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1、电磁感应现象（I）一.选择题（共3小题）1. （2014新课标I ）在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中,能观察到感 应电流的是（）A,将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B.在一通电线圈旁放置连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变化C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈中插入条形磁铁后，再到相 邻房间去观察电流表的变化D.绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观 察电流表的变化2. （2008海南）法拉第通过精心设计的系列试验,发现了电磁感应定律,将历史上认为 各自独立的学科“电学”与“磁学”联系起来.
2、在下面几个典型的实验设计思想中,所 作的推论后来被实验否定的是（）A.既然磁铁可使近旁的铁块带磁,静电荷可使近旁的导体表面感应出电荷,那么静止导 线上的稳恒电流也可在近旁静止的线圈中感应出电流B.既然磁铁可在近旁运动的导体中感应出电动势，那么，稳恒电流也可在近旁运动的线 圈中感应出电流C.既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流，那么,静止的磁铁也可在近旁运 动的导体中感应出电动势D,既然运动的磁铁可在近旁的导体中感应出电动势，那么，运动导线上的稳恒电流也可 在近旁线圈中感应出电流3. （2005全国）如图所示，abed为处于匀强磁场的方形线圈，磁场方向垂直于纸面向里， 线圈位于纸面内。如
3、果线圈做下列几种运动:在纸面内向右平移沿垂直于纸面方向平移绕ab边转动绕通过线圈中心、垂直于纸面的轴转动在上述几种运动中（）A.、都不能产生感应电流,、都能产生感应电流B.、都不能产生感应电流,、都能产生感应电流C.、都不能产生感应电流，、都能产生感应电流D.、都不能产生感应电流，能产生感应电流参考答案与试题解析选择题（共3小题）1 .【解答】解:A、将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,回路中没有磁通量的变 化，不能产生感应电流，观察到电流表没有变化，故A错误;B、在一通电线圈旁放置连有电流表的闭合线圈，回路中没有磁通量的变化，不能产生感 应电流，观察到电流表没有变化,故B错误;C、将一
4、房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈中插入条形磁铁的过程中有感 应电流产生,但是之后，再到相邻房间去观察时,回路中已经没有磁通量的变化,此时 观察到的电流表没有变化,故C错误:D、绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，回路 中的磁通量发生变化,能观察电流表的变化,故D正确。故选:D。2 .【解答】解:A、静止导线上的稳恒电流产生稳定的磁场，穿过静止线圈的磁通量没有变 化,不能在静止的线圈中感应出电流。符合题意。故A正确。B、稳恒电流产生的磁场是稳定的,穿过在近旁运动的线圈的磁通量可能变化,可在近 旁运动的线圈中感应出电流。不符合题意。故B错误。C、静
5、止的磁铁周围的磁场是稳定的，在其近旁运动的导体中可切割磁感线产生感应出 电动势。不符合题意。故C错误。D、运动导线上的稳恒电流在空间产生的磁场是变化的,穿过近旁线圈中的磁通量在变 化,可感应出电流。不符合题意。故D错误。故选：Ao3 .【解答】解:、当线圈在磁场中向右平动,线圈的磁通量始终保持不变,没有感应电 流产生。、当线圈沿垂直于纸面方向平动,线圈的磁通量始终保持不变,没有感应电流产生。、当线圈以ab边为轴转动时,磁通量发生变化,穿过线圈的磁通量从有到无发生变化, 有感应电流产生;、当线圈绕通过线圈中心、垂直于纸面的轴转动,线圈的磁通量始终保持不变，没有感 应电流产生。故D正确，ABC错误
6、故选:D。磁通量（I ）一.选择题（共1小题）1. （2017江苏）如图所示,两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r.圆形匀强磁场B的边 缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为（）A. 1： 1B. 1： 2C. 1： 4D. 4： 1参考答案与试题解析选择题（共1小题）1.【解答】解:由于线圈平面与磁场方向垂直,故穿过该面的磁通量为:4）= BS,半径为r 的虚线范围内有匀强磁场，所以磁场的区域面积为:S=nr结合图可知,穿过两个线圈的磁感线的条数是相等的，所以磁通量都是:0=nBr2.与线圈的大小无关。故A正确,BCD错误。故选:Ac法拉第电磁感应定律（II）一.选择题（共1
