1、第二章第二章 电磁感应电磁感应 (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、单项选择题(共 8 小题，每小题 4 分，共 32 分。) 1.下列说法正确的是( ) A.安培提出了分子电流假说 B.法拉第发现了电流磁效应 C.楞次发现了电流热效应 D.奥斯特发现了电磁感应定律 解析 安培提出了分子电流假说，说明了一切磁现象都是由电流产生的，故 A 正确；奥斯特 发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系，故 B 错误；焦耳发现了电流热效 应，故 C 错误；法拉第发现了电磁感应定律，故 D 错误。 答案 A 2.电磁感应现象在生活及生产中的应用非常普遍，下列不属于电磁感应现象及其应用的是
2、( ) A.发电机 B.电动机 C.变压器 D.日光灯镇流器 解析 发电机是利用线圈在磁场中做切割磁感线运动从而产生电流电磁感应现象来工作的， 选项 A 不符合题意；电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理来工作的，不属于电磁 感应现象及其应用， 选项 B 符合题意； 变压器是利用电磁感应现象的原理来改变交流电压的， 选项 C 不符合题意；日光灯镇流器利用了电磁感应现象中的自感现象，选项 D 不符合题意。 答案 B 3.关于电磁感应，下列说法中正确的是( ) A.穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大 B.穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零 C.穿过线圈的磁通量的变化越大，感应电动势越大
3、 D.通过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大 解析 穿过线圈的磁通量越大，而磁通量变化率不一定越大，则感应电动势也无法确定，故 A 项错误；穿过线圈的磁通量为零，可能磁通量变化率最大，则感应电动势也会最大，故 B 项 错误； 穿过线圈的磁通量的变化越大， 而磁通量变化率不一定越大， 则感应电动势也无法确定， 故 C 项错误；通过线圈的磁通量变化越快，感应电动势也越大，故 D 项正确。 答案 D 4.如图，螺线管导线的两端与两平行金属板相连接，一个带正电的小球用绝缘 丝线悬挂于两金属板间并处于静止状态。线圈置于方向竖直向上的均匀增大 的磁场中，现将 S 闭合，当磁场发生变化时小球将偏转。若磁场
4、发生了两次 变化，且第一次比第二次变化快，第一次小球的最大偏角为 1；第二次小球的最大偏角为 2， 则关于小球的偏转位置和两次偏转角大小的说法正确的( ) A.偏向 B 板，12 B.偏向 B 板，12 C.偏向 A 板，12 D.偏向 A 板，12 解析 线圈置于方向竖直向上的均匀增大的磁场中， 据楞次定律可知线圈的感应电动势下高上 低，则 B 板电势高，A 板电势低，小球向 A 偏转，当磁场变化快时电动势大，偏角大，则 C 正确。 答案 C 5.如图，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直面内，环的圆心与两导 线距离相等，环的直径小于两导线间距。两导线中通有大小相等、方向向下的恒定
5、电流。若( ) A.金属环向上运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向 B.金属环向下运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向 C.金属环向左侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向 D.金属环向右侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向 解析 根据楞次定律，当金属圆环上、下移动时，穿过圆环的磁通量不发生变化，故没有感应 电流产生，故选项 A、B 错误；当金属圆环向左移动时，则穿过圆环的磁场垂直纸面向外并且 增强，故根据楞次定律可以知道，产生的感应电流为顺时针，故选项 C 错误；当金属圆环向 右移动时，则穿过圆环的磁场垂直纸面向里并且增强，故根据楞次定律可以知道，产生的感应 电流为逆时
