2020-2021高中物理 《电磁感应》专题突破跟踪练习含答案 27页

‎ ‎ 高中物理 《电磁感应》专题突破跟踪练习 Ⅰ 学习目标 学习内容 知识与技能 过程与方法 情感态度与价值观 划时代的发现 了解电生磁和磁生电的物理史。‎ 知道电磁感应、感应电流的定义 领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结等要素在研究物理问题时的重要性 ‎1．领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性。‎ ‎2．以科学 家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己。‎ ‎3．了解法拉第探索科学的方法，学习他执著的科学探究精神。‎ ‎4．自感是电磁感应现象的特例，使学生初步形成特殊现象中有它的普遍规律，而普遍规律中包含了特殊现象的辩证唯物主义观点 探究电磁感应的产生条件 知道产生感应电流的条件。‎ 会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验 学会通过提出问题、实验观察、记录结果、分析论证得出结论的科学探究方法 楞次定律 掌握楞次定律的内容。‎ 会用楞次定律判断感应电流的方向。‎ 会用右手定则判断感应电流的方向 通过探究感应电流方向与原磁场磁通量变化的关系，体会实验、观察、分析、归纳得出规律的过程。‎ 法拉第电磁感应定律 知道感应电动势的定义。‎ 知道磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率的含义，并能区别它们。‎ 理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。‎ 理解E＝BLvsinq，并会用E＝‎ BLvsinq 解决问题知道感生电场，会用楞次定 通过推导导线切割磁感线时的感应电动势公式E＝BLv，体会设置物理情景进行理论探究的过程 感生与动生 律判断感生电场的方向。‎ 知道感生电动势和动生电动势及其区别与联系 通过同学们之间的讨论、研究，增强对两种电动势的认知深度，同时提高学习物理的兴趣 互感和自感 知道什么是互感现象和自感现象。‎ 知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量，知道它的单位及其大小的决定因素 通过对两个自感实验的观察和讨论，培养学生的观察能通过自感现象的利弊学习，力和分析推理能力。培养学生客观全面认识问题的能力 互感和自感 知道自感现象的利与弊及对它们的利用和防止。‎ 能够应有电磁感应知识分析通电、断电自感现象的原因及磁场的能量转化问题 涡流 知道涡流现象。‎ 了解电磁阻尼。‎ 了解电磁驱动 理解涡电流的产生过程，体会分析与综合的方法 ‎ ‎ Ⅱ 探究实践 一、本章知识结构 二、本章重点、难点分析 ‎1．区分磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率 ‎(1)磁通量：是表示穿过磁场中某个面的磁感线的条数。＝BS，此式适用于匀强磁场，其中S是与磁场垂直的有效面积。‎ ‎(2)磁通量的变化量：＝1—2，表示穿过某一面积的磁通量变化的多少。可能是B发生变化而引起，也可能是S发生变化而引起，还有可能是B和S同时变化而引起。‎ ‎(3)磁通量的变化率表示磁通量变化的快慢。‎ ‎2．产生感应电流、感应电动势的条件 只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生。由于磁通量＝BS，磁通量变化可在两种情况下发生：①电路中一部分导体在磁场里做切割磁感线的相对运动。②穿过闭合电路的磁场随时间发生变化或闭合电路的面积、位置发生变化。‎ 无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，线路中就有感应电动势。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。‎ 电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果回路闭合，则有感应电流，回路不闭合，则无感应电流。‎ ‎3．感应电流方向的判断通常有两种方法 右手定则 楞次定律 研究对象 闭合电路的一部分 整个闭合回路 适用范围 只用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动的情况 由磁通量变化引起感应电流的各种情况 一般程序 伸开右手，使拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线从手心进入，拇指指向导体运动的方向，这时四指所指方向就是感应电流方向 明确所研究闭合电路所围面积中原磁场有、无及方向。分析穿过闭合电路中原磁场的磁通量是增加还是减少。由楞次定律判定感应电流的磁场方向。利用安培定则，判定感应电流的方向 备注 右手定则可看作楞次定律的特殊应用。对于导体做切割磁感线运动而产生感应电流的问题，用右手定则较为方便，使磁感线穿入手心(若磁感线或导线为曲线时，可取其切线方向)，但当磁感线与导体平行时不会产生感应电流。