1、 第 11周专题： 电磁感应 -1 第一天 例 1： 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瑞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 【答案】： D 【 解析】：穿过线圈磁通量不变，不产生感应电流时，电流表指针不会偏转， A 错的；在通电线圈中通电后，穿过旁边放置的
2、线圈磁通量不变，不能产生感应电流， B错的；当插入磁铁时，能产生感应电流，但当跑到另一房间观察时，穿过线圈磁通量不变，不能产生感应电流， C错的；在通电与断电瞬间，磁通量生了变化，有感应电流， D对的。 练习： 如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有 （ ） A增加线圈的匝数 B提高交流电源的频率 C 将金属杯换为瓷杯 D取走线圈中的铁芯 【答案】 AB 【解析】此电路为磁炉模型的简化，利用的是电磁感应现象。当铁芯通交流电时，金属杯底可以看做金属环拼接而成，内部会产生感应电流。增加线圈的匝数，磁场增强，感
3、应电流变大，加热功率变大，水沸腾的更快， A项正确。提高电流的频率，可以提高磁场的变化率，同样可使感应电流变大， B 项正确；换成瓷杯，不能发生电磁感应现象，不能加热水， C 项错误；取走铁芯，磁场变弱，电磁感应现象变弱， D项错误。 第二天 例 2： 很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放，形成一 很长的竖直圆筒。一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置，其下端与圆筒上端开口平齐。让条形磁铁从静止开始下落。条形磁铁在圆筒中的运动速率 ( ) A均匀增大 B先增大，后减小 C逐渐增大，趋于不变 D先增大，再减小，最后不变 【答案】 C 【解析】小磁铁在圆环中下落的过程由于穿过圆环的磁通量发生变化，所以在圆
4、环中会感应电流阻碍磁铁的下落，又因为圆筒很长，所以当磁铁受到的阻力等于重力时，其速度保持趋于不变， C项正确。 练习： 如图，在一水平、固定的闭 合导体圆环上方。有一条形磁铁 (N 极朝上， S 极朝下 )由静止开始下落，磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触，关于圆环中感应电流的方向（从上向下看），下列说法正确的是 （ ） A总是顺时针 B总是逆时针 C先顺时针后逆时针 D先逆时针后顺时针 【答案】 C 【解析】磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触，则导体环中，先是向上的磁通量增加，磁铁过中间以后，向上的磁通量减少，根据楞次定律，产生的感应电流先顺时针后逆时针，选项 C正确。 RMNIv导体棒第三天 例
5、3： 如图，一端接有定值电阻 R的平行金属导轨固定在水 平面内，通有恒定电流的绝缘长直导线垂直于导轨紧靠导轨固定，导体棒与导轨垂直且接触良好。在向右匀速通过 M、 N两区的过程中导体棒所受安培力分别用 MF 、 NF 表示。不计轨道电阻。以下叙述正确的是（ ） A. MF 向右 B. NF 向左 C. MF 逐渐增大 D. NF 逐渐减小 【答案】 BCD 【解析】由安培定则可知，通电导线在 M、 N区产生的磁场方向分别为垂直纸面向外、垂直纸面向里，导体棒向右通过 M区时，由右手定则可知产生的电流方向向下，由左手定则可知，FM向左，同理可以判断， FN向左，越靠近通电导线磁场越强，导体棒匀速运
6、动，由=EE B L V I F B ILR、 = 、可知， FM逐渐增大， FN逐渐减小，正确选项 BCD。 练习： 如图 8 所示，上下开口、内壁光滑的铜管 P 和塑料管 Q竖直放置。小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块 （ ） A在 P和 Q中都做自由落体运动 B在两个下落过程中的机械能都守恒 C在 P中的下落时间比在 Q中的长 D落至底部时在 P中的速度比在 Q中的大 【答案】： C 【解析】：小磁铁在铜管 P 中下落会产生电磁感应现象，不仅受重力作用，而且还会受到向上的磁场力，而在塑料管 Q 中则没有电磁感应 现象，只受重力作用，所以 C正确， BCD错误