6、针，故选项 D 正确。 答案 D 6.如图所示，一宽 40 cm 的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，一边长 L为20 cm的正方形导线框位于纸面内， 以垂直于磁场边界的速度v20 cm/s 匀速通过磁场区域。 在运动过程中， 线框有一边始终与磁场区域的边界平行， 取它刚进入磁场的时刻 t0，正确反映感应电流随时间变化规律的图像是( ) 解析 线框进入磁场过程：时间 t1L v1 s。根据楞次定律判断可知感应电流方向是逆时针方 向，感应电流大小 IBLv R 不变。线框完全在磁场中运动过程：磁通量不变，没有感应电流产 生，经历时间 t2dL v 1 s。线框穿出磁场过程：时间 t3L v1
7、s。感应电流方向是顺时针方 向，感应电流大小 IBLv R 不变，故 C 正确。 答案 C 7.为了测量列车运行的速度和加速度大小，可采用如图甲所示的装置，它由一块安装在列车车 头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量记录仪组成(测量记录仪未画出)。当 列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，P、Q 为接测量仪器的端口。若俯视轨 道平面磁场垂直地面向里(如图乙)，则在列车经过测量线圈的过程中，流经线圈的电流方向为 ( ) A.始终逆时针方向 B.先逆时针，再顺时针方向 C.先顺时针，再逆时针方向 D.始终顺时针方向 解析 列车带着磁场向右运动，其实相当于线圈的左边向左运动切割
8、磁感线，根据右手定则可 知，线圈中的电流方向先是沿逆时针方向，当线圈的右边进入磁场时，相当于线圈右边向左切 割磁感线，也可以判断出线圈中的感应电流方向是顺时针方向，故线圈中的电流是先逆时针， 再顺时针方向，所以选项 B 正确。 答案 B 8.如图(a)所示，电路的左侧是一个电容为 C 的电容器，电路的右侧是一个环形导体，环形导体 所围的面积为 S。在环形导体中有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小随时间变化 的规律如图(b)所示，则在 0t0时间内电容器( ) A.上极板带正电，所带电荷量为CS（B 2B1） t0 B.上极板带正电，所带电荷量为C（B 2B1） t0 C.上极板带负电，
9、所带电荷量为CS（B 2B1） t0 D.上极板带负电，所带电荷量为C（B 2B1） t0 解析 磁场增强，环形导体中产生逆时针方向的感应电动势，感应电动势为 U t S（B2B1） t0 ，电容器上极板与正极相连，上极板带正电，qCUCS（B 2B1） t0 ，选项 A 正 确。 答案 A 二、多项选择题(共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分。) 9.我国处在地球的北半球，飞机在我国上空匀速地巡航，机翼保持水平，飞机高度不变，由于 地磁场的作用，金属机翼上有电势差。设左侧机翼末端处的电势为 1，右侧机翼末端处的电 势为 2，则( ) A.飞机从西向东飞时，1比 2高 B.飞机从东向西飞
10、时，2比 1高 C.飞机从南向北飞时，1比 2高 D.飞机从北向南飞时，2比 1高 解析 当飞机在北半球飞行时，由于地磁场的存在，且地磁场的竖直分量方向竖直向下；由于 在电源内，感应电动势的方向与感应电流的方向是相同的，由低电势指向高电势，所以由右手 定则可判知， 在北半球不论沿何方向水平飞行， 都是飞机的左侧机翼电势高， 右侧机翼电势低， 即总有 1比 2高，故 A、C 正确，B、D 错误。 答案 AC 10.如图所示，电路中 A、B 是规格相同的灯泡，L 是电阻不计的电感线圈，那么( ) A.断开 S，A 立即熄灭 B.断开 S，B 立即熄灭 C.断开 S，A 闪亮一下后熄灭 D.断开 S
11、，B 闪亮一下后熄灭 解析 当电路稳定后 A 灯被短路，不亮；S 断开瞬时，B 立刻熄灭，L 相当于电源，与 A 组成 回路，则 A 灯闪亮一下后逐渐熄灭，选项 B、C 正确。 答案 BC 11.如图所示，长直导线通以方向向上的恒定电流 i，矩形金属线圈 abcd 与导线共面，线圈的 长是宽的 2 倍，第一次将线圈由静止从位置平移到位置停下，第二次将线圈由静止从位置 绕过 d 点垂直纸面的轴线旋转 90 到位置停下，两次变换位置的过程所用的时间相同，以 下说法正确的是( ) A.两次线圈所产生的平均感应电动势相等 B.两次线圈所产生的平均感应电动势不相等 C.两次通过线圈导线横截面的电量相等