若导体不动，回路中的磁通量变化，应用楞次定律判断感应电流方向，而不能用右手定则 ‎ ‎ ‎4．对楞次定律的理解 ‎(1)掌握楞次定律的关键是理解“阻碍”的含义，“阻碍”既不是“阻止”，也不等于“反向”。可理解为当原磁场磁通量增加时，感应电流产生的磁场与原磁场方向相反(阻碍磁通量增加)；当原磁场的磁通量减少时，感应电流产生的磁场与原磁场方向相同(阻碍磁通量减少)。‎ ‎(2)要分清产生感应电流的“原磁场”和感应电流的磁场。“原磁场”指因为它的变化引起感应电流的那个磁场；感应电流的磁场指的是感应电流产生的磁场。‎ 例1 如图所示，矩形线圈abcd由竖直方向下落后进入匀强磁场，判断线框进入磁场和出磁场时线框中感应电流的方向。‎ 分析：进入磁场时ab边切割磁感线，用右手定则判断出，其感应电流由a到b，线框中电流为逆时针方向，线框出磁场时cd边切割磁感线，由右手定则得到其中感应电流由d到c，此时线框中有顺时针方向电流。‎ 例2 如图所示，闭合导体环固定。条形磁铁S极向下以初速度沿过导体环圆心的竖直线下落过程，从上向下看，导体环中的感应电流方向如何?‎ 分析：从“阻碍磁通量变化”来看，当条形磁铁的中心恰好位于线圈M所在的水平面时，磁铁内部向上的磁感线都穿过了线圈，而磁铁外部向下穿过线圈的磁通量最少，所以此时刻穿过线圈M的磁通量最大。因此全过程中原磁场方向向上，先增后减，感应电流磁场方向先下后上，感应电流先顺时针后逆时针。从“阻碍相对运动”来看，线圈对磁铁应该是先排斥(靠近阶段)后吸引(远离阶段)，把条形磁铁等效为螺线管，该螺线管中的电流是从上向下看逆时针方向的，根据“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”，感应电流方向应该是先顺时针后逆时针的，与前一种方法的结论相同。‎ 例3 如图所示，当S闭合与断开的瞬间，判断Q线圈中感应电流的方向。‎ 分析：在S闭合前，P中无电流，Q中无磁场；当S闭合的瞬间Q ‎ ‎ 中要增加向下的磁场，则感应电流产生的磁场B′向上。由安培定则得到感应电流I′由Q线圈的上端经线圈流向下端；检流计中电流由下向上。之后当S断开的瞬间Q中磁通量要减小，则感应电流产生的磁场向下，由安培定则得到感应电流由Q线圈下端经线圈流向上端。检流计中电流由上向下。‎ 应用楞次定律是基本的判断方法，右手定则是在此基础上得出的，对于同一个问题有时用两种方法都可以很容易地判断出感应电流的方向。‎ ‎5．感应电动势 ‎(1)是法拉第电磁感应定律的原始表达式，而E＝BLvsinq 是由在一定条件下推导出来的，在处理某些电磁感应问题时不能随意使用，它们的主要区别与联系是：‎ 研究对象 物理意义 适用条件 闭合回路 求得的是时间内的平均感应电动势 E＝BLv sinq 磁场中运动的一部分导体 求得的是瞬时电动势 一般适用于匀强电场，导体各部分切割磁感线速度相同的情况 ‎(2)电磁感应现象中产生感应电动势的那部分导体相当于电路的电源，如果它有电阻则相当于内阻。无论该电路是否闭合(若不闭合可设想闭合)，都能判定出感应电流方向。产生感应电动势的这部分电路中，电流是由电势低端流向电势高端，这部分电路两端的电压相当于路端电压。‎ ‎(3)当电路不闭合时，不形成感应电流，但产生感应电动势。‎ 例4 如图垂直纸面向里匀强磁场的磁感应强度为B，ab导体长为L电阻为r，当它在导轨上以速度v向右滑动时，不计导轨的电阻，求：a、b两端的电势差。‎ 分析：感应电动势为：E＝BLv 外电路电阻为： ‎ 电路中总电流为：‎ a、b两端电压为：‎ 导体ab为内电路，根据右手定则电流由b流向a，则a相当于电源的正极，b相当于电源的负极。‎ 例5 匀强磁场磁感应强度B＝0.2 T，磁场宽度L＝‎3m，一正方形金属框边长l＝‎‎1m ‎ ‎ ‎，每边电阻r＝0.2W，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，如图所示，求：‎ ‎(1)画出金属框穿过磁场区的过程中，金属框内感应电流的I－t图像。‎ ‎(2)画出ab两端电压的U－t图象。‎ 分析：线框进入磁场区时 E1＝Blv＝2V，‎ 方向沿逆时针，如图甲实线abcd所示，感应电流持续的时间 线框在磁场中运动时：E2＝0，I2＝0‎ 无电流的持续时间：‎ 线框穿出磁场区时：E3＝Blv＝2V，‎ 此电流的方向为顺时针，如图甲虚线abcd所示，规定电流方向逆时针为正，得I－t图线如图乙所示。‎ ‎(2)线框进入磁场区ab两端电压 U1＝I1r＝2.5×0.2＝0.5V 线框在磁场中运动时；a、b两端电压等于感应电动势 U2＝Blv＝2V 线框出磁场时ab两端电压：U3＝E—I2r＝1.5V 由此得U－t图象如图丙所示。‎ ‎ ‎ 说明：将线框的运动过程分为三个阶段，第一阶段ab为外电路，第二阶段ab相当于开路时的电源，第三阶段ab是接上外电路的电源。‎ ‎6．自感现象 ‎(1)自感现象是电磁感应的一种特殊情况。自感现象中自感电动势总阻碍导体中电流的变化。由于灯泡、导线的自感系数很小，一般可以忽略它们的自感现象。通常只以电路中的线圈为研究对象，自感现象将阻碍线圈中的电流的变化。‎ ‎(2)常见自感现象 A．