的半径不同，它们所包围的面积不同，但某一时刻穿过它们的磁通量相等，所以两导线环上的磁通量变化率是相等的，E＝＝S相同，得＝1，I＝，R＝ρ(S1为导线的横截面积)，l＝2πr，所以＝，代入数值得＝＝.7．D [解析]ab棒向下运动时，可由右手定则判断，φb＞φa，由Uba＝E＝Blv及棒自由下落时v越来越大，可知Uba越来越大，故D选项正确．8．B [解析]线框从进入磁场到穿过线框的磁通量最大的过程中，电流沿逆时针方向，且先增大后减小；从穿过线框的磁通量最大的位置到离开磁场的过程中，电流沿顺时针方向，且先增大后减小，设∠C为θ，则进入磁场时的有效切割长度为2vttan，所以电流与t成正比，只有B项正确．9．D [解析]磁感应强度以B＝B0＋kt(k>0)随时间变化，由法拉第电磁感应定律得E＝＝S＝kS，而S＝，经时间t，电容器P板所带电荷量Q＝EC＝；由楞次定律知电容器P板带负电，故D选项正确．10．(1)0.4V (2)0.8A (3)0.164N[解析](1)5s内的位移x＝at2＝25m，5s内的平均速度v＝＝5m/s(也可用v＝m/s＝5m/s求解)，故平均感应电动势E＝Blv＝0.4V.(2)第5s末的速度v′＝at＝10m/s，此时感应电动势E＝Blv′，则回路电流为I＝＝＝A＝0.8A.(3)杆做匀加速运动，则F－F安＝ma，故F＝BIl＋ma＝0.164N.11．(1)0.8A (2)0.016kg[解析](1)螺线管产生的感应电动势为E＝n＝nS＝4×10×0.1V＝4V，故I＝＝0.8A.(2)ab所受的安培力F＝B2Il＝2×0.8×0.1N＝0.16N，
导体棒静止时有F＝mg，解得m＝0.016kg.12．(1)1.0×10－3A 顺时针 (2)1.0×10－5N[解析](1)由图乙可知＝0.1T/s，由法拉第电磁感应定律有E＝＝S＝2.0×10－3V，则I＝＝1.0×10－3A，由楞次定律可知电流方向为顺时针方向．(2)导体棒在水平方向上受到的丝线拉力和安培力平衡．由图可知t＝1.0s时B＝0.1T，则FT＝F安＝BId＝1.0×10－5N.习题课：法拉第电磁感应定律的应用(一)1．C [解析]用右手定则判断出两次金属棒MN中的电流方向均为N→M，所以电阻R中的电流方向为a→c.由E＝Blv可知，＝＝，故选项C正确．2．CD [解析]由楞次定律可判定感应电流始终沿逆时针方向，故A错误；由左手定则知CD段直导线始终受安培力，故B错误；当有一半进入磁场时，切割磁感线的有效长度最大，最大感应电动势为Em＝Bav，C正确；根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势的平均值E＝＝＝πBav，D正确．3．D [解析]导体杆水平运动时产生感应电动势，对整个电路，可把AB杆看作电源，当杆匀速滑动时，电动势E不变，故I1≠0，I2＝0；当杆加速滑动时，电动势E不断变大，电容器不断充电，故I1≠0，I2≠0.选项D正确．4．B [解析]在两棒以相同速度向右匀速运动的过程中，磁通量不变，无感应电流产生．根据电压表和电流表的测量原理知，两表均无读数．5．(1)ωl (2)Bl2ω (3)Bl2ωΔt Bl2ω[解析](1)ab棒各点的平均速率等于ab棒中点的速率，即v＝＝＝ωl.(2)ab两端的电势差U＝E＝Blv＝Bl2ω.(3)设经时间Δt金属棒ab所扫过的扇形面积为ΔS，则ΔS＝l2θ＝l2ωΔt，ΔΦ＝BΔS＝Bl2ωΔt，由法拉第电磁感应定律得E＝＝＝Bl2ω.6．C [解析]
