高三物理讲义电磁感应.docx

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高三物理讲义电磁感应

高三物理讲义-电磁感应

电磁感应

一、磁通量

1．如图所示，环形导线a中有顺时针方向的电流，a环外有两个同心导线圈b、c，与环形导线a在同一平面内。

穿过线圈b、c的磁通量各是什么方向？

穿过哪个线圈的磁通量更大？

b

c

a

2．如图所示，虚线圆a内有垂直于纸面向里的匀强磁场，虚线圆a外是无磁场空间。

环外有两个同心导线圈b、c，与虚线圆a在同一平面内。

穿过线圈b、c的磁通量哪个更大？

当虚线圆a中的磁通量增大时，在相同时间内穿过线圈b、c的磁通量哪一个变化量更大？

二、产生感应电流的条件

3．如图所不,开始时矩形线圈与磁场垂直,且一半在匀强磁场内,一半在匀强磁场外。

若要线圈产生感应电流,下列方法中不可行的是：

（A）将线圈向左平移一小段距离

（B）以ad为轴转动（小于90°）

（C）以ab为轴转动（小于90°）

（D）以bc为轴转动（小于90°）

三、感应电动势的大小

4．法拉第电磁感应定律可以这样表述，闭合电路中感应电动势大小

A.跟穿过这一闭合回路的磁通量成正比

B.跟穿过这一闭合回路的磁通量变化量成正比

C.跟穿过这一闭合回路的磁通量变化率成正比

D.跟穿过这一闭合回路的磁感应强度成正比

5．将一根金属杆在竖直向下的匀强磁场中以初速度υ水平抛出，若金属杆在运动过程中始终保持水平，那么，金属杆的感应电动势E的大小将：

（）

A．随杆的速度的增大而增大

B．随杆的速度方向与磁场方向的夹角的减小而减小

C．保持不变

D．因速度的大小与方向同时变化，无法判断E的大小

6．如图所示，PQRS为一正方形导线框，它以恒定的速度向右进入以MN为边界的匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面，MN线与线框的边成450角．E、F分别为PS和PQ的中点．关于线框中的感应电流，正确的说法是：

A.当E点经过边界MN时，线框中感应电流最大

B.当P点经过边界MN时，线框中感应电流最大

C.当F点经过边界MN时，线框中感应电流最大

D.当Q点经过边界MN时，线框中感应电流最大

四、感应电流的方向

S

N

7.如图，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下。

当磁铁向下运动时（但未插入线圈内部）：

A．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引

B．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥

C．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引

D．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥

8.如图所示，两根相距为l的平行直导轨ab．cd．b．d间连有一固定电阻R，导轨电阻可忽略不计。

MN为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R。

整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面（指向图中纸面内）。

现对MN施力使它沿导轨方向以速度v（如图）做匀速运动。

令U表示MN两端电压的大小，则：

A．

流过固定电阻R的感应电流由b到d

B．

流过固定电阻R的感应电流由d到b

C．

流过固定电阻R的感应电流由b到d

D．

流过固定电阻R的感应电流由d到b

9．一直升飞机停在南半球的地磁极上空。

该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B0直升飞机螺旋浆叶片的长度为l，螺旋浆转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋浆，螺旋浆顺时针方向转动。

螺旋浆叶片的近轴端为a,远轴端为b，如图所示。

如果忽略a到转轴中心线的距离，用ε表示每个叶片中的感应电动势，则:

A．ε=πfl2B，且a点电势低于b点电势

B．ε=-2πfl2B，且a点电势低于b点电势

C．ε=πfl2B，且a点电势高于b点电势

D．ε=2πfl2B，且a点电势高于b点电势

O

B

10．如图所示，用丝线将一个闭合金属环悬于O点，虚线左边有垂直于纸面向外的匀强磁场，而右边没有磁场。

金属环的摆动会很快停下来。

试解释这一现象。

若整个空间都有垂直于纸面向外的匀强磁场，会有这种现象吗？

11．如图，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈.当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是：

A.FN先小于mg后大于mg,运动趋势向左

B.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向左

C.FN先大于mg后大于mg,运动趋势向右

D.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向右

12．矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在的平面垂直。

规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图12-7所示。

若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，下列i-t图中正确的是

—+

—+

0

2

2

A

B

P

+

13．现将电池组、滑线变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如图连接.在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑线变阻器的滑动端P向左加速滑动时，电流计指针向右偏转,则下列说法正确的是

①线圈A向上移动或滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动都能引起电流计指针向左偏转

②线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向右偏转

③滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流计指针静止在中央

④因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，故无法判断电流计指针偏转的方向

五、自感涡流

14．如图所示电路，多匝线圈的电阻和电池的内电阻可以忽略，两个电阻器的阻值都是R，电键K原来打开着，电流

，今合下电键将一电阻器短路，于是线圈中有自感电动势产生，该自感电动势：

A.有阻碍电流的作用，最后电流由I0减小到零

B.有阻碍电流的作用，最后电流小于I0

C.有阻碍电流增大的作用，因而电流保持为I0不变

D.有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是要增大到2I0

15．如图所示，a、b灯分别标有“36V40W”和“36V25W”，闭合电键，调节R，使a、b都正常发光。

这时断开电键后重做实验：

电键闭合后看到的现象是什么？

稳定后那只灯较亮？

再断开电键，又将看到什么现象？

16．绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套着一个铝环，线圈与电源、电键相连，如图所示．闭合电键的瞬间，铝环跳起一定高度．保持电键闭合，下面哪一个现象是正确的（）

