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文档简介
1、电磁感应题型分类专练一、楞次定律二、法拉第电磁感应定律磁场变化类三、电磁感应面积变化类四、电磁感应综合变化类五、电磁感应旋转切割类六、电磁感应图像类七、电磁感应电荷量类八、电磁感应线框类综合问题九、电磁感应单杆与负载和电容类问题十、电磁感应双杆类磁场问题H一、电磁感应互感和自感类问题一、楞次定律1、(2014课标卷I,14)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
2、,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,观察电流表的变化答案:D解析:将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,因线圈中的磁通量没有变化,故不能观察到感应电流,选项A不符合题意;在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈时,如果给线圈通以恒定电流,产生不变的磁场,则在另一线圈中不会产生感应电流,选项B不符合题意;在线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表时,磁通量已不再变化,因此也不能观察到感应电流,选项C不符合题意;绕在同一铁环上的两个线圈,在给一个线圈通电或断电的瞬间,线圈产生的磁场变化,使穿过另一线圈的磁通量变化,因
3、此,能观察到感应电流,选项D符合题意.2、(2013课标卷n,19)在物理学发展过程中,观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用.下列叙述符合史实的是()A.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应,该效应揭示了电和磁之间存在联系B.安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说C.法拉第在实验中观察到,在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中,会出现感应电流D.楞次在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化答案:ABD解析:奥斯特发现了电流的磁效应,揭示了电和磁之间的关系,选项A正确;根据通电螺线管产生的磁
4、场与条形磁铁的磁场相似,安培提出了磁性是分子内环形电流产生的,即分子电流假说,选项B正确;法拉第提出的是电磁感应定律,但恒定电流周围不产生感应电流,选项C错误;楞次定律指出感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化,选项D正确.3、(2015课标卷I,19)1824年,法国科学家阿拉果完成了著名的圆盘实验实验中将一铜圆盘水平放置,在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针,如图所示.实验中发现,当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时,磁针也随着一起转动起来,但略有滞后.下列说法正确的是()A,圆盘上产生了感应电动势B.圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C.在圆盘转动的过
5、程中,磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流,此电流产生的磁场导致磁针转动答案:AB解析:圆盘运动过程中,半径方向的金属条在切割磁感线,在圆心和边缘之间产生了感应电动势,选项A正确;圆盘在径向的辐条切割磁感线过程中,内部距离圆心远近不同的点电势不等而形成涡流,产生的磁场又导致磁针转动,选项B正确;圆盘转动过程中,圆盘位置、圆盘面积和磁场都没有发生变化,所以没有磁通量的变化,选项C错误;圆盘本身呈现电中性,不会产生环形电流,选项D错误.4、(2017课标卷I,18)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌.为了有效隔离外界振动对STM
6、的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小振动,如图所示.无扰动时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰动后,对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是()答案:A解析:底盘上的紫铜薄板出现扰动时,其扰动方向不确定,在选项C这种情况下,紫铜薄板出现上下或左右扰动时,穿过薄板的磁通量难以改变,不能发生电磁感应现象,没有阻尼效应;在选项B、D这两种情况下,紫铜薄板出现上下扰动时,也没有发生电磁阻尼现象;选项A这种情况下,不管紫铜薄板出现上下或左右扰动时,都发生电磁感应现象,产生电磁阻尼效应,选项A正确.5、(2017课标卷出,15)如图,在方向垂直于