通电自感现象 ‎①现象：如图所示，接通电路时，跟变阻器R串联的灯泡A2立刻正常发光，而跟有铁芯的线圈L串联的灯泡A1却逐渐亮起来。‎ ‎②原因：在接通电路的瞬间，电路中的电流增大，穿过线圈L的磁通量也随着增加，线圈中产生感应电动势，感应电动势阻碍线圈中电流的增大，所以通过灯泡A1的电流只能逐渐增大，灯泡A1只能逐渐亮起来。‎ B．断电自感现象 ‎①现象：如图所示，接通电路，待灯泡A正常发光，断开电路，这时可以看出，灯泡A要过一会儿才逐渐熄灭。‎ ‎②原因：由于电路断开的瞬间，通过线圈的电流突然减弱，穿过线圈的磁通量也就很快减少，因而在线圈中产生感应电动势，虽然这时电源已经断开，但线圈L和灯泡A组成闭合电路，在这个电路中有感应电流通过，所以灯泡不会立即熄灭。‎ ‎7．产生电磁感应的运动导体的受力特点和运动特点 电磁感应现象中通过导体的感应电流，在磁场中将受到安培力的作用，影响导体的运动情况。由于这类问题物理过程比较复杂，状态变化过程中变量比较多，解题的关键是要抓住动态变化过程中“变”的特点和规律，从而确定状态变化过程中的临界点。‎ 例6 如图所示，水平放置的光滑平行导轨MN、PQ。放有长为l、电阻为R、质量为m ‎ ‎ 的金属棒ab。导轨左端接内阻不计电动势为E的电源形成回路，整个装置放在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。导轨电阻不计且足够长。当刚闭合电键时，棒ab因电而动，其受安培力，方向向右，此时ab具有最大加速度。然而，ab一旦产生速度，则因动而电，立即产生感应电动势，而感应电动势与电池的电动势反接，又导致电流减小，使安培力减小，故加速度减小，因此ab导体做的是加速度减小的加速运动。当安培力F＝0时，ab速度将达最大值，故ab最终为匀速运动，此时速度最大。‎ 例7 如图所示，竖直放置的U形导轨宽为L，上端串有电阻R(其余导体部分的电阻都忽略不计)。磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外。金属棒ab的质量为m，与导轨接触良好，不计摩擦。从静止释放后ab保持水平而下滑。试求ab下滑的最大速度vm。‎ 解：释放瞬间ab只受重力，开始向下加速运动。随着速度的增大，感应电动势E、感应电流I、安培力F都随之增大，加速度随之减小。当F增大到F＝mg时，加速度变为零，这时ab达到最大速度。‎ 由 可得 ‎8．电磁感应中的能量转化 电磁感应现象的实质是不同形式能量转化的过程。安培力做正功的过程是电能转化为其他形式能量的过程，安培力做多少正功，就有多少电能转化为其他形式能量。安培力做负功的过程是其他形式能量转化为电能的过程，克服安培力做多少功，就有多少其他形式能量转化为电能。用能量转化和守恒的观点解决电磁感应问题，只需要从全过程考虑，不涉及电流产生过程的具体的细节，可以使计算方便，解题简便。‎ 例8 如图所示，一导轨PMNQ，水平固定在一竖直向下的匀强磁场中，轨上跨放一根质量为m的金属棒ab，导轨的MN边和金属棒ab平行，它们的电阻分别是R和r，导轨的其余部分的电阻不计。若沿着MP方向作用在金属棒上一个水平冲量，使棒ab在很短时间内由静止得到速度v0，设导轨足够长。求金属棒ab在运动过程中产生的热量。‎ ‎ ‎ 解：金属棒ab在冲量作用下获得速度v0，‎ 相应的动能 ab切割磁感线运动，产生感应电流受到磁场力F作用做减速运动，直到速度减为零停止下来，在这个过程中，ab棒的动能转化为电能，最终转化成导轨与ab棒产生的焦耳热Q1和Q2。‎ 满足Q1＋Q2＝Ek 因导轨电阻R和ab棒电阻r是串联关系，则Q1/Q2＝R/r 由以上各式可解得，金属棒上产生的热量 三、拓展与实践 想一想 ‎1．如图是利用高频交流电焊接自行车零件的原理示意图。其中外圈A是通高频交流电的线圈，B是自行车零件，a是待焊接口。焊接时接口两端接触在一起。当A中通有交流电时，B中会产生感应电流，使得接口处金属熔化焊接起来。‎ ‎(1)试分析说明，焊接的快慢与交流电的频率有什么关系?‎ ‎(2)试解释说明，为什么焊接过程中，接口a处被熔化而零件的其他部分并不很热?‎ ‎2．家庭用电线路有一个总开关，闭合或打开这个开关时，会伴有电火花发生。请你用学过的电学知识解释这个现象。‎ ‎3．要产生电火花需要很高的电压，但像电池这种低电压的电源，可以用如下简单方法产生高电压，足够产生电火花。如图，把一根长‎2米左右的导线绕在锉刀上。将电池放在锉刀上，正极接触锉刀。导线的一端接触电池的负极，手持导线的另一端在锉刀上扫来扫去，就会产生较多的电火花，这是为什么?‎ ‎ ‎ ‎4．一些玩具电震器，例如伪装的打火机，一按就使人麻木。伪装的糖果盒，一掀盖就使人受到电震的刺激。其中仅用一个1.5伏的电池，为什么能输出这么高的电压呢?玩具电震器的构造如图所示。在一条软铁棒M上，绕了数十匝的漆包线圈A。线圈的一端接钢片D，钢片D的一端固定，另一端镶着一小块软铁C，软铁C正对铁棒的一端。线圈的另一端接有1.5伏的电池、开关、再连接一个接触片E，E与C作弹性接触．在线圈A之上，再绕了数百匝细的漆包线B，B的两端F和G则分别连接到人的两只手指会接触的金属部分。‎ 请你想一想它的工作原理。‎ ‎5．电风扇的“快慢挡”是利用电阻达到目的的吗?