22 法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律、自感現(xiàn)象一、選擇題1【邯鄲摸底】下列四幅演示實(shí)驗(yàn)圖中，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能正確表述實(shí)驗(yàn)結(jié)論的是( )A圖甲用磁鐵靠近輕質(zhì)鋁環(huán)A，A會(huì)靠近磁鐵B圖乙斷開開關(guān)S，觸點(diǎn)C不立即斷開C圖丙閉合開關(guān)S時(shí)，電流表有示數(shù)，斷開開關(guān)S時(shí)，電流表沒有示數(shù)D圖丁銅盤靠慣性轉(zhuǎn)動(dòng)，手持磁鐵靠近銅盤，銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)加快2【江門調(diào)研】如圖所示為游樂場中過山車的“磁力剎車裝置”。在過山車兩側(cè)安裝銅片，停車區(qū)的軌道兩側(cè)安裝強(qiáng)力磁鐵，當(dāng)過山車進(jìn)入停車區(qū)時(shí)，銅片與強(qiáng)力磁鐵的相互作用使過山車能很快地停下，下列說法中錯(cuò)誤的是( )A過山車進(jìn)入停車區(qū)時(shí)其動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能B過山車進(jìn)入停車區(qū)的過程中兩側(cè)的銅片中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流C把銅片換成有機(jī)玻璃片，也能達(dá)到相同的剎車效果D過山車進(jìn)入停車區(qū)的過程中銅片受到的安培力使過山車減速3【阜陽調(diào)研】據(jù)外媒某軍事雜志一篇關(guān)于中國航母的報(bào)道，其猜測中國自行設(shè)計(jì)建造的第三艘國產(chǎn)航母將采用電磁彈射裝置。航母上飛機(jī)彈射起飛所利用的電磁驅(qū)動(dòng)原理如圖所示。當(dāng)固定線圈上突然通過直流電流時(shí)，線圈左側(cè)的金屬環(huán)被彈射出去。則下列說法正確的是( )A合上開關(guān) S 的瞬間，從右側(cè)看環(huán)中產(chǎn)生沿順時(shí)針方向的感應(yīng)電流B金屬環(huán)向左運(yùn)動(dòng)過程中將有擴(kuò)大趨勢C若將金屬環(huán)置于線圈的右側(cè)，環(huán)將不能彈射出去D若將電池正、負(fù)極調(diào)換后，金屬環(huán)不能向左彈射4【天一中學(xué)考前熱身卷】如圖所示的圓形線圈共n匝，電阻為R，過線圈中心O垂直于線圈平面的直線上有A、B兩點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)的距離為L，A、B關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱。一條形磁鐵開始放在A點(diǎn)，中心與O點(diǎn)重合，軸線與A、B所在直線重合，此時(shí)線圈中的磁通量為1，將條形磁鐵以速度v勻速向右移動(dòng)，軸線始終與直線重合，磁鐵中心到O點(diǎn)時(shí)線圈中的磁通量為2，下列說法中正確的是( )A磁鐵在A點(diǎn)時(shí)，通過一匝線圈的磁通量為B磁鐵從A到O的過程中，線圈中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢為E=C磁鐵從A到B的過程中，線圈中磁通量的變化量為21D磁鐵從A到B的過程中，通過線圈某一截面的電量不為零5【重慶月考】如圖所示，矩形閉合線圈abcd豎直放置，OO是它的對(duì)稱軸，通電直導(dǎo)線AB與OO平行，且AB、OO所在平面與線圈平面垂直。如要在線圈中形成方向?yàn)閍bcda的感應(yīng)電流，可行的做法是( )AAB中電流I逐漸增大BAB中電流I先增大后減小C導(dǎo)線AB正對(duì)OO靠近線圈D線圈繞OO軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°(俯視)6【吉林調(diào)研】如圖所示，金屬導(dǎo)軌上的導(dǎo)體棒ab在勻強(qiáng)磁場中沿導(dǎo)軌做下列哪種運(yùn)動(dòng)時(shí)，銅制線圈c中將有感應(yīng)電流產(chǎn)生且被螺線管吸引( )向右做勻速運(yùn)動(dòng)向左做減速運(yùn)動(dòng)向右做減速運(yùn)動(dòng)向右做加速運(yùn)動(dòng)A B C D 7【江西聯(lián)考】(多選)電吉他中電拾音器的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，磁體附近的金屬弦被磁化，因此弦振動(dòng)時(shí)，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流經(jīng)電路放大后傳送到音箱發(fā)出聲音。