《电磁感应定律》专题

第23页《电磁感应定律》专题《电磁感应定律》专题一．选择题（共10小题）1．物理学中的许多规律是通过实验发现的，下列说法中符合史实的是（）A．法拉第通过实验发现了电磁感应现象B．牛顿通过理想斜面实验发现了物体的运动不需要力来维持C．奥斯特通过实验发现了电流的热效应D．卡文迪许通过扭秤实验测出了静电力常量2．关于电磁感应，以下说法正确的是（）A．只要磁通量发生变化就会产生感应电流B．导体做切割磁感线运动时，导体两端会产生电压C．感应电流的产生是因为静电力做了功D．发生电磁感应，外界不需要提供能量3．如图所示，两个相同的小导线环和大导线环放在同一水平面内，且两小环关于大环圆心对称．当两小环中通过图示方向的电流，电流强度随时间均匀增大且始终相同，大环（）A．无感应电流，不存在扩张收缩趋势B．有顺时针方向的感应电流，存在扩张趋势C．有顺时针方向的感应电流，存在收缩趋势D．有逆时针方向的感应电流，存在收缩趋势4．在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M相接，如图所示．导轨上放一根导线ab，磁感线垂直于导轨所在平面．欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流，则导线的运动可能是（）A．匀速向右运动 B．加速向右运动 C．匀速向左运动 D．加速向左运动5．如图甲所示，在坐标系xOy中，有边长为L的正方形金属线框abcd，其对角线ac和y轴重合，顶点a位于坐标原点O处．在y轴右侧的第I象限内有一等腰直角三角形区域，直角边边长为L，底边的左端位于坐标原点O处，内有垂直纸面向里的匀强磁场．t=0时刻，线圈从图示位置沿cb方向，匀速穿过磁场区域．取a→b→c→d→a为感应电流的正方向，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流i、ab间的电势差Uab．随时间t变化的图线应是乙图中的（）A． B． C． D．6．在如图所示的倾角为θ的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小均为B的强磁场区域，区域I的磁场方向垂直斜面向上，区域II的磁场方向垂直斜面向下，磁场和宽度HP及PN均为L，一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形导线框，由静止开始沿斜面下滑，t1时刻ab边刚越GH进入磁场I区域，此时导线框恰好以速度v1做匀速直线运动；t2时刻ab边下滑到JP与MN的中间位置，此时导线框又恰好以速度v2做匀速直线运动．重力加速度为g，下列说法中正确的是（）A．当ab边刚越好JP时，导线框具有加速度大小为a=gsinθB．导线框两次匀速直线运动的速度v1：v2=4：1C．从t1到t2的过程中，导线框克服安培力做功的大小等于重力势能的减少D．从t1到t2的过程中，有+机械能转化为电能

7．如图所示，磁场垂直于纸面向外，磁场的磁感应强度随水平向右的x轴按B=B0+kx（B0、k为常量）的规律均匀增大．位于纸面内的正方形导线框abcd处于磁场中，在外力作用下始终保持dc边与x轴平行向右匀速运动．若规定电流沿a→b→c→d→a的方向为正方向，则从t=0到t=t1的时间间隔内，下列关于该导线框中产生的电流i随时间t变化的图象，正确的是（）A． B． C． D．8．如图电路中，A1、A2是两个指示灯，L是自感系数很大的线圈，电阻R阻值较小，开关S1断开、S2闭合．现闭合S1，一段时间后电路稳定．下列说法中正确的是（）A．闭合S1，通过电阻R的电流先增大后减小B．闭合S1，Al亮后逐渐变暗C．闭合S1，A2逐渐变亮，然后亮度不变D．断开电路时，为保护负载，应先断开S2，再断开S19．如图所示，电源的电动势为E、内阻为r，L1、L2为两个相同的灯泡，线圈L的直流电阻不计，与灯泡L1连接的是一只理想二极管D．