物理1212电磁感应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，导体棒匀速运动，由==EEBLVIFBILR、=、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PQ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．0B．212rqkC．22rqkD．2rqk【答案】D【解析】由法拉第电磁感应定律得感生电动势：22BErkrtt，而电场力做功WqU，小球在环上运动一周U=E，故2Wrqk。D正确。练习：如图所示，一正方形线圈的匝数为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Δt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：212BBEnnSnattt===，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，与金属框接触良好并围成边长1m的正方形，其有效电阻为0.1Ω.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：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：HHIBUkd，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HUqvBqd=，∵Inqvs=，∴Ivnqs=又∵HHIBUkd=∴2HkIInqsd=，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，'HIKI，所以2HUIP，D项正确。