7、3小题）1. （2018新课标I ）如图,导体轨道OPQS固定,其中PQS是半圆弧,Q为半圆弧的中点, 为圆心。轨道的电阻忽略不计。OM是有一定电阻。可绕转动的金属杆，M端位于PQS , OM与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度 的大小为B,现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定（过程I ）； 再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B（过程0）。在过程I、II中，流 过OM的电荷量相等，则等于（）BA.义B. 3C.D. 24242. （2018新课标H）如图,在同一水平面内有两根平行长导轨,导轨间存在依次相邻的矩 形匀强磁场区域,区域宽度均
8、为1,磁感应强度大小相等、方向交替向上向下，边长为 11的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动，线框中感应电流i随时间变化的正确图线 2 可能是（）；X X ； ； X X ； I ； X X I X X X X X X :XX h，田3. （2017新课标IH）如图,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一 U形金属导轨,导轨 平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS, 圆环形金属框 T位于回路围成的区域内,线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向右运动,在运动开始 的瞬间,关于感应电流的方向,下列说法正确的是（）A. PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向B. PQRS中沿
9、顺时针方向,T中沿顺时针方向C. PQRS中沿逆时针方向,T中沿逆时针方向D. PQRS中沿逆时针方向,T中沿顺时针方向4. （2017新课标I ）扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺寸上的形貌,为 了有效隔离外界震动对STM的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄 板，并施加磁场来快速衰减其微小震动,如图所示,无扰动时,按下列四种方案对紫铜 薄板施加恒磁场;出现扰动后,对于紫铜薄板上下及其左右震动的衰减最有效的方案是可加磁场区5. （2015新课标H）如图,直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向平行于ab边向上.当金属框绕ab边以角速度3逆时针
10、转动时，a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc.已知be边的长度为1.下列判断正确的是（）(0A. UaUc,金属框中无电流B. UbUc,金属框中电流方向沿a-b-c-aC. Ubc= - -B12co,金属框中无电流2D. Ubc=Bl2a）,金属框中电流方向沿a - c - b - a26. （2014新课标I ）如图（a）,线圈ab、cd绕在同一软铁芯上，在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图（b）所示,已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是（）c.7. （2013新课标0）如图,在光滑水平桌面上有一
11、边长为L、电阻为R的正方形导线框: 在导线框右侧有一宽度为d （dL）的条形匀强磁场区域,磁场的边界与导线框的边 平行,磁场方向竖直向下。导线框以某初速度向右运动。t=0时导线框的右边恰与磁 场的左边界重合,随后导线框进入并通过磁场区域。下列v-t图象中，可能正确描述上8. （2013大纲版）纸面内两个半径均为R的圆相切于点,两圆形区域内分别存在垂直纸 面的匀强磁场,磁感应强度大小相等、方向相反,且不随时间变化.长为2R的导体杆 OA绕过点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转，角速度为3, t=0时，OA恰好位于两 圆的公切线上，如图所示.若选取从指向A的电动势为正，下列描述导体杆中感应电 动势随时
12、间变化的图象可能正确的是（）9. （2013新课标I ）如图,在水平面（纸面）内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和MN, 其中ab、ac在a点接触,构成“V”字型导轨。空间存在垂直于纸面的均匀磁场。用 使MN向右匀速运动,从a位置开始计时,运动中MN始终与/bac的平分线垂直且和 导轨保持良好接触。下列关于回路中电流i与时间t的关系图线,可能正确的是（）10. （2012新课标）如图,均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框,半圆直径与磁场边缘重合:磁场方向垂直于半圆面（纸面）向里,磁感应强度大小为Bo.使该线框从静止开始绕过圆心、垂直于半圆面的轴以角速度3匀速转动半周,在线框中产生感应电流
