電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況

1、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況 隨堂基礎(chǔ)鞏固1.某空間出現(xiàn)了如圖4 5 9 所示的一組閉合電場(chǎng)線，方向從上向下看是順時(shí)針的，這可能是()A 沿AB 方向磁場(chǎng)在迅速減弱B 沿 AB 方向磁場(chǎng)在迅速增強(qiáng)圖 459C 沿BA 方向磁場(chǎng)在迅速增強(qiáng)D 沿BA 方向磁場(chǎng)在迅速減弱解析： 感生電場(chǎng)的方向從上向下看是順時(shí)針的，假設(shè)在平行感生電場(chǎng)的方向上有閉合回路，則回路中的感應(yīng)電流方向從上向下看也應(yīng)該是順時(shí)針的，由右手螺旋定則可知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向下，根據(jù)楞次定律可知，原磁場(chǎng)有兩種可能：原磁場(chǎng)方向向下且沿AB 方向減弱，或原磁場(chǎng)方向向上，且沿BA 方向增強(qiáng)，所以A 、 C 有可能。答案： A

2、C2如圖4 5 10 所示，矩形閉合金屬框abcd 的平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，若 ab 邊受豎直向上的磁場(chǎng)力的作用，則可知線框的運(yùn)動(dòng)情況是()A 向左平動(dòng)進(jìn)入磁場(chǎng)圖 4 5 10B 向右平動(dòng)退出磁場(chǎng)C 沿豎直方向向上平動(dòng)D 沿豎直方向向下平動(dòng)解析： 由于ab 邊受豎直向上的磁場(chǎng)力的作用，根據(jù)左手定則可判斷金屬框中電流方向?yàn)?abcd ，根據(jù)楞次定律可判斷穿過(guò)金屬框的磁通量在增加，所以選項(xiàng)A 正確。答案： A3研究表明，地球磁場(chǎng)對(duì)鴿子識(shí)別方向起著重要作用。鴿子體內(nèi)的電阻大約為310 ，當(dāng)它在地球磁場(chǎng)中展翅飛行時(shí)，會(huì)切割磁感線，在兩翅之間產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。這樣，鴿子體內(nèi)靈敏的感受器即可根據(jù)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的大

3、小來(lái)判別其飛行方向。若某處地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量約為 40.5 × 10 T 。鴿子以 20 m/s 的速度水平滑翔，則可估算出兩翅之間產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)大約為()A 30 mVB 3 mVC 0.3 mVD 0.03 mV解析： 鴿子展翅飛行時(shí)兩翅端間距約為0.3 m 。由E Bl v 得 E 0.3 mV 。 C 項(xiàng)正確。1 / 7電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況答案： C4如圖 4 5 11 所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.4 T ， R 100， C 100 ， ab長(zhǎng) 20 cm ，當(dāng) ab 以 v 10 m/s 的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電容器哪個(gè)極板帶正電？電荷量為多少？圖 451

4、1解析：由右手定則可知a> b，即電容器上極板帶正電，下極板帶負(fù)電。E Bl v 0.4 × 0.2 × 10 V 0.8 V ，電容器所帶電荷量Q CU CE 100×106× 0.8 C 8× 105C 。 5答案： 上極板8× 10C 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練(時(shí)間30 分鐘，滿分60 分 )一、選擇題( 本題共8 小題，每小題5 分，共40 分。每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi))1.如圖1 所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng) 的正方形線圈與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 。當(dāng)線圈按圖示方向以速度v 垂直B 運(yùn)動(dòng)時(shí)， 下列判斷正

5、確的是()A 線圈中無(wú)電流， 圖 1abcdB 線圈中無(wú)電流，ab dc>>C 線圈中有電流，a bcdD 線圈中有電流， a >bd >c解析： 線圈在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，穿過(guò)線圈的磁通量不變，所以在線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，C 、 D 錯(cuò)，但導(dǎo)體兩端有電勢(shì)差，根據(jù)右手定則，可知B 正確。答案： B2.在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一接有電容器的回路，如圖 2 所示， 已知電容器電容C 30， l 1 5 cm ， l2 8 cm ，磁場(chǎng)以 5× 102)T/s 的變化率增強(qiáng)，則(2 / 7電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況A 電容器上極板帶正電，帶電荷量為2× 10 9圖 2CB

