1、2012年粤教版高中物理选修 3-2 1.6法拉弟电磁感应定律应用（二）（带解析） 选择题 如图所示，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。 答案： D 试题分析：产生感应电流的条件是：闭合回路中磁通量发生变化，根据这两个条件进行判断 A上下运动磁通量保持不变，所以不产生感应电流，故 A错误； B所有移动磁通量照样不变，所以也不会产生感应电流，
2、 B错误； C轴平行于磁感线的方向，所以转动过程中，磁通量不变，没有电流产生， C错误； D中有磁通量的变化，所以产生感应电流， D对。 故答案：选 D. 考点：考查感应电流的产生条件 点评：解此题的关键是判断出磁通量是否变化，注意转动轴的选取。 如下图示， L是自感系数足够大的线圈，且设其自身的直流电阻为零， D1和 D2是两个相同的小灯泡。如果将开关 S闭合，待灯泡亮度稳定后再断开，则下列说法正确的 是： ( ) A合上 S瞬间， D2很亮， D1不亮； B S合上瞬间， D1立即很亮， D2逐渐亮，最后一样亮； S断开瞬间， D2立即熄灭， D1逐渐熄灭； C S合上瞬间， D1、 D2
3、同时亮，然后 D1逐渐变暗到熄灭， D2同时变得更亮； S断开瞬时， D2立即熄灭， D1闪亮一下再熄灭； D S合上瞬间， D1、 D2同时亮，然后 D1逐渐变暗到熄灭， D2亮度不变； S断开瞬时， D2立即熄灭， D1闪亮一下后逐渐熄灭。 (本题考查自感现象及应用 ) 答案： C 试题分析：根据题意 L的直流电阻为零，所以电路稳定之后， D1不亮， D2亮。 合上电键的瞬间， L 的自感作用，会阻止电流流过线圈，所以 D1、 D2属于串联，又因为两盏灯的规格相同，所以亮度也相同，当渐渐稳定之后， L的自感作用消失， D1灯灭， D2比原来开始时相比要变亮； 电路电路稳定之后， D1不亮，
4、 D2亮，电流自左向右流过自感线圈，当断开电键时，由于自感现象， L中会维持原来的电流大小和方向，在 L 和 D1中形成回路，D2立刻熄灭， D1要闪亮一下再渐渐熄灭。 故 C对。 考点：自感现象 点评：此题关键是判断自感线圈中的电流方向以便判断灯的明暗情况，闪亮一下的原因是电流瞬间比原来大了。 用均匀导线做 成的正方形线框，每边长为 0.2米，正方形的一半放在和纸面垂直向里的匀 强磁场中，如右图示，当磁场以每秒 10 特斯拉的变化率增强时， 线框中点 a、 b两点电势差是： ( ) A Uab 0.1伏； B Uab -0.1伏； C Uab 0.2伏； D Uab -0.2伏。 答案： B
5、 试题分析：题中正方形线框的左半部分磁通量发生变化而产生感应电动势，从而线框中有感应电流，左半部分相当于电源，其电动势为，内电阻为 ， AB两点间的电势差即为电源的路端电压 . 设 为边长，依据题意， 根据法拉第电磁感应定律， ， 根据闭合电路的欧姆定律， AB两点间的电势差即为电源的路端电压 , 。 由于 A点的电势低于 B点的电势，所以选项 B正确 考点：本题考查电磁感应和闭合回路的欧姆定律 点评：本题易错点为 ab两端电势差为路端电压，根据右手楞次定律判断电源中电流的方向从而确定是 ab两点电势高低的问题。 通电螺线管与电源相连，与螺线管同一轴线上套有二个轻质闭合铝环， B在螺线管中央，
6、 A、 C位置如右图所示，当 S闭合时， A.A向左， C向右运动， B不动； B.A向右， C向左运动， B不动； C.A、 B、 C都向左运动； D.A、 B、 C都向右运 动。 答案： A 试题分析：当 s闭合瞬间，穿过线圈的磁感线却在增大，根据楞次定律，线圈要阻碍磁通量的增大，向着磁通量减小的位置移动。 因为螺线管内部磁感线是从右向左的，在螺线管外部磁感线是弯曲的自左向右的，所以闭合电键的瞬间，三个线圈中磁感线都是向左的磁感线增多，都产生从左向右看逆时针的电； 根据左手定则， A受到螺线管外部磁场向左的力，所以 A向左运动。 C受到向右的力所以向右运动， 而 B受到的力沿圆心向外，所以
