1、第九章 電磁感應第一節 電磁感應現象楞次定律隨堂演練鞏固1.(2012山東德州月考,2)根據楞次定律知感應電流的磁場一定是( ) A.阻礙引起感應電流的磁通量 B.與引起感應電流的磁場反向 C.阻礙引起感應電流的磁通量的變化 D.與引起感應電流的磁場方向相同 【解析】 感應電流的磁場總是阻礙原來磁場的磁通量的變化,與引起感應電流的磁場方向可能相同也可能相反. 【答案】 C 2.關于磁通量的描述,下列說法正確的是( ) A.置于磁場中的一個平面,當平面垂直磁場方向時,穿過平面磁通量最大 B.若穿過平面的磁通量為零,則該處的磁感應強度一定為零 C.如果穿過某平面的磁通量為零,則該處的磁感應強度不一

2、定為零 D.將一平面置于勻強磁場中的任何位置,穿過該平面的磁通量總是相等的 【解析】 磁通量等于磁感應強度與垂直磁場方向平面的面積之積,A對;磁場與平面平行時,磁通量為零,故B錯C對;在勻強磁場中,平面垂直磁場放置與平行放置,磁通量是不一樣的,D錯. 【答案】 AC 3.(2012山東聊城月考,7)如圖所示,一個半球殼放在勻強磁場中,磁感線的方向與半球底面垂直,設半球殼表面積為底面積為半球面上的磁通密度為底面處的磁通密度為穿過它們的磁通量分別為和則下列說法中正確的是( ) A.由于且所以 B.由于且所以C. D.因為半球面是一曲面,無法判斷上述結論是否正確 【解析】 因為磁場是勻強磁場,故;根

3、據磁通量的定義可知. 【答案】 C 4.垂直恒定的勻強磁場方向放置一個閉合圓線圈,能使線圈中產生感應電流的運動是( ) A.線圈沿自身所在的平面勻速運動 B.線圈沿自身所在的平面加速運動 C.線圈繞任意一條直徑勻速轉動 D.線圈繞任意一條直徑變速轉動 【解析】 C 、D項穿過線圈的磁通量會發生變化，A 、B項穿過線圈的磁通量始終不變。【答案】 CD 5.如圖所示,同一平面內的三條平行導線串有兩個電阻R和r,導體棒PQ與三條導線接觸良好;勻強磁場的方向垂直紙面向里.導體棒的電阻可忽略.當導體棒向左滑動時,下列說法正確的是( ) A.流過R的電流為由d到c,流過r的電流為由b到aB.流過R的電流為

4、由c到d,流過r的電流為由b到a C.流過R的電流為由d到c,流過r的電流為由a到b D.流過R的電流為由c到d,流過r的電流為由a到b 【解析】 根據磁場方向、導體棒運動的方向,用右手定則可判斷出導體棒中感應電動勢方向為由,即導體棒下端電勢高,上端電勢低,所以流過R的電流方向為流過r的電流方向為故選項B正確. 【答案】 B 6.( 選做題)如圖,磁場垂直于紙面,磁感應強度在豎直方向均勻分布,水平方向非均勻分布.一銅制圓環用絲線懸掛于O點,將圓環拉至位置a后無初速釋放,在圓環從a擺向b的過程中 ( ) A.感應電流方向先逆時針后順時針再逆時針 B.感應電流方向一直是逆時針 C.安培力方向始終與

5、速度方向相反 D.安培力方向始終沿水平方向 【解析】 圓環從a擺到b的過程中,向里的磁通量先增大、再減小,然后向外的磁通量先增大、再減小,根據楞次定律,知感應電流方向是逆時針、順時針,順時針、逆時針,選項A對B錯;根據微元法、對稱性及左手定則,知安培力是水平向左,與速度方向不相反,故C錯D對. 【答案】 AD 課后作業夯基 (時間:45分鐘 必做題滿分:100分 選做題:10分) 一、不定項選擇題(本題共8小題,每小題8分,共64分,選對但不全的得5分) 1.法拉第通過精心設計的一系列實驗,發現了電磁感應定律,將歷史上認為各自獨立的學科”電學”與”磁學”聯系起來.在下面幾個典型的實驗設計思想中