下列说法中正确的是（）A．闭合开关S稳定后L1、L2亮度相同B．断开S的瞬间，L2会逐渐熄灭C．断开S的瞬间，L1中电流方向向左D．断开S的瞬间，a点的电势比b点高10．下列关于日光灯电路的接法中，正确的是（）A． B． C． D．二．解答题（共4小题）11．如图所示，间距为L的光滑M、N金属轨道水平放置，ab是电阻为R0的金属棒，此棒可紧贴平行导轨滑动．导轨右侧连接一水平放置的平行板电容器，板间距为d，板长也为L，导轨左侧接阻值为R的定值电阻，其它电阻忽略不计．轨道处的磁场方向垂直轨道平面向下，电容器处的磁场垂直纸面向里，磁感应强度均为B．当ab以速度v0向右匀速运动时，一带电量大小为q的粒子以某一速度从紧贴A板左侧平行于A板进入电容器内，恰好做匀速圆周运动，并从C板右侧边缘离开．试求：（1）AC两板间的电压U；（2）带电粒子的质量m；（3）带电粒子的速度大小v．

12．如图甲所示，单匝矩形闭合导线框αbed处于匀强磁场中，线框电阻为R，αb、αd的边长分别为Ll、L2；磁感应强度B的大小随时间变化的规律如图乙所示．（1）求0～2t0时间内，回路中电流I1的大小和方向；（2）求t0时刻ab边受到的安培力大小F；（3）在2t0时刻后线框绕cd边以角速度ω匀速转动，计算线框中感应电流的有效值I2，并求线框从中性面开始转过90°的过程中，通过导线横截面的电量q．13．如图A所示，一能承受最大拉力为16N的轻绳吊一质量为m=0.8kg边长为L=m正方形线圈ABCD，已知线圈总电阻为R=0.5Ω，在线圈上半部分布着垂直于线圈平面向里，大小随时间变化的磁场，如图B所示，已知t0时刻轻绳刚好被拉断，g=10m/s2求：（1）在轻绳被拉断前线圈感应电动势大小及感应电流的方向；（2）t=0时AB边受到的安培力的大小；（3）t0的大小．14．如图所示，正方形单匝均匀线框abcd，边长L=0.4m，每边电阻相等，总电阻R=0.5Ω．一根足够长的绝缘轻质细线跨过两个轻质光滑定滑轮，一端连接正方形线框，另一端连接绝缘物体P，物体P放在一个光滑的足够长的固定斜面上，斜面倾角θ=30°，斜面上方的细线与斜面平行．在正方形线框正下方有一有界的勻强磁场，上边界I和下边界II都水平，两边界之间距离也是L=0.4m．磁场方向水平，垂直纸面向里，磁感应强度大小B=0.5T．现让正方形线框的cd边距上边界I的正上方高度h=0.9m的位置由静止释放，且线框在运动过程中始终与磁场垂直，cd边始终保持水平，物体P始终在斜面上运动，线框刚好能以v=3m/s的速度进入勻强磁场并匀速通过匀强磁场区域．释放前细线绷紧，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力．（1）线框的cd边在匀强磁场中运动的过程中，c、d间的电压是多大？（2）线框的质量m1和物体P的质量m2分别是多大？（3）在cd边刚进入磁场时，给线框施加一个竖直向下的拉力F使线框以进入磁场前的加速度匀加速通过磁场区域，在此过程中，力F做功w=0.23J，求正方形线框cd边产生的焦耳热是多少？

《电磁感应定律》专题参考答案与试题解析一．选择题（共10小题）1．物理学中的许多规律是通过实验发现的，下列说法中符合史实的是（）A．法拉第通过实验发现了电磁感应现象B．牛顿通过理想斜面实验发现了物体的运动不需要力来维持C．奥斯特通过实验发现了电流的热效应D．卡文迪许通过扭秤实验测出了静电力常量解：A、法拉第通过实验发现了电磁感应现象．故A正确．B、伽利略通过理想斜面实验发现了物体的运动不需要力来维持．故B错误．C、奥斯特通过实验发现了电流的磁效应．故C错误．D、卡文迪许通过实验测出了引力常量，故D错误．故选：A．2．（2014•长宁区一模）关于电磁感应，以下说法正确的是（）A．只要磁通量发生变化就会产生感应电流B．导体做切割磁感线运动时，导体两端会产生电压C．感应电流的产生是因为静电力做了功D．