7、纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨,导轨平面与磁场垂直.金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS,一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内,线框与导轨共面.现让金属杆PQ突然向右运动,在运动开始的瞬间,关于感应电流的方向,下列说法正确的是()A. PQRS中沿顺时针方向,B. PQRS中沿顺时针方向,C. PQRS中沿逆时针方向,D. PQRS中沿逆时针方向,T中沿逆时针方向T中沿顺时针方向T中沿逆时针方向T中沿顺时针方向答案:D解析:金属杆PQ突然向右运动,在运动开始的瞬间,闭合回路PQRS中磁场方向垂直纸面向里,磁通量增大,由楞次定律可判断,闭合回路PQRS中感应电流产生的磁场垂直
8、纸面向外,由安培定则可判断感应电流方向为逆时针;由于闭合回路PQRS中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外,与原磁场方向相反,则T中磁通量减小,由楞次定律可判断,T中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里,由安培定则可知T中感应电流方向为顺时针,选项D正确.6、如图甲所示,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,直导线中电流向上,则在1T时间内,线框中感应电流的方向与所受安培力的合力方向分别是()A.顺财针,向左D.逆时针,向左C.顺时针,向右答案:B解析:在0t时间内,直导线中电流向上,由题图乙知,在tt时间内,直导线电流方向也向上,根据
9、安培定则知,导线右侧磁场的方向垂直纸面向里,电流逐渐增大,则磁场逐渐增强,根据楞次定律,金属线框中产生逆时针方向的感应电流.根据左手定则,金属线框左边受到的安培力方向向右,右边受到的安培力方向向左,离导线越近,磁场越强,则左边受到的安培力大于右边受到的安培力,所以金属线框所受安培力的合力方向向右,故B正确,A、C、D错误.7、一闭合金属线框的两边接有电阻Ri、R2,框上垂直放置一金属棒,棒与框接触良好,整个装置放在如图所示的匀强磁场中,当用外力使ab棒右移时(D)(XX用R2:_JCXIdJXX十aA.其穿过线框的磁通量不变,框内没有感应电流B.框内有感应电流,电流方向沿顺时针方向绕行C.框内
10、有感应电流,电流方向沿逆时针方向绕行D.框内有感应电流,左半边逆时针方向绕行,右半边顺时针方向绕行答案:D解析:abcd组成的线框中的磁通量垂直纸面向里增大,abfe组成的线框中的磁通量垂直纸面向里减小,故根据楞次定律可得左半边的感应电流逆时针方向绕行,右半边的感应电流顺时针方向绕行,故D正确.8.(多选)(2018高考全国卷I)如图,两个线圈绕在同一根铁芯上,其中一线圈通过开关与电源连接,另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路.将一小磁针悬挂在直导线正上方,开关未闭合时小磁针处于静止状态.下列说法正确的是()A.开关闭合后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动B.开
11、关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向C.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向D.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动答案:AD解析:由电路可知,开关闭合瞬间,右侧线圈环绕部分的电流向下,由安培定则可知,直导线在铁芯中产生向右的磁场,由楞次定律可知,左侧线圈环绕部分产生向上的电流,则直导线中的电流方向由南向北,由安培定则可知,直导线在小磁针所在位置产生垂直纸面向里的磁场,则小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动,A正确;开关闭合并保持一段时间后,穿过左侧线圈的磁通量不变,则左侧线圈中的感应电流为零,直导线不产生磁场
12、,则小磁针静止不动,B、C错误;开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,穿过左侧线圈向右的磁通量减少,则由楞次定律可知,左侧线圈环绕部分产生向下的感应电流,则流过直导线的电流方向由北向南,直导线在小磁针所在处产生垂直纸面向外的磁场,则小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动,D正确.9、如图所示,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路.若将滑动变阻器的滑片P向上滑动,下面说法中正确的是()A.穿过线圈a的磁通量变大B.线圈a有收缩的趋势C.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流D.线圈a对水平桌面的压力Fn将增大答
13、案:C解析:P向上滑动,回路电阻增大,电流减小,磁场减弱,穿过线圈a的磁通量变小,根据楞次定律,a环面积应增大,A、B错;由于a环中磁通量减小,根据楞次定律知a环中感应电流应为俯视顺时针方向,C对;由于a环中磁通量减小,根据楞次定律,a环为了阻碍磁通量减小有向上运动的趋势,可知a环对水平桌面的压力Fn减小,D错.10.两个闭合的金属环,穿在一根光滑的绝缘卞f上,如图所示,当条形磁铁的S极自右向左插向圆环时,环的运动情况是()A.两环同时向左移动,间距增大B.两环同时向左移动,间距变小C.两环同时向右移动,间距变小D.两环同时向左移动,间距不变答案:B解析:当磁铁的S极靠近时,穿过两圆环的磁通量