13、。现使线框保持图中所示位置,磁感应强度大小随时间线性变化。为产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率”的大小应为（ t43B。2W Bo3 B03 D. U.兀兀兀2兀11. （2011海南）如图，EOF和E 0 F,为空间匀强磁场的边界,其中EE O,F F ,且EOLOF: ,为/EOF的角平分线,间的距离为L:磁场方向垂直于纸面向里。边长为L的正方形导线框沿 方向匀速通过磁场,t=0时刻恰 好位于图示位置。规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正,则感应电流i与时间t 的关系图线可能正确的是（ ）12. （2008全国卷H ）如图,一个边长为1的正方形虚线框内有垂直
14、于纸面向里的匀强磁场, 个边长也为1的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直,虚线框的对角线ba与导线框 的一条边垂直,ab的延长线平分导线框.在t=0时,使导线框从图示位置开始以恒定速 度沿ab方向移动，直到整个导线框离开磁场区域.以i表示导线框中感应电流的强度， 取逆时针方向为正.下列表示i-t关系的图示中,可能正确的是（）13. （2007全国卷II）如图所示，在PQ、QR区域是在在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场宽度均为1,磁场方向均垂直于纸面，be边与磁场的边界P重合.导线框与磁场区域的尺寸如图所示.从t=0时刻开始线框匀速横穿两个磁场区域.以a-b fcfdfeff为线框
15、中有电动势的正方向.以下四个 -t关系示意图中正确的是( )二.多选题(共6小题)14. (2018新课标小)如图(a),在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R, R在PQ的右侧。导线PQ中通有正弦交流电i, i的变化如图(b)所示,规定从Q到P为电流正方向。导线框R中的感应电动势()图(a)图(b)A.在t=时为零B.在t=时改变方向2C.在t=时最大,且沿顺时针方向2D,在t=T时最大，且沿顺时针方向15. （2017新课标II）某同学自制的简易电动机示意图如图所示。矩形线圈由一根漆包线绕 制而成,漆包线的两端分别从线圈的组对边的中间位置引出,并作为线圈的转轴。将 线圈架在两个金属支
16、架之间,线圈平面位于竖直面内,永磁铁置于线圈下方。为了使电 池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，该同学应将（）金支架叫电0,了A,左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉B.左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉C.左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉D,左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉16. （2017新课标H ）两条平行虚线间存在匀强磁场,磁感应强度方向与纸面垂直。边长 为0.1m、总电阻为0.005。的正方形导线框abed位于纸面内，cd边与磁场边界平行，如 图（a）所示。已知导线框一直向右做匀速直线运动,cd边于t=0时刻进入磁场。线框 中感应电动势随时间变化的图线如图
17、（b）所示（感应电流的方向为顺时针时，感应电动 势取正）。下列说法正确的是（）图（a）图（b）A.磁感应强度的大小为0.5 TB,导线框运动速度的大小为0.5m/sC.磁感应强度的方向垂直于纸面向外D.在t=0.4s至t=0.6s这段时间内，导线框所受的安培大小为0.1N17. （2016新课标H）法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上, 两铜片P、Q分别于圆盘的边缘和铜轴接触,圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中， 圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流,下列说法正确的是（）bA.若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定B.若从上往下看,圆盘顺时针转动,则电流沿a到b的方向流动C,
18、若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍18. （2016新课标1H）如图，M为半圆形导线框，圆心为Om； N是圆心角为直角的扇形导 线框,圆心为On:两导线框在同一竖直面（纸面）内:两圆弧半径相等:过直线OmOn 的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面。现使线框M、N在t=0时从图示位 置开始,分别绕垂直于纸面、且过0m和On的轴,以相同的周期T逆时针匀速转动,则(A.两导线框中均会产生正弦交流电B,两导线框中感应电流的周期都等于Tc.在t=时，两导线框中产生的感应电动势相等 8D.两导线框
