高中物理专题培优练(一)电磁感应中的“一定律三定则”问题新人教选修3-2
(完整)高中物理《选修3-2》专题训练讲义
A ．向上均匀增大
B．向上均匀减小
C．向下均匀减小
D ．向下均匀增大
解析： 选 AC.K 闭合后，向上均匀增大或向下均匀减小磁场都能使上金属板带正电，下
-3-
高中物理备考辅导训练——选修 3-2（共五课时）
金属板带负电，带正电的小球受竖直向下的电场力，压力传感器示数变大．
11． (2011 年湖北黄冈调研 )如图所示，一半圆形铝框处在水平向
中的磁通量不变，所以不会产生感应电动势，选项
A 错误．由数学知识得图乙中的磁通量
变化率是恒定的，所以产生的感应电动势是恒定的，选项
B 错误．图丙中回路在 0～ t1 时间
内与 t1～ t2 时间内磁通量的变化率都是恒定的，故产生恒定的电动势，但是
0～ t1 时间内的
磁通量的变化率大于 t1～ t2 时间内磁通量的变化率，所以前一段时间内产生的感应电动势大
A ．若飞机从西往东飞， U1 比 U2 高 B．若飞机从东往西飞， U 2比 U 1 高 C．若飞机从南往北飞， U 1比 U 2 高 D．若飞机从北往南飞， U2 比 U1 高 解析：选 AC. 北半球的地磁场的竖直分量向下，
其俯视图如图所示， 对水平飞行的飞机，
其机翼可等效为一水平放置的导体棒， 应用右手定则可判断， 向北飞行时， 左方机翼末端电
K ，两根金属棒
与导轨构成的回路中磁通量无变化，则回路中无感应电流，故
A、 C 错误；若闭合电键 K ，
两根金属棒与导轨构成的回路中磁通量发生变化，则回路中有感应电流，故
B 正确， D 错
误．
2．如图所示的闭合铁芯上绕有一组线圈，与滑动变阻器、电池构成闭合电路，
a、b、c
为三个闭合金属圆环，假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，则当滑动变阻器的滑片左、
人教版高中物理选修3-2高三楞次定律和法拉第电磁感应定律专练.docx
高中物理学习材料桑水制作河北省衡水市景县梁集中学2014-2015学年高三楞次定律和法拉第电磁感应定律专练一、单项选择题1．(2014·江苏·1)如图1所示，一正方形线圈的匝数为n ，边长为a ，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中．在Δt 时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B 均匀地增大到2B.在此过程中，线圈中产生的感应电动势为( )图1 A.Ba 22Δt B.nBa 22ΔtC.nBa 2ΔtD.2nBa 2Δt答案 B解析 线圈中产生的感应电动势E ＝n ΔФΔt ＝n ·ΔB Δt ·S ＝n ·2B －B Δt ·a 22＝nBa 22Δt，选项B 正确． 2．在大连某中学实验室的水平桌面上，放置一矩形闭合导体线圈，如图2所示，线圈的ab 边沿南北方向，ad 边沿东西方向．仅考虑地磁场的影响，下列说法正确的是( )图2A ．若使线圈向东平动，则a 点的电势比b 点的电势高B ．若使线圈向东平动，则a 点的电势与b 点的电势相等C ．若以bc 边为轴将线圈向上翻转90°过程中，则线圈中感应电流方向为abcdaD ．若以bc 边为轴将线圈向上翻转90°过程中，则线圈中感应电流方向为adcba答案 C解析 若使线圈向东平动，由于地磁场的磁感线是地理南极指向北极，则穿过线圈的磁通量不变，因此线圈中没有感应电动势，故A 、B 错误；若以bc 为轴将线圈向上翻转90°过程中，ad 边切割磁感应线，由右手定则可知线圈中感应电流方向为abcda ，故C 正确，D 错误．3. (2014·安徽·20)英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场．如图3所示，一个半径为r 的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场B ，环上套一带电荷量为＋q 的小球，已知磁感应强度B 随时间均匀增加，其变化率为k ，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是( )图3A ．0 B.12r 2qk C ．2πr 2qk D ．πr 2qk答案 D解析 变化的磁场产生电场，电场对运动的带电粒子做功．均匀变化的磁场产生恒定的电场，电动势E ＝ΔΦΔt ＝ΔB Δt·S ＝k πr 2，电场力做功W ＝qE ＝πr 2qk ，故选项D 正确． 4．如图4所示，边长为2L 的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B.一个边长为L 粗细均匀的正方形导线框abcd ，其所在平面与磁场方向垂直，导线框的对角线与虚线框的对角线在一条直线上，导线框各边的电阻大小均为R.在导线框从图示位置开始以恒定速度v 沿对角线方向进入磁场，到整个导线框离开磁场区域的过程中，下列说法正确的是( )图4A ．导线框进入磁场区域时产生顺时针方向的感应电流B ．导线框中有感应电流的时间为2L vC ．导线框的bd 对角线有一半进入磁场时，整个导线框所受安培力大小为B 2L 2v 4RD ．导线框的bd 对角线有一半进入磁场时，导线框a 、c 两点间的电压为2BLv 4 答案 D 解析 根据楞次定律的推论：感应电流的效果总是阻碍磁通量的变化，故由楞次定律判断出，导线框进入磁场区域时，感应电流的方向为逆时针方向，故A 选项错误；导线框完全进入磁场后感应电流消失，完全进入经历的时间为2L v ，完全穿出经历时间也为2L v，导线框中有感应电流的时间t ＝2L v ×2，故B 选项错误；导线框的bd 对角线有一半进入磁场时，导体的有效切割长度为2L 2，感应电动势为2BLv 2，由安培力公式为F ＝2BIL 2，可算出安培力为B 2L 2v 8R，故C 选项错误；导线框的bd 对角线有一半进入磁场时，导线框a 、c 两点间的电压为电动势的一半，大小为2BLv 4，故D 选项正确． 5．电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器．如图5甲所示为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方置有一个连接到放大器的螺线管．一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号．若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间的变化如图乙所示，则对应感应电流的变化为( )图5答案 D解析 在0～t 02时间内，磁通量增加但增加的越来越慢，因此感应电流越来越小，到t 02时刻，感应电流减小到零；在t 02～t 0时间内，磁通量越来越小，感应电流反向，磁通量变化的越来越快，感应电流越来越大，到t 0时刻达到反向最大值，从这两段时间断定，选项D 正确，A 、B 、C 错误．6．如图6甲所示，一个圆形线圈的匝数n ＝100，线圈面积S ＝200 cm 2，线圈的电阻r ＝1 Ω，线圈外接一个阻值R ＝4 Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示．下列说法中正确的是( )图6A ．线圈中的感应电流方向为顺时针方向B ．电阻R 两端的电压随时间均匀增大C ．线圈电阻r 消耗的功率为4×10－4WD ．前4 s 内通过R 的电荷量为4×10－4 C答案 C解析 由图可知，穿过线圈的磁通量变大，由楞次定律可得：线圈产生的感应电流方向为逆时针方向，故A 错误．根据法拉第电磁感应定律，磁通量的变化率恒定，所以电动势恒定，则电阻两端的电压恒定，故B 错误；由法拉第电磁感应定律：E ＝N ΔΦΔt ＝N ΔB ·S Δt＝100×0.4－0.24×0.02 V ＝0.1 V ，由闭合电路欧姆定律，可知电路中的电流为I ＝E R ＋r ＝0.14＋1A ＝0.02 A ，所以线圈电阻r 消耗的功率P ＝I 2r ＝0.022×1 W ＝4×10－4 W ，故C 正确；前4 s 内通过R 的电荷量Q ＝It ＝0.02×4 C ＝0.08 C ，故D 错误．