发生电磁感应，外界不需要提供能量解：A、当闭合电路中的磁通量发生变化，才会产生感应电流，故A错误；B、导体做切割磁感线运动时，导体两端会产生电压，故B正确；C、感应电流现象是产生电能，而静电力做功是消耗电能，故C错误；D、在电磁感应现象中，消耗了机械能而产生了电能，即机械能转化为了电能，故D错误；故选：B．3．（2013•嘉定区一模）如图所示，两个相同的小导线环和大导线环放在同一水平面内，且两小环关于大环圆心对称．当两小环中通过图示方向的电流，电流强度随时间均匀增大且始终相同，大环（）A．无感应电流，不存在扩张收缩趋势B．有顺时针方向的感应电流，存在扩张趋势C．有顺时针方向的感应电流，存在收缩趋势D．有逆时针方向的感应电流，存在收缩趋势解：根据安培定则判断可知，两个小环产生的磁场方向相反，面积又相等，则知穿过大环的磁通量完全抵消，即总的磁通量为零，而且不会变化，故大环中无感应电流，也就不受磁场的安培力作用，不存在扩张或收缩趋势．故选A4．（2014•上海二模）在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M相接，如图所示．导轨上放一根导线ab，磁感线垂直于导轨所在平面．欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流，则导线的运动可能是（）A．匀速向右运动 B．加速向右运动 C．匀速向左运动 D．加速向左运动解：A、导线ab匀速向右运动时，导线ab产生的感应电动势和感应电流恒定不变，大线圈M产生的磁场恒定不变，穿过小线圈N中的磁通量不变，没有感应电流产生．故A错误．B、导线ab加速向右运动时，导线ab中产生的感应电动势和感应电流增加，由右手定则判断出来ab电流方向由a→b，根据安培定则判断可知：M产生的磁场方向：垂直纸面向里，穿过N的磁通量增大，由楞次定律判断得知：线圈N产生逆时针方向的感应电流，不符合题意．故B错误．C、导线ab匀速向左运动时，导线ab产生的感应电动势和感应电流恒定不变，大线圈M产生的磁场恒定不变，穿过小线圈N中的磁通量不变，没有感应电流产生，不符合题意．故C错误．D、导线ab加速向左运动时，导线ab中产生的感应电动势和感应电流增加，由右手定则判断出来ab电流方向由b→a，根据安培定则判断可知：M产生的磁场方向：垂直纸面向外，穿过N的磁通量增大，由楞次定律判断得知：线圈N产生顺时针方向的感应电流，符合题意．故D正确．故选D5．（2014•德州二模）如图甲所示，在坐标系xOy中，有边长为L的正方形金属线框abcd，其对角线ac和y轴重合，顶点a位于坐标原点O处．在y轴右侧的第I象限内有一等腰直角三角形区域，直角边边长为L，底边的左端位于坐标原点O处，内有垂直纸面向里的匀强磁场．t=0时刻，线圈从图示位置沿cb方向，匀速穿过磁场区域．取a→b→c→d→a为感应电流的正方向，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流i、ab间的电势差Uab．随时间t变化的图线应是乙图中的（）A． B． C． D．解：A、在d点运动到O点过程中，ab边切割磁感线，根据右手定则可以确定线框中电流方向为逆时针方向，即正方向，电动势均匀减小到0，则电流均匀减小到0；然后cd边开始切割，感应电流的方向为顺时针方向，即负方向，电动势均匀减小到0，则电流均匀减小到0．故A错误，B正确．C、d点运动到O点过程中，ab边切割磁感线，ab相当于电源，电流由a到b，b点的电势高于a点，ab间的电势差Uab为负值，大小等于电流乘以bcda三条边的电阻，并逐渐减小．ab边出磁场后后，cd边开始切割，cd边相当于电源，电流由b到a，ab间的电势差Uab为负值，大小等于电流乘以ab边得电阻，并逐渐减小，且电压的最大值小于前阶段的最大值．故C错误，D也错误．故选：B．6．