19、的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等19. （2010全国卷I ）某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为4.5X10 5T.- 灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸,河宽100m,该河段涨潮和落潮时有海水（视为 导体）流过。设落潮时，海水自西向东流，流速为2m/s。下列说法正确的是（）A.电压表记录的电压为5mVB.电压表记录的电压为9mVC.河南岸的电势较高D.河北岸的电势较高三.计算题（共2小题）20. （2017海南）如图,两光滑平行金属导轨置于水平面（纸面）内,轨间距为1,左端连 有阻值为R的电阻。金属杆置于导轨上,金属杆右侧存在磁感应强度大小为B、方 向竖直向下的匀
20、强磁场区域。已知金属杆以速度vo向右进入磁场区域,做匀变速直线运 动,到达磁场区域右边界（图中虚线位置）时速度恰好为零。金属杆与导轨始终保持垂 直且接触良好。除左端所连电阻外，其他电阻忽略不计。求金属杆运动到磁场区域正中 间时所受安培力的大小及此时电流的功率。21. （2016新课标H）如图，水平面（纸面）内间距为1的平行金属导轨间接电阻，质量 为m、长度为1的金属杆置于导轨上,t=0时,金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉 力作用下由静止开始运动，to时刻，金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面 向里的匀强磁场区域,且在磁场中恰好能保持匀速运动。杆与导轨的电阻均忽略不计, 两者始终保持垂
21、直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为重力加速度大小为g。求:（1）金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小;（2）电阻的阻值。:XXXX”JL;XXXX：IY：XXXX I；XXXxj四.解答题（共4小题）22. （2016新课标HI）如图，两条相距1的光滑平行金属导轨位于同一水平面（纸面）内， 其左端接阻值为R的电阻;一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上;在电阻、导轨和金 属棒中间有一面积为S的区域,区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场，磁感应强度大 小B!随时间t的变化关系为Bi=kt,式中k为常量;在金属棒右侧还有一匀强磁场区域, 区域左边界MN （虚线）与导轨垂直，磁场的磁感应强度大小为Bo,
22、方向也垂直于纸面 向里。某时刻,金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动,在to时刻恰好 以速度V0越过MN,此后向右做匀速运动。金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好,它 们的电阻均忽略不计，k0.求:（1）在t=0至ijt=to时间间隔内,流过电阻的电荷量的绝对值;（2）在时刻t （tto）穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小。23. （2016新课标I ）如图，两固定的绝缘斜面倾角均为,上沿相连。两细金属棒ab （仅 标出a端）和cd （仅标出c端）长度均为L,质量分别为2m和m;用两根不可伸长的柔 软导线将它们连成闭合回路abdca,并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定
23、滑轮跨放在 斜面上，使两金属棒水平。右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B,方向垂直于 斜面向上，已知两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为R,两金属棒与斜面间的动摩擦 因数均为因重力加速度大小为g,已知金属棒ab匀速下滑。求（1）作用在金属棒ab上的安培力的大小;（2）金属棒运动速度的大小。24. （2014新课标H）半径分别为r和21的同心圆形导轨固定在同一水平面内，长为r、 质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面,BA的延长线通过圆导轨中 心,装置的俯视图如图所示.整个装置位于匀强磁场中,磁感应强度的大小为B, 方向竖直向下,在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的
24、电阻（图中 未画出）.直导体棒在水平外力作用下以速度3绕逆时针匀速转动、转动过程中始终 与导轨保持良好接触,设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为山导体棒和导轨的电阻均 可忽略，重力加速度大小为g.求;(1)通过电阻R的感应电流的方向和大小;(2)外力的功率.D25. (2013新课标I )如图,两条平行导轨所在平面与水平地面的夹角为。,间距为L.导 轨上端接有一平行板电容器,电容为C,导轨处于匀强磁场中,磁感应强度大小为B, 方向垂直于导轨平面。在导轨上放置质量为m的金属棒，棒可沿导轨下滑，且在下滑 过程中保持与导轨垂直并良好接触。已知金属棒与导轨之间的动摩擦因数为H，重力加 速度大小为g。忽略所