7、 B没有左右运动的趋势只是有面积扩大的趋势，故 A对，其余都错。 考点：本题考查楞次定律的应用 点评：闭 合电键瞬间磁通量的变化是解题的关键，线圈套在通电螺线管的外面，不能忽略螺线管内的磁感线。 如下图示，闭合小金属环从高 h处的光滑曲面上端无初速滚下， 又沿曲面的另一侧上升，则 ( ) A若是匀强磁场，环在左侧滚上的高度小于 h， B若是匀强磁场，环在左侧滚上的高度等于 h， C若是非匀强磁场，环在左侧滚上的高度等于 h， D若是非匀强磁场，环在左侧滚上的高度小于 h。 答案： AD 试题分析：无论是匀强磁场还是非匀强磁场，闭合小金属球在进入和穿出磁场时都有感应电流产生，机械能减小转化为内能
8、，高度减小 A、 B若是匀强磁场，闭合小金属球在进入和穿出磁场时都有涡旋电流产生，机械能减小，则环在左侧滚上的高度小于 h故 A正确， B错误 C、 D若是非匀强磁场，闭合小金属球在穿入和穿出以及整个在磁场中运动时，磁通量都发生变化，会产生涡流，机械能减小转化为内能，高度减小，则环在左侧滚上的高度小于 h故 C错误， D正确 故选 AD 考点：本题考查电磁感应现象的应用和能量守恒 点评：本题解决得关键在于涡流的产生，学生们看不到闭合回路以为不会有感应电流产生，应明确指出涡流的存在。 如右图示，螺线管 B置于闭合金属环 A的轴线上， 当 B中通过的电流减小时， 则 ( ) A环 A有缩小的趋势，
9、 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。 答案： AD 试题分析：当通过螺线管的电流减小时，穿过线圈的磁感线减小，根据楞次定律，线圈要阻碍磁通量的减小，向着磁通量增大的位置移动。 因为螺线管内部磁感线和螺线管外部磁感线是相反的，所以电流减小时，线圈A中磁感线减小，根据楞次定律阻碍作用的表现：（ 1）向着磁通量增大（阻碍磁通量变化）的方向运动，（ 2）产生电流，（ 3）面积有缩小（阻碍磁通量变化）的趋势； A对， B错； 螺线管 B中各环形电流方向一致，所以相互吸引，因为电流变小了，所以相互吸引的力变小了，有伸长的趋势，故 C错， D对。 考点：本题考查楞
10、次定律的应用 点评：理解楞次定律的阻碍作用，所谓阻碍从三个角度体现出来：（ 1）向着阻碍磁通量变化的方向运动，（ 2）产生电流，（ 3）面积有变化的趋势。正确理解 “阻碍 ”二字是解题关键 当软铁棒沿螺线管轴线方向迅速插入螺线管时，如右图所示（右线圈上串有一盏灯，未画出），下列判断正确的是： ( ) A灯变亮， R中有向右的电流， B灯变暗， R中有向右的电流， C灯亮 度不变， R中无电流， D灯变暗， R中有向左的电流。 答案： B 试题分析：软铁插入相当于增强了螺线管的磁性，磁通量发生了变化，会发生电磁感应现象。 软铁插入螺线管，增加了通电螺线管的磁性，是穿过两个螺线管的磁通量都发生了变
11、化，含源电路中会产生反向的电动势是回路中电流减小，从而达到阻碍磁通量的增加，所以灯变暗； AC错； 含有电阻的闭合回路磁通量是向左的增加，所以要产生向右的磁场所以 R中有向右的电流， B对， D错。 故答案：选 B。 考点：本题考查感应电流的产生条件以及感应电流方向的判断 点评：解题关键是判断出插入软铁增强了通电螺线管的磁性，增加了磁感应强度。 如右图示，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
12、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。 答案： C 试题分析：根据安培定则判断线圈 1产生的磁场方向在线圈 2从正上方落至1的正下方过程中，分析穿过线圈 2的磁通量的变化情况和磁场方向，根据楞次定律判断感应电流方向 根据安培定则判断可知，线圈 1 产生的磁场方向向上当线圈 2 靠近线圈 1 时，穿过线圈 2的磁通量增加，根据楞次定律可知，线圈 2中产生顺时针方向的电流；当线圈 2远离线圈 1时，穿过线圈 2的磁通量减小，根据楞次定律可知，线圈 2中产生逆时针方向的电流所以线圈 2中感应电流的方向先是顺时针方向，后是逆时针方向 故选 C 考点：