（2014•陕西校级二模）在如图所示的倾角为θ的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小均为B的强磁场区域，区域I的磁场方向垂直斜面向上，区域II的磁场方向垂直斜面向下，磁场和宽度HP及PN均为L，一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形导线框，由静止开始沿斜面下滑，t1时刻ab边刚越GH进入磁场I区域，此时导线框恰好以速度v1做匀速直线运动；t2时刻ab边下滑到JP与MN的中间位置，此时导线框又恰好以速度v2做匀速直线运动．重力加速度为g，下列说法中正确的是（）A．当ab边刚越好JP时，导线框具有加速度大小为a=gsinθB．导线框两次匀速直线运动的速度v1：v2=4：1C．从t1到t2的过程中，导线框克服安培力做功的大小等于重力势能的减少D．从t1到t2的过程中，有+机械能转化为电能【解答】解：A、t1时刻，线圈做匀速直线运动，所受的安培力与重力的下滑分力平衡，则得：F1==mgsinθ；当ab边刚越好JP时，线圈的上下两边都切割磁感线，产生感应电动势，回路中产生的总感应电动势为E=2BLv1，线圈所受的安培力的合力为F=2BIL=2BL•=4mgsinθ根据牛顿第二定律得：F﹣mgsinθ=ma，解得：a=3gsinθ，故A错误．B、t2时刻，有安培力F2=2BLI2=2BL==mgsinθ，由两式比较得，v1：v2=4：1．故B正确．C、从t1到t2过程中，导线框克服安培力做功的大小等于回路中产生的焦耳热，此过程中，线框的重力势能和动能均减小，根据功能关系得知，线圈克服安培力做功的大小等于重力势能的减少量与动能减小量之和．故C错误．D、根据能量守恒定律得从t1到t2，线框中产生的电能为：E电=+．故D正确．故选：BD7．（2014•吉林校级二模）如图所示，磁场垂直于纸面向外，磁场的磁感应强度随水平向右的x轴按B=B0+kx（B0、k为常量）的规律均匀增大．位于纸面内的正方形导线框abcd处于磁场中，在外力作用下始终保持dc边与x轴平行向右匀速运动．若规定电流沿a→b→c→d→a的方向为正方向，则从t=0到t=t1的时间间隔内，下列关于该导线框中产生的电流i随时间t变化的图象，正确的是（）A． B． C． D．【解答】解：由题意可知，ad、bc两边均在切割磁感线，产生感应电动势的方向相反，大小相减，根据题意，bc、ad两边的磁场之差为：△B=B0+k（L+x）﹣B0﹣kx=kL根据法拉第电磁感应定律E=BLv，则有：E=△BLv=Lv•kL；而感应电流i==，是定值，故A正确，BCD错误；故选：A8．（2014•宿迁二模）如图电路中，A1、A2是两个指示灯，L是自感系数很大的线圈，电阻R阻值较小，开关S1断开、S2闭合．现闭合S1，一段时间后电路稳定．下列说法中正确的是（）A．闭合S1，通过电阻R的电流先增大后减小B．闭合S1，Al亮后逐渐变暗C．闭合S1，A2逐渐变亮，然后亮度不变D．断开电路时，为保护负载，应先断开S2，再断开S1解：A、闭合开关S1的瞬间，由于线圈中自感电动势的阻碍，通过电阻R的电流慢慢增加．故A错误．B、闭合开关S1，虽因存在自感作用，但通过R的电流逐渐增加，干路电流逐渐增加，通过Al逐渐变亮．故B错误．C、当闭合S1，线圈对电流的阻碍渐渐变小，导致A2逐渐变暗，故C错误；D、断开电路时，为保护负载，由于线圈L产生自感电动势，应先断开S2，再断开S1．故D正确，故选：D．9．（2013•扬州模拟）如图所示，电源的电动势为E、内阻为r，L1、L2为两个相同的灯泡，线圈L的直流电阻不计，与灯泡L1连接的是一只理想二极管D．下列说法中正确的是（）A．闭合开关S稳定后L1、L2亮度相同B．断开S的瞬间，L2会逐渐熄灭C．断开S的瞬间，L1中电流方向向左D．断开S的瞬间，a点的电势比b点高解：A、闭合开关S稳定后，因线圈L的直流电阻不计，所以L1与二极管被短路，导致灯泡L1不亮，而L2将更亮，因此L1、L2亮度度不同，故A错误；B、断开S的瞬间，L2会立刻熄灭，故B错误；C、断开S的瞬间，线圈L与灯泡L1及二极管构成回路，因线圈产生感应电动势，a端的电势高于b端，所以回路中没有电流，故C错误，D正确；故选：D10．