下列說法正確的有( )A選用銅質(zhì)弦，電吉他仍能正常工作B取走磁體，電吉他將不能正常工作C增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢D弦振動(dòng)過程中，線圈中的電流方向不變8【湖南師大附中月考】(多選)等腰直角三角形OPQ區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場。另有一等腰直角三角形導(dǎo)線框ABC以恒定的速度沿垂直于磁場方向穿過磁場，穿越過程中速度方向始終與AB邊垂直，且保持AC平行于OQ，關(guān)于線框中的感應(yīng)電流，以下說法中正確的是( )A開始進(jìn)入磁場時(shí)感應(yīng)電流最大B產(chǎn)生的電動(dòng)勢屬于動(dòng)生電動(dòng)勢C開始進(jìn)入磁場時(shí)感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向D開始穿出磁場時(shí)感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向9【武昌聯(lián)考】(多選)如圖所示是用電流傳感器(相當(dāng)于電流表，其內(nèi)阻可以忽略不計(jì))研究自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路，圖中兩個(gè)電阻的阻值均為R，L是一個(gè)自感系數(shù)足夠大的自感線圈，其直流電阻值也為R。圖甲、乙、丙、丁是某同學(xué)畫出的在t0時(shí)刻開關(guān)S切換前后，通過傳感器的電流隨時(shí)間變化的圖象。關(guān)于這些圖象，下列說法中正確的是( ) A圖甲是開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合，通過傳感器1的電流隨時(shí)間變化的情況B圖乙是開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合，通過傳感器1的電流隨時(shí)間變化的情況C圖丙是開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_，通過傳感器2的電流隨時(shí)間變化的情況D圖丁是開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_，通過傳感器2的電流隨時(shí)間變化的情況二、解答題10【華中師大附中模擬】據(jù)報(bào)道，一法國攝影師拍到“天宮一號(hào)”空間站飛過太陽的瞬間。照片中，“天宮一號(hào)”的太陽帆板輪廓清晰可見。如圖所示，假設(shè)“天宮一號(hào)”正以速度v7.7 km/s繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向與太陽帆板兩端M、N的連線垂直，M、N間的距離L20 m，地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直于v，MN所在平面的分量B1.0×105 T，將太陽帆板視為導(dǎo)體。(1)求M、N間感應(yīng)電動(dòng)勢的大小E；(2)在太陽帆板上將一只“1.5 V 0.3 W”的小燈泡與M、N相連構(gòu)成閉合電路，不計(jì)太陽帆板和導(dǎo)線的電阻，試判斷小燈泡能否發(fā)光，并說明理由；(3)取地球半徑R6.4×103 km，地球表面的重力加速度g9.8 m/s2，試估算“天宮一號(hào)”距離地球表面的高度h。（計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字）11【嘉興2019屆教學(xué)測試】如圖所示，豎直面內(nèi)有一圓形小線圈，與絕緣均勻帶正電圓環(huán)同心放置。帶電圓環(huán)的帶電量為Q，繞圓心做圓周運(yùn)動(dòng)，其角速度隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示(圖中0、t1、t2為已知量)。線圈通過絕緣導(dǎo)線連接兩根豎直的間距為l的光滑平行金屬長導(dǎo)軌，兩導(dǎo)軌間的矩形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的水平勻強(qiáng)磁場，磁場的上下邊界間距為h，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B?！肮ぁ弊中螛?gòu)架由絕緣桿固連間距為H(H h)的水平金屬棒AB、CD組成，并與導(dǎo)軌緊密接觸。初始時(shí)鎖定“工”字形構(gòu)架，使AB棒位于磁場內(nèi)的上邊沿，t1時(shí)刻解除鎖定，t2時(shí)刻開始運(yùn)動(dòng)。已知“工”字形構(gòu)架的質(zhì)量為m，AB棒和CD棒離開磁場下邊沿時(shí)的速度大小均為v，金屬棒AB、CD和圓形線圈的電阻均為R，其余電阻不計(jì)，不考慮線圈的自感。求：(1)0t1時(shí)間內(nèi)，帶電圓環(huán)的等效電流；(2)t1t2時(shí)間內(nèi)，圓形線圈磁通量變化率的大小，并判斷帶電圓環(huán)圓周運(yùn)動(dòng)方向(順時(shí)針還是逆時(shí)針方向?)