7．在匀强磁场中有一矩形导线框，以相同的角速度按图7a 、b 、c 、d 所示的固定转轴旋转，用I 1、I 2、I 3、I 4表示四种情况下线框中产生的感应电流的有效值，则( )图7A ．I 1＝I 2＝I 3＝I 4B ．I 2>I 1>I 3>I 4C ．I 1>I 2>I 3>I 4D ．I 1＝I 2＝I 3>I 4答案 A解析 据题意，相同的矩形线框在磁场中，以题图所示的四种方式转动，产生的电动势为：E ＝B ΔS Δt ，产生的感应电流为：I ＝E R ＝B ΔS R Δt，由于转动角速度相等，转动相同的弧度所用时间相等，线框所发生的面积变化也相等，则四种方式产生的感应电流相等，故选项A 正确．8．如图8甲所示闭合矩形导线框abcd 固定在磁场中，磁场的方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B 随时间t 变化的的规律如图乙所示．规定垂直纸面向里为磁场的正方向，abcda 的方向为线框中感应电流的正方向，水平向右为安培力的正方向．关于线框中的电流i 与ad 边所受的安培力F 随时间t 变化的图象，下列选项正确的是( )图8答案 D解析 由图示B －t 图象可知，0～1 s 时间内，B 增大，Φ增大，由楞次定律可知，感应电流是逆时针的，为负值；1～2 s 内，磁通量减小，感应电流是顺时针，为正值；2～3 s 内，磁通量不变，无感应电流；3～4 s 内，B 的方向垂直纸面向外，B 减小，Φ减小，由楞次定律可知，感应电流沿逆时针方向，感应电流是负的，故A 、B 错误．由左手定则可知，在0～1 s 内，ad 受到的安培力方向水平向右，是正的；1～2 s 安培力向左，是负的，2～3 s 时间内，无感应电流，没有安培力，3～4 s ，安培力向左，是负的；由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势E ＝ΔΦΔt ＝ΔB ·S Δt ，感应电流I ＝E R ＝ΔB ·S Δt ·R，由B －t 图象可知，在0～2 s 和3～4 s 内，ΔB Δt是定值，在各时间段内I 是定值，ad 边受到的安培力F ＝BIL ，I 、L 不变，B 均匀变化，则安培力F 均匀变化，不是定值，故C 错误，D 正确，故选D.9．如图9所示，等离子气流(由高温高压的等电量的正、负离子组成)由左方连续不断的以速度v 0射入P 1和P 2两极板间的匀强磁场中，ab 和cd 的作用情况为：0～1 s 内互相排斥，1～3 s 内互相吸引，3～4 s 内互相排斥．规定向左为磁感应强度B 的正方向，线圈A 内磁感应强度B随时间t变化的图象可能是( )图9答案 C解析等离子气流由左方连续不断地以速度v0射入P1和P2两极板间的匀强磁场中，正电荷向上偏，负电荷向下偏，上板带正电，下板带负电，且能形成稳定的电流，电流方向由a 到b,0～1 s内互相排斥，1～3 s内互相吸引，3～4 s内互相排斥，则0～1 s内cd的电流方向由d到c，根据楞次定律判断：磁感应强度方向为正，且大小在减小，或磁感应强度方向为负，且大小在增大；1～3 s内cd的电流方向由c到d，根据楞次定律判断：磁感应强度方向为正，且大小在增大，或磁感应强度方向为负，大小在减小；3～4 s内d的电流方向由d到c，根据楞次定律判断：磁感应强度为正，大小在减小，或磁感应强度为负，大小在增大，故C正确，A、B、D错误．10．如图10所示，磁场垂直于纸面向外，磁场的磁感应强度随水平向右的x轴按B＝B0＋kx(B0、k为常量)的规律均匀增大．位于纸面内的正方形导线框abcd处于磁场中，在外力作用下始终保持dc边与x轴平行向右匀速运动．若规定电流沿a→b→c→d→a的方向为正方向，则从t＝0到t＝t1的时间间隔内，下列关于该导线框中产生的电流i随时间t变化的图象，正确的是( )图10答案 A解析 由题意可知，ad 、bc 两边均在切割磁感线，产生感应电动势的方向相反，大小不相等，根据法拉第电磁感应定律E ＝BLv ，由于ad 与bc 两边所切割的磁感应强度的差始终为ΔB ＝kL 有：E ＝Lv ·kL ，而感应电流i ＝E R ＝kvL 2R，是定值，故A 正确，B 、C 、D 错误，故选A.二、不定项选择题11. (2014·山东·16)如图11所示，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好．在向右匀速通过M 、N 两区的过程中，导体棒所受安培力分别用F M 、F N 表示．不计轨道电阻，以下叙述正确的是( )图11A ．F M 向右B ．F N 向左C ．F M 逐渐增大D ．F N 逐渐减小答案 BCD解析 根据直线电流产生磁场的分布情况知，M 区的磁场方向垂直纸面向外，N 区的磁场方向垂直纸面向里，离导线越远，磁感应强度越小．当导体棒匀速通过M 、N 两区时，感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因，故导体棒在M 、N 两区运动时，受到的安培力均向左，故选项A 错误，选项B 正确；导体棒在M 区运动时，磁感应强度B 变大，根据E ＝Blv ，I ＝E R及F ＝BIl 可知，FM 逐渐变大，故选项C 正确；导体棒在N 区运动时，磁感应强度B 变小，根据E ＝Blv ，I ＝E R及F ＝BIl 可知，FN 逐渐变小，故选项D 正确．12．如图12所示，两个有界匀强磁场的磁感应强度大小均为B，方向分别垂直纸面向里和向外，磁场宽度均为L，距磁场区域的左侧L处，有一边长也为L的正方形导体线框，总电阻为R，且线框平面与磁场方向垂直，现用外力F使线框以速度v匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定：电流沿逆时针方向时电动势E为正，磁感线垂直纸面向里时磁通量Φ的方向为正，外力F向右为正．则以下关于线框中磁通量Φ、感应电动势E、外力F和线圈总电功率P随时间t变化的图象正确的是( )图12答案BD解析当运动到2.5L时，磁通量为零，故A错误；当线圈进入第一个磁场和离开第二个磁场时，由E＝BLv可知，E保持不变，方向为逆时针方向，而开始进入第二个磁场时，两端同时切割磁感线，电动势应为2BLv，方向为顺时针方向，故B正确；因安培力总是与运动方向相反，故拉力应一直向右，故C错误；拉力的功率P＝Fv，因速度不变，故P与F的变化规律一致，所以D正确．13．如图13所示，平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M和P之间接有阻值为R＝3.0 Ω的定值电阻，导体棒ab长l＝0.5 m，其电阻不计，且与导轨接触良好，整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.4 T，现使ab以v＝10 m/s的速度向右做匀速运动，则以下判断正确的是( )图13A．导体棒ab中的感应电动势E＝2.0 VB．电路中的电流I＝0.5 AC ．导体棒ab 所受安培力方向向右D ．导体棒ab 所受合力做功为零答案 AD解析 ab 棒切割磁场产生的感应电动势：E ＝BLv ＝0.4×0.5×10 V ＝2 V ，选项A 正确；根据右手定则得，ab 棒中的电流方向从b 到a ，电流大小为I ＝E R ＝23A ，选项B 错误；根据左手定则判断知：棒ab 所受安培力方向向左，选项C 错误；棒ab 做匀速运动，动能不变，根据动能定理可知合力做功为零，选项D 正确．。
人教版高中物理选修3-2电磁感应第3节楞次定律同步强化训练A卷(解析版).docx
高中物理学习材料（鼎尚**整理制作）☆英杰高中物理辅导☆高二同步辅导资料第3节楞次定律限时：30分钟期待值：95%★课时跟踪训练★A卷1．(广东省从化市第二中学2013-2014学年高二下学期期中)下列关于楞次定律的说法正确的是（）A．感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量B．感应电流的磁场总是阻止引起感应电流的磁通量C．感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场相反D．感应电流的磁场方向也可能与引起感应电流的磁场方向一致【解析】楞次定律中感应电流产生的磁场是阻碍引起感应电流原磁通量的变化，这阻碍可能是相同也可能是相反，D对。
