電磁感應(yīng)習(xí)題集(標(biāo)準(zhǔn)答案解析)

四.知識(shí)要點(diǎn)：第一單元電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律（一）電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化.磁通量的計(jì)算（1）公式Φ=BS此式的適用條件是：①勻強(qiáng)磁場；②磁感線與平面垂直。感謝閱讀（2）如果磁感線與平面不垂直，上式中的S為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積.精品文檔放心下載即其中θ為磁場與面積之間的夾角，我們稱之為“有效面積”或“正對(duì)面積”。感謝閱讀（3）磁通量的方向性：磁通量正向穿過某平面和反向穿過該平面時(shí)，磁通量的正負(fù)關(guān)系不同。求合磁通時(shí)應(yīng)注意相反方向抵消以后所剩余的磁通量。謝謝閱讀（4）磁通量的變化：可能是B發(fā)生變化而引起，也可能是S發(fā)生變化而引起，還有可能是B和S同時(shí)發(fā)生變化而引起的，在確定磁通量的變化時(shí)應(yīng)注意。謝謝閱讀感應(yīng)電動(dòng)勢的產(chǎn)生條件：無論電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，這部分電路就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。這部分電路或?qū)w相當(dāng)于電源。謝謝閱讀（二）感應(yīng)電流的方向右手定則當(dāng)閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向可以用右手定則來進(jìn)行判斷。感謝閱讀右手定則：伸開右手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿入手心，大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向，那么伸直四指指向即為感應(yīng)電流的方向。精品文檔放心下載說明：伸直四指指向還有另外的一些說法：①感應(yīng)電動(dòng)勢的方向；②導(dǎo)體的高電勢處。精品文檔放心下載楞次定律（1）內(nèi)容感應(yīng)電流具有這樣的方向：就是感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。謝謝閱讀注意：①“阻礙”不是“相反”，原磁通量增大時(shí)，感應(yīng)電流的磁場與原磁通量相反，“反抗”其增加；原磁通量減小時(shí)，感應(yīng)電流的磁場與原磁通量相同，“補(bǔ)償”其減小，即“增反減同”。精品文檔放心下載②“阻礙”也不是阻止，電路中的磁通量還是變化的，阻礙只是延緩其變化。感謝閱讀楞次定律的實(shí)質(zhì)是“能量轉(zhuǎn)化和守恒”，感應(yīng)電流的磁場阻礙過程，使機(jī)械能減少，轉(zhuǎn)化為電能。精品文檔放心下載（2）應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的步驟：①確定原磁場的方向。②明確回路中磁通量變化情況。應(yīng)用楞次定律的“增反減同”，確定感應(yīng)電流磁場的方向。謝謝閱讀應(yīng)用右手安培定則，確立感應(yīng)電流方向。（3）楞次定律的另一種表述謝謝閱讀楞次定律的另一種表達(dá)為：感應(yīng)電流的效果，總是要反抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因。精品文檔放心下載說明：這里產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，既可以是磁通量的變化，也可以是引起磁通量變化的精品文檔放心下載相對(duì)運(yùn)動(dòng)或回路的形變。①當(dāng)電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，感應(yīng)電流的效果就阻礙變化的變化。精品文檔放心下載

阻礙原磁通量②當(dāng)出現(xiàn)引起磁量變化的相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流的效果就阻礙變化 阻礙（導(dǎo)謝謝閱讀體間的）相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即“來時(shí)拒，去時(shí)留”。當(dāng)回路發(fā)生形變時(shí)，感應(yīng)電流的效果就阻礙回路發(fā)生形變。精品文檔放心下載當(dāng)線圈自身的電流發(fā)生變化時(shí)，感應(yīng)電流的效果就阻礙原來的電流發(fā)生變化。總之，如果問題不涉及感應(yīng)電流的方向，則從楞次定律的另類表述出發(fā)的分析方法較為感謝閱讀簡便。第二單元法拉第電磁感應(yīng)定律自感、渦流（一）法拉第電磁感應(yīng)定律（1）內(nèi)容：電磁感應(yīng)中線圈里的感應(yīng)電動(dòng)勢跟穿過線圈的磁通量變化率成正比。感謝閱讀（2）表達(dá)式： 或（3）說明：①式中的n為線圈的匝數(shù)，