6、,所作的推論后來被實驗否定的是( ) A.既然磁鐵可使近旁的鐵塊帶磁,靜電荷可使近旁的導體表面感應出電荷,那么靜止導線上的穩恒電流也可在近旁靜止的線圈中感應出電流 B.既然磁鐵可在近旁運動的導體中感應出電動勢,那么穩恒電流也可在近旁運動的線圈中感應出電流 C.既然運動的磁鐵可在近旁靜止的線圈中感應出電流,那么靜止的磁鐵也可在近旁運動的導體中感應出電動勢 D.既然運動的磁鐵可在近旁的導體中感應出電動勢,那么運動導線上的穩恒電流也可在近旁的線圈中感應出電流 【解析】 對A選項,靜止的導線上的穩恒電流附近產生穩定的磁場,旁邊靜止的線圈不會產生感應電流,A被否定;穩恒電流周圍的穩定磁場是非勻強磁場,運

7、動的線圈可能會產生感應電流,B符合事實;靜止的磁鐵周圍存在穩定的磁場,旁邊運動的導體棒會產生感應電動勢,C符合事實;運動的導線上的穩恒電流周圍產生運動的磁場,即周圍磁場變化,在旁邊的線圈中產生感應電流,D符合事實. 【答案】 A 2.(2012山東聊城月考,2)有一勻強磁場,它的磁感線與一矩形線圈平面成角,穿過線圈的磁通量為，線圈面積為S,那么這個磁場的磁感應強度為( ) A. /SB. /(Ssin C. cos/SD. /(Scos 【解析】sin/(Ssin. 【答案】 B 3.如圖,閉合線圈的一部分導線在磁場中運動,能產生感生電流的是( ) A.(a)圖和(b)圖B.(a)圖和(c)圖

8、 C.(a)圖和(d)圖D.(c)圖和(d)圖 【解析】 只有切割磁感線時,才有感應電流產生.只有(a)、(c)圖情況切割磁感線. 【答案】 B4.如圖所示是驗證楞次定律實驗的示意圖,豎直放置的線圈固定不動.將磁鐵從線圈上方插入或拔出,線圈和電流表構成的閉合回路中就會產生感應電流.各圖中分別標出了磁鐵的極性、磁鐵相對線圈的運動方向以及線圈中產生的感應電流的方向等情況,其中表示正確的是( ) 【解析】 根據楞次定律可確定感應電流的方向:對C選項,當磁鐵向下運動時:(1)閉合線圈原磁場的方向向上;(2)穿過閉合線圈的磁通量的變化增加;(3)感應電流產生的磁場方向向下;(4)利用安培定則判斷感應電流

9、的方向與圖中箭頭方向相同,線圈的上端為S極,磁鐵與線圈相互排斥.綜合以上分析知,選項C、D正確. 【答案】 CD 5.(原創題)如圖所示,光滑導電圓環軌道豎直固定在勻強磁場中,磁場方向與軌道所在平面垂直,導體棒ab的兩端可始終不離開軌道無摩擦地滑動,當ab由圖示位置釋放,直到滑到右側虛線位置的過程中,關于ab棒中的感應電流情況,正確的是( ) A.因ab切割磁感線,ab棒上要有感應電流 B.盡管ab切割磁感線,但ab棒上無感應電流 C.磁場穿過圓環與ab構成的回路的磁通量沒有變化 D.磁場穿過圓環與ab構成的回路的磁通量發生了變化 【解析】 因磁場穿過圓環與ab構成的回路的磁通量沒有變化,根據

10、感應電流產生的條件知回路沒有感應電流. 【答案】 BC 6.一長直鐵芯上繞有一固定線圈M,鐵芯右端與一木質圓柱密接,木質圓柱上套有一閉合金屬環N,N可在木質圓柱上無摩擦移動.M連接在如圖所示的電路中,其中R為滑動變阻器和為直流電源,S為單刀雙擲開關.下列情況中,可觀測到N向左運動的是( ) A.在S斷開的情況下,S向a閉合的瞬間 B.在S斷開的情況下,S向b閉合的瞬間 C.在S已向a閉合的情況下,將R的滑動頭向c端移動時 D.在S已向a閉合的情況下,將R的滑動頭向d端移動時 【解析】 在S斷開的情況下,S向a(b)閉合的瞬間M中電流瞬時增加,穿過線圈N的磁通量增加,根據楞次定律,為阻礙磁通量增

