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22 法拉第电磁感应定律、楞次定律、自感现象一、选择题1【邯郸摸底】下列四幅演示实验图中,实验现象能正确表述实验结论的是( )A图甲用磁铁靠近轻质铝环A,A会靠近磁铁B图乙断开开关S,触点C不立即断开C图丙闭合开关S时,电流表有示数,断开开关S时,电流表没有示数D图丁铜盘靠惯性转动,手持磁铁靠近铜盘,铜盘转动加快2【江门调研】如图所示为游乐场中过山车的“磁力刹车装置”。在过山车两侧安装铜片,停车区的轨道两侧安装强力磁铁,当过山车进入停车区时,铜片与强力磁铁的相互作用使过山车能很快地停下,下列说法中错误的是( )A过山车进入停车区时其动能转化成电能B过山车进入停车区的过程中两侧的铜片中会产生感应电流C把铜片换成有机玻璃片,也能达到相同的刹车效果D过山车进入停车区的过程中铜片受到的安培力使过山车减速3【阜阳调研】据外媒某军事杂志一篇关于中国航母的报道,其猜测中国自行设计建造的第三艘国产航母将采用电磁弹射装置。航母上飞机弹射起飞所利用的电磁驱动原理如图所示。当固定线圈上突然通过直流电流时,线圈左侧的金属环被弹射出去。则下列说法正确的是( )A合上开关 S 的瞬间,从右侧看环中产生沿顺时针方向的感应电流B金属环向左运动过程中将有扩大趋势C若将金属环置于线圈的右侧,环将不能弹射出去D若将电池正、负极调换后,金属环不能向左弹射4【天一中学考前热身卷】如图所示的圆形线圈共n匝,电阻为R,过线圈中心O垂直于线圈平面的直线上有A、B两点,A、B两点的距离为L,A、B关于O点对称。一条形磁铁开始放在A点,中心与O点重合,轴线与A、B所在直线重合,此时线圈中的磁通量为1,将条形磁铁以速度v匀速向右移动,轴线始终与直线重合,磁铁中心到O点时线圈中的磁通量为2,下列说法中正确的是( )A磁铁在A点时,通过一匝线圈的磁通量为1nB磁铁从A到O的过程中,线圈中产生的平均感应电动势为E=2nv(1-2)LC磁铁从A到B的过程中,线圈中磁通量的变化量为21D磁铁从A到B的过程中,通过线圈某一截面的电量不为零5【重庆月考】如图所示,矩形闭合线圈abcd竖直放置,OO是它的对称轴,通电直导线AB与OO平行,且AB、OO所在平面与线圈平面垂直。如要在线圈中形成方向为abcda的感应电流,可行的做法是( )AAB中电流I逐渐增大BAB中电流I先增大后减小C导线AB正对OO靠近线圈D线圈绕OO轴逆时针转动90(俯视)6【吉林调研】如图所示,金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时,铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引( )向右做匀速运动向左做减速运动向右做减速运动向右做加速运动A B C D 7【江西联考】(多选)电吉他中电拾音器的基本结构如图所示,磁体附近的金属弦被磁化,因此弦振动时,在线圈中产生感应电流,电流经电路放大后传送到音箱发出声音。下列说法正确的有( )A选用铜质弦,电吉他仍能正常工作B取走磁体,电吉他将不能正常工作C增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D弦振动过程中,线圈中的电流方向不变8【湖南师大附中月考】(多选)等腰直角三角形OPQ区域内存在匀强磁场。另有一等腰直角三角形导线框ABC以恒定的速度沿垂直于磁场方向穿过磁场,穿越过程中速度方向始终与AB边垂直,且保持AC平行于OQ,关于线框中的感应电流,以下说法中正确的是( )A开始进入磁场时感应电流最大B产生的电动势属于动生电动势C开始进入磁场时感应电流沿顺时针方向D开始穿出磁场时感应电流沿顺时针方向9【武昌联考】(多选)如图所示是用电流传感器(相当于电流表,其内阻可以忽略不计)研究自感现象的实验电路,图中两个电阻的阻值均为R,L是一个自感系数足够大的自感线圈,其直流电阻值也为R。