金属圆盘在匀强磁场中匀速转动，可以等效为无数根长为r的导体棒绕O点做匀速圆周运动，其产生的电动势大小为E＝，由右手定则可知电流方向由c指向d，通过电阻R的电流I＝.7．B [解析]a、b间的电势差相当于路端电压，而小金属圆环电阻占电路总电阻的，故Uab＝E，B正确．8．B [解析]磁场中切割磁感线的边相当于电源，外电路由三个相同电阻串联形成，选项A、C、D中a、b两点间电势差为外电路中一个电阻两端的电压，即U＝E＝，选项B中a、b两点间电势差为路端电压，即U′＝E＝，B正确．9．A [解析]导体杆向右做匀速直线运动产生的感应电动势为Blv，R和导体杆形成一串联电路，由分压原理得U＝·R＝Blv，由右手定则可判断出感应电流方向为N→M→b→d→N，故A选项正确．10．C [解析]线框产生的电动势为E＝Blv，由闭合电路欧姆定律得I＝，又lb＝2la，由电阻定律知Rb＝2Ra，故Ia∶Ib＝1∶1.11. 方向由P到a[解析]PQ右移切割磁感线，产生感应电动势，相当于电源，外电路由Pa与Pb并联而成，PQ滑过时的等效电路如图所示．PQ切割磁感线产生的感应电动势大小为E＝Blv，感应电流方向由Q指向P.外电路总电阻为R外＝＝R，电路总电流为I＝＝＝，aP段电流大小为IaP＝I＝，方向由P到a.12．(1)b→a 0.4C (2)9×10－6C[解析](1)由楞次定律可得电流的方向为逆时针，通过R的电流方向为b→a.由法拉第电磁感应定律可得出线圈中的电动势，由欧姆定律可求得通过R的电流．
Q＝It＝t＝nt＝0.4C.(2)E＝n＝nS＝100×0.2×0.02V＝0.4V，I＝＝A＝0.1A，UC＝UR＝IR＝0.1×3V＝0.3V，Q＝CUC＝30×10－6×0.3C＝9×10－6C.习题课：法拉第电磁感应定律的应用(二)1．C [解析]线框在进入磁场的过程中，由楞次定律可知感应电流方向是逆时针的，E＝Blv，感应电流i＝＝是一个恒定的值．线框全部进入磁场后在磁场中运动的过程中，线框的磁通量不变，所以无感应电流．离开磁场的过程中，由楞次定律可知感应电流方向是顺时针的，其大小与进入时相等，综合上述三个过程，选项C正确．2．D [解析]线框向右做匀加速运动，cd棒切割磁感线产生感应电动势，由右手定则可判断感应电流为顺时针方向，则电流为负值，大小为i＝＝＝，其中B、lcd、a、R为定值，则i和t成正比，所以D选项正确．3．B [解析]Oa段中，B为正，表示其方向向里，B逐渐增大，表示穿过线圈的磁通量增大，由楞次定律可知，I1沿逆时针方向；bc段中，磁场方向向里且穿过线圈的磁通量减小，因此I2沿顺时针方向；cd段中，B为负值且增大，磁场方向向外，同样由楞次定律可知I3为顺时针方向．由Bt图像可以看出，bc与cd两段的斜率相同，即磁感应强度的变化率相同，因此，bc与cd段线圈中产生的感应电动势大小相同，即E2＝E3，比较Oa图线与bc图线，Oa线的斜率的绝对值较小，穿过线圈的磁通量变化慢，说明E1φb，即电容器上极板带正电，下极板带负电．E＝Blv＝0.4×0.2×10V＝0.8V电容器所带电荷量Q＝CU＝CE＝100×10－6×0.8C＝8×10－5C.3．B [解析]因线框匀速穿过磁场，在穿过磁场的过程中合外力做功为零，克服安培力做功为2mgh，产生的内能为2mgh.故选B.4．C [解析]线圈进入磁场和离开磁场的过程中，克服安培力做的功等于产生的热量，即Q＝W1，C正确；根据动能定理，有W2－W1＝Ek2－Ek1，D