6、電容器上極板帶正電，帶電荷量為6× 10 9CC 電容器上極板帶負(fù)電，帶電荷量為4× 10 9CD 電容器上極板帶負(fù)電，帶電荷量為6× 10 9C解析： 根據(jù)楞次定律和安培定則可判斷電容器上極板帶正電；因?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度是均勻增BB1l 2大的，故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小恒定，由法拉第電磁感應(yīng)定律E t t ·S，可得 E t ·l5× 102× 5× 102× 8×102V2× 104V ，即電容器兩板上所加電壓U 為 2× 104V ，所以電容器帶電荷量為Q CU 30× 1

7、06× 2× 104 C 6× 10 9 C，故B 正確。答案： B3.如圖3 所示，質(zhì)量為m 、高為h 的矩形導(dǎo)線框自某一高度自由落下后，通過(guò)一寬度也為h 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，線框通過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱()A 可能等于2mgh圖 3B 可能大于2mghC 可能小于2mghD 可能為零解析： 根據(jù)能量守恒定律分析：線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，速度大小不同，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電流不同，因而受到的安培力大小也不同；由左手定則和右手定則知，感應(yīng)電流方向先逆時(shí)針后順時(shí)針，但不論下邊還是上邊受安培力，方向總是豎直向上，阻礙線框的運(yùn)動(dòng)(因?yàn)榫€框高度與磁場(chǎng)高度相同，上、下邊只有一邊處于磁場(chǎng)中)

8、。 (1) 若安培力等于重力大小，線框勻速通過(guò)磁場(chǎng)，下落2h 高度，重力勢(shì)能減少2mgh ，產(chǎn)生的焦耳熱為2mgh ，故 A 選項(xiàng)對(duì)。(2) 若安培力小于重力大小，線框則加速通過(guò)磁場(chǎng)，動(dòng)能增加，因而產(chǎn)生的焦耳熱小于2mgh ，故 C 選項(xiàng)對(duì)。(3) 若安培力大于重力大小，線框則減速通過(guò)磁場(chǎng)，動(dòng)能減小，減少的重力勢(shì)能和動(dòng)能都轉(zhuǎn)化為焦耳熱，故產(chǎn)生的焦耳熱大于2mgh ， B 選項(xiàng)對(duì)，可見(jiàn)，D 選項(xiàng)錯(cuò)誤。答案： ABC4如圖4 所示，金屬桿ab 以恒定的速率v 在光滑平行導(dǎo)軌上向右滑行，設(shè)整個(gè)電路中總電阻為R( 恒定不變)，整個(gè)裝置置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，下列敘述正確的是()3 / 7電磁感應(yīng)

9、現(xiàn)象的兩類情況圖 4A ab 桿中的電流與速率v 成正比B 磁場(chǎng)作用于ab 桿的安培力與速率v 成正比C 電阻 R 上產(chǎn)生的熱功率與速率v 成正比D 外力對(duì) ab 桿做功的功率與速率v 成正比EBl v2 2vB l解析： 由 E Bl v 和 I R得， I R ，所以安培力F BIl R，電阻上產(chǎn)生的熱功2 222 B l v率 PI RR，外力對(duì)ab 做功的功率就等于回路產(chǎn)生的熱功率。答案： AB5我國(guó)處在地球的北半球，飛機(jī)在我國(guó)上空勻速地巡航，機(jī)翼保持水平，飛機(jī)高度不變，由于地磁場(chǎng)的作用，金屬機(jī)翼上有電勢(shì)差。設(shè)左側(cè)機(jī)翼末端處的電勢(shì)為1 ，右側(cè)機(jī)翼末端處的電勢(shì)為2。則()A 若飛機(jī)從西向

10、東飛，1 比 2高B 若飛機(jī)從東向西飛，2比 1高C 若飛機(jī)從南向北飛，1比 2高D 若飛機(jī)從北向南飛，2比 高1解析： 在北半球，地磁場(chǎng)有豎直向下的分量，飛機(jī)在水平飛行過(guò)程中，機(jī)翼切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，應(yīng)用右手定則可以判斷兩邊機(jī)翼的電勢(shì)高低問(wèn)題。伸開(kāi)右手，讓大拇指與其余四指在同一平面內(nèi)，并且垂直，讓磁感線穿過(guò)手心，即手心朝上，大拇指指向飛機(jī)的飛行方向， 其余四指指的方向就是感應(yīng)電流的方向，由于不是閉合電路，電路中只存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)， 仍然按照有電流來(lái)判斷，整個(gè)切割磁感線的兩邊機(jī)翼就是電源，在電源內(nèi)部，電流是從低電勢(shì)處流向高電勢(shì)處的。因此不管飛機(jī)向哪個(gè)方向飛行，都是左邊機(jī)翼末端電勢(shì)高，即A