14、变大,由楞次定律可得两圆环的感应电流方向都是顺时针方向(从右向左看),根据左手定则可知两圆环受到磁铁向左的安培力,远离磁铁,即向左移.由于两圆环的电流方向相同,所以两圆环相互吸引,即相互合拢,间距变小,B正确,A、C、D错误.11.(多选)如图所示,固定的光滑金属导轨M、N水平放置,两根导体棒轨上,形成一个闭合回路,一条形磁铁从高处下落接近回路时()P、Q平行放置在导A. P、Q将相互靠拢B. P、Q将相互远离C.磁铁的加速度仍为gD.磁铁的加速度小于g答案:ADP、Q中的感应电流解析:法一:设磁铁下端为N极,如图所示,根据楞次定律可判断出方向如图所示,根据左手定则可判断P、Q所受安培力的方向
15、.可见,P、Q将相互靠拢.由于回路所受安培力的合力向下,由牛顿第三定律知,磁铁将受到向上的反作用力,因而加速度小于g.当磁铁下端为S极时,根据类似的分析可得到相同的结果,所以,本题应选A、D.法二:根据楞次定律的另一种表述一一感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因.本题中“原因”是回路中磁通量的增加,归根结底是磁铁靠近回路,“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近.所以,P、Q将相互靠拢且磁铁的加速度小于g,应选A、D.12 .(多选)如图所示,金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时,铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引()A.向右做匀速运动B.向左做减速运动C.向
16、右做减速运动D.向右做加速运动答案:BC解析:当导体棒向右匀速运动时产生恒定的电流,线圈中的磁通量恒定不变,无感应电流出现,A错误;当导体棒向左减速运动时,由右手定则可判定回路中出现从b-a的感应电流且减小,由安培定则知螺线管中感应电流的磁场向左在减弱,由楞次定律知c中出现顺时针感应电流(从右向左看)且被螺线管吸引,B正确;同理C正确,D错误.13 .如图所示,ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈,当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中,线圈ab将()A.静止不动B.顺时针转动,C.逆时针转动D.发生转动,但电源的极性不明,无法确定转动方向答案:B解析:题图中的两个通电的电
17、磁铁之间的磁场方向总是水平的,当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动的过程中,电路的电流是增大的,两个电磁铁之间的磁场的磁感应强度也是增大的,穿过闭合导体线圈的磁通量是增大的,线圈在原磁场中所受的磁场力肯定使线圈向磁通量减小的方向运动,显然只有顺时针方向的运动才能使线圈中的磁通量减小.14、匀强磁场区域宽为d,一正方形线框abcd的边长为1,且l>d,线框以速度v通过磁场区域,如图所示,从线框进入到完全离开磁场的时间内,线框中没有感应电流的时间是()1+dA.v1+2dCT1一dB.v1-2dD-丁答案:B解析:从线框进入到完全离开磁场,bc边和ad边都不切割磁感线,即无感应电流的时间是15
18、、如图是创意物理实验设计作品小熊荡秋千.两根彼此靠近且相互绝缘的金属棒C、D固定在铁架台上,与两个铜线圈P、Q组成一闭合回路,两个磁性很强的条形磁铁如图放置,当用手左右摆动线圈P时,线圈Q也会跟着摆动,仿佛小熊在荡秋千.以下说法正确的是()A. P向右摆动的过程中,B. P向右摆动的过程中,C. P向右摆动的过程中,P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看)Q也会向右摆动Q会向左摆动D.若用手左右摆动Q,P会始终保持静止答案:AB解析:P向右摆动的过程中,线圈P平面内从右往左的磁通量减小,根据楞次定律可以得出电流方向为顺时针方向,所以A项正确;根据P中产生的感应电流方向流过Q线圈也是顺时针方向,
19、根据左手定则判断Q下边受安培力向右摆动,所以B项正确,C项错误;若用手左右摆动Q,线圈Q的下边切割磁感线会产生感应电流,线圈P中会有感应电流通过,在磁场中会受到安培力,所以D项错误.16 .如图所示,两个同心圆形线圈a、b在同一平面内,其半径大小关系为ra>rb,条形磁铁穿过圆心并与圆面垂直,则穿过两线圈的磁通量a、b间的大小关系为()A.a>bB.a=(DbC.a<(!)bD.条件不足,无法判断C条形磁铁内部的磁感线全部穿过a、b两个线圈,而外部磁感线穿过线圈a的比穿过线圈b的要多,线圈a中磁感线条数的代数和要小,故选项C正确。17 .磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量,
20、如图所示,通有恒定电流的导线MNW闭合线1ftbc框共面,第一次将线框由位置1平移到位置2,第二次将线框绕cd边翻转到位置2,设先后两次通过线框的磁通量变化分别为Ai和A2,则()A.A1>A2B.Ai=A2C.A1<A2D.无法确定C设闭合线框在位置1时的磁通量为1,在位置2时的磁通量为2,直线电流产生的磁场在位置1处比在位置2处要强,故1>2。将闭合线框从位置1平移到位置2,磁感线是从闭合线框的同一面穿过的,所以A1=|21|=中12;将闭合线框从位置1绕cd边翻转到位置2,磁感线分别从闭合线框的正反两面穿过,所以A2=|(2)1|=中1+中2(以原来穿过的方向为正方向,