【答案】D2. 水平放置的光滑绝缘杆上挂有两个铜环M和N，通电密绕长螺线管穿过两环，如图所示，螺线管中部区域的管外磁场可以忽略。
当变阻器滑动触头向左移动时，两环将（）A. 一起向左移动B. 一起向右移动C. 相互靠拢D. 相互分离【解析】当变阻器滑动触头向左移动时，电阻减小，线路中的电流增大，螺线管内的磁场变大，两个线圈内部的磁通量也变大，根据楞次定律，两线圈产生同向电流，所以两线圈相吸。
【答案】C鼎尚3.（山西省山大附中2013-2014学年高二下学期期中）如图所示，在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd。
当载流直导线中的电流逐渐增强时，导体ab和cd的运动情况是( )A. 一起向左运动B. 一起向右运动C. ab和cd相向运动，相互靠近D. ab和cd相背运动，相互远离【解析】根据右手螺旋定则知，直线电流下方的磁场方向垂直纸面向里，电流增强时，磁场增强，根据楞次定律得，回路中的感应电流为abdc，根据左手定则知，ab所受安培力方向向右，cd所受安培力向左，即ab和cd相向运动，相互靠近，故C正确。
【答案】C4. (四川省遂宁市2013-2014学年高二下学期期末)如图所示，甲是闭合铜线框，乙是有缺口的铜线框，丙是闭合的塑料线框，它们的正下方都放置一薄强磁铁，现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放(各线框下落过程中不翻转)，则以下说法正确的是( )A．三者同时落地B．甲、乙同时落地，丙后落地C．甲、丙同时落地，乙后落地D．乙、丙同时落地，甲后落地【解析】释放后，穿过甲线框的磁通量发生变化，产生感应电流，铜线框在下落过程中受到向上的安培力作用，线框受到的合外力小于重力，线框向下运动的加速度小于重力加速度；乙线框不闭合，线框下落时产生感应电动势，但没有感应电流，线框不受安培力作用，线框做自由落体运动，加速度等于重力加速度；丙是塑料线框，线框中不产生感应电流，线框做自由落体运动，加速度等于重力加速度；由于甲、乙、丙的位移相等，初速度都为零，甲的加速度小于乙、丙的加速度，乙、丙加速度相等，因此乙、丙同时落地，甲后落地。
选修3-2 4.4高中物理新课标版人教版选修3-2精品课件：4.3《法拉第电磁感应定律》PPT课件(共45页)
E = 2 Bωr
2
B 0'
例与练4 例与练 在磁感应强度为B的匀强磁场中 有一矩形线框 边长ab=L1,bc=L2 在磁感应强度为 的匀强磁场中,有一矩形线框 边长 的匀强磁场中 有一矩形线框,边长 线框绕中心轴00'以角速度 由图示位置逆时针方向转动。 以角速度ω由图示位置逆时针方向转动 线框绕中心轴 以角速度 由图示位置逆时针方向转动。求: (1)线圈转过 周的过程中的平均感应电动势 线圈转过1/4周 线圈转过
磁通量变化是电磁感应的根本原因; 磁通量变化是电磁感应的根本原因; 产生感应电动 势是电磁感应现象的本质. 势是电磁感应现象的本质.
二、法拉第电磁感应定律 1.内容: 电路中感应电动势的大小，跟穿过这一 内容: 电路中感应电动势的大小， 内容 电路的磁通量 变化率成 磁通量的 电路的磁通量的变化率成正比。
16V
例与练2 例与练 一个匝数为100、面积为10cm2的线 一个匝数为 、面积为 圈垂直磁场放置, 圈垂直磁场放置 在0.5s内穿过它的 内穿过它的 磁场从1T增加到 增加到9T。 磁场从 增加到 。求线圈中的感 应电动势。 应电动势。
1.6V
例与练3 例与练 如图，半径为 的金属环绕通过某直径的轴 的金属环绕通过某直径的轴00'以角 如图，半径为r的金属环绕通过某直径的轴 以角 速度ω作匀速转动 匀强磁场的磁感应强度为B，从 速度 作匀速转动,匀强磁场的磁感应强度为 ， 作匀速转动 匀强磁场的磁感应强度为 金属环面与磁场方向重合时开始计时,则在 重合时开始计时 金属环面与磁场方向重合时开始计时 则在 金属环 转过90 角的过程中， 转过 0角的过程中，环中产生的电动势的 平均值是多大? 平均值是多大 0
4.3法拉第电磁感应定律
人教版高二物理选修3-2电磁感应专题强化训练(含详细解析)
电磁感应专题强化练1．(2015·新课标全国Ⅰ·19) 1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”．实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图1所示．实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后．下列说法正确的是( )图1A．圆盘上产生了感应电动势B．圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动答案AB解析当圆盘转动时，圆盘的半径切割磁针产生的磁场的磁感线，产生感应电动势，选项A正确．如图所示，铜圆盘上存在许多小的闭合回路，当圆盘转动时，穿过小的闭合回路的磁通量发生变化，回路中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流阻碍其相对运动，但抗拒不了相对运动，故磁针会随圆盘一起转动，但略有滞后，选项B正确；在圆盘转动过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量始终为零，选项C错误；圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成的电流的磁场方向沿圆盘轴线方向，会使磁针沿轴线方向偏转，选项D错误．2．如图2甲所示，一个圆形线圈的匝数n＝100，线圈面积S＝200 cm2，线圈的电阻r ＝1 Ω，线圈外接一个阻值R＝4 Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示．下列说法中正确的是( )图2A ．线圈中的感应电流方向为顺时针方向B ．电阻R 两端的电压随时间均匀增大C ．线圈电阻r 消耗的功率为4×10－4 WD ．前4 s 内通过R 的电荷量为4×10－4 C 答案 C解析 由图可知，穿过线圈的磁通量变大，由楞次定律可得：线圈产生的感应电流方向为逆时针方向，故A 错误；根据法拉第电磁感应定律可知，磁通量的变化率恒定，所以电动势恒定，则电阻两端的电压恒定，故B 错误；由法拉第电磁感应定律：E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔB ·SΔt ＝100×0.4－0.24×0.02 V ＝0.1 V ，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流为：I ＝ER ＋r ＝0.14＋1A ＝0.02 A ，所以线圈电阻r 消耗的功率：P ＝I 2r ＝0.022×1 W ＝4×10－4 W ，故C正确；前4 s 内通过R 的电荷量：Q ＝It ＝0.02×4 C ＝0.08 C ，故D 错误．3．如图3所示，倾角为α的光滑导轨上端接入一定值电阻，Ⅰ和Ⅱ是边长都为L 的两正方形磁场区域，其区域内的磁场方向都垂直于导轨平面向上，区域Ⅰ中磁场的磁感应强度为B 1，区域Ⅱ中磁场随时间按B 2＝kt 变化，一质量为m 、电阻为r 的金属杆ab 穿过区域Ⅰ垂直地跨放在两导轨上，并恰能保持静止．则( )图3A ．通过金属杆的电流大小为mg sin αB 1LB ．通过金属杆的电流方向从a 到bC ．定值电阻的阻值为kB 1L 3mg sin α－rD ．定值电阻的阻值为kB 1L 3mg sin α答案 AC解析 对金属杆：mg sin α＝B 1IL ，解得：I ＝mg sin αB 1L，A 对；由楞次定律知，电流方向为从b 到a ，B 错；由法拉第电磁感应定律得E ＝ΔΦΔt ＝ΔB Δt L 2＝kL 2，又因为：I ＝ER ＋r，故：R ＝E I －r ＝kB 1L 3mg sin α－r ，C 对，D 错．4．