11、 、 C 選項(xiàng)正確。答案： AC6一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面，規(guī)定向里為正方向，在磁場(chǎng)中有一金屬圓環(huán)，圓環(huán)平面位于紙面內(nèi)，如圖5 所示?，F(xiàn)令磁感應(yīng)強(qiáng)度B 隨時(shí)間變化，先按如圖所示的Oa圖線變化，后來(lái)又按照?qǐng)D線bc、 cd 變化，令E 1 、 E 2 、E 3 分別表示這三段變化過(guò)程中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，I 1、 I 2、 I 3 分別表示對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電流，則()4 / 7電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況圖 5AE1>E 2 ， I 1 沿逆時(shí)針?lè)较颍琁 2 沿順時(shí)針?lè)较駼 E1 <E 2， I 1 沿逆時(shí)針?lè)较?，I 2 沿順時(shí)針?lè)较駽 E1<E 2 ， I 2 沿順時(shí)針?lè)较颍琁 3

12、沿順時(shí)針?lè)较駾 E3 E 2， I 2 沿順時(shí)針?lè)较?，I 3 沿逆時(shí)針?lè)较蚪馕觯?bc 段與cd 段磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率相等，大于aO 的磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率。E 1<E 2，由楞次定律及安培定則可以判斷B、 C 正確。答案： BC7如圖6 所示，用鋁板制成“ U”形框，將一質(zhì)量為m 的帶電小球用絕緣細(xì)線懸掛在此框的上方，讓整體在垂直于水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中向左以速度v 勻速運(yùn)動(dòng)，懸線拉力為F T 。則()圖 6A 懸線豎直，F(xiàn) T mgB 懸線豎直，F(xiàn) T <mgC v 選擇合適的大小，可使F T 0D 因條件不足，F(xiàn) T 與 mg 的大小關(guān)系無(wú)法確定解析： 設(shè)上、下兩板之間距離為d，當(dāng)

13、框架向左切割磁感線時(shí)，由右手定則可知下板電U勢(shì)比上板高，由動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)公式可知U Bd v，故在兩板間產(chǎn)生從下向上的電場(chǎng)，E d Bv ，假若小球帶正電，則受到向下的洛倫茲力qv B ，向上的電場(chǎng)力qE qv B ，故繩的拉力F T mg ，同理，若小球帶負(fù)電，也可得到同樣的結(jié)論。答案： A8. 如圖7 所示，豎直放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻R ，質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并良好接觸且無(wú)摩擦，棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力F 作用下加速上升的一段時(shí)間內(nèi)，力 F 做的功與安培力做的功的代數(shù)5 / 7電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類

14、情況和等于()圖7A 棒的機(jī)械能增加量B 棒的動(dòng)能增加量C 棒的重力勢(shì)能增加量D 電阻R 上放出的熱量解析： 由動(dòng)能定理有W F W 安 W G E k ，則W F W 安 E k W G， W G <0，故E k W G 表示機(jī)械能的增加量。故選A 。答案： A二、非選擇題( 本題共2 小題，每小題10 分，共20 分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)9如圖8 所示，光滑導(dǎo)軌MN 、 PQ 在同一水平面內(nèi)平行固定放置，其間距d 1 m ，右端通過(guò)導(dǎo)線與阻值R 10 的小燈泡L 相連， 導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)有豎直向下磁感應(yīng)強(qiáng)度B 1 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一金屬棒在恒

15、力F 0.8 N 的作用下勻速通過(guò)磁場(chǎng)。(不考慮導(dǎo)軌和金屬棒的電阻，金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸)。求：圖 8(1) 金屬棒運(yùn)動(dòng)速度的大?。?2) 小燈泡的功率。E解析： (1) 由 E Bd v ， I RFR勻速時(shí) F BId得 v B2d2 8 m/s 。2222Bd v 6.4W 。(2)P IR R答案： (1)8 m/s(2)6.4 W10 如圖 9 甲所示，截面積為0.22m 的 100 匝圓形線圈 A 處在變化的磁場(chǎng)中。磁場(chǎng)方向垂直紙面，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B 隨時(shí)間t 的變化規(guī)律如圖乙所示，設(shè)向外為B 的正方向。 R1 4， R2 6 ， C 30 ，線圈的內(nèi)阻不計(jì)，求電容器上極板所帶電