错误；线圈减少的机械能等于产生的热量，也等于克服安培力做的功，即Q＝W2＋Ek1－Ek2，所以A、B错误．5．D [解析]撤去外力后，导体棒在水平方向只受安培力作用，而F安＝，F安随v的变化而变化，故棒做加速度变化的减速运动，A错误；对整个过程由动能定理得W合＝ΔEk＝0，B错误；由能量守恒定律知，外力做的功等于整个回路产生的电能，电能又转化为R上释放的热量，即Q＝Fx，C错误，D正确．6．A [解析]根据功能关系知，线框上产生的热量等于克服安培力做的功，即Q1＝W1＝F1lbc＝lbc＝lab，同理Q2＝lbc，又lab＞lbc，故Q1＞Q2；因q＝IΔt＝Δt＝，故q1＝q2，因此A正确．7．D [解析]当有磁场时，导体棒除受到沿斜面向下的重力的分力外，还受到安培力的作用，所以两次上升的最大高度相比较有h＜H，两次动能的变化量相等，所以导体棒所受合力做的功相等，选项A、B错误；有磁场时，电阻R产生的热量小于mv，ab上升过程的最小加速度为gsinθ，选项C错误，选项D正确．8．(1)8m/s (2)6.4W[解析](1)金属棒中产生的感应电动势为E＝Bdv，由闭合电路欧姆定律有I＝，金属棒匀速时有F＝BId，联立解得v＝＝8m/s.(2)P＝I2R＝＝6.4W.9．3.2J[解析]金属棒下落过程做加速度逐渐减小的加速运动，加速度减小到零时速度达到最大，根据平衡条件得mg＝，在下落过程中，金属棒减小的重力势能转化为它的动能和回路中产生的电能E，由能量守恒定律得mgh＝mv＋E，通过导体某一横截面的电荷量为q＝，联立解得E＝mgh－mv＝－＝J－＝3.2J.6 互感和自感1．C [解析]当开关S闭合时，电路中电流增加，由于线圈的自感作用，产生自感电动势，阻碍电流的增加，此时A、B两灯相当于串联，同时亮；之后线圈相当于一段导线，将A灯短路，A灯熄灭，B灯变得更亮．2．AD [解析]在电路甲中，当接通开关S
时，通过与灯泡相连的自感线圈的电流突然增大，由于线圈的自感作用，开始时，自感线圈产生一个很大的自感电动势来阻碍电流的增大，通过灯泡的电流很小；后来由于电流的不断增大，通过自感线圈的电流变化逐渐变慢，所以自感线圈的阻碍作用逐渐减小；当流过线圈的电流最大时，自感线圈就没有阻碍作用，所以通过灯泡的电流只能慢慢增大，故A选项正确；在电路乙中，当接通开关S时，通过自感线圈的电流突然增大，由于线圈的自感作用，开始时，自感线圈就产生一个很大的自感电动势来阻碍电流的增大，通过线圈的电流很小(可认为是零)，电路中的电流可以认为都是从灯泡通过的，以后自感线圈的阻碍作用逐渐减小，通过自感线圈的电流逐渐增加，而通过灯泡的电流逐渐减小，直到流过线圈的电流最大时，自感线圈就没有阻碍作用，又因为自感线圈L的阻值可认为是零，所以通过灯泡的电流可以认为是零，故D选项正确．3．AD [解析]在电路甲中，灯泡A与线圈L在同一个支路中，流过它们的电流相同，断开开关S时，线圈L中的自感电动势要维持原电流不变，所以，开关断开的瞬间，灯泡A的电流不变，以后电流渐渐变小．因此，灯泡渐渐变暗．在电路乙中，灯泡A所在支路的电流比线圈所在支路的电流要小(因为线圈的电阻很小)，断开开关S时线圈的自感电动势要阻碍电流变小，线圈相当于一个电源给A灯供电，因此在这一短暂的时间内，灯泡要先亮一下，然后渐渐变暗．故选项A、D正确．4．B [解析]在t＝0时刻闭合开关S，由于线圈L产生自感电动势，阻碍电流增大，电源输出电流较小，路端电压较高，经过一段时间电路稳定，电源输出电流较大，路端电压较低．