如图4所示，平行虚线之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁场左右宽度为L ，磁感应强度大小为B .一等腰梯形线圈ABCD 所在平面与磁场垂直，AB 边刚好与磁场右边界重合，AB 长等于L ，CD 长等于2L ，AB 、CD 间的距离为2L ，线圈的电阻为R .现让线圈向右以恒定速度v 匀速运动，从线圈开始运动到CD 边刚好要进入磁场的过程中( )图4A ．线圈中感应电流沿顺时针方向B ．线圈中感应电动势大小为BLv C．通过线圈截面的电荷量为BL 22RD ．克服安培力做的功为B 2L 3v4R答案 CD解析 当线圈向右运动时穿过线圈的磁通量在增加，根据楞次定律知，感应电流沿逆时针方向，故A 错误．设∠ADC ＝θ，由几何知识可得：tan θ＝2LL2＝4磁场宽度为L ，线圈有效的切割长度为2L tan θ＝L2所以线圈中感应电动势大小为E ＝B ·L 2v ＝12BLv ，故B 错误．通过线圈截面的电荷量为q ＝ΔΦR＝B 2L ＋32L 2·L －32L ＋L2·LR ＝BL 22R，故C 正确．由B 项分析知线圈产生的感应电动势不变，克服安培力做的功等于线圈产生的焦耳热，则克服安培力做的功为W ＝E 2Rt ＝12BLv 2R·L v＝B 2L 3v4R，故D 正确．5．如图5甲所示，在水平面上固定一个匝数为10匝的等边三角形金属线框，总电阻为3 Ω，边长为0.4 m ．金属线框处于两个半径为0.1 m 的圆形匀强磁场中，顶点A 恰好位于左边圆的圆心，BC 边的中点恰好与右边圆的圆心重合．左边磁场方向垂直水平面向外，右边磁场垂直水平面向里，磁感应强度的变化规律如图乙所示，则下列说法中正确的是(π取3)( )图5A ．线框中感应电流的方向是顺时针方向B ．t ＝0.4 s 时，穿过线框的磁通量为0.005 WbC ．经过t ＝0.4 s ，线框中产生的热量为2.7 JD ．前0.4 s 内流过线框的电荷量为0.2 C 答案 CD解析 由磁感应强度B 1垂直水平面向里，大小随时间增大；B 2垂直水平面向外，大小不变，故线框的磁通量增大，由楞次定律可得，线框中感应电流方向为逆时针方向，故A 错误；t ＝0.4 s 时穿过线框的磁通量为：Φ＝B 1×12×πr 2－B 2×16×πr 2＝5×0.5×3×0.12 Wb －4×16×3×0.12 Wb ＝0.055 Wb ，故B 错误；Q ＝I 2Rt ＝(n ΔΦΔt)2R ×Δt ＝(10×5－1×12π×0.120.4)2×3×0.4 J ＝2.7 J ，故C 正确；在t ＝0.4 s 内通过线框中的电荷量q ＝I t ＝E Rt ＝n ΔΦR＝10×5－1×12π×0.123C ＝0.2 C ，故D 正确．6．如图6所示，电阻不计、相距L 的两条足够长的平行金属导轨倾斜放置，与水平面的夹角为θ，整个空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B ，导轨上固定有质量为m 、电阻为R 的两根相同的导体棒，导体棒MN 上方轨道粗糙下方光滑，将两根导体棒同时释放后，观察到导体棒MN 下滑而EF 始终保持静止，当MN 下滑的距离为s 时，速度恰好达到最大值v m ，则下列叙述正确的是( )图6A ．导体棒MN 的最大速度v m ＝2mgR sin θB 2L2B ．此时导体棒EF 与轨道之间的静摩擦力为mg sin θC ．当导体棒MN 从静止开始下滑s 的过程中，通过其横截面的电荷量为BLs2RD ．当导体棒MN 从静止开始下滑s 的过程中，导体棒MN 中产生的热量为mgs sin θ－12mv 2m答案 AC解析 导体棒MN 速度最大时做匀速直线运动，由平衡条件得：mg sin θ＝BIL ＝BBLv m2RL ，解得v m ＝2mgR sin θB 2L2.故A 正确；在MN 下滑的过程中，穿过回路的磁通量增大，根据楞次定律判断知，EF 受到沿导轨向下的安培力，根据平衡条件得：导体棒EF 所受的静摩擦力 f ＝mg sin θ＋F 安．故B 错误；当导体棒MN 从静止开始下滑s 的过程中，通过其横截面的电荷量为 q ＝I t ＝E2Rt ＝BL v t 2R＝BLs2R，故C 正确；根据能量守恒得：导体棒MN 中产生的热量为 Q ＝12(mgs sin θ－12mv 2m)，故D 错误．7．如图7所示，固定的竖直光滑U 形金属导轨，间距为L ，上端接有阻值为R 的电阻，处在方向水平且垂直于导轨平面、磁感应强度为B 的匀强磁场中，质量为m 、电阻为r 的导体棒与劲度系数为k 的固定轻弹簧相连放在导轨上，导轨的电阻忽略不计．初始时刻，弹簧处于伸长状态，其伸长量为x 1＝mg k，此时导体棒具有竖直向上的初速度v 0.在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触．则下列说法正确的是( )图7A ．初始时刻导体棒受到的安培力大小F ＝B 2L 2v 0RB ．初始时刻导体棒加速度的大小a ＝2g ＋B 2L 2v 0m R ＋rC ．导体棒往复运动，最终静止时弹簧处于压缩状态D ．导体棒开始运动直到最终静止的过程中，电阻R 上产生的焦耳热Q ＝12mv 20＋2m 2g 2k 答案 BC解析 由题意得：E ＝BLv 0，由闭合电路欧姆定律得：I ＝ER ＋r，由安培力公式得：F ＝B 2L 2v 0R ＋r，故A 错误；初始时刻，F ＋mg ＋kx 1＝ma ，得a ＝2g ＋B 2L 2v 0m R ＋r，故B 正确；因为导体棒最终静止时没有安培力，只有重力和弹簧的弹力，故弹簧处于压缩状态，故C 正确；根据能量守恒，减少的动能和势能全都转化为焦耳热，但R 上产生的焦耳热只是其中一部分，故D 错误．8.如图8所示，质量为M 的导体棒ab ，垂直放在相距为l 的平行光滑金属轨道上．导轨平面与水平面的夹角为θ，并处于磁感应强度大小为B 、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，左侧是水平放置、板长为x 、间距为d 的平行金属板，R 和R x 分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻．图8(1)调节R x ＝0，释放导体棒，当导体棒速度为v 1时，求棒ab 两端的电压； (2)调节R x ＝R ，释放导体棒，求棒下滑的最大速度及整个回路消耗的最大功率； (3)改变R x ，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m 、带电荷量为＋q 的微粒(不计重力)从两板中间以水平速度v 0射入金属板间，若粒子刚好落在上板边缘，求此时的R x . 解析 (1)当导体棒速度为v 1时，有：E ＝Blv 1； 根据闭合电路欧姆定律，得：I ＝E R＝Blv 1R那么：U ab ＝IR ＝Blv 1.(2)当R x ＝R ，棒沿导轨匀速下滑时，有最大速度v ， 由平衡条件得：Mg sin θ＝F 安 安培力为：F 安＝BIl 解得：I ＝Mg sin θBl感应电动势为：E ＝Blv 电流为：I ＝E2R解得：v ＝2MgR sin θB 2l2回路消耗的最大功率为：P ＝I 2R 总＝2RM 2g 2sin 2θB 2l2.(3)微粒从板中间水平射入恰好落到上板边缘，则： 竖直方向：12at 2＝d2①水平方向：v 0t ＝x ② 根据受力分析可知：a ＝qE m③电场强度为：E ＝U d④联立①②③④，得：U ＝md 2v 20qx 2棒沿导轨匀速运动，由平衡条件有：Mg sin θ＝BI 1l 金属板间电压为：U ＝I 1R x 解得：R x ＝mBld 2v 20qx 2Mg sin θ9. 如图10中MN 和PQ 为竖直方向的两平行足够长的光滑金属导轨，间距为L ，电阻不计．导轨所在平面与磁感应强度为B 的匀强磁场垂直，两端分别接阻值为2R 的电阻R 1和电容为C 的电容器．一质量为m 、电阻为R 的金属杆ab 始终垂直于导轨，并与其保持良好接触．杆ab 由静止开始下滑，在下滑过程中最大的速度为v ，整个电路消耗的最大电功率为P ，则( )图10A ．电容器左极板带正电B ．