图甲、乙、丙、丁是某同学画出的在t0时刻开关S切换前后,通过传感器的电流随时间变化的图象。关于这些图象,下列说法中正确的是( ) A图甲是开关S由断开变为闭合,通过传感器1的电流随时间变化的情况B图乙是开关S由断开变为闭合,通过传感器1的电流随时间变化的情况C图丙是开关S由闭合变为断开,通过传感器2的电流随时间变化的情况D图丁是开关S由闭合变为断开,通过传感器2的电流随时间变化的情况二、解答题10【华中师大附中模拟】据报道,一法国摄影师拍到“天宫一号”空间站飞过太阳的瞬间。照片中,“天宫一号”的太阳帆板轮廓清晰可见。如图所示,假设“天宫一号”正以速度v7.7 km/s绕地球做匀速圆周运动,运动方向与太阳帆板两端M、N的连线垂直,M、N间的距离L20 m,地磁场的磁感应强度垂直于v,MN所在平面的分量B1.0105 T,将太阳帆板视为导体。(1)求M、N间感应电动势的大小E;(2)在太阳帆板上将一只“1.5 V 0.3 W”的小灯泡与M、N相连构成闭合电路,不计太阳帆板和导线的电阻,试判断小灯泡能否发光,并说明理由;(3)取地球半径R6.4103 km,地球表面的重力加速度g9.8 m/s2,试估算“天宫一号”距离地球表面的高度h。(计算结果保留一位有效数字)11【嘉兴2019届教学测试】如图所示,竖直面内有一圆形小线圈,与绝缘均匀带正电圆环同心放置。带电圆环的带电量为Q,绕圆心做圆周运动,其角速度随时间t的变化关系如图乙所示(图中0、t1、t2为已知量)。线圈通过绝缘导线连接两根竖直的间距为l的光滑平行金属长导轨,两导轨间的矩形区域内存在垂直纸面向里的水平匀强磁场,磁场的上下边界间距为h,磁感应强度大小恒为B。“工”字形构架由绝缘杆固连间距为H(H h)的水平金属棒AB、CD组成,并与导轨紧密接触。初始时锁定“工”字形构架,使AB棒位于磁场内的上边沿,t1时刻解除锁定,t2时刻开始运动。已知“工”字形构架的质量为m,AB棒和CD棒离开磁场下边沿时的速度大小均为v,金属棒AB、CD和圆形线圈的电阻均为R,其余电阻不计,不考虑线圈的自感。求:(1)0t1时间内,带电圆环的等效电流;(2)t1t2时间内,圆形线圈磁通量变化率的大小,并判断带电圆环圆周运动方向(顺时针还是逆时针方向?);(3)从0时刻到CD棒离开磁场的全过程AB棒上产生的焦耳热。答案与解析1【答案】B【解析】图甲用磁铁靠近轻质铝环A,由于A环中发生电磁感应,根据楞次定律可知,A将远离磁铁,故A错误;图乙断开开关S,由于B线圈中发生电磁感应现象阻碍电流的减小,因此线圈仍有磁性,触电C不立即断开,故B正确;图丙闭合开关S和断开开关S时均会发生电磁感应,因此电流表均有示数,故C错误;当转动铜盘时,导致铜盘切割磁感线,从而产生感应电流,出现安培力,由楞次定律可知,产生安培力导致铜盘转动受到阻碍,因此铜盘将转慢,故D错误。2【答案】C【解析】磁力刹车制动器是由一个或两个磁力很强的钕磁铁长条,当金属片(通常是铜或铜铝合金)切割磁感线时,会在金属内部产生涡流,这将生成一个磁场来反抗运动。由此产生的制动力是与速度成正比的。金属片在磁铁内移动,同时产生热能。C选项中玻璃片不是金属,达不到同样的刹车效果,故C错误。3【答案】A【解析】线圈中电流为左侧流入,磁场方向为向右,在闭合开关的过程中,磁场变强,则由楞次定律可知,金属环的感应电流由右侧看为顺时针,故A正确;在闭合开关的过程中,磁场变强,则由楞次定律可知,故金属环的面积右缩小的趋势,故B错误;若金属环放在线圈右方,根据“来拒去留”可得,环将向右运动;故C错误;电池正负极调换后,金属环受力向左,故仍将向左弹出,故D错误。