在t＝t1时刻断开S，线圈L产生自感电动势，与灯泡构成闭合回路，灯泡D中有反向电流通过，所以B正确．5．CD [解析]线圈的自感系数是由线圈本身性质决定的，与线圈的大小、形状、圈数，以及是否有铁芯等因素有关，而与线圈内电流的变化率无关，A错，D对．自感电动势的方向总是阻碍原来线圈中电流的变化，即原来线圈中电流增大，自感电动势的方向与原电流方向相反；线圈中电流减弱，自感电动势的方向与原电流方向相同，B错，C对．6．C [解析]能否有感应电动势，关键在于穿过回路的磁通量是否变化．由于导线是双线绕法，则穿过回路的磁通量等于零，无论通过的电流变化与否，磁通量均为零，所以不存在感应电动势和感应电流．7．A [解析]当开关S接通时，A1和A2同时亮，但由于自感现象的存在，流过线圈的电流由零变大时，线圈上产生自感电动势阻碍电流的增大，使通过线圈的电流从零开始慢慢增加，所以开始时电流几乎全部从A1通过，而该电流又将同时分两路通过A2和R，所以A1先达最亮，经过一段时间电路稳定后，A1和A2达到一样亮；当开关S断开时，电源电流立即为零，因此A2立即熄灭，而对A1，由于通过线圈的电流突然减小，线圈中产生自感电动势阻碍电流的减小，使线圈L和A1组成的闭合电路中有感应电流，所以A1后灭．8．AD [解析]开关S闭合瞬间，线圈L产生自感电动势阻碍电流增大，所以此时电流表A1中的电流小于电流表A2中的电流，A项正确；开关断开时，线圈L与A1、A2和R构成回路，线圈L中产生自感电动势，阻碍电流减小，所以A1、A2中电流也逐渐减小，但始终相等，D项正确．9．C [解析]S闭合，电路稳定时，由于RL≪R，那么IL≫IR，S断开的瞬间，流过线圈的电流IL要减小，在L上产生的自感电动势要阻碍电流的减小，通过灯泡原来的电流IR随着开关断开变为零，而灯泡与线圈形成闭合回路，流过线圈的电流IL通过灯泡，由于IL≫IR，因此灯泡开始有明显的闪亮，C正确，A、B错误．若RL≫R，则IL≪IR，这样不会有明显的闪亮，D错误．10．B [解析]开关S接通瞬间，灯泡中的电流从a到b，线圈由于自感作用，通过它的电流将逐渐增加．开关S接通后，电路稳定时，线圈对电流无阻碍作用，将灯泡短路，灯泡中无电流通过．开关S断开的瞬间，由于线圈的自感作用，线圈中原有向右的电流将逐渐减小，线圈和灯泡形成回路，故灯泡中有从b到a的瞬间电流．11．D [解析]由于灯泡LA与线圈L串联，灯泡LB与电阻R2串联，当S闭合的瞬间，通过线圈的电流突然增大，线圈产生自感电动势，阻碍电流的增加，所以LB比LA先亮，A、B错误；由于LA所在的支路电阻阻值小，故稳定时电流大，即LA更亮一些，当S断开的瞬间，线圈产生自感电动势，两灯组成的串联电路中，电流从线圈中电流开始减小，即从IA减小，故LA慢慢熄灭，LB
闪亮后才慢慢熄灭，C错误，D正确．12．ACD [解析]闭合S的瞬间，由于线圈的阻碍作用，通过D1、D2的电流大小相等，A正确，B错误．闭合S待电路达到稳定后，D1中无电流通过，D1熄灭，回路的电阻减小，电流增大，D2比S刚闭合时亮，C正确；闭合S待电路达到稳定后，再将S断开的瞬间，D2中无电流，立即熄灭，D正确．13．C [解析]根据实物连线图画出正确的电路图，当闭合开关S，电路稳定之后，小灯泡中有稳定的电流IA，自感线圈中有稳定的电流IL，当开关S突然断开时，电流IA立即消失，但是，由于自感电动势的作用，流过线圈的电流IL不能突变，于是，自感线圈和小灯泡构成了回路，如果IL>IA，则能观察到小灯泡闪亮一下再熄灭，线圈的自感系数越大，小灯泡延时闪亮的时间就越长．