电容器的最大带电荷量为2CBLv3C ．杆ab 的最大速度v ＝PmgD ．杆ab 所受安培力的最大功率为2P3答案 BC解析 根据右手定则，感应电动势的方向为：a →b ，故右极板带正电，故A 错误；当金属杆ab 的速度达到最大时，感应电动势最大，感应电动势的最大值为：E m ＝BLv m ＝BLv ；路端电压的最大值为：U ＝2R2R ＋R E m ＝23BLv ，故电容器的带电荷量最大，为：Q ＝CU ＝2CBLv3，故B 正确；由P ＝F 安v ，当P 、F 安达到最大时，杆ab 的速度达到最大值，此时杆ab 受力平衡，即：v ＝P mF 安m ＝Pmg，故C 正确；杆ab 克服安培力的最大功率为：P ＝F 安m v m ＝mgv m ＝mgv ＝P ，故D 错误．10.如图11所示，竖直向下的匀强磁场垂直穿过固定的金属框架平面，OO ′为框架abcde 的对称轴，ab 平行于ed ，材料、横截面与框架完全相同的水平直杆gh ，在水平外力F 作用下向左匀速运动，运动过程中直杆始终垂直于OO ′且与框架接触良好，直杆从c 运动到b 的时间为t 1，从b 运动到a 的时间为t 2，则( )A ．在t 1时间内回路中的感应电动势增大B ．在t 2时间内a 、e 间的电压增大C ．在t 1时间内F 保持不变D ．在t 2时间内回路中的热功率增大解析 在t 1时间内，回路中的感应电动势为 E ＝BLv ，L 是有效的切割长度，由于L 增大，则感应电动势增大，故A 正确．在t 2时间内，由E ＝BLv 知，L 不变，E 不变，而回路的总电阻增大，电流减小，则a 、e 间的电压为 U ＝E －Ir ，E 、r 不变，则U 增大．故B 正确． 设杆与框架单位长度的电阻为r ，bc 与水平方向的夹角为α.则在t 1时间内，回路中的感应电动势为 E ＝BLv ＝B ·2vt ·tan α·v ＝2Bv 2t tan α回路的总电阻为 R ＝r (2vt ·tan α＋2vt cos α) 电流为I ＝E R ，联立得I ＝Bv tan αr tan α＋1cos α，则知I 不变． 由于杆匀速运动，F 与安培力大小相等，则F ＝BIL ＝BI ·2vt ·tan α，可知F 增大，故C 错误．在t 2时间内回路中的热功率为 P ＝E 2R，R 增大，E 不变，则P 减小，故D 错误． 11.如图12甲所示，不变形、足够长、质量为m 1＝0.2 kg 的“U ”形金属导轨PQMN 放在绝缘水平桌面上，QP 与MN 平行且距离d ＝1 m ，Q 、M 间导体电阻阻值R ＝4 Ω，右内侧紧靠两固定绝缘小立柱1、2；光滑金属杆KL 电阻阻值r ＝1 Ω，质量m 2＝0.1 kg ，垂直于QP 和MN ，与QM 平行且距离L ＝0.5 m ，左侧紧靠两固定绝缘小立柱3、4.金属导轨与桌面的动摩擦因数μ＝0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，其余电阻不计．从t ＝0开始，垂直于导轨平面的磁场的磁感应强度变化如图乙所示(g ＝10 m/s 2)．(1)求在整个过程中，导轨受到的静摩擦力的最大值f max ；(2)如果从t ＝2 s 开始，给金属杆KL 水平向右的外力，外力对金属杆作用的功率保持不变为P 0＝320 W ，杆到达最大速度时撤去外力，求撤去外力后QM 上产生的热量Q R 为多少？ 解析 (1)在0～1 s 时间内，设t 时刻磁场的磁感应强度为B ，QKLM 中的感应电动势为E ，电流为I ，金属导轨QM 受到的安培力为F ，则由题图乙得B ＝2＋2t (T)，得ΔB Δt＝2 T/s 由法拉第电磁感应定律得E ＝ΔΦΔt ＝ΔB Δt dL ＝2×1×0.5 V ＝1 V I ＝E R ＋r ＝14＋1A ＝0.2 A导轨所受的安培力 F ＝BId ＝(2＋2t )Id当t ＝1 s 时，安培力最大为F m ，则F m ＝0.8 N设金属导轨PQMN 受到的最大静摩擦力为f m ，则f m ＝μ(m 1＋m 2)g ＝0.5×(0.2＋0.1)×10 N ＝1.5 N1 s 以后，电动势为零，QM 受到的安培力为零．即安培力最大时，仍然小于金属导轨PQMN 受到的最大静摩擦力，金属导轨PQMN 始终静止，受到的是静摩擦力，所以f max ＝F m ，则得f max ＝0.8 N(2)从t ＝2 s 开始，导轨QM 受到的安培力向右，由于小立柱1、2的作用，金属导轨PQMN 静止．设杆KL 的最大速度为v m 时，感应电动势为E 1，电流为I 1，受到的安培力为F 1，外力为F 0，则 E 1＝B 0dv m ，I 1＝E 1R ＋r 则得F 1＝B 0I 1d ＝B 20d 2v m R ＋r速度最大时外力与安培力平衡，则有F 0＝F 1据题 F 0v m ＝P 0即P 0v m ＝B 20d 2v m R ＋r解得v m ＝10 m/s 撤去外力直到停下来，产生的总热量为Q 0，则 Q 0＝12m 2v 2m ＝12×0.1×102 J ＝5 JQM 上产生的热量 Q R ＝R R ＋r Q 0＝44＋1×5 J ＝4 J.专题强化练1．(2015·新课标全国Ⅰ·19) 1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”．实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图1所示．实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后．下列说法正确的是( )A．圆盘上产生了感应电动势B．圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动2．如图2甲所示，一个圆形线圈的匝数n＝100，线圈面积S＝200 cm2，线圈的电阻r ＝1 Ω，线圈外接一个阻值R＝4 Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示．下列说法中正确的是( )A．线圈中的感应电流方向为顺时针方向B．电阻R两端的电压随时间均匀增大C．线圈电阻r消耗的功率为4×10－4 WD ．前4 s 内通过R 的电荷量为4×10－4 C3．如图3所示，倾角为α的光滑导轨上端接入一定值电阻，Ⅰ和Ⅱ是边长都为L 的两正方形磁场区域，其区域内的磁场方向都垂直于导轨平面向上，区域Ⅰ中磁场的磁感应强度为B 1，区域Ⅱ中磁场随时间按B 2＝kt 变化，一质量为m 、电阻为r 的金属杆ab 穿过区域Ⅰ垂直地跨放在两导轨上，并恰能保持静止．则( )A ．通过金属杆的电流大小为mg sin αB 1LB ．通过金属杆的电流方向从a 到bC ．定值电阻的阻值为kB 1L 3mg sin α－rD ．定值电阻的阻值为kB 1L 3mg sin α4．如图4所示，平行虚线之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁场左右宽度为L ，磁感应强度大小为B .一等腰梯形线圈ABCD 所在平面与磁场垂直，AB 边刚好与磁场右边界重合，AB 长等于L ，CD 长等于2L ，AB 、CD 间的距离为2L ，线圈的电阻为R .现让线圈向右以恒定速度v 匀速运动，从线圈开始运动到CD 边刚好要进入磁场的过程中( )A ．线圈中感应电流沿顺时针方向B ．线圈中感应电动势大小为BLvC ．通过线圈截面的电荷量为BL 22RD ．克服安培力做的功为B 2L 3v4R5．如图5甲所示，在水平面上固定一个匝数为10匝的等边三角形金属线框，总电阻为3 Ω，边长为0.4 m ．金属线框处于两个半径为0.1 m 的圆形匀强磁场中，顶点A 恰好位于左边圆的圆心，BC 边的中点恰好与右边圆的圆心重合．左边磁场方向垂直水平面向外，右边磁场垂直水平面向里，磁感应强度的变化规律如图乙所示，则下列说法中正确的是(π取3)( )A ．线框中感应电流的方向是顺时针方向B ．t ＝0.4 s 时，穿过线框的磁通量为0.005 WbC ．经过t ＝0.4 s ，线框中产生的热量为2.7 JD ．前0.4 s 内流过线框的电荷量为0.2 C6．