4【答案】B【解析】磁铁在A点时,线圈中的磁通量为1,故通过一匝线圈的磁通量也为1,与匝数无关,故A错误;磁铁从A到O的过程中,线圈中产生的平均感应电动势为E=nt=n1-2L2v=2nv(1-2)L,故B正确;磁通量先增加后减小,磁通量的变化量为零,故平均感应电动势为零,故平均感应电流为零,故通过线圈某一截面的电量为零,故C、D错误。5【答案】D【解析】OO为线框的对称轴,由图示可知,AB中电流产生的磁场穿过线圈的磁通量为零;AB中电流I逐渐增大,穿过线圈的磁通量始终为零,保持不变,线圈中没有感应电流产生,故A错误;AB中电流I先增大后减小,穿过线圈的磁通量始终为零,保持不变,线圈中没有感应电流产生,故B错误;导线AB正对OO靠近线圈,穿过线圈的磁通量始终为零,保持不变,线圈中没有感应电流产生,故C错误;线圈绕OO轴逆时针转动90(俯视),穿过线圈的磁通量增大,由楞次定律可知,感应电流方向为abcda,故D正确。6【答案】C【解析】导体棒ab向右或向左做匀速运动时,ab中产生的感应电流不变,螺线管产生的磁场是稳定的,穿过c的磁通量不变,c中没有感应电流,线圈c不受安培力作用,不会被螺线管吸引,故错误。导体棒ab向左做减速运动时,根据右手定则判断得到,ab中产生的感应电流方向从ba,感应电流减小,螺线管产生的磁场减弱,穿过c的磁通量减小,根据楞次定律得知,c中产生逆时针方向(从左向右看)的感应电流,与线圈中的电流的方向相同,则线圈c被螺线管吸引,故正确。导体棒ab向右做减速运动时,根据右手定则判断得到,ab中产生的感应电流方向从ab,感应电流减小,螺线管产生的磁场减弱,穿过c的磁通量减小,根据楞次定律得知,c中产生顺时针方向(从左向右看)的感应电流,与线圈中的电流的方向相同,则线圈c被螺线管吸引,故正确。导体棒ab向右做加速运动时,根据右手定则判断得到,ab中产生的感应电流方向从ab,感应电流增大,螺线管产生的磁场增强,穿过c的磁通量增大,根据楞次定律得知,c中产生逆时针方向(从左向右看)的感应电流,与线圈中的电流的方向相同反,则线圈c被螺线管排斥,故错误。故选C。7【答案】BC【解析】铜质弦不能被磁化,选用铜质弦,电吉他不能正常工作,故A项错误;取走磁体,金属弦无法磁化,电吉他将不能正常工作,故B项正确;据法拉第电磁感应定律知,增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势,故C项正确;弦振动过程中,线圈中磁通量一会增大一会减小,电流方向不断变化,故D项错误。8【答案】ABD【解析】当线框进入磁场时切割磁感线,产生的动生感应电动势为:E=BLv,导线框ABC的速度恒定,当有效的切割长度最大时,产生的感应电动也最大,那么感应电流I=ER=BLvR也最大,开始进入磁场时感应电动势最大,此时感应电流最大,故AB正确。由右手定则可判定,开始进入磁场时导体切割磁感线产生的感应电流方向为C到A,即感应电流沿逆时针方向,故C错误;由楞次定律可得开始穿出磁场时感应电流为A到C,即感应电流沿顺时针方向,故D正确。9【答案】BC【解析】开关S由断开变为闭合,传感器2这一支路立即有电流,线圈这一支路,由于线圈阻碍电流的增加,通过线圈的电流要慢慢增加,所以干路电流(通过传感器1的电流)也要慢慢增加,故A错误,B正确。开关S由闭合变为断开,通过传感器1的电流立即消失,而线圈这一支路,由于线圈阻碍电流的减小,该电流又通过传感器2,只是电流的方向与以前相反,所以通过传感器2的电流逐渐减小,故C正确,D错误。二、解答题10【解析】(1)由法拉第电磁感应定律得:EBL
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