7、P Q 铜管 小磁块 塑料管 图 8 第四天 例 4： 英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示，一个半径为 r 的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场 B，环上套一带电量为 +q 的小球。已知磁感应强度 B随时间均匀增加，其变化率为 k，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是 （ ） A 0 B 212rqk C 22 rqk D 2rqk 【答案】 D 【解析】由法拉第电磁感应定律得感生电动势： 22BE r k rtt ，而电场力做功W qU ，小球在环上运动一周 U=E，故 2W r qk 。 D正确。 练习： 如图所示，一正方
8、形线圈的匝数为 n，边长为 a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。在 t 时间内，磁感应强度的方向不变，大小由 B 均匀地增大到 2B。在此过程中，线圈中产生的感应电动势为 （ ） A 22Bat B 22nBat C 2nBat D 22nBat 【答案】 B 【解析】当磁场增强时线圈中产生感生电动势： 212BBE n n S n at t t = = =， B项正确 B +q 第五天 例 5： 如图所示不计电阻的光滑 U形金属框水平放置 , 光滑、竖直玻璃挡板 H, P固定在框上。H、 P 的间距很小，质量为 0.2kg的细金属杆 CD 恰好无挤压地放在俩挡板之间，与金属框接触良
9、好并围成边长 1m的正方形， 其有效电阻为 0.1 .此时在整个空间加与水平面成 30角且与金属杆垂直的均匀磁场，磁感应强度随时间变化规律是 B=（ 0.4-0.2t） T 。图示磁场方向为正方向。框、挡板和杆不计形变，则 （ ）A、 t=1s时，金属杆中感应电流方向从 C到 D。 B、 t=3s时，金属杆中感应电流方向从 D到 C。 C、 t=1s时，金属杆对挡板 P的压力大小为 0.1N。 D、 t=3s时，金属杆对挡板 H的压力大小为 0.2N。 【答案】： AC 【解析】：因为 B=(0.4-0.2t） t=1s时穿过线框的磁通量减少，根据 楞次定律的“增反减同”可知 A 正确；同理可
10、判断 B 是错误的；tBSnE =StB 30sin=0.1V，rREI =1A，t=1s因为磁场的方向向下，电流的方向是顺时针， 30sinBILF压 =0.1N，所以 C正确；同理 D错误。 练习： 如图 (a)，线圈 ab、 cd 绕在同一软铁芯上。在 ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈 cd 间电压如图 (b)所示。已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈 ab 中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是 （ ） 【答案】： C 【解析】：由图 b看出 c、 d 电压在某小段时间不变，则 a、 b 中电流在该段时间是均匀变化的，只能是图像 C。 第六天 例 6：
11、如图所示，导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间，线圈中电流 为 I，线圈间产生匀强磁场，磁感应强度大小 B与 I成正比，方向垂直于霍尔元件的两侧面，此时通过霍尔元件的电流为 IH，与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压 UH满足：HH IBUkd ，式中 k为霍尔系数， d为霍尔元件两侧面间的距离。电阻 R远大于 RL，霍尔元件的电阻可以忽略，则 A霍尔元件前表面的电势低于后表面 B若电源的正负极对调，电压表将反偏 C IH与 I成正比 D电压表的示数与 RL消耗 的电功率成正比 【答案】 CD 【解析】通过霍尔元件的电流自上而下，电子运动自下而上，根据左手定则，可知电子受到的洛伦兹力垂直纸面向里，后面聚集负电荷，前面聚集正电荷，前面电势高于后面电势， A项错误；电源的正负极对调，电流反向，磁场也反向，电子受力方向不变，仍然有前面电势高于后面电势， B项错误；当电子受力平衡时 HUqvB q d= ， I nqvs= ， Ivnqs=又 HH IBUkd=2HkIInqs d=， HI 与 I 成正比， C项正确；因为电阻 R 远大于 RL，所以通过 RL的电流可以认为是 I，而 B=KI， HI K I ，所以 2HU I P， D 项正确。