如图6所示，电阻不计、相距L 的两条足够长的平行金属导轨倾斜放置，与水平面的夹角为θ，整个空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B ，导轨上固定有质量为m 、电阻为R 的两根相同的导体棒，导体棒MN 上方轨道粗糙下方光滑，将两根导体棒同时释放后，观察到导体棒MN 下滑而EF 始终保持静止，当MN 下滑的距离为s 时，速度恰好达到最大值v m ，则下列叙述正确的是( )A ．导体棒MN 的最大速度v m ＝2mgR sin θB 2L2 B ．此时导体棒EF 与轨道之间的静摩擦力为mg sin θC ．当导体棒MN 从静止开始下滑s 的过程中，通过其横截面的电荷量为BLs2RD ．当导体棒MN 从静止开始下滑s 的过程中，导体棒MN 中产生的热量为mgs sin θ－12mv 2m7．如图7所示，固定的竖直光滑U 形金属导轨，间距为L ，上端接有阻值为R 的电阻，处在方向水平且垂直于导轨平面、磁感应强度为B 的匀强磁场中，质量为m 、电阻为r 的导体棒与劲度系数为k 的固定轻弹簧相连放在导轨上，导轨的电阻忽略不计．初始时刻，弹簧处于伸长状态，其伸长量为x 1＝mgk ，此时导体棒具有竖直向上的初速度v 0.在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触．则下列说法正确的是( )A ．初始时刻导体棒受到的安培力大小F ＝B 2L 2v 0RB ．初始时刻导体棒加速度的大小a ＝2g ＋B 2L 2v 0m R ＋rC ．导体棒往复运动，最终静止时弹簧处于压缩状态D ．导体棒开始运动直到最终静止的过程中，电阻R 上产生的焦耳热Q ＝12mv 20＋2m 2g 2k8.如图8所示，质量为M 的导体棒ab ，垂直放在相距为l 的平行光滑金属轨道上．导轨平面与水平面的夹角为θ，并处于磁感应强度大小为B 、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，左侧是水平放置、板长为x 、间距为d 的平行金属板，R 和R x 分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻．(1)调节R x ＝0，释放导体棒，当导体棒速度为v 1时，求棒ab 两端的电压；(2)调节R x ＝R ，释放导体棒，求棒下滑的最大速度及整个回路消耗的最大功率；(3)改变R x ，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m 、带电荷量为＋q 的微粒(不计重力)从两板中间以水平速度v 0射入金属板间，若粒子刚好落在上板边缘，求此时的R x .9. 如图10中MN 和PQ 为竖直方向的两平行足够长的光滑金属导轨，间距为L ，电阻不计．导轨所在平面与磁感应强度为B 的匀强磁场垂直，两端分别接阻值为2R 的电阻R 1和电容为C 的电容器．一质量为m 、电阻为R 的金属杆ab 始终垂直于导轨，并与其保持良好接触．杆ab 由静止开始下滑，在下滑过程中最大的速度为v ，整个电路消耗的最大电功率为P ，则( )图10A ．电容器左极板带正电B ．电容器的最大带电荷量为2CBLv 3C ．杆ab 的最大速度v ＝PmgD ．杆ab 所受安培力的最大功率为2P 310.如图11所示，竖直向下的匀强磁场垂直穿过固定的金属框架平面，OO ′为框架abcde 的对称轴，ab 平行于ed ，材料、横截面与框架完全相同的水平直杆gh ，在水平外力F 作用下向左匀速运动，运动过程中直杆始终垂直于OO ′且与框架接触良好，直杆从c 运动到b 的时间为t 1，从b 运动到a 的时间为t 2，则( )A ．在t 1时间内回路中的感应电动势增大B ．在t 2时间内a 、e 间的电压增大C．在t1时间内F保持不变D．在t2时间内回路中的热功率增大11.如图12甲所示，不变形、足够长、质量为m1＝0.2 kg的“U”形金属导轨PQMN放在绝缘水平桌面上，QP与MN平行且距离d＝1 m，Q、M间导体电阻阻值R＝4 Ω，右内侧紧靠两固定绝缘小立柱1、2；光滑金属杆KL电阻阻值r＝1 Ω，质量m2＝0.1 kg，垂直于QP和MN，与QM平行且距离L＝0.5 m，左侧紧靠两固定绝缘小立柱3、4.金属导轨与桌面的动摩擦因数μ＝0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，其余电阻不计．从t＝0开始，垂直于导轨平面的磁场的磁感应强度变化如图乙所示(g＝10 m/s2)．(1)求在整个过程中，导轨受到的静摩擦力的最大值f max；(2)如果从t＝2 s开始，给金属杆KL水平向右的外力，外力对金属杆作用的功率保持不变为P0＝320 W，杆到达最大速度时撤去外力，求撤去外力后QM上产生的热量Q R为多少？。
高二物理人教版选修3-2课件：第四章电磁感应
“阻碍”的表现：增反减同、增缩减扩、增离减靠、来拒去留.
03
“阻碍”并不是“阻止”，而是“延缓”，电路中的磁通量还是在变化，只不过变化得慢了.
02
感应电流的磁场不一定与原磁场方向相反，只在磁通量增大时两者才相反，而在磁通量减少时两者是同向的.
01
线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流穿过线圈a的磁通量变小线圈a有扩张的趋势线圈a对水平桌面的压力FN将增大例1 圆形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图1所示的电路.若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是 ( )
图8
D
5
1
2
3
4
4.(电磁感应中的能量问题)如图9所示，一粗糙的平行金属轨道平面与水平面成θ角，两轨道上端用一电阻R相连，该装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上.质量为m的金属杆ab以初速度v0从轨道底端向上滑行，滑行到某高度h后又返回到底端.若运动过程中金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，轨道与金属杆的电阻均忽略不计.则下列说法正确的是 ( )
电磁感应
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学案10 章末总结
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网络构建
电磁感应
电磁感应现象
现象
闭合电路一部分导体做 的运动闭合电路的 发生变化
图7
5
1
2
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解析 线框abcd向右匀速运动，穿过线框的磁通量均匀增加，由法拉第电磁感应定律知线框中产生恒定电流，由楞次定律知产生顺时针方向的电流，选项A正确.答案 A
高中物理第四章电磁感应第3节楞次定律讲义含解析新人教版选修3_2
第3节楞次定律1.楞次定律的内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
2．楞次定律可广义地表述为：感应电流的“效果”总是要反抗(或阻碍)引起感应电流的“原因”，常见的有三种：①阻碍原磁通量的变化(“增反减同”)；②阻碍导体的相对运动(“来拒去留”)；③通过改变线圈面积来“反抗”(“增缩减扩”)。
3．闭合导体回路的一部分做切割磁感线运动时，可用右手定则判断感应电流的方向。
一、楞次定律1．探究感应电流的方向(1)实验器材：条形磁铁、电流表、线圈、导线、一节干电池(用来查明线圈中电流的流向与电流表中指针偏转方向的关系)。
(2)实验现象：如图所示，在四种情况下，将实验结果填入下表。
(3)实验分析：①线圈内磁通量增加时的情况②线圈内磁通量减少时的情况表述一：当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反；当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场的方向相同。
表述二：当磁铁靠近线圈时，两者相斥；当磁铁远离线圈时，两者相吸。