21、则后来从另一面穿过的方向为负方向)。故正确选项为Co18 .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D产生感应电流必须满足的条件:电路闭合;穿过闭合电路的磁通量要发生变化。选项A、B电路闭合,但磁通量不变,不能产生感应电流,故选项A、B不能
22、观察到电流表的变化;选项C满足产生感应电流的条件,也能产生感应电流,但是等我们从一个房间到另一个房间后,电流表中已没有电流,故选项C也不能观察到电流表的变化;选项D满足产生感应电流的条件,能产生感应电流,可以观察到电流表的变化,所以选Do19 .如图所示,矩形闭合线圈abcd竖直放置,OO是它的对称轴,通电直导线AB与OO平行,且ABOO所在平面与线圈平面垂直,如要在线圈中形成方向为abcda的感应电流,可行的做法是()A. AB中电流I逐渐增大B. AB中电流I先增大后减小C. AB正对OO,逐渐靠近线圈D.线圈绕OO轴逆时针转动90°(俯视)D由于通电直导线AB与OO平行,且AB
23、OO所在平面与线圈平面垂直。AB中无论电流如何变化,或AB正对OO靠近线圈或远离线圈,线圈中磁通量均为零,不能在线圈中产生感应电流,选项A、BC错误;线圈绕OO轴逆时针转动90°(俯视),由楞次定律可知,在线圈中形成方向为abcda的感应电流,选项D正确。20 .如图所示,均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置,当圆环a绕O点在其所在平面内旋转时,圆环b中产生顺时针方向的感应电流,且具有收缩的趋势,由此可知,圆环a()A.顺时针加速旋转B.顺时针减速旋转C.逆时针加速旋转D.逆时针减速旋转B由楞次定律,欲使b中产生顺时针方向的电流,则a环内磁场应向里减弱或向外增强,a环的旋转
24、情况应该是顺时针减速或逆时针加速;由于b环又有收缩的趋势,说明a环外部磁场向外,内部向里。故选B。21 .(多选)(2018全国卷I)如图,两个线圈绕在同一根铁芯上,其中一线圈通过开关与电将一小磁针悬源连接,另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。挂在直导线正上方,开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是()A.开关闭合后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动B.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向C.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向D.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,小磁针的动AD由电路可知,开关闭合
25、瞬间,右侧线圈环绕部分的电流向下,由安培定则可知,铁芯中产生水平向右的磁场,由楞次定律可知,左侧线圈环绕部分产生向上的电流,则直导线中的电流方向由南向北,由安培定则可知,直导线在小磁针所在位置产生垂直纸面向里的磁场,则小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动,A正确;开关闭合并保持一段时间后,穿过左侧线圈的磁通量不变,则左侧线圈中的感应电流为零,直导线不产生磁场,则小磁针静止不动,BC错误;开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,穿过左侧线圈向右的磁通量减少,则由楞次定律可知,左侧线圈环绕部分产生向下的感应电流,则流过直导线的电流方向由北向南,直导线在小磁针所在处产生垂直纸面向外的磁场,则小磁针的N
26、极朝垂直纸面向外的方向转动,D正确。22.(增反减同)如图所示,磁场垂直于纸面,磁感应强度在竖直方向均匀分布,水平方向非均匀分布。一铜制圆环用丝线悬挂于O点,将圆环拉至位置a后无初速度释放,在圆环从a摆向b的过程中()A.感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针B.感应电流方向一直是逆时针C.感应电流方向先顺时针后逆时针再顺时针D.感应电流方向一直是顺时针A在竖直虚线左侧,圆环向右摆时磁通量向里增加,由楞次定律可判断,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反,由安培定则可知感应电流方向为逆时针方向;摆过竖直虚线时,环中磁通量左减右增相当于方向向外的增大,因此感应电流方向为顺时针方向;在竖直虚线右侧向
27、右摆动时,环中磁通量向外减小,感应电流的磁场与原磁场同向,可知感应电流为逆时针方向,因此只有选项A正确。23 .(来拒去留)(2019重庆模拟)如图所示,质量为m的铜质小闭合线圈静置于粗糙水平桌面上。当一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈,沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、匀速经过时,线圈始终保持不动。则关于线圈在此过程中受到的支持力Fn和摩擦力Ff的情况,以下判断正确的是()A. Fn先大于mg后小于mgB. Fn一直大于mgC. Ff先向左,后向右D.线圈中的电流方向始终不变A当磁铁靠近线圈时,穿过线圈的磁通量增加,线圈中产生感应电流,线圈受到磁铁的安培力作用,根据楞次定律可知,线圈受到的安培