13、本题考查感应电流的产生条件以及感应电流方向的判断 点评：感应电流产的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，重点是 磁通量变化的判断。 两根平行光滑的导轨上，有两根平行金属棒 MN，如图示，当 N棒向右运动时， M棒将 ( ) A向右运动，且 M N B向左运动，且 M N C向右运动，且 M N D仍静止不动。 答案： C 试题分析：根据楞次定律或右手定则判断回路中的电流方向，再根据左手定则判断 M的受力方向。 根据右手定则，在回路中产生顺时针的电流，根据左手定则， M受到向右的安培力所以向右运动，故 BD错误； 再根据楞次定律中的阻碍磁通量的变化并不能阻止其变化，所以 M的速度一定会小于 N的
14、速度。 A错， C对。 故答案：选 C。 考点：本题考查感应电流的方向和通电导体受力方向的判断 点评：本题解题关键是理解楞次定律的 “阻碍 ”二字，阻碍并不等于阻止。 计算题 如右图示，位于水平面内的两条平行导轨相距 l=0.3米；电源电动势为=6 伏，内阻不计， R=5欧；金属棒 ab置于导轨上，且与导轨垂直；整个装置放在图示方向的匀强磁场中，当闭合 K后，金属棒运动时所受的摩擦力阻力f=0.1牛，求 ab棒的最大速度 vmax和 vmax对应的磁 感应强度 B(金属棒和导轨的电阻不计 )。 答案：米 /秒， 0.56特 试题分析：闭合 电键 K，根据左手定则判断出 ab棒受到的安培力向左，
15、金属棒做加速运动，又因为金属棒向左运动切割磁感线，产生与电源反方向的电势差，所以电路中的电流减小，金属棒做加速度减小的加速运动，最后安培力等于摩擦力，金属棒所受合力为零做匀速运动。 根据金属棒的受力： 时，速度最大，金属棒做匀速直线运动 又因为 回路中的电流： 根据题意 f=0.1牛 联立上式得： 因为 B有解，所以 ，即 ， 所以最大速度为 18m/s 把 代入方程解得， B= 考点：本题考查电磁感应现象与力学知识的综合应用 点评：此题综合能力较强，关键是 需要学生考虑到解此方程要用数学求根的方法，题目过程简单，解答较难。 如右图示，一金属框架 abcd水平放置在匀强磁场中，导体 ab长为
16、L，重为G，可以在框架上滑动，它和框架之间的摩擦系数为 。已知磁感应强度为 B，方向斜向上与框平面成 角。导体 ab的电阻为 R，框 架的电阻忽略不计。现要使导体 ab沿框架以速度 v向右作匀速滑动，求移动 ab所需 的水平力。答案： 试题分析： B与导体棒不垂直，根据题意可以判断安培力的方向斜向左上，所以导体棒若想匀速直线运动，需要克服摩擦力和安培力的分力。 导体棒切割磁感线产生的感应电动势： 根据闭合电路欧姆定律： 导体棒所受到的安培力： ，方向左上 当 时，导体棒匀速直线运动 又因为： 联立上式： 考点：本题考查磁场力作用下的物体的平衡问题、电磁感应、合电路的欧姆定律 点评：根据平衡状态
17、求力，是高中重要知识之一；本题的易错点是安培力的方向斜向上，既影响安培力的大小又影响摩擦力的大小。 如图示，闭合单匝线圈在匀强磁场中以角速度 绕中心轴 OO1逆时针匀速转 动。已知：线圈的边长 ab=cd=l1=0.20米， bc=da=l2=0.10米，线圈的电阻值R=0.050欧姆，角速度 =300弧度 /秒；匀强磁场的磁感应强度的大小 B=0.50特，方向 与转轴 OO1垂直。规定当线圈平面与 B垂直，并且 ab边在纸面 (即过 OO1轴平行于 B的平面 )前开始计算线圈的转角 。 (1)当 =t=30时，线圈中感应电动势的大小、方向如何 线圈所受的电磁力矩M磁的大小、方向如何 (2)这
18、时，作用在线圈上的电磁力的即时功率等于多少 答案： (1)1.5伏， a-b-c-d， 0.15牛顿米，顺时针方向。 (2)-45瓦特 试题分析：根据题意，从线圈与 B垂直时计时，（ 1）求瞬时电动势 用 （ 2）某时刻的功率就是瞬时功率： （ 1）当线圈转过 30时，线框 ab、 cd边的速度与磁场夹角为 60， 根据 因为两个边在切割，所以线圈中的感应电动势为： 根据右手定则或楞次定律判断出感应电动势的方向为 a-b-c-d 根据： =0.15Nm，方向是顺时针。 （ 2）电磁力的功率即为安培力的功率： ， 又因为电磁力做负功，所以功率为 -45W。 考点：本题考查学生对力臂、力矩的概 念