。是線圈磁通量的變化量，△t

是磁通量變化所用的時(shí)間。 又叫磁通量的變化率。是單位是韋伯，△t的單位是秒，E的單位是伏特。③

中學(xué)階段一般只用來計(jì)算平均感應(yīng)電動(dòng)勢，如果

是恒定的，那么

E是穩(wěn)恒的。（二）導(dǎo)線切割磁感線的感應(yīng)電動(dòng)勢公式：E=BLv導(dǎo)線切割磁感線的感應(yīng)電動(dòng)勢公式的幾點(diǎn)說明：（1）公式僅適用于導(dǎo)體上各點(diǎn)以相同的速度切割勻強(qiáng)的磁場的磁感線的情況。精品文檔放心下載（2）公式中的B、v、L要求互相兩兩垂直。當(dāng)L⊥B，L⊥v，而v與B成θ夾角時(shí)，導(dǎo)感謝閱讀線切割磁感線的感應(yīng)電動(dòng)勢大小為 。（3）適用于計(jì)算當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢，當(dāng)v為瞬時(shí)速度時(shí)，可計(jì)算瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢，當(dāng)v為平均速度時(shí)，可計(jì)算平均電動(dòng)勢。精品文檔放心下載（4）若導(dǎo)體棒不是直的，中的L為切割磁感線的導(dǎo)體棒的有效長度。如圖中，棒的有效長度有ab的弦長。精品文檔放心下載導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大小兩個(gè)特例：（1）長為L的導(dǎo)體棒在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中以ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢：精品文檔放心下載（2）面積為S的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場B中以角速度ω繞線圈平面內(nèi)的任意軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢：感謝閱讀（三）自感、互感自感現(xiàn)象：當(dāng)導(dǎo)體中的電流發(fā)生變化，導(dǎo)體本身就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，這個(gè)電動(dòng)勢總是阻礙導(dǎo)體中原來的電流的變化，這種由于導(dǎo)體本身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫自感現(xiàn)象。謝謝閱讀自感現(xiàn)象的應(yīng)用（1）通電自感：通電瞬間自感線圈處相當(dāng)于斷路；（2）斷電自感：斷電時(shí)自感線圈處相當(dāng)于電源；①當(dāng)線圈中電阻≥燈絲電阻時(shí)，燈緩慢熄滅；②當(dāng)線圈中電阻＜燈絲電阻時(shí)，燈閃亮后緩慢熄滅。增大線圈自感系數(shù)的方法（1）增大線圈長度（2）增多單位長度上匝數(shù)（3）增大線圈截面積（口徑）（4）線圈中插入鐵芯謝謝閱讀互感現(xiàn)象：當(dāng)一個(gè)線圈中電流變化，在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的現(xiàn)象，稱為互感現(xiàn)象。在互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢，稱為互感電動(dòng)勢。變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的。精品文檔放心下載【典型例題】[例1]兩圓環(huán)A、B置于同一水平面上，其中A為均勻帶電絕緣環(huán)，B為導(dǎo)體環(huán)。當(dāng)A以如圖所示的方向繞中心轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度發(fā)生變化時(shí)，B中產(chǎn)生如圖所示方向的感應(yīng)電流，則（）精品文檔放心下載A.A可能帶正電且轉(zhuǎn)速減小B.A可能帶正電且轉(zhuǎn)速增大C.A可能帶負(fù)電且轉(zhuǎn)速減小D.A可能帶負(fù)電且轉(zhuǎn)速增大解析：由題目所給的條件可以判斷，感應(yīng)電流的磁場方向垂直于紙面向外，根據(jù)楞次定律，原磁場的方向與感應(yīng)電流的磁場相同時(shí)是減少的，環(huán)A應(yīng)該做減速運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流，故應(yīng)該帶負(fù)電，故選項(xiàng)C是正確的，同理可得B是正確的。謝謝閱讀答案：BC[例2]圖中MN、GH為平行導(dǎo)軌，AB、CD為跨在導(dǎo)軌上的兩根橫桿，導(dǎo)軌和橫桿均為導(dǎo)體。有勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌所在的平面，方向如圖，用I表示回路的電流。謝謝閱讀A.當(dāng)AB不動(dòng)而CD向右滑動(dòng)時(shí)， 且沿順時(shí)針方向精品文檔放心下載當(dāng)AB向左、CD向右滑動(dòng)且速度大小相等時(shí)，I=0精品文檔放心下載當(dāng)AB、CD都向右滑動(dòng)且速度大小相等時(shí)，I=0精品文檔放心下載D.當(dāng)AB、CD都向右滑動(dòng)，且AB速度大于CD時(shí)， 且沿逆時(shí)針方向感謝閱讀解析：當(dāng)AB不動(dòng)而CD向右滑動(dòng)時(shí)， ，但電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，A錯(cuò)；當(dāng)AB向精品文檔放心下載左，CD向右滑動(dòng)時(shí)，兩桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢同向，故 ，B錯(cuò)；當(dāng)AB和CD都向右滑謝謝閱讀動(dòng)且速度大小相等時(shí)，則兩桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢等值反向，故I=0，C正確；當(dāng)AB和CD謝謝閱讀都向右滑動(dòng)，且AB速度大于CD時(shí)， ，但方向?yàn)轫槙r(shí)針，D錯(cuò)誤。感謝閱讀答案：C[例3]某實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證楞次定律。當(dāng)條形磁鐵自上而下穿過固定的線圈時(shí)，通過電流計(jì)的感應(yīng)電流方向是（）感謝閱讀A.a→G→bC.b→G→a