12、D.两次通过线圈导线横截面的电量不相等 解析 根据通电直导线周围的磁场分布可知， 两次通过线圈磁通量的变化量不同， 根据E n t 可知，线圈所产生的平均感应电动势不相等，选项 A 错误，B 正确；根据 qn R 可知两次通 过线圈导线横截面的电量不相等，选项 C 错误，D 正确。 答案 BD 12.两条平行虚线间存在一匀强磁场， 磁感应强度方向与纸面垂直。 边长为0.1 m、 总电阻为0.005 的正方形导线框 abcd 位于纸面内，cd 边与磁场边界平行，如图(a)所示。已知导线框一直向 右做匀速直线运动，cd 边于 t0 时刻进入磁场。线框中感应电动势随时间变化的图线如图(b) 所示(感
13、应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正)。下列说法正确的是( ) A.磁感应强度的大小为 0.5 T B.导线框运动速度的大小为 0.5 m/s C.磁感应强度的方向垂直于纸面向外 D.在 t0.4 s 至 t0.6 s 这段时间内，导线框所受的安培力大小为 0.1 N 解析 由 Et 图像可知，线框经过 0.2 s 全部进入磁场，则速度 vl t 0.1 0.2 m/s0.5 m/s，选项 B 正确；E0.01 V，根据 EBlv 可知，B0.2 T，选项 A 错误；线框进磁场过程中，感应为 电流顺时针，根据右手定则可知，原磁场的磁感应强度的方向垂直于纸面向外，选项 C 正确； 在 t0.4
14、 s 至 t0.6 s 这段时间内，导线框中的感应电流 IE R 0.01 0.005 A2 A，所受的安培力 大小为 FBIl0.04 N，选项 D 错误。 答案 BC 三、实验题(共 2 小题，共 10 分) 13.(4 分)某学生做观察电磁感应现象的实验时，将电流表、线圈 A 和 B、蓄电池、开关，用导 线连接成如图所示的实验电路，闭合开关，下列说法正确的是_。 A.线圈 A 插入线圈 B 的过程中，有感应电流 B.线圈 A 从 B 线圈中拔出过程中，有感应电流 C.线圈 A 停在 B 线圈中，有感应电流 D.线圈 A 拔出线圈 B 的过程中，线圈 B 的磁通量不变 解析 由电路图可知，
15、开关接在电流表与副线圈 B 的电路中，接通和断开开关，只是使线圈 B 所在回路闭合或断开，不影响原线圈 A 中电流的变化；线圈 A 插入线圈 B 的过程中，导致穿 过线圈 B 的磁通量发生变化，则有感应电流，故 A 正确；同理，当线圈 A 从 B 线圈中拔出过 程中， 导致穿过线圈 B 的磁通量发生变化， 则有感应电流， 故 B 正确； 线圈 A 停在 B 线圈中， 穿过线圈 B 的磁通量不变，没有感应电流，故 C 错误；线圈 A 拔出线圈 B 的过程中，穿过线 圈 B 的磁通量减少，故 D 错误。 答案 AB 14.(6 分)法拉第电磁感应现象是指：“闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线
16、运动时， 导体中就会产生感应电流。”小明和芳芳根据课文中的描述进行了进一步探究。 (1)芳芳同学思考：线圈的一边在磁场中做切割磁感线运动与单根导线在磁场中做切割磁感线 运动，产生的感应电流的大小可能不一样。于是她验证如下： (a)先用大约 25 圈的漆包线圈的一条边框较快地切割磁感线运动 (b)然后用单根导线以相同的情况切割磁感线运动。 你认为两次灵敏电流汁指针偏转程度_。 A.(a)较大 B.(b)较大 C.一样大 D.无法确定 (2)实验过程中小明与芳芳又用线圈和条形磁铁来做实验(如图乙所示)， 发现灵敏电流计指针发 生偏转。你认为在此实验中产生感应电流大小跟什么因素有关？请你总结一下。
17、_；_； (3)在(1)、(2)两个实验中，如何改变感应电流的方向？每个实验各写出一种方法。 _；_。 解析 (1)因为多匝线圈在磁场中运动时，相当于多根导线同时切割磁感线，即相当于多个电 源串联，则电路中电流较大，即(a)中较大，故选 A。 (2)我们知道导体切割磁感线可以产生感应电流，即导体和磁场发生了相对运动；本题中磁场 运动，可以认为导线相对于磁场发生了运动，故也可以产生感应电流；感应电流应与磁场的强 弱、磁体运动的变慢及线圈的匝数等有关。 (3)感应电流的方向与切割方向及磁场方向有关，故二者都可以通过改变磁极方向和运动方向 改变电流方向； 即改变切割方向(或改变磁极方向)； 改变磁极