28、力斜向右下方,则线圈对桌面的压力增大,即Fn大于mg线圈相对桌面有向右运动趋势,受到桌面向左的静摩擦力。当磁铁远离线圈时,穿过线圈的磁通量减小,线圈中产生感应电流,线圈受到磁铁的安培力作用,根据楞次定律可知,线圈受到的安培力斜向右上方,则线圈对桌面的压力减小,即Fn小于mg线圈相对桌面有向右运动趋势,受到桌面向左的静摩擦力。综上Fn先大于mg后小于mgFf始终向左,故BC错误,选项A正确。当磁铁靠近线圈时,穿过线圈的磁通量增加,线圈中产生感应电流从上向下看是逆时针方向;当磁铁远离线圈时,穿过线圈的磁通量减小,线圈中产生感应电流从上向下看是顺时针方向,故D错误。24 .如图所示,MNGW光滑的水
29、平平彳T金属导轨,ab、cd为跨在导轨上的两根金属杆,垂直纸面向外的匀强磁场垂直穿过MNG所在的平面,则()A.若固定ab,使cd向右滑动,则abdc回路有电流,电流方向为a-bd-c-aB.若ab、cd以相同的速度一起向右滑动,则abdc回路有电流,电流方向为Ac-d一b-aC.若ab向左、cd向右同时运动,则abdc回路中的电流为零D.若ab、cd都向右运动,且两杆速度vcd>vab,则abdc回路有电流,电流方向为a-c一d-b-aD由右手定则可判断出A项做法使回路产生顺时针方向的电流,故A项错。若ab、cd同向运动且速度大小相同,ab、cd所围面积不变,磁通量不变,故不产生感应电
30、流,故B项错。若ab向左,cd向右,则abdc回路中有顺时针方向的电流,故C项错。若ab、cd都向右运动,且两杆速度vcd>vab,则ab、cd所围面积发生变化,磁通量也发生变化,由楞次定律可判断出,abdc回路中产生顺时针方向的电流,故D项对。25 .如图所示,同一平面内的三条平行导线串有两个电阻R和r,导体棒PQ与三条导线接触良好;匀强磁场的方向垂直纸面向里。导体棒的电阻可忽略。当导体棒向左滑动时,下列说法正确的是()d到c,流过r的电流为由b至ijac到d,流过r的电流为由b至ijad至ijc,流过r的电流为由a至ijbc至1Jd,流过r的电流为由a至1JbprK一v医.11XX三
31、1一gM内A.向右加速运动C.向右减速运动B.向左加速运动D.向左减速运动A.流过R的电流为由B.流过R的电流为由C.流过R的电流为由D.流过R的电流为由B根据右手定则,可判断PQ乍为电源,Q端电势高,在PQcd回路中,电流为逆时针方向,即流过R的电流为由c至Ud,在电阻r的回路中,电流为顺时针方向,即流过r的电流为由b到a。当然也可以用楞次定律,通过回路的磁通量的变化,判断电流方向。故选项B正确。16.(多选)如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQMNMN勺左边有一闭合电路,当PQ在外力的作用下运动时,MN向右运动,则PQ所做的运动可能是()BCMN向右运动,说明MNS到
32、向右的安培力,因为ab在MNb的磁场垂直纸左手定则安培定则楞次定律面向里>MN中的感应电流由MHN>Li中感应电流的磁场方向向上>安培定则L2中磁场方向向上减弱上乂工、心心十.,目;若L2中磁场方向向上减弱>PQ中电流为CHP且减小L2中磁场方向向下增强右手定则安培定则>向右减速运动;若L2中磁场方向向下增强>PQ中电流为P-Q且增大右手定则向左加速动。27 .(2017全国卷出)如图,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨,导轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内,线框与导轨共面。
33、现让金属杆PQ突然向右运动,在运动开始的瞬间,关于感应电流的方向,下列说法正确的是()A. PQR外沿顺时针方向,T中沿逆时针方向B. PQR阱沿顺时针方向,T中沿顺时针方向C. PQR阱沿逆时针方向,T中沿逆时针方向D. PQR外沿逆时针方向,T中沿顺时针方向D金属杆PQ突然向右运动,在运动开始的瞬间,闭合回路PQR阱磁场方向垂直纸面向里,磁通量增大,由楞次定律可判断,闭合回路PQR外感应电流产生的磁场垂直纸面向外,由安培定则可判断感应电流方向沿逆时针方向;由于闭合回路PQR外感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外,与原磁场方向相反,则T中磁通量减小,由楞次定律可判断,T中感应电流产生的磁场方向
34、垂直纸面向里,由安培定则可知T中感应电流方向为顺时针,选项D正确。28 .(多选)如图所示,金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时,铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引()A.向右做匀速运动B.向左做减速运动C.向右做减速运动D.向右做加速运动BC当导体棒向右匀速运动时产生恒定的电流,线圈中的磁通量恒定不变,无感应电流出现,A错;当导体棒向左减速运动时,由右手定则可判定回路中出现从b-a的感应电流且减小,由安培定则知螺线管中感应电流的磁场向左在减弱,由楞次定律知c中出现顺时针感应电流(从右向左看)且被螺线管吸引,B对;同理可判定C对,D错。29.如图所示,绕在铁芯上的线