B.先a→G→b，后b→G→aD.先b→G→a，后a→G→b解析：①確定原磁場的方向：條形磁鐵在穿入線圈的過程中，磁場方向向下。感謝閱讀明確回路中磁通量變化情況：向下的磁通量增加。由楞次定律的“增反減同”可知：線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向向上。謝謝閱讀應(yīng)用右手安培定則可以判斷感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針（俯視）即：從b→G→a。同理可以判斷：條形磁鐵穿出線圈過程中，向下的磁通量減小，由楞次定律可得：線圈謝謝閱讀中將產(chǎn)生順時(shí)針的感應(yīng)電流（俯視），電流從a→G→b。感謝閱讀答案：D評(píng)價(jià)：該題目關(guān)鍵在于對(duì)楞次定律的理解和應(yīng)用以及對(duì)“穿過”二字的正確理解，它包括穿入和穿出兩個(gè)過程。感謝閱讀[例4]如圖所示，光滑固定導(dǎo)軌M、N水平放置，兩根導(dǎo)體棒P、Q平行放于導(dǎo)軌上，形成一個(gè)閉合回路，當(dāng)一條形磁鐵從高處下落接近回路時(shí)（）謝謝閱讀A.P、Q將互相靠攏C.磁鐵的加速度仍為g謝謝閱讀

B.P、Q將互相遠(yuǎn)離D.磁鐵的加速度小于g解析：方法一：設(shè)磁鐵下端為N極，如圖所示，根據(jù)楞次定律可判斷出P、Q中感應(yīng)電流方向，根據(jù)左手定則可判斷P、Q所受安培力的方向，可見P、Q將互相靠攏，由于回路所受安培力的合力向下，由牛頓第三定律，磁鐵將受到向上的反作用力，從而加速度小于g.當(dāng)S極為下端時(shí)，可得到同樣的結(jié)果。感謝閱讀方法二：根據(jù)楞次定律的另一種表述——感應(yīng)電流的效果總是要反抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，本題的“原因”是回路中磁通量的增加。歸根結(jié)底是磁鐵靠近回路，“效果”便是阻礙磁通量的增加和磁鐵的靠近，所以P、Q將互相靠近，且磁鐵的加速度小于g。感謝閱讀答案：AD[例5]（08寧夏）如圖所示，同一平面內(nèi)的三條平行導(dǎo)線串有兩個(gè)最阻R和r，導(dǎo)體棒PQ與三條導(dǎo)線接觸良好；勻強(qiáng)磁場的方向垂直紙面向里。導(dǎo)體棒的電阻可忽略。當(dāng)導(dǎo)體棒向左滑動(dòng)時(shí)，下列說法正確的是（）精品文檔放心下載流過R的電流為由d到c，流過r的電流為由b到a精品文檔放心下載流過R的電流為由c到d，流過r的電流為由b到a謝謝閱讀流過R的電流為由d到c，流過r的電流為由a到b謝謝閱讀流過R的電流為由c到d，流過r的電流為由a到b謝謝閱讀^`解析：本題考查右手定則的應(yīng)用。根據(jù)右手定則，可判斷PQ作為電源，Q端電勢高，謝謝閱讀PQcd回路中，電流為逆時(shí)針方向，即流過R的電流為由c到d，在電阻r的回路中，電流為順時(shí)針方向，即流過r的電流為由b到a。當(dāng)然也可以用楞次定律，通過回路的磁通量的變化判斷電流方向。精品文檔放心下載答案：B[例6]有一面積為S=100cm2金屬環(huán)，電阻為R=0.1Ω，環(huán)中磁場變化規(guī)律如圖所示，且磁場方向垂直環(huán)面向里，在t1到t2時(shí)間內(nèi)，環(huán)中感應(yīng)電流的方向如何？通過金屬環(huán)的電量為多少？感謝閱讀分析：由楞次定律可判斷感應(yīng)電流的方向。感應(yīng)電量的計(jì)算為，僅由電路電阻和磁通量變化決定，與發(fā)生磁通量變化的時(shí)間無關(guān)，本題推導(dǎo)的感應(yīng)電量的計(jì)算表達(dá)式可以直接使用。感謝閱讀解析：（1）由楞次定律，可以判斷金屬環(huán)中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向。謝謝閱讀（2）由圖可知：磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率為線圈中的磁通量的變化率：感謝閱讀