A．铝环停留在这一高度，直到断开电键铝环回落

B．铝环不断升高，直到断开电键铝环回落

C．铝环回落，断开电键时铝环又跳起

D．铝环回落，断开电键时铝环不再跳起

六、电磁感应综合问题

17．将均匀电阻丝做成的边长为l的正方形线圈abcd从磁感应强度为B的匀强磁场中向右以速度v匀速拉出过程中，正方形各边的电压分别是多大？

18．如图所示，U形导线框固定在水平面上，右端放有质量为m的金属棒ab，ab与导轨间的动摩擦因数为μ，它们围成的矩形边长分别为L1、L2，回路的总电阻为R。

从t=0时刻起，在竖直向上方向加一个随时间均匀变化的匀强磁场B=kt，（k>0）那么在t为多大时，金属棒开始移动？

19．如图所示，竖直放置的U形导轨宽为L，上端串有电阻R（其余导体部分的电阻都忽略不计）。

磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外。

金属棒ab的质量为m，与导轨接触良好，不计摩擦。

从静止释放后ab保持水平而下滑。

试求ab下滑的最大速度vm

如果在该图上端电阻的右边串联接一只电键，让ab下落一段距离后再闭合电键，那么闭合电键后ab的运动情况又将如何？

20．如图所示，粗细均匀的金属丝制成长方形导线框abcd（ad>ab），处于匀强磁场中。

同种材料同样规格的金属丝MN可与导线框保持良好的接触并做无摩擦滑动。

当MN在外力作用下从导线框左端向右匀速运动移动到右端的过程中，导线框消耗的电功率的变化情况是

A．始终增大B．先增大后减小

C．先减小后增大D．增大减小，再增大再减小

21．如右图所示，闭合导体线框abcd从高处自由下落一段定距离后，进入一个有理想边界的匀强磁场中，磁场宽度h大于线圈宽度l。

从bc边开始进入磁场到ad边即将进入磁场的这段时间里，下面表示该过程中线框里感应电流i随时间t变化规律的图象中，一定错误的是　

O

i

t

O

i

t

O

i

t

O

i

t

A．B．C．D．

22．如图，矩形线圈abcd质量为m，宽为d，在竖直平面内由静止自由下落。

其下方有如图方向的匀强磁场，磁场上、下边界水平，宽也为d，ab边刚进入磁场就开始做匀速运动，那么在线圈穿越磁场的全过程产生多少电热？

23．如图所示，固定的水平光滑金属导轨，间距为L，左端接有阻值为R的电阻，处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m的导体棒与固定弹簧相连，放在导轨上，导轨与导体棒的电阻均可忽略。

初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有水平向右的初速度v0。

在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。

⑴求初始时刻导体棒受到的安培力。

m

v0

B

R

L

⑵若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时，弹簧的弹性势能为Ep，则这一过程中克服安培力所做的功W1和电阻R上产生的焦耳热Q1分别为多少？

⑶导体棒往复运动，最终将静止于何处？

从导体棒开始运动直到最终静止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q为多少？

h

d

l

1

2

3

4

v0

v0

v

24．如图所示，水平的平行虚线间距为d=50cm，其间有B=1.0T的匀强磁场。

一个正方形线圈边长为l=10cm，线圈质量m=100g，电阻为R=0.020Ω。

开始时，线圈的下边缘到磁场上边缘的距离为h=80cm。

将线圈由静止释放，其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相等。

取g=10m/s2，求：

⑴线圈进入磁场过程中产生的电热Q。

⑵线圈下边缘穿越磁场过程中的最小速度v。

⑶线圈下边缘穿越磁场过程中加速度的最小值a。

B

ad

bc

25．如图所示，水平面上固定有平行导轨，磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向下。

同种合金做的导体棒ab、cd横截面积之比为2∶1，长度和导轨的宽均为L，ab的质量为m,电阻为r，开始时ab、cd都垂直于导轨静止，不计摩擦。

给ab一个向左的瞬时冲量I，在以后的运动中，cd的最大速度vm、最大加速度am、产生的电热各是多少？

26．用密度为d、电阻率为ρ、横截面积为A的薄金属条制成边长为L的闭合正方形框abb´a´。

如图所示，金属方框水平放在磁极的狭缝间，方框平面与磁场方向平行。

设匀强磁场仅存在于相对磁极之间，其他地方的磁场忽略不计。

可认为方框的aa´边和bb´边都处在磁极间，极间磁感应强度大小为B。

方框从静止开始释放，其平面在下落过程中保持水平（不计空气阻力）。

⑴求方框下落的最大速度vm（设磁场区域在竖直方向足够长）；

⑵当方框下落的加速度为g/2时，求方框的发热功率P；

⑶已知方框下落的时间为t时，下落的高度为h，其速度为vt（vt

若在同一时间t内，方框内产生的热与一恒定电流I0在该框内产生的热相同，求恒定电流I0的表达式。