35、圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合回路。在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A。不计铁芯和铜环A之间的摩擦。则下列情况中铜环A会向右运动的是()P向右匀速移动P向左加速移动A.线圈中通以恒定的电流B.通电时,使滑动变阻器的滑片C.通电时,使滑动变阻器的滑片D.开关突然断开的瞬间C铜环A向右运动,说明穿过A的磁通量在增加,绕在铁芯上的线圈中的电流在增大,故选项C正确。30.如图所示,通电螺线管置于水平放置的光滑平行金属导轨M明DPO(之间,ab和cd是放在导轨上的两根金属棒,它们分别静止在螺线管的左右两侧,现使滑动变阻器的滑片向左滑动,则ab和cd棒的运动情况是()A. ab向左运动,cd向右运动
36、B. ab向右运动,cd向左运动C. ab、cd都向右运动D. ab、cd保持静止A由安培定则可知螺线管中磁感线方向向上,金属棒ab、cd处的磁感线方向均向下,当滑片向左滑动时,螺线管中电流大小增大,因此磁场变强,即磁感应强度变大,回路中的磁通量增大,由楞次定律知,感应电流方向为a-c-d-b-a,由左手定则知ab受安培力方向向左,cd受安培力方向向右,故ab向左运动,cd向右运动。只有A正确。二、法拉第电磁感应定律磁场变化类1、(2016北京卷,16)如图所示,匀强磁场中有两个导体圆环a、b,磁场方向与圆环所在平面垂直.磁感应强度B随时间均匀增大.两圆环半径之比为2:1,圆环中产生的感应电动
37、势分别为Ea和Eb.不考虑两圆环间的相互影响.下列说法正确的是()aA. Ea:Eb=4:1,感应电流均沿逆时针方向B. Ea:Eb=4:1,感应电流均沿顺时针方向C. Ea:Eb=2:1,感应电流均沿逆时针方向D. Ea:Eb=2:1,感应电流均沿顺时针方向答案:B解析:由题意可知号=七导体圆环中产生的感应电动势E=¥=TBS=gB箱因ra:rb用AtAtAt=2:1,故Ea:Eb=4:1;由楞次定律知感应电流的方向均沿顺时针方向,选项B正确.2.(2016浙江高考)如图所示,a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成,匝数均为10匝,边长la=3lb,图示区域内有垂直纸面向里的匀强
38、磁场,且磁感应强度随时间均匀增大,不考虑线圈之间的相互影响,则():XXK.Xx:XXXXXX*卜9XXXKXXA.两线圈内产生顺时针方向的感应电流B. a、b线圈中感应电动势之比为9:1C. a、b线圈中感应电流之比为3:4D. a、b线圈中电功率之比为3:1B当磁感应强度变大时,由楞次定律知,线圈中感应电流的磁场方向垂直纸面向外,由安培定则知,线圈内产生逆时针方向的感应电流,选项A错误;由法拉第电磁感应定律E=SAt及Sa:Sb=9:1知,Ea=9E,选项B正确;由R=PS-知两线圈的电阻关系为R=3R,其感应电流之比为Ia:Ib=3:1,选项C错误;两线圈的电功率之比为R:R=Eda:E
39、Ib=27:1,选项D错误。3.(多选)在如图甲所示的电路中,螺线管匝数n=1500匝,横截面积S=20cm2。螺线管导线电阻r=1Q,R=4Q,F2=5Q,C=30科F。在一段时间内,穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化,则下列说法中正确的是()甲乙A.螺线管中产生的感应电动势为1.2VB.闭合S,电路中的电流稳定后电容器上极板带正电C.电路中的电流用I定后,电阻R的电功率为5X10-2WD.S断开后,通过R的电荷量为1.8X10-5CAB-0.8AD由法拉第电磁感应定律可知,螺线管内广生的电动势为E=nS=1500X-X20X104V=1.2V,故A正确;根据楞次定律,当穿
40、过螺线管的磁通量增加时,螺线管下部可以看成电源的正极,则电容器下极板带正电,故B错误;电流稳定后,电流为I=d,E,f2r1.2=A=0.12A,电阻R上消耗的功率为P=I2R=0.122X4W=5.76X10W,故C4+5+1错误;开关断开后通过电阻F2的电荷量为Q=CU=CIRz=30X106X0.12X5C=1.8x105C,故D正确。4、如图甲所示的电路中,电阻R1=R,R2=2R,单匝圆形金属线圈半径为r2,圆心为O,线圈导线的电阻为R,其余导线的电阻不计.半径为ri(门2)、圆心为O的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小B随t变化的关系图象如图乙所示,电容器的
41、电容为C.闭合开关S,ti时刻开始电路中的电流稳定不变,下列说法正确的是()A.电容器上极板带正电B.ti时刻,电容器所带的电荷量为CBi疔24ti2C.ti时刻之后,线圈两端的电压为.D.ti时刻之后,Ri两端的电压为2B2行24t2答案:AC解析:根据楞次定律可知,线圈产生了沿逆时针方向的感应电流,则电容器上极板带正电,故A正确;根据法拉第电磁感应定律有E=S=B1GB,电流为I=MR*MBW,Ur2=I2R=B1i;fi2R=B;F,电容器所带的电荷量Q=CUr2=cb产1,故B错误;4Rti4Rti2ti2ti3Bi42_ti时刻之后,线圈两端的电压U=I(Ri+R2)=4tl,故C正