‎ 如果是这样，一定会产生大量的热，不但浪费电能，并且十分危险。它究竟用什么方法调节快慢的呢?实际上电风扇快慢挡是靠电磁感应原理进行控制的。机构的外形和它的构造如图。铁心上绕有四组线圈。各组线圈的两端分别接在12、23、34、45接线柱上。中央旋柄沿顺时针拨动，接入电路的线圈的匝数就会成倍增加。请你分析一下它的工作情况。‎ ‎6．现代汽车中有一种先进的制动机构，可保证车轮在制动时不是完全刹死滑行，而是让车轮仍有一定的滚动。经研究这种方法可以更有效地制动。它有一个自动检测车速的装置，其原理如图所示。铁制齿轮P与车轮同步转动。右边有一个绕有线圈的磁体。M是一个电流检测器。当车轮带动齿轮转动时，线圈中会有电流。这是由于齿靠近线圈时被磁化，使磁通量增强，齿离开线圈时磁通量减弱，磁通量变化时线圈中产生了感应电流。将这个电流经放大后去控制制动机构，可以有效地防止车轮被制动抱死。试判断当齿a经过虚线位置过程中，M中感应电流的有无及方向是怎样变化的。‎ 做一做 选如下元件：日光灯镇流器一只，干电池(旧的两节或新的一节)，无绝缘柄的简易开关(可用两根金属丝代替)、断点接线柱A、B ‎ ‎ ‎(可用螺丝钉替代)。将上述元件用导线按图所示的电路接好。实验时两人(或多人)一组，学生甲两手分别触摸简易开关S的两端C、D，学生乙触摸接线柱A、B。当甲闭合开关S再断开瞬间，两人同时有被电击发麻的感觉。做做看，你能判断A、B哪点电势高吗?A、B间的电势差与哪些因素有关?‎ 读一读 从第一条铁路诞生至今，磁悬浮高速列车可以说是有轨交通技术中第一次根本性的革新。特别我国上海开通磁悬浮列车运行以来，有关磁悬浮列车的电磁学原理、主要构造、特点和现状，中、外科学家在这一领域的研究成果及差距，目前存在的问题及遇到的困难等引起了人们的广泛关注。如果你对这一问题感兴趣的话，可以通过报纸、杂志、互联网、专家的科普报告等渠道搜集这方面的信息。就一个或几个问题，经过自己的研究整理，做成知识介绍、小论文、研究性学习成果等，以板报、广播、论文答辩的形式加以介绍。‎ Ⅲ 诊断反馈 第一节 划时代的发现 第二节 探究电磁感应的产生条件 ‎1．关于产生感应电流的条件，下述说法正确的是( )‎ A．位于磁场中的闭合线圈，一定能产生感应电流 B．闭合线圈和磁场发生相对运动，一定能产生感应电流 C．闭合线圈做切割磁感线运动一定能产生感应电流 D．穿过闭合线圈的磁感线条数发生变化，一定能产生感应电流 ‎2．如图所示装置中，在下列各种情况下，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，电路中有稳定电流时 C．开关S接通后，移动滑动变阻器的滑动触头的过程中 D．开关S断开的瞬间 ‎3．如图所示，在正方形线圈的内部有一条形磁铁，线圈与磁铁在同一平面内，两者有共同中心轴线OO′。关于线圈中产生感应电流的下列说法中，正确的是( )‎ A．当磁铁向纸面外平移时，线圈中不产生感应电流 B．当磁铁向上平移时，线圈中不产生感应电流 C．磁铁在线圈平面内顺时针转动时，线圈中产生感应电流 ‎ ‎ D．当磁铁N极向纸外、S极向纸内绕OO′轴转动时，线圈中产生感应电流 ‎4．线圈在长直导线电流的磁场中，做如图的运动：A向右平动，B向下平动，C绕轴转动(ad边向外)，D从纸面向纸外作平动，E向上平动(E线圈有个缺口)，线圈中有感应电流的是______(填代号)‎ ‎5．如图所示，圆线圈的轴线上有一通电直导线(电流不变)与线圈所在平面垂直，当线圈向右平动时，______感应电流产生(填“生有”或“无”，下同)；当线圈向下运动时，______感应电流产生；当线圈绕任意直径转动时，______感应电流产生。如果通电直导线不在线圈内而在线圈外，且线圈轴线仍与通电直导线垂直，则当线圈向右平动时，______感应电流产生；当线圈向下平动时，______感应电流产生；当线圈绕直径AB转动时，______感应电流产生。(直径AB与通电直导线和线圈中轴线在同一平面内)‎ ‎6．如图所示，匀强磁场区域宽度为L，现有一边长为d(d＞L)的矩形金属框以恒定速度v向右通过磁场区域，该过程中有感应电流的时间共有______。‎ 第三节 楞次定律 ‎1．线框在如图所示的磁场中做各种运动，运动到图上所示的位置时，其中有感应电流产生的是__图，在图中标出电流方向。‎ ‎2．画出下图中ab导线(或a、b环)中感应电流的方向。‎ ‎3．根据楞次定律知感应电流的磁场一定是( )‎ A．阻碍引起感应电流的磁通量 B．与引起感应电流的磁场反向 ‎ ‎ C．阻碍引起感应电流的磁通量的变化 D．与引起感应电流的磁场同向 ‎4．如图所示，通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd。则( )‎ A．若线圈向右平动，其中感应电流方向是abcda B．若线圈竖直向下平动，无感应电流产生 C．当线圈以ab边为轴转动时，其中感应电流方向是abcda D．当线圈向导线靠近时，其中感应电流方向是abcda ‎5．在两条平行导线中通以大小相等的同向电流，如图所示。在两根导线中间跟导线在同一平面内放一个矩形线框。线框在两导线间从左向右匀速运动过程中，产生的感应电流的方向为( )‎ A．顺时针方向 ‎ B．逆时针方向 C．先顺时针方向后逆时针方向 D．