高二物理 电磁感应（通用）

高二物理 电磁感应（通用）

高二物理 电磁感应 ‎ ‎【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17－4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 ‎【例3】如图17－13所示，有一夹角为θ的金属角架，角架所围区域内存在匀强磁场中，磁场的磁感强度为B，方向与角架所在平面垂直，一段直导线ab，从角顶c贴着角架以速度v向右匀速运动，求：(1)t时刻角架的瞬时感应电动势；(2)t时间内角架的平均感应电动势？‎ 解析：导线ab从顶点c向右匀速运动，切割磁感线的有效长度de随时间变化，设经时间t，ab运动到de的位置，则 de＝cetanθ＝vttanθ ‎(1)t时刻的瞬时感应电动势为：E＝BLv＝Bv2tanθ·t ‎(2)t时间内平均感应电动势为：‎ 点拨：正确运用瞬时感应电动势和平均感应电动势表达式，明确产生感应电动势的导体是解这个题目的关键．‎ ‎【例4】如图17－30所示，当磁铁运动时，流过电阻的电流是由A经R到B，则磁铁可能是：‎ ‎[ ]‎ A．向下运动 B．向上运动 C．向左运动 D．以上都不可能 解析：此题可通过逆向应用楞次定律来判定．(1)由感应电流方向A→R→B，应用安培定则得知感应电流在螺线管内产生的磁场方向应是从上指向下；(2)楞次定律判得螺线管内磁通量的变化应是向下的减小或向上的增加；(3)由条形磁铁的磁感线分布知螺线管内原磁场是向下的，故应是磁通量减小，即磁铁向上运动或向左、向右平移，所以正确的答案是B、C．‎ 点拨：用逆向思维解决问题往往会收到意想不到的效果．‎ ‎【例5】如图17－34所示，一轻质闭合的弹簧线圈用绝缘细线悬挂着，现将一根长的条形磁铁的N极，垂直于弹簧线圈所在平面，向圆心插去．在N极插入的过程中，弹簧线圈将发生什么现象？‎ 点拨：用楞次定律的二种叙述，从不同角度来判断圆线圈发生的现象．‎ 参考答案：远离磁场并先收缩后扩张．‎ ‎【例6】如图17－38所示，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 C A．Φ减小，感应电流方向为顺时针 B．Φ减小，感应电流方向为逆时针 C．Φ增大，感应电流方向为顺时针 D．Φ增大，感应电流方向为逆时针 ‎【例7】如图17－51所示，A、B为两个相同的环形线圈，共轴并靠近放置，A线圈中通有如图(a)所示的交流电i，则 ‎[ ]‎ A．在t1到t2时间内A、B两线圈相吸 B．在t2到t3时间内A、B两线圈相斥 C．t1时刻两线圈间作用力为零 D．t2时刻两线圈间作用力最大 解析：从t1到t2时间内，电流方向不变，强度变小，磁场变弱，ΦA ‎↓，B线圈中感应电流磁场与A线圈电流磁场同向，A、B相吸．从t2到t3时间内，IA反向增强，B中感应电流磁场与A中电流磁场反向，互相排斥．t1时刻，IA达到最大，变化率为零，ΦB最大，变化率为零，IB＝0，A、B之间无相互作用力．t2时刻，IA＝0，通过B的磁通量变化率最大，在B中的感应电流最大，但A在B处无磁场，A线圈对线圈无作用力．选：A、B、C．‎ 点拨：A线圈中的电流产生的磁场通过B线圈，A中电流变化要在B线圈中感应出电流，判定出B中的电流是关键．‎ ‎【例8】如图17－70所示，两根电阻不计的光滑平行金属导轨倾角为θ，导轨下端接有电阻R，匀强磁场垂直于斜面向上，质量为m，电阻不计的金属棒ab在沿斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，上升高度h．在这过程中 ‎[ ]‎ A．金属棒所受各力的合力所做的功等于零 B．金属棒所受各力的合力所做的功等于mgh和电阻R产生的焦耳热之和 C．恒力F与重力的合力所做的功等于棒克服安培力所做的功与电阻R上产生的焦耳热之和 D．恒力F和重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热 点拨：电磁感应过程中，通过克服安培力做功，将其他形式的能转化为电能，再通过电阻转化成内能(焦耳热)，故W安与电热Q不能重复考虑，这一点务须引起足够的注意．‎ 参考答案：AD ‎【例9】如图17－102所示的电路，L为自感线圈，R是一个灯泡，E是电源，当开关S闭合瞬间，通过电灯的电流方向是________．当S断开瞬间，通过电灯的电流方向是________．‎ 解析：S闭合时，流经R的电流A→B．当S断开瞬间，由于电源提供给R的电流很快消失，而线圈中电流减小时要产生一个和原电流方向相同的自感电动势来阻碍原电流减小，所以线圈此时相当于一个电源，与电灯R构成放电电路．故通过R的电流方向是B→A．‎ 点拔：S闭合瞬间与S断开瞬间线圈产生的自感电动势方向不同．‎ ‎【例10】如图17－118所示，导体棒MN放在光滑水平金属框架上，当条形磁铁从图示位置(与导轨在同一平面内)绕OO′转过90°过程中，有 ‎[ ]‎ A．S极向下转时，棒向右运动 B．S极向下转时，棒向左运动 C．S极向上转时，棒向右运动 D．无论S极向上、向下转时，棒均不运动 解析：磁铁未转动时，由条形磁铁磁感线分布的对称性可知，穿过回路的磁通量为零．故不管S极向上还是向下转，回路中的磁通量均要增加，根据楞次定律可知，感应电流受安培力作用的结果是使MN运动而阻碍回路磁通量的增加．因此，MN棒都向右运动，正确答案为A、C．‎ 点拨：本题也可根据磁铁转动情况，判断出感应电流方向，这种方法对空间想象能力及作图能力等都有较高的要求．‎