；(3)從0時(shí)刻到CD棒離開磁場的全過程AB棒上產(chǎn)生的焦耳熱。答案與解析1【答案】B【解析】圖甲用磁鐵靠近輕質(zhì)鋁環(huán)A，由于A環(huán)中發(fā)生電磁感應(yīng)，根據(jù)楞次定律可知，A將遠(yuǎn)離磁鐵，故A錯(cuò)誤；圖乙斷開開關(guān)S，由于B線圈中發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象阻礙電流的減小，因此線圈仍有磁性，觸電C不立即斷開，故B正確；圖丙閉合開關(guān)S和斷開開關(guān)S時(shí)均會(huì)發(fā)生電磁感應(yīng)，因此電流表均有示數(shù)，故C錯(cuò)誤；當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)銅盤時(shí)，導(dǎo)致銅盤切割磁感線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，出現(xiàn)安培力，由楞次定律可知，產(chǎn)生安培力導(dǎo)致銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)受到阻礙，因此銅盤將轉(zhuǎn)慢，故D錯(cuò)誤。2【答案】C【解析】磁力剎車制動(dòng)器是由一個(gè)或兩個(gè)磁力很強(qiáng)的釹磁鐵長條，當(dāng)金屬片(通常是銅或銅鋁合金)切割磁感線時(shí)，會(huì)在金屬內(nèi)部產(chǎn)生渦流，這將生成一個(gè)磁場來反抗運(yùn)動(dòng)。由此產(chǎn)生的制動(dòng)力是與速度成正比的。金屬片在磁鐵內(nèi)移動(dòng)，同時(shí)產(chǎn)生熱能。C選項(xiàng)中玻璃片不是金屬，達(dá)不到同樣的剎車效果，故C錯(cuò)誤。3【答案】A【解析】線圈中電流為左側(cè)流入，磁場方向?yàn)橄蛴遥陂]合開關(guān)的過程中，磁場變強(qiáng)，則由楞次定律可知，金屬環(huán)的感應(yīng)電流由右側(cè)看為順時(shí)針，故A正確；在閉合開關(guān)的過程中，磁場變強(qiáng)，則由楞次定律可知，故金屬環(huán)的面積右縮小的趨勢，故B錯(cuò)誤；若金屬環(huán)放在線圈右方，根據(jù)“來拒去留”可得，環(huán)將向右運(yùn)動(dòng)；故C錯(cuò)誤；電池正負(fù)極調(diào)換后，金屬環(huán)受力向左，故仍將向左彈出，故D錯(cuò)誤。4【答案】B【解析】磁鐵在A點(diǎn)時(shí)，線圈中的磁通量為1，故通過一匝線圈的磁通量也為1，與匝數(shù)無關(guān)，故A錯(cuò)誤；磁鐵從A到O的過程中，線圈中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢為E=n=n=，故B正確；磁通量先增加后減小，磁通量的變化量為零，故平均感應(yīng)電動(dòng)勢為零，故平均感應(yīng)電流為零，故通過線圈某一截面的電量為零，故C、D錯(cuò)誤。5【答案】D【解析】OO為線框的對(duì)稱軸，由圖示可知，AB中電流產(chǎn)生的磁場穿過線圈的磁通量為零；AB中電流I逐漸增大，穿過線圈的磁通量始終為零，保持不變，線圈中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故A錯(cuò)誤；AB中電流I先增大后減小，穿過線圈的磁通量始終為零，保持不變，線圈中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故B錯(cuò)誤；導(dǎo)線AB正對(duì)OO靠近線圈，穿過線圈的磁通量始終為零，保持不變，線圈中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故C錯(cuò)誤；線圈繞OO軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°(俯視)，穿過線圈的磁通量增大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcda，故D正確。6【答案】C【解析】導(dǎo)體棒ab向右或向左做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電流不變，螺線管產(chǎn)生的磁場是穩(wěn)定的，穿過c的磁通量不變，c中沒有感應(yīng)電流，線圈c不受安培力作用，不會(huì)被螺線管吸引，故錯(cuò)誤。導(dǎo)體棒ab向左做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)右手定則判斷得到，ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向從ba，感應(yīng)電流減小，螺線管產(chǎn)生的磁場減弱，穿過c的磁通量減小，根據(jù)楞次定律得知，c中產(chǎn)生逆時(shí)針方向（從左向右看）的感應(yīng)電流，與線圈中的電流的方向相同，則線圈c被螺線管吸引，故正確。