42、确;ti时刻之后,Ri两端的电-ICBi<2B2<2,c七珏、口压为U=IRi=k=*,故D镐庆5 .(20i9大庆模拟)在半彳仝为r、电阻为R的圆形导线框内,以直径为界,左、右两侧分别存在着方向如图甲所示的匀强磁场。以垂直纸面向外的磁场为正,两部分磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律分别如图乙所示。则0to时间内,导线框中()A.没有感应电流B.感应电流方向为逆时针C.D.rr2Bo感应电流大小为toR-2感应电流大小为:1PtoR根据楞次定律可知,左边的导线框的感应电流是顺时针方向,而右边的导线框的感应电流也是顺时针方向,则整个导线框的感应电流方向是顺时针,故A、B错误;由法拉
43、第电磁感应定律,因磁场的变化,导致导线框内产生感应电动势,结合题意可知,产生感应电.,、一一.%r2B)动势正好是两者之和,即为E=2X-,再由闭合电路欧姆定律,可得感应电流大小为I2t0_2-E兀r2B,一一,=p=Xp,故C正确,D错反。R10R6 .(多选)(2019高考全国卷I)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场,其边界如图(a)中虚线MN所示.一硬质细导线的电阻率为仍横截面积为S,将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内,圆心O在MN上.t=0时磁感应强度的方向如图(a)所示;磁感应强度B随时间t的变化关系如图(b)所示.则在1=0到t=ti的时间间隔内()A.圆环所受
44、安培力的方向始终不变B.圆环中的感应电流始终沿顺时针方向C.圆环中的感应电流大小为B0rS4t0pD,圆环中的感应电动势大小为2Bo兀r4t0答案:BC解析:根据楞次定律可知在0to时间内,磁感应强度减小,感应电流的方向为顺时针,圆环所受安培力水平向左,在tot1时间内,磁感应强度反向增大,感应电流的方向为顺时针,1B0圆环所受安培力水平向右,A错误,B正确;根据法拉第电磁感应定律得E=171r2t0t2to2房,根据电阻定律可得R=母,根据欧姆定律可得I=E=且应C正确D错误.R4t0P7. (2019太原模拟)如图所示,一电阻为R的导线弯成边长为L的等边三角形闭合回路。虚线MN&侧
45、有磁感应弓虽度大小为B的匀强磁场,方向垂直于闭合回路所在的平面向里。下列对三角形导线框以速度v向右匀速进入磁场过程中的说法正确的是()A.回路中感应电流方向为顺时针方向;3B.回路中感应电动势的最大值E=2BLv'3C.回路中感应电流的最大值I=32-RBLvD.导线所受安培力的大小可能不变B在进入磁场的过程中,闭合回路中磁通量增加,根据楞次定律,闭合回路中产生的感应电流方向为逆时针方向,A错误;等效切割磁感线的导线最大长度为Lsin60。=3L,感应电动势的最大值E=3BLv,B正确;感应电流的最大值I=E=|bLv,C错误;在进2R2R入磁场的过程中,等效切割磁感线的导线长度变化,
46、产生的感应电动势和感应电流大小变化,根据安培力公式可知,导线所受安培力大小一定变化,D错误。、电磁感应面积变化类1、(2017天津卷,3)如图所示,两根平行金属导轨置于水平面内,导轨之间接有电阻R.金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下.现使磁感应强度随时间均匀减小,ab始终保持静止,下列说法正确的是()A.ab中的感应电流方向由b到B. ab中的感应电流逐渐减小C. ab所受的安培力保持不变D. ab所受的静摩擦力逐渐减小答案:D解析:A错:根据楞次定律,ab中感应电流方向由a到b.I=一匚知,回路中的感应电流R+rB错:根据£=晋
47、5,因为晋恒定,所以E恒定,根据恒定.C错:根据F=BIl,由于B减小,安培力F减小.D对:根据平衡条件,静摩擦力f=F,故静摩擦力减小.2、如图所示,在边长为a的等边三角形区域内有匀强磁场B,其方向垂直于纸面向外,一个边长也为a的等边三角形导线框架EFG正好与上述磁场区域的边界重合,而后绕其几何中心O点在纸面内以角速度顺时针方向匀速转动,于是线框EFG中产生感应电动势,若转过60。后线框转到图中的虚线位置,则在这段时间内()A.感应电流方向为E-G-F-EB.感应电流方向为E-F-G-EC.平均感应电动势大小等于D.平均感应电动势大小等于<-32Ba2B答案:BC解析:根据题意,穿过线
48、框的磁通量变小,根据楞次定律,感应电流的磁场方向与原磁场相同,再由安培定则可知感应电流方向为E-F-G-E,A项错误,B项正确;根据几何关系3可得,磁场穿过线框的有效面积减小了AS=*,根据法拉第电磁感应定律得平均感应电动势万=与=亚答组,C项正确,D项错误.At4兀3.(2016课标卷II,24)如图,水平面(纸面)内间距为l的平行金属导轨间接一电阻,质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上.t=0时,金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动.to时刻,金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域,且在磁场中恰好能保持匀速运动.杆与导轨的电阻均忽略不计,两者始终
49、保持垂直且接触良好,两者之间的动摩擦因数为四重力加速度大小为g.求:(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小;(2)电阻的阻值.答案:。出版'pBmt0解析:(1)对金属杆由牛顿第二定律:F-mg=ma匀加速直线运动:v=at0动生电动势:E=Blv解得:E=Blt0g.m(2)金属杆进磁场后匀速运动:F=科mg-BIl由欧姆定律:I=ERB212t0得:R=.m四、电磁感应综合变化类1.(2018全国卷I)如图所示,导体轨道OPQS(定,其中PQS半圆弧,Q为半圆弧的中点,O为圆心。轨道的电阻忽略不计。O雇有一定电阻、可绕O转动的金属杆,M端位于PQS上,OM1与轨道接触良好。空