11、加N環應向右運動,A、B均錯;在S已向a閉合的情況下,將R的滑動頭向c端移動時,電路中電流減小,M產生的磁場減弱,穿過N的磁通量減小,根據楞次定律阻礙磁通量變化可知N環向左運動,D錯、C對. 【答案】 C 7.如圖所示,勻強磁場存在于虛線框內,矩形線圈豎直下落.如果線圈受到的磁場力總小于其重力,則它在1、2、3、4位置時的加速度關系為( ) A.B. C.D. 【解析】 在3位置線圈完全進入磁場區域,磁通量不變,不再有感應電流,線圈不再受安培力,所以在2、4位置由于線圈進出磁場引起磁通量的變化而產生感應電流,安培力要阻礙線圈的相對運動,所以安培力方向均是豎直向上,由于在4位置的速度更大,安培力

12、更大,所以B正確. 【答案】 B 8.如圖為一種早期發電機原理示意圖,該發電機由固定的圓形線圈和一對用鐵芯連接的圓柱形磁鐵構成,兩磁極相對于線圈平面對稱,在磁極繞轉軸勻速轉動過程中,磁極中心在線圈平面上的投影沿圓弧XOY(O是線圈中心),則( ) A.從X到O,電流由E經G流向F,先增大再減小 B.從X到O,電流由F經G流向E,先減小再增大 C.從O到Y,電流由F經G流向E,先減小再增大 D.從O到Y,電流由E經G流向F,先增大再減小 【解析】 在磁極繞轉軸從X到O勻速轉動,穿過線圈平面的磁通量向上增大,根據楞次定律可知線圈中產生順時針方向的感應電流,電流由F經G流向E,又導線切割磁感線產生感

13、應電動勢導線處的磁感應強度先增后減,可知感應電動勢先增加后減小,則電流先增大再減小,A、B均錯;在磁極繞轉軸從O到Y勻速轉動,穿過線圈平面的磁通量向上減小,根據楞次定律可知線圈中產生逆時針方向的感應電流,電流由E經G流向F,又導線切割磁感線產生感應電動勢導線處的磁感應強度先增后減,可知感應電動勢先增加后減小,則電流先增大再減小,C錯、D對. 【答案】 D 二、論述、計算題(本題共2小題,共36分) 9.(18分)(原創題)如圖所示,半徑為r的金屬環繞通過某直徑的軸OO以角速度做勻速轉動,勻強磁場的磁感應強度為B,從金屬環面與磁場方向重合時開始計時,求: (1)在金屬環轉過30角時,穿過環的磁通

14、量; (2)在金屬環轉過30角的過程中,穿過環的磁通量變化. 【解析】 (1)轉過30角的磁通量是sin30. (9分) (2)轉過30角的過程中的磁通量變化sin30. (9分) 【答案】 10.(18分)磁感應強度為B的勻強磁場僅存在于邊長為2l的正方形范圍內,有一個電阻為R、邊長為l的正方形導線框abcd,以速度v沿垂直于磁感線方向勻速通過磁場,如圖所示,從ab邊進入磁場時開始計時. (1)畫出穿過線框的磁通量隨時間變化的圖象; (2)判斷線框中有無感應電流.若有,答出感應電流的方向. 【解析】 (1)圖象如圖所示. (9分) (2)線框進入磁場階段,有逆時針方向電流;線框在磁場運動階段,無感應電流;線框離開磁場階段,有順時針方向電流. (9分)【答案】 見解析 三、選做題(10分) 11.(改編)如圖所示,固定水平桌面上的金屬框架cdef,處在豎直向下的勻強磁場中,金屬棒ab擱在框架上,可無摩擦滑動,此時adcb構成一個邊長為l的正方形,棒的電阻為