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，電流表有示數(shù)，斷開開關(guān) S時，電流表沒有示數(shù)D圖丁銅盤靠慣性轉(zhuǎn)動，手持磁鐵靠近銅盤，銅盤轉(zhuǎn)動加快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， 銅片與強(qiáng)力磁鐵的相互作用使過山車能很快地停下， 下列說法中錯誤的是( )A過山車進(jìn)入停車區(qū)時其動能轉(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)動原理如圖所示。當(dāng)固定線圈上突然通過直流電流時，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)生沿順時針方向的感應(yīng)電流B金屬環(huán)向左運(yùn)動過程中將有擴(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，此時線圈中的磁通量為 1，將條形磁鐵以速度 v 勻速向右移動，軸線始終與直線重合，磁鐵中心到 O點(diǎn)時線圈中的磁通量為 2，下列說法中正確的是 ( )A磁鐵在 A點(diǎn)時，通過一匝線圈的磁通量為2017 年高考“最后三十天”專題透析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 2 1D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)?abcda 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 OO靠近線圈D線圈繞 OO軸逆時針轉(zhuǎn)動 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)動時，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 向左做減速運(yùn)動 向右做減速運(yùn)動 向右做加速運(yùn)動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，因此弦振動時，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)電動勢D弦振動過程中，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 A C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)入磁場時感應(yīng)電流最大B產(chǎn)生的電動勢屬于動生電動勢C開始進(jìn)入磁場時感應(yīng)電流沿順時針方向D開始穿出磁場時感應(yīng)電流沿順時針方向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，圖中兩個電阻的阻值均為 R，L 是一個自感系數(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 t 0 時刻開關(guān) S 切換前后，通過傳感器的電流隨時間變化的圖象。關(guān)于這些圖象，下列說法中正確的是 ( )2 好教育云平臺教育因你我而變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”空間站飛過太陽的瞬間。照片中，“天宮一號”的太陽帆板輪廓清晰可見。如圖所示，假設(shè)“天宮一號”正以速度 v7.7 km/s 繞地球做勻速圓周運(yùn)動，運(yùn)動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”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32017 年高考“最后三十天”專題透析環(huán)的帶電量為 Q，繞圓心做圓周運(yùn)動， 其角速度 隨時間 t 的變化關(guān)系如圖乙所示 ( 圖中 0、t 1、t 2 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( Hh) 的水平金屬棒 AB、CD組成， 并與導(dǎo)軌緊密接觸。 初始時鎖定“工”字形構(gòu)架， 使 AB棒位于磁場內(nèi)的上邊沿，t 1 時刻解除鎖定， t 2 時刻開始運(yùn)動。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)0 t 1 時間內(nèi)，帶電圓環(huán)的等效電流；(2) t 1t 2 時間內(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)動方向 ( 順時針還是逆時針方向?) ；(3) 從 0 時刻到 C D棒離開磁場的全過程 AB棒上產(chǎn)生的焦耳熱。答 案 與 解 析4 好教育云平臺教育因你我而變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時均會發(fā)生電磁感應(yīng)，因此電流表均有示數(shù)，故 C錯誤；當(dāng)轉(zhuǎn)動銅盤時，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)動受到阻礙，因此銅盤將轉(zhuǎn)慢，故 D錯誤。2【答案】 C【解析】 磁力剎車制動器是由一個或兩個磁力很強(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， 會在金屬內(nèi)部產(chǎn)生渦流， 這將生成一個磁場來反抗運(yùn)動。 由此產(chǎn)生的制動力是與速度成正比的。 金屬片在磁鐵內(nèi)移動，同時產(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?，在閉合開關(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；故 C錯誤；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錯誤。4【答案】 B【解析】 磁鐵在 A點(diǎn)時，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錯誤。5【答案】 D【解析】 OO為線框的對稱軸，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 錯誤；導(dǎo)線 AB正對 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 錯誤；線圈繞 OO軸逆時針轉(zhuǎn)動 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)?abcda，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)動時， ab 中產(chǎn)生的感應(yīng)電流不變，螺線管52017 年高考“最后三十天”專題透析產(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， 不會被螺線管吸引，故錯誤。 導(dǎo)體棒 ab 向左做減速運(yùn)動時， 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)動時，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)動時，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)電動勢，故 C項(xiàng)正確；弦振動過程中，線圈中磁通量一會增大一會減小，電流方向不斷變化，故 D項(xiàng)錯誤。8【答案】 ABD【解析】 當(dāng)線框進(jìn)入磁場時切割磁感線，產(chǎn)生的動生感應(yīng)電動勢為： E=BLv，導(dǎo)線框 ABC的速度恒定，當(dāng)有效的切割長度最大時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動也最大，那么感應(yīng)電流 I= 也最大，開始進(jìn)入磁場時感應(yīng)電動勢最大，此時感應(yīng)電流最大，故 AB正確。由右手定則可判定，開始進(jìn)入磁場時導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)?C到 A，即感應(yīng)電流沿逆時針方向，故 C錯誤；由楞次定律可得開始穿出磁場時感應(yīng)電流為 A 到 C，即感應(yīng)電流沿順時針方向，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6 好教育云平臺教育因你我而變解得代入數(shù)據(jù)得 h 4×105 m（數(shù)量級正確都算對）11【解析】 (1) 由電流的定義式可知：Iq Q QQ02 / 2 0t t。(2) t 1t 2時間內(nèi)，“工”字形構(gòu)架處于平衡狀態(tài)，由平衡條件可知： mgBIL解得： I mgBL由歐姆定律可知： 2 3E I R2t解得： 3mgRt BL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)動方向?yàn)槟鏁r針方向。(3) 由功能關(guān)系可知： ( ) 1 2mg H h mv Q2由電路特點(diǎn)可知：QABQ2由以上兩式解得：1 12Q mg( H h) mv 。AB2 47