50、间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为区现使OM。愉置以恒定的角速度逆时针转到O愉置并固定(过程I);再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B'(过程n)。在过程I、n中,流过OM勺电荷量相等,B则二-等于()BA.5B.3C.7D.2424B设OM勺电阻为R,圆的半径为l,过程I:OM转动的过程中产生的平均感应电动势大小为At1At1TtBl2EiTtBl24Tp流过O则电.为十府,、,兀Bl2、则流过OM的电何重为q1=11,At1=一五过程n:磁场的磁感应强度大小均匀增加,则4R,B'-BSB'一B兀l,该过程中产生的平均感应电动势大小为用不
51、=At2=2At2,电路中的电流为I2=E2兀B'Bl22RAt2'B'-Bl2贝U流过OM勺电何重为C|2=I2,At2=-;2R由题意知qi=q2,则解得bt-=3,B正确,AC、D错误。B22、如图所示,固定于水平面上的金属架abcd处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动.t=0时,磁感应强度为Bo,此时MN到达的位置恰好使MbcN构成一个边长为l的正方形.为使MN棒中不产生感应电流,从t=0开始,磁感应强度B随时间t变化的示意图为()答案:C解析:为了使MN棒中不产生感应电流,即让MN棒与线框组成回路的磁通量保持不变,或者使导线切割磁感
52、线产生的感应电动势Ei与磁场变化产生的感生电动势E2大小相等,即Bk=等,随着磁场减弱,而面积增大,故晋减小,故选C.3.(2016课标卷m,25)如图,两条相距l的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内,其左端接一阻值为R的电阻;一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上;在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为S的区域,区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场,磁感应强度大小Bi随时间t的变化关系为Bi=kt,式中k为常量;在金属棒右侧还有一匀强磁场区域,区域左边界MN(虚线)与导轨垂直,磁场的磁感应强度大小为Bo,方向也垂直于纸面向里.某时刻,金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动,在to时刻恰好
53、以速度vo越过MN,此后向右做匀速运动.金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好,它们的电阻均忽略不计.求:在t=0到t=to时间间隔内,流过电阻的电荷量的绝对值;(2)在时刻t(t>to)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小.【解析】(1)在金属棒越过MN之前,t时刻穿过回路的磁通量为;笈班设在从t时刻到t+At的时间间隔内,回路磁通量的变化量为A,流过电阻R的电荷量为Aq.根据法拉第电磁感应有根据欧姆定律可得i=第)R根据电流的定义可得1=华At联立可得|西|=警四R根据可得,在t=o到t=to的时间间隔内,流过电阻R的电荷量q的绝对值为|q|=ktoS小一(2)当t>t
54、o时,金属棒已越过MN,由于金属棒在MN右侧做匀速运动,有f=F式中,f是外加水平恒力,F是匀强磁场施加的安培力,设此时回路中的电流为I,F的大小为F=Bo|此时金属棒与MN之间的距离为s=vo(tto)匀强磁场穿过回路的磁通量为'=Bols回路的总磁通量为Ot=+?式中,仍如式如所示.由?可得,在时刻t(t>t0)穿过回路的总磁通量为=Bolv0(tto)+kSt?在t到t+四的时间间隔内,总磁通量的改变At为AQt=(B01V0+kS)&?由法拉第电磁感应定律可得,回路感应电动势的大小为£1=空?由欧姆定律有I=:联立?可彳导f=(B0iv0+kS)B原来的
55、2倍,根据E=;1Bcor2可知电动势变为原来的2倍,则流过定值电阻的电流增大到原来的2倍,选项C正确,D错误.2.(2015课标卷n,15)如图,直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中,磁感应强度大小为.R【答案】(1)(2)B01V0(t10)+kStRB01(B0k0+kS)-R五、电磁感应旋转切割类1 .图为法拉第圆盘发电机的示意图,半径为r的导体圆盘绕竖直轴以角速度逆时针(从上向下看)旋转,匀强磁场B竖直向上,两电刷分别与圆盘中心轴和边缘接触,电刷间接有阻值为R的定值电阻,忽略圆盘电阻与接触电阻,则()A.流过定值电阻的电流方向为a到b8. b、a间的电势差为BoiB,方向平行于ab边向上.当金属框绕ab边以角速度逆时针转动时,a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc.已知bc边的长度为l.下列判断正确的
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