19、的理解和电磁力的即时功率的计算，以及画适当的图示进行分析的方法 点评：解题关键是分析出线圈的边框与磁场的夹角，解决功率时要注意电磁力的功率等于电路中的电功率。 铜盘的半径为 r，竖直悬挂，可绕 O点无摩擦地滑动，匀强磁场 B垂直于圆盘， 盘边缘绕着细长线，线一端挂着质量为 m的物体，电阻 R与电源 按右图示方法接到圆盘上，现欲使重物以速度 v匀速提升，问所用电源电动势为多少 (设圆盘的质量不计，电阻不计，导线与圆盘连接良好 )。 答案： 试题分析：要使重物匀速上升，则 ，圆盘将顺时针转动，产生感应电动势与电源提供的电动势方向相反，根据能量守恒列式求解。 因为重物与圆盘边缘上的点线速度相同，所以
20、 圆盘上产生的感应电动势 电路中的电流： 根据能量守恒 ,电动机的输出功率等于对重物做功的功率 联立上式，解得 考点：本题考查电磁感应现象的应用、非纯电阻电路欧姆定律、能量守恒 点评：解题关键弄清楚题目中感应电动势的方向与电源电动势方向的关系，能量关系也是一大难点，解题时要分清。 如下图示，匀强磁场的磁感应强度为 B，一单匝矩形线框的面积为 S，当其绕与磁场垂直的对称轴由图示实线的位置顺时针第一次转到虚线位置时，用 的时间为 t，则 t时间内线圈中的平均感应电动 势为多少 答案： BS/t 试题分析：平均感应电动势应该利用 ，磁通量的变化有两种可能：一是磁感应强度的变化，二是面积的变化。 因为
21、 n=1，所以 ， 对于同一个面，一个是穿入一次是穿出， 所以 考点：本题考查平均感应电动势的计算 点评：重点在磁感线的传入穿出，虽然条数相同，但是磁感线的方向却发生了变化，所以球磁通量变化时要注意穿入和穿出的区别，这也是这类题的易错点。 如右图，在水平面内放置的平行导轨宽 L1 40cm，左端接有电阻碍 R 0 .1欧，轨道所在处有与水平面成 30角斜向上的磁场，磁 感强度的变化规律为 B(2+0. 2t)特。在 t 0时将一根导体杆放在导轨的右端，并与导轨构成矩 形，矩形长 L2 80cm，直到 t 10s时，导体杆仍处于静止状态。求此时杆受到的摩擦 力的大小 答案： .51N 试题分析：
22、根据楞次定律判断出感应电流的方向，然后利用左手定则判断出安培力的方向。最后对导体棒进行受力分析，利用共点力平衡求解摩擦力的大小。 磁场均匀变化产生稳定的电动势 根据闭合电路欧姆定律： 利用安培力的计算： 根据共点力的平衡： 考点：本题考查感应电动势的计算及共点力平衡 点评：磁场变化引起的感应电动势的产生是一种典型的电磁感应现象，静态平衡问题是本题的关键。 如右图示，两个电阻器的阻值分别为 R和 2R，其余电阻不计，电容器的电容 量为 C，匀强磁场的磁感应强度的大小为 B，方向垂直于纸面向里，金属棒ab、 cd的长度均为 l。当棒 ab以速度 v向左切割磁感 线运动，金属棒 cd以速度2v向右切
23、割磁感线运动时，电容 C的电量为多大 哪一 个极板带正电 答案： Q=7BlvC/3，右侧极板带正电。 试题分析：根据右手定则判断出电势的高低，题中有两个回路： abfe和 cdfe. abfe是闭合回 路，金属棒 ab以速度 v向左切割磁感线，产生感应电动势,形成 方向的电流， cdfe回路是不闭合的，金属棒 cd产生的感应电动势 E2=2lvB R两端的电压为 Ufe=IR=lvB/3; cdfe回路是不闭合的，金属棒 cd产生的感应电动势 E2=2lvB, 且 c点电势高， Ucd=E2=2lvB; 又因为 d、 f两点等电势，所以 , c点电势高 .电容器 C上的带电量为 Q=7BlvC/3，右侧极板带正电 考点：本题考查电磁感应现象中的电路问题的分析与计算 点评：此题解题关键是找到此电路有两部分组成，确定电容器两端的电压是难点，需要认真分析。