2．楞次定律感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
二、右手定则1．内容伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。
如图所示。
2．适用范围适用于闭合电路部分导体切割磁感线产生感应电流的情况。
1．自主思考——判一判(1)感应电流的磁场总与原磁场方向相反。
(×)(2)感应电流的磁场总是阻碍原磁场的磁通量。
(×)(3)感应电流的磁场有可能阻止原磁通量的变化。
(×)(4)导体棒不垂直切割磁感线时，也可以用右手定则判断感应电流方向。
(√)(5)凡可以用右手定则判断感应电流方向的，均能用楞次定律判断。
(√)(6)右手定则即右手螺旋定则。
(×)2．合作探究——议一议(1)楞次定律中“阻碍”与“阻止”有何区别？提示：阻碍不是阻止，阻碍只是延缓了磁通量的变化，但这种变化仍将继续进行。
人教版高中物理选修3-2电磁感应第3节楞次定律同步强化训练A卷(解析版).docx
高中物理学习材料桑水制作☆英杰高中物理辅导☆高二同步辅导资料第3节楞次定律限时：30分钟期待值：95%★课时跟踪训练★A卷1．(广东省从化市第二中学2013-2014学年高二下学期期中)下列关于楞次定律的说法正确的是（）A．感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量B．感应电流的磁场总是阻止引起感应电流的磁通量C．感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场相反D．感应电流的磁场方向也可能与引起感应电流的磁场方向一致【解析】楞次定律中感应电流产生的磁场是阻碍引起感应电流原磁通量的变化，这阻碍可能是相同也可能是相反，D对。
【答案】D2. 水平放置的光滑绝缘杆上挂有两个铜环M和N，通电密绕长螺线管穿过两环，如图所示，螺线管中部区域的管外磁场可以忽略。
当变阻器滑动触头向左移动时，两环将（）A. 一起向左移动B. 一起向右移动C. 相互靠拢D. 相互分离【解析】当变阻器滑动触头向左移动时，电阻减小，线路中的电流增大，螺线管内的磁场变大，两个线圈内部的磁通量也变大，根据楞次定律，两线圈产生同向电流，所以两线圈相吸。
【答案】C3.（山西省山大附中2013-2014学年高二下学期期中）如图所示，在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两可自由滑动的导体ab 和cd。
当载流直导线中的电流逐渐增强时，导体ab和cd的运动情况是( )A. 一起向左运动B. 一起向右运动C. ab和cd相向运动，相互靠近D. ab和cd相背运动，相互远离【解析】根据右手螺旋定则知，直线电流下方的磁场方向垂直纸面向里，电流增强时，磁场增强，根据楞次定律得，回路中的感应电流为abdc，根据左手定则知，ab所受安培力方向向右，cd所受安培力向左，即ab和cd相向运动，相互靠近，故C正确。
【答案】C4. (四川省遂宁市2013-2014学年高二下学期期末)如图所示，甲是闭合铜线框，乙是有缺口的铜线框，丙是闭合的塑料线框，它们的正下方都放置一薄强磁铁，现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放(各线框下落过程中不翻转)，则以下说法正确的是( )A．三者同时落地B．甲、乙同时落地，丙后落地C．甲、丙同时落地，乙后落地D．乙、丙同时落地，甲后落地【解析】释放后，穿过甲线框的磁通量发生变化，产生感应电流，铜线框在下落过程中受到向上的安培力作用，线框受到的合外力小于重力，线框向下运动的加速度小于重力加速度；乙线框不闭合，线框下落时产生感应电动势，但没有感应电流，线框不受安培力作用，线框做自由落体运动，加速度等于重力加速度；丙是塑料线框，线框中不产生感应电流，线框做自由落体运动，加速度等于重力加速度；由于甲、乙、丙的位移相等，初速度都为零，甲的加速度小于乙、丙的加速度，乙、丙加速度相等，因此乙、丙同时落地，甲后落地。
高中物理选修3-2同课异构课件：4.4+法拉第电磁感应定律+精讲优练课型(教师用书配套课件)
D.线圈中0～D时间内平均感应电动势为0.4V
【解析】选A、B、D。由法拉第电磁感应定律知线圈中
3 2 10 0～D时间内的平均感应电动势E= = V =0.4V,D 0.01 t 2
正确;由感应电动势的物理意义知,感应电动势的大小 与磁通量的大小Φ 和磁通量的改变量Δ Φ 均无必然联
E 4 I= =0.8 A R r 4 1
圈平面向里,磁场的磁感应强度B随时间变化规律如图 乙所示。求:
(1)0～4s内,回路中的感应电动势。 (2)t=5s时,a、b两点哪点电势高。
(3)t=5s时,电阻R两端的电压U。
【解析】(1)根据法拉第电磁感应定律得,0～4s内,回 路中的感应电动势
2 （ 0.4 0.2) 2 10 E=n =1000× V=1 V 4 t
4
法拉第电磁感应定律
一、电磁感应定律 1.感应电动势: 电磁感应 现象中产生的电动势。 (1)感应电动势:在_________
电源 。 (2)电源:产生感应电动势的那部分导体相当于_____ (3)在电磁感应现象中,只要闭合回路中有感应电流,这
感应电动势 回路断开时,虽然没有感 个回路就一定有___________; 感应电动势 依然存在。 应电流,但___________
(3)根据法拉第电磁感应定律得感应电动势的大小
E=n =1500×4×10-3V=6.0V
答案:(1)8×10-3Wb
t
(2)4×10-3Wb/s
(3)6.0V
【误区警示】应用E=n 时应注意的三个问题 t
(1)此公式适用于求平均电动势。
(2)计算电动势大小时,Δ Φ 取绝对值不涉及正负。
【物理】4.5《电磁感应规律的应用》课件(新人教选修3-2)
× × × × × × × × × × × × × L × ×
M ×× ×× ×× ×× ×× N
V
二,理论探究感生电动势的产生 电流是怎样产生的? 电流是怎样产生的? 自由电荷为什么会运动? 自由电荷为什么会运动? 猜想:使电荷运动的力可能是 猜想: 洛伦兹力,静电力, 洛伦兹力,静电力,或者是其它力 使电荷运动的力难道是变化 的磁场对其施加的力吗? 的磁场对其施加的力吗?
动生电动势的非静电力与洛伦兹力有关. 动生电动势的非静电力与洛伦兹力有关.
探讨:
※洛伦兹力做功吗? 洛伦兹力做功吗?
※能量是怎样转化的呢? 能量是怎样转化的呢? F2 -
洛伦兹力不做功,不提供 洛伦兹力不做功, 能量, 能量,只是起传递能量的 作用. 作用.即外力克服洛伦
U F洛 F1
ω
兹力的一个分量F 兹力的一个分量F2所 做的功, 做的功,通过另一个 分量F 分量F1转化为感应电 流的能量
文本呈现: 当导体棒在匀强磁场B中以速度v运动时 当导体棒在匀强磁场B中以速度v运动时,导体棒 内部的自由电子要受到洛伦兹力作用, 洛伦兹力作用 内部的自由电子要受到洛伦兹力作用,在洛仑兹力 作用下电子沿导线向 端定向运动, 端和C 作用下电子沿导线向D 端定向运动,使D端和C端出 异种电荷 负极(低电势), ),C 现了等量异种电荷, 现了等量异种电荷,D为负极(低电势),C为正极 高电势)则导体CD相当一个电源 CD相当一个电源. (高电势)则导体CD相当一个电源.
实际应用 例题:光滑导轨上架一个直导体棒MN,设MN向右匀速 例题:光滑导轨上架一个直导体棒MN MN, MN向右匀速 运动的速度为V MN长为L,不计其他电阻求 长为L,不计其他电阻求: 运动的速度为V,MN长为L,不计其他电阻求: 导体MN做匀速运动时受到的安培力大小和方向? MN做匀速运动时受到的安培力大小和方向 (1)导体MN做匀速运动时受到的安培力大小和方向? 导体MN受到的外力的大小和方向? MN受到的外力的大小和方向 (2)导体MN受到的外力的大小和方向? MN向右运动 位移, 向右运动S (3)MN向右运动S位移,外力克服安培力做功的表达 式是什么? 式是什么? 在此过程中感应电流做功是多少? (4)在此过程中感应电流做功是多少? 结论:在纯电阻电路中, 结论:在纯电阻电路中,外力克 服安培力做了多少功将有多少热 量产生. 量产生.