①②環(huán)中形成感應(yīng)電流③通過金屬環(huán)的電量：④由①②③④解得：C=0.01C[例7]半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)有均勻磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.2T，磁場方向垂直紙面向里，半徑為b的金屬圓環(huán)與磁場同心放置，磁場與環(huán)面垂直，其中a=0.4m，b=0.6m，金屬環(huán)上分別接有燈L1、L2，兩燈的電阻均勻?yàn)镽0＝2Ω，一金屬棒MN與金屬環(huán)接觸良好，棒與環(huán)的電阻均忽略不計(jì)。精品文檔放心下載^`（1）若棒以v0=5m/s的速率在環(huán)上向右勻速滑動(dòng)，求棒滑過圓環(huán)直徑00′的瞬間（如圖所示）MN中的電動(dòng)勢和流過燈L1的電流。謝謝閱讀（2）撤去中間的金屬棒MN，將右面的半圓環(huán)OL2O′以O(shè)O′為軸向上翻轉(zhuǎn)90°，若此時(shí)精品文檔放心下載磁場隨時(shí)間均勻變化，其變化率為 ，求L1的功率。感謝閱讀解析：（1）棒通過圓環(huán)直徑時(shí)切割磁感線的有效長度L=2a，棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢感謝閱讀為V=0.8V

①當(dāng)不計(jì)棒和環(huán)的電阻時(shí)，直徑OO′兩端的電壓U=E=0.8V，通過燈L1電流的為精品文檔放心下載A=0.4A ②（2）右半圓環(huán)上翻90°后，穿過回路的磁場有效面積為原來的一半， ，磁場感謝閱讀變化時(shí)在回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為 ③由L1、L2兩燈相同，圓環(huán)電阻不計(jì)，所以每燈的電壓均為 ，L1的功率為感謝閱讀④[例8]一直升飛機(jī)停在南半球的地磁極上空。該處地磁場的方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，直升飛機(jī)螺旋槳葉片的長度為l，螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為f，順著地磁場的方向看螺旋槳，螺旋槳順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。螺旋槳葉片的近軸端為a，遠(yuǎn)軸端為b，如圖所示.如果忽略a到轉(zhuǎn)軸中心線的距離，用ε表示每個(gè)葉片中的感應(yīng)電動(dòng)勢，則（）精品文檔放心下載，且a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢，且a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢，且a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢，且a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢解析：對(duì)于螺旋槳葉片ab，其切割磁感線的速度是其做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度，螺旋槳不謝謝閱讀同點(diǎn)的線速度不同，但是滿足

，可求其等效切割速度

，運(yùn)用法拉第電磁感應(yīng)定律，由右手定則判斷電流的方向?yàn)橛蒩指向b，在電源內(nèi)部電流由低電勢流向高電勢，故選項(xiàng)A是正確的。感謝閱讀答案：A[例9]（08北京）均勻?qū)Ь€制成的單位正方形閉合線框abcd，每邊長為L，總電阻為R，總質(zhì)量為m。將其置于磁感強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場上方