18、方向(或改变磁铁的运动方向)。 答案 (1)A (2)条形磁铁磁场强弱 线圈匝数多少或条形磁铁插入(拔出)线圈的快慢 (3)改变切割方向(或改变磁极方向) 改变磁极方向(或改变磁铁的运动方向) 四、解答题(共 4 小题，共 42 分) 15.(10 分)如图所示，MN、PQ 是两根足够长的光滑平行金属导轨，导轨 间距为 d，导轨所在平面与水平面成 角，M、P 间接阻值为 R 的电阻。 匀强磁场的方向与导轨所在平面垂直，磁感应强度大小为 B。质量为 m、 阻值为 r 的金属棒放在两导轨上，在平行于导轨的拉力作用下，以速度 v 匀速向上运动。已知金属棒与导轨始终垂直并且保持良好接触，重力加速度为
19、g，求： (1)金属棒产生的感应电动势 E； (2)通过电阻 R 电流 I； (3)拉力 F 的大小。 解析 (1)根据法拉第电磁感应定律 EBdv (2)根据闭合电路欧姆定律 I E Rr Bdv Rr (3)导体棒的受力情况如图所示，根据牛顿第二定律有 FF安mgsin 0 又因为 F安BIdB 2d2v Rr 所以 Fmgsin B 2d2v Rr 答案 (1)Bdv (2) Bdv Rr (3)mgsin B2d2v Rr 16.(10 分)如图所示，一个足够长的“U”形金属框架与水平面成37 角，宽 l0.5 m，上端 有一个电阻 R02.0 ，框架的其他部分电阻不计，有一垂直于框架
20、平面向上的匀强磁场，磁 感应强度 B1 T，ab 为金属杆，与框架接触良好，其质量 m0.1 kg，电阻 r0.5 ，杆与框 架间的动摩擦因数 0.5，杆由静止开始下滑，在速度达到最大值的过程中，电阻 R0产生的 热量 Q02.0 J(取 g10 m/s2，sin 37 0.6，cos 37 0.8)。求： (1)通过 R0的最大电流； (2)ab 杆下滑的最大速度； (3)从开始到速度最大的过程中 ab 杆下滑的距离。 解析 (1)杆达到最大速度后， ab 中最大电流为 Im， 由平衡条件 BImlmgcos mgsin 解得 Im0.4 A (2)由闭合电路的欧姆定律 EmIm(R0r)1
21、.0 V 由法拉第电磁感应定律 EmBlvm 解得 vmEm Bl 1.0 1.00.52 m/s (3)电路中产生的总焦耳热 Q总R 0r R0 Q05 4Q02.5 J 由动能定理得 mgxsin mgxcos Q总1 2mv 2 m 解得杆下滑的距离 x13.5 m 答案 (1)0.4 A (2)2 m/s (3)13.5 m 17.(10 分)如图，不计电阻的 U 形导轨水平放置，导轨宽 l0.5 m，左端 连接阻值为 0.4 的电阻 R，在导轨上垂直于导轨放一电阻为 0.1 的导 体棒 MN，并用水平轻绳通过定滑轮吊着质量为 m2.4 g 的重物，图中 L 0.8 m，开始重物与水平
22、地面接触并处于静止，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感 强度 B00.5 T， 并且按B t 0.1(T/s)的规律增大，不计摩擦阻力，(g10 m/s2)求： (1)回路电流的大小及方向； (2)至少经过多长时间才能将重物吊离地面？ 解析 (1)由楞次定律可知，回路的电流从上向下看顺时针 根据法拉第电磁感应定律 E t B t L l0.04 V 则 I E Rr0.08 A (2)由平衡可知 mgF安BIl B0B t t Il 解得 t1 s 答案 (1)从上向下看顺时针，0.08 A (2)1 s 18.(12 分)如图所示， 光滑导轨 MN 和 PQ固定在竖直平面内， 导轨间距为
23、 L， 两端分别接有阻值均为 R 的定值电阻 R1和 R2，两导轨间有一边长为L 2的正 方形区域 abcd，该区域内有磁感应强度大小为 B，方向垂直纸面向里的匀 强磁场。一质量为 m 的金属杆与导轨相互垂直且接触良好，从 ab 处由静止 释放，若金属杆离开磁场前已做匀速运动，其余电阻均不计。求： (1)金属杆离开磁场前的瞬间流过 R1的电流大小和方向； (2)金属杆离开磁场时速度的大小； (3)金属杆穿过整个磁场过程中电阻 R1上产生的电热。 解析 (1)设流过金属杆中的电流为 I，由平衡条件得 mgBIL 2， 解得 I2mg BL 所以 R1中的电流大小 I1I 2 mg BL，方向从 P 到 M。 (2)设杆匀速运动时的速度为 v 由 EBL 2v EIR 2 得 v2mgR B2L2 (3)mgL 2Q 1 2mv 2 得 QmgL 2 2m 3g2R2 B4L4 R1上产生的焦耳热为 QR11 2Q mgL 4 m 3g2R2 B4L4 答案 (1)mg BL，方向从 P 到 M (2) 2mg B2L2 (3) mgL 4 m 3g2R2 B4L4