先逆时针方向后顺时针方向 ‎6．如图所示，匀强磁场垂直于圆形线圈指向纸里，a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点，现用外力作用在上述四点，将线圈拉成正方形。设线圈导线不可伸长，且线圈仍处于原先所在的平面内，则在线圈发生形变的过程中( )‎ A．线圈中将产生沿abcda方向的感应电流 B．线圈中将产生沿adcba方向的感应电流 C．线圈中产生感应电流的方向先是abcda，后是adcba D．线圈中无感应电流产生 ‎7．如图所示，一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动。已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置工和位置Ⅱ时，顺着磁场方向看去，线圈中感应电流的方向分别为( )‎ A．逆时针方向，逆时针方向 B．逆时针方向，顺时针方向 ‎ ‎ C．顺时针方向，顺时针方向 D．顺时针方向，逆时针方向 ‎8．如图所示，线圈A与电源、开关相连。线圈B与电阻R连接成闭合电路。电键闭合、断开的瞬间，关于通过电阻R的电流方向判断正确的是( )‎ A．电键闭合瞬间，电流方向a到b B．电键闭合瞬间，电流方向b到a C．电键断开瞬间，电流方向a到b D．电键断开瞬间，电流方向b到a ‎9．如图所示，MN是一根固定的通电长直导线，电流方向如图所示，今将一金属线框abcd放在导线上，让线框的位置偏向导线左边，导线与线框彼此绝缘。当导线中的电流突然增大时，则线框整体受力方向为( )‎ A．由d指向a B．由a指向d C．由M指向N D．由N指向M ‎10．以下是能产生电磁感应现象的实验。(1)试连接电路，并思考如何才能产生电磁感应现象；(2)若检流计的电流从右接线柱进入时，指针向右偏，回答下列问题。‎ 如何才能产生如表中所示电流?‎ ‎___________________________________________________________________________‎ ‎ ‎ 若线圈的缠绕方向为，如何才能产生如表中所示的电流?‎ ‎___________________________________________________________________________‎ 若A线圈缠绕方向为，B线圈为，如何才能产生如表中所示的电流?‎ ‎___________________________________________________________________________‎ 单元练习 ‎1．1931年，英国物理学家狄拉克从理论上预言了存在着只有一个磁极的粒子——磁单极子。如图所示，如果有一个磁单极子(单N极)从a点开始运动穿过线圈后从b点飞过。那么( )‎ A．线圈中感应电流的方向是沿PMQ方向 B．线圈中感应电流的方向是沿QMP方向 C．线圈中感应电流的方向先是沿QMP方向，然后是PMQ方向 D．线圈中感应电流的方向先是沿PMQ方向，然后是QMP方向 ‎2．如图所示，两个相同的铝环套在一根光滑杆上，将一条形磁铁向左插入铝环的过程中两环的运动情况是( )‎ A．同时向左运动，间距增大 B．同时向左运动，间距不变 C．同时向左运动，间距变小 D．同时向右运动，间距增大 ‎3．如图所示，固定于水平面上的光滑平行导电轨道AB、CD上放着两根细金属棒ab、cd。当一条形磁铁自上而下竖直穿过闭合电路时，两金属棒ab、cd将如何运动?磁铁的加速度仍为g吗?‎ ‎4．如图所示，金属矩形线框abcd用细线悬挂在蹄形磁铁中央，磁铁可绕OO′轴转动(从上向下看是逆时针转动)，则当磁铁转动时，从上往下看，线框abcd的运动情况是( )‎ ‎ ‎ A．顺时针转动 B．逆时针转动 C．向外平动 D．向里平动 ‎5．如图所示，细线的一端悬于O点，另一端系一铜环，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环开始时，由A点静止释放，向右摆至最高点B，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是( )‎ A．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．铜环将做等幅摆动 ‎6．如图所示，金属球(铜球)下端有通电的线圈，今把小球拉离平衡位置后释放，此后关于小球的运动情况是(不计空气阻力)( )‎ A．做等幅振动 B．做阻尼振动 C．振幅不断增大 D．无法判定 第四节 法拉第电磁感应定律 ‎1．法拉第电磁感应定律可以这样表述：闭合电路中感应电动势的大小( )‎ A．跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比 B．跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比 C．跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比 D．跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比 ‎2．