25、有电阻。让金属棒从导轨上端由静止开始下滑，求:(1)电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系;(2)金属棒的速度大小随时间变化的关系。参考答案与试题解析选择题（共13小题）1.【解答】解:设圆的半径为R,金属杆从Q到S的过程中:中= BZkS=1B兀r2中 4BR根据法拉第电磁感应定律有：1=卒上=2 tj At j设回路的总电阻为r,第一次通过线圈某横截面的电荷量为：qi=IiAti=-lAt = r 12EBRi.Q4r磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B的过程中设时间为12, 中= （B，-B） R2第二次通过线圈某横截面的电荷量为:q2 = l2&2=.厶一.=e, B-R
26、r2r由题,qi=q2联立可得:-=3.故B正确,ACD错误,B 2故选：Bo2 .【解答】解：设磁感应强度为B,线圈的速度为V、电阻为R；如果某时刻左边位于方向向外的磁场中、右边位于方向向里的磁场中,此时两边都切割磁感 应线，产生的感应电动势为：Ei=2bLv,根据电流为：il=怨匕,根据右手定则可知电流方向为顺时针;R R当左右两边都处于方向相同的磁场中时，感应电动势为零，感应电流为零:当左边位于方向向里的磁场中、右边位于方向向外的磁场中,此时两边都切割磁感应线,产 生的感应电动势为：E2=2bLv,根据电流为：i2 = =型二,根据右手定则可知电流方向为逆时针。R R故D正确、ABC错误
27、。故选：D。3 .【解答】解：PQ向右运动,导体切割磁感线,根据右手定则，可知电流由Q流向P,即 逆时针方向,根据楞次定律可知,通过T的磁场减弱，则T的感应电流产生的磁场应指 向纸面里面,则感应电流方向为顺时针。故选:Do4 .【解答】解:当加恒定磁场后,当紫铜薄板上下及左右振动时,导致穿过板的磁通量变化, 从而产生感应电流,感应磁场进而阻碍板的运动，而BC选项,只能上下振动时,有 磁通量变化，左右振动，却没有磁通量变化，因此只有A选项穿过板的磁通量变化，故 A正确,BCD错误;故选:Ao5 .【解答】解:AB、导体棒be、ac做切割磁感线运动,产生感应电动势,根据右手定则, 感应电动势的方向
28、从b到c,或者说是从a到c,故Ua=Ubto)穿过回路的总磁通量为:0=4 1+2=ktS+Bovo (t - to) 1；依据法拉第电磁感应定律,那么线圈中产生总感应电动势为:E=Ei+E2=kS+Bolvo；R kS+Bn1Vn根据闭合电路欧姆定律,则线圈中产生感应电流大小为:1=5-5.R R那么安培大小为:FA=Boii=BP.(kS+B9lvP.)1;R最后根据平衡条件,则水平恒大小等于安培力大小,即为:F=B(kS+BlvlQ)1；R答:(1)在t=0至Ijt=to时间间隔内，流过电阻的电荷量的绝对值|R(2)在时刻t (tto)穿过回路的总磁通量ktS+Bovo (t-to) 1
29、,金属棒所受外加水平恒1vl B0(kS+Bnl Vn)l的大小-y_y,R23 .【解答】解:(1)设导线的张力的大小为T,右斜面对ab棒的支持力的大小为N,作 用在ab棒上的安培力的大小为F,左斜面对cd的支持力大小为n .对于ab棒，由力的 平衡条件得2mgsin 8 = N+T+FNj=2n)gcos 0 对于cd棒，同理有mgsinS + N2=T(3)No-rogcos 8 联立式得F=mg (sin0 - 3ncos0)(2)由安培公式得F=BIL这里I是abcda中的感应电流.ab棒上的感应电动势为 = BLv 式中，v是ab棒下滑速度的大小,由欧姆定律得联立式得v= (sin
30、 8 -3 M- cos 8 臂答:(1)作用在金属棒ab上的安培力的大小mg (sin。 311cos);(2)金属棒运动速度的大小(sin 6 -3 |1 cos e )署24.【解答】解:(1) AB中感应电动势的大小为E=Lb (2r) ?3丄83=1.583,22感应电流大小：1=,Hr5;R 2R由右手定则判断可知,感应电流的方向是从B端流向A端,所以通过电阻R的电流方向为:CD.(2)设导体棒克服摩擦做功的功率为P,在竖直方向有:mg - N = 0,由于质量分布均匀,内、外圆导轨对导体棒的正压相等,故两导轨对导体棒的摩擦均为f=|img,2所以 P=fv=mgX丄(2r+r)
31、u)=色卩mgoor,22电功率:P电:外:9d 1 .0)4R由能量守恒定律得：PP+P电,解得：P 外=Wumg3r+?B r.24R答:(1)通过电阻R的感应电流的方向:C-D,大小: 但;2R(2)外力的功率为Wumg3r+，B r 24R25.【解答】解:(1)设金属棒下滑的速度大小为v,则感应电动势为=83,平行板电容器两极板之间的电势差为U=E,设此时电容器极板上积累的电荷量为Q，按定义有,考，联立可得,Q=CBLvo(2)设金属棒的速度大小为v时，经历的时间为3通过金属棒的电流为i,金属棒受到的磁场方向沿导轨向上,大小为fi = BLi,设在时间间隔(t, t+Zt)内流经金属棒的电荷量为(3,则Q=CBLZv,按定义有:Q也是平行板电容器极板在时间间隔（t, t+Zt）内增加的电荷量,由上式可得,Av为金属棒的速度变化量,金属棒所受到的摩擦力方向沿导轨斜面向上,大小为:f2=N,式中,N是金属棒对于导轨的正压的大小,