（2009•肇庆一模）下列关于日光灯电路的接法中，正确的是（）A． B． C． D．解：启辉器是一个自动开关，开始时闭合，然后迅速断开，整流器线圈中产生瞬时高电压，点燃灯管；故启辉器与灯管并联后与整流器串流，故AD错误，BC正确；故选BC．二．解答题（共4小题）11．（2014•惠州模拟）如图所示，间距为L的光滑M、N金属轨道水平放置，ab是电阻为R0的金属棒，此棒可紧贴平行导轨滑动．导轨右侧连接一水平放置的平行板电容器，板间距为d，板长也为L，导轨左侧接阻值为R的定值电阻，其它电阻忽略不计．轨道处的磁场方向垂直轨道平面向下，电容器处的磁场垂直纸面向里，磁感应强度均为B．当ab以速度v0向右匀速运动时，一带电量大小为q的粒子以某一速度从紧贴A板左侧平行于A板进入电容器内，恰好做匀速圆周运动，并从C板右侧边缘离开．试求：（1）AC两板间的电压U；（2）带电粒子的质量m；（3）带电粒子的速度大小v．解：（1）棒ab向右运动时产生的电动势为：E=BLv0AC间的电压即为电阻R的分压，由分压关系可得：（或：，U=IR）解得：（2）带电粒子在AC板间电磁场中做匀速圆周运动，则重力与电场力平衡，则有：解得：（3）粒子由牛顿第二定律可得：粒子运动轨迹如图所示，由几何关系可得：L2+（r﹣d）2=r2解得：v=答：（1）AC两板间的电压U为；（2）带电粒子的质量m为；（3）带电粒子的速度大小v为．

12．（2014•南通三模）如图甲所示，单匝矩形闭合导线框αbed处于匀强磁场中，线框电阻为R，αb、αd的边长分别为Ll、L2；磁感应强度B的大小随时间变化的规律如图乙所示．（1）求0～2t0时间内，回路中电流I1的大小和方向；（2）求t0时刻ab边受到的安培力大小F；（3）在2t0时刻后线框绕cd边以角速度ω匀速转动，计算线框中感应电流的有效值I2，并求线框从中性面开始转过90°的过程中，通过导线横截面的电量q．解：（1）在0到2t0时间内，回路中的感应电动势：E1=；由图乙可知，；由闭合电路欧姆定律，则有：电流大小I1=；解得：；由楞次定律，可知，在0到2t0时间内，回路中的电流方向逆时针；（2）安培力的大小F=BI1L1；t0时刻的磁场为B=；那么安培力的大小为，F=；（3）线框匀速转动时，产生正弦交流电，感应电动势的最大值E2m=B0L1L2ω；感应电动势的有效值E2=；感应电流的有效值I2==；平均感应电流；通过导线横截面的电量q=；解得：答：（1）0～2t0时间内，回路中电流I1的大小和方向为逆时针；（2）t0时刻ab边受到的安培力大小F=；（3）线框中感应电流的有效值I2=；线框从中性面开始转过90°的过程中，通过导线横截面的电量：．

13．（2014•潮州二模）如图A所示，一能承受最大拉力为16N的轻绳吊一质量为m=0.8kg边长为L=m正方形线圈ABCD，已知线圈总电阻为R=0.5Ω，在线圈上半部分布着垂直于线圈平面向里，大小随时间变化的磁场，如图B所示，已知t0时刻轻绳刚好被拉断，g=10m/s2求：（1）在轻绳被拉断前线圈感应电动势大小及感应电流的方向；（2）t=0时AB边受到的安培力的大小；（3）t0的大小．解：（1）由法拉第电磁感应定律，则有：E==，代入数据，解得：E==1V；根据楞次定律可知，感应电流的方向：逆时针方向；（2）根据闭合电路欧姆定律，则有：I=；而AB受到的安培力大小为：F=BIL=1×2×N=2N；（3）当轻绳刚好被拉断，对其受力分析，如图所示，则有：2Fcos45°+mg=T解得：F=4N；而安培力F﹣BIL，可得：B=；再根据图象可得：t0=1s；答：（1）在轻绳被拉断前线圈感应电动势大小1V及感应电流的方向逆时针；（2）t=0时AB边受到的安培力的大小2N；（3）t0的大小1s．14．（2014•福州二模）