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1 专题培优练（一） 电磁感应中的“一定律三定则”问题 1.如图1所示，两个相同的铝环穿在一根光滑杆上，将一根条形磁铁向左插入铝环的过程中，两环的运动情况是( )
图1 A．同时向左运动，间距增大 B．同时向左运动，间距不变 C．同时向左运动，间距变小 D．同时向右运动，间距增大 解析：选C 将一根条形磁铁向左插入铝环的过程中，两个环中均产生感应电流。根据楞次定律，感应电流将阻碍与磁体间的相对运动，所以两环均向左运动。靠近磁铁的环所受的安培力大于另一个，又可判断两环在靠近。选项C正确。 2.如图2所示，闭合螺线管固定在置于光滑水平面上的小车上，现将一条形磁铁从左向右插入螺线管中的过程中，则( )
图2 A．小车将向右运动 B．使条形磁铁向右插入时外力所做的功全部转变为电能，最终转化为螺线管的内能 C．条形磁铁会受到向右的力 D．小车会受到向左的力 解析：选A 磁铁向右插入螺线管中，根据楞次定律的扩展含义“来拒去留”，磁铁与小车相互排斥，小车在光滑水平面上受力向右运动，所以选项A正确，选项C、D错误。电磁感应现象中满足能量守恒，由于小车动能增加，外力做的功转化为小车的动能和螺线管中的内能，所以选项B错误。 3.如图3所示，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈。当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是( )
图3 2
A．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向左 B．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向左 C．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向右 D．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向右 解析：选D 根据楞次定律的另一种表述判断，磁铁靠近线圈时两者排斥，FN大于mg，磁铁远离线圈时两者吸引，FN小于mg，由于安培力阻碍两者间的相对运动，所以线圈一直有向右运动的趋势。故选D。 4. (多选)如图4所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落接近回路时( )
图4 A．P、Q将相互靠拢 B．P、Q将相互远离 C．磁铁的加速度仍为g D．磁铁的加速度小于g 解析：选AD 本题考查用楞次定律判断物体的运动情况。根据楞次定律的另一种表述——感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因，本题的“原因”是回路中磁通量增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近，所以P、Q将互相靠近且磁铁的加速度小于g。 5.如图5所示，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导线框，当滑动变阻器R的滑片自左向右滑动时，线框ab的运动情况是( )
图5 A．保持静止不动 B．逆时针转动 C．顺时针转动 D．发生转动，但电源极性不明，无法确定转动的方向 解析：选C 本题考查了楞次定律的另一种表述，关键是分析出穿过闭合导线框的磁通量如何变化。由图示电路，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，电路中电阻增大，电流减弱， 3
则穿过闭合导线框ab的磁通量将减少，根据楞次定律，感应电流磁场将阻碍原磁通量的变化，线框ab只有顺时针转动，才能使穿过线框的磁通量增加。 6.如图6所示，一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动，拿一条形磁铁插向其中一个小环后又取出插向另一个小环，发生的现象是( )
图6 A．磁铁插向左环，横杆发生转动 B．磁铁插向右环，横杆发生转动 C．无论磁铁插向左环还是右环，横杆都不发生转动 D．无论磁铁插向左环还是右环，横杆都发生转动 解析：选B 本题考查电磁感应现象、安培力的简单应用。磁铁插向左环，横杆不发生转动，因为左环不闭合，不能产生感应电流，不受安培力的作用；磁铁插向右环，横杆发生转动，因为右环闭合，能产生感应电流，在磁场中受到安培力的作用，选项B正确。 7.如图7所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有两块相同的蹄形磁铁，四个磁极之间的距离相等，当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈始终静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力方向是( )
图7 A．先向左、后向右 B．先向左、后向右、再向左 C．一直向右 D．一直向左 解析：选D 根据楞次定律的“阻碍变化”和“来拒去留”，当两磁铁靠近线圈时，线圈要阻碍其靠近，线圈有向右移动的趋势，受木板的摩擦力向左，当磁铁远离时，线圈要阻碍其远离，仍有向右移动的趋势，受木板的摩擦力方向仍是向左的，故选项D正确。 8.如图8所示，条形磁铁从高h处自由下落，中途穿过一个固定的空心线圈，开关S断开时，至落地用时t1，落地时速度为v1；S闭合时，至落地用时t2，落地时速度为v2。则它们的大小关系正确的是( ) 4
图8 A．t1>t2，v1>v2 B．t1＝t2，v1＝v2 C．t1v2 解析：选D 开关S断开时，线圈中无感应电流，对磁铁无阻碍作用，故磁铁自由下落，a＝g；当S闭合时，线圈中有感应电流，对磁铁有阻碍作用，故av2。
9.如图9所示，铜质金属环从条形磁铁的正上方由静止开始下落，在下落过程中，下列判断正确的是( )
图9 A．金属环在下落过程中的机械能守恒 B．金属环在下落过程中动能的增加量小于其重力势能的减少量 C．金属环的机械能先减小后增大 D．磁铁对桌面的压力始终大于其自身的重力 解析：选B 金属环在下落过程中，磁通量发生变化产生感应电流，金属环受到磁场力的作用，机械能不守恒，A错。由能量守恒，金属环重力势能的减少量等于其动能的增加量和在金属环中产生的电能之和，B对。金属环下落的过程中，机械能不停地转变为电能，机械能一直减少，C错误。当金属环下落到磁铁中央位置时，金属环中的磁通量不变，无感应电流，环和磁铁间无作用力，磁铁对桌面的压力大小等于磁铁的重力，D错误。 10．(多选)如图10所示装置中，cd杆原来静止。当ab杆做如下哪些运动时，cd杆将向右移动( )
图10 5
A．向右匀速运动 B．向右加速运动 C．向左加速运动 D．向左减速运动 解析：选BD ab杆匀速运动时，ab杆中感应电流恒定，L1中磁通量不变，穿过L2的磁通量不变化，L2中无感应电流产生，cd杆保持静止，A错误；ab杆向右加速运动时，L2中的磁通量向下，且增大，根据楞次定律可知，通过cd杆的电流方向向下，cd杆向右移动，B正确；同理可得C错误，D正确。 11. (多选)如图11所示，在匀强磁场中放有平行金属导轨，它与大线圈M相连接，要使小线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的祼金属棒ab的运动情况是(两线圈共面)( )
图11 A．向右匀速运动 B．向左加速运动 C．向右减速运动 D．向右加速运动 解析：选BC 当ab匀速运动时，在M中产生的感应电流是稳定的，穿过小线圈N的磁通量不变，N中无感应电流，A错误；当ab向左加速运动时，M中的感应电流沿逆时针方向且增大，穿过N的磁通量向外且增大，则N中感应电流的磁场向里，感应电流的方向沿顺时针，B正确；同理可得C正确，D错误。 12. (多选)AOC是光滑的直角金属导轨，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，ab是一根靠立在导轨上的金属直棒(开始时b离O点很近)，如图12所示。它从静止开始在重力作用下运动，运动过程中a端始终在AO上，b端始终在OC上，直到ab完全落在OC上，整个装置放在一匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，则ab棒在运动过程中( )
图12 A．感应电流方向始终是b→a B．感应电流方向先是b→a，后变为a→b C．所受安培力方向垂直于ab向上 D．所受安培力方向先垂直于ab向下，后垂直于ab向上 解析：选BD ab棒下滑过程中，穿过闭合回路的磁通量先增大后减小，由楞次定律可知，感应电流方向先由b→a，后变为a→b，B正确；由左手定则可知，ab棒所受安培力方 6
向先垂直ab向下，后垂直于ab向上，D正确。 13．(多选)(2016·上海卷)如图13(a)，螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，以图中箭头所示方向为其正方向。螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一小金属圆环L，圆环与导线框在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度B随时间按图(b)所示规律变化时( )
图13 A．在t1～t2时间内，L有收缩趋势 B．在t2～t3时间内，L有扩张趋势 C．在t2～t3时间内，L内有逆时针方向的感应电流 D．在t3～t4时间内，L内有顺时针方向的感应电流 解析：选AD 据题意，在t1～t2时间内，外加磁场磁感应强度增加且斜率在增大，则在导线框中产生沿顺时针方向增加的电流，该电流激发出增加的磁场，该磁场通过圆环，在圆环内产生感应电流，根据结论“增缩减扩”可以判定圆环有收缩趋势，故选项A正确；在t2～t3时间内，外加磁场均匀变化，在导线框中产生稳定电流，该电流激发出稳定磁场，该
磁场通过圆环时，圆环中没有感应电流，故选项B、C错误；在t3～t4时间内，外加磁场向下减小，且斜率也减小，在导线框中产生沿顺时针方向减小的电流，该电流激发出向内减小的磁场，故圆环内产生顺时针方向电流，选项D正确。 14.如图14所示，线圈A处在匀强磁场中，磁场的方向垂直线圈平面向里，磁感应强度均匀减小，开关S闭合时流过电阻R的电流方向如何？
图14 解析：本题应用楞次定律进行分析。当开关S闭合时磁感应强度均匀减小，通过线圈A的磁通量向里且减少，回路中产生的感应电流的磁场阻碍磁通量的减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，再根据右手螺旋定则知线圈A中产生顺时针方向的感应电流，故流过电阻R的电流方向为a→R→b。 答案：流过电阻R的电流方向从a通过R到b。