如果不满足IL>IA的条件，小灯泡只是延时熄灭，不会观察到闪亮一下再熄灭．可见灯泡未闪亮的根本原因是不满足IL>IA的条件，这是线圈电阻偏大造成的．故C正确．7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动1．BC [解析]线圈通电后在安培力作用下转动，铝框随之转动，在铝框内产生涡流．涡流将阻碍线圈的转动，使线圈偏转后尽快停下来，这样做是利用涡流来起电磁阻尼的作用．铝相比其他金属电阻率小，产生的涡流大．另外，铝的密度小，相同大小的骨架惯性小，运动状态容易改变．故选项B、C正确．2．BD [解析]铜环在进入和穿出磁场的过程中，穿过铜环的磁通量发生变化，铜环中有感应电流产生，将损耗一定的机械能，所以A点高于B点．铜环的摆角会越来越小，最终出不了磁场，而做等幅摆动．3．A [解析]当一个蹄形磁铁移近铜盘时，铜盘转动切割磁感线，产生感应电流，由楞次定律可知感应电流受的安培力阻碍其相对运动，所以铜盘的转动将变慢，本题也可以从能量守恒的角度去分析，因为铜盘转动切割磁感线，产生感应电流，铜盘的机械能不断转化成电能，铜盘转动会逐渐变慢，故正确选项为A.4．C [解析]条形磁铁向右运动时，环1中磁通量保持为零，无感应电流，仍静止；环2中磁通量变化，根据楞次定律，为阻碍磁通量的变化，感应电流的效果使环2向右运动．5．D [解析]小球在进入和穿出磁场时都有涡流产生，要受到阻力，即电磁阻尼作用，所以穿出时的速度一定小于初速度．6．B7．A [解析]磁铁转动时，穿过环向里的磁通量增加，根据楞次定律，环中产生逆时针方向的感应电流．磁铁转动时，为阻碍磁通量的变化，导线环与磁铁同向转动，所以选项A正确．8．A [解析]S断开，磁铁振动时穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中无感应电流，振幅不变；S闭合时有感应电流，有电能产生，磁铁的机械能越来越少，振幅逐渐减小，A正确．9．D [解析]由初状态到末状态(金属块在磁场区域内往复运动)能量守恒．初状态机械能E1＝mgb＋mv2末状态机械能E2＝mga总热量Q＝E1－E2＝mg(b－a)＋mv2.
10．BD [解析]若是匀强磁场，金属环中无涡流产生，无机械能损失，若是非匀强磁场，金属环中有涡流产生，机械能损失，转化为内能．11．BC [解析]磁铁水平穿入螺线管时，螺线管中将产生感应电流，由楞次定律知产生的相互作用力阻碍磁铁的运动．同理，磁铁穿出时产生的相互作用力也阻碍磁铁的运动，故整个过程中，磁铁做减速运动，B项对．而对于小车上的螺线管来说，在此过程中，螺线管受到的安培力都是水平向右，这个安培力使小车向右运动，且一直做加速运动，C项对．12．AD [解析]磁性小球通过金属圆管的过程中，将圆管看作由许多金属圆环组成，小球的磁场使每个圆环中产生感应电流，根据楞次定律，该电流的磁场阻碍小球的下落，小球向下运动的加速度小于重力加速度．小球在塑料、胶木等绝缘材料圆管中运动时，圆管中不会产生感应电流，小球仍做自由落体运动，穿过塑料、胶木圆管的时间比穿过金属圆管的时间短．13．(1)铝环向右偏 (2)1.7J[解析](1)由楞次定律可知，当小磁铁向右运动时，铝环向右偏斜(阻碍相对运动)．(2)磁铁穿过铝环后的速度v＝＝9m/s，E电＝Mv－Mv2－mv′2＝1.7J.