有一个1000匝的线圈，在0.4s内穿过它的磁通量从0.02Wb均匀增加到0.09Wb，则线圈中的感应电动势为______。如果线圈电阻是10W，把它跟一个电阻为990W的电热器串联组成闭合电路时，通过电热器的电流为______。‎ ‎3．如图所示，长度L＝‎0.4m，电阻Rab＝0.1W的导体ab沿光滑导线框向右做匀速运动。运动速度v＝‎5m/s。线框中接有R＝0.4W的电阻。整个空间有磁感应强度B＝0.1T的匀强磁场，磁场方向垂直于线框平面。其余电阻不计。电路abcd中相当于电源的部分是______；______相当于电源的正极。导线ab所受安培力大小F＝______，电阻R上消耗的功率P＝______。‎ ‎ ‎ ‎4．如图所示，平行金属导轨间距为d，一端跨接一个阻值为R的电阻。匀强磁场磁感应强度为B，方向垂直轨道所在平面。一根长直金属棒与轨道成60°角放置。当金属棒的恒定速度v沿金属轨道滑行时，电阻中的电流大小为______，方向为(不计轨道与棒的电阻)。‎ ‎5．如图所示，一个由导轨制成的矩形线框，以恒定速度v运动，从无场区进入匀强磁场区，然后出来若取反时针方向为电流的正方向，那么在图A、B、C、D所示的图像中，能正确反映出回路中感应电流随时间变化的是( )‎ ‎6．如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒ab以水平速度v0抛出，设整个过程中棒与水平面平行，且空气阻力不计。则在金属棒运动的过程中产生的感应电动势的大小变化情况是( )‎ A．越来越大 B．越来越小 C．保持不变 D．无法判断 ‎7．如图甲所示，一个500 匝的线圈的两端跟R＝99W的电阻相连，置于竖直向下的匀强磁场中，线圈的横截面积是‎20cm2，电阻为1W，磁场的磁感应强度随时间变化的图象如图乙所示，求磁场变化过程中通过电阻R的电流为多大?‎ ‎ ‎ ‎8．如图所示，在一磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场中，垂直于磁场方向水平放置着两根相距为h＝‎0.1m的平行金属导轨MN和PQ，导轨的电阻忽略不计，在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值为R＝0.3W的电阻。导轨上跨放着一根长为L＝‎0.2m，每米长电阻r0＝2．0W的金属棒ab，金属棒与导轨垂直放置，交点为c、d。当金属棒以速度v＝4．‎0m/s向左匀速运动时。试求：‎ ‎(1)电阻R中电流的大小；‎ ‎(2)金属棒cd两点间的电势差U。‎ ‎9．如图所示，在倾角为q 、宽度为L的光滑金属导轨上，放一个质量为m的金属杆ab。cd电阻为R(其他电阻不计)。让金属杆下滑，当其速度达到v时加一匀强磁场，使金属杆在磁场中匀速下滑，外加磁场的磁感应强度最小为多少?方向如何?‎ 第五节 电磁感应规律的应用 ‎1．如图所示，粗糙均匀的电阻丝围城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，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( )‎ ‎2．如图所示，电阻为R的金属棒ab，从图示位置分别以速度v1、v2沿电阻不计的光滑轨道匀速滑到虚线处。若v1∶v2＝1∶2，则两次移动棒的过程中( )‎ ‎ ‎ A．回路中感应电流之比I1∶I2＝1∶2‎ B．回路中产生热量之比Q1∶Q2＝1∶2‎ C．外力做功的功率之比P1∶P2＝1∶2‎ D．回路中通过截面的总电荷量之比q1∶q2＝1∶2‎ ‎3．如图所示，绕在同一个铁芯上的两个线圈分别与金属导轨和导体棒ab、cd组成闭合回路，棒ab、cd置于磁场中，要使导体棒ab向右运动，则外力必须使棒cd在导轨上____运动。‎ ‎4．如图所示，面积为‎0.2m2‎的100匝线圈A处在磁场中，磁场方向垂直于线圈平面。磁感应强度随时间变化的规律是B＝(6－0.2t)T，已知R1＝4W，R2＝6W，电容C＝30mF。线圈A的电阻不计，求：‎ ‎(1)闭合S后，通过R2的电流强度大小和方向；‎ ‎(2)闭合S一段时间后，再断开S，S断开后通过R2的电荷量。‎ ‎5．如图所示，abcd是一个固定的U形金属框架，db和cd边都很长，bc边长为L，框架的电阻可不计，ef是放置在框架上与bc平行的导体杆，它可在框架上自由滑动(摩擦可忽略)，它的电阻为R，现沿垂直于框架平面方向加一恒定的匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里。已知当以恒力F向右拉导体杆ef时，导体杆最后匀速滑动，求杆匀速滑动时的速度。‎ ‎6．如图所示，在匀强磁场边放一个边长为a电阻为R的正方形线框。磁场的磁感应强度为B。现以恒定速度v把线框拉过磁场区，在线框中产生的内能为多少?‎ ‎ ‎ ‎7．宽为L、长度足够长的平行金属导轨，由光滑圆弧部分和水平部分组成。导轨水平部分存在着竖直向下的匀强磁场B，导轨回路的电阻集中在R上，水平导轨的右侧部分有一根质量为m的金属棒cd静止在水平导轨上。在左侧弧形部分离水平面高h处有一根质量为M的金属棒ab由静止释放，如图所示。