導(dǎo)體棒ab向右做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)右手定則判斷得到，ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向從ab，感應(yīng)電流減小，螺線管產(chǎn)生的磁場減弱，穿過c的磁通量減小，根據(jù)楞次定律得知，c中產(chǎn)生順時(shí)針方向（從左向右看）的感應(yīng)電流，與線圈中的電流的方向相同，則線圈c被螺線管吸引，故正確。導(dǎo)體棒ab向右做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)右手定則判斷得到，ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向從ab，感應(yīng)電流增大，螺線管產(chǎn)生的磁場增強(qiáng)，穿過c的磁通量增大，根據(jù)楞次定律得知，c中產(chǎn)生逆時(shí)針方向（從左向右看）的感應(yīng)電流，與線圈中的電流的方向相同反，則線圈c被螺線管排斥，故錯(cuò)誤。故選C。7【答案】BC【解析】銅質(zhì)弦不能被磁化，選用銅質(zhì)弦，電吉他不能正常工作，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；取走磁體，金屬弦無法磁化，電吉他將不能正常工作，故B項(xiàng)正確；據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知，增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢，故C項(xiàng)正確；弦振動(dòng)過程中，線圈中磁通量一會(huì)增大一會(huì)減小，電流方向不斷變化，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。8【答案】ABD【解析】當(dāng)線框進(jìn)入磁場時(shí)切割磁感線，產(chǎn)生的動(dòng)生感應(yīng)電動(dòng)勢為：E=BLv，導(dǎo)線框ABC的速度恒定，當(dāng)有效的切割長度最大時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)也最大，那么感應(yīng)電流I=也最大，開始進(jìn)入磁場時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢最大，此時(shí)感應(yīng)電流最大，故AB正確。由右手定則可判定，開始進(jìn)入磁場時(shí)導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)镃到A，即感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向，故C錯(cuò)誤；由楞次定律可得開始穿出磁場時(shí)感應(yīng)電流為A到C，即感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向，故D正確。9【答案】BC【解析】開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合，傳感器2這一支路立即有電流，線圈這一支路，由于線圈阻礙電流的增加，通過線圈的電流要慢慢增加，所以干路電流(通過傳感器1的電流)也要慢慢增加，故A錯(cuò)誤，B正確。開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_，通過傳感器1的電流立即消失，而線圈這一支路，由于線圈阻礙電流的減小，該電流又通過傳感器2，只是電流的方向與以前相反，所以通過傳感器2的電流逐漸減小，故C正確，D錯(cuò)誤。二、解答題10【解析】(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律得：EBLv1.54 V。(2)不能，因?yàn)榇┻^閉合回路的磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流。(3)在地球表面有勻速圓周運(yùn)動(dòng)解得代入數(shù)據(jù)得h4×105 m（數(shù)量級(jí)正確都算對(duì)）11【解析】(1)由電流的定義式可知：。(2) t1t2時(shí)間內(nèi)，“工”字形構(gòu)架處于平衡狀態(tài)，由平衡條件可知：mgBIL解得：由歐姆定律可知：解得：由AB棒處于平衡可知，AB棒中的電流方向由A到B，小圓形線圈中的電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，由“楞次定律”中的增反減同可知，帶電圓環(huán)圓周運(yùn)動(dòng)方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向。(3)由功能關(guān)系可知：由電路特點(diǎn)可知：由以上兩式解得：。7