求：‎ ‎(1)当ab和cd两棒运动达到稳定时的速度v1和v2；‎ ‎(2)电阻R上产生的热量Q。‎ 第六节 互感和自感 第七节 涡流 电磁阻尼和电磁驱动 ‎1．如图所示电路中，灯A、B完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽略，则( )‎ A．S闭合瞬间，A、B同时发光，接着A熄灭，B更亮 B．S闭合瞬间，A不亮，B立即亮 C．S闭合瞬间，A、B都不立即亮 D．稳定后再断开S的瞬间，B立即熄灭 ‎2．在如图所示的电路中，带铁芯的、电阻较小的线圈L与灯泡A并联，当合上开关S后灯泡A正常发光。则下列说法中正确的是( )‎ A．当断开S时，灯泡A立即熄灭 B．当断开S时，灯泡A突然闪亮后熄灭 C．启用阻值与灯泡A相同的线圈取代L接入电路，当断开S时，灯泡A逐渐熄灭 D．用阻值与线圈L相同的电阻取代L接入电路，当断开S时，灯泡A突然闪亮后熄灭 ‎ ‎ ‎3．如图所示，当电键S接通后，通过线圈L的电流方向是______(填“从a到b”或“从b到a”，下同)，通过灯泡的电流方向是______；在电键S断开的瞬间，通过线圈L的电流方向是______，通过灯泡的电流方向是______。‎ ‎4．如图所示，L的直流电阻与电阻R的阻值相同，A、B是相同的灯泡。以下说法正确的是( )‎ A．S闭合的瞬间，A比B亮 B．S闭合的瞬间，B比A亮 C．S断开的瞬间，B先灭 D．S断开的瞬间，A、B同时熄灭 ‎5．关于自感系数，下列说法中正确的是( )‎ A．线圈中的磁通量变化越大，其自感系数就越大 B．线圈中的电流变化越快，其自感系数越大 C．线圈的匝数越多，其自感系数越小 D．线圈内插入铁芯，其自感系数增大 ‎6．在制作精密电阻时，为消除使用过程中由于电流的变化而引起的自感现象，采取了双线绕法，如图所示。其理由是( )‎ A．当电路中电流变化时，两股导线产生的自感电动势互相抵消 B．当电路中电流变化时，两股导线中的感应电流互相抵消 C．当电路中电流变化时，两股导线产生的磁通量互相抵消 D．当电路中电流变化时，电流的变化量互相抵消 ‎7．变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成，而不采用一块整硅钢。这是为了( )‎ A．增大涡流，提高变压器的效率 B．减小涡流，提高变压器的效率 C．增大涡流，减小铁芯的发热量 D．减小涡流，减小铁芯的发热量 全章练习 一、填空题 ‎1．产生感应电流的条件是____________。‎ ‎2．感应电动势的大小跟穿过闭合电路的____________快慢有关。‎ ‎3．如图所示，在水平向右的匀强磁场中，矩形金属线框以bc为轴从竖直方向逆时针匀速转过90°的过程中，线框的感应电流方向应是______。起始时刻，感应电流是最______的，通过线框的磁通量是最__的，最后时刻，感应电流是最__的，通过线框的磁通量是最 ‎ ‎ ‎______的。(后四个空只填“大”或“小”)‎ ‎4．在中纬度地区，地球磁场磁感应强度的水平分量为2×10－5T。有一汽车以‎72km/h的速度在地球磁场中从东向西运动。车中有一根竖直方向的天线，天线长‎1m，则天线两端的电势差为______V。‎ ‎5．一电容器的电容为10mF，垂直于回路平面的磁场的磁感应强度以5×10－3T/s的变化率增加，回路面积为10－‎2m2‎，如图所示，则A、C两板的电势差为______V，A板带电荷的种类为______，带电荷量为______C。‎ 二、单选题 ‎1．图中的四个图分别表示匀强磁场的磁感应强度B、闭合电路中一部分直导线的运动速度v和电路中产生的感应电流I的相互关系，其中正确的是( )‎ ‎2．当一段导线在磁场中做切割磁感线运动时，则( )‎ A．一定有感应电流 B．一定产生感应电动势 C．一定在导线上产生焦耳热 D．导线一定受到磁场的作用力，且这个力阻碍导线运动 ‎3．关于自感系数，以下说法中正确的是( )‎ A．线圈的自感系数大小与电路中的电流强度有关 B．线圈的自感系数大小与电路中电流变化有关 C．若通过线圈的电流在1s内改变‎1A时产生自感电动势是1V，则线圈自感系数是1H D．自感系数与电路中电流变化快慢有关 ‎4．如图所示，导线框abcd放在光滑导轨上向右运动(abcd与导轨接触良好)，G1和G2是两只电流计。则( )‎ A．只有G1偏转 B．只有G2偏转 C．G1和G2都会偏转 D．G1和G2都不会偏转 ‎ ‎ ‎5．如图所示，U形线架ABCD上有一根可以无摩擦滑动的导线ab，左侧有一通电导线MN，电流方向由N到M。若将线框置于匀强磁场中，则( )‎ A．当线框所在处的磁场方向垂直纸面向里，ab向右运动时，导线MN与AB边互相吸引 B．当线框所在处的磁场方向垂直纸面向里，ab向左运动时，导线MN与AB边互相排斥 C．当线框所在处的磁场方向垂直纸面向外，ab向右运动时，MN与AB边互相吸引 D．当线框所在处的磁场方向垂直纸面向外，ab向左运动时，MN与AB边互相吸引 ‎6．金属圆盘的平面与匀强磁场垂直，如图所示，当圆盘按图示方向转动时，比较圆盘边缘的电势与圆心的电势( )‎ A．边缘的电势较高 B．圆心的电势较高 C．边缘和圆心的电势相等 D．无法确定 ‎7．一闭合线圈放在匀强磁场里，若通过线圈平面的磁感应强度随时间的变化如图所示，则线圈的磁感应电动势为下图中的哪个图象所示?(线圈面积不变)( )‎ 三、多选题 ‎1．如图所示，通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd。则( )‎ ‎ ‎ A．若线圈向右平动，其中感应电流方向是abcda B．若线圈竖直向下平动，无感应电流产生 C．当线圈以ab边为轴转动90°时，其中感应电流方向是abcda D．当线圈向导线靠近时，其中感应电流方向是abcda ‎2．如图所示，闭合金属环从高h的曲面右端自由滚下，又滚上曲面的左端，环平面与运动方向均垂直于非匀强磁场，环在运动过程中摩擦阻力不计，则( )‎ A．环滚上的高度小于h B．环滚上的高度等于h C．运动过程中环内无感应电流 D．运动过程中环内有感应电流 ‎3．如图所示，其中电感直流电阻小于灯泡电阻。下列有关自感现象的判断中，正确的是( )‎ A．图甲中S闭合瞬间，A灯先亮 B．图甲中S闭合瞬间，A、B灯一齐亮 C．图乙中S打开瞬间，C灯闪亮 D．图乙中S打开瞬间，C灯不闪亮 ‎4．如图所示，金属杆ab以恒定的速度v在光滑的平行导轨上向下滑行。设整个电路中总电阻为R(恒定不变)。整个装置置于垂直于导轨平面的匀强磁场中。杆ab下滑的过程中，下列说法正确的是( )‎ A．杆ab的重力势能不断减少 B．杆ab的动能不断增加 C．电阻R上产生的热量不断增加 D．电阻R上消耗的电功率保持不变 ‎5．有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面，规定向里的方向为正。在磁场中有一细金属圆环，圆环平面位于纸面内，如图所示。现令磁感应强度B随时间t变化，先按图中所示的oa图线变化，后来又按图线bc和cd变化。用E1、E2、E3分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小，则( )‎ ‎ ‎ A．E1＞E2 B．E1＜E‎2 ‎C．E1＜E3 D．E2＝E3‎ 四、计算题 ‎1．如图所示，光滑的金属导轨放在磁感应强度B＝2T的匀强磁场中。金属棒ab长‎0.3m，电阻为0.5W，定值电阻为1W。当ab以‎5m/s的速度在导轨上平动时，求：‎ ‎(1)金属棒产生的感应电动势多大?‎ ‎(2)通过R的感应电流多大?‎ ‎(3)在2s内R上消耗电能多大?‎ ‎2．矩形线圈abcd的长ab＝‎20cm，宽bc＝‎10cm，匝数n＝200匝。线圈总电阻R＝50W。整个线圈位于垂直于线圈平面的匀强磁场内，并保持静止。若匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化如图所示，求线圈的感应电动势E和t＝0.30s时线圈的ab边所受的安培力大小。‎ ‎3．如图所示，AB、CD是两根足够长的固定平行金属导轨，两导轨间距离为L，导轨平面与水平面夹角为q 。在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感应强度为B。在导轨的AC端连接一个阻值为R的电阻，一根垂直于导轨放置的金属棒ab，质量为m，从静止开始沿轨道下滑。求ab棒的最大速度。(已知导轨与ab间的动摩擦因数为m ，导轨和金属棒的电阻不计)‎ ‎ ‎ ‎4．一个边长为a＝‎1m的正方形线圈，总电阻为0.1W，当线圈以v＝‎2m/s的速度通过磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场区域时，线圈平面总保持与磁场垂直。若磁场的宽度b＞‎1m，如图所示，求线圈通过磁场后释放多少焦耳的热量。‎ ‎ ‎ 参考答案 第四章 电磁感应 第一节 划时代的发现 第二节 探究电磁感应的产生条件 ‎1．D 2．ACD 3．ABD 4．BCD 5．无，无，无，无，无，有 6．‎2L/v 第三节 楞次定律 ‎1．C、D方向均为顺时针 ‎2．‎ ‎3．C 4．ABC 5．A 6．A 7．B 8．AD 9．B ‎10．‎ 单元练习 ‎1．B 2．C 3．向中间靠拢，小于g 4．B 5．B 6．B 第四节 法拉第电磁感应定律 ‎1．C 2．175V，‎0.175A 3．ab，a，0.016N，0.064W ‎4．，A→B 5．C 6．C 7．‎0.1A 8．‎0.4A，0.12V ‎9． ，方向垂直于导轨平面向上或向下 第五节 电磁感应规律的应用 ‎1．B 2．AB 3．向右加速或向左减速 ‎4．①‎0.4A，方向a→b ②7.2×10－‎5C 5．，即杆匀速滑动的速度 ‎6． 7．(1) (2)‎ ‎ ‎ 第六节 互感和自感 第七节 涡流 电磁阻尼和电磁驱动 ‎1．A 2．BC 3．从a到b从a到b从a到b从b到a ‎4．AC 5．D 6．C 7．BD 全章练习 一、填空题 ‎1．穿过闭合电路的磁通量发生变化 2．磁通量变化的 3．abcda方向，小，大，大，小 ‎4．4×10－4 5．5×10－5，负电，5×10－10‎ 二、单选题 ‎1．A 2．B 3．C 4．C 5．C 6．B 7．A 三、多选题 ‎1．ABC 2．AD 3．C 4．ACD 5．BCD 四、计算题 ‎1．3V，‎2A，8J 2．2V，0.32N 3． 4．10J